KR102453204B1 - 통합배관시스템의 온수공급장치 - Google Patents

통합배관시스템의 온수공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통합배관시스템의 온수공급장치에 관한 것으로, 온수 측과 열원기 측에 설치된 센서들(예컨대, 온도센서, 유량센서)이 각각 감지한 값으로 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 공급하기 위한 열원 목표 유량을 계산하여 열원기에서 온수 열교환기로 공급하거나 온수 열교환기에서 열원기로 환수하는 열원의 유량을 조절하는 열원 유량조절밸브를 작동함으로써 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 상기 열원 목표 유량이 되도록 조절하여 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 준다.
본 발명에 따라 온수 사용 감지 시 온수 열교환기로 공급되거나 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 필요유량과 미세보정유량을 합산하여 계산한 열원 목표 유량이 되도록 조절하면 온수의 온도를 사용자 설정온도로 빠르고 정확하게 맞추어 줄 수 있다

Description

통합배관시스템의 온수공급장치{Hot water supplying device of an integrated pipe system}
본 발명은 통합배관시스템에 관한 것이며, 더욱 상세히는 통합배관시스템의 온수공급장치에 관한 것이다.
통합배관시스템은 중앙난방이나 지역난방이 적용되는 아파트나 연립주택 등의 공통주택에서 공용부로부터 각 세대로 열원이 이동 시 길고 복잡한 배관부를 거치면서 열 손실이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 개발된 난방 및 온수 공급 시스템의 일종으로서, 급탕 배관을 없앤 대신에 세대 내에 설치된 열교환기를 이용해 급수를 순간 가열하는 방식으로 온수를 공급해 에너지효율을 높이고 사용자의 편의성도 향상시킬 수 있다.
대한설비공학회 2019년 하계학술발표대회에서 발표된 ‘공동주택에서 통합배관시스템 적용에 따른 에너지절감 효과(윤석구, 이언구, 박진철)’에 따르면 기존 중앙난방의 4관식 배관방식은 복잡한 배관시스템과 유지관리비 증가 등으로 인한 많은 문제점이 발생하는 반면에, 상기와 같은 통합배관시스템은 난방온수를 최단거리에서 직접가열을 통해 급탕을 생성하고 공급하는 시스템으로 에너지절약 효과가 있는 것으로 잘 알려져 있다.
한편, 중앙난방이나 지역난방이 적용되는 아파트나 연립주택 등의 공통주택에 설치된 통합배관시스템의 경우, 공급되는 열원의 온도의 범위가 정해서 있으므로 공급되는 열원의 온도를 변화시켜 온수 온도를 맞추는 것은 불가하기 때문에 열원의 공급 유량 또는 온수 유량을 조절하여 온수 온도를 맞추는 제어 방식을 사용한다.
온수 유량만을 제어할 경우에는 온수 온도를 설정온도에 맞출 수 있으나 소비자가 제어된 온수 유량 이하로 온수 유량을 사용하면 온도 제어를 할 수 없게 된다.
열원의 공급 유량과 온수 유량을 둘다 제어할 경우, 이 두 유량의 제어 목표량이 지속적으로 변화하기 때문에 이 두 유량을 동시에 제어하는 것은 불가능하고 열원의 공급 유량과 온수 유량의 조절을 순차적으로 번갈아 제어를 해야 한다.
또한, 열원의 공급 유량 또는 온수 유량 중 하나를 조절하면 상기 바와 같이 제어 목표량의 변화가 발생하기 때문에 반복적인 제어를 하면서 목표량을 찾아가야 하는데, 이로 인해 온수 온도를 사용자 설정값으로 공급하기까지 시간이 많이 소요된다.
또한, 열원의 공급 유량과 온수 유량을 둘다 제어하기 위하여 고가의 조절밸브를 열원 공급측과 온수측에 구성해야 하므로 가격 경쟁력이 저하된다.
KR 10-1670779 B1
본 발명은 상기 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 온수 측과 열원기 측에 설치된 센서들(예컨대, 온도센서, 유량센서)이 각각 감지한 값으로 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 공급하기 위한 열원 목표 유량을 계산하여 열원기에서 온수 열교환기로 공급하거나 온수 열교환기에서 열원기로 환수하는 열원의 유량을 조절하는 열원 유량조절밸브를 작동함으로써 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 상기 열원 목표 유량이 되도록 조절하여 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 주는 통합배관시스템의 온수공급장치를 제공하는 것이다.
상기 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치는, 열원기로부터 가열된 물을 공급받는 열원공급배관과; 상기 열원기로 물을 환수시키는 열원환수배관; 상기 열원 공급/환수 배관 경로 상의 적소에 배치되어 상기 열원을 온수 방향으로 전환하여 온수 공급을 위한 온수 열교환기로 공급하고 환수하거나 상기 열원을 난방 방향으로 전환하여 난방 부하로 공급하고 환수하는 온수/난방 전환밸브; 상기 온수 열교환기 혹은 상기 난방 부하로 공급되는 열원의 온도를 감지하는 열원공급 온도센서; 상기 온수 열교환기 혹은 상기 난방 부하를 거친 후 상기 열원기로 환수되는 열원의 온도를 감지하는 열원환수 온도센서; 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 감지하는 열원 유량센서; 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 조절하는 열원 유량조절밸브; 온수용 급수를 상기 열원과 열교환하여 온수로 공급하는 온수 열교환기; 상기 온수 열교환기로 유입되는 급수의 온도를 감지하는 급수 온도센서; 상기 온수 열교환기가 공급하는 온수의 온도를 감지하는 온수 온도센서; 상기 온수 열교환기로 유입되는 급수의 유량을 감지하는 급수 유량센서; 및 상기 온도센서들과 유량센서들이 각각 감지한 값으로 상기 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 공급하기 위한 열원 목표 유량을 계산하여 상기 열원 유량조절밸브를 작동함으로써 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 상기 열원 목표 유량이 되도록 조절하여 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 주는 제어기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 제어기는 온수 대기 상태에서 온수 사용이 감지되면 상기 온수/난방 전환밸브를 온수 측으로 작동하여 상기 열원이 상기 온수 열교환기로 공급되게 한 후 상기 열원 목표 유량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 제어기는 온수 대기 상태에서 급수 유량이 온수 사용을 감지하기 위하여 정해 놓은 작동 유량 이상이면 온수 사용을 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 작동 유량은 열원기의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 보다 더 높게 정한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 제어기는 [{(온수설정온도-급수온도) ÷ (열원공급온도-열원환수온도) × 급수유량} × α](여기서, α는 필요유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의되는 필요유량과 [(전회 미세보정유량) + (온수설정온도-온수온도) × 급수유량 × β](여기서, β는 미세보정유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의되는 미세보정유량을 합산하여 상기 열원 목표 유량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 열원 유량조절밸브를 작동한 후 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지면 상기 열원 유량조절밸브를 정지한 다음 상기 급수의 유량이 상기 열원기의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하여, 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브를 작동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 열원 유량조절밸브를 작동한 후 상기 온수 열교환기로 공급되거나 상기 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지지 않으면 상기 급수의 유량이 상기 열원기의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하여, 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브를 작동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 급수의 유량이 정지 유량 미만이 되면 상기 열원기로부터 열원 공급을 차단하고 안전 정지 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치에 있어서, 상기 온수/난방 전환밸브는 상기 열원 공급 배관을 통해 유입되는 열원수가 상기 온수 열교환기로 유입되기 이전에 분기되는 분기배관과 온수 열교환기를 통과하여 온수 열교환기 환수배관의 접점에 연결되며, 난방 부하로 유입되는 난방 열원수 및 온수 열교환기 유입수를 선택적으로 개폐하는 삼방밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 온수 사용 감지 시 온수 열교환기로 공급되거나 온수 열교환기로부터 환수되는 열원의 유량을 필요유량과 미세보정유량을 합산하여 계산한 열원 목표 유량이 되도록 조절하면 온수의 온도를 사용자 설정온도로 빠르고 정확하게 맞추어 줄 수 있다.
본 발명에 따라 열원 목표 유량 계산 시 미세보정유량을 반영하면 급수 유량센서의 노후화 및 이물질에 의한 오동작에 기인하는 온수 공급 성능 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따라 상기 작동 유량이 상기 정지 유량 보다 더 높게 정해지면, 상기 급수 유량센서의 정밀도에 따라, 또는 급수 공급 배관 경로 상의 역수압(예컨대, 워터 해머) 등으로 인한 온수 작동 및 온수 정지의 반복을 방지할 수 있다.
본 발명에 따라 고가의 열원 유량조절밸브를 온수 열교환기와 연결되는 열원 환수 배관 경로 혹은 열원 공급 배관 경로 상에 하나만 설치하여 사용하면 제품의 가격 경쟁력이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치를 나타낸 실시예.
도 2는 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치의 작동 과정을 설명하는 순서도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
이하에서 설명하는 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치은 하기의 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 청구하는 기술의 요지를 벗어남이 없이 해당 기술분야에 대하여 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치(100)는 열원기(110)와 연결되는 열원공급배관 및 열원환수배관, 열원기(110)와 온수/난방 전환밸브(120), 열원공급 온도센서(130), 열원환수 온도센서(131), 열원 유량센서(140), 열원 유량조절밸브(150), 온수 열교환기(160), 급수 온도센서(170), 온수 온도센서(171), 급수 유량센서(180) 및 제어기(190)를 포함하여 구성된다.
상기 열원기(110)는 정해진 열량으로 가열한 물을 열원 공급/환수 배관을 통해 열원으로 공급하고 환수한다.
상기 열원공급배관은 열원기(110)로부터 가열된 물을 공급받는다.
상기 열원환수배관은 상기 열원기(110)로 물을 환수시킨다.
상기 열원기(110)는 본 발명이 적용되는 통합배관시스템에 연결되는 중앙난방이나 지역난방을 위한 열원기, 또는 개별난방을 위한 보일러 혹은 온수기 등으로 이해하는 것이 바람직하다.
상기 온수/난방 전환밸브(120)는 상기 열원 공급/환수 배관 경로 상의 적소에 배치되어 상기 열원을 온수 방향으로 전환하여 온수 공급을 위한 온수 열교환기(160)로 공급하고 환수하거나 상기 열원을 난방 방향으로 전환하여 난방 부하(121)로 공급하고 환수한다.
상기 온수/난방 전환밸브(120)는 열원 공급 통로를 온수 측 또는 난방 측으로 전환한다.
상기 온수/난방 전환밸브(120)는 상기 열원 공급 배관을 통해 유입되는 열원수가 상기 온수 열교환기(160)로 유입되기 이전에 분기되는 분기배관과, 온수 열교환기(160)를 통과하여 온수 열교환기 환수배관의 접점에 연결되며, 난방 부하(121)로 유입되는 난방 열원수 및 온수 열교환기 유입수를 선택적으로 개폐하는 삼방밸브로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 삼방밸브는 상기 온수 열교환기(160)로 유입되기 이전에 분기되어, 난방 부하(121)로 유입되어 난방 부하(121)를 가열하고 환수되는 난방부하 환수관과 온수 열교환기(160)를 가열하고 환수되는 온수 열교환기 환수배관을 선택적으로 개폐하도록 구비되어, 열원수를 난방부하 또는 온수 열교환기(160)로 택일적으로 가열할 수 있어, 온수 및 난방부하(121) 가열시 설정온도로 제어가 용이하다.
상기 열원공급 온도센서(130)는 상기 온수 열교환기(160) 혹은 상기 난방 부하(121)로 공급되는 열원의 온도를 감지한다. 도 1에서는 상기 열원공급 온도센서(130)가 상기 온수 열교환기(160) 혹은 상기 난방 부하(121)와 연결되는 열원 공급 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다.
상기 열원환수 온도센서(131)는 상기 온수 열교환기(160) 혹은 상기 난방 부하(121)를 거친 후 상기 열원기(110)로 환수되는 열원의 온도를 감지한다. 도 1에서는 상기 열원환수 온도센서(131)가 상기 온수 열교환기(160) 혹은 상기 난방 부하(121)와 연결되는 열원 환수 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다.
상기 열원 유량센서(140)는 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 감지한다. 도 1에서는 상기 열원 유량센서(140)가 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 열원 환수 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다.
상기 열원 유량조절밸브(150)는 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 조절한다. 도 1에서는 상기 열원 유량조절밸브(150)가 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 열원 환수 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 달리, 상기 열원 유량조절밸브(150)는 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 열원 공급 배관 경로 상에 설치될 수도 있다.
상기 온수 열교환기(160)는 온수용 급수를 상기 열원과 열교환하여 온수로 공급한다.
상기 급수 온도센서(170)는 상기 온수 열교환기(160)로 유입되는 급수의 온도를 감지한다. 도 1에서는 상기 급수 온도센서(170)가 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 급수 공급 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다.
상기 온수 온도센서(171)는 상기 상기 온수 열교환기(160)가 공급하는 온수의 온도를 감지한다. 도 1에서는 상기 온수 온도센서(171)가 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 온수 공급 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다.
상기 급수 유량센서(180)는 급수 또는 온수의 유량을 감지한다. 도 1에서는 상기 급수 유량센서(180)가 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 급수 공급 배관 경로 상에 설치된 실시예를 나타낸다.
상기 제어기(190)는 상기 온도센서(130,131,170,171,180)들과 상기 유량센서(140,180)들이 각각 감지한 값으로 상기 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 공급하기 위한 열원 목표 유량을 계산하여 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동함으로써 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 상기 열원 목표 유량이 되도록 조절하여 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 준다.
상기 제어기(190)는 온수 대기 상태에서 온수 사용이 감지되면 상기 온수/난방 전환밸브(120)를 온수 측으로 작동하여 상기 열원이 상기 온수 열교환기(160)로 공급되게 한 후 상기 열원 목표 유량을 계산한다.
상기 제어기(190)는 온수 대기 상태에서 급수 유량이 온수 사용을 감지하기 위하여 정해 놓은 작동 유량 이상이면 온수 사용을 감지한다.
상기 작동 유량은 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 보다 더 높게 정한 것이 바람직하다.
상기 작동 유량이 상기 정지 유량 보다 더 높게 정해지면, 상기 급수 유량센서(180)의 정밀도에 따라, 또는 급수 공급 배관 경로 상의 역수압(예컨대, 워터 해머) 등으로 인한 온수 작동 및 온수 정지의 반복을 방지할 수 있다.
상기 제어기(190)는 [{(온수설정온도-급수온도) ÷ (열원공급온도-열원환수온도) × 급수유량} × α](여기서, α는 필요유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의되는 필요유량과 [(전회 미세보정유량) + (온수설정온도-온수온도) × 급수유량 × β](여기서, β는 미세보정유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의되는 미세보정유량을 합산하여 상기 열원 목표 유량을 계산한다.
상기 제어기(190)는 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한 후 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지면 상기 열원 유량조절밸브(150)를 정지한 다음 상기 급수의 유량이 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하여, 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한다.
상기 제어기(190)는 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한 후 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지지 않으면 상기 급수의 유량이 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하여, 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한다.
상기 제어기(190)는 상기 급수의 유량이 정지 유량 미만이 되면 상기 열원기(110)로부터 열원 공급을 차단하고 안전 정지 상태를 유지한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치(100)는 다음과 같이 작동한다.
본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치(100)의 제어기(190)는 상기 열원공급 온도센서(130)와 열원환수 온도센서(131), 열원 유량센서(140), 급수 온도센서(170), 온수 온도센서(171) 및 급수 유량센서(180)가 각각 감지한 값으로 상기 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 공급하기 위한 열원 목표 유량을 계산하여 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동함으로써 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 상기 열원 목표 유량이 되도록 조절하여 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 준다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 통합배관시스템의 온수공급장치(100)의 작동 과정(S100)을 구체적으로 설명한다.
상기 제어기(190)는 사용자가 온수 사용을 위한 온수 공급 요청이 있기 전까지 온수 대기 상태를 유지한다(S110).
상기와 같은 온수 대기 상태에서 상기 제어기(190)는 온수 공급 요청 유무, 즉 사용자의 온수 사용 여부를 판정하기 위하여 급수 유량이 사용자의 온수 사용을 감지하기 위하여 정해 놓은 작동 유량 이상인지를 감지한다(S120).
만약, 상기와 같은 온수 대기 상태에서 급수 유량이 온수 사용을 감지하기 위하여 정해 놓은 작동 유량 이상이면 상기 제어기(190)는 사용자의 온수 사용을 감지하며, 이처럼 온수 사용이 감지되면 상기 제어기(190)는 상기 온수/난방 전환밸브(120)를 온수 측으로 작동하여(S130) 상기 열원이 상기 온수 열교환기(160)로 공급되게 한 후 상기 열원 목표 유량을 계산한다(S140).
이때, 상기 제어기(190)는 상기 열원 목표 유량을 계산하기 위하여 하기의 식으로 정의되는 필요유량과 미세보정유량을 계산한 후, 해당 필요유량과 미세보정유량을 합산하여 상기 열원 목표 유량[필요유량 + 미세보정유량]을 계산한다.
상기 필요유량은 [{(온수설정온도-급수온도) ÷ (열원공급온도-열원환수온도) × 급수유량} × α](여기서, α는 필요유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의된다.
상기 필요유량을 상기 식으로 정의한 이유는 온수측 필요 열량[(온수설정온도-급수온도) × 급수유량]은 열원 공급 열량[(열원공급온도-열원환수온도) × 열원유량]과 동일함에 근거한다. 본 발명의 실시예에서는 이 근거에 따라서 온수 온도를 사용자 설정온도에 해당하는 온수설정온도로 빠르게 맞추기 위한 비례성분의 계산식으로서 상기 필요유량 계산식을 정의하였고, 상기 온수 열교환기(160)의 성능, 열손실, 가열 속도 등의 특성을 고려하여 상기 필요유량 계산식에 필요유량 계산 조정을 위한 계수 α를 추가하였다.
상기 미세보정유량은 [(전회 미세보정유량) + (온수설정온도-온수온도) × 급수유량 × β](여기서, β는 미세보정유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의된다.
상기 미세보정유량을 상기 식으로 정의한 이유는, 상기 제어기(190)가 상기 열원 목표 유량을 계산하여 열원 유량조절밸브(150)를 작동하는 경우 본 발명에서 사용하는 상기 센서(130,131,140,170,171,180)들의 정밀도 또는 노후화 등으로 인해 사용자 설정온도와 실제 온수 온도의 차이가 발생하였을 때 그 차이를 보정하여 맞추기 위함이다. 본 발명의 실시예에서는 급수유량에 따라 상기 필요열량의 차이가 발생하므로 급수유량에 따라 미세보정유량의 증감량을 변화하기 위해 상기 미세보저유량 계산식에 급수유량이 추가되었으며, 상기 온수 열교환기(160)의 성능, 열손실, 가열 속도 등의 특성을 고려하여 상기 미세보정유량 계산식에 미세보정유량계산 조정을 위한 계수 β를 추가하였다.
상기 온수설정온도와 온수온도의 온도 차이, 급수유량, 미세보정유량 계수[β]에 의해 계산된 미세보정유량을 전회에 계산된 미세보정유량에 적산을 하여 미세하게 지속적으로 미세보정유량의 증감을 실시함으로써 상기 온수설정온도와 온수온도의 온도 차이를 미세하게 조절하여 온수온도를 온수설정온도에 정확하게 맞추어 공급할 수 있다.
상기와 같이 열원 목표 유량이 계산되면(S140), 상기 제어기(190)는 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동하며(S150), 이후부터 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지는지 판별한다(S160).
만약, 상기 S160 과정에서 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지면, 상기 제어기(190)는 상기 열원 유량조절밸브(150)를 정지한 다음(S170), 상기 급수의 유량이 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하고(S180), 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량 계산 과정(S140)으로 돌아가 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한다.
이와 달리, 만약 상기 S160 과정에서 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지지 않으면, 상기 제어기(190)는 상기 급수의 유량이 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하고(180), 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량 계산 과정(S140)으로 돌아가 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한다.
상기 S120 과정 내지 S180 과정이 수행되는 도중에, 즉 상기와 같이 온수 사용이 감지된 후, 상기 제어기(190)가 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동 혹은 정지하도록 제어하는 도중에, 상기 급수의 유량이 정지 유량 미만이 되면(S180), 상기 제어기(190)는 상기 열원기(110)로부터 열원 공급을 차단하고 안전 정지 상태를 유지한다.
상기한 바에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 온수 사용 감지 시 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 필요유량과 미세보정유량을 합산하여 계산한 열원 목표 유량이 되도록 조절하면 온수의 온도를 사용자 설정온도로 빠르고 정확하게 맞추어 줄 수 있다.
본 발명에 따라 상기 열원 목표 유량 계산 시 상기 미세보정유량을 반영하면 상기 급수 유량센서(180)의 노후화 및 이물질에 의한 오동작에 기인하는 온수 공급 성능 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따라 상기 작동 유량이 상기 정지 유량 보다 더 높게 정해지면, 상기 급수 유량센서(180)의 정밀도에 따라, 또는 급수 공급 배관 경로 상의 역수압(예컨대, 워터 해머) 등으로 인한 온수 작동 및 온수 정지의 반복을 방지할 수 있다.
본 발명에 따라 고가의 상기 열원 유량조절밸브(150)를 상기 온수 열교환기(160)와 연결되는 열원 환수 배관 경로 혹은 열원 공급 배관 경로 상에 하나만 설치하여 사용하면 제품의 가격 경쟁력이 향상된다.
100: 온수공급장치 110: 열원기
120: 온수/난방 전환밸브 121: 난방 부하
130: 열원공급 온도센서 131: 열원환수 온도센서
140: 열원 유량센서 150: 열원 유량조절밸브
160: 온수 열교환기 170: 급수 온도센서
171: 온수 온도센서 180: 급수 유량센서
190: 제어기

Claims (9)

  1. 열원기(110)로부터 가열된 물을 공급받는 열원공급배관과;
    상기 열원기(110)로 물을 환수시키는 열원환수배관;
    상기 열원 공급/환수 배관 경로 상의 적소에 배치되어 상기 열원을 온수 방향으로 전환하여 온수 공급을 위한 온수 열교환기(160)로 공급하고 환수하거나 상기 열원을 난방 방향으로 전환하여 난방 부하(121)로 공급하고 환수하는 온수/난방 전환밸브(120);
    상기 온수 열교환기(160) 혹은 상기 난방 부하(121)로 공급되는 열원의 온도를 감지하는 열원공급 온도센서(130)와;
    상기 온수 열교환기(160) 혹은 상기 난방 부하(121)를 거친 후 상기 열원기(110)로 환수되는 열원의 온도를 감지하는 열원환수 온도센서(131);
    상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 감지하는 열원 유량센서(140);
    상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 조절하는 열원 유량조절밸브(150);
    온수용 급수를 상기 열원과 열교환하여 온수로 공급하는 온수 열교환기(160);
    상기 온수 열교환기(160)로 유입되는 급수의 온도를 감지하는 급수 온도센서(170);
    상기 온수 열교환기(160)가 공급하는 온수의 온도를 감지하는 온수 온도센서(171);
    급수 또는 온수의 유량을 감지하는 급수 유량센서(180); 및
    상기 온도센서(130,131,170,171)들과 유량센서(140,180)들이 각각 감지한 값으로 상기 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 공급하기 위한 열원 목표 유량을 계산하여 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동함으로써 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량을 상기 열원 목표 유량이 되도록 조절하여 온수의 온도를 사용자 설정온도로 맞추어 주는 제어기(190);
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(190)는 온수 대기 상태에서 온수 사용이 감지되면 상기 온수/난방 전환밸브(120)를 온수 측으로 작동하여 상기 열원이 상기 온수 열교환기(160)로 공급되게 한 후 상기 열원 목표 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어기(190)는 온수 대기 상태에서 급수 유량이 온수 사용을 감지하기 위하여 정해 놓은 작동 유량 이상이면 온수 사용을 감지하는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 작동 유량은 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 보다 더 높게 정한 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(190)는 [{(온수설정온도-급수온도) ÷ (열원공급온도-열원환수온도) × 급수유량} × α](여기서, α는 필요유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의되는 필요유량과 [(전회 미세보정유량) + (온수설정온도-온수온도) × 급수유량 × β](여기서, β는 미세보정유량 계산 조정을 위한 계수)로 정의되는 미세보정유량을 합산하여 상기 열원 목표 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(190)는 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한 후 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지면 상기 열원 유량조절밸브(150)를 정지한 다음 상기 급수의 유량이 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하여, 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동하는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기(190)는 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동한 후 상기 온수 열교환기(160)로 공급되거나 상기 온수 열교환기(160)로부터 환수되는 열원의 유량이 상기 열원 목표 유량과 동일해지지 않으면 상기 급수의 유량이 상기 열원기(110)의 이상 작동 시 열원 공급 정지를 위하여 미리 정해 놓은 정지 유량 미만인지 확인하여, 미만이 아니면 상기 열원 목표 유량을 다시 계산하고 상기 열원 유량조절밸브(150)를 작동하는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 제어기(190)는 상기 급수의 유량이 정지 유량 미만이 되면 상기 열원기(110)로부터 열원 공급을 차단하고 안전 정지 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 온수/난방 전환밸브(120)는, 상기 열원 공급 배관을 통해 유입되는 열원수가 상기 온수 열교환기(160)로 유입되기 이전에 분기되는 분기배관과, 온수 열교환기(160)를 통과하여 온수 열교환기 환수배관의 접점에 연결되며, 난방 부하(121)로 유입되는 난방 열원수 및 온수 열교환기 유입수를 선택적으로 개폐하는 삼방밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 통합배관시스템의 온수공급장치.
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