WO2019216635A1 - 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법 - Google Patents

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허창회
송용민
김시환
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    • F24H15/32—Control of valves of switching valves

Definitions

  • the present invention relates to a heating hot water combined use boiler and a control method thereof, and more particularly, to a heating hot water combined use boiler and a control method thereof capable of simultaneously using heating and hot water without stopping heating even when a request for simultaneous use of heating and hot water is required. It is about.
  • Boilers are used for heating or hot water in homes and public buildings. Typically, boilers use oil or gas as fuel to burn through a burner, and then heat water using combustion heat generated during the combustion process, and circulate the heated water to the room for heating or as hot water as needed. .
  • Conventional heating hot water boiler (1) is a main heat exchanger (2) for heating the heating water by the combustion heat of the burner, three-way valve (4) for switching the flow path to the heating mode or hot water mode, and the boiler circulation pump for circulating water (5) and a hot water heat exchanger 3 for supplying hot water by heat exchange.
  • the conventional heating hot water combined boiler 1 operates the boiler circulation pump 5 to return the heating water to the main heat exchanger 2 through the heating water return pipes L1 and L2, and is heated in the main heat exchanger 2.
  • Water is supplied to the three-way valve through the connecting pipe (L3).
  • the three-way valve 4 is switched to the heating water supply pipe L4 to supply the heating water that is heat-exchanged by the combustion heat of the burner.
  • the three-way valve (4) is switched to the connecting pipe (L5) passing through the hot water heat exchanger (3), and the direct water supplied from the direct water pipe (L6) by heat exchange is heated with hot water to the hot water pipe (L7). Discharge.
  • the dashed-dotted line shows the flow of water at the time of heating operation
  • the dotted line shows the flow of water at the time of using hot water.
  • the heating flow path and the hot water flow path are divided by the three-way valve 4 as described above, and the heating operation and the hot water generation operation are operated separately.
  • the conventional boiler (1) operates the hot water operation when the hot water is used first, so if the hot water is used during heating, the heating is stopped and hot water is generated, and when the heating request is received during the hot water use, after the completion of the hot water use The heating operation is performed.
  • the heating operation can not be performed when the hot water is used, the heating is not well.
  • the heating operation may not be performed during the hot water standby time, and thus the heating may not be performed well. Due to this problem, homes and restaurants, where hot water is frequently used, often use separate heating and hot water devices in the business office.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heating hot water combined boiler and a control method for performing a hot water generating operation and a heating operation stably at the same time.
  • an object of the present invention is to solve the problem that the temperature of hot water is increased by performing a heating operation and a hot water generation operation at the same time, and to provide a heating hot water combined use boiler and a control method for supplying hot water of a suitable temperature.
  • the combined heating hot water boiler according to the present invention, the main heat exchanger for heating the heating water by heat exchange, and the heating water heated in the main heat exchanger is supplied, the direct water is heated by heat exchange with the heating water
  • a hot water heat exchanger for heating the water a first flow path for controlling the flow of the heating water passing through the hot water heat exchanger, for supplying the heating water passing through the hot water heat exchanger to a heating object, and the hot water heat exchanger passing through the main heat exchanger.
  • a control unit controlling to form at least one of the second flow paths for supplying one heating water.
  • the heating hot water combined boiler when simultaneous operation of heating and hot water generation is requested, in consideration of the temperature of the heating water passing through the hot water heat exchanger, the heating water passing through the hot water heat exchanger as a heating target.
  • a flow path is formed so as to be supplied to the heating device or to be returned to the main heat exchanger. Can be performed simultaneously.
  • the mixing valve can solve the problem that the temperature of the hot water is increased by simultaneously performing the heating operation and the hot water generation operation, it is possible to supply hot water of the appropriate temperature.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional heating hot water combined use boiler.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of a boiler for heating hot water according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a heating operation state of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a flow chart of the heating operation of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a warm water generating operation state of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a flow chart of the warm water generating operation of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a simultaneous operation state of heating and hot water generation of FIG. 2.
  • FIG. 8 is a flow chart of the simultaneous operation of heating and hot water generation of FIG.
  • FIG. 9 is a view showing the configuration of a boiler for heating hot water according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating a heating operation state of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a flowchart of the heating operation of FIG. 9.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a hot water generating operation state of FIG. 9.
  • FIG. 13 is a flow chart of the warm water generating operation of FIG.
  • FIG. 14 is a view illustrating a simultaneous operation state of heating and hot water generation of FIG. 9.
  • FIG. 15 is a flow chart of the simultaneous operation of heating and hot water generation of FIG. 9.
  • FIG. 16 is a view illustrating a state in which the first pump is installed outside the boiler body in FIG. 9.
  • FIG. 17 is a view illustrating a state in which the first pump and the second pump are installed outside the boiler body in FIG. 9.
  • FIG. 18 is a view showing the configuration of a combined heating hot water according to a third embodiment of the present invention.
  • FIGS 2 to 8 show a first embodiment of the combined heating hot water boiler according to the present invention
  • Figures 9 to 15 show a second embodiment of the heating hot water boiler according to the present invention
  • Figures 16 and 17 A variant of the second embodiment of the invention is shown.
  • the combined heating hot water boiler 100 includes a main heat exchanger 200, a hot water heat exchanger 300, and a controller.
  • the main heat exchanger 200 may heat the heating water by heat exchange. Specifically, the returned heating water may be introduced into the main heat exchanger 200, and the introduced heating water may be heat-exchanged and heated by combustion heat by a burner.
  • the hot water heat exchanger 300 is supplied with the heating water heated in the main heat exchanger 200, and heats the direct water into hot water by heat exchange with the heating water. At this time, the heating water heat exchanged in the main heat exchanger 200 may be provided to supply all the hot water heat exchanger (300).
  • the control unit controls the flow of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to supply the heating water passing through the hot water heat exchanger to the heating target H, and the hot water heat exchanger to the main heat exchanger 200. Control to form at least one of the second flow path for supplying the heating water passed through the group.
  • the present invention may be all of the heating water heated by heat exchange in the main heat exchanger 200 to the hot water heat exchanger (300).
  • the heating water supplied to the hot water heat exchanger 300 may pass through the hot water heat exchanger 300 after heat exchange with direct water.
  • the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 may be supplied to the heating target H and / or the main heat exchanger 200 under the control of the controller.
  • control unit may control the flow of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to form a first flow path for supplying the heating water to the heating target (H).
  • the heating operation and the hot water generating operation can be performed at the same time. That is, the heating operation can be stably performed while using hot water (see FIGS. 3 and 7).
  • the controller may control the flow of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to form a second flow path for supplying the heating water to the main heat exchanger 200.
  • the heating water may be returned from the hot water heat exchanger 300 to the main heat exchanger 200, and may perform hot water generation operation (see FIG. 5).
  • the control unit forms the first flow path to simultaneously use the heating and hot water, and also enables the heating operation to be stably performed even when using the hot water, thereby solving the problem of the boiler operating in the center of the conventional hot water.
  • the present invention can appropriately correspond to the heating set temperature and hot water set temperature by controlling the flow of the heating water so that the control unit forms the first flow path and the second flow path.
  • the present invention may further include a heating and return pipe 410, a first connecting pipe 430, and a second connecting pipe 440.
  • the heating water return pipe 410 may return the heating water to the main heat exchanger 200.
  • the heating water supply pipe 420 may be connected to the heating target (H) and supply the heating water heated to the heating target (H).
  • the first heat recovery temperature sensor 410 may be provided with a first pump 411 and provided at a front end of the main heat exchanger 200 to measure the temperature of the heating water returned to the main heat exchanger 200. 412 may be further provided.
  • the heating water supply pipe 420 may be connected to the heating target H to supply the heating water, and may be connected to the downstream side of the second connection pipe 440.
  • the heat-exchanged heating water from the hot water heat exchanger 300 may be discharged to the heating water supply pipe 420 through the second connection pipe 440.
  • the first connection pipe 430 may be connected between the main heat exchanger 200 and the hot water heat exchanger 300 to supply all of the heating water exchanged in the main heat exchanger 200 to the hot water heat exchanger 300. That is, the formation of a flow path for supplying all of the heating water heat exchanged in the main heat exchanger 200 to the hot water heat exchanger 300 may be implemented by the first connection pipe 430.
  • the first connection pipe 430 may be provided with a first supply temperature sensor 431 for measuring the temperature of the heating water heat exchanged in the main heat exchanger (200).
  • an expansion tank may be disposed in the heating and return pipe 410 that is the front end of the main heat exchanger 200 or the first connection pipe 430 that is the rear end of the main heat exchanger 200.
  • the second connection pipe 440 may discharge the heating water heat exchanged in the hot water heat exchanger (300).
  • the second connection pipe 440 may be provided with a second supply temperature sensor 441 for measuring the temperature of the heating water passing through the hot water heat exchanger (300).
  • the third connection pipe 450 may connect the second connection pipe 440 and the heating water return pipe 410.
  • the third connection pipe 450 may supply the heating water introduced through the second connection pipe 440 to the heating water return pipe 410 and to the main heat exchanger 200.
  • the heating and return pipe 410 may further include a second return temperature sensor 413 provided at an upstream side of the connection point with the third connection pipe 450 to measure the temperature returned from the heating target (H). have.
  • the present invention may further include a boiler body 110 in which the main heat exchanger 200 and the hot water heat exchanger 300 are accommodated.
  • the heating and return pipe 410 is provided inside the boiler body 110 and connected to the main heat exchanger 200, the internal heat recovery pipe 4101, the outside of the boiler body 110 is provided inside the heat recovery pipe It may include at least any one of the external heating return pipe 4102 extending from the 4101 and connected to the heating target (H).
  • the heating return pipe 410 may be directly or indirectly connected to the heating target (H).
  • the heating water supply pipe 420 is provided inside the boiler body 110 and connected to the second connection pipe 440, the internal heating water supply pipe 4201, the outside of the boiler body 110 is provided inside It may include at least one of the external heating water supply pipe (4202) extending from the heating water supply pipe (4201) and connected to the heating target (H).
  • the heating water supply pipe 420 may be directly or indirectly connected to the heating target (H).
  • the second connection pipe 440 may be provided inside the boiler body 110 as shown in FIG. 2.
  • the second connection pipe 440 is provided inside the boiler body 110 as shown in the example shown in FIG. 17 and the second connection pipe 4401 and the boiler body 110 connected to the hot water heat exchanger 300. It may also include an outer second connector 4440 provided outside the () and extending from the inner second connector (4401).
  • the third connection pipe 450 may be provided inside or outside the boiler body 110 according to the positions of the second connection pipe 440 and the heating and return pipe 410.
  • the controller may allow the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to flow into the second connection pipe 440 and the heating water supply pipe 420 to form a first flow path.
  • the control unit may allow the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to flow downstream to the second connection pipe 440, the third connection pipe 450, and the heating water return pipe 410 to form a second flow path. .
  • the first flow path may be implemented in various forms if it is possible to supply the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to the heating target (H).
  • the first flow path is the second connection pipe 440 and the heating water supply pipe. 420 and the water supply pipe provided in the heating target (H) can be implemented.
  • the present invention can perform simultaneous operation of heating and hot water generation.
  • the controller may form at least one of the first flow path and the second flow path according to the temperature of the heating water discharged to the second connection pipe 440 during the simultaneous operation of heating and hot water generation. .
  • control unit during the simultaneous operation of the heating and hot water generation, the amount of heat of the burner to transfer the combustion heat to the main heat exchanger 200 so that the temperature of the heating water discharged to the second connecting pipe 440 reaches a preset heating temperature. Can be controlled.
  • the controller may control the amount of heat of the burner such that the temperature of the second connection pipe 440 reaches a preset heating temperature during the simultaneous operation of heating and hot water generation. That is, the temperature of the first supply temperature sensor 431 may be set in consideration of the temperature of the second supply temperature sensor 441 and the heat exchange in the hot water heat exchanger 300. When the temperature of the second supply temperature sensor 441 is out of the preset heating temperature according to the use of heating and hot water, the controller controls the amount of heating water supplied to the first flow path or forms the second flow path to heat the heating. The temperature can be kept stable.
  • the present invention may include a water pipe 510 and a hot water pipe 520.
  • the present invention may further include a mixing tube 530 and a mixing valve 531.
  • the direct water pipe 510 may be supplied with the direct water heat exchanged in the hot water heat exchanger 300, and the hot water pipe 520 may discharge the first hot water that has undergone heat exchange from the hot water heat exchanger 300.
  • the present invention may further include a mixing tube 530 and a mixing valve 531 to solve this problem.
  • the mixing pipe 530 is connected between the water pipe 510 and the hot water pipe 520, and the mixing valve 531 may be installed on the mixing pipe 530 to adjust the amount of water mixed.
  • the straight pipe 510 may be provided with a direct temperature sensor 513 for measuring the temperature of the incoming direct flow, and a flow rate sensor 511 for measuring the flow rate of the incoming direct flow.
  • the hot water pipe 520 may be provided with a first hot water temperature sensor 521 and a second hot water temperature sensor 522.
  • the first hot water temperature sensor 521 is provided on the upstream side of the hot water pipe 520 and the connection point with the mixing pipe 530 to adjust the temperature of the first hot water, which is hot water immediately after the heat exchange in the hot water heat exchanger 300. It can be measured.
  • the second hot water temperature sensor 522 may measure the temperature of the second hot water, which is hot water that is provided on the hot water pipe 520 on the downstream side from the connection point with the mixing pipe 530.
  • the controller may adjust the mixing valve 531 such that the temperature of the second hot water discharged to the outside through the hot water pipe 520 reaches a preset hot water temperature. Specifically, the controller may adjust the mixing valve 531 in consideration of the temperature detected by the first hot water temperature sensor 521 so that the temperature sensed by the second hot water temperature sensor 522 reaches a preset hot water temperature. .
  • the control unit causes the direct water to be properly supplied to the first hot water by the mixing valve 531 so that the temperature of the second hot water reaches the preset hot water temperature.
  • the controller can control the opening degree of the mixing valve 531 by comparing the temperature of the direct water temperature sensor 513 installed in the water pipe, the temperature of the first hot water temperature sensor 521, and the hot water temperature set by the user. have.
  • the mixing valve 531 by providing the mixing valve 531, it is possible to solve the problem that the temperature of the hot water increases as the heating operation and the hot water generation operation at the same time, it is possible to supply hot water of the appropriate temperature.
  • the first embodiment of the present invention may include a heating valve 421 and a hot water valve 451.
  • the heating valve 421 may be installed on the heating water supply pipe 420 to open and close the heating water supply pipe 420.
  • the hot water valve 451 may be installed on the third connection pipe 450 to open and close the third connection pipe 450.
  • the heating valve 421 and the hot water valve 451 may be a valve capable of adjusting the opening degree, or may be an on / off type on / off valve.
  • FIG 3 is a view showing a heating operation state using the first embodiment
  • Figure 4 is a flow chart of the heating operation.
  • the controller may control the hot water valve 451 to be closed and the heating valve 421 to be opened to form the first flow path during the heating operation.
  • the hot water valve 451 may be closed and the heating valve 421 may be opened by the controller.
  • the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 flows to the second connection pipe 440 and the heating water supply pipe 420 to be supplied to the heating target (H).
  • the first pump 411 installed in the heating water return pipe 410 is operated, the heating water is supplied from the heating target H to the main heat exchanger 200, and the heating water heated in the main heat exchanger 200 is supplied to the hot water heat exchanger 300.
  • a circulation passage including a heating target (H) can be formed.
  • FIG. 5 is a view showing a hot water generating operation state using the first embodiment
  • Figure 6 is a flow chart of the hot water generating operation.
  • the controller may control the heating valve 421 to be closed and open the hot water valve 451 to form a second flow path during the hot water generation operation.
  • the heating valve 421 may be closed and the hot water valve 451 may be opened by the controller.
  • the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 may flow to the downstream side of the second connection pipe 440, the third connection pipe 450, and the heating water recovery pipe 410 to be supplied to the main heat exchanger 200.
  • a circulation passage in which the heating water circulates between the hot water heat exchanger 300 and the main heat exchanger 200 may be formed.
  • FIG. 7 is a view showing a simultaneous operation state of heating and hot water generation using the first embodiment
  • FIG. 8 is a flowchart of a simultaneous operation of heating and hot water generation.
  • the controller may form at least one of the first flow path and the second flow path according to the temperature of the heating water discharged to the second connection pipe 440. have.
  • the controller may control the amount of heat of the burner transferring the combustion heat to the main heat exchanger 200 so that the temperature of the heating water discharged to the second connection pipe 440 reaches a preset heating temperature.
  • the controller controls the hot water valve 451 to be closed and the heating valve 421 to open to form the first flow path, and then the second connection pipe 440.
  • the hot water valve 451 and the heating valve 421 may be controlled to form a second flow path in consideration of the temperature of the heating water discharged to the side.
  • the first flow path may be formed while the hot water valve 451 is closed by the controller and the heating valve 421 is opened.
  • the heating water supplied to the heating target H through the heating water return pipe 410 flows to the main heat exchanger 200, and the hot water heat exchanger through the first connection pipe 430.
  • the heating water flows to 300, and the heating water flows to the heating target H through the second connection pipe 440 and the heating water supply pipe 420.
  • the temperature of the second connection pipe 440 may be controlled in consideration of the heating water. After that, when the temperature of the second connection pipe 440 is out of the preset heating temperature according to the use load of heating and hot water, the heating water flowing through the first flow path in consideration of the temperature of the heating water of the second connection pipe 440. To adjust the amount of or to form a second flow path. Accordingly, the hot water generating operation and the heating operation can be performed stably at the same time.
  • the flow rate of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 may be reduced by reducing the opening degree of the heating valve 421.
  • the controller may adjust the opening degree of the heating valve 421 to adjust the temperature of the second supply temperature sensor 441 to a preset heating temperature. That is, the controller may increase the temperature of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 by reducing the opening degree of the heating valve 421 to reduce the flow rate of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300. After that, when the temperature of the second supply temperature sensor 441 becomes the preset heating temperature, the controller may increase the opening degree of the heating valve 421 to return to the original state.
  • the control unit The hot water valve 451 may be opened and the heating valve 421 may be closed to form two flow paths. At this time, the boiler stops the heating operation and performs only the hot water generating operation. Thereafter, when the temperature of the second supply temperature sensor 441 reaches a preset heating temperature, the controller may perform simultaneous heating and hot water generation.
  • the hot water use load is increased to maximize the burner heat quantity and the heating valve ( Although the opening degree of 421 is adjusted, when the temperature of the second supply temperature sensor 441 is less than 55 degrees (the preset heating temperature v, see FIG. 8), the heating operation is stopped and only hot water generation operation is performed. In such a situation, when the load of using hot water decreases again and the temperature of the second supply temperature sensor 441 is maintained at 55 degrees or more, heating is performed.
  • v in FIG. 8 is an error range.
  • the controller may control the hot water valve 451 to be opened and the heating valve 421 to be closed to form the second flow path. This is to prevent the heating operation from being performed at a temperature higher than the preset heating temperature.
  • the temperature of the second supply temperature sensor 441 may be higher than the preset heating temperature.
  • the controller may control the hot water valve 451 to be opened and the heating valve 421 to be closed so as to adjust the temperature of the second supply temperature sensor 441 to a preset heating temperature to perform only a hot water generating operation.
  • the controller opens the heating valve 421 and closes the hot water valve 451 to resume heating. Can be controlled to perform.
  • the preset heating temperature requested by the user is 50 degrees
  • the temperature of the second supply temperature sensor 441 is controlled by 50 degrees
  • the load of using hot water is reduced so that the temperature of the second supply temperature sensor 441 is 55 degrees. If it exceeds the figure (the preset heating temperature + v, see FIG. 8), the heating operation is stopped and only hot water generating operation is performed. In this state, when the hot water load is increased again and the temperature of the second supply temperature sensor 441 is maintained at 55 degrees or less, the heating operation is performed.
  • the temperature range of the second hot water temperature sensor 522 is an error range of the preset hot water temperature (the preset hot water temperature -z, see FIG. 8).
  • the second hot water temperature sensor 522 adjusts the target temperature by controlling the burner heat amount so as to meet the error range of the preset hot water temperature.
  • z in FIG. 8 is an error range.
  • the error range is not a fixed value, but can be adjusted by the user by changing the setting.
  • the control method of the combined heating hot water boiler 100 according to the first embodiment of the present invention includes a flow path forming step, a heating temperature adjusting step and a hot water temperature adjusting step.
  • At least one of a first flow path for supplying the second flow path for supplying the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to the main heat exchanger 200 is formed.
  • the amount of heat of the burner is controlled so that the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 reaches a preset heating temperature.
  • the hot water temperature adjusting step adjusts the temperature of the hot water generated by heat exchange in the hot water heat exchanger 300 to reach a preset hot water temperature.
  • the heating water heated in the main heat exchanger 200 is supplied to the hot water heat exchanger 300, the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 is supplied to the heating device or returned to the main heat exchanger 200.
  • the hot water generating operation and the heating operation can be performed stably at the same time.
  • the heating hot water combined use boiler 100 according to the second embodiment uses the first pump 411 and the second pump 423 instead of the hot water valve 451 and the heating valve 421 of the first embodiment.
  • the heating hot water combined use boiler 100 according to the second embodiment uses the first pump 411 and the second pump 423 instead of the hot water valve 451 and the heating valve 421 of the first embodiment.
  • the rest of the configuration is the same as in the first embodiment described above.
  • a detailed description of the same configuration will be omitted and will be described based on the difference.
  • a second embodiment of the present invention may include a first pump 411 and a second pump 423.
  • the first pump 411 may be installed on the heating return pipe 410 to return the heating water to the main heat exchanger 200.
  • the second pump 423 may be installed on the heating water supply pipe 420 to supply the heating water on the second connection pipe 440 to the heating target H.
  • the type of the first pump 411 and the second pump 423 is not limited. For example, a speed adjustable pump may be applied, or an on / off type may be applied.
  • the heating water supply pipe 420 may be provided with a third supply temperature sensor 425 for measuring the temperature of the heating water supplied to the heating target (H).
  • Figure 11 is a flow chart of the heating operation.
  • the control unit may control to operate the first pump 411 and the second pump 423 to form the first flow path during the heating operation.
  • the first pump 411 and the second pump 423 may be operated by the controller.
  • the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 flows to the second connection pipe 440 and the heating water supply pipe 420 to be supplied to the heating target (H).
  • the heating water is supplied from the heating target H to the main heat exchanger 200, and the heating water heated in the main heat exchanger 200 is supplied to the hot water heat exchanger 300.
  • a circulation passage including a heating target (H) can be formed.
  • the heating water of the second connection pipe 440 may be supplied to the heating water return pipe 410 through the third connection pipe 450.
  • the controller may control the amount of heat of the burner connected to the main heat exchanger 200 such that the temperature of the heating water supplied to the heating water supply pipe 420 reaches a preset heating temperature.
  • the result of controlling the heat amount of the burner of the main heat exchanger 200 is measured by the first supply temperature sensor 431 installed in the first connection pipe 430, the temperature of the heating water supplied to the heating water supply pipe 420. May be measured by the third supply temperature sensor 425.
  • the temperature of the second supply temperature sensor 441 may be lower than the temperature of the third supply temperature sensor 425. Therefore, it is preferable that the controller controls the amount of heat of the burner so that the temperature of the third supply temperature sensor 425 becomes a preset heating temperature.
  • Figure 13 is a flow chart of the hot water generating operation.
  • the controller may control the first pump 411 to be operated and to control the second pump 423 to be stopped to form a second flow path during the hot water generation operation.
  • the controller may operate the first pump 411 and stop the second pump 423.
  • the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 may flow to the downstream side of the second connection pipe 440, the third connection pipe 450, and the heating water recovery pipe 410 to be supplied to the main heat exchanger 200.
  • a circulation passage through which the heating water circulates between the hot water heat exchanger 300 and the main heat exchanger 200 may be formed while the heating water heated in the main heat exchanger 200 is supplied to the hot water heat exchanger 300.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a simultaneous operation state of heating and hot water generation using two embodiments, and FIG. 15 is a flowchart of simultaneous operation of heating and hot water generation.
  • the controller may form at least one of the first flow path and the second flow path according to the temperature of the heating water discharged to the second connection pipe 440. have.
  • the controller may control the amount of heat of the burner transferring the combustion heat to the main heat exchanger 200 so that the temperature of the heating water discharged to the second connection pipe 440 reaches a preset heating temperature.
  • the controller controls the first pump 411 and the second pump 423 to operate to form the first flow path during simultaneous operation of heating and hot water generation. Then, in consideration of the temperature of the heating water discharged to the heating water supply pipe 420, it is possible to control the operation of the first pump 411 and the second pump 423 to form a second flow path.
  • the first flow path may be formed while the first pump 411 and the second pump 423 are operated by the controller.
  • the heating water supplied to the heating target H through the heating water return pipe 410 flows to the main heat exchanger 200, and the hot water heat exchanger through the first connection pipe 430.
  • the heating water flows to 300, and the heating water flows to the heating target H through the second connection pipe 440 and the heating water supply pipe 420.
  • the temperature of the second connection pipe 440 may be controlled in consideration of the heating water. After that, when the temperature of the second connection pipe 440 is out of the preset heating temperature according to the use load of heating and hot water, the heating water flowing through the first flow path in consideration of the temperature of the heating water of the second connection pipe 440. To adjust the amount of or to form a second flow path. Accordingly, the hot water generating operation and the heating operation can be performed stably at the same time.
  • the control unit may The flow rate of the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 may be reduced by reducing the speed of the first pump 411.
  • the control unit can be controlled to operate and the second pump 4 can be controlled to stop to form two flow paths.
  • the boiler stops the heating operation and performs only the hot water generating operation.
  • the controller may perform simultaneous heating and hot water generation.
  • the controller may operate the first pump 411 to form the second flow path. Control and control of the second pump 421 to be stopped.
  • FIG. 16 and 17 show a modified embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • the modified embodiment of the second embodiment is modified in that some parts are provided outside the boiler body 110.
  • the combined heating hot water boiler 100 according to the present invention as shown in the embodiment shown in Figure 9 may be installed to accommodate all the configuration in the interior of the boiler body 110, shown in Figures 16 and 17 As shown in the embodiment, some components may be installed outside the boiler body 110.
  • the second pump 421 may be connected to an external heating water supply pipe 4202.
  • the third connecting pipe 4500 connects the external second connecting pipe 4402 and the external heating water return pipe 4102 to the outside of the boiler body 110. It may be provided.
  • a member connecting the third connecting pipe 4500 and the external second connecting pipe 4402 and a member connecting the third connecting pipe 4500 and the external heating water return pipe 4102 also include the boiler body 110. It can be installed externally.
  • heating water supply pipe 4202 may be connected to the external second connection pipe 4402. In this case, the entire heating water supply pipe 4202 is provided outside, and the second pump 423 and the third supply temperature sensor 425 provided in the heating water supply pipe 4202 are also installed outside the boiler body 110. Can be. In addition, the first pump 411 may also be installed in the external heating water return pipe 4102.
  • the third connecting pipe 4500 and the first pump 411 or the second pump 423 are installed outside the boiler body 110, thereby providing the first pump 411 or the like. Manipulation of the second pump 423 can be facilitated. In addition, since some components, such as the first pump 411 and the second pump 423, and their connection portions are installed outside the boiler body 110, the installation of the components can be facilitated. And since the internal configuration of the boiler body 110 is simplified and the space requirements are reduced, there is an advantage that the boiler size can be reduced.
  • control method of a heating hot water boiler according to a second embodiment of the present invention will be described.
  • the control method of the combined heating hot water boiler according to another aspect of the present invention described below is a control method using the heating hot water boiler according to the second embodiment of the present invention, and the following description will be duplicated from the above description. Is omitted.
  • the control method of the combined heating hot water boiler 100 according to the second embodiment of the present invention includes a flow path forming step, a heating temperature adjusting step and a hot water temperature adjusting step.
  • At least one of a first flow path for supplying the second flow path for supplying the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 to the main heat exchanger 200 is formed.
  • the amount of heat of the burner is controlled so that the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 reaches a preset heating temperature.
  • the hot water temperature adjusting step adjusts the temperature of the hot water generated by heat exchange in the hot water heat exchanger 300 to reach a preset hot water temperature.
  • the heating water is supplied to the heating device or returned to the main heat exchanger 200, so that the hot water generating operation and the heating operation are stably performed. Can be performed simultaneously.
  • the heating hot water combined use boiler 100 according to the third embodiment has a difference in that the three-way valve 460 controls the flow of the heating water instead of the hot water valve 451 and the heating valve 421 of the first embodiment.
  • the rest of the configuration is the same as in the first embodiment described above.
  • a detailed description of the same configuration will be omitted and will be described based on the difference.
  • the third embodiment of the present invention may further include a three-way valve 460.
  • the three-way valve 460 may be installed at a connection point between the second connection pipe 440, the heating water supply pipe 420, and the third connection pipe 450.
  • the three-way valve 460 may selectively connect the second connection pipe 440 to any one of the heating water supply pipe 420 and the third connection pipe 450. Accordingly, the heating water passing through the hot water heat exchanger 300 may be supplied to any one of the heating water supply pipe 420 and the third connection pipe 450.
  • the controller may control the three-way valve 460 according to a heating operation, a hot water operation, or a simultaneous operation of heating and hot water generation.
  • the three-way valve 460 may be an on / off type on / off valve or a proportional valve capable of position control.
  • a flow path is formed so as to be supplied to the heating device or to be returned to the main heat exchanger. Can be performed simultaneously.
  • the mixing valve can solve the problem that the temperature of the hot water is increased by simultaneously performing the heating operation and the hot water generation operation, it is possible to supply hot water of the appropriate temperature.

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Abstract

본 발명은 난방 온수 겸용 보일러를 제공한다. 상기 난방 온수 겸용 보일러는, 난방수를 열교환에 의해 가열하는 주열교환기와, 상기 주열교환기에서 가열된 난방수가 공급되고, 난방수와의 열교환에 의해 직수를 온수로 가열하는 온수열교환기와, 상기 온수열교환기를 통과한 난방수의 흐름을 제어하여, 난방대상으로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 상기 주열교환기로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법
본 발명은 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 난방과 온수의 동시 사용 요청이 있는 경우에도 난방 정지 없이 난방과 온수의 동시 사용이 가능한 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법에 관한 것이다.
보일러는 일반 가정이나 공공건물 등에서 난방용이나 온수용으로 사용되고 있다. 통상적으로 보일러는 기름 또는 가스를 연료로 사용하여 버너를 통해 연소시킨 다음, 연소과정에서 발생한 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 가열된 물을 실내로 순환시켜 난방을 하거나 필요에 따라 온수로 사용한다.
도 1에는 종래 난방 온수 겸용 보일러(1)가 도시된다. 종래 난방 온수 겸용 보일러(1)는 버너의 연소열에 의해 난방수를 가열하는 주열교환기(2)와, 난방모드나 온수모드로 유로를 전환하는 삼방밸브(4)와, 물을 순환시키는 보일러 순환펌프(5)와, 직수를 열교환하여 온수로 공급하기 위한 온수열교환기(3)를 포함할 수 있다.
종래의 난방 온수 겸용 보일러(1)는, 보일러 순환펌프(5)를 가동하여 난방수환수관(L1,L2)을 통해 주열교환기(2)로 난방수를 환수시키고, 주열교환기(2)에서 가열된 물을 연결관(L3)을 통해 삼방밸브로 공급한다. 난방 가동 시에 삼방밸브(4)를 난방수공급관(L4)으로 전환하여 버너의 연소열에 의해 열교환된 난방수를 난방소요처로 공급한다. 온수 사용 시에 삼방밸브(4)를 온수열교환기(3)를 통과하는 연결관(L5)으로 전환하여 열교환에 의해 직수관(L6)에서 공급된 직수를 온수로 가열하여 온수관(L7)으로 배출한다. 도 1에서 1점 쇄선은 난방 가동 시의 물의 흐름이고, 점선은 온수 사용 시의 물의 흐름을 도시한 것이다.
종래 난방 온수 겸용 보일러(1)는 상기한 바와 같이 삼방밸브(4)에 의해 난방유로와 온수유로가 구분되고 난방 동작과 온수 생성동작이 별개로 동작한다.
그런데, 종래 보일러(1)는 온수 사용시 온수 동작을 우선으로 동작시키므로, 난방 중 온수를 사용하게 되면 난방을 정지하고 온수 생성 동작을 수행하며, 온수 사용 중 난방요청이 들어온 경우 온수 사용을 완료한 후 난방 동작을 수행하게 된다.
이에 따라, 온수 사용 시에 난방 동작을 수행할 수 없게 되어 난방이 잘 되지 않는 문제가 있다. 또한, 온수 사용 후 재사용시에 온수 온도 편차를 줄이고 빠른 온수 공급을 위해 온수 대기 시간을 갖는 보일러(1)의 경우 온수 대기 시간 동안 난방 동작을 수행할 수 없어 난방이 더 잘 되지 않을 수 있다. 이러한 문제로 인해 온수의 사용이 빈번한 가정이나 식당 등이 영업소의 경우 난방장치와 온수장치를 별개로 사용하는 경우도 많다.
또한, 종래 난방 온수 겸용 보일러(1)를 사용하면 난방 사용 중에 온수를 사용할 경우, 난방 공급 온도가 높은 상태에서 온수를 사용하게 되어 너무 높은 온도의 온수가 공급되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행하는 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 난방 동작과 온수 생성 동작을 동시에 수행함으로 인해 온수의 온도가 높아지는 문제를 해결하고, 적절한 온도의 온수를 공급하는 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러는, 난방수를 열교환에 의해 가열하는 주열교환기와, 상기 주열교환기에서 가열된 난방수가 공급되고, 난방수와의 열교환에 의해 직수를 온수로 가열하는 온수열교환기와, 상기 온수열교환기를 통과한 난방수의 흐름을 제어하여, 난방대상으로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 상기 주열교환기로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러의 제어방법은, 난방 및 온수 생성의 동시 동작이 요청되면, 온수열교환기를 통과한 난방수의 온도를 고려하여, 난방대상으로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 상기 주열교환기로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성하는 유로 형성단계와, 상기 온수열교환기를 통과한 난방수가 기설정된 난방온도에 도달하도록 버너의 열량을 제어하는 난방온도 조절단계와, 상기 온수열교환기에서 열교환되어 생성된 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 조절하는 온수온도 조절단계를 포함한다.
본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법은 주열교환기에서 가열된 난방수가 모두 온수열교환기로 공급된 후 난방기기로 공급되거나 주열교환기로 환수되도록 유로가 형성되므로, 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 믹싱밸브에 의해, 난방 동작과 온수 생성 동작을 동시에 수행함으로 인해 온수의 온도가 높아지는 문제를 해결하고, 적절한 온도의 온수를 공급할 수 있다.
도 1은 종래 난방 온수 겸용 보일러의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 난방 온수 겸용 보일러의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 난방 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 난방 동작의 순서도이다.
도 5는 도 2의 온수 생성 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 온수 생성 동작의 순서도이다.
도 7은 도 2의 난방 및 온수 생성의 동시 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 2의 난방 및 온수 생성의 동시 동작의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 의한 난방 온수 겸용 보일러의 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 난방 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 도 9의 난방 동작의 순서도이다.
도 12는 도 9의 온수 생성 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 13은 도 9의 온수 생성 동작의 순서도이다.
도 14는 도 9의 난방 및 온수 생성의 동시 동작 상태를 도시한 도면이다.
도 15는 도 9의 난방 및 온수 생성의 동시 동작의 순서도이다.
도 16은 도 9에서 제1 펌프가 보일러본체의 외부에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 17은 도 9에서 제1 펌프 및 제2 펌프가 보일러본체의 외부에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 의한 난방 온수 겸용 보일러의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 2 내지 도 8에는 본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러의 제1 실시예가 도시되고, 도 9 내지 15에는 본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러의 제2 실시예가 도시되고, 도 16 및 도 17에는 본 발명의 제2 실시예의 변형례가 도시된다.
제1 실시예
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)는 주열교환기(200)와 온수열교환기(300)와 제어부를 포함한다.
주열교환기(200)는 난방수를 열교환에 의해 가열할 수 있다. 구체적으로 주열교환기(200)에는 환수된 난방수가 유입될 수 있고, 유입된 난방수는 버너에 의한 연소열에 의해 열교환되어 가열될 수 있다.
온수열교환기(300)는 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 공급되고, 난방수와의 열교환에 의해 직수를 온수로 가열한다. 이때 주열교환기(200)에서 열교환된 난방수가 온수열교환기(300)로 모두 공급되게 구비될 수 있다.
제어부는, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수의 흐름을 제어하여, 난방대상(H)으로 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 주열교환기(200)로 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성하도록 제어한다.
구체적으로, 본 발명은 주열교환기(200)에서 열교환되어 가열된 난방수가 온수열교환기(300)로 모두 공급될 수 있다. 온수열교환기(300)로 공급된 난방수는 직수와 열교환한 후 온수열교환기(300)를 통과할 수 있다. 온수열교환기(300)를 통과한 난방수는 제어부의 제어에 의해 난방대상(H) 및/또는 주열교환기(200)로 공급될 수 있다.
더욱 구체적으로 제어부는, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수의 흐름을 제어하여 난방대상(H)으로 난방수를 공급하기 위한 제1 유로를 형성할 수 있다. 이때 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 온수열교환기(300)를 통과한 후 난방대상(H)으로 공급되므로 난방동작과 온수 생성동작을 동시에 수행할 수 있다. 즉 온수를 사용하면서 난방 동작을 안정적으로 수행할 수 있다(도 3 및 도 7 참조).
또한, 제어부는 온수열교환기(300)를 통과한 난방수의 흐름을 제어하여 주열교환기(200)로 난방수를 공급하기 위한 제2 유로를 형성할 수 있다. 이 경우 난방수는 온수열교환기(300)에서 주열교환기(200)로 환수될 수 있고, 온수 생성 동작을 수행할 수 있다(도 5 참조).
이와 같이 본 발명에 따르면, 제어부가 제1 유로를 형성하여 난방과 온수를 동시에 사용함은 물론, 온수 사용 시에도 난방 동작이 안정적으로 수행되도록 하여 종래 온수 중심으로 동작하는 보일러의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 본 발명은 제어부가 제1 유로와 제2 유로를 형성하게 난방수의 흐름을 제어함으로써, 난방설정온도와 온수설정온도에 적절하게 대응할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 난방수환수관(410)과 제1 연결관(430)과 제2 연결관(440)을 더 포함할 수 있다.
난방수환수관(410)은 주열교환기(200)로 난방수를 환수시킬 수 있다. 또한, 난방수공급관(420)은 난방대상(H)과 연결되어 가열된 난방수를 난방대상(H)으로 공급할 수 있다. 여기서 난방수환수관(410)에는 제1 펌프(411)가 구비될 수 있고, 주열교환기(200)의 전단에 구비되어 주열교환기(200)로 환수되는 난방수의 온도를 측정하는 제1 환수온도센서(412)가 더 구비될 수 있다.
난방수공급관(420)은 난방대상(H)에 연결되어 난방수를 공급할 수 있고, 제2 연결관(440)의 하류 측에 연결될 수 있다. 제2 연결관(440)을 통해 난방수공급관(420)으로 온수열교환기(300)에서 열교환된 난방수가 배출될 수 있다.
제1 연결관(430)은 주열교환기(200)와 온수열교환기(300) 사이를 연결하여, 주열교환기(200)에서 열교환된 난방수를 온수열교환기(300)로 모두 공급시킬 수 있다. 즉 주열교환기(200)에서 열교환된 난방수를 모두 온수열교환기(300)로 공급되게 하는 유로의 형성은 제1 연결관(430)으로 구현될 수 있다. 여기서 제1 연결관(430)에는 주열교환기(200)에서 열교환된 난방수의 온도를 측정하는 제1 공급온도센서(431)가 구비될 수 있다. 또한, 주열교환기(200)의 전단인 난방수환수관(410) 또는, 주열교환기(200)의 후단인 제1 연결관(430)에는 팽창탱크가 배치될 수 있다.
제2 연결관(440)은 온수열교환기(300)에서 열교환된 난방수가 배출될 수 있다. 여기서 제2 연결관(440)에는 온수열교환기(300)를 통과한 난방수의 온도를 측정하는 제2 공급온도센서(441)가 구비될 수 있다.
제3 연결관(450)은 제2 연결관(440)과 난방수환수관(410)을 연결할 수 있다. 제3 연결관(450)은 제2 연결관(440)을 통해 유입된 난방수를 난방수환수관(410)으로 공급하여 주열교환기(200)로 공급시킬 수 있다. 여기서 난방수환수관(410)에는 제3 연결관(450)과의 연결지점보다 상류 측에 구비되어 난방대상(H)에서 환수되는 온도를 측정하는 제2 환수온도센서(413)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 도시된 실시예를 참조하면, 본 발명은 주열교환기(200)와 온수열교환기(300)가 수용되는 보일러본체(110)를 더 포함할 수 있다. 그리고 난방수환수관(410)은, 보일러본체(110)의 내부에 구비되고 주열교환기(200)에 연결되는 내부 난방수환수관(4101)과, 보일러본체(110)의 외부에 구비되고 내부 난방수환수관(4101)에서 연장되며 난방대상(H)에 연결되는 외부 난방수환수관(4102) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 난방수환수관(410)은 난방대상(H)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
또한, 난방수공급관(420)은, 보일러본체(110)의 내부에 구비되고 제2 연결관(440)과 연결되는 내부 난방수공급관(4201)과, 보일러본체(110)의 외부에 구비되고 내부 난방수공급관(4201)에서 연장되며 난방대상(H)에 연결되는 외부 난방수공급관(4202) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어 도시된 바와 같이 내부 난방수공급관(4201)과 외부 난방수공급관(4202)을 모두 포함할 수 있고, 도시되지 않았지만 내부 난방수공급관(4201)과 외부 난방수공급관(4202) 중 어느 하나만 포함할 수도 있다. 그리고, 난방수공급관(420)은 난방대상(H)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
그리고, 제2 연결관(440)은 도 2에 도시된 일례와 같이 모두 보일러본체(110)의 내부에 구비될 수도 있다. 또한 제2 연결관(440)은 도 17에 도시된 일례와 같이 보일러본체(110)의 내부에 구비되고 온수열교환기(300)에 연결되는 내부 제2 연결관(4401)과, 보일러본체(110)의 외부에 구비되고 내부 제2 연결관(4401)에서 연장되는 외부 제2 연결관(4402)을 포함할 수도 있다.
제3 연결관(450)은 제2 연결관(440)과 난방수환수관(410)의 위치에 따라 보일러본체(110)의 내부 또는 외부에 구비될 수 있다.
제어부는, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420)으로 흐르게 하여 제1 유로를 형성할 수 있다. 또한 제어부는, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 제2 연결관(440)과 제3 연결관(450) 및 난방수환수관(410)의 하류 측으로 흐르게 하여 제2 유로를 형성할 수 있다.
이때 제1 유로는, 난방대상(H)으로 온수열교환기(300)를 통과한 난방수를 공급할 수 있다면, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어 난방대상(H)에 별도의 입수관(미도시)이 설치되고, 외부 난방수공급관(4202)이 입수관에 연결된 경우, 제1 유로는 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420)과 난방대상(H)에 구비된 입수관을 포함하여 구현될 수 있다.
이러한 구성에 의해 본 발명은 난방 및 온수 생성의 동시 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도에 따라, 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나를 형성할 수 있다.
또한 제어부는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하도록, 주열교환기(200)에 연소열을 전달하는 버너의 열량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제2 연결관(440)의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하도록 버너의 열량을 제어할 수 있다. 즉 제2 공급온도센서(441)의 온도와 온수열교환기(300)에서 열교환을 고려하여 제1 공급온도센서(431)의 온도가 설정될 수 있다. 그리고, 난방 및 온수 사용에 따라 제2 공급온도센서(441)의 온도가 기설정된 난방온도를 벗어나는 경우, 제어부는 제1 유로로 공급되는 난방수의 양을 조절하거나 제2 유로를 형성함으로써, 난방온도를 안정적으로 유지할 수 있다.
한편, 본 발명은 직수관(510)과 온수관(520)을 포함할 수 있다. 또한 본 발명은 믹싱관(530) 및 믹싱밸브(531)를 더 포함할 수 있다. 직수관(510)은 온수열교환기(300)에서 열교환되는 직수가 공급될 수 있고, 온수관(520)은 온수열교환기(300)에서 열교환이 이루어진 제1 온수가 배출될 수 있다.
여기서 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도가 기설정된 난방온도에 맞게 설정되므로, 온수열교환기(300)에서 열교환되어 온수관(520)으로 배출되는 제1 온수의 온도는 사용자가 요청하여 기설정된 온수온도보다 높을 수 있다. 따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위해 믹싱관(530)과 믹싱밸브(531)를 더 포함할 수 있다.
믹싱관(530)은 직수관(510)과 온수관(520) 사이에 연결되고, 믹싱밸브(531)는 믹싱관(530) 상에 설치되어 혼합되는 직수의 양을 조절할 수 있다. 여기서 직수관(510)에는 유입되는 직수의 온도를 측정하는 직수온도센서(513)와, 유입되는 직수의 유량을 측정하는 유량감지센서(511)가 구비될 수 있다.
그리고 온수관(520)에는 제1 온수온도센서(521)와 제2 온수온도센서(522)가 구비될 수 있다. 제1 온수온도센서(521)는 온수관(520)의, 믹싱관(530)과의 연결지점보다 상류 측에 구비되어 온수열교환기(300)에서 열교환된 직후의 온수인 제1 온수의 온도를 측정할 수 있다. 제2 온수온도센서(522)는 믹싱관(530)과의 연결지점보다 하류 측의 온수관(520) 상에 구비되어 출수되는 온수인 제2 온수의 온도를 측정할 수 있다.
제어부는, 온수관(520)을 통해 외부로 출수되는 제2 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 믹싱밸브(531)를 조절할 수 있다. 구체적으로 제어부는 제2 온수온도센서(522)에서 감지된 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록, 제1 온수온도센서(521)에서 감지된 온도를 고려하여 상기 믹싱밸브(531)를 조절할 수 있다.
이에 따라, 제1 온수의 온도가 기설정된 온수온도보다 높은 경우에도, 제어부는 믹싱밸브(531)에 의해 제1 온수에 직수가 적절히 공급되게 하여, 제2 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 제어할 수 있다. 즉 제어부는 직수관에 설치된 직수온도센서(513)의 온도와, 제1 온수온도센서(521)의 온도와, 사용자가 설정한 온수온도를 비교하여 믹싱밸브(531)의 개방정도를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 믹싱밸브(531)를 구비함으로써, 난방 동작과 온수 생성 동작을 동시에 수행함에 따라 온수의 온도가 높아지는 문제를 해결하고, 적절한 온도의 온수를 공급할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예는 난방밸브(421)와 온수밸브(451)를 포함할 수 있다.
난방밸브(421)는, 난방수공급관(420) 상에 설치되어 난방수공급관(420)을 개폐할 수 있다. 온수밸브(451)는, 제3 연결관(450) 상에 설치되어 상기 제3 연결관(450)을 개폐할 수 있다. 여기서 난방밸브(421)와 온수밸브(451)는 개도조절이 가능한 밸브일 수도 있고, 온/오프 타입의 개폐밸브일 수도 있다.
도 3은 제1 실시예를 이용한 난방 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 난방 동작의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 제어부는 난방 동작 시에 제1 유로를 형성하도록 온수밸브(451)를 폐쇄되게 제어하고 난방밸브(421)를 개방되게 제어할 수 있다.
구체적으로 난방 동작이 요청되면, 제어부에 의해, 온수밸브(451)가 폐쇄되고 난방밸브(421)가 개방될 수 있다. 이때 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420)으로 흘러서 난방대상(H)으로 공급될 수 있다. 그리고 난방수환수관(410)에 설치된 제1 펌프(411)를 가동시키면 난방대상(H)으로부터 주열교환기(200)로 난방수가 공급되고, 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 온수열교환기(300)로 공급되면서, 난방대상(H)을 포함하는 순환유로가 형성될 수 있다.
도 5는 제1 실시예를 이용한 온수 생성 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 6은 온수 생성 동작의 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제어부는 온수 생성 동작 시에 제2 유로를 형성하도록 난방밸브(421)를 폐쇄되게 제어하고 온수밸브(451)를 개방되게 제어할 수 있다.
구체적으로 온수 동작이 요청되면, 제어부에 의해, 난방밸브(421)를 폐쇄되고 온수밸브(451)를 개방될 수 있다. 이때 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 제2 연결관(440)과 제3 연결관(450) 및 난방수환수관(410)의 하류 측으로 흘러서 주열교환기(200)로 공급될 수 있다. 그리고 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 온수열교환기(300)로 공급되면서 온수열교환기(300)와 주열교환기(200) 사이에 난방수가 순환하는 순환유로가 형성될 수 있다.
도 7은 제1 실시예를 이용한 난방 및 온수 생성의 동시 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 난방 및 온수 생성의 동시 동작의 순서도이다.
상기한 바와 같이, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제어부는 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도에 따라, 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나를 형성할 수 있다. 또한, 제어부는 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하도록, 주열교환기(200)에 연소열을 전달하는 버너의 열량을 제어할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 실시예에서 제어부는 제1 유로를 형성하도록 온수밸브(451)를 폐쇄되게 제어하고 난방밸브(421)를 개방되게 제어한 후, 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도를 고려하여 제2 유로를 형성하도록 온수밸브(451)와 난방밸브(421)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 동시 동작이 요청되면, 제어부에 의해 온수밸브(451)가 폐쇄되고 난방밸브(421)가 개방되면서 제1 유로가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 펌프(421)가 구동하면 난방수환수관(410)을 통해 난방대상(H)에 공급되는 난방수가 주열교환기(200)로 흐르고, 제1 연결관(430)을 통해 온수열교환기(300)로 난방수가 흐르고, 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420)을 통해 난방대상(H)으로 난방수가 흐르게 된다.
이때 제2 연결관(440)의 온도는 난방수를 고려하여 제어될 수 있다. 이 후 난방과 온수의 사용부하에 따라 제2 연결관(440)의 온도가 기설정된 난방온도에서 벗어나면, 제2 연결관(440)의 난방수의 온도를 고려하여 제1 유로를 흐르는 난방수의 양을 조절하거나 제2 유로를 형성할 수 있다. 이에 따라 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행될 수 있다.
구체적으로 도 8을 참조하면, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 버너의 열량을 최대로 제어하여도 제2 연결관(440)의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 제어부는 난방밸브(421)의 개도를 줄여서 온수열교환기(300)를 통과하는 난방수의 유량을 감소시킬 수 있다.
구체적으로 온수사용부하가 증가하는 경우, 버너를 최대 열량으로 동작하여도 제2 공급온도센서(441)의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮아질 수 있다. 이때 제어부는 제2 공급온도센서(441)의 온도를 기설정된 난방온도로 맞추도록 난방밸브(421)의 개도를 조절할 수 있다. 즉 제어부는 난방밸브(421)의 개도를 줄여서 온수열교환기(300)를 통과하는 난방수의 유량을 감소시킴으로써, 온수열교환기(300)를 통과하는 난방수의 온도를 상승시킬 수 있다. 이 후 제2 공급온도센서(441)의 온도가 기설정된 난방온도가 되면, 제어부는 다시 난방밸브(421)의 개도를 증가시켜서 원상태로 복귀시킬 수 있다.
그런데, 난방밸브(421)의 개도를 최소로 하여도 제2 연결관(440)의 난방수의 온도(제2 공급온도센서(441)의 온도)가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 제어부는 제2 유로를 형성하도록 온수밸브(451)를 개방하고 난방밸브(421)를 폐쇄할 수 있다. 이때 보일러는 난방 동작을 중지하고, 온수 생성 동작만 수행하게 된다. 이 후 제2 공급온도센서(441)의 온도가 기설정된 난방온도가 되면, 제어부는 다시 난방 및 온수 생성 동시 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 요청한 기설정된 난방온도가 60도인 경우, 제2 공급온도센서(441)의 온도를 60도로 제어하고 있는 상태에서, 온수 사용부하가 증가하여 버너 열량을 최대로 하고 난방밸브(421)의 개도를 조절하였음에도 불구하고, 제2 공급온도센서(441)의 온도가 55도(기설정된 난방온도-v, 도 8 참조) 미만인 경우, 난방동작을 중지하고 온수 생성 동작만 수행한다. 이와 같은 상황에서 다시 온수 사용부하가 감소하여 제2 공급온도센서(441)의 온도가 55도 이상을 유지하는 조건이 되면 난방동작을 수행한다. 여기서 도 8의 v는 오차범위이다.
이와 반대로 도 8을 참조하면, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제2 연결관(440)의 난방수의 온도(제2 공급온도센서(441)의 온도)가 기설정된 난방온도보다 높은 경우, 제어부는 제2 유로를 형성하도록 온수밸브(451)를 개방되게 제어하고 난방밸브(421)를 폐쇄되게 제어할 수 있다. 이는 기설정된 난방온도보다 높은 온도로 난방동작이 수행되는 것을 방지하기 위함이다.
구체적으로, 온수사용부하가 감소하는 경우 제2 공급온도센서(441)의 온도가 기설정된 난방온도보다 높아질 수 있다. 이때 제어부는 제2 공급온도센서(441)의 온도를 기설정된 난방온도로 맞추도록, 온수밸브(451)를 개방하고 난방밸브(421)를 폐쇄하여 온수 생성 동작만 수행하게 제어할 수 있다. 이 후 온수사용부하가 증가하여 제2 공급온도센서(441)의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하게 되면, 제어부는 난방밸브(421)를 개방하고 온수밸브(451)를 폐쇄하여 다시 난방 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
사용자가 요청한 기설정된 난방온도가 50도인 경우에, 제2 공급온도센서(441)의 온도를 50도 제어하고 있는 상태에서, 온수 사용부하가 감소하여 제2 공급온도센서(441)의 온도가 55도(기설정된 난방온도+v, 도 8 참조)를 초과할 경우 난방 동작을 중지하고 온수 생성 동작만 수행한다. 이러한 상태에서 다시 온수 부하가 증가하여 제2 공급온도센서(441)의 온도가 55도 이하로 유지되는 조건이면 난방 동작을 수행한다.
또한 제2 공급온도센서(441)의 온도를 기설정된 난방온도로 맞추었으나, 제2 온수온도센서(522)의 온도가 기설정된 온수온도의 오차범위(기설정된 온수온도-z, 도 8 참조)보다 낮은 경우, 제2 온수온도센서(522)가 기설정된 온수온도의 오차범위를 맞출 수 있도록, 버너 열량을 제어하여 목표온도를 높여서 조절한다. 여기서 도 8의 z는 오차범위이다. 여기서 오차범위는 고정된 값이 아니고, 사용자 등이 설정 변경을 통해 조정할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 8을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러의 제어방법을 설명한다. 이하에서 설명하는 본 발명의 다른 측면에 의한 난방 온수 겸용 보일러의 제어방법은, 상기한 본 발명의 제1 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러를 이용한 제어방법이므로, 이하에서는 상기한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)의 제어방법은, 유로 형성단계와, 난방온도 조절단계 및 온수온도 조절단계를 포함한다.
유로 형성단계는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작이 요청되면, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수의 온도를 고려하여, 난방대상(H)으로 온수열교환기(300)를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 주열교환기(200)로 온수열교환기(300)를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성한다.
난방온도 조절단계는, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 기설정된 난방온도에 도달하도록 버너의 열량을 제어한다.
온수온도 조절단계는, 온수열교환기(300)에서 열교환되어 생성된 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 조절한다.
본 발명에 따르면, 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 온수열교환기(300)로 공급된 후, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 난방기기로 공급되거나 주열교환기(200)로 환수되므로, 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행될 수 있다.
제2 실시예
이하에서는 도 9 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)를 설명한다. 제2 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)는, 제1 실시예의 온수밸브(451)와 난방밸브(421) 대신, 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)에 의해 난방수의 흐름을 제어하는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 상기한 제1 실시예와 동일하다. 이하에서는 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예는 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)를 포함할 수 있다.
제1 펌프(411)는 난방수환수관(410) 상에 설치되어 주열교환기(200)로 난방수를 환수시킬 수 있다. 제2 펌프(423)는 난방수공급관(420) 상에 설치되어 제2 연결관(440) 상의 난방수를 난방대상(H)으로 공급시킬 수 있다. 여기서 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)의 종류에는 제한이 없으며, 예를 들어 속도 조절이 가능한 펌프가 적용될 수도 있고, 온/오프 타입이 적용될 수도 있다.
또한 난방수공급관(420)에는 난방대상(H)으로 공급되는 난방수의 온도를 측정하는 제3 공급온도센서(425)가 구비될 수 있다.
도 10은 제2 실시예를 이용한 난방 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 11은 난방 동작의 순서도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제어부는 난방 동작 시에 제1 유로를 형성하도록 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)를 가동되게 제어할 수 있다. 구체적으로 난방 동작이 요청되면, 제어부에 의해 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)를 가동될 수 있다. 이때 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420)으로 흘러서 난방대상(H)으로 공급될 수 있다. 그리고 난방수환수관(410)에 설치된 제1 펌프(411)를 가동시키면 난방대상(H)으로부터 주열교환기(200)로 난방수가 공급되고, 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 온수열교환기(300)로 공급되면서, 난방대상(H)을 포함하는 순환유로가 형성될 수 있다. 이때 제3 연결관(450)을 통해 제2 연결관(440)의 난방수가 난방수환수관(410)으로 공급될 수도 있다.
이때 제어부는 난방수공급관(420)으로 공급된 난방수의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하도록 주열교환기(200)에 연결된 버너의 열량을 제어할 수 있다. 여기서 주열교환기(200)의 버너의 열량을 제어한 결과는 제1 연결관(430)에 설치된 제1 공급온도센서(431)를 통해 측정되고, 난방수공급관(420)으로 공급된 난방수의 온도는 제3 공급온도센서(425)로 측정될 수 있다. 여기서 제2 연결관(440)에서 제3 연결관(450)으로 공급되는 난방수의 유량보다, 제2 연결관(440)에서 난방수공급관(420)으로 공급되는 난방수의 유량이 클 경우, 제2 공급온도센서(441)의 온도가 제3 공급온도센서(425)의 온도보다 낮을 수 있다. 따라서 제어부는 제3 공급온도센서(425)의 온도가 기설정된 난방온도가 되도록 버너의 열량을 제어하는 것이 바람직하다.
도 12는 제2 실시예를 이용한 온수 생성 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 13은 온수 생성 동작의 순서도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제어부는 온수 생성 동작 시에 제2 유로를 형성하도록 제1 펌프(411)를 가동되게 제어하고 제2 펌프(423)를 정지되게 제어할 수 있다.
구체적으로 온수 동작이 요청되면 제어부에 의해, 제1 펌프(411)를 가동되고 제2 펌프(423)를 정지될 수 있다. 이때 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 제2 연결관(440)과 제3 연결관(450) 및 난방수환수관(410)의 하류 측으로 흘러서 주열교환기(200)로 공급될 수 있다. 그리고 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 온수열교환기(300)로 공급되면서 온수열교환기(300)와 주열교환기(200) 사이에 난방수가 순환하는 순환유로가 형성될 수 있다.도 14는 제2 실시예를 이용한 난방 및 온수 생성의 동시 동작 상태를 도시한 도면이고, 도 15는 난방 및 온수 생성의 동시 동작의 순서도이다.
상기한 바와 같이, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제어부는 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도에 따라, 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나를 형성할 수 있다. 또한, 제어부는 제2 연결관(440)으로 배출되는 난방수의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하도록, 주열교환기(200)에 연소열을 전달하는 버너의 열량을 제어할 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제2 실시예에서 제어부는 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 제1 유로를 형성하도록 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)를 가동되게 제어한 후, 난방수공급관(420)으로 배출되는 난방수의 온도를 고려하여, 제2 유로를 형성하도록 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)의 가동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 동시 동작이 요청되면, 제어부에 의해 제1 펌프(411)와 제2 펌프(423)를 가동되면서 제1 유로가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 펌프(411)가 구동하면 난방수환수관(410)을 통해 난방대상(H)에 공급되는 난방수가 주열교환기(200)로 흐르고, 제1 연결관(430)을 통해 온수열교환기(300)로 난방수가 흐르고, 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420)을 통해 난방대상(H)으로 난방수가 흐르게 된다.
이때 제2 연결관(440)의 온도는 난방수를 고려하여 제어될 수 있다. 이 후 난방과 온수의 사용부하에 따라 제2 연결관(440)의 온도가 기설정된 난방온도에서 벗어나면, 제2 연결관(440)의 난방수의 온도를 고려하여 제1 유로를 흐르는 난방수의 양을 조절하거나 제2 유로를 형성할 수 있다. 이에 따라 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행될 수 있다.
구체적으로, 도 15를 참조하면, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 버너의 열량을 최대로 제어하여도 난방수공급관(420)의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 제어부는 제1 펌프(411)의 속도를 줄여서 온수열교환기(300)를 통과하는 난방수의 유량을 감소시킬 수 있다.
그런데, 제1 펌프(411)의 속도를 최소로 하여도 난방수공급관(420)의 난방수의 온도(제3 공급온도센서(425)의 온도)가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 제어부는 제2 유로를 형성하도록 제1 펌프(411)를 가동되게 제어하고 제2 펌프(4)를 정지되게 제어할 수 있다. 이때 보일러는 난방 동작을 중지하고, 온수 생성 동작만 수행하게 된다. 이 후 제3 공급온도센서(425)의 온도가 기설정된 난방온도가 되면, 제어부는 다시 난방 및 온수 생성 동시 동작을 수행할 수 있다.
이와 반대로 도 8을 참조하면, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 난방수공급관(420)가 기설정된 난방온도보다 높은 경우, 제어부는 제2 유로를 형성하도록 제1 펌프(411)를 가동되게 제어하고 제2 펌프(421)를 정지되게 제어할 수 있다.
한편, 도 16 및 도 17에는 본 발명의 제2 실시예의 변형실시예가 도시된다. 제2 실시예의 변형실시예는, 일부 부품이 보일러본체(110)의 외부에 구비되는 점이 변형 실시된다. 구체적으로, 본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)는, 도 9에 도시된 실시예와 같이 보일러본체(110)의 내부에 모든 구성이 수용되게 설치될 수도 있고, 도 16 및 도 17에 도시된 실시예와 같이 일부 구성이 보일러본체(110)의 외부에 설치될 수도 있다.
일례로 도 16을 참조하면, 제2 펌프(421)는 외부 난방수공급관(4202)에 연결될 수 있다.
다른 일례로 도 17에 도시된 실시예와 같이, 제3 연결관(4500)은, 외부 제2 연결관(4402)과 외부 난방수환수관(4102)을 연결하여, 보일러본체(110)의 외부에 구비될 수 있다. 이 경우 제3 연결관(4500)과 외부 제2 연결관(4402)을 연결하는 부재와, 제3 연결관(4500)과 외부 난방수환수관(4102)을 연결하는 부재 또한 보일러본체(110)의 외부에 설치될 수 있다.
또한, 난방수공급관(4202)은 외부 제2 연결관(4402)에 연결될 수 있다. 이 경우, 난방수공급관(4202) 전체가 외부에 구비되며, 난방수공급관(4202)에 구비된 제2 펌프(423)와 제3 공급온도센서(425)도 보일러본체(110)의 외부에 설치될 수 있다. 그리고 제1 펌프(411)도 외부 난방수환수관(4102)에 설치될 수 있다.
도 16 및 도 17과 같이, 제3 연결관(4500)과, 제1 펌프(411) 또는 제2 펌프(423)등이 보일러본체(110)의 외부에 설치됨으로써, 제1 펌프(411) 또는 제2 펌프(423)의 조작이 용이해질 수 있다. 또한, 제1 펌프(411), 제2 펌프(423) 등의 일부 부품과, 이들의 연결 부분이, 보일러본체(110)의 외부에 설치되기 때문에, 부품의 설치가 용이해질 수 있다. 그리고 보일러본체(110)의 내부 구성이 간단해지고 공간소요가 적어지므로, 보일러 사이즈가 작아질 수 있는 이점이 있다.
한편, 이하에서는 도 15를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러의 제어방법을 설명한다. 이하에서 설명하는 본 발명의 다른 측면에 의한 난방 온수 겸용 보일러의 제어방법은, 상기한 본 발명의 제2 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러를 이용한 제어방법이므로, 이하에서는 상기한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)의 제어방법은, 유로 형성단계와, 난방온도 조절단계 및 온수온도 조절단계를 포함한다.
유로 형성단계는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작이 요청되면, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수의 온도를 고려하여, 난방대상(H)으로 온수열교환기(300)를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 주열교환기(200)로 온수열교환기(300)를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성한다.
난방온도 조절단계는, 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 기설정된 난방온도에 도달하도록 버너의 열량을 제어한다.
온수온도 조절단계는, 온수열교환기(300)에서 열교환되어 생성된 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 조절한다.
본 발명에 따르면, 주열교환기(200)에서 가열된 난방수가 모두 온수열교환기(300)로 공급된 후, 난방기기로 공급되거나 주열교환기(200)로 환수되므로, 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행될 수 있다.
제3 실시예
이하에서는 도 18을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)를 설명한다. 제3 실시예에 따른 난방 온수 겸용 보일러(100)는, 제1 실시예의 온수밸브(451)와 난방밸브(421) 대신, 삼방밸브(460)에 의해 난방수의 흐름을 제어하는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 상기한 제1 실시예와 동일하다. 이하에서는 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예는 삼방밸브(460)를 더 포함할 수 있다. 삼방밸브(460)는 제2 연결관(440)과 난방수공급관(420) 및 제3 연결관(450)의 연결지점에 설치될 수 있다. 본 발명의 제3 실시예는 삼방밸브(460)에 의해 제2 연결관(440)을, 난방수공급관(420)과 제3 연결관(450) 중 어느 하나에 선택적으로 연결할 수 있다. 이에 따라 온수열교환기(300)를 통과한 난방수가 난방수공급관(420)과 제3 연결관(450) 중 어느 하나에 공급되도록 할 수 있다. 제어부는 난방 동작, 온수 동작, 또는 난방 및 온수 생성의 동시 동작에 따라 삼방밸브(460)를 제어할 수 있다.
여기서 삼방밸브(460)는 온/오프 타입의 개폐밸브일 수도 있고, 위치 제어가 가능한 비례 제어식 밸브일 수도 있다.
본 발명에 따른 난방 온수 겸용 보일러 및 그 제어방법은 주열교환기에서 가열된 난방수가 모두 온수열교환기로 공급된 후 난방기기로 공급되거나 주열교환기로 환수되도록 유로가 형성되므로, 온수 생성 동작과 난방 동작이 안정적으로 동시에 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 믹싱밸브에 의해, 난방 동작과 온수 생성 동작을 동시에 수행함으로 인해 온수의 온도가 높아지는 문제를 해결하고, 적절한 온도의 온수를 공급할 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (22)

  1. 난방수를 열교환에 의해 가열하는 주열교환기;
    상기 주열교환기에서 가열된 난방수가 공급되고, 난방수와의 열교환에 의해 직수를 온수로 가열하는 온수열교환기; 및,
    상기 온수열교환기를 통과한 난방수의 흐름을 제어하여, 난방대상으로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 상기 주열교환기로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성하도록 제어하는 제어부를 포함하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주열교환기에서 열교환된 난방수가 상기 온수열교환기로 모두 공급되도록 상기 주열교환기와 상기 온수열교환기 사이를 연결하는 제1 연결관을 더 포함하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주열교환기로 난방수를 환수시키는 난방수환수관;
    상기 온수열교환기에서 열교환된 난방수가 배출되는 제2 연결관;
    상기 난방대상에 연결되어 난방수를 공급하고, 상기 제2 연결관에 연결되는 난방수공급관; 및,
    상기 제2 연결관과 상기 난방수환수관을 연결하는 제3 연결관을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 온수열교환기를 통과한 난방수가 상기 제2 연결관과 상기 난방수공급관으로 흐르게 하여 제1 유로를 형성하고, 또한 상기 제어부는, 상기 온수열교환기를 통과한 난방수가 상기 제2 연결관과 상기 제3 연결관 및 상기 난방수환수관의 하류 측으로 흐르게 하여 제2 유로를 형성하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 상기 제2 연결관으로 배출되는 난방수의 온도에 따라, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나를 형성하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 난방 및 온수 생성의 동시 동작 시에, 상기 제2 연결관으로 배출되는 난방수의 온도가 기설정된 난방온도에 도달하도록, 상기 주열교환기에 연소열을 전달하는 버너의 열량을 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 온수열교환기에서 열교환되기 위한 직수가 공급되는 직수관과, 상기 온수열교환기에서 열교환에 의해 생성된 제1 온수가 배출되는 온수관과, 상기 직수관과 상기 온수관 사이에 연결되는 믹싱관 및 상기 믹싱관 상에 설치되어 혼합되는 직수의 양을 조절하는 믹싱밸브를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 온수관을 통해 외부로 출수되는 제2 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 상기 믹싱밸브를 조절하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 온수의 온도를 감지하도록 상기 온수관과 상기 믹싱관의 연결지점보다 상류 측의 상기 온수관 상에 구비되는 제1 온수온도센서와, 상기 제2 온수의 온도를 감지하도록 상기 온수관과 상기 믹싱관의 연결지점보다 하류 측의 상기 온수관 상에 구비되는 제2 온수온도센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제2 온수온도센서에서 감지된 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록, 상기 제1 온수온도센서에서 감지된 온도를 고려하여 상기 믹싱밸브를 조절하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 난방수공급관 상에 설치되어 상기 난방수공급관을 개폐하는 난방밸브; 및,
    상기 제3 연결관 상에 설치되어 상기 제3 연결관을 개폐하는 온수밸브를 더 포함하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    난방 동작 시에 상기 제1 유로를 형성하도록 상기 온수밸브를 폐쇄되게 제어하고 상기 난방밸브를 개방되게 제어하며, 또한 온수 생성 동작 시에 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 난방밸브를 폐쇄되게 제어하고 상기 온수밸브를 개방되게 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    난방 및 온수 생성의 동시 동작이 요청되면, 상기 제1 유로를 형성하도록 상기 온수밸브를 폐쇄되게 제어하고 상기 난방밸브를 개방되게 제어한 후, 상기 제2 연결관으로 배출되는 난방수의 온도를 고려하여 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 온수밸브와 상기 난방밸브를 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 주열교환기에 연소열을 전달하는 버너의 열량을 최대로 제어하여도 상기 제2 연결관의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 상기 난방밸브의 개도를 줄여서 상기 온수열교환기를 통과하는 난방수의 유량을 감소시키는, 난방 온수 겸용 보일러.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 난방밸브의 개도를 최소로 조절하여도 상기 제2 연결관의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 온수밸브를 개방되게 제어하고 상기 난방밸브를 폐쇄되게 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 연결관의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 높은 경우, 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 온수밸브를 개방되게 제어하고 상기 난방밸브를 폐쇄되게 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 난방수환수관 상에 설치되어 상기 주열교환기로 난방수를 환수시키는 제1 펌프; 및,
    상기 난방수공급관 상에 설치되어 상기 제2 연결관 상의 난방수를 상기 난방대상으로 공급시키는 제2 펌프를 포함하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    난방 동작 시에 상기 제1 유로를 형성하도록 상기 제1 펌프와 상기 제2 펌프를 가동되게 제어하고, 또한 온수 생성 동작 시에 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 제1 펌프를 가동되게 제어하고 상기 제2 펌프를 정지되게 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    난방 및 온수 생성의 동시 동작이 요청되면, 상기 제1 유로를 형성하도록 상기 제1 펌프와 상기 제2 펌프를 가동되게 제어한 후, 상기 난방수공급관으로 배출되는 난방수의 온도를 고려하여, 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 제1 펌프와 상기 제2 펌프의 가동을 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 주열교환기에 연소열을 전달하는 버너의 열량을 최대로 제어하여도 상기 난방수공급관의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 상기 제1 펌프의 속도를 줄여서 상기 온수열교환기를 통과하는 난방수의 유량을 감소시키는, 난방 온수 겸용 보일러.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 펌프의 속도를 조절하여도 상기 난방수공급관의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 낮은 경우, 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 제1 펌프를 가동되게 제어하고 상기 제2 펌프를 정지되게 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 난방수공급관의 난방수의 온도가 기설정된 난방온도보다 높은 경우, 상기 제2 유로를 형성하도록 상기 제1 펌프를 가동되게 제어하고 상기 제2 펌프를 정지되게 제어하는, 난방 온수 겸용 보일러.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 주열교환기와 상기 온수열교환기가 수용되는 보일러본체를 더 포함하고,
    상기 난방수공급관은, 상기 보일러본체의 내부에 구비되고 상기 제2 연결관과 연결되는 내부 난방수공급관과, 상기 보일러본체의 외부에 구비되고 상기 내부 난방수공급관에서 연장되며 상기 난방대상에 연결되는 외부 난방수공급관을 포함하고,
    상기 제2 펌프는 상기 외부 난방수공급관에 연결되는, 난방 온수 겸용 보일러.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 주열교환기와 상기 온수열교환기가 수용되는 보일러본체를 더 포함하고,
    상기 난방수환수관은, 상기 보일러본체의 내부에 구비되고 상기 주열교환기에 연결되는 내부 난방수환수관과, 상기 보일러본체의 외부에 구비되고 상기 내부 난방수환수관에서 연장되며 상기 난방대상에 연결되는 외부 난방수환수관을 포함하고,
    상기 제2 연결관은, 상기 보일러본체의 내부에 구비되고 상기 온수열교환기에 연결되는 내부 제2 연결관과, 상기 보일러본체의 외부에 구비되고 상기 내부 제2 연결관에서 연장되는 외부 제2 연결관을 포함하고,
    상기 제3 연결관은, 상기 외부 제2 연결관과 상기 외부 난방수환수관을 연결하여, 상기 보일러본체의 외부에 구비되며,
    상기 난방수공급관은 상기 외부 제2 연결관에 연결되고,
    상기 제1 펌프는 상기 외부 난방수환수관에 연결되는, 난방 온수 겸용 보일러.
  22. 난방 및 온수 생성의 동시 동작이 요청되면, 온수열교환기를 통과한 난방수의 온도를 고려하여, 난방대상으로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제1 유로와, 상기 주열교환기로 상기 온수열교환기를 통과한 난방수를 공급하기 위한 제2 유로 중 적어도 하나를 형성하는 유로 형성단계; 및,
    상기 온수열교환기를 통과한 난방수가 기설정된 난방온도에 도달하도록 버너의 열량을 제어하는 난방온도 조절단계; 및,
    상기 온수열교환기에서 열교환되어 생성된 온수의 온도가 기설정된 온수온도에 도달하도록 조절하는 온수온도 조절단계를 포함하는, 난방 온수 겸용 보일러의 제어방법.
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