KR20060117624A

KR20060117624A - 온돌용 난방장치

Info

Publication number: KR20060117624A
Application number: KR1020050040031A
Authority: KR
Inventors: 김성관; 송진환
Original assignee: 김성관
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-17
Also published as: KR100757302B1

Abstract

본 발명의 목적은 에너지의 손실을 절감하게 하고 항상 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있게 한 온돌용 난방장치를 제공하는데 있다. 이러한 본 발명은 난방 후 환수되는 난방온수의 온도, 실내온도 및 실내온도에 변화를 주는 외부의 온도를 정밀하게 측정하여 난방온수의 흐름을 제어하도록 된 것이다. 이 때문에 에너지의 손실을 절감하게 하고 항상 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있게 한 것이다.

온동용 난방장치, 보일러, 센서, 비례제어식 밸브, 제어부

Description

온돌용 난방장치{Underfloor heating system}

도1은 본 발명에 따른 온돌용 난방장치를 나타낸 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:난방온수관 20:가열장치

30:온수공급헤더부 40:온수환수헤더부

50:온도조절기 210:밸브

220:밸브 액츄에이터 300:환수온도감지센서

400:실내온도감지센서 500:외부온도보상감지센서

600:제어부

본 발명은 온돌용 난방장치에 관한 것으로, 특히 난방 후 환수되는 난방온수의 온도, 실내온도 및 실내온도에 변화를 주는 외부의 온도를 정밀하게 측정하여 난방온수의 흐름을 제어함으로써 에너지의 손실을 절감하게 하고 항상 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있게 한 온돌용 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 온돌용 난방장치를 보면 실내 온도만을 체크하고 설정하여 실내 의 난방 온도를 조절하고 있다. 이 때문에 실내 온도 또는 바닥 표면 온도 중 어느 1개의 온도가 실내의 적정 온도 범위를 벗어나게 되어 쾌적한 실내 환경의 조성이 안될 뿐더러 에너지의 과다 소모로 난방비가 과다 지출되는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난방 후 환수되는 난방온수의 온도, 실내온도 및 실내온도에 변화를 주는 외부의 온도를 정밀하게 측정하여 난방온수의 흐름을 제어함으로써 에너지의 손실을 절감하게 하고 항상 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있게 한 온돌용 난방장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 온돌용 난방장치에 있어서, 다수개의 공간(room)들로 구획된 건축물의 바닥에 각각 배치되어 난방온수의 유동로를 형성하기 위한 난방온수관과, 이 난방온수관과 연결되며 난방온수를 데우기 위한 가열장치와, 이 가열장치와 난방온수관과의 사이에 설치되어 상기 난방온수관에 따라 상기 가열장치로부터의 난방온수를 분배 및 환수하기 위한 온수공급헤더부와 온수환수헤더부, 및 상기 공간들 중 어느 1개의 공간에 설치되어 각 공간들에 대한 상기 난방온수관 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 설정하고 가동 상태를 표시하기 위한 메인 온도조절기로 이루어진 난방장치부; 상기 온수환수헤더부에 상기 난방온수관과 대응하게 다수개로 설치되어 상기 난방온수관을 따라 유동하는 난방온수의 유량을 제어하기 위한 밸브들과, 이 밸브들에 대응하게 다수개로 설치되어 상 기 밸브들의 개폐범위를 조작 제어하기 위한 밸브 액츄에이터들로 이루어진 온수량 조절부; 상기 온수환수헤더부에 상기 난방온수관과 대응하게 다수개로 설치되어 상기 온수환수헤더부로 환수되는 난방온수의 온도를 감지하기 위한 환수온도감지센서들; 상기 공간들에 상기 메인 온도조절기와 전기적으로 연결되게 각각 설치되어 그 공간들에 대한 실내 온도를 감지하기 위한 실내온도감지센서들; 및 상기 메인 온도조절기, 밸브 액츄에이터들, 환수온도감센서들 및 실내온도감지센서와 전기적으로 연결되며, 상기 환수온도감지센서들로부터의 온도, 상기 실내온도감지센서들로부터의 온도 및 상기 메인 온도조절기에 설정된 온도를 연속적으로 비교 연산하여, 임의의 공간에 설치된 상기 실내온도감지센서로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기에 설정된 온도보다 계속 낮아 상기 난방장치부의 계속 가동으로 그 공간에 대한 상기 환수온도감지센서로부터의 온도가 설정온도 보다 높을 경우 그 공간에 해당하는 상기 밸브를 개방하기 위한 신호를 상기 밸브 액츄에이터에 출력함과 아울러 임의의 공간에 설치된 상기 실내온도감지센서로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기에 설정된 온도보다 계속 높아 상기 난방장치부의 가동이 계속 정지하여 그 공간에 대한 상기 환수온도감지센서로부터의 온도가 설정온도 보다 낮을 경우 그 공간에 해당하는 상기 밸브를 폐쇄하기 위한 신호를 상기 밸즈 액츄에이터에 출력하기 위한 제어부를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 공간들 중 외부의 온도를 유효(有效)하게 감지할 수 있는 공간에는 상기 메인 온도조절기와 전기적으로 연결되게 외부온도보상감지센서가 더 설치되고, 상기 제어부는 상기 메인 온도조절기를 통해 전송받은 상기 외부온도보 상감지센서로부터의 온도를 연산하여 그 온도가 기 설정된 임의의 설정 온도와 일치함이 판단되면 상기 환수온도감지센서들로부터의 온도가 그 설정 온도에 해당하는 온도가 되게 상기 밸브들을 제어함이 바람직하다.

또, 상기 제어부는 상기 난방장치부의 초기 가동시 임의의 시간 동안 상기 난방온수관을 따라 유동하는 난방온수의 온도 변화를 체크하여 각 공간들에 적합한 상기 밸브들의 개폐범위를 결정한 다음 그 결정된 범위 내에서 상기 난방장치부의 본격 가동시 상기 밸브들을 제어함이 바람직하다.

또, 상기 메인 온도조절기가 설치되지 않은 각 공간들에는 상기 메인 온도절기와 전기적으로 연결되어 상기 제어부와 연결되는, 상기 난방온수관 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 설정하고 가동 상태를 표시하기 위한 기능을 갖는 서브 온도조절기들이 더 설치됨이 바람직하다.

상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 온돌용 난방장치는 건축물에 난방을 수행하기 위한 난방장치부(1)를 구비하고 있다. 상기 난방장치부(1)는 다수개의 공간(room;1a)들로 구획된 건축물의 바닥에 각각 배치되어 난방온수의 유동로를 형성하기 위한 난방온수관(10)과, 이 난방온수관(10)과 연결되며 난방온수를 데우기 위한 가열장치(20)와, 이 가열장치(20)와 난방온수관(10)과의 사이에 설치되어 상기 난방온수관에 따라 상기 가열장치로부터의 난방온수를 분배 및 환수하기 위한 온수공급헤더부(30)와 온수환수헤더부(40), 및 상기 공간들(1a) 중 어느 1개의 공간(1a)에 설치되어 각 공간들(1a)에 대한 상기 난방온수관(10) 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 설정하고 가동 상태를 표시하기 위한 메인 온도조절기(50)로 이루어져 있다.

난방온수를 데우기 위한 상기 가열장치(20)는 보일러 또는 열교환기 등일 수 있다.

상기 메인 온도조절기(50)는 각 공간(1a)별로 대응하는 버튼을 구비한 리모콘 등을 통해 각 공간들(1a)에 대한 상기 난방온수관(10) 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 원격 설정하고 가동 상태를 표시하도록 되어 있다. 이 때문에 각 공간들(1a)에 대한 난방 환경을 매우 편리하게 조절할 수 있다.

상기 가열장치(20)로부터 데워진 난방온수는 상기 온수공급헤더부(30)를 통해 분배되고 상기 난방온수관(10)을 따라 유동하여 각 공간(1a)을 난방한 다음 상기 온수환수헤더부(40)를 통해 환수되어 상기 가열장치(20)로 다시 피드백하는 사이클로 난방을 수행한다.

이와 같은 난방장치부(1)의 온수공급헤더부(30)에는 비례 제어식 온수량 조절부(200)가 설치되어 있다. 상기 온수량 조절부(200)는 상기 온수환수헤더부(40)에 상기 난방온수관(10)과 대응하게 다수개로 설치되어 상기 난방온수관(10)을 따라 유동하는 난방온수의 유량을 제어하기 위한 밸브들(210)과, 이 밸브들(210)에 대응하게 다수개로 설치되어 상기 밸브들(210)의 개폐범위를 조작 제어하기 위한 밸브 액츄에이터들(220)로 이루어져 있다.

상기 온수환수헤더부(30)에는 상기 난방온수관(10)과 대응하게 다수개로 설치되어 상기 온수환수헤더부(30)로 환수되는 난방온수의 온도를 감지하기 위한 환수온도감지센서들(300)이 설치되어 있다.

상기 각 공간들(1a)에는 상기 메인 온도조절기(50)와 전기적으로 연결되어 그 공간들(1a)에 대한 실내 온도를 감지하기 위한 실내온도감지센서들(400)이 설치되어 있다. 상기 메인 온도조절기(50)가 설치된 공간(1a)에 설치된 센서(400)는 상기 메인 온도조절기(50) 내에 설치됨이 바람직하다.

이와 같은 상기 메인 온도조절기(50), 밸브 액츄에이터들(220) 및 센서들(300,400)은 제어부(600)와 전기적으로 연결된다.

상기 제어부(600)는 상기 난방장치부(1)의 초기 가동시 임의의 시간동안 상기 난방온수관(10)을 따라 유동하는 난방온수의 온도 변화 즉, △T값을 체크하여 각 공간들(1a)에 적합한 상기 밸브들(210)의 개폐범위를 결정한 다음 그 결정된 범위 내에서 상기 난방장치부(1)의 본격 가동시 상기 밸브들(210)을 제어하도록 되어 있다. 그 이유로 상기 난방온수관(10)의 배치 길이는 각 공간들(1a)의 크기에 따라 상이하기 때문이다. 이 때문에 동일량의 난방온수를 상기 난방온수관(10)에 투입한 후 환수되는 온도를 체크해 보면(이때 상기 밸블들(210)은 완전 개방된 상태에 있다), 큰 공간(1a)을 경유하여 환수되는 난방온수의 온도가 작은 공간(1a)을 경유하여 환수되는 난방온수의 온도보다 낮음을 알 수 있다.

따라서 상기 제어부(600)는 상기 난방장치부(1)의 초기 가동시 임의의 시간동안 각 공간들(1a)에 배치된 상기 난방온수관(10)을 따라 유동하는 난방온수의 온도 변화를 일일히 체크하여 그 온도 차이만큼 상기 각 밸브들(210)의 개폐범위를 결정한 다음 상기 난방장치부(1)의 본격 가동시 그 범위 내에서 난방을 수행하게 함으로써 각 공간들(1a)에 대한 쾌적한 실내 난방 환경을 달성하게 하고, 이를 통해 에너지 절감 효과를 크게 얻을 수 있게 한다.

상기 제어부(600)는 상기 환수온도감지센서들(300)로부터의 온도, 상기 실내온도감지센서들(400)로부터의 온도 및 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도를 연속적으로 비교 연산하여, 임의의 공간(1a)에 설치된 상기 실내온도감지센서(400)로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도보다 계속 낮아 상기 난방장치부(1)의 계속 가동으로 그 공간(1a)에 대한 상기 환수온도감지센서(300)로부터의 온도가 설정온도 보다 높을 경우 그 공간(1a)에 해당하는 상기 밸브(210)를 개방하기 위한 신호를 상기 밸브 액츄에이터(220)에 출력하는 역할을 한다.

즉, 상기 실내온도감지센서들(400)로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도보다 계속 낮아 예컨대, 실내의 차가운 윗풍으로 인하여 실내온도가 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도보다 계속 낮아 상기 난방장치부(1)가 계속 가동하면 바닥 표면의 온도가 높게 히팅되는데, 이 때문에 상기 제어부(600)는 그 공간(1a)에 대한 상기 환수온도감지센서(300)로부터의 온도를 계속 체크하여 그 온도가 설정온도 보다 높음이 판단되면 신호를 그 공간(1a)에 해당하는 상기 밸크 액츄에이터(220)에 출력하여 그 밸브 액츄에이터(220)에 제어를 받은 상 기 밸브(210)를 더 개방함으로써, 결국 난방온수의 환수 유량을 증가시켜 바닥 표면 온도가 떨어지게 한다. 이 때문에 바닥 표면의 온도가 쾌적한 범위대로 유지됨과 아울러 에너지 절감 효과가 크게 달성될 수 있다.

또 상기 제어부(600)는 임의의 공간(1a)에 설치된 상기 실내온도감지센서(400)로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도보다 계속 높아 상기 난방장치부(1)의 가동이 계속 정지되어 그 공간(1a)에 대한 상기 환수온도감지센서(300)로부터의 온도가 설정온도 보다 낮을 경우 그 공간(1a)에 해당하는 상기 밸브(210)를 폐쇄하기 위한 신호를 상기 밸즈 액츄에이터(220)에 출력하는 역할을 한다.

즉, 상기 실내온도감지센서들(400)로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도보다 계속 높아 예컨대, 단열이 잘 이루어지는 임의의 공간(1a)으로 인해 그 공간(1a)에 해당하는 실내온도가 상기 메인 온도조절기(50)에 설정된 온도보다 계속 높아 상기 난방장치부(1)의 가동이 계속 정지되면 바닥 표면의 온도는 급격히 떨어지는데, 이 때문에 상기 제어부(600)는 그 공간(1a)에 대한 상기 환수온도감지센서(300)로부터의 온도를 계속 체크하여 그 온도가 설정온도 보다 낮음이 판단되면 신호를 그 공간(1a)에 해당하는 상기 밸크 액츄에이터(220)에 출력하여 그 밸브 액츄에이터(220)에 제어를 받은 상기 밸브(210)를 폐쇄함으로써, 결국 난방온수의 환수 유량을 감소시켜 바닥 표면 온도가 올라가게 한다. 이 때문에 바닥 표면의 온도가 쾌적한 범위대로 유지될 수 있다.

한편, 상기 공간들(1a) 중 외부의 온도를 유효(有效)하게 감지할 수 있는 공 간(1a)에는 상기 메인 온도조절기(50)와 전기적으로 연결되게 외부온도보상감지센서(500)가 설치되고, 상기 제어부(600)는 상기 메인 온도조절기(50)를 통해 전송받은 상기 외부온도보상감지센서(500)로부터의 온도를 연산하여 그 온도가 기 설정된 임의의 설정 온도와 일치함이 판단되면 상기 환수온도감지센서들(300)로부터의 온도가 그 설정 온도에 해당하는 온도가 되게 상기 밸브들(210)을 제어하는 역할을 한다.

상기 외부온도보상감지센서(500)는 외부의 온도를 가장 잘 감지할 수 있는 공간(1a)에 설치되는데, 그 공간(1a)은 예컨대, 가정집에서 거실 등일 수 있고, 이때 상기 외부온도보상감지센서(500)는 외부와의 연락이 가장 많은 창문 근처 등에 설치됨이 바람직하다.

예컨대, 상기 제어부(600)에 설정 온도가 -1℃로 설정되고 그 설정 온도에 대한 상기 환수온도감지센서들(300)로부터의 온도가 20℃로 설정되면, 비록 상기 메인 온도조절기(50)에 실내온도가 15℃로 설정되어 있다 하더라도, 상기 제어부(600)가 상기 외부온도보상감지센서(500)로부터의 온도를 체크하여 그 온도가 설정 온도의 -1℃와 일치함이 판단되면, 상기 환수온도감지센서들(300)로부터의 온도가 20℃가 되게 상기 밸브들(210)을 제어하여 상기 난방장치부(1)가 가동하도록 하고 있다.

이는 특히 사용자가 잠을 자는 경우에 아주 필요한 기능으로써, 상기 제어부(600)는 사용자가 잠을 자는 동안 상기 외부온도보상감지센서(500)로부터의 온도를 일일히 체크하여 체크 결과 그 온도가 임의의 설정 온도 만큼 떨어짐이 판단되면 사용자가 추위에 떨지 않고 잠을 잘 수 있도록 상기 밸브들(210)을 제어하여 쾌적한 실내 난방 환경을 조성하도록 하고 있다. 본 발명에서 이러한 기능은 상기 메인 온도조절기(50)에 설치된 절약 모드 변환 버튼을 누르게 함으로써 가능하도록 되어 있다.

또, 상기 메인 온도조절기(50)가 설치되지 않은 각 공간들(1a)에는 상기 메인 온도절기(50)와 전기적으로 연결되어 상기 제어부(600)와 연결되는, 상기 난방온수관(10) 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 설정하고 가동 상태를 표시하기 위한 기능을 갖는 서브 온도조절기들(50a)이 설치될 수 있음을 밝혀둔다. 따라서 각 공간(1a)에서 생활하는 사용자들은 그 공간(1a)에 설치된 상기 서브 온도조절기(50a)를 사용하여 상기 제어부(600)를 통해 그 공간(1a)에 해당하는 상기 난방온수관(10) 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 편리하게 설정할 수 있다. 이때 상기 실내온도감지센서들(400)은 상기 서브 온도조절기들(50a)에 설치됨이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 난방 후 환수되는 난방온수의 온도, 실내온도 및 실내온도에 변화를 주는 외부의 온도를 정밀하게 측정하여 난방온수의 흐름을 제어하게 함으로써 에너지의 손실을 절감하게 함과 아울러 항상 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있게 한 효과가 있다.

Claims

온돌용 난방장치에 있어서,

다수개의 공간(room)들로 구획된 건축물의 바닥에 각각 배치되어 난방온수의 유동로를 형성하기 위한 난방온수관과, 이 난방온수관과 연결되며 난방온수를 데우기 위한 가열장치와, 이 가열장치와 난방온수관과의 사이에 설치되어 상기 난방온수관에 따라 상기 가열장치로부터의 난방온수를 분배 및 환수하기 위한 온수공급헤더부와 온수환수헤더부, 및 상기 공간들 중 어느 1개의 공간에 설치되어 각 공간들에 대한 상기 난방온수관 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 설정하고 가동 상태를 표시하기 위한 메인 온도조절기로 이루어진 난방장치부;

상기 온수환수헤더부에 상기 난방온수관과 대응하게 다수개로 설치되어 상기 난방온수관을 따라 유동하는 난방온수의 유량을 제어하기 위한 밸브들과, 이 밸브들에 대응하게 다수개로 설치되어 상기 밸브들의 개폐범위를 조작 제어하기 위한 밸브 액츄에이터들로 이루어진 온수량 조절부;

상기 온수환수헤더부에 상기 난방온수관과 대응하게 다수개로 설치되어 상기 온수환수헤더부로 환수되는 난방온수의 온도를 감지하기 위한 환수온도감지센서들;

상기 공간들에 상기 메인 온도조절기와 전기적으로 연결되게 각각 설치되어 그 공간들에 대한 실내 온도를 감지하기 위한 실내온도감지센서들; 및

상기 메인 온도조절기, 밸브 액츄에이터들, 환수온도감센서들 및 실내온도감지센서와 전기적으로 연결되며, 상기 환수온도감지센서들로부터의 온도, 상기 실내 온도감지센서들로부터의 온도 및 상기 메인 온도조절기에 설정된 온도를 연속적으로 비교 연산하여, 임의의 공간에 설치된 상기 실내온도감지센서로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기에 설정된 온도보다 계속 낮아 상기 난방장치부의 계속 가동으로 그 공간에 대한 상기 환수온도감지센서로부터의 온도가 설정온도 보다 높을 경우 그 공간에 해당하는 상기 밸브를 개방하기 위한 신호를 상기 밸브 액츄에이터에 출력함과 아울러 임의의 공간에 설치된 상기 실내온도감지센서로부터의 온도가 상기 메인 온도조절기에 설정된 온도보다 계속 높아 상기 난방장치부의 가동이 계속 정지하여 그 공간에 대한 상기 환수온도감지센서로부터의 온도가 설정온도 보다 낮을 경우 그 공간에 해당하는 상기 밸브를 폐쇄하기 위한 신호를 상기 밸즈 액츄에이터에 출력하기 위한 제어부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 온돌용 난방장치.
제1항에 있어서, 상기 공간들 중 외부의 온도를 유효(有效)하게 감지할 수 있는 공간에는 상기 메인 온도조절기와 전기적으로 연결되게 외부온도보상감지센서가 더 설치되고, 상기 제어부는 상기 메인 온도조절기를 통해 전송받은 상기 외부온도보상감지센서로부터의 온도를 연산하여 그 온도가 기 설정된 임의의 설정 온도와 일치함이 판단되면 상기 환수온도감지센서들로부터의 온도가 그 설정 온도에 해당하는 온도가 되게 상기 밸브들을 제어함을 특징으로 하는 온돌용 난방장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 난방장치부의 초기 가동시 임의의 시간 동안 상기 난방온수관을 따라 유동하는 난방온수의 온도 변화를 체크하여 각 공간들에 적합한 상기 밸브들의 개폐범위를 결정한 다음 그 결정된 범위 내에서 상기 난방장치부의 본격 가동시 상기 밸브들을 제어함을 특징으로 하는 온돌용 난방장치.
제1항에 있어서, 상기 메인 온도조절기가 설치되지 않은 각 공간들에는 상기 메인 온도절기와 전기적으로 연결되어 상기 제어부와 연결되는, 상기 난방온수관 내의 난방온수 온도 및 실내 온도를 설정하고 가동 상태를 표시하기 위한 기능을 갖는 서브 온도조절기들이 더 설치됨을 특징으로 하는 온돌용 난방장치.