WO2011090267A2 - 계량정보를 이용한 밸브구동장치 및 복합제어방법 - Google Patents
계량정보를 이용한 밸브구동장치 및 복합제어방법 Download PDFInfo
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- WO2011090267A2 WO2011090267A2 PCT/KR2010/009219 KR2010009219W WO2011090267A2 WO 2011090267 A2 WO2011090267 A2 WO 2011090267A2 KR 2010009219 W KR2010009219 W KR 2010009219W WO 2011090267 A2 WO2011090267 A2 WO 2011090267A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
Definitions
- the present invention is an indoor temperature controller that is installed for heating and cooling of residential spaces, such as buildings
- the present invention relates to a technology that can dramatically reduce energy consumption for heating and heating by performing a complex control reflecting a change in outside temperature by using metering information of a meter (accumulated calorimeter) installed to charge a fee.
- the indoor temperature controller installed to control the amount of heat supplied to the current residential space
- the open / close control method is the most commonly used.
- the heat transport capacity which is the amount of heat that can be transported in the same amount of circulation water compared to other methods, is only half the level, which increases the capacity of the circulating pump and thus drives the pump.
- the energy for the increase is increased, the heat loss is also increased (about 8% level) as the heat transfer rate increases with the increase in the flow rate in the pipe.
- the proportional control method has a disadvantage in that the flow rate of the controller is very complicated and the price increases significantly because the flow rate must be continuously changed by adjusting the opening degree of the valve according to the temperature of the residential space.
- the flow rate of the circulating water supplied to the equipment is excessively reduced, which is rather inefficient and may cause unpleasantness due to a large temperature deviation depending on the surface position.
- the generation of heating is small but relatively narrow valve sections are opened. As a result, a high differential pressure circulating water flow rate may attempt to generate noise from the valve.
- the object of the present invention created to solve the above problems is as follows.
- Another object of the present invention is to prevent noise that may occur while the circulation water having a large inlet / outlet pressure difference passes through an excessively narrow valve in a period of low demand for heating and cooling.
- the present invention provides a supply pipe 100 for supplying cooling and heating circulation water to the living space (10); A return pipe 200 for returning the cooling and heating circulation water supplied to the living space 10 to a boiler or a freezer; Supply pipe temperature sensor 11 for sensing the temperature of the supply pipe 100; A return tube temperature sensor 22 for sensing a temperature of the return tube 200; An indoor temperature sensor 33 for detecting an air temperature of the living space 10; Installed in the return pipe 200, and calculates the heat consumption by receiving the temperature measurement value of the supply pipe temperature sensor 11 and the return pipe temperature sensor 22 and the flow rate measurement value passing through the return pipe 200 An integrated calorimeter 300; And a proportional control valve 400 installed in the return pipe 200 to proportionally control the flow rate of the circulating water.
- the proportional control valve 400 is a control unit for calculating the opening degree of the valve by receiving the measured values received from the total calorimeter 300 and the temperature measured value of the room temperature sensor 33 or the return tube temperature sensor 22. 410 and a valve driving unit 420 provided with a valve and a motor operated according to the calculated value of the control unit 410, and the control unit 410 when the cooling and heating load is reduced to reduce the circulating water flow rate to a predetermined amount or less.
- the valve driving unit 420 is operated to completely block the opening degree of the proportional control valve 400, and the control unit 410 at the moment the opening degree of the proportional control valve 400 is completely blocked.
- the temperature measured value measured at the reference value is stored as a reference value, and when the temperature measured by the indoor temperature sensor 33 is out of a predetermined range around the reference value, the valve driving part 420 is operated again to control the proportional control valve 400.
- the present invention relates to complex control apparatus and method using the meter information, characterized in that for controlling the flow rate of the circulating water to the proportional control method.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of a composite control device of the present invention.
- FIG. 2 is a conceptual diagram of the combined control method of the present invention.
- FIG. 3 is a conceptual diagram of a conventional open / close control method.
- FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional proportional control method.
- 5 is a graph showing the effect of reducing the transfer power, compared to the open and close control method
- the proportional control method reduces the transfer power by more than 40%.
- Figure 6 is a graph showing the effect of reducing the heat loss of the pipe, compared to the open and close control method
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of a hybrid control apparatus according to the present invention
- FIG. 2 is a conceptual diagram of the composite control method according to the present invention.
- Supply pipe 100 is a pipe for supplying the cooling and heating circulation water to the living space (10).
- an end of the supply pipe 100 is provided with a circulating water distributor to distribute the circulating water to the various living spaces 10. Done.
- the return pipe 200 serves as a passage for returning the cooling / heating circulation water supplied to the living space 10 back to the boiler or the freezer.
- the supply pipe temperature sensor 11 is installed in the supply pipe 100 and measures the temperature of the circulating water passing through the supply pipe 100 and transmits the integrated calorimeter 300.
- the return pipe temperature sensor 22 is installed in the return pipe 200 to measure the temperature of the circulating water passing through the return pipe 200 to be delivered to the control unit 410 of the total calorimeter 300 and the proportional control valve 400. do.
- the indoor temperature sensor 33 is installed in the living space 10 and senses the air temperature inside the living space 10 and transmits it to the control unit 410 of the proportional control valve 400.
- the integrated calorimeter is installed in the return pipe (200), and receives the temperature measurement value of the supply pipe temperature sensor 11 and the return pipe temperature sensor 22 and the flow rate measurement value passing through the return pipe 200 to calculate the calorie consumption Play a role.
- the flow rate of the circulating water passing through the return pipe 200 is measured and consumed. It is to calculate calories.
- Proportional control valve 400 is installed in the return pipe 200 serves to proportionally control the flow rate of the circulating water.
- the flow rate of the circulating water is controlled by adjusting the opening degree of the valve.
- the proportional control valve 400 is composed of a control unit 410 and the valve driving unit 420.
- the controller 410 receives the measured values received from the total calorimeter 300 and the temperature measured values of the room temperature sensor 33 to calculate the opening degree of the valve and give an operation command to the valve driver 420.
- the valve driving unit 420 is provided with a motor and a valve to operate according to the calculated value of the control unit 410 to adjust the opening degree of the valve.
- the composite control device configured as described above has a supply temperature of the circulating water passing through the supply pipe 100 and a return temperature of the circulating water passing through the return pipe 200 according to a proportional control method in summer or winter when a heating and cooling load is large.
- the opening degree of the proportional control valve 400 is adjusted to maintain the difference value.
- the circulating water flow rate gradually decreases according to the proportional control method. If the flow rate falls below a certain value, only the continuous circulation of the circulating water has almost no cooling and heating effect, causing unnecessary waste of power consumption and passing through the valve. Noise is generated.
- control unit 410 operates the valve driving unit 420 to completely block the opening of the proportional control valve 400 to Prevent circulation.
- the controller 410 stores the temperature measured value measured by the indoor temperature sensor 33 as a reference value at the moment when the opening degree of the proportional control valve 400 is completely blocked, and the temperature measured by the indoor temperature sensor 33 is a reference value later.
- the valve driving unit 420 is operated again to completely open the opening of the proportional control valve 400 and control the flow rate of the circulating water in a proportional control method.
- the temperature of the circulating water supplied to the supply pipe 100 using the supply pipe temperature sensor 11 is measured and delivered to the total calorimeter 300
- the return pipe using the return pipe temperature sensor 22 Measuring the temperature of the circulating water returned to the 200 and delivered to the total calorimeter 300, and measuring the flow rate of the circulating water passing through the return pipe 200 in the total calorimeter 300 is returned to the return pipe (200) It is a step of transmitting to the control unit 410 with the temperature of the circulating water.
- the flow rate of the circulating water is proportionally controlled so that the temperature of the indoor temperature sensor 33 is maintained at a value preset by the user (resident) using the information sent from the integrated calorimeter 300.
- the control unit 410 When the flow rate of the circulating water measured by the integrated calorimeter 300 decreases below a predetermined predetermined amount, the control unit 410 operates the valve driving unit 420 to completely block the opening degree of the proportional control valve 400 to circulate the circulating water. It is a step of storing the temperature measured value measured by the indoor temperature sensor 33 as a reference value at the moment when the opening degree of the proportional control valve 400 is completely blocked.
- the opening degree of the proportional control valve 400 is not opened as long as the room temperature is kept constant according to the open / close control method.
- the controller 410 When the temperature measured by the indoor temperature sensor 33 is out of a predetermined range around the reference value (in the attached drawing, the temperature is set to 0.5 ° C), the controller 410 operates the valve driver 420 to control the proportional control valve 400. The opening degree of is completely opened and the flow rate of the circulating water is controlled again by the proportional control method.
- the temperature of the circulating water measured by the return pipe temperature sensor 22 may be used as the reference value without using the room temperature as the reference value.
- control is performed in the same manner as shown in FIG. 2, and the proportional control is performed by adjusting the flow rate of the circulating water so that the return temperature preset by the user (resident) is maintained, not just the room temperature.
- the opening degree of the proportional control valve 400 is completely closed.
- the temperature of the circulating water supplied to the supply pipe 100 using the supply pipe temperature sensor 11 is measured and delivered to the total calorimeter 300
- the return pipe using the return pipe temperature sensor 22 Measuring the temperature of the circulating water returned to the 200 and delivered to the total calorimeter 300, and measuring the flow rate of the circulating water passing through the return pipe 200 in the total calorimeter 300 is returned to the return pipe (200) It is a step of transmitting to the control unit 410 with the temperature of the circulating water.
- the flow rate of the circulating water is proportionally controlled so that the temperature of the return pipe temperature sensor 22 is maintained at a value preset by the user (resident) using the information sent from the integrated calorimeter 300.
- the control unit 410 When the flow rate of the circulating water measured by the integrated calorimeter 300 decreases below a predetermined predetermined amount, the control unit 410 operates the valve driving unit 420 to completely block the opening degree of the proportional control valve 400 to circulate the circulating water. It is a step of storing the return temperature measured by the return pipe temperature sensor 22 as a reference value at the moment when the opening degree of the proportional control valve 400 is completely blocked.
- the opening degree of the proportional control valve 400 is not opened as long as the return temperature is kept constant according to the open / close control method.
- control unit 410 When the temperature measured by the return pipe temperature sensor 22 is out of a predetermined range around the reference value, the control unit 410 operates the valve driving unit 420 to completely open the opening degree of the proportional control valve 400 and then again proportional control method. To control the flow rate of the circulating water.
- control unit 410 control unit
- the proportional control method and the open / close control method may be alternately performed according to indoor and outdoor environmental conditions without additionally installing a separate complex device.
- only the integrated calorimeter 300 and the proportional control valve 400 provided with the temperature sensor and the flow sensor may alternately perform the proportional control method and the open / close control method according to the indoor / outdoor temperature.
- the opening and closing control method and the proportional control method can be appropriately used to reduce the conveying power for transporting the circulating water and to reduce the heat loss in the pipe, thereby significantly reducing the heating and cooling energy.
- the proportional control method when the heating and cooling load is small, the open and close control method is performed.
- a transfer power (pumping power) for transporting circulating water may be reduced by 40% or more by performing a proportional control method. It has been found that the heat loss can be reduced by more than 8% by reducing the flow rate in the pipe.
- Another object of the present invention is to prevent noise that may occur while the circulation water having a large inlet / outlet pressure difference passes through an excessively narrow valve in a period of low demand for heating and cooling.
- the proportional control is performed by the temperature of the circulating water or the temperature of the indoor air to reduce the heating and cooling energy, and the opening and closing control is performed during the period when the cooling and heating demand is low.
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Abstract
본 발명은 주거공간(10)에 냉난방용 순환수를 공급하는 공급관(100); 주거공 간(10)에 공급된 냉난방용 순환수를 보일러나 냉동기로 환수하는 환수관(200); 상 기 공급관(100)의 온도를 감지하는 공급관온도센서(11); 상기 환수관(200)의 온도 를 감지하는 환수관온도센서(22); 상기 주거공간(10)의 공기온도를 감지하는 실내 온도센서(33); 상기 환수관(200)에 설치되며, 상기 공급관온도센서(11)와 상기 환 수관온도센서(22)의 온도 측정값과 상기 환수관(200)을 통과하는 유량 측정값을 전 달받아 소비열량을 산출하는 적산열량계(300); 및, 상기 환수관(200)에 설치되어 순환수의 유량을 비례제어하는 비례제어밸브(400);를 포함하여 구성되는 계량정보를 이용한 복합제어장치 및 복합제어방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 건축물 등 주거공간의 냉난방을 위해 설치되는 실내온도조절기에
관련된 것으로서, 요금의 부과를 위해 설치되는 계량기(적산열량계)의 계량정보를 활용하여 외기온도의 변화를 반영한 복합제어를 수행함으로써 냉난방용 에너지 소비를 획기적으로 절감할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근 들어 주거공간의 온도조절을 위해 냉난방용 기기에 공급되는 온수와 냉
수의 공급유량을 제어하는 실내온도조절기가 많이 보급되고 있으나 적정한 유량제어를 수행하지 못하여 냉난방용 에너지가 낭비되고 과다한 유량의 통과로 밸브 등에서 소음이 발생하여 거주민에게 불편을 초래하고 민원도 제기되고 있는 실정이다.
현재 주거공간으로 공급되는 열량의 제어를 위해 설치되는 실내온도조절기의
대부분은 도3에 도시된 바와 같이 실내의 온도수준에 따라 공급되는 순환수의 공급과 차단을 반복하는 개폐식(On-off) 제어방법이나 도4에 도시된 바와 같이 실내온도에 비례하여 순환수의 유량을 조절하는 비례식(Linear) 제어방법이 이용되고 있다.
개폐식 제어방법은 현재 가장 보편적으로 사용되고 있는 것으로, 다른 방식에 비해 동일한 순환수의 양으로 수송할 수 있는 열량인 열수송능력이 절반 수준에 불과하여 순환펌프의 용량이 증가되고 이에 따라 펌프를 구동하기 위한 에너지가 증가되며, 관내의 유속증가에 따른 열전달율이 상승함에 따라 열손실량도 증가(약 8% 수준)하게 되는 문제점이 있다.
비례식 제어방법은 주거공간의 온도에 따라 밸브의 개도를 조절하여 연속적으로 유량을 변화시켜야 하므로 제어기의 구조가 매우 복잡해지고 가격도 크게 상승하는 단점이 있으며, 냉난방 수요가 크게 감소하는 봄이나 가을에는 냉난방용 기기에 공급되는 순환수 유량이 지나치게 감소하여 오히려 비효율적이고 표면위치에 따른 온도편차가 커져서 불쾌감을 유발할 수도 있고, 중앙집중식 공동주택의 경우에는 난방을 사용하는 세대는 적은 반면 좁게 열리는 밸브 단면을 상대적으로 높은 차압의 순환수 유량이 통과하려 하여 밸브에서 소음이 발생하기도 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 별도의 복잡한 장치를 추가로 설치하지 않고 실내외 환경 조건에 따라 비례식 제어방법과 개폐식 제어방법을 번갈아 수행할 수 있는 새로운 개념의 복합제어장치 및 방법을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 계량정보를 이용하여 개폐식 제어방법과 비례식 제어방법을 적절히 수행하여 순환수의 운반을 위한 반송동력을 절감하고 배관 내 열손실을 감소시켜 냉난방 에너지를 획기적으로 절감시키는 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.
셋째, 냉난방 수요가 적은 기간에 입출구 압력차이가 큰 순환수가 과도하게 좁은 밸브를 통과하면서 발생할 수 있는 소음을 방지하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 주거공간(10)에 냉난방용 순환수를 공급하는 공급관(100); 주거공간(10)에 공급된 냉난방용 순환수를 보일러나 냉동기로 환수하는 환수관(200); 상기 공급관(100)의 온도를 감지하는 공급관온도센서(11); 상기 환수관(200)의 온도를 감지하는 환수관온도센서(22); 상기 주거공간(10)의 공기온도를 감지하는 실내온도센서(33); 상기 환수관(200)에 설치되며, 상기 공급관온도센서(11)와 상기 환수관온도센서(22)의 온도 측정값과 상기 환수관(200)을 통과하는 유량 측정값을 전달받아 소비열량을 산출하는 적산열량계(300); 및, 상기 환수관(200)에 설치되어 순환수의 유량을 비례제어하는 비례제어밸브(400);를 포함하여 구성된다.
여기서 비례제어밸브(400)는 상기 적산열량계(300)로부터 전달받는 측정값들과 상기 실내온도센서(33) 또는 환수관온도센서(22)의 온도 측정값을 전달받아 밸브의 개도를 연산하는 제어부(410)와 상기 제어부(410)의 연산값에 따라 작동되는 모터와 밸브가 구비된 밸브구동부(420)로 구성되며, 냉난방 부하가 감소하여 순환수 유량이 일정량 이하로 감소하면 상기 제어부(410)는 상기 밸브구동부(420)를 작동시켜 상기 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하고, 상기 제어부(410)는 상기 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 상기 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도 측정값을 기준값으로 기억하고 상기 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나면 다시 상기 밸브구동부(420)를 작동시켜 상기 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 계량정보를 이용한 복합제어장치 및 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명인 복합제어장치의 전체 구성도이다.
도2은 본 발명인 복합제어방법의 개념도이다.
도3은 기존 개폐식 제어방법의 개념도이다.
도4는 기존의 비례식 제어방법의 개념도이다.
도5는 반송동력 절감효과를 도시하는 그래프인데, 개폐식 제어방법에 비하여
비례식 제어방법이 40% 이상의 반송동력 절감효과가 있음을 알 수 있다.
도6은 배관열손실 감소효과를 도시하는 그래프인데, 개폐식 제어방법에 비하
여 비례식 제어방법이 8% 이상의 배관열손실 감소효과가 있음을 알 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도1은 본 발명인 복합제어장치의 전체 구성도이고, 도2은 본 발명인 복합제어방법의 개념도이다.
공급관(100)은 주거공간(10)에 냉난방용 순환수를 공급하는 배관이다.
다시 말하면 보일러나 냉동기로부터 공급되는 순환수를 주거공간(10)으로 공급하는 통로 역할을 하는데, 일반적으로 공급관(100)의 단부에는 순환수분배기가 구비되어 순환수를 여러 주거공간(10)으로 배분하게 된다.
이러한 순환수분배기가 설치된다는 사실은 너무 일반적인 내용인 바 첨부도면에서는 별도로 도시하지 않았다.
환수관(200)은 주거공간(10)에 공급된 냉난방용 순환수를 보일러나 냉동기로 다시 돌려보내는 통로 역할을 한다.
공급관온도센서(11)는 공급관(100)에 설치되어 공급관(100)을 통과하는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달한다.
환수관온도센서(22)는 환수관(200)에 설치되어 환수관(200)을 통과하는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)와 비례제어밸브(400)의 제어부(410)로 전달한다.
실내온도센서(33)는 주거공간(10)에 설치되어 주거공간(10) 내부의 공기온도를 감지하여 비례제어밸브(400)의 제어부(410)으로 전달한다.
적산열량계는 환수관(200)에 설치되며, 공급관온도센서(11)와 환수관온도센서(22)의 온도 측정값과 환수관(200)을 통과하는 유량 측정값을 전달받아 소비열량을 산출하는 역할을 한다.
즉 공급관(100)을 통과하는 순환수의 온도와 환수관(200)을 통과하는 순환수의 온도를 측정하여 그 차이값을 구하고, 환수관(200)을 통과하는 순환수의 유량을 측정하여 소비열량을 계산하는 것이다.
비례제어밸브(400)는 환수관(200)에 설치되어 순환수의 유량을 비례제어하는 역할을 한다.
즉 밸브의 개도를 조절하여 순환수의 유량을 제어하는 것이다.
이러한 비례제어밸브(400)는 제어부(410)와 밸브구동부(420)로 구성된다.
제어부(410)는 적산열량계(300)로부터 전달받는 측정값들과 실내온도센서(33)의 온도 측정값을 전달받아 밸브의 개도를 연산하고 밸브구동부(420)에 작동명령을 내린다.
밸브구동부(420)는 모터와 밸브가 구비되어 제어부(410)의 연산값에 따라 작동되어 밸브의 개도를 조절한다.
상기한 바와 같이 구성되는 복합제어장치는 냉난방 부하가 큰 여름이나 겨울에는 비례식 제어방법에 따라 공급관(100)을 통과하는 순환수의 공급온도와 환수관(200)을 통과하는 순환수의 환수온도의 차이값이 일정한 값으로 유지되도록 비례제어밸브(400)의 개도를 조절한다.
즉 이 경우에는 일반적인 비례식 제어방법과 동일하다.
냉난방 부하가 감소하게 되면 비례식 제어방법에 따라 순환수 유량이 점차 감소하게 되는데, 유량이 일정값 이하로 떨어지면 냉난방 효과는 거의 없이 순환수의 지속적인 순환만이 이루어져 불필요한 소비동력의 낭비를 초래하고 밸브 통과 소음이 발생하게 된다.
따라서 적산열량계(300)로부터 받은 정보를 참고하여 순환수의 유량이 일정량 이하로 감소하면 제어부(410)는 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하여 순환수의 순환을 방지한다.
또한, 제어부(410)는 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도 측정값을 기준값으로 기억하고 추후 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나면 다시 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어한다.
이하에서는 이러한 복합제어장치를 이용한 제어방법을 살펴본다.
<실내온도를 기준값으로 사용하는 경우>
(1) 제1단계
전원이 공급되는 순간부터 공급관온도센서(11)를 이용하여 공급관(100)으로 공급되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 환수관온도센서(22)를 이용하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 적산열량계(300)에서 환수관(200)을 통과하는 순환수의 유량을 측정하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도와 함께 제어부(410)로 전달하는 단계이다.
(2) 제2단계
적산열량계(300)에서 보내주는 정보를 이용하여 실내온도센서(33)의 온도가 사용자(거주자)에 의해 미리 설정되는 값으로 유지되도록 순환수의 유량을 비례적으로 제어한다.
(3) 제3단계
적산열량계(300)에서 측정된 순환수의 유량이 미리 설정된 일정량 이하로 감소하면 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하여 순환수의 순환을 막고 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도 측정값을 기준값으로 기억하는 단계이다.
이후부터는 개폐식 제어방법에 따라 실내온도가 일정하게 유지되는 한 비례제어밸브(400)의 개도는 열리지 않게 된다.
(4) 제4단계
실내온도센서(33)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나는 경우(첨부도면의 경우 0.5℃로 설정됨) 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 다시 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어하게 된다.
<환수관을 통과하는 순환수의 온도를 기준값으로 사용하는 경우>
경우에 따라서는 실내온도를 기준값으로 사용하지 않고 환수관온도센서(22)에서 측정되는 순환수의 온도를 기준값으로 사용할 수도 있다.
이 경우에도 도2에 도시된 바와 동일한 방식으로 제어가 이루어지며 단지 실내온도가 아니라 사용자(거주자)에 의해 미리 설정된 환수온도가 유지되도록 순환수의 유량을 조절하여 비례제어를 수행하고, 순환수의 유량이 설정된 일정량 이하로 감소하면 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 닫히게 된다.
(1) 제1단계
전원이 공급되는 순간부터 공급관온도센서(11)를 이용하여 공급관(100)으로 공급되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 환수관온도센서(22)를 이용하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 적산열량계(300)에서 환수관(200)을 통과하는 순환수의 유량을 측정하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도와 함께 제어부(410)로 전달하는 단계이다.
(2) 제2단계
적산열량계(300)에서 보내주는 정보를 이용하여 환수관온도센서(22)의 온도가 사용자(거주자)에 의해 미리 설정되는 값으로 유지되도록 순환수의 유량을 비례적으로 제어한다.
(3) 제3단계
적산열량계(300)에서 측정된 순환수의 유량이 미리 설정된 일정량 이하로 감소하면 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하여 순환수의 순환을 막고 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 환수관온도센서(22)에서 측정되는 환수온도를 기준값으로 기억하는 단계이다.
이후부터는 개폐식 제어방법에 따라 환수온도가 일정하게 유지되는 한 비례제어밸브(400)의 개도는 열리지 않게 된다.
(4) 제4단계
환수관온도센서(22)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나는 경우 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 다시 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않은 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
[부호의 설명]
100:공급관
200:환수관
300:적산열량계
400:비례제어밸브
410:제어부
420:밸브구동부
10:주거공간
11:공급관온도센서
22:환수관온도센서
33:실내온도센서
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 별도의 복잡한 장치를 추가로 설치하지 않고 실내외 환경 조건에 따라 비례식 제어방법과 개폐식 제어방법을 번갈아 수행할 수 있다.
다시 말하면, 온도센서와 유량센서가 구비된 적산열량계(300)와 비례제어밸브(400)만으로 실내외 온도에 따라 비례식 제어방법과 개폐식 제어방법을 번갈아 수행할 수 있다.
둘째, 계량정보를 이용하여 개폐식 제어방법과 비례식 제어방법을 적절히 수행하여 순환수의 운반을 위한 반송동력을 절감하고 배관 내 열손실을 감소시켜 냉난방 에너지를 획기적으로 절감시킬 수 있는데, 냉난방 부하가 큰 경우에는 비례식 제어방법을 수행하고, 냉난방 부하가 적은 경우에는 개폐식 제어방법을 수행하게 된다.
본 발명의 구체적 실시예가 적용된 실험에 따르면 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 냉난방 부하가 큰 경우 비례식 제어방법의 수행을 통해 순환수의 운반을 위한 반송동력(펌핑동력)을 40% 이상 절감할 수 있고, 배관 내 유량감소에 의하여 열손실을 8% 이상 줄일 수 있음이 밝혀졌다.
셋째, 냉난방 수요가 적은 기간에 입출구 압력차이가 큰 순환수가 과도하게 좁은 밸브를 통과하면서 발생할 수 있는 소음을 방지하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
다시 말하면 복합제어방법(Hybrid Control Method)을 통해 냉난방 부하가 큰 경우에는 순환수의 온도 또는 실내공기의 온도에 의한 비례식 제어를 수행하여 냉난방 에너지를 절감하고, 냉난방수요가 적은 기간에는 개폐식 제어를 수행함으로써 입출구 압력차가 큰 순환수가 과도하게 좁은 밸브를 통과하면서 발생되는 소음을 방지함과 동시에 지나치게 적은 유량의 순환수가 지속적으로 순환되어 소비동력 증가의 원인이 되는 현상을 방지할 수 있다.
Claims (3)
- 주거공간(10)에 냉난방용 순환수를 공급하는 공급관(100);주거공간(10)에 공급된 냉난방용 순환수를 보일러나 냉동기로 환수하는 환수관(200);상기 공급관(100)의 온도를 감지하는 공급관온도센서(11);상기 환수관(200)의 온도를 감지하는 환수관온도센서(22);상기 주거공간(10)의 공기온도를 감지하는 실내온도센서(33);상기 환수관(200)에 설치되며, 상기 공급관온도센서(11)와 상기 환수관온도센서(22)의 온도 측정값과 상기 환수관(200)을 통과하는 유량 측정값을 전달받아 소비열량을 산출하는 적산열량계(300); 및,상기 환수관(200)에 설치되어 순환수의 유량을 비례제어하는 비례제어밸브(400);를 포함하여 구성되며,상기 비례제어밸브(400)는,상기 적산열량계(300)로부터 전달받는 측정값들과 상기 실내온도센서(33) 또는 상기 환수관온도센서(22)의 온도 측정값을 전달받아 밸브의 개도를 연산하는 제어부(410); 및,상기 제어부(410)의 연산값에 따라 작동되는 모터와 밸브가 구비된 밸브구동부(420);로 구성되고,냉난방 부하가 감소하여 순환수 유량이 일정량 이하로 감소하면 상기 제어부(410)는 상기 밸브구동부(420)를 작동시켜 상기 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하고, 상기 제어부(410)는 상기 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 상기 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도 측정값을 기준값으로 기억하고상기 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나면 다시 상기 밸브구동부(420)를 작동시켜 상기 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 계량정보를 이용한 밸브구동장치.
- 제1항의 복합제어장치를 이용한 제어방법에 관한 것으로서,전원이 공급되는 순간부터 공급관온도센서(11)를 이용하여 공급관(100)으로공급되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 환수관온도센서(22)를 이용하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 적산열량계(300)에서 환수관(200)을 통과하는 순환수의 유량을 측정하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도와 함께 제어부(410)로 전달하는제1단계;적산열량계(300)에서 보내주는 정보를 이용하여 실내온도센서(33)의 온도가사용자(거주자)에 의해 미리 설정되는 값으로 유지되도록 순환수의 유량을 비례적으로 제어하는 제2단계;순환수의 유량이 미리 설정된 일정량 이하로 감소하면 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하여 순환수의 순환을 막고 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 실내온도센서(33)에서 측정되는 온도 측정값을 기준값으로 기억하는 제3단계; 및,실내온도센서(33)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나는 경우 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계량정보를 이용한 복합제어방법.
- 제1항의 복합제어장치를 이용한 제어방법에 관한 것으로서,전원이 공급되는 순간부터 공급관온도센서(11)를 이용하여 공급관(100)으로 공급되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 환수관온도센서(22)를 이용하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도를 측정하여 적산열량계(300)로 전달하고, 적산열량계(300)에서 환수관(200)을 통과하는 순환수의 유량을 측정하여 환수관(200)으로 환수되는 순환수의 온도와 함께 제어부(410)로 전달하는 제1단계;적산열량계(300)에서 보내주는 정보를 이용하여 환수관온도센서(22)의 온도가 사용자(거주자)에 의해 미리 설정되는 값으로 유지되도록 순환수의 유량을 비례적으로 제어하는 제2단계;순환수의 유량이 미리 설정된 일정량 이하로 감소하면 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 차단하여 순환수의 순환을 막고 비례제어밸브(400)의 개도가 완전히 차단되는 순간 환수관온도센서(22)에서 측정되는 온도 측정값을 기준값으로 기억하는 제3단계; 및,환수관온도센서(22)에서 측정되는 온도가 기준값을 중심으로 일정 범위를 벗어나는 경우 제어부(410)가 밸브구동부(420)를 작동시켜 비례제어밸브(400)의 개도를 완전히 개방하고 비례제어방식으로 순환수의 유량을 제어하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계량정보를 이용한 복합제어방법.
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