KR102307318B1 - 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치, 이를 갖는 온도 제어 시스템 및 분배 장치, 및 관련된 방법들 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 처음으로, 특히 온도 제어 소스(4), 액체 열 운반체 및 펌프(5)를 갖는 건물을 위한 온도 제어 시스템(10)에서의, 열 교환기(30)를 구비한 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)를 제공한다. 또한, 본 발명은 온도 제어 소스(4) 및 펌프(5)를 구비한 온도 제어 시스템(10)에서, 열 교환기(30)를 구비한 적어도 두 개 이상의 소비체 루프들(3)로 액체 열 운반체의 자기 조절 분배를 위한 분배 장치(11)를 논하며, 이는 각각 유동 제어 밸브(2)를 포함하고, 유동 분배기(13) 및 복귀 분배기(14)를 가진다. 이때, 소비체 루프들(3)은 입구 측 및 출구 측에서 함께 연결되며, 유동 제어 밸브들(2)은 유동 분배기(13) 또는 복귀 분배기(14)에 배치된다. 본 발명은, 마지막으로, 이러한 목적에 적합한 방법들을 제안한다.

Description

유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치, 이를 갖는 온도 제어 시스템 및 분배 장치, 및 관련된 방법들

본 발명은 온도 제어 시스템에서의 열 교환기 및 이를 구비한 온도 제어 시스템을 포함하는 소비체 루프(consumer loop)의 유동 제어 밸브의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치, 및 여러 소비체 루프로의 액체 열 운반체의 자기 조절 분포를 위한 분배 장치에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 소비체 루프에서 유동의 자기 조절 조정 및 자기 조절 분포에 대응되는 방법에 관한 것으로, 이는 여러 소비체 루프로의 액체 열 운반체의 부분적인 유동의 수요 지향적인 균형을 달성한다.

본 발명의 기술적 배경은 날씨와 무관하게 선택 가능한 실내 온도를 제공하기 위한, 특히 바닥 난방, 패널 난방 또는 건물에 설치된 냉각 천장과 같은 실내 공간들에 대한 냉난방 시스템의 적용에 있다.

최신 기술에서, 편의와 건물의 유압식 네트워크를 통한 열 에너지 제어 및 효율 지향적인 분배를 위한 다수의 배치 및 제어 시스템은 난방 공학 분야에서 알려져 있으며, 건물에서의 유사한 설비는 냉방 에너지 또는 실내 공간들로부터의 열 추출의 분배 및 제어로 알려져 있다.

예를 들어, WO 2015/142879 A1은 유체를 통한 열 전달 시스템의 개장(改裝)을 개시하며, 온도 조절기는 조절을 위해 사용된다. 도시된 실시예에서, 개장에는 회로, 유동 온도 센서 및 복귀 온도 센서가 있다. 온도 조절기는 밸브에 대한 제어 신호를 출력한다. 복귀 온도에 대한 고온 설정 값 및 저온 설정 값이 있다. 복귀 온도가 설정 값들 사이의 범위를 벗어난 경우, 즉 너무 뜨겁거나 너무 차가우면 온도 조절기로부터의 제어 신호를 수정하기 위해 회로가 무시되고, 그렇지 않으면 그대로 유지된다. 유동 온도를 알고 있는 경우, 고온 및 저온 설정 값들은 역동적으로 수정될 수 있다. 이것은 읽기 쉬운 테이블을 사용하거나 유동 온도에 기반한 공식을 기반으로 수행될 수 있다. 또한, 회로가 어느 정도의 밸브 개방을 달성하도록 피드백이 제공될 수 있다. 또한, 온도, 밸브 위치 등 일련의 데이터를 위한 메모리가 제공될 수 있다. 이 경우, 실내 온도 조절기가 각 실내 공간마다 필요한 개장 가능한 전체적 시스템 특유의 구성 요소가 되도록, 온도 조절기는 밸브 위치에 대한 제어 신호를 출력한다.

US 2009/0314484 A1은 유동 밸브의 제어 요소에 대한 제어 신호를 제공하기 위한 열 교환기에 대한 독립적인 유량 제어를 설명한다. 제 1 및 제 2 온도 센서들은 열 교환기에서 액체의 입력 및 출력 온도를 측정한다. 제어부는 입력 및 출력 온도 사이의 온도 차이에 응답하여 온도 차이가 실질적으로 일정하게 유지되도록 제어 신호를 조정한다. 제어부는 종래의 밸브 및 액추에이터에 개장하기에 적합한 독립형 장치일 수 있다. 이와 달리, 제어부 및 액추에이터는 온도 센서의 설치 및 연결만을 필요로 하는 독립적인 유닛을 형성하기 위해 밸브와 일체가 될 수 있다. 제어는 알고리즘에 따라 수행되고 밸브는 중앙 제어와 독립적으로 작동하며, 이는 고급 건물 설치에서 일반적이다. 제어는 온도 차이(열 교환기의 입력/출력)를 일정한 값으로 유지한다. 이 값은 열 교환기의 용량에 따라 DIP 스위치를 사용하여 사전 설정된다. 따라서 시스템의 제어는 사전 설정 후 외부 또는 변화하는 조건에 적응하거나 개별 사용자 행동에 지능적으로 적응할 수 있는 가능성을 제공하지 않는다.

DE 10 2006 052 124 A1로부터, 바닥 온도 제어 배치를 위한 조정 시스템이 공지되어 있으며, 복귀 유동 각각에 각각의 복귀 내의 온도를 검출하는 온도 센서를 갖는 복귀 온도 제어기가 배열되고, 모든 복귀 온도 제어기들은 동일한 온도 제어 동작을 갖는다. 복귀 온도 제어기들은 온도와 유량에 따라 동일한 특성을 갖는다. 전기적 복귀 온도 제어기에서, 온도 센서는 복귀 내의 온도를 제어기에 보고하고, 이어서 밸브와 같은 조절 가능한 압력 조절 수단을 조정한다. 복귀 온도 제어기는 난방 회로를 떠나는 물이 항상 미리 결정된 온도를 갖도록 한다. 또한, 각 복귀 유동 파이프가 연결부를 갖는 분배기 또는 매니폴드(manifold)가 제공된다. 복귀 온도 제어기는 연결부에 배치된다.

DE 10 2009 004 319 A1로부터 유압 밸런싱을 수행하는 방법이 알려져 있고, 이는 열 교환기에서 복귀 온도가 측정되고 열 교환기를 통한 체적 유량이 복귀 온도의 함수로서 제어되는 방법이다. 복귀 온도 및 복귀 온도의 목표 값으로부터 제어 차가 형성될 수 있고, 열 교환기를 통한 체적 유량은 제어 차의 함수로서 제어될 수 있다. 대안적으로, 온도 차이 및 온도 차이의 목표 값으로부터 제어 차가 형성되고, 이 제어 차에 따라 열 교환기를 통한 체적 유량이 제어되도록 유동 온도와 복귀 온도 사이의 온도 차이가 결정될 수 있다.

DE 10 2014 020 738 A1은 난방 시스템의 자동화된 유압 밸런싱 방법을 설명한다. 이 방법에서, 평균 난방 기간, 특히 모든 열 소비체의 평균 난방 기간 또는 난방 기간 및/또는 고정 온도 값에 의한 모든 실내 공간들의 평균 난방 기간이 결정된다. 밸브들의 최대 유동 개구들은 그것의 함수로서 결정된다. 난방 기간이 평균 난방 기간을 초과하거나 부족한지 여부가 결정된다. 이러한 방식으로, 난방 시스템은 단계적으로 유압식으로 균형이 이뤄지고 난방 시스템의 조건을 변화 시키도록 구성된다. 열 소비체 또는 실내 공간의 난방 기간은 열 소비체 또는 실내 공간을 초기 온도에서 목표 온도로 가열하는 데 필요한 시간이다. 평균 난방 기간은 모든 난방 기간들의 합을 존재하는 열 소비체들 또는 실내 공간들의 수로 나눈 값으로 계산된다. 모든 난방 기간들의 합을 형성하려면 적절한 배선 및 그의 설치 또는 대체 통신 인터페이스뿐만 아니라 난방 회로들 사이 또는 공통 제어기와의 공통 통신이 필요하다.

DE 10 2015 222 110 A1은 온도 차이에 의해 적어도 하나의 열 소비체의 난방 기간 및/또는 실내 공간의 난방 기간을 결정하는 밸브를 개시하며, 여기서 밸브는 제어 가능한 유동 개구를 갖는다. 최대 밸브 위치는 실제 난방 기간이 사전 설정 가능한 목표 난방 기간을 초과하는지 또는 부족한지에 따라 설정되므로, 난방 시스템은 유압식으로 조정될 수 있고 경계 조건을 변경하도록 구성될 수 있다. 실제 난방 기간을 결정하기 위해, 순간 온도가 시작 시간에 측정되어 저장된다. 단위 시간, 예를 들어 10분이 경과한 후, 현재 온도가 다시 측정되고 저장된다. 실제 난방 기간은 두 측정 온도 값들 사이의 차이를 두 온도 측정 사이의 단위 시간으로 나누어 계산된다. 이는 밸브가 난방 회로의 열 교환기 부분을 따라서 및/또는 실내 공간에서 온도 측정을 한다는 것을 의미한다. 따라서, 밸브 자체가 이들 온도의 과정 또는 발달과 관련하여 난방 기간을 결정하지 않는 두 개의 온도가 측정된다.

EP 2 653 789 A2는 온도 제어 유체의 유동 온도와 복귀 온도 사이의 온도 차이를 측정하는 제어기를 포함하는 제어 시스템을 교시한다. 이 온도 차이에 기초하여, 제어기는 밸브 액추에이터가 온도 제어 유체의 유동 온도와 복귀 온도 사이의 평균 온도 차이가 미리 결정된 값의 범위 내에 있도록 밸브의 개방 정도를 조정하도록 한다. 또한, 실내 온도를 감지하고 온도 데이터를 제공하기 위해 온도 조절기가 제공될 수 있다. 여러 온도 제어 배치들이 있는 시스템에서는 하나의 조절기가 있는 중앙 제어기가 여러 밸브들에 제공된다.
US 2014/321839 A1은 액체 가열 시스템을 위한 난방 요소 제어 유닛을 설명하며, 이는 난방 요소에 대한 전류 파형을 모니터링함으로써 난방 요소의 동작 사이클을 결정하고, 난방 프로세스의 예상 완료 지속 시간 및 난방 프로세스가 완료되는 데 필요한 시간의 함수로서 난방 요소에 의한 난방 시작 타이밍을 조절하고, 상기 예상 지속 시간은 상기 동작 사이클의 함수로서 결정된다.
EP 2 679 930 A1은 압축기, 열 교환기들 및 팽창 밸브를 구비한 냉동 회로 장치를 설명하며, 이때 냉동 회로 장치는 바이 패스에서 밸브를 제어할 수 있다.
WO 2015/148596 A1은 여러 유형의 보일러 기반의 난방 시스템과 함께 개장 사용하기 위해 유연하게 설계되고, 온도 조절기 장치, 사용자 인터페이스, 프로세서, 메모리 및 온도 센서를 포함하는 제어 시스템을 설명한다. 제어 시스템은 보일러 기반의 난방 시스템의 활성화를 선택적으로 제어하도록 설계된다.
EP 3 012 705 A1은 열 교환기 밸브 조립체, 난방 시스템 및 난방 시스템을 동작시키는 방법을 설명한다. 열 교환기 밸브 조립체는 압력 조절(throttling) 요소와 상호 작용하고 차압을 제어하는 밸브 요소를 포함하는 압력 제어 밸브를 갖는다. 차압이 미리 결정된 최솟값을 초과하는지 여부를 검출하기 위한 검출 수단이 추가로 제공된다.

상술한 상태에 기초하여, 본 발명의 목적은 대안적인 조정 장치 및 온도 제어 시스템에서 열 교환기를 구비한 소비체 루프에 대한 방법을 제공하는 것이며, 이 방법은 열 교환기를 통해 열 매체의 효율적인 체적 유량을 자기 조절 식으로 설정하고 그것을 이전의 시작 상태에 기초하여 지속적으로 조정한다.

본 발명의 다른 양태는 대안적인 온도 제어 시스템, 대안적인 분배 장치 및 그들의 필요에 따라 열 매체의 체적 유량을 여러 소비체들에게 자기 조절 식으로 분배하는 방법을 제공하는 것이다.

이들 목적 및 양태는 청구항 제 1 항에 따른 조정 장치의 특징들, 및 청구항 제 17 항에 따른 방법에 대응되는 단계들에 의해 해결된다.

요약하면, 온도 제어 소스, 액체 열 운반체 및 펌프를 갖는, 건물 내의 실내 공간들을 위한 온도 제어 시스템에서, 열 교환기를 구비한 소비체 루프의 유동 제어 밸브의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치는, 그 중에서도, 전기적으로 제어 가능한 액추에이터, 온도 검출 수단, 계산 수단 및 외부 활성화 신호를 수신하기 위한 인터페이스를 포함하고, 특히 조정 장치가 상기 활성화 신호의 이전 또는 현재 활성화 기간 및/또는 두 개의 활성화들 사이의 비활성화 기간을 검출 및 저장하도록 구성된 시간 검출 수단 및 저장 수단을 포함하는 것, 및 상기 계산 수단은 상기 활성화 지속 기간 및/또는 상기 비활성화 지속 기간에 기초하여 출력 측 복귀 온도로부터 입력 측 유동 온도로의 상기 온도 확산을 가변적으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해 조정 장치는 관련된 실내 온도 조절기를 구비한 온도 제어 시스템의 결정적인 본 발명의 구성 요소를 형성하고, 상응하는 본 발명의 방법이 구현되며, 따라서 별도로 거래 가능한 단위로서의 보호가 필요하다.

온도 제어 소스 및 열 교환기를 구비한 적어도 하나의 소비체 루프를 구비한 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한, 상응하는 온도 제어 시스템은, 액체 열 운반체 및 펌프뿐만 아니라 유동 제어 밸브를 포함하고, 사전 설정 가능한 실내 온도를 나타내는 값을 입력하기 위한 입력 수단을 구비하고, 실내 공간에 제공되는 적어도 하나의 온도 조절기, 및 상기 실내 공간 내의 적어도 하나의 소비체 루프를 위한 활성화 신호를 출력하기 위한 인터페이스를 포함하며, 온도 조절기는 사전 설정 가능한 실내 온도 및 실제 실내 온도 사이의 편차 허용 오차가 초과되는 한, 활성화 신호를 출력하는 상기 온도 조절기에 의해 실제 실내 온도에 반응하도록 구성되고, 특히 적어도 하나의 소비체 루프에 대해 본 발명에 따른 조정 장치가 제공되고, 이는 소비체 루프의 유동 제어 밸브에 동작 가능하도록 연결되고, 온도 조절기로부터의 활성화 신호 또는 비활성화 신호가 이에 관련되고, 이는 소비체 루프와 같이 동일한 실내 공간에 배치되는 것을 특징으로 한다.

유량을 조정하기 위한 상응하는 방법은 a) 소비체 루프를 통과하는 열 운반체의 입력 측 유동 온도 및 출력 측 복귀 온도를 검출하는 것; b) 검출된 입력 측 유동 온도 및 출력 측 복귀 온도로부터의 온도 차이, 및 미리 결정된 온도 확산 사이의 제어 차를 계산하는 것으로서, 상기 제어 차는 ΔT_target과 ΔT_actual의 차이의 절댓값인 것; 및 c) 제어 차에 기초하여 소비체 루프에서 조정 가능한 유동 단면을 계산하고 설정하는 것을 포함한다. 이 방법은 특히, d) 소비체 루프의 이전 또는 현재 활성화 기간 및/또는 비활성화 기간을 검출하는 것; 및 e) 활성화 지속 기간 및/또는 비활성화 지속 기간에 기초하여 출력 측 복귀 유동 온도로부터 입력 측 유동 온도로의 가변적인 온도 확산을 결정하는 것과 같은 단계들에 의해 특징지어진다.

본 개시에 의해 정의된 바와 같이, 활성화는 조정 장치 또는 적어도 조정 장치의 계산 수단의 대기 모드로부터의 스위치-온 상태 또는 스타트-업이며, 이는 연속 신호 레벨에 의해 지지되거나, 신호 펄스에 의해 트리거되거나, 또는 신호 등의 형태로 직접 공급되는 전원 공급 장치에서 트랜지스터를 스위칭하기 위한 신호의 형태로 인가되는 제어 전압 또는 구동 전압에 의해 활성화된다. 정의에 따라 활성화 지속 기간은 상응하여 트리거된 대기 모드로부터의 스위치-온 상태 또는 스타트-업의 시작부터 끝까지의 시간 기간, 또는 연속 신호 레벨, 제어 전압, 구동 전압 또는 전원 공급 장치의 수신 지속 기간, 또는 스위치-온 프로세스 및 스위치-오프 프로세스를 야기하는 두 개의 신호 펄스 사이의 시간 기간을 나타낸다. 비활성화 및 비활성화 지속 기간은 그에 따라 조정 장치의 동작이 없거나 적어도 계산 수단에 의한 계산 또는 액추에이터의 제어가 없는 상보적인 상태 및 지속 기간이다.

가장 일반적인 형태에서, 본 발명은 체적 유량의 조절 및 그에 따른 온도 확산(즉, 온도 제어의 소스와 열 교환기의 실내 공간 사이의 에너지 입력 또는 에너지 출력, 또는 사용 중에 감지된 활성화 및/또는 비활성화 지속 기간들에 각각 확실히 기초한 난방 또는 냉각)을 처음으로 제공한다. 의도된 적용 사례는 실제 실내 온도로부터 미리 정해진 실내 온도까지 관련된 실내 공간의 난방 또는 냉각 시간에 상응한다.

본 발명에 따른 밸브 설정의 자기 조절은 간단하고 쉬운 방식으로 열 교환기의 개별 설치 환경과 관련하여 최적의 동작 지점으로 효과적으로 결정하고 스스로 자동적으로 조정하는 이점을 갖는다. 이는 특히 바닥 난방 시스템의 난방 코일 형태의 표면 난방 시스템의 응용에 적용되며, 난방 작용은 건물 내 각 실내 공간의 부분 절연 및 열 전달로 인해 설치자에 의해 미리 결정될 수 없는 방식으로 달라지고, 그에 따른 특정한 실내 공간을 위한 난방 기간에 반영된다. 본 발명은 난방 기간을 측정하고, 본 발명에 따른 자기 조절에서 이들을 종래 기술로부터 공지된 제어 영향과 연결함으로써, 이 점을 다루고, 이는 에너지 효율 작동 범위를 유지하는 역할을 한다. 이 제어 영향은 열 교환기 전후의 온도 차이에 관한 것으로, 이는 주변 온도 또는 건물 온도와 관련한 체적 유량 및 유동 온도에 기인한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 설정의 자기 조절은 사용자 행동에 지능적으로 적응하고, 효율적인 동작 지점들의 범위 내에서 빠르게 반응하는 실내 온도 제어의 편의성을 독립적으로 최적화한다는 이점을 갖는다. 이러한 방식으로, 일시적 난방 작동 및 그것의 온도 사양과 같은 사용자 프로파일에 의한 실제 난방 기간은 편안하게 인식될 수 있는 실내 온도 조정의 반응 시간에 대응하는 난방 기간에 연속적으로 근접된다.

또한, 본 발명에 따른 자기 조절 조정 장치는 신뢰성 있는 작동과 낮은 배선 및 설치 비용으로 간단하고 비용 효율적인 구성 요소를 사용하여 구현될 수 있다는 이점을 갖는다. 예를 들어, 모든 소비체 루프들의 온도 센서들, 액추에이터들 및 밸브 위치 검출기들로 열 교환기에 연결되어야 하는 중앙 제어 장치가 필요하지 않다. 또한, 온도 곡선을 감지함으로써 난방 기간이 결정되는 것이 아니라 온도 조절기의 활성화 또는 비활성화 신호가 요구되거나, 현재 실내 온도에 대한 센서 없이 실내 온도 조절기의 단순한 설계에 의해 달성될 수 있는 조정 장치의 전용 계산 수단에 의해 처리되기 때문에, 실내 온도 감지 또는 전반적인 실내 온도 감지, 또는 이러한 온도 데이터의 중앙 제어 장치로의 전달은 필요하지 않다. 따라서, 데이터 또는 계산되거나 모델링된 제어 신호가 각 실내 공간의 실내 온도 조절기에 의해 생성 및 송신될 필요가 없기 때문에, 실내 온도 조절기 및 신호의 송수신은 간단한 구성 요소들에 의해 구현될 수 있다.

온도 제어 소스 및 펌프를 구비한 온도 제어 시스템에서, 열 교환기를 구비한 적어도 두 개 이상의 소비체 루프들로 액체 열 운반체의 자기 조절 분배를 위한 분배 장치로서, 각각 유동 제어 밸브를 포함하는 것은, 소비체 루프들이 입구 측 및 출구 측에 병합되는 유동 분배기 및 복귀 분배기를 갖고, 유동 제어 밸브들은 유동 분배기 또는 복귀 분배기에 제공되고, 특히 본 발명에 따른 소비체 루프들의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치는 각각의 유동 제어 밸브에 제공되는 것을 특징으로 한다.

액체 열 운반체를 분배하기 위한 대응되는 방법은 특히 본 발명에 따른 외부적으로 구동 가능한 소비체 루프를 통한 액체 열 운반체의 흐름의 자기 조절 조정을 위한 방법이 각각의 소비체 루프에 대해 서로 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

액체 열 전달 매체의 분배에 대한 본 발명에 따른 자기 조절 또는 분배 장치는 따라서 본 발명에 따른 밸브 조정의 자동 조정이 각각 독립적으로 수행되는 소비체 루프들의 유압 병렬 연결에 의해 형성된다.

본 발명에 따른 자기 조절 분배 장치는 여러 소비체 루프들을 갖는 온도 제어 시스템에 특히 쉽게 설치되거나 개장될 수 있다는 이점을 갖는다. 유동 제어 밸브들 및 조정 장치들을 구비한 사전 조립된 분배기 또는 매니폴드 세트로 제공될 수 있으며, 이는 설치된 소비체 루프들 및 실내 온도 조절기들의 인터페이스들에 연결하기만 하면 된다. 그 후, 특히 바닥 난방 시스템과 같은 온도 제어 시스템은 완전히 조립될 뿐만 아니라 필요에 따라 향후 유압식으로 균형이 이뤄진다.

여러 소비체 루프들을 구비한 온도 제어 시스템에서, 본 발명에 따른 분배의 자기 조절은 특히 간단하게(즉, 추가 준비 및 수단 없이), 소비체 루프들을 통한 열 전달 매체의 총 체적 유량의 부분적인 흐름의 자동 수요 지향적인 보상과 적어도 동등하거나 더 나은 결과가 달성된다는 이점을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 분배의 자기 조절은 공통 바닥 난방 장치 등에서 일시적으로 사용되는 모든 소비체 루프들의 조직과 적어도 동등하거나 더 나은 결과를 달성한다.

본 발명에 따라 달성되는 수요 지향적인 균형은 종래 기술로 알려진 난방 시스템의 "유압 밸런싱"의 목적에 해당한다. 그러나, 이는 소비체 루프들의 파라미터들 사이의 비교 계산을 통한 시스템의 전체 관점을 기반으로 한 다른 접근 방식으로 달성된다. 이러한 유압 밸런싱은 더 높은 수준의 제어 시스템에 의해 수행되거나, 유압 시스템들에서, 커미셔닝 이전에 난방 엔지니어 또는 난방 설치자에 의해 결정되고, 정적으로 한 번 조정된다. 그러나, 후자의 경우는 높은 조정 불량률과 관련이 있으며, 또한 정적 조정 그 자체는 모델 역할을 하는 기본 상태로만 조정될 수 있다는 것이 알려져 왔다. 이러한 유압 시스템들에서, 모델 역할을 하는 기본 상태는 종종 최대 로드 케이스이며, 이는 1년에 며칠 동안만 발생하는 반면, 본 발명에 따른 분배의 자기 조절은 최대 로드 케이스와 독립적인 연속적인 최적화를 가능케 한다.

본 발명에 따른 분배의 자기 조절은 동적이며, 즉 개별적으로 변화하는 전력 요건 또는 소비체 루프의 스위치 온/오프에 자동으로 적응한다. 이것은 특히 다중 배선식 중앙 제어 장치 및 소비체 루프들 중에서 파라미터들을 비교하기 위한 대응하는 결정 및 계산 없이, 그리고 자기 조절 식 밸브 설정의 병렬 작동 또는 배열에 의해서만 달성될 수 있다. 커미셔닝 전에도, 설치자에 의한 잠재적으로 잘못된 개입이 필요하지 않으므로, 인건비를 절약한다.

본 발명에 따른 분배의 자기 조절은 부분적인 흐름들의 수요 지향적인 분배를 구현하며, 그 비율은 한편으로는 독립적으로 자기 조절된 밸브 설정 및 길이 및 직경에 의해 정의된 소비체 루프들의 유동 저항에 의해서, 다른 한편으로는 열 전달 매체의 이용 가능한 총 체적 유량에 의해 제한된다.

예시적인 극단적인 경우에, 이는 손님용 화장실과 같은 작은 실내 공간에서 낮은 유동 저항을 갖는 작은 소비체 루프가 불필요하게 짧은 난방 기간으로 과도하거나 비효율적인 열 입력으로 이어지는 유압식으로 과잉 공급되는 것을 방지하고, 더 큰 실내 공간들의 난방 기간이 불필요하게 증가하는 동안에 높은 체적 유량으로 인한 밸브 휘슬링으로 이어질 수 있다. 한편, 만약 모든 실내 공간들이 난방되어야 하고, 모든 실내 공간들에서 짧은 난방 기간 동안 총 체적 유량이 충분하지 않다면, 수요 지향적인 분배가 달성되며, 이는 밸브 위치와 유동 저항에 기초하여 소비체 루프들의 각 부분적인 흐름에 대한 비례 제한으로 설정된다.

열 교환기 또는 소비체 루프 전후의 온도 차이의 제어 영향은 높은 에너지 요구를 가진 큰 실내 공간에 할당된 높은 유동 저항을 갖는 큰 소비체 루프가 낮은 유동 저항과 낮은 에너지 요구를 가진 작은 소비체 루프들에 비해 더 작지만 더 큰 부분적인 흐름을 받지 않는 모순적인 관계를 보상한다. 그러나 이는 상위 제어 시스템에 의한 어떤 비교 위치나 균형 없이 일어난다.

또한, 본 발명에 따른 결과적인 난방 기간의 포함은 바닥, 지하실 위치 또는 외벽 비율과 같은 건물의 조건, 및 바닥 영역 또는 실내 공간 내의 유사한 것에 설치된 패널 난방 시스템의 불평형 비율과 같은 설비를 보상한다.

본 발명의 유리한 추가적인 개발은 종속항들의 주제이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 조정 장치는 활성화 기간 동안 액추에이터로 계산 수단에 의해 계산된 전기적 트리거를 출력도록 구성될 수 있고, 비활성화 기간 동안 상기 액추에이터로 전기적 트리거를 출력하지 않거나, 상기 유동 제어 밸브의 상기 폐쇄 위치에 대응되는 미리 결정된 전기적 트리거를 출력하도록 구성될 수 있다. 이것은 과도한 에너지 입력 또는 온도 제어 오버슈트를 방지하기 위해서, 액추에이터의 종류에 따라, 소비체 루프가 난방 동작 이후 꺼지도록 할 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 조정 장치는 비활성화 기간 동안 계산 수단 및/또는 조정 장치로의 전력 공급을 차단하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들어 여름 기간 동안 걸칠 수 있는, 비활성화 기간 동안의 전기를 절약한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 계산 수단은 저장 수단에 유동 제어 밸브의 이전 개방 위치의 적어도 하나의 값을 저장하도록 구성될 수 있다. 이것은 조정 장치가 활성화될 때 밸브 위치는 먼저 이전 난방 기간들의 과정에서 이미 결정된 시작점으로 접근할 수 있으며, 현재 난방 기간에서는 다르게 조정하면 된다는 것을 의미한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 저장 수단은 활성화 기간 동안 미리 저장된 기준 값 및/또는 비활성화 기간 동안 미리 저장된 기준 값을 포함할 수 있다. 따라서, 편리한 것으로 정의된, 미리 결정된 온도에 도달하기 위한 시간 기간은 자기 조절의 기초에 따른 희망하는 기준 값으로서 저장된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 저장 수단은 온도 확산에 대한 이전에 저장된 값의 범위를 포함할 수 있다. 이것은 열 교환기의 동작 지점이 에너지 효율적인 범위 내에서 선택되는 것을 보장하는 것을 쉽게 할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 저장 수단은 활성화 및/또는 비활성화 지속 기간들의 관련된 값들 및 온도 확산을 결정하기 위한 미리 결정된 온도 확산들을 갖는 이전에 저장된 지도를 포함할 수 있다. 따라서, 미리 결정된 범용 제어는 더 낮은 처리 전력으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 저장 수단은 온도 확산을 계산하기 위한 미리 저장된 제어 로직을 포함할 수 있다. 따라서, 더 개별적인 제어가 구현될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 조정 장치는 유동 온도에 따라 온도 확산을 변경하도록 구성될 수 있고/있거나, 조정 장치는 유동 온도에 따라 온도 확산의 대역폭을 변경하도록 구성될 수 있고/있거나, 조정 장치는 인터페이스를 통해 온도 제어 시스템으로부터 동작 파라미터들을 갖는 추가적인 외부 신호들을 수신하도록 구성될 수 있고, 계산 수단은 동작 파라미터들에 따라 온도 확산을 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 유동 온도의 변화에 기초하여 날씨 변동 또는 계절을 검출하고 그에 따라 효율적인 동작 지점을 조정하는 제어가 구현될 수 있거나, 다기능 공간 온도 조절기에서 지정될 수 있는 추가적인 편의 지향적인 기능들이 제어에 통합될 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 건물의 하나의 실내 공간은 온도 조절기, 및 두 개 이상의 소비체 루프들 또는 냉난방 회로들을 포함할 수 있다. 따라서, 표준화된 직경들 및 더 낮은 총 유동 저항을 갖는 여러 개의 설치된 냉난방 코일들에 의해 큰 실내 공간들에 공급할 수 있으며, 이는 자체 조절 장치들에 의해, 하지만 동일한 실내 온도 조절기에 의해 제어된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 온도 조절기는 실제 실내 온도에 응답하고 활성화 신호 또는 비활성화 신호의 출력을 작동시키는 바이메탈 요소를 포함할 수 있다. 이것은 전자 장치나 센서 없이 실내 온도 조절기의 간단하고, 신뢰성 있으며, 비용 효율적인 설계를 달성하는 것을 가능케 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 활성화 신호 또는 비활성화 신호는 미리 결정된 레벨 값보다 큰 신호 레벨을 갖는 온 상태, 및 신호 레벨이 없거나 미리 결정된 레벨 값보다 작은 신호 레벨을 갖는 오프 상태를 포함하는 이진 신호일 수 있다. 이것은 또한 신호 생성 및 신호 검출을 특히 간단하고 비용 효율적이게 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 온도 조절기는 실제 실내 온도를 검출하기 위해 마이크로 컴퓨터 및 온도 센서를 포함할 수 있고, 온도 조절기는 활성화 신호 또는 비활성화 신호가 출력되는 동안 및/또는 출력된 후에 실제 실내 온도의 과정을 검출 및 저장하고, 온도 조절기와 조정 장치는 검출된 실제 실내 온도의 과정에서 데이터를 전달하도록 구성된다. 이것은 온도 제어 시스템의 다기능 설계를 실현하는데, 이는 초기 및 목표 온도 및/또는 외부 온도 또는 시간 등에 따라 난방 곡선 진행에 영향을 미치는 것과 같은 추가적인 편의 지향적인 파라미터들에 대한 적응 제어를 허용한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 활성화 신호 및/또는 비활성화 신호는 상기 특정한 온도 조절기로부터 상기 관련된 조정 장치로 무선 인터페이스들을 통해 전달될 수 있다. 이것은 실내 온도 조절기로부터 조정 장치로의 배선의 필요를 제거하고, 설치 노력을 줄인다. 또한, 이러한 무선 인터페이스는 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 조정 장치 또는 온도 조절기 사이의 연결을 설정하기 위해 사용될 수 있어서, 사용자가 시스템에 추가적인 입력들을 가능케 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 이전 활성화 기간 또는 비활성화 기간이 기준 값보다 큰 경우 더 작은 온도 확산이 결정될 수 있거나, 적어도 하나의 이전 활성화 기간 또는 비활성화 기간이 기준 값보다 작은 경우 더 큰 온도 확산이 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 자기 조절은 특정한 값을 달성하기에 편리한 것으로 미리 정의된 시간 기간으로 지향된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 온도 확산은 연속적인, 선행하는 활성화 지속 기간들의 과정에 기초하여 결정될 수 있다. 이것은 사용자 행동, 계절 등에 대한 자기 조절의 더 나은 적응을 가능케 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 조정 장치는 액추에이터의 실제 위치를 검출하도록 구성되는 위치 검출의 수단을 포함할 수 있다. 이것은, 액추에이터의 종류에 따라, 미리 결정된 이동 거리가 유지되는 것을 가능케 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 위치 검출의 수단은 솔레노이드 및 솔레노이드와 관련된 홀 센서로 형성될 수 있다. 이것은 미리 결정된 조정 이동의 정확한 검출 및 실행을 가능케 한다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명에 의해 이해하기 쉬워지며, 동일한 참조 부호는 동일한 요소에 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 조정 장치의 단면도이다.
도 2는 분배 장치, 온도 조절기 및 다른 시스템 구성 요소들 내의 본 발명에 따른 조정 장치들을 구비한 온도 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기 조절을 위한 시스템 구성 요소들을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자기 조절에서의 온도 확산의 결정을 위한 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자기 조절에서의 논리적 연결 관계들을 나타내는 유한 상태 머신(finite state machine)이다.

이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 조정 장치(1)의 예시적인 실시예에 대하여 설명한다.

조정 장치(1)는 유동 제어 밸브(2) 상에 제공된다. 조정 장치(1)는 플랜지(27)에 의해 유동 제어 밸브(2)에 부착된다. 도시된 본 실시예에서, 유동 제어 밸브(2)는 차례로 복귀 분배기(14) 내에 설치된다. 복귀 분배기(14)는 그에 나사 결합된 연결 조각(18)을 가지며, 이는 복귀 분배기(14)를 상세히 도시되지 않은 소비체 루프(3)와 연결한다. 또한, 유동 제어 밸브(2)는 복귀 분배기(14)의 다른 곳에 설치될 수 있다. 또한, 연결 조각(18)은 복귀 분배기에 가압, 접착, 납땜, 용접 또는 고정될 수 있다.

조정 장치(1)는 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6)를 포함한다. 이 실시예에서, 조정 장치(1) 및 액추에이터(6)의 종축은 일치한다. 전기적으로 작동되는 액추에이터(6)는 축 방향으로 이동 가능한 작동 수단(20)을 포함한다. 또한, 작동 수단(20)의 종축은 전기적으로 작동되는 액추에이터(6)의 종축과 일치한다. 작동 수단(20)은 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6) 내부에 배치되고, 축 방향으로 길이가 가변적인 구성 요소(21, 예를 들어, 팽창 요소(21), 특히 왁스 카트리지)를 가지며, 동심으로 그리고 동축으로 배열된 코일 스프링(22)에 의해 바이어스 된다. 또한, 길이 조절 가능한 구성 요소(21)는 전기적 소형 액추에이터로서 설계될 수 있지만, 이는 종종 비용 및 추정되는 소음 발생의 이유로 고려되지 않는다. 또한, 코일 스프링(22) 대신에, 링 스프링 패키지 또는 유사한 다른 적절한 수단이 프리텐셔닝(pretensioning)을 발생시킬 수 있다.

전기 배선(7)을 통해, 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6)는 열 전달 매체의 출력 측 복귀 온도(T_return) 또는 흐르는 열 운반체와 관련하여 복귀 분배기(14) 상의 도시되지 않은 온도 센서로부터 신호를 수신한다. 또한, 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6)는 흐르는 열 운반체의 입력 측 유동 온도(T_flow)와 관련하여 배선(7)을 통해 여기에 도시되지 않은 유동 분배기의 온도 센서로부터 온도 신호를 수신한다. 본 버전에서, 추가적인 전기 배선(9)은 도 1에 도시되지 않은 온도 조절기에 대한 인터페이스를 형성한다.

조정 장치(1)에 포함된 계산 수단(8)은 작동 수단(20)의 팽창 요소(21)가 활성화 또는 비활성화되는 것에 기초하여, 배선(7, 9)을 통해 수신된 신호를 처리하고, 대응하는 명령 또는 제어 신호를 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6)에 발행한다. 이러한 방식으로, 정의된 조정 경로 또는 축 방향으로의 작동 수단(20)의 스트로크가 궁극적으로 실현된다. 그렇게 함으로써, 작동 수단(20)은 유동 제어 밸브(2)의 작동 핀(23)을 축 방향으로 가압하여 동일하게 작동시킨다. 본 실시예에서, 유동 제어 밸브(2)의 종축은 물론 작동 수단(20) 및 작동 핀(23)의 종축은 일치한다.

밸브 핀(23)의 축 방향 작동에 의해, 예시적인 실시예에서 밸브 디스크(24)로서 설계된 밸브 헤드가 밸브 시트(25)로부터 들어 올려지고, 따라서 유동 제어 밸브(2)의 특정 개방 위치 또는 특정 밸브 개구 단면에 대응되는 밸브 위치가 정의된다.

유동 제어 밸브(2) 또는 그에 따른 개구 단면의 각각의 스트로크는 조정 장치(1)의 위치 검출 수단(15)에 의해 검출된다. 본 실시예에서 위치 검출 수단(15)은 솔레노이드(16)로 구성되며, 솔레노이드(16)는 방사상 외측으로 돌출하는 캔틸레버(26)를 통해 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6)에 배정되고, 작동 수단(20)에 연결된다. 이러한 방식으로, 솔레노이드(16)는 팽창 요소(21)에 평행하고 밸브 디스크(24)에 평행한 축 방향으로 각각 이동하고, 이것들과 동일한 스트로크 또는 조정 경로를 따르고, 각각의 스트로크에 대한 기준의 역할을 한다. 솔레노이드(16)의 반대 쪽에 배치된 홀 센서(17)는 위치 검출 수단(15)의 추가 구성 요소이다. 솔레노이드(16)의 이동 또는 스트로크는 물론 위치는 홀 센서(17)에 의해 검출되고, 이를 기초로 하여 밸브 시트(25)에 대한 밸브 디스크(24)의 스트로크가 검출되거나, 최종적으로 유동 제어 밸브(2)의 단면이 결정된다.

도 1에 도시된 본 발명의 조정 장치(1)는 도 2에 설명된 본 발명의 온도 제어 시스템(10)에 다수의 복제 본으로 설치된다. 도 2에 도시된 온도 제어 시스템(10)의 예시적인 실시예는 세 개의 조정 장치들(1)을 갖는 분배 장치(11)를 포함하며, 이들은 각각의 플랜지(27)에 의해 각각의 관련된 유동 제어 밸브(2) 상에 장착된다. 각각의 유동 제어 밸브들(2)은 하나의 복귀 분배기(14)에 설치된다. 복귀 분배기(14)는 설치 방향에서 볼 때 조정 장치(1)의 반대 쪽 또는 바닥 측에 각각 연결 조각(18)을 가지며, 이를 통해 각각의 소비체 루프(3)에 대한 연결부가 수립된다. 각각의 소비체 루프(3)는 각각의 열 교환기(30)를 형성한다. 온도 검출 수단(7), 예를 들어 복귀 온도 센서(7b)가 각각의 연결 조각(18)에 부착되고, 특히 클립핑되거나 접착된다. 복귀 온도 센서(7b)는 각각의 소비체 루프(3)를 통해 흐르는 열 운반체의 출구 측에서의 각각의 복귀 온도(T_return)를 측정하는데 사용된다. 또한, 복귀 온도 센서(7b)는 각각의 복귀 온도를 측정하기 위해 다른 적절한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라인으로 도시된 소비체 루프(3)의 파이프 벽 상의 연결 조각(18) 바로 다음에 설치될 수 있다.

또한, 온도 제어 시스템(10)은 유동 분배기(13)를 갖는다. 예시적인 실시예에서의 유동 분배기(13)는 도시된 세 개의 소비체 루프들(3)을 위한 세 개의 커넥터들(28)을 포함한다. 입력 측에서 각각의 소비체 루프(3)를 통해 흐르는 열 전달 매체 또는 열 운반체 각각의 유동 온도(T_flow)를 검출하기 위해 온도 검출 수단(7)이 각각의 커넥터(28), 예를 들어 유동 온도 센서(7a)에 부착된다. 또한, 유동 온도 센서(7a)는 각각의 유동 온도를 측정하기 위해 다른 적절한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라인으로 도시된 소비체 루프(3)의 파이프 벽 상의 커넥터(28) 바로 다음에 설치될 수 있다.

유동 분배기(13)는 온도 제어 소스(4) 및 펌프(5)를 포함하는 라인(29)을 통해 복귀 분배기(14)에 연결된다. 펌프(5)는 온도 제어 소스(4)로부터의 열 에너지로 충전된(또는 필요한 경우 냉각된) 액체 열 운반체를 순환시키는 데 사용될 수 있다. 흐르는 열 운반체는 펌프(5)에 의해 유동 분배기(13)로 운반되고, 여기서 열 운반체는 여기에 도시된 세 개의 소비체 루프(3) 내로 그리고 이를 통해 복귀 분배기(14)로 다시 흐르며, 여기서 각각의 유량은 복귀 분배기(14)에 설치된 각각의 유동 제어 밸브(2)의 유동 단면에 의해 결정된다. 복귀 분배기(14)로부터 수집된 열 운반체는 펌프(5) 또는 온도 제어 소스(4)로 다시 흐른다.

각각의 소비체 루프(3)에 배치된 온도 조절기(12)는 온도 제어 요건이 존재할 때 제어 신호를 전송한다. 예를 들어, 제어 신호는 온도 조절기(12)로부터 인터페이스(9)를 통해, 이 경우 케이블을 통해, 조정 장치(1)로 전송된다. 또한, 인터페이스(9)는 무선 연결로서 설계될 수 있다. 각각의 계산 수단(8)을 사용하여, 각각의 조정 장치(1)는 각각의 온도 조절기(12)의 활성화 신호 또는 비활성화 신호, 및 각각의 할당된 신호 또는 유동 온도 및 복귀 온도 데이터에 따라 각각의 유동 제어 밸브(2)의 개구 단면을 결정한다.

도 2에 도시된 온도 제어 시스템(10)에 설치된 도 1에 도시된 조정 장치들(1)은 도 3에 본 발명에 따른 자기 조절을 위한 시스템 구성 요소를 도시하는 블록도로 다시 도시된다.

열 또는 냉기는 소비체 루프(3)에 의해 환경으로 방출된다. 온도 조절기(12), 특히 건물의 거실에 있는 실내 온도 조절기는 신호를 출력한다. 온도 조절기(12)으로부터의 신호는 조정 장치(1)의 ECU로 전송된다. 또한, ECU는 온도 신호 또는 복귀 온도(T_return) 및 유동 온도(T_flow)와 같은 데이터를 수신한다. ECU를 포함하는 계산 수단(8)은 밸브의 스트로크를 실현하기 위해 여기에 상세하게 도시되지 않은 조정 장치(1)의 액추에이터(6)의 전기적 제어를 수행하도록 또는 소정의 유량 단면에 배치되는 유동 제어 밸브(2)의 미리 결정된 개방 위치를 설정하도록 구성된다.

밸브(2)의 개방 단면 또는 그 스트로크는 제어 차(ΔT_{control difference})에 기초하여 계산되며, 계산될 제어 차(ΔT_{control difference})는 검출된 입력 측 유동 온도(T_flow)로부터 출력 측 복귀 온도(T_return)의 온도 차이(ΔT_actual)와 출력 측 복귀 온도(T_return)로부터 입력 측 유동 온도(T_flow)로의 미리 결정된 온도 확산(ΔT_target) 사이에서 형성된다.

조정 장치(1)는 본 명세서에서 추가로 설명되지 않은 시간 검출 수단과 온도 조절기(12)로부터의 활성화 신호의 이전 또는 현재 활성화 기간 및/또는 두 개의 활성화 또는 비활성화 사이의 비활성화 기간을 검출 및 저장하도록 구성된 저장 수단을 더 포함하고, 여기서 ECU가 내장된 계산 수단(8)은 활성화 기간 및/또는 비활성화 기간에 기초하여 온도 확산(ΔT_target)을 가변적으로 결정하도록 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 자기 조절에서의 온도 확산(ΔT_target)의 결정을 위한 단계들을 나타내는 흐름도를 도시한다.

함수 F1에서 난방 기간(Δt_heat)이 미리 결정된 시간(Δt_target), 예를 들어 30분 미만인지 여부가 확인된다. 다시 말하면, 다음 여부가 확인된다.

이 경우, 대답이 "예"이면, S100 단계에서 목표 값(ΔT_target)이 2K(Kelvin) 또는 2도 증가된다. 그렇지 않은 경우, 즉 대답이 "아니오"이면 함수 F2로 계속 진행된다.

함수 F2에서 난방 기간이 1시간 미만인지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

이 경우, 대답이 "예"이면, S110 단계에서 목표 값(ΔT_target)이 1K 또는 1도 증가된다. 그렇지 않은 경우, 즉 대답이 "아니오"이면 함수 F3으로 계속 진행된다.

함수 F3에서 난방 기간이 2시간 미만인지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

이 경우, 대답이 "예"이면, S120 단계에서 목표 값(ΔT_target)은 0.5K 또는 0.5도 증가된다. 그렇지 않은 경우, 즉 대답이 "아니오"이면 루틴은 함수 F4로 계속 진행된다.

함수 F4에서 난방 기간이 3시간 이상인지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

이 경우, 대답이 "예"이면, S130 단계에서 목표 값(ΔT_target)이 1K 또는 1도 감소된다. 그렇지 않은 경우, 즉 대답이 "아니오"이면 루틴은 함수 F5로 계속 진행된다.

함수 F5에서 난방 기간이 4시간 이상인지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

이 경우, 대답이 "예"이면, S140 단계에서 목표 값(ΔT_target)은 3K 또는 3도 감소된다.

S100 단계 내지 S140 단계에 후속하는 S150 단계에서, 목표 값(ΔT_target)의 가능한 값은 5K 내지 15K 또는 5도 내지 15도의 온도 확산 프로파일로 제한된다.

그 후 루틴이 종료된다.

도 5에서, 본 발명에 따른 자기 조절에서의 논리적 연결 관계들을 나타내는 유한 상태 머신이 설명된다.

조건 1(condition 1)에서, 유동 제어 밸브(2)의 밸브 위치가 제어된다. 실제 확산 dT_actual 또는 ΔT_actual이 계산되거나 결정된다. 또한, 차이(dT_diff 또는 ΔT_{control difference})는 목표 확산(dT_target 또는 ΔT_target) 및 실제 확산(dT_actual 또는 ΔT_actual)으로부터 계산된다. 밸브 개구 단면, 밸브 스트로크 또는 밸브 이동 거리(sV)가 계산되고, 후자는 예를 들어 PID 제어기, 특히 I 제어기를 통해 조정되며, 밸브 이동 거리는 예를 들어, 최소 10 %로 제한된다. 이는 바람직하지 않은 유동 노이즈가 최소화된다는 이점을 갖는다. 또한, 난방 기간은, 예를 들어, 10초로 설정된 제어기 사이클에서 계산된다.

조건 2(condition 2)에서, 밸브 위치가 유지된다. 실제 확산(dT_actual 또는 ΔT_actual)이 계산된다. 지속 기간 또는 활성화 시간은 제어기 사이클에서 카운트된다. 제어기 사이클은 예를 들어 10초이다. 또한, 난방 기간은 10초의 제어기 사이클에서 계산된다. 조건 2가 남아있는 경우, 지속 시간을 0으로 하거나 0으로 설정하도록 하는 동작이 수행된다.

제어기 시계는 1초 내지 30초 사이의 정수 초로 설정 될 수 있고, 바람직하게는 5 내지 15초, 특히 10초로 설정된다.

조건 3(condition 3)에서, 밸브가 닫힌다. 밸브 이동 거리(sV)가 0으로 설정된다.

조건 4(condition 4)에서 목표 확산이 계산된다. 목표(dT_target 또는 ΔT_target)가 계산되고 난방 기간이 0으로 재설정된다.

조건 1은 함수 F10을 통해 조건 2의 방향으로 연결된다. 함수 F10은 제어 차(ΔT_{control difference}), 즉 차이의 양(ΔT_target - ΔT_actual 또는 dT_target - dT_actual)이 dT_diff_Max보다 작은지 여부를 확인한다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

다시 말하면, 제어 차(ΔT_{control difference})가 최대 허용 제어 차(ΔT_{control difference-max}) 내에 있는지 여부가 확인된다.

조건 2는 함수 F20을 통해 조건 1의 방향으로 연결된다. 함수 F20에서 dT__target - dT_actual의 절댓값이 dT_diff_Max의 두 배보다 큰지 여부와 지속 기간이 10분 이상인지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

조건 2는 함수 F30을 통해 조건 4의 방향으로 연결된다. 함수 F30에서 RT가 0과 같은지 또는 난방 기간이 4시간보다 큰지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

조건 4는 함수 F40을 통해 조건 3에 연결된다. 함수 F40에서 RT가 0과 같은지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

여기서 RT는 다시 실내 온도 조절기로부터의 제어 신호를 나타낸다.

조건 3은 함수 F50을 통해 조건 2의 방향으로 다시 연결된다. 여기서 RT가 1과 같은지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

다시 말하면, 함수 F50은 실내 온도 조절기가 제어 신호 또는 활성화 신호를 보내는지를 결정한다.

조건 4는 함수 F60을 통해 조건 1에 연결된다. 함수 F60에서 RT가 1과 같은지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

또는 실내 온도 조절기가 활성화 신호를 보내는지가 확인된다.

조건 1은 함수 F70을 통해 조건 4에 연결된다. 함수 F70에서 난방 기간이 4시간을 초과하는지 여부가 확인된다. 즉, 다음 여부가 확인된다.

예로서 4시간으로 지정된 난방 기간은 2 내지 6시간, 예를 들어 3, 4 또는 5시간의 적절한 값으로 설정될 수도 있다.

따라서 본 발명은 특히 온도 제어 소스(4), 액체 열 운반체 및 펌프(5)를 갖는 건물을 위한 온도 제어 시스템(10)에서, 열 교환기(30)를 구비한 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)를 처음으로 제공한다.

또한, 본 발명은 온도 제어 소스(4) 및 펌프(5)를 구비한 온도 제어 시스템(10) 내에서 각각 유동 제어 밸브(2)를 포함하는, 액체 열 운반체의 자기 조절 분포를 위한 분배 장치(11)를 열 교환기(30)를 구비한 적어도 두 개 이상의 소비체 루프들(3)에 처음으로 제공하며, 분배 장치(11)는 유동 분배기(13) 및 복귀 분배기(14)를 포함한다. 이때, 소비체 루프들(3)은 입력 측 및 출력 측에서 함께 합쳐지거나 병합되며, 유동 밸브들(2)은 유동 분배기(13) 또는 복귀 분배기(14)에 배치된다.

마지막으로, 본 발명은 이러한 목적에 적합한 방법을 처음으로 제안한다.

위에서 논의된 도 1 내지 도 5에서, 아래에 요약된 참조 부호가 사용되었지만, 이 목록이 완전한 것으로 주장하지는 않는다.

1: 조정 장치
2: 유동 제어 밸브
3: 소비체 루프
4: 온도 제어 소스
5: 펌프
6: 전기적으로 제어 가능한 액추에이터
7: 온도 검출 수단
7a: 유동 온도 센서
7b: 복귀 온도 센서
8: 계산 수단
9: 인터페이스
10: 온도 제어 시스템
11: 분배 장치
12: 온도 조절기
13: 유동 분배기
14: 복귀 분배기
15: 위치 검출 수단
16: 솔레노이드
17: 홀 센서
18: 연결 조각
20: 작동 수단
21: 팽창 요소, 특히 왁스 카트리지
22: 코일 스프링
23: 밸브 핀
24: 밸브 디스크
25: 밸브 시트
26: 캔틸레버
27: 플랜지
28: 커넥터
T_flow: 흐르는 열 전달 매체의 입력 측 유동 온도
T_return: 흐르는 열 전달 매체의 출력 측 복귀 온도
ΔT_actual: 온도 차이
ΔT_target: 온도 확산
ΔT_{control difference}: 온도 제어 차
T_room-target: 사전 설정 가능한 실내 온도
T_room-actual: 실제 실내 온도

Claims (25)

1. 온도 제어 소스(4), 액체 열 운반체 및 펌프(5)를 갖는, 건물 내의 실내 공간들을 위한 온도 제어 시스템(10)에서의, 열 교환기(30)를 구비한 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서, 상기 조정 장치(1)는:
   상기 조정 장치(1)에 의한 폐쇄 위치 및 개방 위치 사이에서, 점진적으로 또는 단계적으로, 상기 유동 제어 밸브(2)의 개방 위치가 조정되고 검출될 수 있는 방식으로 상기 유동 제어 밸브(2)에 결합되도록 구성되는 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(6);
   흐르는 열 운반체의 소비체 루프(3)에 관하여 입력 측의 유동 온도(T_flow) 및 출력 측의 복귀 온도(T_return)를 검출하는 온도 검출 수단(7);
   상기 액추에이터(6)의 전기적 트리거를 계산하도록 구성되는 계산 수단(8); 및
   상기 계산 수단(8) 및/또는 상기 조정 장치(1)를 활성화하기 위한 외부 활성화 신호를 수신하기 위한 인터페이스(9)를 포함하되,
   상기 전기적 트리거는 제어 차(ΔT_{control difference})에 기초하여 특정한 유동 단면과 관련된 상기 유동 제어 밸브(2)의 미리 결정된 개방 위치에 대응되고,
   계산되는 상기 제어 차(ΔT_{control difference})는 상기 온도 검출 수단(7)에 의해 검출된, 상기 입력 측 유동 온도(T_flow) 및 상기 출력 측 복귀 온도(T_return)로부터의 온도 차이(ΔT_actual) 및 상기 계산 수단(8)에 의해 미리 결정된, 상기 출력 측 복귀 온도(T_return)로부터 상기 입력 측 유동 온도(T_flow)로의 온도 확산(ΔT_target)의 사이에서 형성되고,
   계산되는 상기 제어 차(ΔT_{control difference})는 ΔT_target과 ΔT_actual의 차이의 절댓값이고,
   상기 조정 장치(1)는 상기 활성화 신호의 이전 또는 현재 활성화 기간 및/또는 두 개의 활성화들 사이의 비활성화 기간을 검출 및 저장하도록 구성된 시간 검출 수단 및 저장 수단을 포함하는 것; 및
   상기 계산 수단(8)은 상기 활성화 지속 기간 및/또는 상기 비활성화 지속 기간에 기초하여 상기 온도 확산(ΔT_target)을 가변적으로 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
2. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 조정 장치(1)는 활성화 기간 동안 상기 액추에이터(6)로 상기 계산 수단(8)에 의해 계산된 전기적 트리거를 출력하도록 구성되고, 비활성화 기간 동안 상기 액추에이터(6)로 전기적 트리거를 출력하지 않거나, 상기 유동 제어 밸브(2)의 상기 폐쇄 위치에 대응되는 미리 결정된 전기적 트리거를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
3. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 조정 장치(1)는 비활성화 기간 동안 상기 계산 수단(8) 및/또는 상기 조정 장치(1)로의 전력 공급을 차단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
4. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 계산 수단(8)은 상기 저장 수단에 상기 유동 제어 밸브(2)의 이전 개방 위치의 적어도 하나의 값을 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
5. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 저장 수단은 상기 활성화 지속 기간 동안 미리 저장된 기준 값 및/또는 상기 비활성화 지속 기간 동안 미리 저장된 기준 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
6. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 저장 수단은 상기 온도 확산에 대한 이전에 저장된 값의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 저장 수단은 활성화 지속 기간들 및/또는 비활성화 지속 기간들의 관련된 값들 및 상기 온도 확산(ΔT_target)을 결정하기 위한 미리 결정된 온도 확산들(ΔT_target)을 갖는 이전에 저장된 지도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
8. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 저장 수단은 상기 온도 확산(ΔT_target)을 결정하기 위한 미리 저장된 제어 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
9. 제 1 항에 따른 소비체 루프(3)의 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
   상기 조정 장치(1)는 상기 유동 온도(T_flow)에 따라 상기 온도 확산(ΔT_target)을 변경하도록 구성되는 것, 및/또는
   상기 조정 장치(1)는 상기 유동 온도(T_flow)에 따라 상기 온도 확산(ΔT_target)의 대역폭을 변경하도록 구성되는 것, 및/또는
   상기 조정 장치(1)는 상기 인터페이스(9)를 통해 상기 온도 제어 시스템(10)으로부터 동작 파라미터들을 갖는 추가적인 외부 신호들을 수신하도록 구성되는 것; 및 상기 계산 수단(8)은 상기 동작 파라미터들에 따라 상기 온도 확산(ΔT_target)을 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
   
10. 온도 제어 소스(4) 및 열 교환기(30)를 구비한 적어도 하나의 소비체 루프(3)를 구비한, 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템(10)으로서,
    상기 온도 제어 시스템(10)은 사전 설정 가능한 실내 온도(T_room-target)를 나타내는 값을 입력하기 위한 입력 수단을 갖고, 실내 공간에 제공되는 적어도 하나의 온도 조절기(12), 및 상기 실내 공간 내의 적어도 하나의 소비체 루프(3)를 위한 활성화 신호를 출력하기 위한 인터페이스(9)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 소비체 루프(3)는 액체 열 운반체 및 펌프(5)뿐만 아니라 유동 제어 밸브(2)를 포함하고,
    상기 온도 조절기(12)는 상기 사전 설정 가능한 실내 온도(T_room-target) 및 실제 실내 온도(T_room-actual) 사이의 편차 허용 오차가 초과되는 한, 상기 활성화 신호를 출력하는 상기 온도 조절기(12)에 의해 상기 실제 실내 온도(T_room-actual)에 반응하도록 구성되고,
    상기 온도 제어 시스템(10)은 상기 적어도 하나의 소비체 루프(3)에 대해, 각각 제 1 항에 따른 조정 장치(1)를 포함하고,
    상기 조정 장치(1)는 상기 소비체 루프(3)의 상기 유동 제어 밸브(2)에 동작 가능하도록 연결되고,
    상기 조정 장치(1)는 상기 온도 조절기(12)로부터의 활성화 신호 또는 비활성화 신호와 관련되고,
    상기 온도 조절기(12)는 상기 소비체 루프(3)와 같이 동일한 실내 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템.
    
11. 제 10 항에 따른 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템(10)에 있어서,
    건물의 실내 공간에 상기 온도 조절기(12) 및 두 개 이상의 소비체 루프들(3)이 제공되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템.
    
12. 제 10 항에 따른 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템(10)에 있어서,
    상기 온도 조절기(12)는 실제 실내 온도(T_room-actual)에 응답하고 상기 활성화 신호 또는 상기 비활성화 신호의 출력을 작동시키는 바이메탈 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템.
    
13. 제 10 항에 따른 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템(10)에 있어서,
    상기 활성화 신호 또는 상기 비활성화 신호는 미리 결정된 레벨 값보다 큰 신호 레벨을 갖는 온 상태(I), 및 신호 레벨이 없거나 상기 미리 결정된 레벨 값보다 작은 신호 레벨을 갖는 오프 상태(0)를 포함하는 이진 신호인 것을 특징으로 하는 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템.
    
14. 제 10 항에 따른 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템(10)에 있어서,
    상기 온도 조절기(12)는 상기 실제 실내 온도(T_room-actual)를 검출하기 위해 마이크로 컴퓨터 및 온도 센서를 포함하되,
    상기 온도 조절기(12)는 상기 활성화 신호 또는 상기 비활성화 신호가 출력되는 동안 및/또는 출력된 후에 상기 실제 실내 온도(T_room-actual)의 과정을 검출 및 저장하고,
    상기 온도 조절기(12)와 상기 조정 장치(1)는 검출된 실제 실내 온도(T_room-actual)의 과정에서 데이터를 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템.
    
15. 제 10 항에 따른 건물의 실내 공간들의 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템(10)에 있어서,
    상기 활성화 신호 및/또는 상기 비활성화 신호는 상기 온도 조절기(12)로부터 상기 활성화 신호 및/또는 상기 비활성화 신호와 관련된 상기 조정 장치(1)로 무선 인터페이스들(9)을 통해 전달되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 온도 제어를 위한 온도 제어 시스템.
    
16. 온도 제어 소스(4) 및 펌프(5)를 구비한 온도 제어 시스템(10)에서, 열 교환기(30)를 구비한 적어도 두 개 이상의 소비체 루프들(3)로 액체 열 운반체의 자기 조절 분배를 위한 분배 장치(11)는 유동 분배기(13) 및 복귀 분배기(14)를 포함하되,
    상기 적어도 두 개 이상의 소비체 루프들(3)은 각각 유동 제어 밸브(2)를 포함하고,
    상기 유동 분배기(13)는 커넥터들(28)을 통해 상기 소비체 루프들(3)에 연결되고,
    상기 복귀 분배기(14)는 연결 조각들(18)을 통해 상기 소비체 루프들(3)에 연결되고,
    상기 소비체 루프들(3)은 상기 유동 분배기(13) 및 상기 복귀 분배기(14) 각각의 입력 측 및 출력 측에 병합되고,
    상기 유동 제어 밸브들(2)은 상기 유동 분배기(13) 또는 상기 복귀 분배기(14)에 제공되고,
    상기 분배 장치(11)는 각각의 유동 제어 밸브(2)를 위한 제 1 항에 따른 상기 소비체 루프들(3)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절 분배를 위한 분배 장치.
    
17. 온도 제어 소스(4) 및 펌프(5)를 구비한 건물들을 위한 온도 제어 시스템(10)에서, 열 교환기(30)를 구비한 소비체 루프(3)를 통해 액체 열 운반체의 흐름의 자기 조절 조정을 위한 방법에 있어서, 적어도
    상기 소비체 루프(3)를 통과하는 열 운반체의 입력 측 유동 온도(T_flow) 및 출력 측 복귀 온도(T_return)를 검출하는 것;
    검출된 상기 입력 측 유동 온도(T_flow) 및 상기 출력 측 복귀 온도(T_return)로부터의 온도 차이(ΔT_actual), 및 미리 결정된 온도 확산(ΔT_target) 사이의 제어 차(ΔT_{control difference})를 계산하는 것으로서, 상기 제어 차(ΔT_{control difference})는 ΔT_target과 ΔT_actual의 차이의 절댓값인 것; 및
    상기 제어 차(ΔT_{control difference})에 기초하여 상기 소비체 루프(3)에서 조정 가능한 유동 단면을 계산하고 설정하는 것을 포함하되,
    상기 소비체 루프(3)의 이전 또는 현재 활성화 기간 및/또는 비활성화 기간을 검출하는 것; 및
    활성화 지속 기간 및/또는 비활성화 지속 기간에 기초하여 상기 출력 측 복귀 온도(T_return)로부터 상기 입력 측 유동 온도(T_flow)로의 가변적인 온도 확산(ΔT_target)을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 조절 조정을 위한 방법.
    
18. 제 17 항에 따른 소비체 루프(3)를 통해 액체 열 운반체의 흐름의 자기 조절 조정을 위한 방법에 있어서,
    적어도 하나의 이전 활성화 기간 또는 비활성화 기간이 기준 값보다 큰 경우 더 작은 온도 확산(ΔT_target)이 결정되거나,
    적어도 하나의 이전 활성화 기간 또는 비활성화 기간이 기준 값보다 작은 경우 더 큰 온도 확산(ΔT_target)이 결정되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 조정을 위한 방법.
    
19. 제 17 항에 따른 소비체 루프(3)를 통해 액체 열 운반체의 흐름의 자기 조절 조정을 위한 방법에 있어서,
    상기 온도 확산(ΔT_target)은 연속적인, 선행하는 활성화 및/또는 비활성화 지속 기간들의 과정에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 조정을 위한 방법.
    
20. 온도 제어 소스(4) 및 펌프(5)를 구비한 건물들을 위한 온도 제어 시스템(10)에서, 열 교환기(30)를 구비한 적어도 두 개 이상의 소비체 루프들(3)로 액체 열 운반체의 자기 조절 분배를 위한 방법에 있어서,
    제 17 항에 따른 소비체 루프(3)를 통해 액체 열 운반체의 흐름의 자기 조절 조정을 위한 방법은 각각의 소비체 루프(3)마다 수행되는 것을 특징으로 하는 자기 조절 분배를 위한 방법.
    
21. 제 1 항에 따른 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서, 상기 조정 장치(1)는:
    상기 액추에이터(6)의 실제 위치를 검출하도록 구성되는 위치 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
    
22. 제 21 항에 따른 유동 제어 밸브(2)의 자기 조절 조정을 위한 조정 장치(1)에 있어서,
    상기 위치 검출 수단은 솔레노이드 및 상기 솔레노이드와 관련된 홀 센서로 형성되는 것을 특징으로 하는 유동 제어 밸브를 위한 자기 조절 조정 장치.
    
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제

Images