KR20240030273A - 직접 난방 시스템 - Google Patents

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노용성
채호석
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한국지역난방공사
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Abstract

실시예는 온수가 공급되는 메인 공급관; 난방 회수수가 회수되는 메인 회수관; 상기 메인 공급관과 직접 연결되는 공급 배관; 상기 메인 회수관과 직접 연결되는 회수 배관; 상기 공급 배관과 상기 회수 배관 사이에 배치되는 연결관; 상기 연결관에 배치된 제1 밸브; 및 상기 공급 배관에 배치되는 제1 펌프를 포함하는 직접 난방 시스템을 개시한다.

Description

직접 난방 시스템{DIRECT HEATING SYSTEM}
실시예는 열 교환기 없이 세대에 직접 난방을 공급하는 직접 난방 시스템에 관한 것이다.
지역난방이란 아파트, 주택, 상가, 사무실 등 각종 건물에 개별난방 시설을 설치하지 않고 대규모 열원시설에서 경제적으로 생산된 열을 매설된 열배관을 통해 지역전체에 일괄적으로 공급해 에너지절약과 환경공해 개선에 기여하는 효율적인 난방방식이다.
현재 지역난방은 집단에너지 사업자에서 보내는 뜨거운 온수를 공동주택 기계실에서 열교환을 한 후 각 세대로 난방과 급탕을 공급하고 있다.
종래의 지역난방 시스템은 열병합발전 배열, 쓰레기 소각열 등을 활용하여 95~115℃의 중온수를 생산하고 이를 각 공동주택과 건물 기계실로 보내어 열교환 후 약 60℃의 저온수를 각 세대에 공급하는 방식이다. 이때 고압의 지역난방 열 네트워크와 저압의 세대 열네트워크는 상호 분리된 시스템으로서 각각 폐회로를 구성하며, 열교환기는 사용자 기계실에 설치되어 펌프를 통해 각 세대에 온수를 공급하는 구조이다.
최근 4세대 지역난방의 도입으로 다양한 열원을 통해 생산된 저온수를 직접 사용처로 보내어 각 세대에 설치된 열교환기를 통해 난방과 급탕을 공급하는 방식, 이른바 통합배관시스템이 보급되기 시작했다. 일반적으로 국내의 통합배관시스템은 저온(약 60℃) 저압(10bar 이하)의 온수를 직접 난방에 공급하고, 급탕은 시수를 공급된 온수와 열교환하여 간접 공급하는 구조이다.
이를 통해 기존의 지역난방을 사용하는 공동주택이나 건물은 4개의 배관(난방 공급·환수, 급탕 공급·환수)으로 구성되지만, 통합배관의 적용으로 2개의 배관(열원수 공급·환수)만으로 난방과 급탕의 공급이 가능하므로 배관 감소에 따른 건설비 절감과 시설의 유지관리가 용이한 장점이 있다.
그러나 기존의 지역 난방 시스템은 열 교환기를 이용하여 열을 공급받으므로 열 효율이 떨어지는 문제가 있으며, 열교환기가 배치되는 기계실이 별도로 필요한 문제가 있다.
실시예는 지역 난방 배관으로부터 직접 온수를 공급받는 직접 난방 시스템을 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 직접 난방 시스템은, 온수가 공급되는 메인 공급관; 난방 회수수가 회수되는 메인 회수관; 상기 메인 공급관과 직접 연결되는 공급 배관; 상기 메인 회수관과 직접 연결되는 회수 배관; 상기 공급 배관과 상기 회수 배관 사이에 배치되는 연결관; 상기 연결관에 배치된 제1 밸브; 및 상기 공급 배관에 배치되는 제1 펌프를 포함한다.
상기 공급 배관과 상기 회수 배관 사이에 배치되는 차압 유량 밸브를 포함할 수 있다.
상기 공급 배관과 각 세대에 연결되는 복수 개의 제2 밸브를 포함할 수 있다.
상기 제1 밸브는 상기 회수 배관을 통해 회수되는 난방 회수수를 상기 공급 배관으로 유입시켜 상기 공급 배관의 온수의 온도를 조절할 수 있다.
상기 연결관에 배치되는 체크 밸브를 포함할 수 있다.
상기 회수 배관에 배치되는 제2 펌프를 포함하고, 상기 제2 펌프에 의해 난방 회수관의 압력은 상기 공급 배관의 압력보다 높을 수 있다.
상기 메인 공급관과 상기 공급 배관 사이에 배치되는 체크 밸브를 포함할 수 있다.
상기 제2 펌프에 의해 압력이 증가한 난방 회수수는 상기 공급 배관으로 유입될 수 있다.
실시예에 따르면, 지역 난방 배관이 세대의 공급 배관에 직접 연결되어 열 전달 효율이 최적화될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다.
본 발명의 일 특징에 따른 직접 난방 시스템은, 메인 공급관(110); 메인 회수관(120); 상기 메인 공급관(110)과 직접 연결되는 공급 배관(220); 상기 메인 회수관(120)과 직접 연결되는 회수 배관(230); 상기 공급 배관(220)과 상기 회수 배관(230) 사이에 배치되는 연결관(240); 상기 연결관(240)에 배치된 제1 밸브(251); 및 상기 공급 배관(220)에 배치되는 제1 펌프(261)를 포함할 수 있다.
메인 공급관(110)은 각 세대(210)에 60℃ 내외(약 55℃ 내지 80℃)의 온수를 공급할 수 있고, 메인 회수관(120)은 30℃ 내지 50℃의 난방 회수수를 회수할 수 있다.
각 세대(210)를 구성하는 집합 건물(200)은 메인 공급관(110)과 연결되는 공급 배관(220) 및 메인 회수관(120)과 연결되는 회수 배관(230)이 구비될 수 있다. 메인 공급관(110)을 통해 유입되는 온수의 압력은 약 12kgf/cm2일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
메인 공급관(110)을 통해 공급 배관(220)으로 유입된 온수는 제1 펌프(261)에 의해 약 14kgf/cm2까지 압력이 상승할 수 있다. 그러나, 제1 펌프(261)에 의해 상승하는 압력은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 각 세대(210)의 층수에 따라 조절될 수 있다.
공급 배관(220)은 각 세대(210)에 연결되는 복수 개의 서브 공급 배관(221) 및 건물(200)의 최상층에 배치되는 바이패스 배관(222)을 포함할 수 있다.
각 서브 공급 배관(221)에는 제2 밸브(252)가 배치되어 선택적으로 온수를 공급받을 수 있다. 직접 공급 방식의 경우 각 세대에 연결된 서브 공급 배관(221)에 직접 압력이 가해질 수 있으므로 사용자 세대로 사고확산 방지를 위해 제2 밸브(252)는 감압밸브(Pressure Relief Valve, PRV)로 구성되어 세대내 배관을 보호할 수 있다.
바이패스 배관(222)에는 차압 유량 밸브(253)가 배치되어 공급 배관(220) 내의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다. 건물 내에 저층에서의 사용량이 많아지는 경우 최상부층에서의 압력이 상대적으로 약해질 수 있다. 이와 반대로 저층에서의 사용량이 적은 경우 상대적으로 최상부층에서의 압력이 세질 수 있다. 따라서, 차압 유량 밸브를 이용하여 각 세대의 사용량이 변화하여도 일정한 압력을 유지시킬 수 있다.
회수 배관(230)은 각 세대(210)와 연결되는 복수 개의 서브 회수 배관(231) 및 차압 유량 밸브(253)와 연결되는 바이패스 배관을 포함할 수 있다.
회수 배관(230)은 세대(210)에 열을 공급한 난방 회수수가 회수될 수 있다. 회수 배관(230)의 난방 회수수는 공급 배관(220)과 회수 배관(230)을 연결하는 연결관(240)을 통해 공급 배관(220)으로 유입되어 온수의 온도를 조절할 수 있다. 예시적으로 70℃의 온도를 갖는 온수는 난방 회수수가 혼합되어 55℃로 조절될 수 있으나 온수의 조절 온도는 반드시 이에 한정하지 않는다.
본 발명에 따르면 공급 배관에 회수 유량을 믹스하여 사용유량을 최소화함으로 공급 배관 설비 및 투자비 감소가 가능한 장점이 있다.
연결관(240)에는 체크 밸브(270)가 설치되어 일방향으로만 유체를 이동시킬 수 있다. 즉, 체크 밸브(270)에 의해 회수 배관(230)에서 공급 배관(220)으로만 유체가 흐를 수 있다.
제1 밸브(251)는 필요시 개방하여 공급 배관(220)의 온수의 온도를 조절할 수 있다. 제1 밸브(251)는 이방 밸브일 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 도 2와 같이 삼방 밸브일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 직접 난방 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 회수 배관(230)에 제2 펌프(262)가 배치될 수 있다. 이 경우 제2 펌프(262)에 의해 안정적으로 수두압을 유지할 수 있는 장점이 있다.
이때, 도 1과 같이 공급 배관에는 제1 펌프가 배치될 수도 있다. 따라서, 각 세대에 온수를 공급할 때 적정한 압력을 유지할 수 있으며, 회수 배관에서의 압력도 조절할 수 있는 장점이 있다.
공급 배관(220)은 각 세대(210)의 연결되는 복수 개의 서브 공급 배관(221) 및 건물(200)의 최상층에 배치되는 바이패스 배관(222)을 포함할 수 있다.
각 서브 공급 배관(221)에는 제2 밸브(252)가 배치되어 선택적으로 온수를 공급받을 수 있다. 바이패스 배관(222)에는 차압 유량 밸브(253)가 배치되어 공급 배관(220) 내의 압력을 유지시킬 수 있다.
회수 배관(230)은 세대(210)에 열을 공급한 난방 회수수가 회수될 수 있다. 난방 회수수는 공급 배관(220)과 회수 배관(230)을 연결하는 연결관(240)을 통해 공급 배관(220)으로 유입되어 온수의 온도를 조절할 수 있다.
메인 공급관(110)과 공급 배관(220) 사이에는 체크 밸브(270)가 설치되어 일방향으로만 유체를 이동시킬 수 있다. 즉, 체크 밸브(270)에 의해 회수 배관(230)에서 공급 배관(220)으로 유체가 흐를 수 있다.
제1 밸브(251)는 필요시 개방하여 공급 배관(220)의 온수의 온도를 조절할 수 있다. 제1 밸브(251)는 이방 밸브일 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 도 4와 같이 삼방 밸브일 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 메인 공급관
120: 메인 회수관
200: 집합 건물
210: 세대
220: 공급 배관
230: 회수 배관
240: 연결관
251: 제1 밸브
252: 제2 밸브
253: 차압 유지 밸브
261: 제1 펌프
262: 제2 펌프

Claims (8)

  1. 온수가 공급되는 메인 공급관;
    난방 회수수가 회수되는 메인 회수관;
    상기 메인 공급관과 직접 연결되는 공급 배관;
    상기 메인 회수관과 직접 연결되는 회수 배관;
    상기 공급 배관과 상기 회수 배관 사이에 배치되는 연결관;
    상기 연결관에 배치된 제1 밸브; 및
    상기 공급 배관에 배치되는 제1 펌프를 포함하는 직접 난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급 배관과 상기 회수 배관 사이에 배치되는 차압 유량 밸브를 포함하는 직접 난방 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공급 배관과 각 세대에 연결되는 복수 개의 제2 밸브를 포함하는 직접 난방 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 상기 회수 배관을 통해 회수되는 난방 회수수를 상기 공급 배관으로 유입시켜 상기 공급 배관의 온수의 온도를 조절하는 직접 난방 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결관에 배치되는 체크 밸브를 포함하는 직접 난방 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회수 배관에 배치되는 제2 펌프를 포함하고,
    상기 제2 펌프를 통과한 난방 회수수의 압력은 상기 공급 배관의 압력보다 높은 직접 난방 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인 공급관과 상기 공급 배관 사이에 배치되는 체크 밸브를 포함하는 직접 난방 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 펌프에 의해 압력이 증가한 난방 회수수는 상기 공급 배관으로 유입되는 직접 난방 시스템.
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