KR100737169B1

KR100737169B1 - 통합형 난방제어시스템

Info

Publication number: KR100737169B1
Application number: KR1020060065387A
Authority: KR
Inventors: 이태원; 김용기
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2007-07-10

Abstract

본 발명은 아파트와 같은 공동주택의 난방시스템에서 난방용 열량의 연산 및 제어를 통합적으로 이루어 전체적으로 난방 효율을 높이고 신뢰성을 향상시키며 비용을 절감할 수 있도록 한 통합형 난방시스템에 관한 것이다.

공급관을 통해 온수가 난방공간으로 공급되면 난방공간을 흐르면서 열량을 방출하고 이렇게 난방에 이용된 온수가 다시 환수관을 통하여 환수되는 과정으로 이루어지는 통상적인 난방시스템에서, 본 발명은 난방제어를 위한 온도조절기와 난방열량의 계량을 위한 열량계를 구별하는 것 대신에 이들을 통합하는 새로운 통합제어부를 가지는데 특징이 있다. 물론, 본 발명의 통합형 난방시스템은 통합제어부의 제어에 따라 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 구동부를 구비한다.

난방제어, 열량계, 통합, 연산, 온도조절기, 정유량밸브

Description

통합형 난방제어시스템{Integrated type heating control system}

도 1은 종래의 난방제어시스템을 도시한 구조도이다.

도 2는 본 발명에 따른 난방제어시스템을 도시한 구조도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 통합제어부의 구성을 도시한 구성도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

100,200: 난방제어시스템

110, 210: 난방공간 120, 220: 공급관

130, 230: 환수관 145: 정유량밸브

150: 온도조절기 155: 지시조작부

160: 열량계 165: 표시부

140, 240: 구동부 250: 연산·제어부

255: 설정부 265: 지시부

270: 공급온도감지부 280a: 환수온도감지부

280b: 난방공간온도감지부 290: 유량감지부

A: 통합제어부

본 발명은 통합형 난방제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 아파트와 같은 공동주택의 난방시스템에서 열량의 계량 및 난방제어를 통합적으로 이루어 전체적으로 난방제어의 효율을 높이고 신뢰성을 향상시키며 비용을 절감할 수 있도록 한 통합형 난방시스템에 관한 것이다.

아파트와 같은 공동주택에는 개개의 거주공간에 대하여 난방제어시스템이 설치되는데, 이러한 난방제어시스템(100)은 기본적으로 개개의 거주공간에서 난방사용량을 측정하기 위한 열량계와 특정유량 이상이 흐르지 못하도록 제어하는 정유량 밸브와 개개의 주거지의 난방공간의 온도를 조절하기 위한 온도조절기를 가진다. 도 1은 이러한 종래의 난방제어시스템(100)을 보여준다.

즉, 공급관(120)을 통하여 온수가 난방공간(110)으로 공급되고, 공급된 온수는 난방공간(110)을 흐르면서 난방공간(110)을 난방하고 난 후 환수관(130)을 통하여 환수되며, 정유량밸브(145)가 온수가 일정유량 이상 흐르는 것을 방지하면서 온도조절기(150)가 지시조작부(155)를 통하여 설정된 온도로 난방이 이루어지도록 제어하도록 하는 것이다. 물론, 열량계(160)가 설치되어 사용된 열량을 측정하여 이를 표시부(165)에 표시하기도 한다.

이와 같은 난방제어시스템(100)을 구체적으로 설명하면, 온도조절기(150)는 난방공간(110)의 온도를 설정하는 지시조작부(155); 난방공간의 온도를 측정하는 온도감지부; 환수관(130)에 설치된 밸브를 열고 닫는 구동부(140); 상기 감지된 온도와 설정된 온도를 비교하여 설정된 온도에 이르도록 상기 구동부를 제어하는 제어부;로 구성되며, 열량계(160)는 유량을 감지하는 유량감지부; 공급온도와 환수온도를 측정하여 그 온도차를 감지하는 온도감지부; 유량감지부 및 온도감지부로부터 유량과 온도차이를 받아들여 사용열량을 연산하는 연산부; 사용열량을 표시하는 표시부(165);로 구성된다.

이렇게 종래의 난방제어시스템(100)은 온도조절기와 열량계 각각에 유량감지부 및 온도감지부 등 여러 요소가 중복되어 사용되고 있으며 또한 개개의 장치들이 개별적인 동작을 이루고 있음을 알 수 있다. 그 결과, 개별적인 장치의 중복적인 설치에 따라 비용증가가 불가피하였으며, 아울러 개별적으로 센서 선(sensor line)이나 리드 선(lead line)들이 복잡하게 연결되어 고장이 빈번하게 일어났다.

이에, 본 발명자들은 종래 개개의 제어요소들이 중복적으로 설치되어 독립적으로 작용하는 난방제어시스템의 요소들에 대하여 이를 통합하여, 전체적으로 중복요소를 제거한 통합형 난방제어시스템을 개발하게 되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 개선하고자 안출된 것으로서, 독립적으로 작동하는 요소들에 대하여 전체적으로 중복요소를 제거하고 통합화함으로 전체적으 로 관리효율이 제고되고 비용이 절감되며, 나아가 통합적인 작동의 결과 제어의 정확성을 기하면서 신뢰성을 향상시킨 통합형 난방제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 센서 선(sensor line)이나 리드 선(lead line)들의 연결을 단순화함으로 고장을 줄이면서 용이하게 수리할 수 있게 한 통합형 난방제어시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적달성을 위해 본 발명은 난방공간에 온수를 공급하는 공급관과, 난방공간을 통과하면서 난방에 이용된 온수가 환수되는 환수관을 가지는 난방시스템에서,

공급관에서 공급되는 온수의 온도를 감지하는 공급온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 온도를 감지하는 환수온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 감지하는 유량감지부를 포함하는 감지부; 온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 포함하여 각종 제어정보가 표시되는 지시부; 난방공간에 대한 온도를 포함하여 각종 설정 값이 입력되는 설정부; 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 구동부; 및, 상기 감지부의 각 구성부분, 지시부, 설정부 및 구동부와 각각 연결되면서 감지부의 각 구성부분으로부터 감지된 정보를 제공받는 연산·제어부;를 포함하되,

상기 연산·제어부는 상기 감지부의 공급온도감지부로부터 제공된 공급온도 와 환수온도감지부로터 제공된 환수온도의 차이를 연산하고 상기 감지부의 유량감지부로부터 제공된 환수유량을 이용하여 온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 연산하는 연산부;와, 상기 감지부의 환수온도감지부로부터 제공된 환수온도와 상기 설정부에 입력된 설정 값 중 설정온도를 비교하여 환수온도가 설정온도에 도달하도록 상기 구동부를 제어하는 온도제어부;를 포함하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 통합형 난방제어시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 난방공간에 온수를 공급하는 공급관과, 난방공간을 통과하면서 난방에 이용된 온수가 환수되는 환수관을 가지는 난방시스템에서,

공급관에서 공급되는 온수의 온도를 감지하는 공급온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 온도를 감지하는 환수온도감지부와, 난방공간의 온도를 감지하는 난방공간온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 감지하는 유량감지부를 포함하는 감지부; 온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 포함하여 각종 제어정보가 표시되는 지시부; 난방공간에 대한 온도를 포함한 각종 설정 값이 입력되는 설정부; 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 구동부; 및, 상기 감지부의 각 구성부분, 지시부, 설정부 및 구동부와 각각 연결되면서 감지부의 각 구성부분으로부터 감지된 정보를 제공받는 연산·제어부;를 포함하되,

상기 연산·제어부는 상기 감지부의 공급온도감지부로부터 제공된 공급온도와 환수온도감지부로부터 제공된 환수온도의 차이를 연산하고 상기 감지부의 유량감지부로부터 제공된 환수유량을 이용하여 온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 연산하는 연산부;와, 상기 감지부의 난방공간온도감지부로부터 제공된 난방공간온도와 상기 설정부에 입력된 설정 값 중 설정온도를 비교하여 난방공간온도가 설정온도에 도달하도록 상기 구동부를 제어하는 온도제어부;를 포함하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 통합형 난방제어시스템을 제공한다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 난방제어시스템을 도시한 구조도로서, 본 발명도 통상적인 난방시스템에 따라 공급관(220)을 통해 온수가 난방공간(210)으로 공급되며, 난방공간(210)을 흐르면서 열량을 방출하고 난방에 이용된 온수는 환수관(230)을 통하여 환수된다. 다만, 본 발명은 이러한 난방시스템의 제어를 위해 종래의 온도조절기와 열량계를 구별하는 것 대신에 이들을 통합하는 새로운 통합제어부(A)를 제안하고 있다. 물론, 본 발명의 통합형 난방시스템은 통합제어부(A)의 제어에 따라 환수관(230)으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 구동부(240)를 구비한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 통합제어부의 구성을 도시한 구성도로서, 도시하고 있는 바와 같이 통합제어부(A)는 감지부(270, 280a, 280b, 290), 지시부(265), 설정부(255) 및, 연산·제어부(250)를 포함하여 구성된다. 도 3과 도 4는 구체적인 제어방법에 따라 구분하는데, 도 3은 환수온도를 감지하여 환수온도가 설정온도에 따라 제어되도록 한 예이고 도 4는 난방공간온도를 감지하여 난방공간온도가 설정온도에 따라 제어되도록 한 예이다.

본 발명에 따른 통합형 난방제어시스템에서 감지부(270, 280a, 280, 290)는 온수의 온도와 유량을 감지하는 부분으로, 본 발명의 난방제어시스템에서 기본적인 제어기준이 되는 부분이다. 감지부는 도 3에서와 같이 공급온도감지부(270), 환수온도감지부(280a) 및 유량감지부(290)를 포함하는 구성으로 이루어지거나, 도 4에서와 같이 공급온도감지부(270)와 환수온도감지부(280a) 및 유량감지부(290)에 추가적으로 난방공간온도감지부(280b)를 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

공급온도감지부(270)는 공급관(220)에 설치되는 온도센서로서 공급되는 온수의 온도를 감지하며, 환수온도감지부(280a)는 환수관(230)에 설치되는 온도센서로서 환수되는 온수의 온도를 감지하며, 난방공간온도감지부(280b)는 난방공간(210)에 설치되는 온도센서로서 난방공간(210)의 온도를 감지하며, 유량감지부(290)는 환수관(230)에 설치되어 환수유량을 측정한다. 온도감지에 이용되는 온도센서는 백금을 이용한 저항체 센서나 그외 다른 종류의 것도 사용가능하며, 유량감지에 이용되는 유량측정기는 임펠러와 같은 접촉식이나 전자기식 또는 초음파식의 비접촉식의 어느 것을 사용해도 무방하다.

지시부(265)는 연산·제어부(250)와 연결되어 사용자에게 제어정보를 보여주며, 기본적으로 난방공간(210)을 경유하며 온수가 방출한 열량 및 현재의 난방상태 등을 표시하는 부분이다. 즉, 연산·제어부(250)의 연산부를 통해 감지부의 각 구성부분으로부터 제공받은 공급온도, 환수온도, 난방공간온도 및 유량정보 등의 정 보들이 연산·제어부(250)의 연산부를 통해 사용열량으로 연산되면 연산 값이 상기 지시부(265)에 표시되는 것이다. 그 결과, 사용자는 난방에 사용된 열량을 확인하여 에너지 소비 정도를 파악할 수 있게 된다.

설정부(255)는 연산·제어부(250)와 연결되며, 난방공간(210)에 대한 온도를 포함한 각종 설정 값이 입력되는 부분이다. 즉, 사용자로 하여금 설정부(255)를 조작하여 난방제어를 위하여 필요한 설정 값을 입력하도록 하는 것이다. 설정 값으로는 온도, 유량 등이 있으며, 설정 값은 연산·제어부(250)의 연산부에서 난방제어를 위한 기준 값으로 작용한다. 설정부(255)를 통해 입력되는 설정 값은 사용자가 지시부(265)에 표시된 사용열량 및 현재상태 등을 확인하여 에너지 소비 정도를 파악하면서 임의로 조절하게 된다.

구동부(240)는 연산·제어부(250)와 연결되며 환수관(230)으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 부분으로, 유량조절밸브 형태로 열림정도에 따라 유량조절이 가능하도록 구성할 수 있다. 즉, 환수관(230)을 통하여 환수되는 온수의 유량을 조절하는 유량조절밸브와 상기 유량조절밸브의 개도(開度, 열림정도)를 조정하는 구동모터를 포함하도록 구성하여 상기 구동모터가 유량조절밸브의 개도를 비례제어식으로 제어하도록 한 것이다. 이와 같은 구동부(240)는 연산·제어부(250)에서 제어부의 제어에 따라 환수유량을 조절하게 된다.

연산·제어부(250)는 감지부의 각 구성부분(270, 280a 280b, 290), 지시부(265), 설정부(255) 및 구동부(240)와 각각 연결되면서 감지부의 각 구성부분으로부터 감지된 정보를 제공받는 부분으로, 연산부와 온도제어부를 포함하여 구성된다. 다만, 감지부의 구성에 따라 온도제어부의 구체적인 제어방법에서 차이를 둘 수 있다.

감지부가 도 3과 같이 공급온도감지부(270), 환수온도감지부(280a), 유량감지부(290)를 포함하여 구성되는 경우에는, 연산·제어부(250)의 연산부는 상기 감지부의 공급온도감지부(270)로부터 제공된 공급온도와 환수온도감지부(280a)로부터 제공된 환수온도의 차이를 연산하고 상기 감지부의 유량감지부(290)로부터 제공된 환수유량을 이용하여 온수가 난방공간(210)을 통과하면서 사용된 열량을 연산하게 되며, 연산·제어부(250)의 온도제어부는 상기 감지부의 환수온도감지부(280a)로부터 제공된 환수온도와 상기 설정부(255)에 입력된 설정 값 중 설정온도를 비교하여 환수온도가 설정온도에 도달하도록 상기 구동부(240)를 제어하게 된다. 즉, 환수온도가 설정온도보다 높은 경우에는 구동부(240)의 유량조절밸브가 잠기게 하고 그 역의 경우에는 구동부의 유량조절밸브가 열리게 함으로 환수온도가 설정온도에 도달하도록 하는 것이다.

감지부가 도 4와 같이 도 3의 감지부 구성에 난방공간온도감지부(280b)를 더 포함하여 구성되는 경우에는, 연산·제어부(250)의 연산부는 도 3에서와 동일하게 공급온도와 환수온도 및 환수유량을 이용하여 사용된 열량을 연산하며, 연산·제어부(250)의 온도제어부는 상기 감지부의 난방공간온도감지부(280b)로부터 제공된 난 방공간온도와 상기 설정부(255)에 입력된 설정 값 중 설정온도를 비교하여 난방공간온도가 설정온도에 도달하도록 상기 구동부(240)를 제어하게 된다.

나아가, 상기 연산·제어부(250)는 연산부와 온도제어부 외에 정유량제어부를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 이 경우에는 설정부(255)를 통해 입력되는 난방공간(210)에 대한 설정 값이 난방공간에 공급되는 유량을 포함하도록 한다. 정유량제어부는 감지부의 유량감지부(290)로부터 제공된 환수유량과 상기 설정부(255)에 입력된 설정 값 중 설정유량을 비교하여 환수유량이 설정유량 이상을 초과하지 못하도록 상기 구동부(240)를 제어하는 역할을 하게 된다.

결국, 상기와 같은 연산·제어부(250)의 구성으로 연산부를 통해 난방열량이 연산되고 온도제어부를 통해 난방공간(210)의 온도를 조절되며, 나아가 연산·제어부(250)의 정유량제어부를 통해 난방공간(210)에 흐르는 유량이 정유량이 되도록 제어된다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 독립적으로 작동하는 요소들에 대하여 전체적으로 중복요소를 제거하고 통합화함으로 전체적으로 관리효율이 제고되고 비용이 절감되며 통합적인 작동의 결과로 제어의 정확성을 기할 수 있게 되며, 그 신뢰성이 크게 향상될 것으로 기대된다.

나아가, 종래의 경우 개별적인 장치의 설치에 따라 개별적으로 센서 선(sensor line)이나 리드 선(lead line)들이 복잡하게 연결되어 고장 원인이 되었으나 본 발명은 독립적으로 작동하는 요소들에 대하여 전체적으로 중복요소를 제거하고 통합화되기 때문에 이러한 문제가 해소될 것으로 기대된다.

Claims

난방공간에 온수를 공급하는 공급관과, 난방공간을 통과하면서 난방에 이용된 온수가 환수되는 환수관을 가지는 난방시스템에서,

공급관에서 공급되는 온수의 온도를 감지하는 공급온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 온도를 감지하는 환수온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 감지하는 유량감지부를 포함하는 감지부;

온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 포함하여 각종 제어정보가 표시되는 지시부;

난방공간에 대한 온도를 포함하여 각종 설정 값이 입력되는 설정부;

환수관으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 구동부; 및,

상기 감지부의 각 구성부분, 지시부, 설정부 및 구동부와 각각 연결되면서 감지부의 각 구성부분으로부터 감지된 정보를 제공받는 연산·제어부;를 포함하되,

상기 연산·제어부는

상기 감지부의 공급온도감지부로부터 제공된 공급온도와 환수온도감지부로부터 제공된 환수온도의 차이를 연산하고 상기 감지부의 유량감지부로부터 제공된 환수유량을 이용하여 온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 연산하는 연산부;와,

상기 감지부의 환수온도감지부로부터 제공된 환수온도와 상기 설정부에 입력된 설정 값 중 설정온도를 비교하여 환수온도가 설정온도에 도달하도록 상기 구동 부를 제어하는 온도제어부;를 포함하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 통합형 난방제어시스템.
난방공간에 온수를 공급하는 공급관과, 난방공간을 통과하면서 난방에 이용된 온수가 환수되는 환수관을 가지는 난방시스템에서,

공급관에서 공급되는 온수의 온도를 감지하는 공급온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 온도를 감지하는 환수온도감지부와, 난방공간의 온도를 감지하는 난방공간온도감지부와, 환수관으로 환수되는 온수의 유량을 감지하는 유량감지부를 포함하는 감지부;

온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 포함하여 각종 제어정보가 표시되는 지시부;

난방공간에 대한 온도를 포함한 각종 설정 값이 입력되는 설정부;

환수관으로 환수되는 온수의 유량을 조절하는 구동부; 및,

상기 감지부의 각 구성부분, 지시부, 설정부 및 구동부와 각각 연결되면서 감지부의 각 구성부분으로부터 감지된 정보를 제공받는 연산·제어부;를 포함하되,

상기 연산·제어부는

상기 감지부의 공급온도감지부로부터 제공된 공급온도와 환수온도감지부로부터 제공된 환수온도의 차이를 연산하고 상기 감지부의 유량감지부로부터 제공된 환수유량을 이용하여 온수가 난방공간을 통과하면서 사용된 열량을 연산하는 연산부; 와,

상기 감지부의 난방공간온도감지부로부터 제공된 난방공간온도와 상기 설정부에 입력된 설정 값 중 설정온도를 비교하여 난방공간온도가 설정온도에 도달하도록 상기 구동부를 제어하는 온도제어부;를 포함하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 통합형 난방제어시스템.
제1항 또는 제2항에서,

상기 설정부를 통해 입력되는 난방공간에 대한 설정 값은 난방공간의 유량을 포함하며,

상기 연산·제어부는 상기 감지부의 유량감지부로부터 제공된 환수유량과 상기 설정부에 입력된 설정 값 중 설정유량을 비교하여 환수유량이 설정유량에 도달할 때 상기 구동부를 제어하여 설정유량으로 유지하는 정유량제어부;를 더욱 가지는 것임을 특징으로 하는 통합형 난방제어시스템.
제1항 또는 제2항에서,

상기 구동부는

상기 환수관에 설치되는 유량조절밸브;와,

상기 유량조절밸브의 열림정도를 조정하는 구동모터;를 포함하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 통합형 난방제어시스템.