KR20160074887A - 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법 - Google Patents

지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 난방 및 온수 공급 장치는, 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 난방측 공급관(203); 난방소요처에서 열교환이 이루어진 난방수를 열원 공급부(100)로 환수하기 위한 난방측 환수관(204); 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 급탕 열교환기(210)로 공급하기 위한 급탕측 공급관(205); 급탕 열교환기(210)에서 직수와 열교환이 이루어진 난방수를 열원 공급부(100)로 환수하기 위한 급탕측 환수관(206); 내부로 직수가 유입되는 직수관(207); 직수관(207)을 통해 공급된 직수가 급탕 열교환기(210)에서 급탕측 공급관(205)을 통해 공급된 난방수와 열교환이 이루어진 후 사용자에게 공급되도록 하기 위한 온수관(208); 난방측 환수관(204)을 통해 환수되는 난방수의 난방측 환수 온도를 감지하는 난방측 환수 온도센서(253); 난방측 환수관(204)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261); 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 급탕측 환수 온도를 감지하는 급탕측 환수 온도센서(254); 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262); 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도에 대응되도록 난방측 유량조절밸브(261)의 개도를 제어하고, 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도에 대응되도록 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법{Heating and hot water supply apparatus in each household applying for regional or central heating and Control method of return hot water thereof}
본 발명은 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방 및 급탕용으로 사용되는 난방수의 열교환 효율을 향상시켜 에너지 손실을 최소화할 수 있는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법에 관한 것이다.
최근의 대단지 아파트나 중대규모 빌딩은 개별난방과 개별 급탕 공급 방식이 아닌 단지 전체를 위한 공동의 난방시설을 설치하여 공동의 배관망을 통하여 각 세대 혹은 각 층에 난방온수를 공급하고 있으며, 급탕은 공급된 온수와 급수의 열교환을 통하여 급수를 필요로 하는 적절한 온도로 가열한 이후 배관망을 통하여 각 세대 혹은 각 층에 공급하는 지역 및 중앙 난방식으로 시스템이 구축되고 있다.
기존의 지역 및 중앙 난방을 위해 각 개별세대에 연결되는 배관구조는, 난방수 공급관, 난방 환수관, 급탕용 난방수 공급관, 및 급탕용 난방 환수관이 구비된 4배관식으로 구성되어 있다. 그러나 이러한 4배관식은 난방과 온수의 동시 사용이 가능한 반면, 유지 보수 및 신규 설치 시 많은 비용이 발생하게 되어, 최근에는 열원으로부터 난방수의 공급 및 환수가 이루어지도록 하는 난방수 공급관과 난방 환수관의 2배관으로 이루어지는 2배관식 난방 온수 공급 장치를 사용하는 추세이다.
이러한 2배관식 난방 온수 공급 장치를 일례로, 도 1은 대한민국 실용신안등록 제20-471736호에 개시된 난방 온수 공급 장치를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 종래의 난방 온수 공급 장치는, 난방수가 공급되는 난방수 배관(1)의 일측에 온수의 공급을 위해 마련되며, 세대별로 갖춰지는 열교환기(11); 상기 난방수 배관(1)의 라인 상에 마련되어 상기 열교환기(11)로의 난방수 공급을 선택하는 삼방 밸브(6); 상기 열교환기(11)에 연결되고 온수가 출탕되는 온수 출탕 배관(17); 상기 온수 출탕 배관(17)과 이웃된 위치에서 상기 열교환기(11)에 연결되며, 내부로 직수가 공급되는 직수 배관(18); 상기 온수 출탕 배관(17)과 상기 직수 배관(18)이 연결되는 교차점에 배치되어 직수에 온수를 믹싱하는 온수 믹싱용 밸브(13); 상기 직수 배관(18)의 라인 상에 마련되어 상기 직수 배관(18)을 따라 유동되는 직수의 유량을 감지하는 유량 감지기(14); 상기 열교환기(11)와 연결되는 난방수 공급 분배기(5); 상기 난방수가 환수되는 난방수 환수관(2) 측에 연결되며, 다수의 연결라인(7)에 의해 상기 난방수 공급 분배기(5)와 연결되는 난방수 환수 분배기(9); 상기 난방수 공급 분배기(5)와 상기 난방수 환수 분배기(9) 사이에 배치되어 온수를 바이패스시키는 온수 바이패스용 밸브(10); 및 온수 사용 시 상기 유량 감지기(14)에서 감지된 정보에 기초하여 상기 삼방 밸브(6), 상기 온수 믹싱용 밸브(13) 및 상기 온수 바이패스용 밸브(10)의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(19)로 이루어진다.
이와 같은 종래의 2배관식 난방 온수 공급 장치에 의하면, 난방과 온수의 동시 사용이 제한되는 문제점이 발생한다. 즉, 난방수 배관(1)의 라인 상에 삼방 밸브(6)가 구비되어 있어 난방수 배관(1)을 통해 공급된 난방수를 열교환기(11)와 난방수공급분배기(5) 중 어느 하나의 방향으로만 공급하도록 되어 있어 난방 가동 중에 온수 사용시 난방의 가동이 멈추게 되는 문제점이 발생한다.
한편, 지역 및 중앙 난방 시스템의 경우 일괄적으로 공급 배관으로 열원을 공급하며 각 세대는 열원을 공급받아 난방 및 온수의 열원으로 사용하고, 환수 배관을 통해 지역 및 중앙 난방 시스템으로 열원이 환수되도록 구성되어 있다.
이러한 배관 시스템으로 인해 개별 난방 시스템과 비교하여 메인 열원의 공급 및 환수 배관의 길이가 길어지고, 이에 따른 열손실이 발생하게 된다. 지역 및 중앙 난방 시스템에서는 배관 길이 및 단열 등에 따른 열손실을 최소화하기 위해 세대별 환수 온도 및 메인 환수 온도에 대해 회수되는 온도가 일정 온도 이하일 것을 요구 및 권장하고 있는데, 상기한 도 1의 난방 및 온수 공급 장치에서는 환수 온도를 일정 온도 이하로 제어할 수 있는 구성을 포함하고 있지 않다.
이와 같은 요구에 따라 환수 온도를 낮추기 위한 여러 방법이 시도 및 적용되고 있다. 세대별 난방에 대해서는 세대의 난방 최대 유량을 제한하거나, 각 방마다 유입되는 최대 유량을 제한하는 각방 밸브를 설치하는 것이 보편화 되어 있다. 하지만 이러한 설치는 단열 조건 및 계절의 변화 조건 등을 반영하지 못하여 난방이 원활하게 되지 않을 수 있으며, 난방 불만에 대한 민원이 발생하기도 한다.
환수 온도를 낮추기 위한 다른 방법으로는, 세대별 온수 열교환기를 사용하는 방법도 사용되고 있다. 즉, 세대별 난방 공급 배관 라인을 각 세대의 온수 열교환기를 거쳐 난방 공급용으로 사용하기도 한다. 그러나 이러한 방법은 세대에서 온수를 사용할 경우에만 온도를 낮추는 효과가 있으며, 또한 온수 사용량에 따라 세대로 공급되는 난방 공급 온도가 결정되기 때문에 세대의 난방 공급 온도가 낮아 난방이 잘 되지 않는 현상도 발생할 수 있다.
또 다른 방법으로는, 난방 환수 온도를 확인하여 난방 환수 온도가 높을 경우 난방수를 온수 열교환기를 거쳐 메인 환수 배관으로 유입시켜 메인 환수 온도를 낮추거나, 온수 배관을 환탕하여 일정 온도로 온수 배관을 예열하는 방안도 제시 및 적용되고 있다. 그러나 이러한 방법 또한 세대에서 온수를 사용하지 않거나 온수 배관이 충분히 예열된 상태에서는 메인 환수 온도를 낮추지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열원 공급부에서 공급되는 고온의 물을 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 난방 및 급탕용으로 사용한 후에 최대한 낮은 온도의 물을 열원 공급부에 환수되도록 함으로써 에너지의 손실을 최소화할 수 있는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)는, 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 난방측 공급관(203); 상기 난방소요처에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 열원 공급부(100)로 환수하기 위한 난방측 환수관(204); 상기 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 급탕 열교환기(210)로 공급하기 위한 급탕측 공급관(205); 상기 급탕 열교환기(210)에서 직수와 열교환이 이루어진 난방수를 상기 열원 공급부(100)로 환수하기 위한 급탕측 환수관(206); 내부로 직수가 유입되는 직수관(207); 상기 직수관(207)을 통해 공급된 직수가 상기 급탕 열교환기(210)에서 상기 급탕측 공급관(205)을 통해 공급된 난방수와 열교환이 이루어진 후 사용자에게 공급되도록 하기 위한 온수관(208); 상기 난방측 환수관(204)을 통해 환수되는 난방수의 난방측 환수 온도를 감지하는 난방측 환수 온도센서(253); 상기 난방측 환수관(204)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261); 상기 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 급탕측 환수 온도를 감지하는 급탕측 환수 온도센서(254); 상기 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262); 및 상기 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도에 대응되도록 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도를 제어하고, 상기 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도에 대응되도록 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 난방측 설정 환수 온도는 상한값과 하한값 사이의 범위로 설정되고, 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도 범위의 하한값 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 급탕측 설정 환수 온도는 상한값과 하한값 사이의 범위로 설정되고, 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도 범위의 하한값 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 환수 온도 제어 방법은, 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 세대별 난방 및 급탕용으로 동시에 사용할 수 있도록 구성된 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 난방기(200a)가 가동되는 단계; 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수가 난방소요처를 경유한 후에 상기 열원 공급부(100)로 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261)를 완전 개방하는 단계; 상기 열원 공급부(100)로 난방수를 환수하기 위한 난방측 환수관(204)에 구비된 난방측 환수 온도센서(253)에서 난방측 환수 온도를 검출하는 단계; 상기 난방측 환수 온도와 난방측 설정 환수 온도를 비교하는 단계; 및 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소되도록 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 난방측 환수 온도와 상기 난방측 설정 환수 온도를 비교하는 단계에서, 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도의 하한값 미만인 것으로 검출된 경우에는, 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 환수 온도 제어 방법은, 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 세대별 난방 및 급탕용으로 동시에 사용할 수 있도록 구성된 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 온수기(200b)가 가동되는 단계; 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수가 급탕 열교환기(210)를 경유한 후에 상기 열원 공급부(100)로 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262)를 완전 개방하는 단계; 상기 열원 공급부(100)로 난방수를 환수하기 위한 급탕측 환수관(206)에 구비된 급탕측 환수 온도센서(254)에서 급탕측 환수 온도를 검출하는 단계; 상기 급탕측 환수 온도와 상기 열원 공급부(100)에서 설정된 급탕측 설정 환수 온도를 비교하는 단계; 및 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소되도록 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 급탕측 환수 온도와 상기 열원 공급부(100)에서 설정된 급탕측 설정 환수 온도를 비교하는 단계에서, 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도의 하한값 미만인 것으로 검출된 경우에는, 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법에 의하면, 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 난방 또는 급탕용으로 사용된 후에 회수되는 난방측 환수 온도 또는 급탕측 환수 온도를 검출하여 지역 및 중앙 난방 시스템에서 설정된 환수 온도에 맞추어 난방측 유량조절밸브와 급탕측 유량조절밸브의 개도를 조절함으로써, 에너지 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 난방 및 온수 부하, 단열 조건, 계절 변화 등에 관계 없이 지역 및 중앙 난방 시스템에서 요구 및 권장하는 난방수의 설정 환수 온도에 대응되는 온도로 난방수의 환수 온도를 일정하게 유지할 수 있어 난방 및 온수 공급 장치의 열효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 대한민국 실용신안등록 제20-471736호에 개시된 난방 온수 공급 장치를 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 난방기 가동 시 환수 온도 제어 방법의 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 온수기 가동 시 환수 온도 제어 방법의 순서도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)는, 지역 및 중앙 난방 시스템(100, 이하 ‘열원 공급부’라 칭함)에서 공급되는 열원에 의해 가열된 난방수를 난방기(200a)와 온수기(200b)로 동시에 사용할 수 있도록 구성된다. 도면부호 200'는 다른 세대에 구비되는 난방 및 온수 공급 장치를 나타낸 것으로, 도면부호 200과 동일하게 구성될 수 있다.
일실시예로, 상기 열원 공급부(100)와 난방 및 온수 공급 장치(200) 사이에는 열원 공급부(100)에서 발생된 열을 난방 및 온수 공급 장치(200)로 전달하는 열교환기(110)가 구비된다. 상기 열원 공급부(100)와 열교환기(110) 사이에는 열매체 공급관(111)과 열매체 환수관(112)이 순환된다.
상기 열교환기(110)와 난방 및 온수 공급 장치(200) 사이에는, 열교환기(110)에서 가열된 난방수가 난방 및 온수 공급 장치(200)로 공급되는 열원 공급관(201)과, 난방 및 온수 공급 장치(200)를 경유한 난방수가 열교환기(110)로 환수되는 열원 환수관(202)이 연결되고, 열원 환수관(202)에는 열교환기(110)와 난방 및 온수 공급 장치(200) 사이에 난방수를 순환시키기 위한 펌프(240)가 설치된다.
상기 난방 및 온수 공급 장치(200)의 배관 구조는, 열원 공급관(201)에서 분기되어 난방수를 난방소요처(난방이 요구되는 방 또는 거실 등)로 공급하기 위한 난방측 공급관(203), 상기 난방소요처에서 열교환이 이루어진 난방수를 열원 환수관(202) 측으로 환수하기 위한 난방측 환수관(204), 상기 열원 공급관(201)에서 분기되어 난방수를 급탕 열교환기(210)로 공급하기 위한 급탕측 공급관(205), 상기 급탕 열교환기(210)에서 직수와 열교환이 이루어진 난방수를 열원 환수관(202) 측으로 환수하기 위한 급탕측 환수관(206), 내부로 직수가 유입되는 직수관(207), 상기 직수관(207)을 통해 공급된 직수가 급탕 열교환기(210)에서 급탕측 공급관(205)을 통해 공급된 난방수와 열교환이 이루어진 후 사용자에게 공급되도록 하기 위한 온수관(208)을 포함한다.
상기 난방측 공급관(203)으로 공급된 난방수는 난방수 공급 분배기(231)에서 각각의 난방소요처로 공급되고, 난방소요처를 경유한 난방수는 난방수 환수 분배기(232)를 거쳐 난방측 환수관(204)으로 환수된다.
상기 각 세대에 연결되는 열원 공급관(201)과 열원 환수관(202)에는 각각 열원 공급 온도센서(251)와 열원 환수 온도센서(252)가 구비되어, 각 세대에서 사용한 난방 및 온수 사용 열량 산출의 기준이 되는 온도 정보를 제공한다.
상기 난방측 환수관(204)에는 난방수의 난방측 환수 온도를 감지하는 난방측 환수 온도센서(253)와, 난방측 환수관(205)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261)가 구비된다.
상기 급탕측 환수관(206)에는 난방수의 급탕측 환수 온도를 감지하는 급탕측 환수 온도센서(254)와, 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262)가 구비된다.
상기 직수관(207)에는 직수 온도센서(255)와 직수의 유량을 감지하는 유량센서(271)가 구비되고, 온수관(208)에는 온수 온도센서(256)가 구비된다.
그리고, 난방 및 온수 공급 장치(200)에는, 상기 난방측 환수 온도가 지역 및 중앙 난방 시스템에서 요구 및 권장되는 난방측 설정 환수 온도에 대응되도록 난방측 유량조절밸브(261)의 개도를 제어하고, 상기 급탕측 환수 온도가 지역 및 중앙 난방 시스템에서 요구 및 권장되는 급탕측 설정 환수 온도에 대응되도록 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도를 제어하는 제어부(미도시됨)를 포함한다.
상기 난방측 설정 환수 온도(Ts1)와 급탕측 설정 환수 온도(Ts2)는 기준 설정값(Tr)에서 상한값(Tr+ΔT)과 하한값(Tr-ΔT) 사이의 범위로 설정될 수 있다. 상기 난방측 설정 환수 온도(Ts1)와 급탕측 설정 환수 온도(Ts2)는 지역 및 중앙 난방 시스템에서 설정되는 값으로, 서로 동일하거나 상이한 온도로 설정될 수 있다.
예컨대, 난방측 설정 환수 온도와 급탕측 설정 환수 온도가 동일하게 설정되고, 그 기준 설정값(Tr)이 30℃, 온도편차(ΔT)를 2℃로 설정한 경우, 난방측 설정 환수 온도와 급탕측 설정 환수 온도의 상한값은 32℃, 하한값은 28℃로 설정된다.
상기 난방측 환수 온도센서(253)에서 감지된 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 제어부는 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소되도록 제어한다. 이 경우 난방소요처로부터 난방측 환수관(203) 측으로 환수되는 난방수의 유량이 감소됨과 동시에 난방수가 난방소요처에 머무르는 시간이 증가하게 되므로, 난방수로부터 난방소요처로 전달되는 열전달 량이 증대되어 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.
그리고, 난방측 유량조절밸브(261)의 개도량 감소에 의해 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도 범위의 하한값 미만으로 검출된 경우, 제어부는 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가되도록 제어하게 된다.
이와 마찬가지로, 상기 급탕측 환수 온도센서(254)에서 감지된 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 제어부는 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소되도록 제어한다. 이 경우 급탕 열교환기(210)로부터 난방측 환수관(203) 측으로 환수되는 난방수의 유량이 감소됨과 동시에 난방수가 급탕 열교환기(210)에 머무르는 시간이 증가하게 되므로, 난방수로부터 직수로 전달되는 열전달 량이 증대되어 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.
그리고, 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도량 감소에 의해 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도 범위의 하한값 미만으로 검출된 경우, 제어부는 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가되도록 제어하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 구성도이다.
본 실시예는 도 2에서 전술한 실시예와 비교하여, 열교환기(110)의 구성을 생략하고, 난방측 공급관(203)으로 공급된 난방수가 난방 열교환기(220)를 경유하여 난방측 환수관(204)으로 회수되고, 상기 난방 열교환기(220)에는 난방수 환수 분배기(232)로부터 회수된 난방수가 난방펌프(241)의 압송에 의해 공급되는 난방수 환수관(209b)과, 상기 난방수 환수관(209b)을 통해 공급되어 난방 열교환기(220)를 경유한 후에 난방수 공급 분배기(231)로 공급되는 난방수가 흐르는 난방수 공급관(209a)이 연결되고, 난방수 환수관(209b)에는 난방 환수 온도센서(258)가 구비되며, 난방수 공급관(209a)에는 난방 공급 온도센서(257)가 구비된 점에서 구성의 일부에 차이가 있으며, 기타의 구성은 전술한 실시예와 동일하게 구성되어 있다.
본 실시예에서도 전술한 실시예와 마찬가지로, 난방측 환수관(204)에는 난방측 환수 온도센서(253)와 난방측 유량조절밸브(261)가 구비되고, 급탕측 환수관(206)에는 급탕측 환수 온도센서(254)와 급탕측 유량조절밸브(262)가 구비되어, 난방측 환수 온도와 급탕측 환수 온도를 각각 난방측 설정 환수 온도와 급탕측 설정 환수 온도에 대응하여 일정하게 유지되도록 난방측 유량조절밸브(261)와 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도량을 제어하는 점에서 발명의 특징에 공통점이 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 난방수의 환수 온도 제어 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 난방기 가동 시 환수 온도 제어 방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 난방기(200a)의 가동 시 환수 온도 제어 방법은, 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 세대별 난방 및 급탕용으로 동시에 사용할 수 있도록 구성된 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 난방기(200a)가 가동되는 단계(S10), 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수가 난방소요처를 경유한 후에 상기 열원 공급부(100)로 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261)를 완전 개방하는 단계(S11), 상기 열원 공급부(100)로 난방수를 환수하기 위한 난방측 환수관(204)에 구비된 난방측 환수 온도센서(253)에서 난방측 환수 온도를 검출하는 단계(S12), 상기 난방측 환수 온도와 난방측 설정 환수 온도를 비교하는 단계(S13), 상기 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소되도록 제어하는 단계(S14), 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소된 상태에서 난방측 환수 온도와 난방측 설정 환수 온도를 비교하여(S15), 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도의 하한값 미만인 것으로 검출된 경우에는, 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가되도록 제어하는 단계(S16), 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가된 상태에서 난방측 환수 온도와 난방측 설정 환수 온도를 비교하여(S17), 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도 범위 내인 경우 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 정지 상태가 되도록 제어하는 단계(S18), 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도 범위를 벗어나는 경우에는 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도 범위를 만족하도록 난방측 유량조절밸브(261)의 개도를 조절하는 단계(S19)로 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 온수기 가동 시 환수 온도 제어 방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치에서 온수기(200b)의 가동 시 환수 온도 제어 방법은, 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 세대별 난방 및 급탕용으로 동시에 사용할 수 있도록 구성된 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 온수기(200b)가 가동되는 단계(S20), 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수가 급탕 열교환기(210)를 경유한 후에 상기 열원 공급부(100)로 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262)를 완전 개방하는 단계(S21), 상기 열원 공급부(100)로 난방수를 환수하기 위한 급탕측 환수관(206)에 구비된 급탕측 환수 온도센서(254)에서 급탕측 환수 온도를 검출하는 단계(S22), 상기 급탕측 환수 온도와 급탕측 설정 환수 온도를 비교하는 단계(S23), 상기 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소되도록 제어하는 단계(S24), 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소된 상태에서 급탕측 환수 온도와 급탕측 설정 환수 온도를 비교하여(S25), 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도의 하한값 미만인 것으로 검출된 경우에는, 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가되도록 제어하는 단계(S26), 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가된 상태에서 급탕측 환수 온도와 급탕측 설정 환수 온도를 비교하여(S27), 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도 범위 내인 경우 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 정지 상태가 되도록 제어하는 단계(S28), 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도 범위를 벗어나는 경우에는 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도 범위를 만족하도록 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도를 조절하는 단계(S29)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치 및 환수 온도 제어 방법에 의하면, 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 난방 또는 급탕용으로 사용된 후에 회수되는 난방측 환수 온도 또는 급탕측 환수 온도를 검출하여 지역 및 중앙 난방 시스템에서 설정된 환수 온도에 맞추어 난방측 유량조절밸브(261)와 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도를 조절함으로써, 에너지 손실을 최소화할 수 있고, 난방 및 온수 부하, 단열 조건, 계절 변화 등에 관계 없이 지역 및 중앙 난방 시스템에서 요구 및 권장하는 난방수의 설정 환수 온도에 대응되는 온도로 난방수의 환수 온도를 일정하게 유지할 수 있어 난방 및 온수 공급 장치(200)의 열효율을 향상시킬 수 있다.
100 : 열원 공급부 111 : 열매체 공급관
112 : 열매체 환수관 110 : 열교환기
200,200' : 난방 및 온수 공급 장치 200a : 난방기
200b : 온수기 201 : 열원 공급관
202 : 열원 환수관 203 : 난방측 공급관
204 : 난방측 환수관 205 : 급탕측 공급관
206 : 급탕측 환수관 207 : 직수관
208 : 온수관 209a : 난방수 공급관
209b : 난방수 환수관 210 : 급탕 열교환기
220 : 난방 열교환기 231 : 난방수 공급 분배기
232 : 난방수 환수 분배기 240 : 펌프
241 : 난방 펌프 251 : 열원 공급 온도센서
252 : 열원 환수 온도센서 253 : 난방측 환수 온도센서
254 : 급탕측 환수 온도센서 255 : 직수 온도센서
256 : 온수 온도센서 257 : 난방 공급 온도센서
258 : 난방 환수 온도센서 261 : 난방측 유량조절밸브
262 : 급탕측 유량조절밸브 271 : 유량센서

Claims (9)

  1. 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 난방소요처로 공급하기 위한 난방측 공급관(203);
    상기 난방소요처에서 열교환이 이루어진 난방수를 상기 열원 공급부(100)로 환수하기 위한 난방측 환수관(204);
    상기 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 급탕 열교환기(210)로 공급하기 위한 급탕측 공급관(205);
    상기 급탕 열교환기(210)에서 직수와 열교환이 이루어진 난방수를 상기 열원 공급부(100)로 환수하기 위한 급탕측 환수관(206);
    내부로 직수가 유입되는 직수관(207);
    상기 직수관(207)을 통해 공급된 직수가 상기 급탕 열교환기(210)에서 상기 급탕측 공급관(205)을 통해 공급된 난방수와 열교환이 이루어진 후 사용자에게 공급되도록 하기 위한 온수관(208);
    상기 난방측 환수관(204)을 통해 환수되는 난방수의 난방측 환수 온도를 감지하는 난방측 환수 온도센서(253);
    상기 난방측 환수관(204)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261);
    상기 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 급탕측 환수 온도를 감지하는 급탕측 환수 온도센서(254);
    상기 급탕측 환수관(206)을 통해 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262); 및
    상기 난방측 환수 온도가 난방측 설정 환수 온도에 대응되도록 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도를 제어하고, 상기 급탕측 환수 온도가 급탕측 설정 환수 온도에 대응되도록 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 난방측 설정 환수 온도는 상한값과 하한값 사이의 범위로 설정되고,
    상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도 범위의 하한값 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 급탕측 설정 환수 온도는 상한값과 하한값 사이의 범위로 설정되고,
    상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도 범위의 하한값 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치.
  6. 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 세대별 난방 및 급탕용으로 동시에 사용할 수 있도록 구성된 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 난방기(200a)가 가동되는 단계;
    열원 공급부(100)에서 가열된 난방수가 난방소요처를 경유한 후에 상기 열원 공급부(100)로 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(261)를 완전 개방하는 단계;
    상기 열원 공급부(100)로 난방수를 환수하기 위한 난방측 환수관(204)에 구비된 난방측 환수 온도센서(253)에서 난방측 환수 온도를 검출하는 단계;
    상기 난방측 환수 온도와 난방측 설정 환수 온도를 비교하는 단계; 및
    상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 감소되도록 제어하는 단계;를 포함하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 환수 온도 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 난방측 환수 온도와 상기 난방측 설정 환수 온도를 비교하는 단계에서,
    상기 난방측 환수 온도가 상기 난방측 설정 환수 온도의 하한값 미만인 것으로 검출된 경우에는, 상기 난방측 유량조절밸브(261)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 환수 온도 제어 방법.
  8. 열원 공급부(100)에서 가열된 난방수를 세대별 난방 및 급탕용으로 동시에 사용할 수 있도록 구성된 세대별 난방 및 온수 공급 장치(200)에서 온수기(200b)가 가동되는 단계;
    열원 공급부(100)에서 가열된 난방수가 급탕 열교환기(210)를 경유한 후에 상기 열원 공급부(100)로 환수되는 난방수의 유량을 조절하기 위한 급탕측 유량조절밸브(262)를 완전 개방하는 단계;
    상기 열원 공급부(100)로 난방수를 환수하기 위한 급탕측 환수관(206)에 구비된 급탕측 환수 온도센서(254)에서 급탕측 환수 온도를 검출하는 단계;
    상기 급탕측 환수 온도와 상기 열원 공급부(100)에서 설정된 급탕측 설정 환수 온도를 비교하는 단계; 및
    상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도의 상한값을 초과하는 경우, 상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도가 되는 시점까지 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 감소되도록 제어하는 단계;를 포함하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 환수 온도 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 급탕측 환수 온도와 상기 열원 공급부(100)에서 설정된 급탕측 설정 환수 온도를 비교하는 단계에서,
    상기 급탕측 환수 온도가 상기 급탕측 설정 환수 온도의 하한값 미만인 것으로 검출된 경우에는, 상기 급탕측 유량조절밸브(262)의 개도가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 세대별 난방 및 온수 공급 장치의 환수 온도 제어 방법.
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