KR20170138237A - 중앙집중식 난방 및 급탕 장치 - Google Patents

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Abstract

중앙집중식 난방 및 급탕 장치가 개시된다.
본 발명에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는, 열 생산설비에서 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기; 상기 메인 열교환기에 연결되며, 가열수를 공급하는 메인 공급관; 상기 메인 열교환기에 연결되고, 가열수를 회수하는 메인 회수관; 상기 메인 공급관에 연결되며, 하나 이상의 난방구역에 난방을 위해 가열수를 공급하는 하나 이상의 난방용 가열수 공급관; 상기 메인 회수관에 연결되고, 상기 난방구역에서 전달되는 가열수를 상기 메인 회수관에 전달하는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관; 상기 메인 공급관과 연결되는 하나 이상의 제1 급탕용 가열수 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 하나 이상의 제2 급탕용 가열수 공급관; 상기 메인 회수관과 연결되는 하나 이상의 급탕용 가열수 회수관; 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에 연결되는 제1 열교환구역과 제2 급탕용 가열수 공급관에 연결되는 제2 열교환구역을 가지며, 상기 제1 열교환구역에는 시수를 공급하는 급수관이 연결되고, 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에서 전달되는 가열수와 급수관을 통해 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기에 연결되고, 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 하나 이상의 급탕관; 상기 하나 이상의 난방용 가열수 공급관 또는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관에 설치되어 난방수의 유량을 조절하는 하나 이상의 난방수 유량조절밸브; 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에 설치되며, 상기 메인 공급관에서 상기 급탕 열교환기로 공급되는 가열수의 유량을 조절하는 제3 밸브; 상기 하나 이상의 급탕관에 설치되고, 상기 수전 분배기로 공급되는 급탕수의 유량을 조절하는 하나 이상의 급탕수 유량조절밸브; 및 상기 난방수 유량조절밸브, 제3 밸브 및 급탕수 유량조절밸브를 제어하는 중앙제어기를 포함하여 이루어진다.

Description

중앙집중식 난방 및 급탕 장치{HEATING AND HOT WATER DEVICE OF THE CENTRAL TYPE}
본 발명은 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상업건물 또는 공동주택을 이루는 복수의 공간에 효율적이고, 안정적인 난방 운전 및 급탕 공급이 가능한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에 관한 것이다.
공동주택이나 중대형 규모의 빌딩 또는 고층빌딩은 각 층이나 세대에 난방과 급탕(온수)을 공급하기 위해 보일러 등과 같은 난방설비가 설치된다. 이러한 난방설비는 열매체(일례로, 온수, 중온수 또는 증기)의 생산방식에 따라 개별식 또는 중앙집중식으로 구분된다.
개별식의 경우, 공동주택의 각 세대나 층별로 열원을 생산하고, 개별적으로 난방운전을 시행하는 방식으로, 사용연료가 유류, 전기 또는 도시가스 등으로 다양하다.
중앙집중식은 별도의 열원시설에서 생산된 열을 공동주택이나 건물에 이송하여 난방 및 급탕을 공급하는 방식이다. 그에 따라 중앙집중식은 별도의 열원시설에서 공동주택 등으로 열이 이송되는 동안의 열손실을 보전하기 위해 공동주택의 단지 내에 설치된 기계실에서 열원시설로부터 이송된 열을 교환하여 각 세대 또는 층으로 난방이나 급탕에 필요한 중저온수를 생산하여 공급한다.
이러한 중앙집중식은 다수의 수요처에 비교적 효율이 높은 열원설비를 사용함으로써 경제적이고, 전문적인 기술을 갖춘 관리자가 관리하기 때문에 개별식에 비해 설비의 효율이 감소되더라도 적극적으로 대응할 수 있는 장점이 있다. 또한, 동시 사용률이 적용되어 전체 설비용량을 축소할 수 있으며, 화력 등을 한 곳에 모아 화재와 같은 응급상황에 대한 대응이 용이한 장점이 있다.
본 발명은 중앙집중식에 관한 것으로, 종래에 사용된 중앙집중식은 순환펌프를 포함하는 4-파이프 방식을 이용한다.
종래의 중앙집중식은 난방용 열교환기와 급탕용 열교환기가 각각 구비되며, 순환펌프와 난방용 열교환기 및 급탕용 열교환기를 통해 공동주택이나 건물까지 난방수를 공급 및 회수하도록 배관이 연결된다. 이때, 난방용 열교환기는 각 세대에 연결된 난방 공급관 및 난방 회수관과 연결되고, 급탕용 열교환기는 각 세대에 연결된 급탕 공급관과 급탕 회수관과 연결된다.
즉, 종래의 중앙집중식은 난방과 급탕의 공급을 별개로 공급하기 위해 4-파이프가 설치됨에 따라 설비비용, 배관 설치를 위한 건축비, 설비 관리 및 유지 보수비용이 증대되며, 다수의 배관 설치에 따른 배관에서의 열손실이 발생하는 문제가 있다.
또한, 난방 배관과 별도로 급탕 배관이 설치됨에 따라 배관 구조가 복잡하게 설치될 수밖에 없으며, 노후화로 인해 교체가 필요한 경우 복잡한 구조로 인해 교체가 쉽지 않은 문제가 있다.
또한 난방을 마치고 난방 회수관으로 회수되는 열을 재사용하지 못함으로써, 에너지를 낭비하는 문제가 있었으며, 각 세대나 층에서 급탕을 할 때, 최초에 배출되는 물의 온도가 낮아 가온의 급탕수가 배출될 때까지 다량의 물을 버리게 되어 물의 낭비를 초래하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1479557호(2014.12.30)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상업건물 또는 공동주택을 이루는 복수의 공간에 종래에 비하여 간단한 구조로, 효율적이고 안정적인 난방 운전 및 급탕 공급이 가능한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 난방을 마치고 회수되는 난방수의 열을 재활용하여 에너지를 절감할 수 있으며, 급탕수의 온도를 일정온도 이상으로 유지시킴으로써 물의 낭비를 막을 수 있는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 제공하는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 제공하는데, 본 발명의 일례에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는,
열 생산설비에서 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기; 상기 메인 열교환기에 연결되며, 가열수를 공급하는 메인 공급관; 상기 메인 열교환기에 연결되고, 가열수를 회수하는 메인 회수관; 상기 메인 공급관에 연결되며, 하나 이상의 난방구역에 난방을 위해 가열수를 공급하는 하나 이상의 난방용 가열수 공급관; 상기 메인 회수관에 연결되고, 상기 난방구역에서 전달되는 가열수를 상기 메인 회수관에 전달하는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관; 상기 메인 공급관과 연결되는 급탕용 가열수 공급관, 상기 메인 회수관과 연결되는 급탕용 가열수 회수관에 각각 연결되고, 상기 급탕용 가열수 공급관에서 전달되는 가열수와 급수관을 통해 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기에 연결되고, 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 하나 이상의 급탕관; 상기 급탕 열교환기에 연결되며, 상기 급수관에서 전달되는 시수를 상기 급탕 열교환기에 전달하는 하나 이상의 시수 공급 배관; 상기 하나 이상의 난방용 가열수 공급관 또는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관에 설치되어 난방수의 유량을 조절하는 하나 이상의 난방수 유량조절밸브; 상기 급탕용 가열수 공급관에 설치되며, 상기 메인 공급관에서 상기 급탕 열교환기로 공급되는 가열수의 유량을 조절하는 제3 밸브; 상기 하나 이상의 급탕관에 설치되고, 상기 수전 분배기로 공급되는 급탕수의 유량을 조절하는 하나 이상의 급탕수 유량조절밸브; 및 상기 난방수 유량조절밸브, 제3 밸브 및 급탕수 유량조절밸브를 제어하는 중앙제어기를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 메인 회수관과 급탕 열교환기 사이에 위치한 제1 급탕용 가열수 공급관에 설치된 제4 밸브; 및 상기 제1 급탕용 가열수 공급관과 급탕용 가열수 회수관 사이에 위치한 메인 회수관에 설치된 제5 밸브를 더 포함할 수 있으며, 상기 제3 밸브는 상기 메인 공급관과 메인 회수관 사이에 위치한 제1 급탕용 가열수 공급관에 설치되고, 상기 제1 급탕용 가열수 공급관은 상기 메인 회수관과 연결되고, 상기 메인 회수관을 통해 회수되는 가열수를 상기 급탕 열교환기로 공급하며, 상기 중앙제어기는 상기 제4 밸브 및 제5 밸브를 제어하고, 상기 메인 회수관의 가열수가 상기 급탕 열교환기로 공급되는 동안 상기 제3 밸브 및 제5 밸브는 차단되고, 상기 제4 밸브는 개방되도록 제어될 수 있다.
또한 상기 수전 분배기에 연결되고, 상기 하나 이상의 시수 공급 배관에 상기 수전 분배기에서 전달되는 급탕수를 전달하는 급탕 순환관; 및 상기 급수관에서 상기 하나 이상의 시수 공급 배관으로 전달되는 시수의 유량을 조절하는 제8 밸브를 더 포함할 수 있으며, 상기 급탕 순환관을 통해 급탕수를 유동시키는 경우, 상기 중앙제어기는 상기 제8 밸브가 차단되도록 제어할 수 있다.
또한 상기 중앙제어기는 상기 메인 회수관에서 상기 급탕용 가열수 공급관으로 가열수가 공급되도록 상기 하나 이상의 난방수 유량조절밸브를 차단하고, 상기 제3 밸브 및 하나 이상의 급탕수 유량조절밸브가 개방되도록 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 예에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는,
열 생산설비에서 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기; 상기 메인 열교환기에 연결되며, 가열수를 공급하는 메인 공급관; 상기 메인 열교환기에 연결되고, 가열수를 회수하는 메인 회수관; 상기 메인 공급관에 연결되며, 하나 이상의 난방구역에 난방을 위해 가열수를 공급하는 하나 이상의 난방용 가열수 공급관; 상기 메인 회수관에 연결되고, 상기 난방구역에서 전달되는 가열수를 상기 메인 회수관에 전달하는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관; 상기 메인 공급관과 연결되는 하나 이상의 제1 급탕용 가열수 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 하나 이상의 제2 급탕용 가열수 공급관; 상기 메인 회수관과 연결되는 하나 이상의 급탕용 가열수 회수관; 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에 연결되는 제1 열교환구역과 제2 급탕용 가열수 공급관에 연결되는 제2 열교환구역을 가지며, 상기 제1 열교환구역에는 시수를 공급하는 급수관이 연결되고, 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에서 전달되는 가열수와 급수관을 통해 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기에 연결되고, 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 하나 이상의 급탕관; 상기 하나 이상의 난방용 가열수 공급관 또는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관에 설치되어 난방수의 유량을 조절하는 하나 이상의 난방수 유량조절밸브; 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에 설치되며, 상기 메인 공급관에서 상기 급탕 열교환기로 공급되는 가열수의 유량을 조절하는 제3 밸브; 상기 하나 이상의 급탕관에 설치되고, 상기 수전 분배기로 공급되는 급탕수의 유량을 조절하는 하나 이상의 급탕수 유량조절밸브; 및 상기 난방수 유량조절밸브, 제3 밸브 및 급탕수 유량조절밸브를 제어하는 중앙제어기를 포함하여 이루어진다.
상술한 본 발명에 의할 경우, 상업건물 또는 공동주택을 이루는 복수의 공간에 종래에 비하여 간단한 구조로, 효율적이고 안정적인 난방 운전 및 급탕 공급이 가능한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 난방을 마치고 회수되는 난방수의 열을 재활용하여 에너지를 절감할 수 있으며, 급탕수의 온도를 일정온도 이상으로 유지시킴으로써 물의 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 간략히 도시한 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 난방이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 급탕이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 난방과 함께 급탕을 위한 예열이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 간략히 도시한 계통도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 난방과 함께 급탕을 위한 예열이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 간략히 도시한 계통도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치(100)는, 메인 열교환기(110), 급탕 열교환기(120), 복수의 배관시설 및 중앙제어기(140)를 포함한다.
메인 열교환기(110)는 열병합발전소나 중앙보일러 등과 같은 열 생산설비(A)에서 열매체를 전달받아 열교환으로 가열수를 생산한다. 이를 위해 메인 열교환기(110)에는 가열수를 공급하기 위한 메인 공급관(111)과 가열수를 회수하기 위한 메인 회수관(112)이 연결된다.
본 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치(100)는, 하나의 열 생산설비(A)에서 다수의 공동주택 단지로 분배되며, 본 실시예에서의 메인 열교환기(110)는 다수의 공동주택 단지 각각에 설치된다. 즉, 메인 열교환기(110)는 하나의 공동주택 단지에 설치되며, 메인 열교환기(110)에 연결된 메인 공급관(111) 및 메인 회수관은 공동주택 단지의 각 건물로 분배되고, 다시 건물의 각 층으로 분배될 수 있다.
도 1에 도시된 계통도는 공동주택 단지에 설치된 메인 열교환기(110)에서 난방 및 급탕 공급이 필요한 복수의 구역을 갖는 건물의 한 층으로 메인 공급관(111)과 메인 회수관(112)이 연결된 것을 예시적으로 도시한 도면이다.
그에 따라 메인 공급관(111)은 제1 및 제2 난방용 가열수 공급관(113a, 113b)으로 연결되며, 제1 및 제2 난방용 가열수 공급관(113a, 113b)을 통해 해당 층의 각 세대로 가열수가 공급되어 난방이 이루어질 수 있다. 이때, 제1 난방공급관은 제1 난방구역(H1)으로 난방을 공급하고, 제2 난방용 가열수 공급관(113b)은 제2 난방구역(H2)으로 난방을 공급한다. 여기서, 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)은 공동주택 등의 건물 중 한 층에 위치하는 두 개의 세대 각각을 의미하며, 필요에 따라 난방구역의 수는 변동될 수 있다. 그리고 난방구역의 수가 변동됨에 따라 난방용 가열수 공급관 및 난방용 가열수 회수관의 수도 그에 따라 변동될 수 있다. 또한 본 발명은 한 층뿐 아니라 복수의 층에도 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 예시적으로 제1 난방구역(H1)에 난방 및 급탕이 공급되는 것을 위주로 하여 설명하지만, 제2 난방구역(H2)도 제1 난방구역(H1)과 동일한 방식으로 난방 및 급탕이 공급될 수 있다.
즉, 메인 공급관(111)은 제1 난방용 가열수 공급관(113a)을 통해 메인 열교환기(110)에서 가열된 가열수를 제1 난방구역(H1)으로 공급한다. 그에 따라 가열수는 난방수의 역할을 한다. 그리고 제1 난방구역(H1)은 제1 난방용 가열수 회수관(114a)으로 연결되며, 제1 난방용 가열수 회수관(114a)은 메인 회수관(112)과 연결된다. 이때, 제1 및 제2 난방용 가열수 회수관(114a, 114b)에는 제1 및 제2 밸브(131, 132)가 각각 설치되어, 난방수의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 밸브(131, 132)는 난방수의 유량을 역할을 하는 난방수 유량조절밸브이다. 여기서, 제1 및 제2 밸브(131, 132)는 제1 및 제2 난방용 가열수 회수관(114a, 114b)이 아닌 제1 및 제2 난방용 가열수 공급관(113a, 113b)에 설치될 수도 있다.
본 실시예에서는 종래와 달리 복수의 세대에 하나의 급탕 열교환기가 배치되어 급탕을 공급하게 된다. 따라서 종래에 비해 설비의 간소화 및 배관의 간소화를 도모할 수 있다.
메인 회수관(112)에는 가열수를 순환시키기 위한 순환펌프(117)가 배치될 수 있다. 순환펌프(117)는 제1 및 제2 난방구역(H1, H2), 급탕 열교환기(120)를 거쳐 회수되는 가열수의 순환을 위해 구비되며, 중앙제어기(140)에 의해 제어될 수 있다.
상기 급탕 열교환기(120)는 급탕 공급을 위한 열교환 설비이며, 일 측에 급탕용 가열수 공급관(115)과 급탕용 가열수 회수관(116)이 연결된다. 그리고 타 측에 급탕수 공급 배관(121) 및 시수 공급 배관(122)이 각각 연결될 수 있다. 이때, 급탕용 가열수 공급관(115)은 메인 공급관(111) 및 메인 회수관(112)과 연결되며, 급탕용 가열수 회수관(116)은 메인 회수관(112)과 연결된다. 그에 따라 급탕용 가열수 공급관(115)으로 공급되는 가열수는 메인 공급관(111)에서 공급되거나 메인 회수관(112)에서 공급될 수 있다. 이를 위해 급탕용 가열수 공급관(115)에는 제3 및 제4 밸브(133, 134)가 설치되어, 급탕 열교환기(120)로 공급되는 가열수의 공급경로, 공급여부 및 유량을 조절할 수 있다. 또한, 메인 회수관(112)에서 급탕용 가열수 공급관(115)으로 가열수가 공급되도록 하기 위해 메인 회수관(112)에 제5 밸브(135)가 설치될 수 있다. 또한 상기 제3 밸브(133)는 유량조절 기능을 가지는 밸브 외에 단순한 체크밸브가 사용되어도 무방하다.
급탕 열교환기(120)는 급수설비(127)와 연결된 급수관(128)을 통해 공급된 시수를 열교환을 통해 급탕수를 생성하고, 생성된 급탕수를 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)의 수전 분배기(129)로 공급할 수 있다.
그리고 급탕 열교환기(120)에는 시수 공급 배관(122)이 연결되고 상기 시수 공급 배관(122)에는 급수관(128)이 연결되어 급수관(128)을 통해 공급된 시수가 시수 공급 배관(122)을 통해 급탕 열교환기(120)로 공급될 수 있다. 급탕 열교환기(120)에서 열교환되어 생성된 급탕수는 급탕수 공급 배관(121)을 통해 제1 및 제2 급탕관(123a, 123b)으로 공급된다. 이렇게 공급된 급탕수는 제1 및 제2 급탕관(123a, 123b)을 거쳐 수전 분배기(129)로 공급될 수 있다.
급탕수는 급탕의 사용에 따라 수전 분배기(129)를 통해 소비되지만, 급탕의 사용이 중지되는 경우 배관 내에 남아있는 급탕수는 수전 분배기에 연결된 급탕 순환관(125)을 통해 순환될 수 있다. 급탕 순환관(125)은 시수 공급 배관(122)에 연결된다.
그리고 제1 및 제2 급탕관(123a, 123b)에는 각각 제6 및 제7 밸브(136, 137)가 각각 설치될 수 있다. 상기 제6 및 제7 밸브(136, 137)에 의해 각 세대에 급탕수의 공급여부 및 유량이 조절될 수 있으며, 제6 및 제7 밸브(136, 137)는 중앙제어기(140)를 통해 제어될 수 있다. 즉, 상기 제6 및 제7 밸브(136, 137)는 급탕수의 유량을 조절하는 급탕수 유량조절밸브이다. 또한, 급수관(128) 또는 시수 공급 배관(122)에는 급탕 열교환기(120)로 공급되는 시수의 공급 여부 및 유량을 조절하기 위한 제8 밸브(138)가 설치될 수 있고, 제8 밸브(138)도 중앙제어기(140)를 통해 제어될 수 있다. 또한, 급탕 순환관(125)에는 역류 방지를 위한 체크밸브(CV)가 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 난방만이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
도 2에 도시된 도면을 이용하여 각 세대에 난방만이 이루어지는 것에 대해 설명한다.
메인 열교환기(110)에서 열교환된 가열수는 세대의 층으로 공급되며, 해당 층에서 제1 난방용 가열수 공급관(113a) 및 제2 난방용 가열수 공급관(113b)으로 분배되어 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)으로 각각 공급된다. 그리고 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)에서 회수되는 난방수는 각각 제1 및 제2 난방용 가열수 회수관(114a, 114b)을 거쳐 메인 회수관(112)으로 통합되어 메인 열교환기(110)로 회수된다. 이때, 순환펌프(117)에 의해 난방수가 지속적으로 유동될 수 있다.
그리고 난방이 이루어지는 동안 제1 및 제2 밸브(131, 132)와 제5 밸브(135)는 개방된 상태를 유지하고, 필요에 따라 중앙제어기(140)에 의해 난방수의 유량이 제어될 수 있다. 또한, 제1, 제2 및 제5 밸브(131, 132, 135) 이외에 나머지 밸브(133, 134, 136, 137, 138)는 모두 폐쇄된 상태가 유지된다. 이렇게 각 밸브(131 ~ 138)의 제어를 통해 메인 열교환기(110)에서 생산되어 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)으로 공급되는 가열수는 메인 공급관(111), 제1 및 제2 난방용 가열수 공급관(113a, 113b), 제1 및 제2 난방용 가열수 회수관(114a, 114b) 및 메인 회수관(112)을 거쳐 이동될 수 있다. 만일 제2 난방구역(H2)은 난방을 하지 않고, 제1 난방구역(H1) 만을 난방하는 경우에는 제2 밸브(132)를 폐쇄시키는 것에 의하여 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 급탕이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
도 3을 참조하여, 본 실시예에서 급탕이 이루어지는 것에 대해 설명한다.
메인 열교환기(110)에서 열교환된 가열수는 세대의 층으로 공급되며, 해당 층의 급탕용 가열수 공급관(115)을 통해 급탕 열교환기(120)로 공급된다. 그리고 가열수는 급탕 열교환기(120)에서 급탕용 가열수 회수관(116)을 거쳐 메인 회수관(112)으로 회수된다. 급탕 열교환기(120)로 공급된 시수는 가열수와의 열교환으로 급탕수로 변환되고, 급탕수는 급탕수 공급 배관(121)을 통해 제1 및 제2 급탕관(123a, 123b)으로 분배되어 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)에 설치된 수전 분배기(129)로 공급된다.
상기와 같이, 급탕수가 수전 분배기(129)로 공급되는 과정, 즉 급탕수가 생산 및 공급되는 것은 수전 분배기(129)에서 급탕수의 소비가 이루어지는 순간을 감지함에 따라 이루어질 수 있다. 수전 분배기(129)에서 급탕수의 소비가 이루어지는지는 중앙제어기(140)를 통해 확인할 수 있는데, 이를 위해 제1 급탕관(123a)에는 유량센서가 설치될 수 있다. 유량센서는 수전 분배기(129)를 통해 급탕수의 소비가 일어나면, "+"값에 대한 신호를 중앙제어기(140)로 전송하고, 중앙제어기(140)는 급탕수가 생산되도록 각 밸브들을 제어한다. 또한 상기 유량센서에 의한 방식 이외에 수전의 동작을 기계적 또는 전기적으로 감지하는 방식 등 다양한 방식에 의하여 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 급탕수의 생산이 필요하면, 중앙제어기(140)는 제1 및 제2 밸브(131, 132)를 폐쇄하여 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)으로 공급되는 난방수를 차단하고, 제5 밸브(135)를 차단한다. 그리고 급탕용 가열수 공급관(115)에 설치된 제3 및 제4 밸브(133, 134)를 개방한다. 그에 따라 메인 공급관(111)으로 공급된 가열수가 급탕용 가열수 공급관(115)으로만 이동될 수 있다.
또한, 제6 내지 제8 밸브(136, 137, 138)를 개방한다. 그에 따라 급탕 열교환기(120)에서 생산된 급탕수는 제6 및 제7 밸브(136, 137)의 개방으로 제1 및 제2 급탕관(123a, 123b)을 통해 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)의 수전 분배기(129) 측으로 공급될 수 있다. 또한, 제8 밸브(138)의 개방에 따라 급수설비(127)에서 공급된 시수가 급수관(128) 및 시수 공급 배관(122)을 거쳐 급탕 열교환기(120)에서 열교환되어 급탕수로 변환될 수 있다. 만일 제1 난방구역(H1)에서만 급탕 수요가 발생한 경우, 제7 밸브(137)를 폐쇄시켜 제1 난방구역(H1)의 수전분배기(129) 측으로만 급탕수를 유동시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 난방과 함께 급탕을 위한 예열이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
본 실시예에서는 난방이 공급되고, 급탕이 공급되지 않을 때 급탕수에 대한 예열을 수행할 수 있다.
종래에는 급탕수 사용 초기에 저온의 급탕수가 공급되어, 불필요한 물이 버려지는 문제가 있었다. 본 실시예에서는 처음부터 일정 온도 이상의 급탕수가 공급될 수 있도록 난방을 마치고 회수되는 난방수의 열을 이용하여 급탕수를 예열하게 된다. 즉, 수전 분배기(129)에서 소비되기 시작할 때의 급탕수 온도가 일정 이상으로 유지될 수 있게 급탕수는 수전 분배기(129), 급탕 순환관(125)과 시수 공급 배관(122)을 거쳐 급탕 열교환기로 순환될 수 있다. 그에 따라 급탕 열교환기(120)에서 다시 일정 이상의 열교환이 이루어진 상태에서 다시 급탕수 공급 배관(121)을 통해 제1 및 제2 급탕관(123a, 123b)을 거쳐 수전 분배기(129)로 공급될 수 있다.
상기와 같이, 급탕수가 급탕 순환관(125)을 거쳐 순환되는 동안, 제1 및 제2 난방구역(H1, H2)을 거친 난방수는 메인 회수관(112)을 통해 이동되는데, 이때, 메인 회수관(112)의 난방수를 급탕 순환관(125)을 거쳐 순환하는 급탕수를 예열하는 열원으로 이용할 수 있다. 이를 위해 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 회수관(112)의 제5 밸브(135)를 차단하고, 급탕용 가열수 공급관(115)의 제4 밸브(134)를 개방한다. 그에 따라 메인 회수관(112)을 통해 이동하는 난방수는 급탕 열교환기(120)로 이동될 수 있다.
이렇게 난방을 위해 이용된 난방수에 남아 있는 열을 급탕수의 예열을 위해 이용함으로써, 난방수의 열을 재활용할 수 있어 에너지를 절약할 수 있다.
여기서, 폐쇄되는 밸브는 제3 밸브(133), 제5 밸브(135) 및 제8 밸브(138)이다. 제8 밸브(138)는 급탕수가 순환됨에 따라 급탕수에 시수를 공급할 필요가 없기 때문에 폐쇄된다.
또한 도시하지는 않았지만 급탕수의 순환라인에는 급탕수를 순환시키기 위한 순환펌프가 설치된다.
상기와 같이 급탕수를 일정 온도 이상으로 유지시키는 것은 급탕수의 순환라인에 온도 센서를 설치하고, 측정된 온도 값이 설정된 온도 값 이하일 경우 순환시키는 방식, 또는 주기적으로 정해진 일정 시간동안 급탕수를 순환시키는 방식 등 다양한 방식에 의하여 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 간략히 도시한 계통도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치(100)는, 메인 열교환기(110), 급탕 열교환기(120), 복수의 배관시설 및 중앙제어기(140)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명하면서 본 발명의 일 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 급탕 열교환기(120)는 제1 및 제2 열교환구역(120a, 120b)을 포함한다. 그에 따라 급탕 열교환기(120)의 일 측에는 메인 공급관(111)에서 제1 열교환구역(120a)으로 가열수가 공급되는 제1 급탕용 가열수 공급관(115a), 메인 회수관(112)에서 제2 열교환구역(120b)로 난방수가 공급되는 제2 급탕용 가열수 공급관(115b) 및 급탕 열교환기(120)에서 열교환이 이루어진 가열수가 배출되는 급탕용 가열수 회수관(116)이 연결된다. 이때, 제1 열교환구역(120a)로 공급된 가열수는 제1 및 제2 열교환구역(120a, 120b)을 거쳐 급탕용 가열수 회수관(116)으로 배출되고, 제2 열교환구역(120b)로 공급된 난방수는 제2 열교환구역(120b)를 거쳐 급탕용 가열수 회수관(116)으로 배출된다. 그리고 제2 급탕용 가열수 공급관(115b)에 제4 밸브(134)가 설치되고, 제2 급탕용 가열수 공급관(115b)과 급탕용 가열수 회수관(116) 사이의 메인 회수관(112)에 제5 밸브(135)가 설치된다.
그리고 급탕 열교환기(120)의 타 측에는 수전 분배기(129) 측으로 생성된 급탕이 공급되는 급탕수 공급배관(121), 급탕 순환관(125) 및 시수가 공급되는 급수관(128)이 각각 설치된다. 여기서, 급수관(128)은 제1 열교환구역(120a)에 연결되고, 급탕용 순환관(125)은 제2 열교환구역(120b)에 연결된다. 그에 따라 급탕이 이루어지는 동안 급수관(128)을 통해 공급된 시수는 제1 및 제2 열교환구역(120a, 120b)을 거쳐 급탕수로 변환되어 수전 분배기(129) 측으로 공급될 수 있다. 그리고 급탕이 이루어지지 않을 때 급탕 순환관(125)을 통해 순환되는 급탕수는 제2 열교환구역(120b)를 거쳐 재 열교환을 통해 순환될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에서 난방과 함께 급탕을 위한 예열이 이루어질 때의 계통을 간략히 도시한 계통도이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에서 난방과 급탕수의 예열이 이루어지는 계통을 살펴보면 다음과 같다. 메인 열교환기(110)에서 가열된 가열수는 메인 공급관(111), 제1 난방용 가열수 공급관(113a)을 거쳐 제1 난방구역(H1)에 공급되어 난방을 수행하고, 제1 난방구역(H1)에서 난방을 수행한 난방수는 제1 난방용 가열수 회수관(114a) 및 메인 회수관(112)을 통해 회수된다. 이때, 메인 회수관(112)의 난방수는 제2 급탕용 가열수 공급관(115b)을 통해 급탕 열교환기(120)의 제2 열교환구역(120b)로 공급된다. 이를 위해 제2 급탕용 가열수 공급관(115b)에 설치된 제4 밸브(134)는 개방되고, 메인 회수관(112)에 설치된 제5 밸브(135)는 차단된다. 그리고 제2 열교환구역(120b)를 거친 난방수는 급탕용 가열수 회수관(116)을 거쳐 메인 회수관(112)으로 회수된다.
본 발명의 다른 실시예에서 급탕 열교환기(120)는 하나의 열교환기 내에 열교환구역이 2개인 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서 급탕 열교환기(120)는 두개가 배치될 수 있으며, 이 경우 제1 열교환구역(120a)을 제1 열교환기, 제2 열교환구역(120b)를 제2 열교환기와 같이 별도로 구성할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명에 의할 경우, 종래에 비하여 간단한 구조로, 효율적이고 안정적인 난방 운전 및 급탕 공급이 가능하게 된다. 또한 난방을 마치고 회수되는 난방수의 열을 재활용하여 에너지를 절감할 수 있으며, 급탕수의 온도를 일정온도 이상으로 유지시킴으로써 자원의 낭비를 막을 수 있게 된다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 난방 및 급탕 장치
110: 메인 열교환기
111: 메인 공급관 112: 메인 회수관
113: 난방용 가열수 공급관
113a: 제1 난방용 가열수 공급관 113b: 제2 난방용 가열수 공급관
114: 난방용 가열수 회수관
114a: 제1 난방용 가열수 회수관 114b: 제2 난방용 가열수 회수관
115: 급탕용 가열수 공급관
115a: 제1 급탕용 가열수 공급관 115b: 제2 급탕용 가열수 공급관
116: 급탕용 가열수 회수관 117: 순환펌프
120: 급탕 열교환기 120a, 120b: 제1 및 제2 열교환기
121: 급탕수 공급 배관 122: 시수 공급 배관
123a: 제1 급탕관 123b: 제2 급탕관
125: 급탕 순환관 127: 급수설비
128: 급수관 129: 수전 분배기
131~138: 제1 내지 제8 밸브
140: 중앙제어기 A: 열 생산설비
H1: 제1 난방구역 H2: 제2 난방구역
CV: 체크밸브

Claims (6)

  1. 열 생산설비에서 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기;
    상기 메인 열교환기에 연결되며, 가열수를 공급하는 메인 공급관;
    상기 메인 열교환기에 연결되고, 가열수를 회수하는 메인 회수관;
    상기 메인 공급관에 연결되며, 하나 이상의 난방구역에 난방을 위해 가열수를 공급하는 하나 이상의 난방용 가열수 공급관;
    상기 메인 회수관에 연결되고, 상기 난방구역에서 전달되는 가열수를 상기 메인 회수관에 전달하는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관;
    상기 메인 공급관과 연결되는 하나 이상의 제1 급탕용 가열수 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 하나 이상의 제2 급탕용 가열수 공급관;
    상기 메인 회수관과 연결되는 하나 이상의 급탕용 가열수 회수관;
    상기 제1 급탕용 가열수 공급관에 연결되는 제1 열교환구역과 제2 급탕용 가열수 공급관에 연결되는 제2 열교환구역을 가지며, 상기 제1 열교환구역에는 시수를 공급하는 급수관이 연결되고, 상기 제1 급탕용 가열수 공급관에서 전달되는 가열수와 급수관을 통해 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기;
    상기 급탕 열교환기에 연결되고, 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 하나 이상의 급탕관;
    상기 하나 이상의 난방용 가열수 공급관 또는 하나 이상의 난방용 가열수 회수관에 설치되어 난방수의 유량을 조절하는 하나 이상의 난방수 유량조절밸브;
    상기 제1 급탕용 가열수 공급관에 설치되며, 상기 메인 공급관에서 상기 급탕 열교환기로 공급되는 가열수의 유량을 조절하는 제3 밸브;
    상기 하나 이상의 급탕관에 설치되고, 상기 수전 분배기로 공급되는 급탕수의 유량을 조절하는 하나 이상의 급탕수 유량조절밸브; 및
    상기 난방수 유량조절밸브, 제3 밸브 및 급탕수 유량조절밸브를 제어하는 중앙제어기를 포함하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.

  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 회수관과 급탕 열교환기 사이에 위치한 제2 급탕용 가열수 공급관에 설치된 제4 밸브; 및
    상기 제1 급탕용 가열수 공급관과 제2 급탕용 가열수 공급관 사이에 위치한 메인 회수관에 제5 밸브를 더 포함하며,
    상기 제2 급탕용 가열수 공급관은 상기 메인 회수관과 연결되고, 상기 메인 회수관을 통해 회수되는 가열수를 상기 급탕 열교환기로 공급하며,
    상기 중앙제어기는 상기 제4 밸브 및 제5 밸브를 제어하고, 상기 메인 회수관의 가열수가 상기 급탕 열교환기로 공급되는 동안 상기 제3 밸브 및 제5 밸브는 차단되고, 상기 제4 밸브는 개방되도록 제어하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수전 분배기와 급수관에 연결되어 급탕수를 순환시키는 급탕 순환관; 및
    공급되는 시수의 유량을 조절하기 위하여 상기 급수관에 설치되는 제8 밸브를 더 포함하고,
    상기 급탕 순환관을 통해 급탕수를 유동시키는 경우, 상기 중앙제어기는 상기 제8 밸브가 차단되도록 제어하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 급탕 순환관에 설치되며, 상기 급탕수의 역류를 방지하는 체크밸브를 더 포함하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙제어기는 상기 메인 회수관에서 상기 제2 급탕용 가열수 공급관으로 가열수가 공급되도록 상기 하나 이상의 난방수 유량조절밸브를 차단하고, 상기 제3 밸브 및 하나 이상의 급탕수 유량조절밸브가 개방되도록 제어하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 밸브는 체크밸브인 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
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