KR20060060628A

KR20060060628A - 난방 에너지 절감 시스템

Info

Publication number: KR20060060628A
Application number: KR1020060024817A
Authority: KR
Inventors: 곽동연
Original assignee: 곽동연
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2006-06-05
Also published as: KR100740243B1

Abstract

본 발명은 난방 에너지 절감 시스템에 관한 것으로서, 난방 면적의 평균 50%를 차지하는 거실과 주방의 분배기에 자동 밸브를 설치하고 실내 조절기를 이용하여 일정한 시간 동안 절약 난방을 실시하며 이동설치가 가능하여 이사시에 가져갈 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 거실과 주방의 난방배관에 연결되는 난방분배기에 설치되어 외부 제어신호에 의해 자동 개폐되는 자동 밸브; 절약 시간 등의 설정값 및 각종 기능의 선택 및 변경을 위한 다수의 키를 구비하고, 상기 키조작에 따른 입력신호 처리 및 밸브 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 설정된 시간에 밸브 개폐를 위한 제어신호를 출력하는 실내 조절기; 상기 자동 밸브와 실내 조절기 사이에 연결되며, 외부 전원을 공급받아 상기 자동밸브 및 실내 조절기에 전원을 공급하고 상기 실내 조절기에서 전송되는 제어신호에 따라 밸브 개방신호 또는 밸브 폐쇄신호를 생성하는 밸브 제어기를 포함하여, 사용자가 느끼는 체감 온도에는 변화를 주지 않으면서도 취침시간대에 거실과 주방 등의 빈 공간에 대한 불필요한 연료소모를 방지하여 난방비를 절감할 수 있게 한다.

온수식, 개별난방, 중앙난방, 난방분배기, 조절기, 자동 밸브, 에너지, 절약

Description

난방 에너지 절감 시스템{The heating system for saving energy}

도 1은 종래 기술에 의한 온수식 난방장치의 자동 제어시스템 구성도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 온수식 난방장치의 에너지 절감 시스템 구성도

도 3은 본 발명에 의한 난방 에너지 절감시스템에 탑재되는 실내 조절기의 내부 회로 구성도

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 난방 에너지 절감시스템에서 실내 조절기의 주제어부에 의해 이루어지는 제어 흐름도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 난방 분배기 11,11a,11b : 자동밸브 20 : 밸브 제어기

30 : 실내 조절기 31 : 조작부 31a : 기능선택키

31b : 설정해제키 31c: 시간예약키 31d : 전원키

32 : 표시부 33 : 마이크로프로세서 33a : 입력처리부

33b : 주제어부 33c : 타이머 33d : 통신부

본 발명은 에너지 절감을 위한 난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주택이나 아파트 등에 설치된 기존의 난방장치에서 하나의 실내조절기를 이용하여 사용패턴이 다른 공간에 대한 난방을 시간적으로 개별 조절이 가능하여 불필요한 난방요인을 억제할 수 있도록 함으로써, 기존의 난방장치를 교체하지 않고도 사용자가 느끼는 온도 편차 없이 연료소모량 및 난방비용을 절약할 수 있도록 하며, 이동 설치가 가능하여 필요에 따라 기존의 난방장치로부터 분리시킬 수 있도록 함으로써 이사 등에 의한 이동시 가져갈 수 있도록 한 난방 에너지 절감 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주택이나 아파트 등에 설치되는 난방시스템은 난방분배기를 이용하여 각 세대 내의 방과 거실, 주방 등에 대한 난방 조절이 가능하도록 구성된 개별 난방 시스템 또는 중앙 난방 시스템이 있으며, 온수식과 온풍식으로 구분된다. 특히 대부분의 주택이나 아파트 등에 주로 설치되는 온수식 난방의 경우, 실내공기를 직접 데워주는 온풍식 난방과는 달리 보일러에서 데워진 뜨거운 난방수를 각 방의 난방 배관에 통과시켜 방바닥을 데우고, 방바닥에 접촉하여 데워진 하부의 따뜻한 공기가 상승하게 되면 상부의 찬 공기가 방바닥으로 내려오는 대류현상에 의하여 난방이 이루어지게 되는 것으로, 난방개시 후 실내공기가 데워지는 시간까지는 상당한 시간이 소요되는 특징이 있어 외출할 경우라 할지라도 장시간 실내를 비워두지 않는 한 되도록이면 난방을 중단하지 않는 경우가 대부분이다.

이러한 주택이나 아파트 등에 설치된 온수식 난방시스템은 하나의 실내공간을 여러 개소로 구획하여 난방 구역을 구분하고, 각 난방 구역에 설치된 온수 배관 에 난방분배기와 밸브를 통해 온수를 공급할 수 있도록 하여 여러 개의 방과 거실, 주방 등에 난방을 실시할 수 있도록 구성되어 있으나, 실제로 주택이나 아파트 등에서 각 방의 일상적 사용 패턴은 사용용도나 사용시간 등에 따라 각기 다르다. 그런데 이와 같이 각 난방 공간에 대한 사용 패턴이 용도나 시간에 따라 다름에도 불구하고 대부분의 난방시스템에서는 보일러의 온수탱크와 각 방으로 이어지는 온수 배관들 사이를 연결하고 있는 난방분배기의 밸브를 수동으로 조작하여 개폐할 수 있도록 구성되어 있어 난방 환경을 효과적으로 적절하게 조절하는 데에는 많은 불편함이 있었다. 예를 들어, 난방이 완료되어 보일러를 정지시킨 상태에서 또 다시 임의의 공간에 대한 추가 난방을 필요로 하는 경우에 보일러를 가동하기 위해서는 이미 난방이 완료된 공간의 과잉난방을 억제하기 위하여 해당 공간에 대응하는 난방분배기의 밸브를 잠그고 난 후 보일러를 가동시켜 추가 난방을 실시하고, 추가 난방을 완료한 다음 잠궈 두었던 난방 분배기의 밸브를 다시 열어주고 보일러를 꺼야하는 번거로움이 있다.

한편, 일반적인 주택이나 아파트 등의 기준 면적을 비교하여 볼 때 단일 난방 영역으로 구획된 거실(주방 포함)면적은 전체 난방면적의 약 1/2에 해당하는 큰 면적을 차지하고 있는 반면, 취침 시간대에는 거의 사용하지 않게 되므로 해당 시간대에 맞게 난방분배기의 밸브를 효과적으로 여닫으면 연료비를 절감할 수 있을 것이다.

그러나, 이와 같은 연료비 절감을 위해서는 난방분배기의 밸브를 수동으로 개폐하여야 하는 번거로움이 있어 좀처럼 쉽게 이행되지 못하고 있는 실정이며, 만 약 이러한 수동조작에 의한 밸브 개폐가 이루어진다고 하더라도 아침 기상시간에 거실과 주방의 실내온도가 많이 저하되어 있어 심한 냉기를 느끼게 되므로, 현실적으로 대부분의 가정에서는 어쩔 수 없이 취침 시간 내내 불필요한 난방을 실시하게 되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 난방구역으로 각각 구획 배선된 다수의 온수 배관에 연결되는 난방분배기(10) 각각에 자동 밸브(11)를 각각 설치하고, 상기 각각의 자동 밸브는 밸브 제어기(4)를 통해 구동신호를 공급받아 자동으로 개방 또는 폐쇄될 수 있도록 하며, 또한 각 방에는 상기 밸브 제어기(4)와 통신 가능한 다수개의 각방 온도 조절기(1-3)를 각각 병렬로 설치함으로써 상기 각방 온도 조절기(1-3)를 개별적으로 조작하여 각 방의 난방온도를 제어할 수 있도록 하는 기술이 개발되었다. 이러한 기술에 의하면, 보일러의 온수탱크와 각 방의 온수 배관을 연결하는 난방분배기들에 자동 온/오프가 가능한 자동 밸브를 각각 설치하고, 각 방에는 각각의 난방분배기에 연결된 자동 밸브의 개폐동작을 개별적으로 제어할 수 있는 각방 온도 조절기를 각각 구비한다. 그리고 상기 각방 온도 조절기는 마이크로프로세서와 온도 감지기 또는 현재온도 및 설정온도를 이용하여 각각의 난방 구역을 상이한 난방환경으로 적절하게 조절할 수 있도록 구성하고 있다.

그러나, 이러한 종래 기술에 의하면, 각 방마다 개별적으로 자동밸브의 개폐를 제어할 수 있는 각방 온도 조절기가 각각 독립적으로 설치되어야 하며, 또한 각 방 온도 조절기에는 온도 감지기의 온도가 설정온도에 도달하면 밸브가 닫히고 설 정온도보다 낮으면 밸브를 열어서 실내온도를 조절하는 등, 온도 감지에 의해 각각의 자동밸브를 여닫을 수 있도록 구성하고 있으므로, 다수 개의 자동밸브와 각방 온도 조절기의 설치 및 구성이 복잡하게 되어 난방시스템의 가격이 상승되는 요인이 되었다.

또한 종래의 기술에 의하면 각 방에 온도 조절기를 설치할 때 전기 인입선이 미리 구비되어 있지 않기 때문에 각방 온도 조절기 설치에 따른 작업성이 저하되는 등의 문제점이 있었으며, 따라서 이와 같은 자동 밸브를 이용한 구역별 난방 제어 시스템은 기존 주택에는 적용이 불가능하고 신규 주택에만 적용 가능하게 되는 사용상의 한계가 있을 뿐만 아니라 기존의 구역별 난방 제어 시스템은 설치 및 분리가 어려워 이사 등에 의한 이동시 가져가지 못하게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 기존의 주택이나 아파트 또는 사무실 등에 설치된 난방장치에서 사용패턴이 다른 임의의 공간에 대한 난방을 다른 나머지 공간에 대한 난방과 구분하여 하나의 실내 조절기를 이용하여 시간적으로 개별 제어함으로써, 기존의 난방장치를 교체 설치하거나 또는 각방 온도 조절기를 여러 개 설치하는 등의 번거로운 작업을 거치지 않고도 사용자가 실내에서 느끼는 체감 온도에는 변화를 주지 않으면서 불필요한 연료 소모량을 줄여 난방비를 절감할 수 있도록 한 난방 에너지 절감 시스템을 제공함에 목적이 있다.

또한 본 발명은 난방분배기에 결합되는 자동밸브를 나사식 관이음구 방식으 로 구현하고 밸브 제어기와 실내 조절기를 싱크대 내벽 등에 브라켓 등을 이용하여 나사결합에 의해 간편하게 설치할 수 있도록 함으로써 이사 등에 의한 필요시 자동밸브와 실내 조절기 및 밸브 제어기를 용이하게 분리할 수 있도록 한 난방 에너지 절감 시스템을 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은, 난방분배기를 이용하여 각 방, 거실과 주방 등을 개별적으로 난방할 수 있도록 구성된 난방 시스템에 있어서, 거실과 주방의 난방 배관으로 연결된 난방분배기에만 설치되는 자동 밸브; 상기 자동 밸브의 개폐 동작을 사용자가 설정하는 시간 데이터를 기준으로 제어하는 실내 조절기를 포함하는 난방 에너지 절감 시스템이다.

상기 본 발명의 제1 특징에 의한 난방 에너지 절감 시스템에서, 상기 실내 조절기는, 설정값 또는 각종 기능의 선택이나 해제 및 변경을 위한 다수의 키를 갖는 조작부와; 상기 키 조작에 따른 선택이나 해제 및 변경 상태를 표시하는 표시부와; 상기 키 조작에 따라 조작부에서 발생되는 신호를 입력 처리하는 입력 처리부와; 상기 자동 밸브의 구동에 필요한 기준 클럭을 제공하는 타이머와; 상기 입력 처리된 키신호에 따라 자동 밸브의 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 상기 타이머에서 제공되는 기준 클럭을 상기 설정된 시간 데이터와 비교하여 자동 밸브 개폐를 위한 제어신호를 발생시키는 주제어부를 포함할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징은, 난방분배기를 이용하여 각 방, 거실과 주방 등을 개별적으로 난방할 수 있도록 구성된 난방시스템에 있어 서, 거실과 주방의 난방 배관으로 연결된 난방분배기에 설치되는 자동 밸브; 설정값, 각종 기능의 선택이나 해제 및 변경을 위한 다수의 키를 구비하고, 상기 키조작에 따른 입력신호를 처리하여 밸브 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 타이머를 구비하여 상기 설정된 시간 데이터를 기준으로 밸브 개폐를 위한 제어신호를 출력하는 실내 조절기; 상기 자동 밸브와 실내 조절기 사이에 연결되며, 외부 전원을 공급받아 상기 자동 밸브 및 실내 조절기의 구동전원을 공급하고 상기 실내 조절기에서 전송되는 제어신호에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄 신호를 생성하여 자동 밸브로 공급하는 밸브 제어기를 포함하는 난방 에너지 절감 시스템이다.

상기 본 발명의 제2 특징에 따른 난방 에너지 절감 시스템에서, 상기 실내 조절기는, 설정값 또는 각종 기능의 선택이나 해제 및 변경을 위한 다수의 키를 갖는 조작부와; 상기 키 조작에 따른 선택이나 해제 및 변경 상태를 표시하는 표시부와; 상기 키 조작에 따라 조작부에서 발생되는 신호를 입력 처리하는 입력 처리부와; 상기 자동 밸브의 구동에 필요한 기준 클럭을 제공하는 타이머와; 상기 입력 처리된 키신호에 따라 자동 밸브의 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 상기 타이머에서 제공되는 기준 클럭을 상기 설정된 시간 데이터와 비교하여 자동 밸브 개폐를 위한 제어신호를 발생시키는 주제어부와; 상기 주제어부와 밸브 제어기 간의 통신 인터페이스를 실시하고 상기 밸브 제어기로부터 전원을 공급받아 실내 조절기의 각 부분에 동작 전원을 제공하는 통신부를 포함하는 것이 바람직할 것이다.

상기 본 발명의 각 특징에 따른 난방 에너지 절감 시스템에서, 상기 주제어부는, 전원이 공급되면 타이머의 기준 클럭에 따른 현재 시각 설정 및 시간 조절키 의 입력여부를 체크하여 현재 시각을 설정하고, 기능선택모드에서 절약난방기능이 선택되면 절약난방 개시/종료시간 설정여부를 확인하여 디스플레이하는 제 1단계; 절약난방기능을 개시 또는 종료하기 위한 시간 데이터를 사용자의 키조작을 통해 입력받아 저장하고 설정된 개시/종료시간을 디스플레이하는 제2단계; 절약난방모드 실행여부를 재확인하여 타이머 시간을 체크하고, 절약난방 개시시간 또는 종료시간에 밸브 폐쇄 제어신호 또는 밸브 개방 제어신호를 출력하는 제 3단계로 이루어지는 제어로직, 또는 절약난방모드 해제여부를 확인하여 일반 난방에 필요한 밸브 개방 제어신호를 출력하는 제 4단계를 더 포함하는 제어로직을 탑재하는 것이 바람직할 것이다.

또한 상기 본 발명의 각 특징에 따른 난방 에너지 절감 시스템에서, 상기 주제어부는, 하나 또는 그 이상의 자동 밸브에 대하여 상기 키 조작에 의해 처음에 설정되는 시간 데이터를 밸브 폐쇄를 제어하기 위한 제1 개시시간으로 구분하고, 두번째로 설정되는 시간 데이터를 밸브 개방을 제어하기 위한 제1 종료시간으로 구분하여 각각 저장하는 특징을 가지며, 이때 상기 개시시간과 종료시간을 기준으로 일정시간 이전 또는 이후에 밸브 폐쇄신호 또는 밸브 개방신호를 각각 출력하는 것이 바람직할 것이다.

또한 상기 본 발명의 각 특징에 따른 난방 에너지 절감 시스템에서, 상기 주제어부는, 하나 또는 그 이상의 자동 밸브에 대하여 밸브 폐쇄 및 개방을 제어하기 위한 복수 개의 개시시간 데이터와 복수 개의 종료시간 데이터를 각각 구분하여 저장할 수 있을 것이며, 이로써 전기 인입선이나 실내 조절기를 별도로 추가 설치하 지 않고도 하나의 실내 조절기를 이용하여 두 개 이상의 절약난방 시간구간을 설정하거나 제어가 가능하게 될 것이다.

또한 상기 본 발명의 각 특징에 따른 난방 에너지 절감 시스템에서, 상기 자동 밸브는, 난방분배기에 직접 연결되는 전동 볼밸브와 이 전동 볼밸브를 외부 전기신호에 따라 구동시키는 전동 구동기로 구성되고, 상기 전동 볼밸브와 전동 구동기는 착탈이 가능하도록 하기 위해 상기 난방분배기와 나사식 관이음구 방식으로 결합 또는 분리되는 것이 바람직할 것이다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하의 본 발명에서는 대부분의 주택이나 아파트 등에 주로 설치되는 온수식 난방 시스템의 경우를 예로 들어 설명하겠으나, 본 발명의 기술적인 특징이 이에 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 난방 에너지 절감시스템 구성도로서, 도 2에 예시된 난방 에너지 절감 시스템은 온수식 난방장치 중에서 특히 사용패턴이나 용도가 구분되는 난방 구역(즉, 도면에서는 주택이나 아파트 등을 기준으로 하였을 때 일반 침실과는 사용 패턴이나 용도가 다른 거실과 주방을 예시함)으로 이어지는 두 개의 난방분배기(10)에 절약 난방을 위해 자동 밸브(11a,11b)를 각각 설치한 경우의 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예의 구성에서 상기 자동 밸브 (11a,11b)는 밸브 제어기(20)에서 출력되는 구동신호에 따라 자동으로 개방되거나 폐쇄될 수 있도록 구성하여 거실과 주방으로 이어지는 난방분배기에 각각 두 개가 연결되며, 상기 온수식 난방장치의 나머지 다른 난방분배기에는 기존의 수동 밸브가 장착된다. 본 발명의 예시에서 상기 자동 밸브는 일반적인 주택이나 아파트 등에서 이루어지는 일상 생활을 기준으로 하여 생활패턴을 구분하였을 경우 침실로 사용하는 방과 생활패턴이 크게 다른 거실과 주방을 선택하여 설치한 것이다.

상기 자동 밸브(11a,11b)는 필요에 따라서 다수의 난방 배관이 연결된 각각의 난방분배기(10) 중의 적어도 하나 또는 그 이상의 개수에 설치 가능하다. 그리고 이 자동 밸브(11a,11b)는 예를 들면 난방분배기에 직접 연결되는 전동 볼밸브와 이 전동 볼밸브를 외부에서 공급되는 전기적인 구동신호에 따라 자동으로 구동시키는 전동 구동기 등으로 구현 가능하며, 이와 같이 구성되는 전동 볼 밸브를 상기 전동 구동기에 전기적으로 연결된 밸브 제어기(20)에서 전송되는 제어신호에 의해 구동시킬 수 있게 됨으로써 보일러의 난방분배기로부터 난방 배관으로 들어가는 온수를 제어할 수 있게 된다. 이때 상기 전동 볼밸브와 전동 구동기는 기존의 수동밸브 대신에 난방분배기에 직접 결합되는 장치로서 이후 이사 등에 의한 분리가 필요한 경우 용이한 분리가 가능하도록 하기 위해 상기 난방분배기와 나사식 관이음구 방식으로 결합될 수 있도록 구현하는 것이 바람직할 것이다. 이로써 결합과 분리를 용이하게 하기 위해 나사식관이음구로 구현함으로써, 이사를 가게 되었을 때 전동 볼밸브와 전동 구동기를 쉽게 떼어갈 수 있도록 하는 구성을 갖는 것이 바람직할 것이다.

상기 밸브 제어기(20)는 자동 밸브(11a,11b)와 실내 조절기(30) 사이에 연결된다. 그리고 상기 밸브 제어기(20)에는 전원 플러그가 구비되어 외부 전원을 공급받을 수 있으며, 외부로부터 공급되는 상용 교류전원에 대한 전압 변환 동작을 수행하여 상기 자동 밸브(11a,11b)의 개방동작 또는 폐쇄동작에 각각 필요한 교류전압(예를 들면 밸브 개방시 AC 12V, 밸브 폐쇄시 AC 24V 등)을 출력함과 아울러 상기 실내 조절기(30)에 필요한 직류전압(예를 들면 DC 24V 등)을 출력할 수 있게 되는데, 이때 상기 실내 조절기(30)에서 전송되는 제어신호에 따라 상기 자동 밸브(11a,11b)로 출력되는 밸브 개방신호 또는 밸브 폐쇄신호를 선택적으로 생성하여 공급한다.

도 3은 본 발명에 의한 난방 에너지 절감시스템에 탑재되는 실내 조절기의 내부 회로 구성도로서, 도 3에 도시된 바와 같이 실내 조절기(30)에는 난방구역이나 설정값 또는 각종 기능의 선택 및 변경을 위한 다수의 키를 갖는 조작부(31)와, 키 조작에 따른 선택 및 변경 상태, 사용자에 의해 설정되는 시간 데이터, 기능 등을 디스플레이하는 표시부(32), 및 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(33)가 탑재되어, 상기 키조작에 따른 입력신호를 처리하여 밸브 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 타이머 시간을 체크하여 설정된 시간 데이터를 기준으로 밸브 개폐를 위한 제어신호를 발생시킨다. 그리고 상기 실내 조절기(30)는 상기 밸브 제어기(20)와 통신 가능하게 연결되어 밸브 제어기(20)로부터 동작 전원을 공급받아 작동을 개시한다.

상기 조작부(31)는 절약 난방을 위한 시간 설정값의 선택이나 변경, 일반 난 방모드나 절약 난방모드 등에 관련된 기능의 선택이나 해제를 위한 하나 이상의 기능 선택키(31a)와 설정 해제키(31b) 및 시간 예약키(31c), 그리고 절약 난방 여부를 선택하기 위한 전원키(31d)를 구비하는 것이 바람직하며, 그 외에도 난방 장치에 탑재된 다른 기능들의 조작을 위한 다수의 키를 더 구비할 수 있음은 물론이다.

상기 표시부(32)는 액정표시장치와 그 구동회로 등을 내장하여 상기 키 조작에 따른 선택 및 변경 상태를 표시창을 통해 숫자 또는 문자로 표시할 수 있도록 구성한다.

상기 마이크로 프로세서(33)는 상기 키 조작에 따라 조작부(31)에서 발생되는 키신호를 입력 처리하는 입력 처리부(33a)와, 상기 입력 처리된 키신호에 따라 밸브 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 상기 타이머에서 제공되는 기준 클럭을 상기 설정된 시간 데이터와 비교하여 밸브 개폐를 위한 밸브 개방 제어신호 또는 밸브 폐쇄 제어신호를 각각 선택적으로 발생시키는 주제어부(33b)와, 상기 자동 밸브를 시간에 따라 제어하기 위한 기준 클럭을 제공하는 타이머(33c)와, 상기 주제어부와 밸브 제어기 간의 통신 인터페이스를 실시하고 상기 밸브 제어기로부터 전원을 공급받아 실내 조절기의 각 부분에 동작 전원을 제공하는 통신부(33d)를 포함하여 구성한다.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 난방 에너지 절감 시스템에서, 절약난방을 실행하기 위해 상기 주제어부(33b)에 탑재되는 제어로직의 동작 흐름도로서, 기능선택모드에서 절약난방기능이 선택되면 현재시각 확인 및 맞춤, 절약난방 개시/종료시간 설정여부를 확인하여 디스플레이하는 제 1단계(S101~S105); 절약 난방기능 개시 또는 종료를 위한 시간 데이터를 사용자의 키조작을 통해 입력받아 저장하고 설정 및 저장된 개시/종료시간을 디스플레이하는 제 2단계(S107~S115); 절약난방모드 실행여부를 재확인하여 현재시각 확인 및 맞춤, 타이머 시간을 체크하고, 절약난방개시 또는 종료시간에 밸브 폐쇄 또는 개방을 위한 제어신호를 출력하는 제 3단계(S117-S127)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 제어로직은 절약난방모드 해제여부를 확인하여 일반 난방을 위해 밸브 개방 제어신호를 출력하는 제 4단계(S129,S131)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

이때 상기 도 4a 및 도 4b에 예시된 제어로직은 도 2에 도시된 바와 같이 거실과 주방측 난방분배기(10)에 연결된 두 개의 자동 밸브(11a, 11b)가 상기 밸브 제어기(20)에서 출력되는 하나의 밸브 제어신호에 의해 동시에 개방되거나 폐쇄될 수 있도록 구성된 경우, 즉 난방 절약 모드에서 동작하는 두 개의 자동 밸브(11a, 11b)를 동일한 신호인 하나의 밸브 제어신호에 의해 동시 제어할 수 있도록 프로그램되는 경우를 예시한다.

한편, 상기 제 2단계 및 제 3단계에서 주제어부(33b)는 사용자의 키조작에 의한 개시/종료시간을 설정 및 저장하거나 또는 절약난방모드하에서 밸브 제어신호를 출력하게 될 때, 하나 또는 그 이상의 자동 밸브에 대하여 상기 키 조작에 의해 처음에 설정되는 시간 데이터를 밸브 폐쇄를 제어하기 위한 제1 개시시간으로 구분하고, 두 번째로 설정되는 시간 데이터를 밸브 개방을 제어하기 위한 제1 종료시간으로 구분하여 각각 저장하도록 프로그램하여 도 4a 도 4b에 도시된 바와 같은 실시예를 구성할 수 있을 것이다. 이때, 시간적으로 여러 구간으로 구분되는 제 2, 제 3의 절약난방기능이 설정될 수 있으며, 이 경우 각각의 시간 구간에 대해서는 상기 제 2단계에 예시된 개시/종료시간 설정과정을 상기 시간 구간의 갯수에 대응하는 회수만큼 반복해서 수행할 수 있도록 프로그램하게 되면, 제 2 개시/종료시간의 설정 및 저장은 물론, 제 3 개시/종료시간을 순차적으로 설정하는 과정을 통해 구현 가능할 것이다. 이로써 또한 상기 주제어부는 각각의 시간 구간에 대하여 자동 밸브 폐쇄 및 개방을 제어하기 위한 복수 개의 개시시간 데이터와 복수 개의 종료시간 데이터를 각각 구분하여 저장하도록 프로그램 될 수 있다.

또한, 상기 제2단계에서 주제어부(33b)는 필요에 따라서는 상기 제1 개시시간과 제1 종료시간을 각각 기준으로 일정시간 이전(또는 선택적으로 이후에도 가능할 것임)에 각각 밸브 개방신호 또는 밸브 폐쇄신호를 출력하도록 프로그램 될 수 있다. 즉, 밸브 개방 및 폐쇄를 정해진 시간보다 일정한 시간만큼 빨리 실행하여 사용자가 느끼는 체감 온도에는 변화가 없도록 하는 구성으로 프로그램될 수 있을 것이다. 예를 들면, 일반 주택이나 아파트 등의 일반 가정에서 취침 시간에 거실과 주방에 대한 절약난방을 실시하게 되는 경우 평균 취침시간이 오후 11시, 기상 시간이 오전 7시일때 취침시간 1시간 전인 오후 10시에 자동으로 난방분배기를 잠그고(난방분배기를 잠궈도 약 1시간 이상은 실내온도가 유지되기 때문), 기상시간 30분전인 오전 6시 30분에 자동으로 거실 난방분배기를 열어 사용자가 오전 7시에 기상을 하더라도 취침 전과 동일하게 거실온도를 느끼면서도 총 8시간 30분 동안 거실과 주방의 밸브를 잠금으로 인해 이에 따른 가스비를 절감할 수 있게 될 것이다.

다음의 표 1은 도시가스를 난방 연료로 사용하는 32평형 신축 아파트 미입주 동일층의 두 세대(A호와 B호)를 시험 대상으로 선택하여, B호에는 본 발명에 의한 난방에너지 절감 시스템을 설치하였고 A호에는 본 발명에 의한 난방 에너지 절감 시스템에서 절약난방기능이 없는 기존 난방시스템을 설치하였으며, 각 세대의 난방온도를 60℃로 설정하여 A호는 24시간 일반 난방모드를 실시하고 B호는 오후 10시부터 오전 7시까지 총 9시간 동안 거실과 주방의 난방을 차단하여 절약난방모드를 실시한 경우 각 세대별로 난방연료 소모량을 측정하여 예시한 비교표이다(단, 본 실시예에서 선택된 A호와 B호는 동일층으로 두 세대의 단열정도는 동일하고, 온수 취사는 사용하지 않은 경우임).

구분	낮	밤	낮	밤	제어기
A호 가스 사용량	9.622	7.798	8.875	7.216	미설치
B호 가스 사용량	9.588	6.414	8.856	5.966	설치
편차	-0.034	-1.384	-0.019	-1.25
A호 대비 증감	0%	-18%	0%	-17%

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 동일조건 하에서 낮시간 동안에는 두 세대의 가스소비량이 유사하게 측정되었으며, 밤시간 동안에는 본 발명에 의한 난방 에너지 절감 시스템을 설치한 B호가 A호보다 적은 가스소비량(-17~18%)이 측정되었다. 따라서 상기 표 1에 의하면, 본 발명에 의한 난방시스템에 의하면 17~18%의 가스절감 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

다음의 표 2는 도시가스를 난방 연료로 사용하는 42평형 아파트 거주 세대를 시험 대상으로 선택하여 본 발명에 의한 난방에너지 절감 시스템을 설치하였으며, 일주일 동안의 난방온도를 60℃로 설정하여 제1,2일차 및 제5,6일차는 오후 10시부터 오전 7시까지 총 9시간 동안 거실과 주방의 난방을 차단하여 절약 난방 모드를 실시하고 제3,4일차 및 제7일차는 일반 난방 모드를 실시한 경우 각 날짜별 난방연료(단, 온수, 취사 포함) 소모량을 측정하여 예시한 비교표이다.

구분	측정시간	1일차	2일차	3일차	4일차	5일차	6일차	7일차
제어		잠금	잠금	개방	개방	잠금	잠금	개방
가스사용량	오후10시	438.100	449.261	459.405	471.634	483.818	492.195	502.499
	오전 7시	441.532	453.054	464.794	476.950	487.619	495.622	507.907
	일일사용	3.432	3.793	5.389	5.316	3.801	3.427	5.408
일평균절감량	(평균밸브개방편차)-(평균밸브잠금편차)=1.758㎥/h
월절감량	일평균절감량×30일=52.74㎥/h
월사용량	<(1일차부터7일차까지사용량)+(일평균절감량×3)>×5=348.37㎥/h
월절감률	(월절감량/월사용량)×100=(52.74/346.37)×100=15.1%

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 절약 난방 모드를 실시한 제1,2,5,6일차의 사용량이 일반 난방 모드를 실시한 제3,4,7일차의 사용량보다 현저히 줄어듦을 알 수 있으며, 온수, 취사를 포함하는 경우에도 15% 이상의 가스절감 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 이러한 가스절감효과는 조건에 따라 절감 수치가 더 증가될 수도 있을 것이다.

이상의 본 발명에 의한 온수식 난방장치의 에너지 절감 시스템은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하다. 따라서 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 그와 균등한 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

이상의 본 발명에 의하면, 이상과 같은 본 발명에 의하면, 수동 개폐형 난방 분배기에서 거실과 주방의 난방분배기에만 자동밸브를 설치하고 실내 조절기에 탑 재된 전용 콘트롤러를 이용하여 평균 취침시간 또는 그로부터 일정시간 전에 자동 난방분배기의 밸브를 자동으로 잠그고 평균 기상시간 또는 그로부터 일정시간 이전에 자동 난방분배기의 밸브를 자동으로 열어 사용자가 기상 후 느끼는 체감 온도에는 변화를 주지 않으면서도 취침 시간동안 불필요한 난방요인을 억제하여 난방비를 절감할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims

난방분배기를 이용하여 각 방, 거실과 주방 등을 개별적으로 난방할 수 있도록 구성된 난방 시스템에 있어서,

거실과 주방의 난방배관으로 연결된 난방분배기에만 설치되는 자동 밸브;

상기 자동 밸브의 개폐 동작을 사용자가 설정하는 시간 데이터를 기준으로 제어하는 실내 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제1항에 있어서, 상기 실내 조절기는,

설정값 또는 각종 기능의 선택이나 해제 및 변경을 위한 다수의 키를 갖는 조작부와;

상기 키 조작에 따른 선택이나 해제 및 변경 상태를 표시하는 표시부와;

상기 키 조작에 따라 조작부에서 발생되는 신호를 입력 처리하는 입력 처리부와;

상기 자동 밸브의 구동에 필요한 기준 클럭을 제공하는 타이머와;

상기 입력 처리된 키신호에 따라 자동 밸브의 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 상기 타이머에서 제공되는 기준 클럭을 상기 설정된 시간 데이터와 비교하여 자동 밸브 개폐를 위한 제어신호를 발생시키는 주제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제2항에 있어서, 상기 주제어부는,

전원이 공급되면 타이머의 기준 클럭에 따른 현재 시각 설정 및 시간 조절키의 입력여부를 체크하여 현재 시각을 설정하고, 기능선택모드에서 절약난방기능이 선택되면 절약난방 개시/종료시간 설정여부를 확인하여 디스플레이하는 제 1단계;

절약난방기능을 개시 또는 종료하기 위한 시간 데이터를 사용자의 키조작을 통해 입력받아 저장하고 설정된 개시/종료시간을 디스플레이하는 제2단계;

절약난방모드 실행여부를 재확인하여 타이머 시간을 체크하고, 절약난방 개시시간 또는 종료시간에 밸브 폐쇄 제어신호 또는 밸브 개방 제어신호를 출력하는 제 3단계로 이루어지는 제어로직을 탑재하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제3항에 있어서, 상기 주제어부는,

절약난방모드 해제여부를 확인하여 일반 난방에 필요한 밸브 개방 제어신호를 출력하는 제 4단계를 더 포함하는 제어로직을 탑재하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제3항에 있어서, 상기 주제어부는,

상기 개시시간과 종료시간을 각각 기준으로 일정시간 이전 또는 이후에 밸브 폐쇄 제어신호 또는 밸브 개방 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제1항에 있어서, 상기 자동 밸브는,

난방분배기에 직접 연결되는 전동 볼밸브와 이 전동 볼밸브를 외부 전기신호에 따라 구동시키는 전동 구동기로 구성되고, 상기 전동 볼밸브와 전동 구동기는 착탈이 가능하도록 하기 위해 상기 난방분배기와 나사식 관이음구 방식으로 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
난방분배기를 이용하여 각 방, 거실과 주방 등을 개별적으로 난방할 수 있도록 구성된 난방시스템에 있어서,

거실과 주방의 난방 배관으로 연결된 난방분배기에 설치되는 자동 밸브;

설정값, 각종 기능의 선택이나 해제 및 변경을 위한 다수의 키를 구비하고, 상기 키조작에 따른 입력신호를 처리하여 밸브 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 타이머를 구비하여 상기 설정된 시간 데이터를 기준으로 밸브 개폐를 위한 제어신호를 출력하는 실내 조절기;

상기 자동 밸브와 실내 조절기 사이에 연결되며, 외부 전원을 공급받아 상기 자동 밸브 및 실내 조절기의 구동전원을 공급하고 상기 실내 조절기에서 전송되는 제어신호에 따라 밸브 개방 또는 폐쇄 신호를 생성하여 자동 밸브로 공급하는 밸브 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제7항에 있어서, 상기 실내 조절기는,

설정값 또는 각종 기능의 선택이나 해제 및 변경을 위한 다수의 키를 갖는 조작부와;

상기 키 조작에 따른 기능의 선택이나 해제 및 변경 상태를 표시하는 표시부와;

상기 키 조작에 따라 조작부에서 발생되는 신호를 입력 처리하는 입력 처리부와;

상기 자동 밸브 구동에 필요한 기준 클럭을 제공하는 타이머와;

상기 입력 처리된 키신호에 따라 밸브 구동에 필요한 시간 데이터를 설정하며, 상기 타이머에서 제공되는 기준 클럭을 상기 설정된 시간 데이터와 비교하여 밸브 개폐를 위한 제어신호를 발생시키는 주제어부와;

상기 주제어부와 밸브 제어기 간의 통신 인터페이스를 실시하고 상기 밸브 제어기로부터 전원을 공급받아 실내 조절기의 각 부분에 동작 전원을 제공하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제7항에 있어서, 상기 주제어부는,

전원이 공급되면 타이머의 기준 클럭에 따른 현재 시각 설정 및 시간 조절키의 입력여부를 체크하여 현재 시각을 설정하고, 기능선택모드에서 절약난방기능이 선택되면 절약난방 개시/종료시간 설정여부를 확인하여 디스플레이하는 제 1단계;

절약난방기능을 개시 또는 종료하기 위한 시간 데이터를 사용자의 키조작을 통해 입력받아 저장하고 새로이 설정된 개시/종료시간을 디스플레이하는 제2단계;

절약난방모드 실행여부를 재확인하여 타이머 시간을 체크하고, 절약난방개시 또는 종료시간에 밸브 폐쇄 또는 개방을 위한 제어신호를 출력하는 제 3단계로 이루어지는 제어로직을 탑재하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제9항에 있어서, 상기 주제어부는,

절약난방모드 해제여부를 확인하여 일반 난방에 필요한 밸브 개방 제어신호를 출력하는 제 4단계를 더 포함하는 제어로직을 탑재하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제9항에 있어서, 상기 주제어부는,

하나 또는 그 이상의 자동 밸브에 대하여 상기 키 조작에 의해 처음에 설정되는 시간 데이터를 밸브 폐쇄를 제어하기 위한 제1 개시시간으로 구분하고, 두번째로 설정되는 시간 데이터를 밸브 개방을 제어하기 위한 제1 종료시간으로 구분하여 각각 저장하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제11항에 있어서, 상기 주제어부는,

상기 제1 개시시간과 제1 종료시간을 각각 기준으로 일정시간 이전 또는 이후에 밸브 폐쇄신호 또는 밸브 개방신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.
제11항에 있어서, 상기 주제어부는,

하나 또는 그 이상의 자동 밸브에 대하여 밸브 폐쇄 및 개방을 제어하기 위한 복수 개의 개시시간 데이터와 복수 개의 종료시간 데이터를 각각 구분하여 저장하는 것을 특징으로 난방 에너지 절감 시스템.
제7항에 있어서, 상기 자동 밸브는,

난방분배기에 직접 연결되는 전동 볼밸브와 이 전동 볼밸브를 외부 전기신호에 따라 구동시키는 전동 구동기로 구성되고, 상기 전동 볼밸브와 전동 구동기는 착탈이 가능하도록 하기 위해 상기 난방분배기와 나사식 관이음구 방식으로 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 난방 에너지 절감 시스템.