KR20120003134A - 지역난방방식의 자동제어 난방시스템 및 난방 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 지역난방방식의 자동제어 난방시스템은, 난방 온수를 공급하기 위한 온수공급배관에 연결되는 온수공급헤더, 온수공급헤더의 온수를 각 방으로 제공하기 위해 온수공급헤더에 연결되는 복수의 온수관, 복수의 온수관을 따라 유동하는 온수를 환수하여 온수환수배관으로 배출시키기 위해 복수의 온수관과 온수환수배관을 연결하는 온수환수헤더, 각 온수관을 통한 온수의 유동을 단속하기 위해 각각의 온수관에 설치되는 복수의 온수조절밸브, 복수의 온수조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 각 온수조절밸브에 결합되는 복수의 온수조절밸브 구동기, 상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량을 조절하기 위하여 상기 온수공급배관 또는 상기 온수환수배관에 설치되는 복합조절밸브, 복합조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 복합조절밸브에 결합되는 복합조절밸브 구동기, 복수의 온수조절밸브 구동기 및 복합조절밸브 구동기를 제어하기 위한 제어장치를 포함한다. 이러한 자동제어 난방시스템은 복합조절밸브의 개도량을 조절하여 온수공급헤더에서 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량을 가변시킬 수 있다.
Description
본 발명은 자동제어 난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방 부하에 따라 난방 온수의 유량을 조절함으로써 에너지 낭비를 줄이고 효율적인 난방 운전이 가능한 지역난방방식의 자동제어 난방시스템 및 난방 제어방법에 관한 것이다.
공동주택의 난방방식을 열원의 생산방식에 따라 크게 분류하면 개별난방방식, 중앙난방방식, 지역난방방식으로 구분할 수 있다. 개별난방방식은 세대별로 설치된 개별 보일러에 의하여 난방운전을 실시하는 것이고, 중앙난방방식은 각 단지별 중앙기계실에서 생산된 열원을 직접 또는 기계실의 열교환기를 통하여 각각의 세대에 공급하는 방식이다. 지역난방방식은 일정 지역 또는 일정 규모의 열생산설비에 의하여 일괄로 생산된 열원을 일정 지역의 공동주택단지나 대형건축물에 공급하는 방식이다. 이들 각 난방방식의 특성은 다음과 같다.
개별난방방식은 공동주택의 세대별로 열원을 생산하고 개별적으로 난방운전을 시행하는 방식으로서 가정용 보일러의 효율상승과 소형화, 그리고 사용연료가 유류에서 전기, 도시가스로 다양화되면서 보급이 크게 늘고 있다. 특히, 이들 소형 보일러를 이용한 개별난방방식이 중앙난방방식에 비하여 난방비 징수의 불합리한 측면을 해소하고 거주자의 의지에 따라 관리비의 절감과 운전비가 경제적이라는 장점이 있다.
중앙난방방식은 지역난방방식이 도입되기 전까지 대부분의 공동주택에 적용된 난방방식으로서 단지 내에 중앙기계실을 설치하고 1기 또는 수기의 보일러에 의하여 100℃ 내외의 중온수를 생산하고, 다시 중간기계실에서 열교환을 통하여 중온수를 바닥난방에 적합한 저온수로 변환하여 각 세대로 온수를 공급하는 방식이다. 이 방식에서 온수공급 시간대와 시간 및 횟수는 해당지역의 외기 온도 변동을 주요 변수로 하여 미리 설정된 난방운전 일정표에 의해서 일일중 3 ~ 4회 내외로 간헐적인 온수공급을 시행하는 것이 일반적이다.
지역난방방식에 의한 대단위 열원공급은 신도시의 개발과 함께 급속하게 보급이 확대되었다. 지역난방을 실시하는 공동주택에는 세대별로 열량계 또는 유량계가 설치되고 세대별 또는 실별로 실내 온도조절기가 부착됨으로써 실질적인 실온제어가 가능하다. 지역난방에서 열원분배 시스템을 열원의 분배 측면에서 구분하면 지역난방공사로부터의 열원 공급을 1차측, 지역난방으로부터 공급된 열원을 세대의 난방에 적합하도록 제어하는 기계실 부문을 2차측, 그리고 세대 내로의 열원공급을 3차측으로 구분할 수 있다.
최근의 지역난방방식에 있어서, 각 세대별로는 자동제어 난방시스템이 구비된다. 자동제어 난방시스템은 각 방 제어 시스템으로 불리는 것으로, 각 방마다 별도의 온도 조절기를 설치하여 각 방의 실내 온도를 따로따로 조절할 수 있는 에너지 절약형 난방시스템이다. 자동제어 난방시스템은 각 방의 난방이 필요하지 않은 경우 자동으로 밸브를 닫음으로써 불필요한 에너지의 낭비를 막고 연료비를 절감할 수 있다.
이러한 자동제어 난방시스템은 온수공급배관에 온도조절밸브를 설치함으로써 온도 조절기로 각 방의 온도를 제어할 수 있다. 자동제어 난방시스템은 온수를 각 방 쪽으로 공급하기 위한 온수공급헤더와 각 방으로부터 배출되는 온수를 환수하기 위한 온수환수헤더를 구비하고, 온수환수헤더와 연결된 온수환수배관에 정유량밸브가 설치되어 세대별로 공급되는 온수의 전체 정유량을 제한한다.
그런데 종래 자동제어 난방시스템은 정유량밸브의 제어 정유량이 초기에 설정된 값으로 고정되어 있어서, 정유량밸브를 통해 항상 일정한 정유량이 흐르게 되어 있다. 따라서, 난방이 필요 없는 방에 대한 온수 공급이 차단되어도 온수환수헤더를 통해 환수되는 온수의 유량은 변화가 없게 되고, 결과적으로 난방 중인 다른 방으로 더 많은 온수가 공급됨으로써 불필요한 에너지가 낭비되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전체 난방 부하에 따라 온수의 전체 유량을 능동적으로 변화시킴으로써 에너지 낭비를 줄이고 효율적인 난방 운전이 가능한 지역난방방식의 자동제어 난방시스템 및 난방 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 지역난방방식의 자동제어 난방시스템은, 난방 온수를 공급하기 위한 온수공급배관에 연결되는 온수공급헤더, 상기 온수공급헤더의 온수를 각 방으로 제공하기 위해 상기 온수공급헤더에 연결되는 복수의 온수관, 상기 복수의 온수관을 따라 유동하는 온수를 환수하여 온수환수배관으로 배출시키기 위해 상기 복수의 온수관과 상기 온수환수배관을 연결하는 온수환수헤더, 상기 각 온수관을 통한 온수의 유동을 단속하기 위해 상기 각각의 온수관에 설치되는 복수의 온수조절밸브, 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 상기 각 온수조절밸브에 결합되는 복수의 온수조절밸브 구동기, 상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량을 조절하기 위하여 상기 온수공급배관 또는 상기 온수환수배관에 설치되는 복합조절밸브, 상기 복합조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 상기 복합조절밸브에 결합되는 복합조절밸브 구동기, 상기 복수의 온수조절밸브 구동기 및 상기 복합조절밸브 구동기를 제어하기 위한 제어장치를 포함하고, 상기 복합조절밸브의 개도량에 따라 상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량이 가변한다.
상기 복합조절밸브는, 유입유로, 연결유로, 상기 유입유로와 상기 연결유로를 연결하는 제 1 오리피스, 상기 연결유로와 연결되는 연결 챔버, 유출유로, 상기 연결 챔버와 상기 유출유로를 연결하는 제 2 오리피스 및 상기 유출유로와 연결되는 설치구멍을 갖는 밸브 몸체, 상기 연결유로에 배치되는 제 1 밸브시트, 상기 제 2 오리피스가 마련되고 상기 유출유로에 배치되는 제 2 밸브시트, 상기 연결유로로 유입되는 유체를 상기 연결 챔버로 안내하기 위한 통로를 갖고 상기 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 설치되는 슬리브, 상기 슬리브에 대해 상기 제 1 밸브시트와 멀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 슬리브 가압 스프링, 상기 슬리브에 결합되고 상기 유출유로의 압력이 상기 슬리브 가압 스프링의 탄성력보다 클 때 탄성 변형되어 상기 슬리브에 대해 상기 제 1 밸브시트와 가까워지는 방향으로 외력을 가하는 다이아프램, 상기 제 2 밸브시트에 가까워지거나 상기 제 2 밸브시트로부터 멀어질 수 있도록 상기 설치구멍에 이동 가능하게 설치되고 그 일단이 상기 밸브 몸체의 외부로 돌출되는 스템, 상기 스템에 대해 탄성력을 제공하기 위한 스템 가압 스프링을 포함할 수 있다.
상기 복합조절밸브는, 상기 연결유로와 상기 연결 챔버의 사이에 배치되고, 상기 슬리브가 이동 가능하게 삽입되는 슬리브 지지 부싱을 더 포함할 수 있다.
상기 복합조절밸브는, 상기 스템이 이동 가능하게 삽입되고 수나사산을 갖는 중공형의 가이드 플러그, 상기 가이드 플러그가 이동 가능하게 결합되고 상기 설치구멍에 결합되는 중공형의 지지 플러그, 상기 가이드 플러그와 나사 결합될 수 있도록 상기 가이드 플러그의 수나사산에 대응하는 암나사산을 구비하고 회전 시 상기 가이드 플러그를 이동시킬 수 있도록 상기 가이드 플러그와 상기 지지 플러그의 사이에 회전 가능하게 배치되는 거리조절 부싱을 더 포함할 수 있다.
상기 제어장치는 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 비례하여 상기 복합조절밸브의 개도량을 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템은, 상기 온수공급헤더에 공급되는 온수의 온도를 검출하여 상기 제어장치에 제공하기 위한 공급온수 온도센서, 상기 온수환수헤더로 환수되는 온수의 온도를 검출하여 상기 제어장치에 제공하기 위한 환수온수 온도센서, 상기 각 방의 온도를 검출하여 상기 제어장치에 제공하기 위한 복수의 방 온도센서, 상기 각 방의 난방 온도를 설정하기 위해 제어장치에 연결되는 온도 조절기를 더 포함하고, 상기 제어장치는 공급 온수의 온도, 환수 온수의 온도, 각 방의 현재 온도, 각 방의 설정온도 및 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 따라 상기 복합조절밸브의 개도량을 조절할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 난방 제어방법은, (a) 각 방으로 연결되는 복수의 온수관과 연결되는 온수공급헤더에 온수를 공급하는 단계, (b) 상기 각각의 온수관에 설치된 복수의 온수조절밸브의 개도량을 조절하여 상기 각 방으로 공급되는 온수의 유량을 조절하는 단계, (c) 상기 복수의 온수관과 연결된 온수환수헤더를 통해 상기 각 온수관을 통과한 온수를 환수하는 단계, (d) 상기 온수환수헤더에 연결된 온수환수배관 또는 상기 온수공급헤더에 연결된 온수공급배관에 설치된 복합조절밸브의 개도량을 조절하여 상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량을 조절하는 단계를 포함한다.
상기 복합조절밸브의 개도량은 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 비례하여 조절될 수 있다.
상기 복합조절밸브의 개도량은 공급 온수의 온도, 환수 온수의 온도, 각 방의 현재 온도, 각 방의 설정온도 및 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 따라 조절될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 난방 제어방법은, (a) 난방 설정온도(TS)를 입력하는 단계, (b) 상기 설정온도(TS)를 방의 초기온도(T1)와 비교하는 단계, (c) 상기 설정온도(TS)가 상기 방의 초기온도(T1)보다 크면, 상기 초기온도(T1)보다 크고 상기 설정온도(TS)보다 작은 중간 목표온도(TA)를 결정하고, 해당 방에 배치된 온수관의 온수조절밸브를 최대로 개방하는 단계, (d) 상기 온수관의 온수를 환수하기 위한 온수환수배관 또는 상기 온수를 공급하기 위한 온수공급배관에 연결된 복합조절밸브의 개도량을 상기 온수조절밸브의 개도량에 비례하여 조절하는 단계, (e) 방의 현재 온도를 측정하고 방의 측정된 온도(T)와 상기 중간 목표온도(TA)를 비교하는 단계, (f) 방의 측정된 온도(T)가 상기 중간 목표온도(TA) 이상이면 상기 온수조절밸브의 개도량을 줄이는 단계, (g) 상기 복합조절밸브의 개도량을 상기 온수조절밸브의 조절된 개도량에 비례하여 조절하는 단계, (h) 방의 현재 온도를 측정하고 방의 측정된 온도(T)와 상기 설정온도(TS)를 비교하는 단계, (i) 방의 측정된 온도(T)가 상기 설정온도(TS) 이상이면 상기 온수조절밸브를 닫는 단계를 포함한다.
상기 (c) 단계에서 상기 중간 목표온도(TA)는 상기 설정온도(TS)의 50 ~ 90%의 범위에서 결정될 수 있다.
본 발명에 의한 자동제어 난방시스템은 전체 난방부하에 따른 최적의 온수 유량을 제공함으로써 효율적인 난방이 가능하고 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자동제어 난방시스템은 공급 온수의 온도, 회수 온수의 온도, 각 방의 현재 온도, 각 방의 설정온도 및 온수조절밸브의 개도량 총합 등 여러 가지 운전 상황에 따라 복합조절밸브의 개도량을 조절함으로써 난방시스템의 전체 온수 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 각 세대별로 운전 상황에 적합하게 전체 온수 유량을 가변시킴으로써 각 세대별로 효율적인 난방이 가능하고, 온수를 절약할 수 있어, 난방비를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자동제어 난방시스템은 온수 공급 시 중간 목표온도까지는 온수조절밸브의 개도량을 크게 하여 온수 공급량을 늘리고, 방의 온도가 중간 목표온도에 도달하면 온수조절밸브의 개도량을 낮추어 온수 공급량을 줄임으로써 종래의 난방시스템에 비해 방의 온도를 설정 온도로 정확하게 맞출 수 있음과 더불어 온수를 절약할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템의 복합조절밸브를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템의 복합조절밸브브의 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 종래 난방시스템에 적용된 정유량밸브의 유량-압력 곡선과 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템에 적용된 복합조절밸브의 유량-압력 곡선을 비교하여 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템의 난방 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템의 복합조절밸브를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템의 복합조절밸브브의 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 종래 난방시스템에 적용된 정유량밸브의 유량-압력 곡선과 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템에 적용된 복합조절밸브의 유량-압력 곡선을 비교하여 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템의 난방 제어방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 지연난방방식의 자동제어 난방시스템 및 난방 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 지역난방방식의 자동제어 난방시스템(100)은, 온수공급배관(102)에 연결되는 온수공급헤더(110), 온수공급헤더(110)의 온수를 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)으로 제공하기 위한 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d), 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 따라 유동하는 온수를 환수하여 온수환수배관(104)으로 배출시키기 위한 온수환수헤더(120), 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)에 설치되는 복수의 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d), 온수환수배관(104)에 설치되는 복합조절밸브(200), 복수의 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)와 복합조절밸브(200)의 개도량을 조절하기 위한 제어장치(130), 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 난방 온도를 설정하기 위한 복수의 온도 조절기(135a)(135b)(135c)(135d)를 포함한다. 앞서 상기 복합조절밸브(200)는 온수환수배관(104)에 설치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 온수공급배관(102)에 설치될 수도 있다. 복합조절밸브(200)가 온수환수배관(104)에 설치되는 경우에는 복합조절밸브(200)의 제어를 통하여 온수환수배관(104)을 통한 배출 온수의 유량을 조절할 수 있게 되며, 복합조절밸브(200)가 온수공급배관(102)에 설치되는 경우에는 복합조절밸브(200)의 제어를 통하여 온수공급배관(102)을 통한 공급 온수의 유량을 조절할 수 있게 된다. 이하에서는 복합조절밸브(200)가 온수환수배관(104)에 설치되는 것을 일례로 하여 설명하며, 복합조절밸브(200)가 온수공급배관(102)에 설치되는 경우는 온수환수배관(104)에 설치되는 경우와 설치위치를 제외하고는 동작, 제어 등이 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
온수공급헤더(110)는 온수생산설비에서 생산된 온수를 공급하기 위한 온수공급배관(102)과 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 연결하며, 온수공급배관(102)을 통해 공급되는 온수를 각 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)으로 분배한다. 온수공급헤더(110)에는 온수공급배관(102)을 통해 공급되는 온수의 온도를 검출하기 위한 공급온수 온도센서(114)가 설치된다. 공급온수 온도센서(114)는 공급 온수의 온도를 실시간으로 검출하여 이에 대한 정보를 제어장치(130)에 제공한다. 온수공급헤더(110)와 각각의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)의 사이에는 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 통한 온수의 유동을 단속하기 위한 수동개폐밸브가 설치될 수 있다.
온수환수헤더(120)는 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)과 온수환수배관(104)을 연결하여 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 통해 유동하는 온수를 모아 온수환수배관(104)을 통해 환수시키는 역할을 한다. 온수환수헤더(120)에는 환수되는 온수의 온도를 검출하기 위한 환수온수 온도센서(126)가 설치된다. 환수온수 온도센서(126)는 환수 온수의 온도를 실시간으로 측정하여 이에 대한 정보를 제어장치(130)에 제공한다.
복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)에는 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)가 설치된다. 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)는 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 통해 유동하는 온수의 유량을 조절하는 역할을 한다. 각 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)에는 온수조절밸브 구동기(123a)(123b)(123c)(123d)가 결합된다. 이들 복수의 온수조절밸브 구동기(123a)(123b)(123c)(123d)는 제어장치(130)에 의해 제어되며, 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량을 조절함으로써 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 통해 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)으로 공급되는 온수의 유량을 제어한다.
온수환수배관(104)에는 복합조절밸브(200)가 설치된다. 복합조절밸브(200)는 온수환수배관(104)을 통한 배출 온수의 유량을 조절함으로써 온수공급헤더(110)에서 온수환수헤더(120)로 유동하는 온수의 전체 유량을 제어하는 역할을 한다. 복합조절밸브(200)에는 복합조절밸브(200)의 개도량을 조절하기 위한 복합조절밸브 구동기(300)가 결합된다. 복합조절밸브 구동기(300)는 제어장치(130)에 의해 제어된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 의한 복합조절밸브(200)에 대하여 설명한다. 복합조절밸브(200)는 이하에서 상세하게 설명하는 구조 이외에도 본 발명의 취지에 부합하는 다양한 구조가 채택될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 복합조절밸브(200)는 내부에 유체가 유동할 수 있는 유로가 마련된 밸브 몸체(201), 밸브 몸체(201)의 내부를 통해 유동하는 유체의 유량을 조절하기 위한 제 1 유량조절 유닛(202) 및 제 2 유량조절 유닛(203)을 포함한다. 제 1 유량조절 유닛(202)은 밸브 몸체(201) 내부의 유체의 압력에 의해 자동으로 작동하는 것으로 밸브 몸체(201)의 내부에 설치된다. 제 2 유량조절 유닛(203)은 복합조절밸브(200)와 결합되는 복합조절밸브 구동기(300)에 의해 작동될 수 있도록 일부분이 밸브 몸체(201)의 외부로 드러나도록 밸브 몸체(201)에 설치된다.
밸브 몸체(201)는 하부 하우징(204)과 상부 하우징(205)을 포함한다. 하부 하우징(204)은 유입구(206)가 마련된 유입부(207), 상부 하우징(205)과의 결합을 위한 제 1 하우징 결합부(208), 설치구멍(209)이 형성된 설치부(210)를 갖는다. 하부 하우징(204)의 내부에는 유입구(206)와 연결되는 유입유로(211), 유입유로(211)에 연결되는 제 1 오리피스(212), 제 1 오리피스(212)와 연결되는 연결유로(213)가 마련된다. 제 1 하우징 결합부(208)에는 연결유로(213)와 연결되는 연결 챔버(214)의 하부 일부분을 형성하는 홈(215)이 마련된다. 유입유로(211)를 따라 유동하는 유체는 제 1 오리피스(212)를 통해 연결유로(213) 쪽으로 그 유동 방향이 꺾인다. 한편, 연결유로(213), 연결 챔버(214) 및 후술할 제 2 오리피스(216)는 동일 선 상에 배치되어 연결유로(213)로 유입된 유체는 유동 방향을 바꾸지 않고 제 2 오리피스(216)까지 유동하게 된다.
유입유로(211)와 제 1 오리피스(212)의 사이에는 거름망(218)이 배치된다. 거름망(218)은 유입구(206)를 통해 밸브 몸체(201)의 내부로 유입되는 유체 속에 함유된 이물질을 걸러내기 위한 것이다. 거름망(218)은 설치구멍(209)을 통해 하부 하우징(204)의 내부에 삽입된다. 설치구멍(209)은 설치부(210)에 나사 결합되는 폐쇄용 플러그(219)에 의해 폐쇄된다. 폐쇄용 플러그(219)는 압력계, 온도계 등의 외부 기구를 결합하기 위한 결합구멍(220)을 갖는다. 결합구멍(220)은 외부 기구가 결합되지 않을 때 마개로 폐쇄될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 하부 하우징(204)의 연결유로(213) 내부에는 결합홈(221)을 갖는 보스부(222)가 마련되고, 이 보스부(222)에는 제 1 밸브시트(223)가 결합된다. 제 1 밸브시트(223)는 결합홈(221)에 고정되는 고정부재(224)에 의해 보스부(222)에 결합된다.
하부 하우징(204)의 제 1 하우징 결합부(208)에는 홈(215)과 연결되는 제 1 분기유로(226)가 마련된다. 제 1 분기유로(226)는 상부 하우징(205)의 제 2 분기유로(227)와 연결되어 상부 하우징(205)에 마련되는 유출유로(228)의 유체를 연결 챔버(214)로 안내하는 역할을 한다. 하부 하우징(204)의 유입부(207)에는 파이프의 연결을 위한 파이프 연결부재(230)와 연결 부싱(231)이 결합된다.
상부 하우징(205)은 유출구(233)가 마련된 유출부(234), 하부 하우징(204)과의 결합을 위한 제 2 하우징 결합부(235), 설치구멍이 마련된 설치부(236)를 갖는다. 상부 하우징(205)의 내부에는 유출구(233), 유출구(233)와 연결되는 유출유로(228), 연결 챔버(214)와 연결되는 제 2 오리피스(216)가 마련된다. 제 2 오리피스(216)는 유출유로(228)와 연결된다. 상부 하우징(205)의 설치부(236)는 제 2 유량조절 유닛(203)의 결합을 위한 것이다. 상부 하우징(205)의 제 2 하우징 결합부(235)에는 연결 챔버(214)의 상부 일부분을 형성하는 홈(237)이 마련된다.
하부 하우징(204)과 상부 하우징(205)이 결합될 때, 제 1 하우징 결합부(208)의 홈(215)과 제 2 하우징 결합부(235)의 홈(237)이 연결되어 연결 챔버(214)를 형성한다. 하부 하우징(204)과 상부 하우징(205)은 볼트 등의 결합부재를 통해 결합될 수 있다. 연결 챔버(214)는 제 1 유량조절 유닛(202)의 다이아프램(239)이 설치되는 공간으로 다이아프램(239)에 의해 상부 챔버(214a)와 하부 챔버(214b)로 구획된다.
상부 챔버(214a)는 연결유로(213)와 제 2 오리피스(216)를 연결하고 하부 챔버(214b)는 하부 하우징(204)의 제 1 분기유로(226)와 유출유로(228)와 연결되도록 상부 하우징(205)에 마련되는 제 2 분기유로(227)를 통해 유출유로(228)와 연결된다. 연결 챔버(214)와 유출유로(228)의 사이에는 제 2 오리피스(216)가 마련된 제 2 밸브시트(260)가 마련된다.
제 1 유량조절 유닛(202)은 밸브 몸체(201)의 내부에 설치되어 유출유로(228)의 압력에 의해 자동으로 작동하여 유출유로(228)의 내부 압력이 일정 압력 이상으로 상승하는 것을 막는다. 제 1 유량조절 유닛(202)은 연결유로(213)로 유입되는 유체를 연결 챔버(214)로 안내하기 위한 통로(241)를 갖는 슬리브(242), 슬리브(242)에 대해 제 1 밸브시트(223)와 멀어지는 방향으로 탄성력을 제공하기 위한 슬리브 가압 스프링(243), 슬리브(242)를 상하 이동 가능하게 지지하기 위해 하부 하우징(204)에 결합되는 슬리브 지지 부싱(244), 슬리브(242)에 제 1 밸브시트(223)와 가까워지는 방향으로 외력을 가하기 위한 다이아프램(239)을 포함한다. 슬리브(242)와 슬리브 지지 부싱(244)의 사이에는 오링(245)이 개재된다.
슬리브(242)의 상단부에는 슬리브 결합링(246) 및 스프링 지지링(247)이 결합된다. 슬리브 결합링(246)과 스프링 지지링(247)의 사이에는 다이아프램(239)이 개재되며, 다이아프램(239)은 슬리브(242)의 상단부에 결합된다. 다이아프램(239)은 중앙에 관통구멍이 마련되고 하부 하우징(204)과 상부 하우징(205)의 사이에 끼어 고정된다. 슬리브 가압 스프링(243)은 그 일단이 슬리브 지지 부싱(244) 내부의 걸림턱(248)에 지지되고 그 타단이 스프링 지지링(247)에 지지된다.
이러한 제 1 유량조절 유닛(202)은 유출유로(228)의 압력이 일정 압력 이상이 되면 다이아프램(239)이 탄성 변형하면서 슬리브(242)를 제 1 밸브시트(223)에 가까워지는 방향으로 민다. 이때, 슬리브(242)의 하단부와 제 1 밸브시트(223) 사이의 간격이 좁아져 연결유로(213)에서 슬리브(242)의 통로(241)로 유입되는 유체의 유동 저항이 커진다.
따라서, 슬리브(242)의 통로(241)로 유입되는 유체의 유량이 감소하게 된다. 유출유로(228)로 유입되는 유체의 유량이 감소하여 유출유로(228)의 압력이 일정 압력보다 작아지면, 슬리브 가압 스프링(243)이 탄성 복원되면서 슬리브(242)가 원래 위치로 이동하여 슬리브(242)의 하단부와 제 1 밸브시트(223) 사이의 간격이 다시 벌어진다.
이와 같이, 제 1 유량조절 유닛(202)은 유출유로(228)의 압력 변화에 따라 슬리브(242)가 이동함으로써, 유출유로(228)로 유동하는 유체의 유량을 일정 수준으로 자동 조절하게 된다.
도 2에 도시된 것과 같이, 제 2 유량조절 유닛(203)은 제 2 오리피스(216)를 통한 유체의 유량을 조절하기 위한 것으로, 상부 일단이 복합조절밸브 구동기(300)에 결합될 수 있도록 밸브 몸체(201)로부터 돌출되는 스템(250), 스템(250)에 탄성력을 제공하기 위한 스템 가압 스프링(251), 스템(250)을 슬라이드 이동 가능하게 지지하는 중공형의 가이드 플러그(252) 및 보조 가이드 플러그(253), 상부 하우징(205)에 결합되어 가이드 플러그(252)를 이동 가능하게 지지하는 중공형의 지지 플러그(254), 가이드 플러그(252)와 지지 플러그(254)의 사이에 개재되는 거리조절 부싱(255)을 포함한다.
스템(250)은 가이드 플러그(252)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 로드(257)와 로드(257)의 하단부에 결합되는 패킹(258)을 포함한다. 스템(250)은 밸브몸체(201)에 결합되는 복합조절밸브 구동기(300)에 의해 움직이며, 제 2 밸브시트(260)와 가까워지거나 제 2 밸브시트(260)로부터 멀어짐으로써 제 2 오리피스(216)를 통한 유체의 유량을 조절한다. 스템(250)과 가이드 플러그(252)의 사이에는 유체의 누출을 방지하기 위한 오링(261)과 지지링(262)이 개재된다.
스템 가압 스프링(251)은 가이드 플러그(252)의 내부에 배치되는 제 1 스프링 지지링(263)과 스템(250)에 결합되는 제 2 스프링 지지링(264)의 사이에 위치한다. 스템 가압 스프링(251)은 스템(250)에 대해 제 2 밸브시트(260)로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 제공한다. 따라서, 복합조절밸브 구동기(300)가 스템(250)을 제 2 밸브시트(260) 쪽으로 밀때 스템 가압 스프링(251)은 압축되어 탄성 변형되고, 복합조절밸브 구동기(300)의 가압력이 제거되면 스템 가압 스프링(251)이 스템(250)을 원래 위치로 복귀시킨다.
가이드 플러그(252)는 지지 플러그(254)에 상하 이동 가능하게 결합되고, 가이드 플러그(252)와 지지 플러그(254)의 사이에는 유체의 누출을 방지하기 위한 오링(265)이 개재된다. 가이드 플러그(252)의 하단부는 지지 플러그(254)에 마련되는 비원형의 결합구멍(266)에 결합됨으로써 가이드 플러그(252)는 상하 직선 이동은 가능하지만 회전 운동은 억제된다.
보조 가이드 플러그(253)는 가이드 플러그(252)의 상단부에 나사 결합되어 스템(250)의 상단부를 슬라이드 이동 가능하게 지지한다. 보조 가이드 플러그(253)의 중앙에는 스템(250)의 로드(257)가 삽입되는 관통구멍이 마련된다.
지지 플러그(254)는 밸브 몸체(201)의 설치부(236)에 나사 결합되어 가이드 플러그(252)를 상하 이동 가능하게 지지한다. 지지 플러그(254)와 설치부(236)의 사이에는 유체의 누출을 방지하기 위한 오링(267)이 개재된다. 복합조절밸브 구동기(300)는 지지 플러그(254)에 결합된다.
거리조절 부싱(255)은 가이드 플러그(252)와 지지 플러그(254)의 사이에 회전 가능하게 개재된다. 거리조절 부싱(255)은 가이드 플러그(252)와 나사 결합된다. 거리조절 부싱(255)은 지지 플러그(254)의 내부에서 회전 운동은 할 수 있지만 고정링(268)에 의해 상하 운동이 억제된다. 고정링(268)은 지지 플러그(254)의 내주면에 마련되는 고정홈(269) 및 거리조절 부싱(255)의 외주면에 마련되는 걸림홈(270)에 삽입되어 거리조절 부싱(255)의 상하 이동을 제한한다. 거리조절 부싱(255)이 회전하면 이와 나사 결합된 가이드 플러그(252)가 상하 방향으로 이동하게 된다.
거리조절 부싱(255)에는 인디케이터링(272)이 결합된다. 인디케이터링(272)은 거리조절 부싱(255)과 함께 회전한다. 사용자가 인디케이터링(272)을 돌리면 거리조절 부싱(255)이 회전하여 가이드 플러그(252)가 하강하거나 상승하게 된다. 인디케이터링(272)과 가이드 플러그(252) 사이의 틈새는 보조 가이드 플러그(253)를 덮는 커버(273)에 의해 막힌다
이하, 이러한 복합조절밸브(200)의 작용에 대하여 설명한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 유입구(206)을 통해 밸브 몸체(201)의 내부로 유입되는 유체는 유입유로(211)를 따라 유동하여 거름망(218)을 통과한 후 제 1 오리피스(212)를 통해 연결유로(213)로 유입된다. 연결유로(213)로 유입된 유체는 슬리브(242)의 제 1 밸브시트(223)와 슬리브(242)의 하단부 사이의 틈새를 통해 슬리브(242)의 통로(241)로 유입되고, 계속해서 연결 챔버(214)의 상부 챔버(214a) 및 제 2 오리피스(216)를 통과하여 유출유로(228)로 유입된다. 유출유로(228)로 유입된 유체는 대부분 유출구(233)를 통해 밸브 몸체(201)의 외부로 유출되고, 일부는 제 1 분기유로(226) 및 제 2 분기유로(227)를 따라 연결 챔버(214)의 하부 챔버(214b)로 유입된다.
이와 같이 유체가 밸브 몸체(201)의 내부를 통과하는 동안 유출유로(228)의 내부 압력이 일정 압력보다 커지면, 그 압력에 의해 슬리브 가압 스프링(243) 및 다이아프램(239)이 변형되면서 슬리브(242)가 하강하게 된다. 이때, 제 1 밸브시트(223)와 슬리브(242)의 하단부 사이의 틈새가 줄어들어 연결유로(213)에서 슬리브(242)의 통로(241)로 유입되는 유체의 유량이 감소한다. 이렇게 슬리브(242)를 통한 유체의 유량이 감소하면 유출유로(228) 쪽의 유량이 감소하여 유출유로(228)의 압력이 작아진다.
그리고 유출유로(228)의 압력이 일정 압력보다 작아지면, 슬리브 가압 스프링(243) 및 다이아프램(239)의 탄성 복원력에 의해 슬리브(242)는 원래 상태로 상승하고 슬리브(242)를 통하 유체의 유량은 다시 증가하게 된다. 이와 같이, 복합조절밸브(200)는 제 1 유량조절 유닛(202)의 작용으로 유출구(233) 쪽의 압력이 일정하게 유지될 수 있다. 여기에서, 일정 압력은 슬리브 가압 스프링(243)의 탄성력과 다이아프램(239)의 탄성력의 합력에 대응하는 압력이다.
도 4 및 도 5는 제 2 유량조절 유닛(203)의 작용을 나타낸 것으로, 도 4에 도시된 것과 같이 복합조절밸브 구동기(300)가 스템(250)을 제 2 밸브시트(260) 쪽으로 가압하면, 스템(250)의 패킹(258)이 제 2 밸브시트(260)에 접근하게 된다. 이때, 패킹(258)에 의해 제 2 오리피스(216)를 통해 유출유로(228)로 유동하는 유체의 유동 저항이 커져서 제 2 오리피스(216)를 통해 유출유로(228)로 유입되는 유체의 유량이 감소하게 된다. 그리고 복합조절밸브 구동기(300)에 의한 외력이 제거되면 스템 가압 스프링(251)의 탄성 복원력에 의해 스템(250)은 원래 위치로 복귀하여 제 2 오리피스(216)를 통한 유체의 유량이 다시 증가하게 된다.
한편, 도 5에 도시된 것과 같이, 사용자가 인디케이터링(272)을 이용하여 거리조절 부싱(255)을 한쪽 방향으로 돌리면, 가이드 플러그(252)와 거리조절 부싱(255) 사이의 나사 운동에 의해 가이드 플러그(252)가 하부 방향으로 이동한다. 가이드 플러그(252)가 하강하면 이에 지지된 스템(250)도 함께 하강하므로 스템(250)의 세팅 높이가 낮아진다. 이때, 복합조절밸브 구동기(300)의 작동과 상관없이 제 2 오리피스(216)를 통해 유출유로(228)로 유입되는 유체의 유량이 감소하게 된다. 반대로, 가이드 플러그(252)를 상부 방향으로 이동시키면 복합조절밸브 구동기(300)의 작동과 상관없이 제 2 오리피스(216)를 통해 유출유로(228)로 유입되는 유체의 유량을 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 인디케이터링(272)과 거리조절 부싱(255)을 이용하여 스템(250)의 세팅 높이를 조절하면, 복합조절밸브 구동기(300)의 유량조절 범위를 변경하거나, 유량조절을 위한 복합조절밸브 구동기(300)의 작동 빈도를 줄일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어장치(130)는 공급온수 온도센서(114), 환수온수 온도센서(126), 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 설치된 복수의 방 온도센서(116a)(116b)(116c)(116d), 복수의 온도 조절기(135a)(135b)(135c)(135d)를 통해 공급되는 온수의 온도, 환수되는 온수의 온도, 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 현재 온도 및 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 설정온도에 대한 정보를 제공받고, 각 온수조절밸브 구동기(123a)(123b)(123c)(123d) 및 복합조절밸브 구동기(300)의 동작을 제어한다. 이러한 제어장치(130)의 동작에 대해서는 자세히 후술하기로 한다.
이러한 본 발명의 일실시예에 의한 자동제어 난방시스템(100)은 각 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량에 따라 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 공급되는 온수의 유량이 조절되고, 복합조절밸브(200)의 개도량에 따라 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 통해 온수공급헤더(110)에서 온수환수헤더(120)로 유동하는 온수의 유량이 제어되므로 난방시스템(100)의 전체 온수 유량이 가변될 수 있다.
종래 난방시스템은 도 6의 (a)에 나타난 것과 같은 유량-압력 곡선 특성을 갖는 정유량밸브를 사용함으로써, 난방시스템의 전체 온수 유량이 설정된 초기값으로 고정된다. 따라서, 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d) 중에서 일부 온수관의 유로를 차단하더라도 난방시스템의 온수 전체 유량은 변화가 없게 된다. 이 경우, 유로가 차단된 온수관으로 유동하던 온수가 다른 온수관으로 분배되어 다른 방으로 공급되므로 불필요한 에너지가 낭비될 수 있다.
이에 비해, 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템(100)은 도 6의 (b)에 나타난 것과 같은 유량-압력 곡선 특성을 갖는 복합조절밸브(200)에 의해 난방시스템의 전체 온수 유량이 가변될 수 있다. 따라서, 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d) 중에서 일부 온수관의 유로를 차단할 경우, 복합조절밸브(200)의 개도량을 복수의 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)에 설치된 복수의 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량 총합에 비례하여 조절함으로써 난방에 필요한 최적의 온수 유량을 제공할 수 있어 효율적인 운전이 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템(100)은 공급 온수의 온도, 회수 온수의 온도, 각 방의 현재 온도, 각 방의 설정온도 및 복수의 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량 총합 등 여러 가지 운전 상황에 따라 복합조절밸브(200)를 조절함으로써 난방시스템(100)의 전체 온수 유량을 조절할 수 있다. 따라서, 아파트 등의 공동주택에 적용될 경우, 각 세대별로 운전 상황에 적합하게 전체 온수 유량을 가변시킴으로써 각 세대별로 효율적인 난방이 가능하다.
예컨대, 각 세대까지의 온수 공급 경로의 길이가 다르므로 저층 세대와 고층 세대는 공급받는 온수의 온도가 차이가 날 수 있다. 이 경우, 상대적으로 높은 온도의 온수를 공급받는 세대와 상대적으로 낮은 온도의 온수를 공급받는 세대에 동일한 유량의 온수가 유동하게 되면 상대적으로 낮은 온도의 온수를 공급받는 세대의 난방 효과가 떨어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 난방시스템(100)을 이용하여 상대적으로 낮은 온도의 온수를 공급받는 세대의 온수 유량을 증가시키면 이러한 난방 효과의 차이를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템(100)은 복수의 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)와 복합조절밸브(200)에 대한 능동적인 개도량 조절을 통해 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도를 종래에 비해 정밀하게 조절할 수 있다. 종래의 난방시스템의 경우 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 대한 난방을 실시할 때 각 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)의 유로를 최대로 개방하여 온수를 공급하고, 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 설정온도까지 도달하면 각 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)의 유로를 닫음으로써 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 설정온도 이상으로 상승하기 쉽다.
이에 반해, 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템(100)은 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 대한 난방을 실시할 때, 각 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)의 유로를 크게 개방하고, 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 초기온도와 설정온도 사이의 일정 온도에 도달하면 각 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)의 유로를 일부 닫아 난방 운전을 계속 진행하고, 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 설정온도에 도달하면 각 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)의 유로를 완전히 닫는다. 따라서, 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 초기온도와 설정온도 사이의 일정 온도에 도달한 후 설정온도까지는 방의 온도를 서서히 증가시킬 수 있으므로, 종래에 비해 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도를 보다 정확하게 설정온도에 맞출 수 있으며, 온수의 사용량도 줄일 수 있다.
이러한 난방 제어방법을 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 온도 조절기(135a)(135b)(135c)(135d)를 통해 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 대한 설정온도(TS)가 입력되면(S10), 제어장치(130)는 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 초기온도(T1)와 설정온도(TS)를 비교한다(S11). 설정온도(TS)가 방의 초기온도(T1)보다 크면, 제어장치(130)는 방의 초기온도(T1)와 설정온도(TS) 사이의 적절한 중간 목표온도(TA)를 결정한다(S12). 여기에서, 중간 목표온도(TA)는 예를 들어 설정온도(TS)의 50 ~ 90%의 범위에서 결정될 수 있다. 예컨대, 방의 초기온도(T1)가 10℃이고 설정온도(TS)가 25℃라면, 중간 목표온도(TA)는 20℃로 결정될 수 있다. 이러한 중간 목표온도(TA)는 난반하고자 하는 장소의 특성, 난방 목표 등에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.
계속해서, 제어장치(130)는 온수조절밸브 구동기(123a)(123b)(123c)(123d)의 동작을 제어하여 온수관(112a)(112b)(112c)(112d)에 배치된 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)를 예컨데 최대로 개방하고(S13), 복합조절밸브 구동기(300)의 동작을 제어하여 복합조절밸브(200)의 개도량을 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량에 비례하여 조절한다(S14). 이때, 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)가 최대로 개방되므로, 복합조절밸브(200)의 개도량도 최대가 될 수 있다.
온수관(112a)(112b)(112c)(112d)을 통해 온수가 공급되어 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 대한 난방이 진행되면, 제어장치(130)는 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 설치된 방 온도센서(116a)(116b)(116c)(116d)를 통해 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 측정 온도(T)를 실시간으로 제공받아 측정 온도(T)와 중간 목표온도(TA)를 비교한다(S15). 방의 온도가 중간 목표온도(TA)에 도달한 경우, 제어장치(130)는 온수조절밸브 구동기(123a)(123b)(123c)(123d)의 동작을 제어하여 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량을 예컨데 절반으로 낮추고(S16), 복합조절밸브 구동기(300)의 동작을 제어하여 복합조절밸브(200)의 개도량을 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 조절된 개도량에 비례하여 조절한다(S17).
이후, 제어장치(130)는 방 온도센서(116a)(116b)(116c)(116d)를 통해 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 측정 온도(T)를 제공받으면서 측정 온도(T)를 설정온도(TS)와 비교한다(S18). 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 설정온도(TS)에 도달하면 제어장치(130)는 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)를 닫아 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 대한 온수 공급을 중단한다(S19).
이와 같이, 온수 공급을 통한 난방을 실행함에 있어서, 중간 목표온도(TA)까지는 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량을 크게 하여 많은 양의 온수가 공급될 수 있도록 하고, 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 중간 목표온도(TA)에 도달하면 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량을 낮추어 온수 공급량을 줄임으로써 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도를 설정온도(TS)로 정확하게 맞출 수 있음과 더불어 온수 사용량을 줄일 수 있다. 이러한 중간 목표온도(TA)는 여러 단계로 설정될 수 있으며, 측정온도(T)와 중간 목표온도(TA)를 비교하여 밸브의 개도량을 조절하는 단계를 여러 회 반복될 수 있다.
본 발명에 있어서, 방(106a)(106b)(106c)(106d)의 온도가 중간 목표온도(TA)에 도달했을 때 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량이 절반으로 감소되는 것으로 한정되지 않는다. 즉, 온수조절밸브(122a)(122b)(122c)(122d)의 개도량은 최대 개도량과 최소 개도량 사이의 다양한 크기로 조절될 수 있다. 그리고 중간 목표온도(TA)는 설정온도(TS)와 방의 초기온도(T1)에 따라 다양하게 결정될 수 있고, 온도 조절기(135a)(135b)(135c)(135d)는 각 방(106a)(106b)(106c)(106d)에 대한 설정온도(TS) 입력이 가능하도록 하나만 구비될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 난방시스템(100)은 온수환수배관(104)에 설치되는 복합조절밸브(200)의 개도량을 조절하여 난방시스템(100) 전체에 유동하는 온수의 유량 조절이 가능하며, 이를 통해 정확하고 효과적인 난방이 가능하며, 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량하거나 변경하는 것이 가능하며, 이러한 개량 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100 : 난방시스템 102 : 온수공급배관
104 : 온수환수배관 106a ~ 106d : 방
110 : 온수공급헤더 112a ~ 112d : 온수관
114 : 공급온수 온도센서 116a ~ 116d : 방 온도센서
120 : 온수환수헤더 122a ~ 122d : 온수조절밸브
123a ~ 123d: 온수조절밸브 구동기 126 : 환수온수 온도센서
130 : 제어장치 135a ~ 135d : 온도 조절기
200 : 복합조절밸브 201 : 밸브 몸체
202, 203 : 제 1, 2 유량조절 유닛 206 : 유입구
212, 216 : 제 1, 2 오리피스 213 : 연결유로
214 : 연결 챔버 218 : 거름망
219 : 폐쇄용 플러그 223, 260 : 제 1, 2 밸브시트
226, 227 : 제 1, 2 분기유로 228 : 유출유로
233 : 유출구 239 : 다이아프램
242 : 슬리브 243 : 슬리브 가압 스프링
244 : 슬리브 지지 부싱 246 : 슬리브 결합링
247 : 슬리브 지지링 250 : 스템
251 : 스템 가압 스프링 252 : 가이드 플러그
253 : 보조 가이드 플러그 254 : 지지 플러그
255 : 거리조절 부싱 257 : 로드
258 : 패킹 268 : 고정링
272 : 인디케이터링 273 : 커버
300 : 복합조절밸브 구동기
104 : 온수환수배관 106a ~ 106d : 방
110 : 온수공급헤더 112a ~ 112d : 온수관
114 : 공급온수 온도센서 116a ~ 116d : 방 온도센서
120 : 온수환수헤더 122a ~ 122d : 온수조절밸브
123a ~ 123d: 온수조절밸브 구동기 126 : 환수온수 온도센서
130 : 제어장치 135a ~ 135d : 온도 조절기
200 : 복합조절밸브 201 : 밸브 몸체
202, 203 : 제 1, 2 유량조절 유닛 206 : 유입구
212, 216 : 제 1, 2 오리피스 213 : 연결유로
214 : 연결 챔버 218 : 거름망
219 : 폐쇄용 플러그 223, 260 : 제 1, 2 밸브시트
226, 227 : 제 1, 2 분기유로 228 : 유출유로
233 : 유출구 239 : 다이아프램
242 : 슬리브 243 : 슬리브 가압 스프링
244 : 슬리브 지지 부싱 246 : 슬리브 결합링
247 : 슬리브 지지링 250 : 스템
251 : 스템 가압 스프링 252 : 가이드 플러그
253 : 보조 가이드 플러그 254 : 지지 플러그
255 : 거리조절 부싱 257 : 로드
258 : 패킹 268 : 고정링
272 : 인디케이터링 273 : 커버
300 : 복합조절밸브 구동기
Claims (11)
- 난방 온수를 공급하기 위한 온수공급배관에 연결되는 온수공급헤더;
상기 온수공급헤더의 온수를 각 방으로 제공하기 위해 상기 온수공급헤더에 연결되는 복수의 온수관;
상기 복수의 온수관을 따라 유동하는 온수를 환수하여 온수환수배관으로 배출시키기 위해 상기 복수의 온수관과 상기 온수환수배관을 연결하는 온수환수헤더;
상기 각 온수관을 통한 온수의 유동을 단속하기 위해 상기 각각의 온수관에 설치되는 복수의 온수조절밸브;
상기 복수의 온수조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 상기 각 온수조절밸브에 결합되는 복수의 온수조절밸브 구동기;
상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량을 조절하기 위하여 상기 온수공급배관 또는 상기 온수환수배관에 설치되는 복합조절밸브;
상기 복합조절밸브의 개도량을 조절하기 위해 상기 복합조절밸브에 결합되는 복합조절밸브 구동기; 및
상기 복수의 온수조절밸브 구동기 및 상기 복합조절밸브 구동기를 제어하기 위한 제어장치;를 포함하고,
상기 복합조절밸브의 개도량에 따라 상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량이 가변하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 자동제어 난방시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복합조절밸브는,
유입유로, 연결유로, 상기 유입유로와 상기 연결유로를 연결하는 제 1 오리피스, 상기 연결유로와 연결되는 연결 챔버, 유출유로, 상기 연결 챔버와 상기 유출유로를 연결하는 제 2 오리피스 및 상기 유출유로와 연결되는 설치구멍을 갖는 밸브 몸체,
상기 연결유로에 배치되는 제 1 밸브시트,
상기 제 2 오리피스가 마련되고 상기 유출유로에 배치되는 제 2 밸브시트,
상기 연결유로로 유입되는 유체를 상기 연결 챔버로 안내하기 위한 통로를 갖고 상기 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 설치되는 슬리브,
상기 슬리브에 대해 상기 제 1 밸브시트와 멀어지는 방향으로 탄성력을 제공하는 슬리브 가압 스프링,
상기 슬리브에 결합되고 상기 유출유로의 압력이 상기 슬리브 가압 스프링의 탄성력보다 클 때 탄성 변형되어 상기 슬리브에 대해 상기 제 1 밸브시트와 가까워지는 방향으로 외력을 가하는 다이아프램,
상기 제 2 밸브시트에 가까워지거나 상기 제 2 밸브시트로부터 멀어질 수 있도록 상기 설치구멍에 이동 가능하게 설치되고 그 일단이 상기 밸브 몸체의 외부로 돌출되는 스템, 및
상기 스템에 대해 탄성력을 제공하기 위한 스템 가압 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 자동제어 난방시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복합조절밸브는, 상기 연결유로와 상기 연결 챔버의 사이에 배치되고, 상기 슬리브가 이동 가능하게 삽입되는 슬리브 지지 부싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 자동제어 난방시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복합조절밸브는,
상기 스템이 이동 가능하게 삽입되고 수나사산을 갖는 중공형의 가이드 플러그,
상기 가이드 플러그가 이동 가능하게 결합되고 상기 설치구멍에 결합되는 중공형의 지지 플러그, 및
상기 가이드 플러그와 나사 결합될 수 있도록 상기 가이드 플러그의 수나사산에 대응하는 암나사산을 구비하고 회전 시 상기 가이드 플러그를 이동시킬 수 있도록 상기 가이드 플러그와 상기 지지 플러그의 사이에 회전 가능하게 배치되는 거리조절 부싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 자동제어 난방시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어장치는 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 비례하여 상기 복합조절밸브의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 자동제어 난방시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 온수공급헤더에 공급되는 온수의 온도를 검출하여 상기 제어장치에 제공하기 위한 공급온수 온도센서;
상기 온수환수헤더로 환수되는 온수의 온도를 검출하여 상기 제어장치에 제공하기 위한 환수온수 온도센서;
상기 각 방의 온도를 검출하여 상기 제어장치에 제공하기 위한 복수의 방 온도센서; 및
상기 각 방의 난방 온도를 설정하기 위해 제어장치에 연결되는 온도 조절기;를 더 포함하고,
상기 제어장치는 공급 온수의 온도, 환수 온수의 온도, 각 방의 현재 온도, 각 방의 설정온도 및 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 따라 상기 복합조절밸브의 개도량을 조절하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 자동제어 난방시스템.
- (a) 각 방으로 연결되는 복수의 온수관과 연결되는 온수공급헤더에 온수를 공급하는 단계;
(b) 상기 각각의 온수관에 설치된 복수의 온수조절밸브의 개도량을 조절하여 상기 각 방으로 공급되는 온수의 유량을 조절하는 단계;
(c) 상기 복수의 온수관과 연결된 온수환수헤더를 통해 상기 각 온수관을 통과한 온수를 환수하는 단계; 및
(d) 상기 온수환수헤더에 연결된 온수환수배관 또는 상기 온수공급헤더에 연결된 온수공급배관에 설치된 복합조절밸브의 개도량을 조절하여 상기 온수공급헤더에서 상기 온수환수헤더로 유동하는 온수의 전체 유량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 제어방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 복합조절밸브의 개도량을 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 비례하여 조절하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 난방 제어방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 복합조절밸브의 개도량을 공급 온수의 온도, 환수 온수의 온도, 각 방의 현재 온도, 각 방의 설정온도 및 상기 복수의 온수조절밸브의 개도량 총합에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 난방 제어방법.
- (a) 난방 설정온도(TS)를 입력하는 단계;
(b) 상기 설정온도(TS)를 방의 초기온도(T1)와 비교하는 단계;
(c) 상기 설정온도(TS)가 상기 방의 초기온도(T1)보다 크면, 상기 초기온도(T1)보다 크고 상기 설정온도(TS)보다 작은 중간 목표온도(TA)를 결정하고, 해당 방에 배치된 온수관의 온수조절밸브를 개방하는 단계;
(d) 상기 온수관의 온수를 환수하기 위한 온수환수배관 또는 상기 온수관에 온수를 공급하기 위한 온수공급배관에 연결된 복합조절밸브의 개도량을 상기 온수조절밸브의 개도량에 비례하여 조절하는 단계;
(e) 방의 현재 온도를 측정하고 방의 측정된 온도(T)와 상기 중간 목표온도(TA)를 비교하는 단계;
(f) 방의 측정된 온도(T)가 상기 중간 목표온도(TA) 이상이면 상기 온수조절밸브의 개도량을 줄이는 단계;
(g) 상기 복합조절밸브의 개도량을 상기 온수조절밸브의 조절된 개도량에 비례하여 조절하는 단계;
(h) 방의 현재 온도를 측정하고 방의 측정된 온도(T)와 상기 설정온도(TS)를 비교하는 단계; 및
(i) 방의 측정된 온도(T)가 상기 설정온도(TS) 이상이면 상기 온수조절밸브를 닫는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 난방 제어방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 중간 목표온도(TA)는 상기 설정온도(TS)의 50 ~ 90%의 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는 지역난방방식의 난방 제어방법.
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