KR200248953Y1

KR200248953Y1 - 개별난방(중앙식난방) 온도조절장치.

Info

Publication number: KR200248953Y1
Application number: KR20010015789U
Authority: KR
Inventors: 김완규
Original assignee: 김완규
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2001-10-19

Abstract

현재 대부분의 난방방식은 각 방을 같은 온도로 조절하는 단일온도난방방식이다.

이에 비해 개별난방(중앙식난방)은 각 방 온도조절을 따로 할 수 있는 난방방식으로 연료절감이나 사용의 편리성에서 기존 방식보다 우수함이 많다.

그러나 개별난방(중앙식난방)용 온도조절방식이 단순히 기존 단일온도조절기능을 이용한 수준에 머물다보니 개별난방(중앙식난방)의 우수함을 도모하는데 다소 미진한 부분이 있고, 아울러 단열상태가 나쁜 주택의 경우(외풍 있는 방) 방바닥이 필요이상 과열되는 점을 상기할 땐 새로운 해법을 찾아볼 필요가 있다.

본 개별난방(중앙식난방) 온도조절장치는 변화되는 외부온도를 직/간접적으로 감지할 수 있는 위치에 온도센서(10)를 설치하여 주위온도의 높고 낮음에 따라 타임주기를 변환(주위온도가 높을 경우: 타임주기를 느리게 하여 난방시간을 줄이고.. 주위온도가 낮을 경우: 타임주기를 빠르게 하여 난방시간을 늘인다..)시켜 효율성 높은 온도조절이 가능토록 하였다.

아울러 순환펌프(2)의 가동을 적절히 제어, 방바닥과열차단, 온수공급기능강화, 불필요한 순환펌프가동방지 효과를 얻을 수 있도록 하였으며, 실내온도조절기(15)에 각 방별 이름을 기재할 수 있는 공간(23)을 마련하므로 써 개별난방(중앙식난방)의 편리성을 극대화하였다.

Description

개별난방(중앙식난방) 온도조절장치.{omitted}

난방온도조절방식에는 크게 타이머방식과 온도센서방식으로 나눌 수 있다.

타이머방식은 일정시간간격으로 보일러를 ON/OFF하여 실내온도를 조절하는 방식이고, 온도센서방식은 실내온도조절기에 온도센서(보통 THERMISTOR를 이용)를 부착, 실내공기온도대비 설정온도의 차에 의해 실내온도를 조절하는 방식이다.

엄밀히 말하면 타이머방식보다 온도센서방식이 변화되는 실내기온에 대해 온도조절정확성이 뛰어나지만, 단열상태가 나쁜 주택(외풍 있는 방)의 경우 방바닥이 불필요하게 뜨거워지는 단점이 있다.

이외 밸브의 열림 정도를 조절하여 난방수의 흐름을 강제적으로 제어하는 방식이 있으나, 이 방식은 결과적으로 순환펌프의 출구에 강한 부하를 걸기 쉽고, 온도조절범위도 제한적이며(3∼4단계/방의 난방 숫자에 따라 수량(水量)이 변화.), 변화하는 실내기온에 대한 온도조절정확성도 많이 떨어진다.

[참고] 타이머방식과 수량(水量)조절방식은 그 구조상, 변화하는 실내외기온에 대해 자동온도보상이 전혀 이루어지지 않는다.

기존 타이머 및 온도센서방식의 단점을 보완, 개별난방(중앙식난방)의 온도조절효율을 높이고, 적절한 순환펌프의 가동을 가능케 하여 결과적으로는 방바닥과열차단, 온수공급기능강화, 불필요한 순환펌프가동방지 등, 필요한 사용목적에 따라 선택의 폭을 넓힐 수 있도록 하는 것이다.

제 1도는 개별난방(중앙식난방) 온도조절장치의 구성도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 메인 컨트롤러 2: 순환펌프 3: 난방수분배기 4: 난방수혼합기 5: 보일러 6∼9: 솔레노이드밸브(SOLENOID VALVE)(또는 전동밸브) 10: 온도센서 11: 타임출력조절용 가변저항기 12: 타임출력 13: 순환펌프출력 14: 보일러전원출력 15: 실내온도조절기 16∼19: 난방정지버튼(16'∼19': 온도설정버튼) 20: 전원버튼 21: 예약버튼 22: 온수버튼 23: 각 방 이름 기재공간 24: 기존 실내온도조절기

도면 제 1도는 컨트롤러(1), 실내온도조절기(15), 난방사이클로 이루어진 개별난방(중앙식난방) 온도조절장치의 전체구성 도이다.

여기에서 기존실내온도조절기(24)는 실내온도설정 값을 최고온도(max)로 놓아두어 개별난방(중앙식난방)용 실내온도조절기(15)가 원활하게 작동하도록 한다.

[참고] 보일러 신제품 상용화에 있어서는 기존실내온도조절기(24)가 없어지고, 기능이 추가(통합)된 개별난방(중앙식난방)용 실내온도조절기(15)로 대체된다.

추가기능에는 온도센서에 의한 현재온도표시기능, 난방수온도설정기능, 외출기능, 목욕기능(온수온도설정 값: 85℃전/후) 등이다.

[온도센서와 결합된 타이머]

주위온도의 높고 낮음에 따라 타임주기가 변화된다.

(1℃당 타임주기변화량: 0∼15% 기준온도(체감온도에 따라 차이가 있음): 16∼22℃)

주위온도가 높을 경우: 타임주기를 느리게..

주위온도가 낮을 경우: 타임주기를 빠르게..

타임주기는 0∼120분, 타임출력은 0∼60분까지이고 타임주기/타임출력/1℃당 타임주기변화량 모두 VR로 조절된다.

아울러 타임출력은 포토커플러 조합의 트라이액구동방식을 채택하는데 이는 솔레노이드밸브(6,7,8,9)가 유도형 부하이고 전자적인 접점이라 수명이 길기 때문이다.

[릴레이(RELAY)는 기계적인 접점이라 수명이 짧다. 따라서 타임주기 또는 타임출력을 길게 설정할 경우나 저전류의 전동밸브를 이용할 시는 릴레이로 대체할 수 있다.]

[참고: 타임주기와 타임출력관계] 예를 들어 타임주기가 10분이고 타임출력이 5분이라면 10분간 솔레노이드밸브(6,7,8,9)를 OFF시켜 난방수 순환을 정지하고, 5분간 솔레노이드밸브(6,7,8,9)를 ON시켜 난방수를 순환하는 것이다.

물론 설정된 타임주기와 타임출력은 같은 사이클로 반복되며, 솔레노이드밸즈(6,7,8,9)의 열림과 닫힘에 따라 순환펌프(2)의 가동은 자동적으로 이루어진다.

온도센서(10): 변화되는 외부온도를 직/간접적으로 감지할 수 있는 곳에 설치. 보통 보일러실 주위에 설치함. (보일러 열원과는 떨어져서..)

[타임출력조절용 가변저항기(11)와 순환펌프(2)의 관계]

타임출력은 솔레노이드 밸브(6,7,8,9)를 열고 닫음으로써 난방의 시작과 정지를 직접적으로 제어하는 역할을 한다. (순환펌프(2)는 자동으로 ON/OFF)

실제 솔레노이드 밸브(6,7,8,9)가 열리고 순환펌프(2)가 ON하게 되면 난방수는 각방으로 순환하게 되어 난방을 시작하는데, 이때 난방수가 난방수분배기(3)을 거쳐 각 방을 순환하여 제자리로 돌아오는데는 방 4개 기준으로 불과 2분 전/후이다.

따라서 방바닥이 어느 정도 데워진 상태에서는 난방수가 방바닥을 순환하여 열원기능이하로 냉각되기까지 꽤 오랜 시간이 걸리게 되는 터라, 구태여 난방수를 기존 방식처럼 무조건 순환시킬 필요는 없다.

도리어 단열상태가 나쁜 주택의 경우(위풍 있는 방) 방바닥이 필요이상 뜨거워지거나 온수공급효율을 저하시키는 등의 요인을 발생시킬 수 있다.

따라서 타임출력조절용 가변저항기(11)를 이용하면, 결과적으로 순환펌프(2)가동시간을 임의로 조절할 수 있어 방바닥과열현상차단, 온수공급기능강화, 불필요한 순환펌프(2) 동작을 방지하는 효과를 낼 수 있다.

[온수공급기능강화]

가정용보일러는 버너가 1개인데 비해 열교환기(난방 및 온수용)는 2개이다.

보통, 보일러 난방/온수 겨울철온도설정 값은 65℃∼85℃ 범위지만 순환펌프(2)를 작동시키지 않으면 난방수는 방을 순환하지 않게 되고, 그만큼 보일러(5)내부의 냉각속도는 더뎌지므로 온수공급효율이 높아진다. 참고로 방바닥과열을 막기 위해 난방수온도를 낮추면 온수공급이 원활치 않게 되는데, 이것 또한 버너 1개를 통합사용하기 때문이다.

[개별난방과 중앙식난방의 차이점]

개별난방은 각 방마다 실내온도조절기를 설치하는 것에 비해, 중앙식난방은 실내온도조절기 1개로 각 방 온도조절을 하는 방식이다.

결과 면에서 각 방 온도조절개념은 같으므로 여기서는 중앙식난방을 중심으로 구성.

[온도설정프로그램에 대한 자세한 내용]

실내온도조절기(15)의 난방정지버튼(16∼19) 및 온도설정버튼(16'∼19')은 총 8개(방 숫자가 늘어날수록 난방정지 및 설정버튼 추가, 도면에는 방 4개를 예를 듬.)이며, 각 방 온도설정범위는 1∼8단계, 온도설정레벨표시는 8 LED ARRAY, 입력방식은 누름 버튼스위치 (TACT S/W)이다.

다음은 실내온도조절기(15)의 온도설정버튼(16',17',18',19') 중 설정버튼 한 개당 온도설정 프로그램을 나타낸 것이다.

1회 누를 때 ▶ 1단계 총 타임주기의 100％ (LED 1개 ON)

2회 누를 때 ▶ 2단계 총 타임주기의 90％ (LED 2개 ON)

3회 누를 때 ▶ 3단계 총 타임주기의 75％ (LED 3개 ON)

4회 누를 때 ▶ 4단계 총 타임주기의 60％ (LED 4개 ON)

5회 누를 때 ▶ 5단계 총 타임주기의 45％ (LED 5개 ON)

6회 누를 때 ▶ 6단계 총 타임주기의 30％ (LED 6개 ON)

7회 누를 때 ▶ 7단계 총 타임주기의 15％ (LED 7개 ON)

8회 누를 때 ▶ 8단계 총 타임주기의 0％ (연속가동) (LED 8개 ON)

* 난방정지버튼(16,17,18,19): 난방이 필요치 않을 때 신속히 정지시키는 기능.

1회 누를 때 ▶ 타임출력 OFF. (8 LED ARRAY OFF)

2회 누를 때 ▶ 해제. 기존 온도설정 값으로 복귀. (8 LED ARRAY ON)

[참고] 난방정지/온도설정버튼은 실제 제품화시 총 6∼7개의 방을 기준으로 제작함.

실내온도조절기(15)에는 전원버튼(20), 예약버튼(21), 온수버튼(22)이 있고, 메인컨트롤러(1)에는 순환펌프출력(13) ON/OFF 및 보일러(5)순환펌프출력을 T13,T14에 입력하는 부분이 있는데 그 내용은 다음과 같다.

* 전원(20):보일러전원 및 대부분의 기능을 ON/OFF시키는 기능.

RELAY1 a접점을 통해 AC220V를 ON/OFF. (T9,T10 표시램프: LED)

RELAY1이 OFF 상태일 때 예약(21) 및 온수(22)기능 정지. 타임출력 /(16∼19,16'∼19')8 LED ARRAY 전체 OFF.

[전원(20) OFF시 (16'∼19')의 온도설정 값은 기억]

1회 누를 때 ▶ RELAY1 OFF (0V OUT). 예약(21)/온수(22)기능 OFF.

타임출력/8 LED ARRAY 전체 OFF. (LED1 OFF)

2회 누를 때 ▶ RELAY1 ON. (AC220V OUT). 예약(21)/온수(22)기능

ON. 타임출력/8 LED ARRAY 전제 ON. (LED1 ON)

* 예약(21):최대 16시간까지 예약. 예약설정은 예약버튼(21)과 온도설정버튼 16'/8 LED ARRAY를 이용하며 17'∼19'/8 LED ARRAY는 사용치 않음.

예약시간이 끝나면 기존 온도설정전체화면으로 자동전환 된 후 온도설정버튼(16'∼19')의 온도설정 값대로 난방이 시작된다.

(16')8 LED ARRAY의 LED 1개당 설정 값은 2시간. (표시램프: LED2)

예약버튼(21) 1회 누를 때 ▶ 예약기능 ON. 8 LED ARRAY 전체 OFF. (LED2ON)

(16')버튼 1회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 1개 ON. (LED2 ON) (2시간)

(16')버튼 2회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 2개 ON. (LED2 ON) (4시간)

(16')버튼 3회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 3개 ON. (LED2 ON) (6시간)

(16')버튼 4회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 4개 ON. (LED2 ON) (8시간)

(16')버튼 5회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 5개 ON. (LED2 ON) (10시간)

(16')버튼 6회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 6개 ON. (LED2 ON) (12시간)

(16')버튼 7회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 7개 ON. (LED2 ON) (14시간)

(16')버튼 8회 누를 때 ▶ 8 LED ARRAY 중 LED 8개 ON. (LED2 ON) (16시간)

예약버튼(21) 2회 누를 때 ▶ 예약기능 OFF. (16'∼19')/8 LED ARRAY 기존 온도 설정 값으로 원상복귀. (LED2 OFF)

* 예약(21) 및 온수(22)기능 동시이용 불가.

* 순환펌프출력(13):모든 방을 난방하지 않을 경우(솔레노이드밸브(6∼9)가 모두 닫혀 있는 경우)순환펌프(2)가 작동하지 않도록 하는 기능.

논리회로 중 OR Gate을 이용. (출력: AC220V ON/OFF)

4개의 타임출력이 1개 이상 나올 때.. AC220V ON.

4개의 타임출력이 모두 나오지 않을 때.. AC220V OFF.

(PHOTO COUPLER조합의 TRIAC구동방식) 출력단자: T11, T12

* 온수(22):4개의 타임출력 및 순환펌프출력(13)을 모두 정지.

(16∼19,16'∼19')8 LED ARRAY 전체 OFF. 온수기능선택 후 3시간 뒤 자동으로 원상복귀. (표시램프: LED3)

1회 누를 때 ▶ 타임출력 4개 모두 OFF. 순환펌프출력 OFF.

8 LED ARRAY 전체 OFF. (LED3 ON)

(온수기능해제를 하지 않으면 3시간 뒤 자동해제)

2회 누를 때 ▶ 해제. 8 LED ARRAY 전체 ON. (LED3 OFF)

[보일러(5)순환펌프출력을 메인 컨트롤러(1) T13,T14에 입력하는 부분]

보일러(5)순환펌프출력은 난방수온도가 어느 범위에 도달해야 출력(AC220V)이 나오는 것이므로, 메인 컨트롤러(1) T13,T14에 입력되는 시점부터 타임출력(12)이 정상동작 되도록 한다. (DIP S/W로 기능동작/정지 선택)

T13,T14에 AC220V가 입력될 때 ▶ 각 온도설정에 따라 타임출력 4개 정상동작.

T13,T14에 0V가 입력될 때 ▶ 타임출력 4개 모두 OFF.

[참고] 0V 입력은 AC110V이하의 전압을 뜻함.

[각 방 이름 기재공간(23)]

실내온도조절기(15)의 오른쪽 점선부분은 각 방 이름을 써놓을 수 있는 공간으로, 개별난방(중앙식난방)에 있어서 매우 편리한 기능이다.

예를 들어 방이 여러 개일 경우 단순히 방1,방2,방3..순이나 1,2,3.. 같은 번호 매김은 실제 사용에 있어서 관련 방의 버튼조작을 혼동하기 쉽다.

따라서 점선부분(제품화에 있어서는 라벨인쇄물을 붙이거나 잘 정돈된 글자 기재를 위하여 밑줄선 또는 직사각형 모양의 글자 기재란을 표기한다. 물론 구매자의 요청에 따라 기재란 표기를 생략할 수 있다.)에 부모님방, 갑돌이방, 갑순이방 등..으로 기재할 수 있게 하여 사용의 편리성을 도모하였다.

개별난방(중앙식난방)의 온도조절효율이 향상되며, 방바닥과열차단, 온수공급기능강화, 불필요한 순환펌프가동방지 등의 효과를 얻을 수 있음은 물론, 각 방 이름을 기재할 수 있는 공간을 마련하여 개별난방(중앙식난방)의 사용의 편리성이 극대화된다.

Claims

개별난방(중앙식난방) 온도조절장치 프로그램 소스에 따라 실내온도를 자동 제어함은 물론, 변화되는 외부온도를 직/간접적으로 감지할 수 있는 위치에 온도센서(10)를 설치하여 주위의 온도변화에 따라 타임주기를 조절, 개별난방(중앙식난방)의 온도조절효율성을 높이고, 순환펌프(2) 가동을 적절히 조절하므로 써 방바닥과열차단, 온수공급기능강화, 불필요한 순환펌프(2)가동 방지 등 필요한 사용목적에 따라 선택의 폭을 넓힘과 함께, 실내온도조절기(15)에 각 방 이름을 써놓을 수 있는 공간을 마련, 사용의 편리성을 극대화함을 특징으로 한 개별난방(중앙식난방) 온도조절장치.