KR20130044671A - 온도차를 고려한 급탕량 계량장치 및 계량방법 - Google Patents

온도차를 고려한 급탕량 계량장치 및 계량방법 Download PDF

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KR20130044671A
KR20130044671A KR1020110108852A KR20110108852A KR20130044671A KR 20130044671 A KR20130044671 A KR 20130044671A KR 1020110108852 A KR1020110108852 A KR 1020110108852A KR 20110108852 A KR20110108852 A KR 20110108852A KR 20130044671 A KR20130044671 A KR 20130044671A
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Abstract

온도차를 고려한 급탕량 계량장치는 외부로부터 공급되는 용수의 급수온도를 측정하고 용수를 가열하여 각 세대로 공급하는 급탕 공급부와, 급탕 공급부에 의해 가열된 온수가 각 세대에 도달할 때의 유량 및 급탕온도를 측정하는 세대별 급탕계량부와, 급탕 공급부에 의해 측정된 급수온도와 세대별 급탕계량부에 의해 측정된 유량 및 급탕온도에 의해 각 세대에서 사용하는 실제열량을 산출하는 중앙계측부를 포함한다. 이와 같이 구성되는 온도차를 고려한 급탕량 계량장치에 의하면, 용수의 급수온도와 각 세대에서 측정되는 유량 및 급탕온도를 고려하여 각 세대에서 실제로 사용한 급탕 공급 열량을 산출할 수 있으므로, 급탕 사용시간대 및 세대별 위치의 차이에서 발생되는 열손실량을 고려하여 정확한 급탕계량이 가능한 이점이 있다.

Description

온도차를 고려한 급탕량 계량장치 및 계량방법{HOT WATER MEASURING DEVICE AND METHODS CONSIDERING TEMPERATURE DIFFERENCE}
본 발명은 온도차를 고려한 급탕량 계량장치 및 계량방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중앙집중식 급탕시스템에 의해 공급되는 급탕 사용량을 계량하기 위한 급탕량 계량장치 및 계량방법에 관한 것이다.
지역난방 및 중앙난방(간헐난방)을 하는 공동주택 단지에서는 중앙기계실에서 난방 및 급탕수를 만들어 이를 각 세대로 공급하는 난방 및 급탕방식을 주로 사용한다. 이러한 중앙집중 난방 및 급탕방식 공동주택에서는 급탕요금의 부과를 위해 기존과 동일하게 급탕용수의 유량만을 계량하여 요금을 책정한다.
즉, 각 세대에서 사용한 급탕용수의 유량만을 기준으로 용수의 사용량 자체를 결정할 뿐만 아니라, 저온의 급수를 고온의 급탕온도까지 상승시키는데 소비되는 열량까지 모두 합산하여 급탕요금을 부과하는 것이다.
그러나, 각 세대에서 공급받는 급탕용수의 세대 인입 온도는 시간대별로 상이하고, 각 세대의 위치에 따라서도 상이해지므로 세대간 불공평한 급탕요금이 부과되는 현상이 발생한다.
이러한, 급탕요금의 불균형 현상은 급탕의 시간대별 차이에서 발생할 수 있다. 급탕온도는 급탕개시 시점으로부터 급탕 목표 온도 또는 세대별 정상상태온도(배관에서 열손실 등의 영향으로 낮은 온도에서 급탕이 시작되어 온도가 상승하다가 시간이 경과해도 더 이상 온도가 상승되지 않는 시점의 온도)까지 도달하는 시간이 시간대별로 상이하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 새벽시간에 급탕용수를 처음 사용하는 세대의 경우, 낮에 비해 유량에는 큰 차이가 없음에도 불구하고 상당히 오랜 시간 동안 낮은 온도의 급탕용수가 공급됨으로써 실제 사용가능한 온도에 이르기까지 급탕용수를 흘려보내게 되어 요금단가가 상승하게 되는(급탕요금을 상대적으로 많이 지불하게 되는) 문제점이 있다.
실측결과에 있어서도 사용빈도가 높은 낮시간대에 비해 사용빈도가 상대적으로 낮은 새벽 시간대에 버려지는 온수의 손실율은 급탕부하(1인이 하루에 사용하는 온수의 양)를 113 (ℓ/인·일)으로 설정할 때, 1인 세대의 경우에는 38.8%, 2인 세대의 경우에는 19.4%, 3인 세대의 경우에는 12.9%에 이르는 것으로 파악된다.
이와 같은 결과는 온수의 사용빈도와 배관열손실에 따른 영향으로, 사용빈도가 낮은 새벽에 먼저 급탕용수를 사용하는 세대는 배관열손실에 의해 낮아진 온도의 배관 내 온수를 모두 배출하고 난 이후에야 원하는 온도의 급탕용수를 얻을 수 있는 반면, 급탕용수의 사용빈도가 상대적으로 높은 낮에는 급탕용수의 온도가 정상상태에 도달하는 시간이 매우 짧기 때문인 것으로 파악된다.
그리고, 급탕요금의 불균형 현상의 또 다른 요인은 세대 위치에 따른 차이에서도 발생한다. 중앙집중식 난방의 경우에는, 기계실로부터 세대까지의 거리가 모두 상이하고, 이에 따라 급탕용 배관에서의 열손실율에 따라 공급되는 급탕용수의 온도가 각각 상이해지게 된다. 즉, 기계실로부터 멀어진 세대는 가까운 세대에 비해 상대적으로 낮은 온도의 급탕용수를 공급받게 되고, 기계실로부터 멀어질수록 배관직경이 감소하고 유량도 감소하도록 설계되므로 이러한 온도강하는 더욱 커지게 된다.
따라서, 각 세대는 공급되는 급탕용수의 온도가 다름에도 불구하고 적산 유량계(온수미터, 급탕 계량기)에 의해 측정된 유량을 기준으로 급탕요금을 납부하게 되므로, 세대별로 불공평한 급탕요금(급탕요금단가)이 부과되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 중앙집중식 급탕방식에서 사용시간대 및 세대별 위치를 고려하여 급탕요금 단가를 산출하도록 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 온도차를 고려한 급탕량 계량장치는 공동주택에서의 중앙집중식 급탕시스템에 있어서, 각 세대로 온수를 공급하고, 외부로부터 공급되는 용수의 급수온도를 측정하는 급탕공급부; 상기 급탕공급부에 의해 공급된 온수의 유량 및 급탕온도를 각 세대에서 측정하는 세대별 급탕계량부;및 상기 급탕공급부 및 상기 급탕계량부에 의해 측정된 상기 급수온도, 상기 유량, 및 상기 급탕온도에 의해 각 세대에서 사용하는 사용열량을 산출하는 중앙계측부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 중앙계측부는 상기 급탕공급부에 의해 측정되는 급수온도와 상기 세대별 급탕계량부에 의해 측정되는 급탕온도의 차이값에 상기 유량 및 정적비열을 고려하여 사용열량을 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 중앙계측부는
Figure pat00001
(
Figure pat00002
: 급수온도,
Figure pat00003
: 체적유량.
Figure pat00004
: 정적비열)에 의해 사용열량(
Figure pat00005
)을 산출할 수 있다.
본 발명의 중앙계측부는
Figure pat00006
=
Figure pat00007
·
Figure pat00008
·(
Figure pat00009
-
Figure pat00010
) (
Figure pat00011
: 일정기간 동안의 급수온도의 평균값,
Figure pat00012
: 일정기간 동안의 급탕온도의 평균값,
Figure pat00013
: 적산유량,
Figure pat00014
: 정적비열)에 의해 일정기간 동안의 적산열량(
Figure pat00015
)을 산출할 수 있다.
본 발명의 급탕공급부는 외부로부터 공급되는 용수(시수)를 가열하는 보일러; 상기 보일러에 의해 가열된 온수를 저장하는 저장탱크; 상기 저장탱크 내의 온수를 급탕 배관망을 통해 각 세대로 순환시키는 순환펌프;및 상기 외부로부터 공급되는 용수의 급수온도를 측정하는 급수온도 측정부를 포함하고 있다. 특히, 지역난방방식의 경우에는 상기 보일러 대신 지역난방 급탕용 열교환기를 사용한다. 즉, 지역난방방식의 급탕공급부는 외부로부터 공급되는 용수(시수)를 가열하는 열교환기; 상기 열교환기로부터 가열된 온수를 각 세대로 순환시키는 순환펌프;및 상기 외부로부터 공급되는 급수온도를 측정하는 급수온도 측정부를 포함하고 있다.
본 발명의 공동주택의 각 세대의 위치 및 급탕공급시간에 따른 온도차를 고려한 급탕량 계량방법은 중앙집중식 급탕량 계량 및 요금부과방법에 있어서, 외부로부터 공급되는 용수의 급수온도를 측정하는 급수온도 측정단계; 상기 용수가 가열되어 각세대로 공급되는 온수의 유량 및 급탕온도를 측정하는 유량 및 급탕온도 측정단계; 상기 급수온도, 상기 유량, 및 상기 급탕온도에 의해 각 세대에서 사용하는 사용열량을 산출하는 사용열량 산출단계를 포함한다.
본 발명의 사용열량 산출단계는 상기 급수온도와 상기 급탕온도의 차이값에 상기 유량 및 정적비열을 고려하여 사용열량을 산출한다.
본 발명의 사용열량 산출단계는
Figure pat00016
(
Figure pat00017
: 급수온도,
Figure pat00018
: 유량.
Figure pat00019
: 정적비열)에 의해 사용열량(
Figure pat00020
)을 산출한다.
본 발명은 일정기간이 경과하면, 일정기간 동안 측정된 급수온도의 평균값(
Figure pat00021
), 일정기간동안 각 세대에서 측정된 급탕온도의 평균값(
Figure pat00022
), 적산유량(
Figure pat00023
),및 정적비열(
Figure pat00024
)을 이용하여 적산열량(
Figure pat00025
)을 산출하는 적산열량 산출단계를 더 포함한다.
본 발명의 적산열량 산출단계는
Figure pat00026
=
Figure pat00027
·
Figure pat00028
·(
Figure pat00029
-
Figure pat00030
)에 의해 적산열량(
Figure pat00031
)을 산출한다.
이와 같은 본 발명에 의한 온도차를 고려한 급탕량 계량장치 및 계량방법에 의하면, 용수의 급수온도와 각 세대에서 측정되는 유량 및 급탕온도를 고려하여 각 세대에서 실제로 사용한 급탕용 열량을 산출할 수 있으므로, 사용시간대 및 세대별 위치의 차이에서 발생되는 열손실량을 고려하여 정확한 급탕계량 및 요금부과가 가능한 이점이 있다.
도 1은 사용시간대별 적정 급탕온도에 이르는 시간을 표시한 그래프.
도 2는 본 발명에 의한 온도차를 고려한 급탕량 계량장치의 바람직한 실시예를 보인 구성도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 온도차를 고려한 급탕량 계량장치의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 온도차를 고려한 급탕량 계량장치는 외부로부터 용수를 공급받아 일정온도로 가열하는 급탕공급부; 상기 급탕공급부에 의해 생성되어 각 세대별로 공급되는 온수를 각 세대에서 계량하는 세대별 급탕 계량부;및 상기 급탕공급부 및 상기 세대별 급탕 계량부와 연결되어 각 세대에 공급된 열량을 산출하는 중앙계측부를 포함한다.
상기 급탕공급부(100)는 외부로부터 공급되는 용수를 가열하는 보일러(110); 상기 보일러(110)에 의해 가열된 온수를 순환시키는 순환펌프(120); 상기 보일러(110)에 의해 가열된 온수의 온도를 측정하는 급수온도 측정부(130);및 상기 보일러(110)에 의해 가열된 온수를 저장하는 온수 저장탱크(140)를 포함한다.
상기 보일러(110)에 의해 가열된 온수는 온수 저장탱크(140)에 저장된 후, 상기 순환펌프(120)에 의해 급탕 배관망(150)을 따라 순환하면서 각 세대에 공급된다. 그러나, 상기 온수 저장탱크(140)는 필수적이지 않으며, 상기 보일러(110)에 의해 가열된 온수가 직접 각 세대로 공급될 수도 있다. 다만, 지역난방방식에서는 상기 보일러 대신에 급탕용 열교환기가 사용될 수 있다.
상기 온수 저장탱크(140)에 저장된 온수는 급탕 배관망(150)을 따라 각 세대로 공급되는데, 상기 급탕 배관망(150)은 상기 온수 저장탱크(140)로부터 공급되어 다시 온수 저장탱크(140)로 회귀하는 순환회로로 구성될 수 있다. 따라서, 각 세대로 공급되지 못한 여분의 온수가 다시 온수 저장탱크(140)에 저장됨으로써 지속적으로 온수를 공급할 수 있다.
그리고, 각 세대에는 각 세대에 공급되는 온수의 온도와 유량을 측정하기 위한 세대별 급탕 계량부(200)가 구비된다. 상기 세대별 급탕 계량부(200)는 각 세대에 공급되는 온수의 유량을 측정하기 위한 유량센서(210)와 온도를 측정하기 위한 온도센서(220)를 포함한다. 상기 세대별 급탕 계량부(200)의 유량센서(210) 및 온도센서(220)에 의해 측정된 데이터는 중앙계측부(300)로 전달된다.
상기 중앙계측부(300)는 유무선을 이용한 원격검침시스템에 의해 상기 세대별 급탕 계량부(200) 및 상기 급탕공급부(100)와 연결된다. 상기 중앙계측부(300)는 상기 세대별 급탕 계량부(200)에 의해 측정된 데이터와 급수온도 측정부(130)에 의해 측정된 데이터에 근거하여 각 세대별 사용열량을 산출한다. 그리고, 상기 중앙계측부(300)는 각 데이터를 저장하기 위한 별도의 저장부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
상기 중앙계측부(300)는 급탕량을 측정하기 위해 최초 공급되는 용수로부터 그 용수를 목표온도까지 가열하는데 소비되는 열량을 모두 고려해야 하기 때문에 열량계량 방식을 이용하여 사용열량을 측정한다. 즉, 상기 중앙계측부(300)는 상기 급수온도 측정부(130)에서 측정된 급수온도(
Figure pat00032
)와, 상기 세대별 급탕 계량부(200)에 의해 측정되는 각 세대에서 소비되는 급탕용수의 유량(
Figure pat00033
)과 급탕온도(
Figure pat00034
)에 근거하여 아래의 수학식 1에 의해 사용열량을 산출한다.
Figure pat00035
상기 급수온도 측정부(130)에서 측정된 급수온도(
Figure pat00036
)는 상기 급탕공급부(100)로 공급되는 용수의 공급온도로서 상기 보일러(110)에 의해 가열되기 이전의 온도이다. 따라서, 각 세대별 급탕온도(
Figure pat00037
)와 가열되기 이전의 급수온도(
Figure pat00038
)의 차이값에 급탕용수의 유량(
Figure pat00039
) 및 정적비열(
Figure pat00040
) 값을 곱함으로써 각 세대에서 소비되는 사용열량(
Figure pat00041
)을 산출할 수 있다.
즉, 상기와 같이 산출되는 사용열량(
Figure pat00042
)은 최초 공급온도인 급수온도(
Figure pat00043
)로부터 각 세대에서 공급되는 세대별 급탕온도(
Figure pat00044
)까지 실제로 급탕하는데 필요한 열량을 산출함으로써 사용시간 및 사용위치에 의해 발생하는 온도강하에 의한 손실량을 고려하여 급탕사용량을 산출할 수 있다.
그리고, 상기 중앙계측부(300)는 일정기간동안 급탕공급부(100)에서 측정된 급수온도의 평균값(
Figure pat00045
)과 일정기간동안 각 세대에서 측정된 급탕온도의 평균값(
Figure pat00046
) 및 적산유량(
Figure pat00047
)을 이용하여 아래의 수학식 2에 의해 적산열량(
Figure pat00048
)을 산출할 수 있다.
Figure pat00049
또는 세대별 급탕용 계량기에 일정한 값의 급수온도(
Figure pat00050
, 연평균 급수평균온도 등) 또는 연간 급수온도의 변화패턴(
Figure pat00051
)을 입력한 후 실시간으로 측정된 급탕온도()와 유량(
Figure pat00053
) 및 급수온도 입력값(
Figure pat00054
)을 이용해 평균열량(
Figure pat00055
) 및 적산열량(
Figure pat00056
)의 산출도 가능하다.
이와 같이 상기 중앙계측부(300)에서 산출되는 사용열량에 근거하여 각 세대별로 급탕사용비를 산출할 수 있으며, 급탕사용비를 산출하는 방법은 다양한 종래의 방법에 의해 결정될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 온도차를 고려한 급탕량 계량장치를 이용하여 사용열량을 측정하는 방법은 이하와 같다.
먼저, 급탕공급부(100)로 공급되는 용수의 급수온도(
Figure pat00057
)를 측정하는 단계를 실시한다. 그리고, 상기 급탕공급부(100)에 의해 가열된 온수를 각 세대별로 공급하여 각 세대에 구비된 세대별 급탕계량부(200)에서 측정된 급탕용수의 유량(
Figure pat00058
)과 급탕온도(
Figure pat00059
)를 측정하는 단계를 실시한다.
그리고, 상기 급수온도(
Figure pat00060
)로부터 급탕온도(
Figure pat00061
)까지 가열되는데 사용되는 사용열량(
Figure pat00062
)을 산출한다. 이때, 상기 수학식 1에 의한 방법에 의해 사용열량(
Figure pat00063
)을 산출할 수 있다.
상기 사용열량(
Figure pat00064
)이 산출되면, 이를 디스플레이하거나 저장부에 저장할 수 있다. 상기 저장부에는 상기 사용열량(
Figure pat00065
)뿐만 아니라 급탕공급부(100) 및 세대별 급탕계량부(200)에 의해 측정된 데이터가 실시간으로 저장될 수 있다.
그리고, 상기 중앙계측부(300)는 일정기간이 지나면, 상기 저장부에 저장된 데이터에 근거하여 일정기간 동안의 적산열량(
Figure pat00066
) 또는 평균열량(
Figure pat00067
)을 산출할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 급탕공급부 110 : 보일러
120 : 순환펌프 130 : 급수온도 측정부
140 : 온수 저장탱크 150 : 급탕 배관망
200 : 세대별 급탕계량부 300 : 중앙계측부

Claims (9)

  1. 공동주택에서의 중앙집중식 급탕시스템에 있어서,
    각 세대로 온수를 공급하고, 외부로부터 공급되는 용수의 급수온도를 측정하는 급탕공급부;
    상기 급탕공급부에 의해 공급된 온수의 유량 및 급탕온도를 각 세대에서 측정하는 세대별 급탕계량부;및
    상기 급탕공급부 및 상기 급탕계량부에 의해 측정된 상기 급수온도, 상기 유량, 및 상기 급탕온도에 의해 각 세대에서 사용하는 급탕 사용열량을 산출하는 중앙계측부를 포함하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙계측부는
    상기 급탕공급부에 의해 측정되는 급수온도와 상기 세대별 급탕계량부에 의해 측정되는 급탕온도의 차이값에 상기 유량 및 정적비열을 고려하여 사용열량을 산출하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중앙계측부는
    Figure pat00068

    (
    Figure pat00069
    : 급수온도,
    Figure pat00070
    : 유량.
    Figure pat00071
    : 정적비열)
    에 의해 사용열량(
    Figure pat00072
    )을 산출하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중앙계측부는
    Figure pat00073

    (
    Figure pat00074
    : 일정기간 동안의 급수온도의 평균값,
    Figure pat00075
    : 일정기간 동안의 급탕온도의 평균값,
    Figure pat00076
    : 적산유량,
    Figure pat00077
    : 정적비열)
    에 의해 일정기간 동안의 적산열량(
    Figure pat00078
    )을 산출하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량장치.
  5. 공동주택의 중앙집중식 급탕시스템에서의 급탕량 계량방법에 있어서,
    외부로부터 공급되는 용수의 급수온도를 측정하는 급수온도 측정단계;
    상기 용수가 가열되어 각세대로 공급되는 온수의 유량 및 급탕온도를 측정하는 유량 및 급탕온도 측정단계;
    상기 급수온도, 상기 유량, 및 상기 급탕온도에 의해 각 세대에서 사용하는 사용열량을 산출하는 사용열량 산출단계를 포함하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용열량 산출단계는
    상기 급수온도와 상기 급탕온도의 차이값에 상기 유량 및 정적비열을 고려하여 사용열량을 산출하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용열량 산출단계는
    Figure pat00079

    (
    Figure pat00080
    : 급수온도,
    Figure pat00081
    : 유량.
    Figure pat00082
    : 정적비열)
    에 의해 사용열량(
    Figure pat00083
    )을 산출하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량방법.
  8. 제7항에 있어서,
    일정기간이 경과하면, 일정기간 동안 측정된 급수온도의 평균값(
    Figure pat00084
    ), 일정기간동안 각 세대에서 측정된 급탕온도의 평균값(
    Figure pat00085
    ), 적산유량(
    Figure pat00086
    ),및 정적비열(
    Figure pat00087
    )을 이용하여 적산열량(
    Figure pat00088
    )을 산출하는 적산열량 산출단계를 더 포함하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적산열량 산출단계는
    Figure pat00089

    에 의해 적산열량(
    Figure pat00090
    )을 산출하는
    온도차를 고려한 급탕량 계량방법.
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