KR20120019704A

KR20120019704A - 난방장치

Info

Publication number: KR20120019704A
Application number: KR1020100083073A
Authority: KR
Inventors: 김기석
Original assignee: 주식회사 비비비솔루텍
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-03-07

Abstract

본 발명은 난방장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서, 난방수를 가열하기 위한 보일러; 상기 단위범위내로 상기 보일러로부터 가열된 난방수가 유입되는 공급관; 상기 공급관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관; 상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 합쳐져 상기 단위범위 외부로 배출되는 회수관; 상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브; 상기 각 분기관 밸브를 구동시키는 분기관밸브 구동기; 상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기; 및 상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율에 근거한 개방비율을 계산하고, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 온도가 최대온도와 최소온도 사이에서, 그 개방비율에 따라서 그 난방수의 온도를 변화시키도록 보일러를 제어하는 난방수 온도제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치에 대한 것이다.

Description

난방장치{Heating apparatus}

본 발명은 난방장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 세대 내의 복수의 난방구역의 각 난방상태에 따라, 세대로 유입되는 난방수의 온도를 조절하여 소음을 감소시키는 것이 가능한 난방장치에 관한 것이다.

일반적인 난방장치는, 세대내로 난방수가 유입되는 공급관과, 공급관으로부터 분기되어 각 난방구역을 통과하는 복수의 난방수분기관과, 복수의 난방수분기관이 합쳐서 세내외부로 난방수를 배출하는 회수관으로 이루어져 있다.

그리고, 각 난방수 분기관에는 개폐밸브가 설치되어 해당 구역의 난방의 필요에 따라 난방수의 흐름을 개방하거나 차단시킨다. 공급관으로 유입된 난방수는, 흐름이 개방된 난방수분기관을 통과하며 해당 구역에 열을 전달함으로써 그 구역을 난방하도록 구성된다.

그런데, 종래 난방장치의 경우, 사용자는 난방하고자 하는 구역의 난방수분기관에 설치된 개폐밸브는 개방하고, 난방을 하지 않으려는 구역의 난방수분기관에 설치된 개폐밸브는 폐쇄하여, 희망온도함으로써 난방비의 절감을 시도하였다.

또한, 일부구역의 실내온도가 원하는 난방온도에 도달하여 난방수가 차단된 경우, 난방비가 절감될 것이라 예상하는 것이 보통 일반인의 생각이다.

하지만, 개별난방의 경우, 일부 개폐밸브가 폐쇄되어 난방수가 차단된다고 하더라도, 나머지 개방된 개폐밸브를 통해 흐르는 난방수는 유속이 빨라지게 되어, 결과적으로 난방수의 전체 유량은 모든 난방수분기관에 설치된 개폐밸브를 개방했을 경우와 비슷하게 되어, 난방비의 절감효과는 거의 없었다. 세대의 난방비는 보통 난방수의 유량에 의해 결정되고, 유량값은 난방수가 흐르는 관의 단면적에 난방수의 유속을 곱한 값으로 결정되기 때문이다.

예컨대, 보일러와 연결된 공급관을 통해 난방수가 4 LPM(liter per minute)으로 공급되고, 4개의 구역으로 나누어져 각 구역에 개폐밸브를 구비한 난방수분기관이 설치된 경우, 4개의 모든 구역에 설치된 개폐밸브가 개방되어 모든 난방수분기관에 난방수가 흐른다고 가정하면, 공급되고 유출되는 난방수는 4 LPM이 될 것이다.

이때, 4개의 난방구역 중 2개의 난방구역에 설치된 난방수분기관이 차단되고 나머지 2개의 난방구역에 설치된 난방수분기관이 개방된 경우, 세대에 공급되고 유출되는 난방수의 유량은 2 LPM이 되는 것이 아니라, 개방된 난방수분기관을 더욱 빠르게 흐르기 때문에, 결국 공급되고 유출되는 난방수는 거의 4 LPM이 되고, 이로 인해, 난방비의 절감 효과는 거의 없게 되는 것이다.

또한 이러한 경우, 개방된 난방수분기관을 통과하는 난방수가 상대적으로 빠른 유속을 가지게 되는데, 이와 같이 유속이 빠르게 되는 경우에는 난방수 분기관에 압력차가 많이 발생하게 되어 케이테이션이 현상이 발생하게 된다.

또한, 종래의 개별난방에서는 난방수의 온도가 85℃ 정도로 고정되어 있기 때문에 온도가 다수의 구역 내에서 일부의 구역으로 줄어들어도 난방수 온도는 변화하지 않게 되는데, 이러한 케이테이션은 온도가 높은 경우에 많이 발생하게 되므로 전체적으로 해당 구역에서 많은 소음이 발생하게 되는 것이다.

이러한 케이테이션 현상은 소음의 원인도 되지만 전체적인 난방수의 순환도 방해하고 보일러의 on/off 도 반복되게 하여 전체적인 난방의 효율을 감소시키고 에너지 소모도 증가시킨다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 난방구역 중 개방된 난방구역의 개수를 고려하여, 세대에 공급되는 난방수의 온도를 조절함으로서, 케비테이션 현상이 발생하는 것을 줄이고 소음의 발생을 저감시키는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 복수의 난방구역 중 개방된 난방구역에 설치된 난방수의 분기관의 길이를 고려하여, 세대에 공급되는 난방수의 온도를 조절함으로서, 케이테이션 현상이 발생하는 것을 줄이고 소음의 발생을 저감시키는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난방장치는, 단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서,

난방수를 가열하기 위한 보일러; 상기 단위범위내로 상기 보일러로부터 가열된 난방수가 유입되는 공급관; 상기 공급관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관; 상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 합쳐져 상기 단위범위 외부로 배출되는 회수관;

상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브; 상기 각 분기관 밸브를 구동시키는 분기관밸브 구동기; 상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기; 및 상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율에 근거한 개방비율을 계산하고, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 온도가 최대온도와 최소온도 사이에서, 그 개방비율에 따라서 그 난방수의 온도를 변화시키도록 보일러를 제어하는 난방수 온도제어부;를 포함하여 구성된다.

상기 난방장치에서,

상기 최대온도는 85℃ 이고, 상기 최소온도는 60℃ 인 것이 바람직하다.

상기 난방장치에서,

상기 난방수 온도제어부는, 상기 개방밸브길이비율에 따라서 비례적으로 상기 난방수의 온도를 제어하는 것이 바람직하다.

상기 난방장치에서,

상기 공급관 또는 회수관에 설치되어, 그 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브;

상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기; 및

상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율인 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브개수비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 메인유량 조절부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 난방장치는,

단위범위내의 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서, 상기 단위범위내로 난방수가 유입되는 공급관; 상기 공급관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관; 상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 상기 단위범위 외부로 배출되는 회수관; 상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브; 상기 분기관 밸브를 동작시키는 분기관밸브 구동기; 상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기: 및 상기 복수의 난방수 분기관의 각각의 길이값을 사전에 입력받고, 상기 복수의 분기관밸브중 개방된 분기관밸브를 모두 감지하고, 그 개방된 분기관밸브가 설치된 난방수 분기관의 각 길이를 모두 합한 분기관개방길이값을 계산하고, 그 분기관개방길이값이 전제 난방수 분기관의 각각의 길이값을 합한 분기관전체길이값 중에 차지하는 비율에 근거한 개방비율을 계산하고, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 온도가, 최대온도와 최소온도 사이에서 그 개방비율에 따라 난방수의 온도를 변화시키도록 보일러를 제어하는 난방수 온도제어부;를 포함한다.

상기 난방장치에서,

상기 난방수 온도제어부는,

상기 개방밸브길이비율에 따라서 비례적으로 상기 난방수의 온도를 제어하는 것이 바람직하다.

상기 난방장치에서, 공급관 또는 회수관에 설치되어, 그 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브;

상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기; 및

본 발명에 따른 난방장치에 의하면, 난방수 온도제어부에 의해 각 구역으로 들어오는 난방수의 온도를, 복수로 구비된 분기관밸브들의 각각의 개방여부를 고려하여, 조절하는 것이 가능하여 케비테이션을 줄이고 소음을 합리적으로 감소할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 난방장치에 의하면, 난방수 온도제어부에 의해 각 세대로 들어오는 난방수의 온도를, 복수로 구비된 분기관밸브들의 각각의 길이 및 개방여부를 고려하여 조절하는 것이 가능하여 케비테이션을 줄이고 소음을 합리적으로 감소할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 제어부의 상세 블럭도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 제어부의 상세 블럭도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 난방장치를 첨부된 도 1 및 2를 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 난방장치(1)는, 보일러(2), 공급관(10), 복수의 난방수 분기관(20), 회수관(30), 복수의 분기관 밸브(40), 분기관밸브 구동기(50), 각구역온도조절기(60) 및 제어기(70)를 포함한다.

상기 난방장치(1)는, 단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 장치이다. 단위범위라고 하면, 일반적으로 하나의 아파트나, 주택과 같이 하나의 독립된 세대가 거주하는 공간을 의미한다.

단위범위 내에는 난방을 개별적/선택적으로 하는 것이 가능한 여러 개의 구역으로 분할되어 있다. 예컨대, 아파트와 같은 단위범위는 거실, 주방, 안방, 방1 등과 같이 복수의 분할된 구역으로 이루어져 있다. 각 분할된 구역은 사용자에 의해 선택되어 개별적으로 난방이 가능하다.

본 실시예의 경우, 난방이 필요한 구역(100)은 제1구역 내지 제4구역(RM1, RM2, RM3, RM4)로 이루어져 있다.

상기 보일러는, 각 구역 내에 공급된 난방수를 가열하는 것으로서, 통상적으로 가정에서는 가스에 의하여 가열하는 히팅수단이 많이 사용되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 연탄이나 기타 다양한 연료에 의하여 난방수가 가열되는 것이라면 한정되지 않는다. 상기 보일러는 제어기와 연결되어 그 제어기의 지시에 의하여 동작을 수행하게 된다. 한편, 본 실시예에서 보일러는 on/off 기능이외에 상기 제어기의 난방수 온도제어부에 의하여 난방수의 온도도 조정할 수 있게 된다.

상기 보일러는 일측은 공급관과 연결되고 타측은 회수관과 연결되어 있게 된다.

상기 공급관(10)은, 단위범위내로 난방수가 유입되는 관이다. 공급관(10)에는 펌프가 연결되어 있어 난방수가 각 구역 내로 용이하게 흐를 수 있도록 한다. 이러한 공급관에는 펌프(11)이 배치되어 난방수의 흐름을 유도한다.

상기 난방수 분기관(20)은, 공급관(10)으로부터 분기된다. 분기된 각 난방수 분기관(20)은 각 구역을 난방하는 역할을 한다. 난방수 분기관(20)은 분할된 복수의 구역의 개수에 대응되도록 구비된다. 이때 '대응된다"의 의미는 반드시 난방수 분기관의 개수와 분할된 구역의 개수가 동수만을 의미하는 것은 아니다.

예컨대, 분할된 구역이 4개인 경우, 난방수 분기관(20)의 개수는 분할된 구역의 개수와 동수인 4개가 될 수도 있지만, 비교적 큰 넓이를 가진 어떤 하나의 구역을 2개 이상의 난방수 분기관이 지난도록 설계된 경우, 분할된 구역의 개수 보다 많은 수가 될 수도 있다.

본 실시예의 경우에는, 난방수 분기관(20)은 모두 제1, 2, 3, 4 난방수 분기관(21, 22, 23, 24)으로 이루어져 있고, 각각 대응되는 제1 내지 제6구역(RM1, RM2, RM3, RM4)에 배치되어 있으며, 각 구역은 대응하는 하나의 난방수 분기관에 의해 난방이 이루어지게 된다.

즉, 제1구역(RM1)은 공급관(10)에 연결되어 난방수를 공급받는 제1난방수 분기관(21)에 의해 난방이 이루어지게 되고, 제2구역(RM2)은 공급관(10)에 연결되어 난방수를 공급받는 제2난방수 분기관(21)에 의해 난방이 이루어지게 된다. 나머지 구역도 마찬가지이다.

상기 회수관(30)은, 복수의 난방수 분기관(20)과 연결된다. 회수관(30)에는 연결된 복수의 난방수 분기관(20)을 거친 난방수가 합쳐진 후 보일러로 회수된다.

간단히 설명하면, 공급관(10)을 통해 유입된 난방수는, 공급관으로부터 분기된 복수의 난방수 분기관(20)들을 거치며 각 구역을 난방시킨 후, 다시 회수관(30)으로 모여 보일러로 회수되는 것이다.

상기 분기관 밸브(40)는, 각 난방수 분기관(20)에 설치되어, 그 난방수 분기관(20)에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 역할을 한다. 분기관밸브(40)는 난방수 분기관(20)의 개수와 동수로 구비된다.

본 실시예의 경우, 제1,2,3,4 난방수 분기관(21, 22, 23, 24)에 각각 제1, 2, 3, 4 분기관 밸브(41, 42, 43, 44)가 설치된다.

상기 분기관밸브 구동기(50)는 각 분기관 밸브(40)에 설치되어 해당 분기관 밸브(40)를 개방 혹은 닫히도록 구동시킨다. 분기관밸브 구동기(50)의 제어는 제어부와 연결된 밸브 조정부(74)로부터 전달받는 신호에 의해 이루어진다.

본 실시예의 경우, 분기관 밸브(40)와 분기관밸브 구동기(50)는 각 구역을 통과한 난방수 분기관(20) 부분에 설치된 것으로 예를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 분기관 밸브(40)와 분기관밸브 구동기(50)가 난방 구역을 통과하기 전의 난방수 분기관(20) 부분에 설치될 수도 있다.

상기 각구역온도조절기(60)는, 각각의 대응되는 구역(100)에 설치된다, 본 실시예의 경우, 제1, 2, 3, 4각구역온도조절기(61, 62, 63, 64)는 제1, 2, 3, 4구역(RM1, RM2, RM3, RM4)에 각각 하나씩 구비되어 있다.

각구역온도조절기(60)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(601), 실내온도검출부(602), 입력부(603), 표시부(604)를 구비하여, 상기 제어부(601)는 인터페이스부를 통해서 제어기와 연결된다.

상기 제어부(601)는 상기 실내온도검출부(602), 입력부(603), 표시부(604) 등과 연결되어 각각의 입력조건 및 출력조건등을 제어하는 기능을 수행하게 된다. 상기 실내온도검출부는 온도 센서와 같은 것으로서, 해당 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시한다. 상기 입력부(603)는 각구역온도조절기(60)에 마련되어 있으며, 그 입력부(603)를 통해서 사용자는 그 구역에 난방을 할 것인지, 하지 않을 것인지를 선택할 수 있고, 난방을 하는 경우 그 구역의 희망난방온도를 입력할 수 있다. 상기 표시부(604)는 희망온도 또는 현재 실내온도를 표시하는 것이다.

이러한 각구역온도조절기(60)는 난방에 의해 해당 구역(100)의 현재온도가 사용자가 설정한 희망난방온도에 다다르게 되면, 그 구역의 난방을 중단시키는 기능도 구비하고 있다. 난방을 중지시키기 위해, 각구역온도조절기(60)는 그 구역으로 공급되는 난방수 분기관(20)에 설치된 난방수 분기관밸브(40)를 차단시키도록 분기관밸브 구동기(50)를 동작시키는 신호를 제어기(70)를 통하여 발생시킨다.

예컨대, 사용자가 제1구역(RM1)에 설치된 제1각구역온도조절기(61)에 현재온도가 17℃ 라고 표시된 것을 보고, on/off버튼을 이용하여 난방을 켜고, 온도 설정 버튼을 이용하여 희망난방온도를 21℃로 설정하게 된다. 그러면, 제1각구역온도조절기(61)는, 제1분기관밸브구동기(51)를 구동시키는 신호를 보내어, 제1분기관밸브(41)를 개방시킨다. 그러면, 제1 난방수 분기관(21)을 통해 난방수가 흐르며 난방이 이루어지게 된다.

난방이 진행됨에 따라 현재온도가 희망난방온도인 21℃에 이르게 되면, 제1각구역온도조절기(61)는, 제1분기관밸브구동기(51)를 구동시키는 신호를 다시 보내어, 제1분기관밸브(41)를 폐쇄시키게 된다. 그 후, 다시 제1구역(RM1)의 실내온도가 21℃보다 설정해둔 온도차, 예컨대 1도 혹은 2도 떨어지게 되면, 난방수가 다시 통과되도록 제1분기관 밸브(41)를 개방시켜 난방을 재개하도록 한다.

상기 제어기(70)는, 인터페이스부(I)를 통하여 각구역온도조절기(60)와 연결된다. 또한, 상기 제어기(70)는 제어부(71), 난방수 온도제어부(72) 및 밸브조정부(73)를 포함한다.

상기 제어부(71)는, 각구역온도조절기(60), 난방수 온도제어부(72) 및 밸브조정부(73)와 연결되어 입력된 신호에 따라서 보일러 또는 밸브의 개폐등을 제어하는 기능을 수행한다.

상기 난방수 온도제어부(72)는, 상기 각 분기관 밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율인 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 온도가 최대온도와 최소온도 사이에서, 그 개방밸브개수비율에 따라서 비례적으로 그 난방수의 온도가 유지하도록 보일러를 제어하는 것이다.

즉, 난방수 온도제어부(72)는, 복수의 분기관밸브(40)들 중 개방된 밸브의 개수의 비율에 따라 공급관을 통해 세대로 들어오는 난방수의 온도를 조절하는 것이다.

예컨대, 본 실시예의 경우, 공급관을 통해 유입되는 난방수의 최대온도가 85℃이고 최소온도가 60℃이며, 분기관밸브(40)의 총 개수(=N)는 4개이다. 사용자가 각구역온도조절기(40)를 이용하여, 제1구역(RM1)의 난방을 끄고, 나머지 제2, 3, 4구역(RM2, RM3, RM4)의 난방을 킨 경우를 가정한다. 이때 제2, 3, 4구역의 현재 온도는 모두 희망난방온도에 이르지 못하여 각 분기관밸브(42, 43, 44)가 개방된 것으로 가정한다.

이 경우, 난방수 온도제어부(72)는, 전체 분기관 밸브(40)의 개방여부를 감지하여, 개방된 분기관밸브의 개수(=n)가 3인 것을 알아낸다. 그리고, 개방비율(Rx)을, Rx=(n-1)/(N-1) 의 식으로부터 2/3의 값으로 계산한다. 공급관을 통해 들어올 수 있는 난방수의 최대온도(Tmax)와 최소온도(Tmin)의 차에 상기 개방개수비율을 곱한 후, 최소온도를 더하면 요구되는 난방수의 온도(To)를 얻을 수 있다.

즉, To = ((Tmax-Tmin)ㅧRx) + Tmin ....(식 1)

위 식 1을 이용하여 요구되는 난방수의 온도를 계산하면, 요구되는 난방수의 온도는 76.7℃ 가 되며, 이에 따라서 비례적으로 상기 난방수의 온도를 구해낼 수 있는 것이다. 난방수 온도제어부(72)는, 보일러(2)에 신호를 보내어 공급되는 난방수의 온도를 76.7℃가 되도록 하는 것이다.

또한, 시간이 경과함에 따라, 제2 구역의 현재온도가 각각의 난방희망온도에 다다르게 되어, 난방이 꺼진 경우, 즉 제2분기관밸브(42)가 폐쇄된 경우를 가정하면, 개방된 분기관밸브의 개수(=n)는 2이고 N은 변함없이 4이므로, 개방비율(Rx)은, Rx=(n-1)/(N-1) 의 식으로부터 1/3의 값이 된다. 식 1에 필요한 숫자들을 넣어서 계산하면, 요구되는 난방수의 온도는 68.3℃가 된다. 마지막으로 난방수 온도제어부(72)는 보일러(2)에 신호를 보내어, 난방수의 온도를 68.3℃가 되도록 한다.

상기 밸브조정부(73)은 상기 제어부(71)와 연결되며 제어부(71)의 지시에 의하여 분기관 밸브 구동기(70)을 작동시키는 것이다. 이러한 밸브조정부(73)에 의하면 원하는 각 구역의 온도가 원하는 온도에 이를때 까지는 분기관 밸브(60)를 개방되도록 하고 일단 원하는 온도에 이르게 되면 상기 분기관 밸브 구동기(70)을 동작시켜 분기관 밸브(60)을 폐쇄하도록 할 수 있다.

한편, 본 실시예는, 각각의 구역에 설치된 난방수 분기관들은 모두 동일한 단면적을 가지고, 길이에 큰 차이가 없는 것으로 전제한 경우이다,

상술한 본 발명에 따른 일 실시예의 난방장치(1)에 의하면, 사용자가 난방비의 절감을 위해, 세내 내의 일부 구역의 난방을 끄거나, 일부 구역의 실내온도가 설정해둔 난방희망온도에 이르러 해당 구역의 난방이 꺼지게 되면, 난방수 온도제어부는 개방밸브의 개수비율에 맞게 비례적으로 난방수의 온도를 제어함에 따라서, 전체적으로 케이테이션이 발생하는 것을 줄이고 이에 따라서 소음을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 케이테이션의 발생이 줄어듬에 따라서 난방수의 순환도 원활하고 이에 따라서 보일러가 on/off 를 반복하는 현상이 발생하는 것도 줄여서 전체적으로 난방비를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

종래에는, 일부 구역에 설치된 분기관밸브를 닫아 사용자가 난방비의 절감을 시도하여도, 세대에는 동일한 유량을 가지면서 고온상태인 난방수가 공급되고 있기 때문에, 열린 나머지 분기관밸브로 고온의 난방수가 더 빠른 유속으로 흐르게 되고, 이러한 빠른 고온의 난방수는 케이테이션 발생을 유도하여 소음이 발생하게 하였다.

한편, 도 3과 도 4에는, 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 난방장치가 도시되어 있다. 도 3은, 본 실시예의 난방장치의 구성요소를 개념적으로 연결한 개념도이고, 도 4는 도 3의 구성요소를 개념적으로 도시한 도면이다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 난방장치를 구체적으로 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시된 난방장치에는, 도 1 및 2의 난방장치에 비하여 유량조절밸브(80), 유량조절밸브 구동기(90),메인유량 조절부(74)를 더 포함하여 구성된다.

상기 유량조절밸브(80)는, 공급관(10) 또는 회수관(20) 중 어느 한 곳에 설치된다. 유량조절밸브(80)는, 설치된 공급관(10) 또는 회수관(20)을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 역할을 한다. 유량조절밸브(80)가 통과하는 난방수의 유량을 '조절'한다는 의미는, 최대치의 유량값을 가지는 난방수를, 그 최대치 유량값과 같은 값이나 그 보다 작은 유량값을 가지도록 조절할 수 있다는 것을 의미한다.

공급관(10)과 회수관(20)을 통과하는 난방수의 유량은 언제나 동일하기 때문에, 둘 중 어디 쪽에 유량조절밸브(80)가 설치되어도 공급관(10)이나 회수관(20)을 통과하는 난방수의 유량을 조절할 수 있다.

본 실시예의 경우, 유량조절밸브(80)는 회수관(30)에 설치되어 있다. 그리고, 유량조절밸브(80)는 흐르는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 기능을 가지고 있으면, 공지된 어떠한 기술적 구성을 가지는 유량조절밸브도 채용가능하다.

상기 유량조절밸브 구동기(90)는, 유량조절밸브(80)에 설치되어, 유량조절밸브(80)를 통과하는 난방수의 유량을 원하는 정도로 조절하도록, 유량조절밸브(80)를 구동시킨다. 유량조절밸브 구동기(90)의 제어는 메인유량 조절부(74)로부터 전달받는 신호에 의해 이루어진다.

상기 메인유량 조절부(74)는, 복수의 분기관밸브(40)의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브(40) 개수 중에 개방된 분기관밸브개수의 비율인 개방밸브개수비율(=Ro)을 계산하여, 공급관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 개방밸브개수비율(Ro)을 곱한 유량값이 되도록 유량조절밸브 구동기(90)를 동작시키는 기능을 포함하고 있다.

즉, 메인유량 조절부(74)는, 복수의 분기관밸브(40)들 중 개방된 밸브의 개수의 비율에 따라 공급관을 통해 세대로 들어오는 난방수의 유량을 조절하는 것이다.

예컨대, 본 실시예의 경우, 공급관을 통해 유입되는 난방수의 최대유량값은 4 LPM이고, 분기관밸브(40)의 총 개수(=N)는 4개이다. 사용자가 각구역온도조절기(40)를 이용하여, 제1구역(RM1)과 제2구역(RM2)의 난방을 끄고, 나머지 제3, 4구역(RM3, RM4)의 난방을 킨 경우를 가정한다. 이때 제3, 4구역의 현재 온도는 모두 희망난방온도에 이르지 못하여 각 분기관밸브(43, 44)가 개방된 것으로 가정한다.

이 경우, 메인유량 조절부(74)는, 전체 분기관 밸브(40)의 개방여부를 감지하여, 개방된 분기관밸브의 개수(=n)가 2인 것을 알아낸다. 그리고, 개방개수비율(Ro)을, Ro=n/N 의 식으로부터 2/4의 값으로 계산한다. 공급관을 통해 들어올 수 있는 난방수의 최대유량값인 4 LPM에 개방개수비율 값인 2/4를 곱하여, 필요한 유량이 2 LPM인 것을 계산한다. 마지막으로 메인유량 조절부(74)는, 유량조절밸브 구동기(90)에 신호를 보내어, 유량조절밸브(80)를 통해 흐르는 난방수의 유량이 2 LPM이 되도록 동작시키는 것이다.

이러한 도 3 및 4에 개시된 난방장치에 의하면 온도의 조절과 함께 유속도 제어함에 따라서 필요에 따라 저온 및 저속의 난방수를 유지할 수 있고 종국적으로는 케이테이션의 발생을 억제하고 전체적으로 소음이 발생하거나 연료소모가 증가된다는 문제점을 해소할 수 있게 된다.

본 발명은 이상에서 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다음과 같이 변형되는 것도 가능하다.

이상에서는 난방수 온도제어부가 개방밸브의 개수에 비례하도록 설계하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 길이가 상호 다른 난방수 분기관에 대한 영향을 고려하여 설계할 수 있는 제어기준에 대해서 도 5를 참조하면서 설명하겠다. 설명이 생략된 나머지 구성들에 대해서는 앞선 실시예들에 관하여 행한 설명이 그대로 혹은 단순하게 변형되어 적용된다.

난방수 분기관(20)은 제1, 2, 3, 4 난방수 분기관(21, 22, 23, 24)의 4개로 구성되고, 난방이 필요한 구역(100)은 제1, 2, 3, 4구역(RM1, RM2, RM3, RM4)의 4개로 구성된다. 각 구역에는 대응되는 하나씩의 난방수 분기관이 배치된다. 난방수 분기관의 길이는 대응하는 구역의 크기에 비례한다.

제1구역(RM1)배치된 제1난방수 분기관(21a)은 1단위길이에 해당하고, 제2난방수 분기관(22)의 길이는 2단위길이에 해당하고, 제3구역(RM3)과 제4구역(RM4)에 각각 배치된 제3난방수 분기관(23)과 제4난방수 분기관(24)의 길이는 각각 3단위와 4단위길이에 해당한다.

예컨대, 제1난방수 분기관(21)의 길이를 10m 라고 한다면, 제2난방수 분기관의 길이는 20m이고, 제3난방수 분기관(23)의 길이는 30m이며, 제4난방수 분기관(24)의 길이는 40m이다.

이렇게 복수의 난방수 분기관에 있어서, 서로 길이가 다르게 되면, 각 난방수 분기관에서 효과적인 난방에 필요로 하는 난방수의 유량값도 길이에 비례하여 다르게 된다. 즉, 제1,2구역(RM1,RM2)의 각 구역을 흐르는 유량보다, 제3구역(RM3)에 흐르는 유량은 2배 많아야 하고, 제4구역(RM4)에 흐르는 유량은 4배 많아야 균형있는 난방이 가능한 것이다. 이와 같이 유량이 서로 달라지게 되면 그에 따라 유속도 빠르게 될 수 있으며 이는 케이테이션 발생을 쉽게 유발할 수 있게 한다.

난방수 온도제어부(72)는 복수의 난방수 분기관의 각각의 길이값을 사전에 입력받는다. 난방장치(1) 작동시, 복수의 분기관밸브(40)들 중에 개방된 분기관밸브를 모두 감지한다. 개방으로 감지된 분기관밸브가 설치된 난방수 분기관의 각 길이를 모두 합하여 분기관개방길이값(Lo)을 계산한다. 다음으로 모두 난방수 분기관을 합한 분기관전체길이값(Lt)을 산정하여 이를 근거하여 개방비율을 계산한다. 이러한 산정된 값을 바탕으로 다음과 같은 식에 대입하여 난방수의 온도를 계산한다.

즉, To = ((Tmax-Tmin)ㅧLr)+Tmin ... (식 2)

여기서 개방비율 Lr = (Lo-1)/(Lt-1)

예컨대, 본 실시예의 경우, 제1구역(RM1)에 배치된 제1난방수 분기관(21a)의 분기관 밸브(41a)가 폐쇄되고 나머지 분기관 밸브들은 모두 개방되게 되면, 밸브제어기(90a)는 이를 감지하여, 개방비율(Lr) 값을 8/9로 계산한 후에, 최대온도 및 최소온도의 차인 25℃를 곱한 값에 최소온도를 더해서 원하는 난방수의 온도를 계산하게 된다. 이와 같이 계산된 온도를 이용하여 난방수 온도제어부는 보일러를 제어하여 필요한 온도로 보일러가 온수를 가열할 수 있도록 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 난방장치는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로서 사용될 수 있음은 물론이다.

10...공급관 20...난방수 분기관
30...회수관 40...분기관 밸브
50...분기관밸브 구동기 60...각구역 온도조절기
70...제어기 80...유량조절밸브
90...유량조절밸브 구동기

Claims

단위범위내의 분할된 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서,
난방수를 가열하기 위한 보일러;
상기 단위범위내로 상기 보일러로부터 가열된 난방수가 유입되는 공급관;
상기 공급관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관;
상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 합쳐져 상기 단위범위 외부로 배출되는 회수관;
상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브;
상기 각 분기관 밸브를 구동시키는 분기관밸브 구동기;
상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기; 및
상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율에 근거한 개방비율을 계산하고, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 온도가 최대온도와 최소온도 사이에서, 그 개방비율에 따라서 그 난방수의 온도를 변화시키도록 보일러를 제어하는 난방수 온도제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제1항에 있어서,
상기 최대온도는 85℃ 이고, 상기 최소온도는 60℃ 인 것을 특징으로 하는 난방장치.
제1항에 있어서,
상기 난방수 온도제어부는,
상기 개방밸브개수비율에 따라서 비례적으로 난방수의 온도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 난방장치.
제1항에 있어서,
상기 공급관 또는 회수관에 설치되어, 그 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브;
상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기; 및
상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브개수비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 메인유량 조절부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
단위범위내의 복수의 구역을 난방하기 위한 난방장치로서,
상기 단위범위내로 난방수가 유입되는 공급관;
상기 공급관으로부터 분기되어, 상기 각 구역을 난방하는 복수의 난방수 분기관;
상기 복수의 난방수 분기관과 연결되고, 상기 복수의 난방수 분기관을 거친 난방수가 상기 단위범위 외부로 배출되는 회수관;
상기 각 난방수 분기관에 설치되어, 그 난방수 분기관에 흐르는 난방수의 흐름을 개방하거나, 폐쇄시키는 복수의 분기관 밸브;
상기 분기관 밸브를 동작시키는 분기관밸브 구동기;
상기 각 구역에 설치되어, 그 구역의 실온을 측정하여 현재온도로 표시하며, 사용자가 그 구역의 난방의 여부, 희망난방온도를 설정할 수 있는 복수의 각구역온도조절기: 및
상기 복수의 난방수 분기관의 각각의 길이값을 사전에 입력받고, 상기 복수의 분기관밸브중 개방된 분기관밸브를 모두 감지하고, 그 개방된 분기관밸브가 설치된 난방수 분기관의 각 길이를 모두 합한 분기관개방길이값을 계산하고, 그 분기관개방길이값이 전제 난방수 분기관의 각각의 길이값을 합한 분기관전체길이값 중에 차지하는 비율에 근거한 개방비율을 계산하고, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 온도가, 최대온도와 최소온도 사이에서 그 개방비율에 따라 난방수의 온도를 변화시키도록 보일러를 제어하는 난방수 온도제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치.
제4항에 있어서,
상기 최대온도는 85℃ 이고, 상기 최소온도는 60℃ 인 것을 특징으로 하는 난방장치.
제4항에 있어서,
상기 난방수 온도제어부는,
상기 개방밸브길이비율에 따라서 비례적으로 상기 난방수의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 난방장치.
제4항에 있어서,
상기 공급관 또는 회수관에 설치되어, 그 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량을 조절하는 유량조절밸브;
상기 유량조절밸브를 구동시키는 유량조절밸브 구동기; 및
상기 각 분기관밸브의 개폐 여부를 감지하고, 전체분기관밸브의 개수 중에 개방된 분기관밸브의 개수의 비율인 개방밸브개수비율을 계산하여, 상기 공급관 또는 회수관을 통과하는 난방수의 유량값이, 최대유량값에 상기 개방밸브개수비율을 곱한 유량값이 되도록 상기 유량조절밸브 구동기를 동작시키는 메인유량 조절부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 난방장치.