KR101047280B1

KR101047280B1 - 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템

Info

Publication number: KR101047280B1
Application number: KR1020080048455A
Authority: KR
Inventors: 장사윤
Original assignee: 주식회사 한 에너지 시스템
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2011-07-07
Also published as: RU2010147839A; DE112009001215T5; WO2009145539A2; US20110073666A1; WO2009145539A3; KR20090122575A; CN102047045A

Abstract

본 발명은 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 보일러에 고온수탱크와 저온수탱크의 이중온수탱크를 갖도록 구성되면서 고온수탱크의 고온수와 저온수탱크의 저온수를 다른 유량비율로 혼합밸브에서 혼합하여 설정온도의 온수로 급수열교환기에 공급함으로써 급수열교환기에서 가열되는 급탕수의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 구성되는 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 설정온도보다 높은 고온의 온수와, 설정온도이하인 저온의 온수를 설정온도의 온수로 혼합하여 급수열교환기에 공급함으로써 언제나 사용하기에 적당한 일정온도로 급탕수를 가열할 수 있고, 급탕수의 사용중 온도편차에 따른 불편함이나 불쾌감을 주지 않게 되는 등의 효과를 제공하게 된다.

보일러, 온수탱크, 혼합밸브, 급탕수

Description

이중온수탱크를 구비한 보일러시스템{BOILER SYSTEM HAVING DUAL HEATING WATER TANKS}

본 발명은 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온수탱크의 고온온수와 저온수탱크의 저온수를 혼합하여 설정된 온도의 온수를 급수열교환기에 공급하므로써 급탕수의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 구성되는 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러시스템은 도1에 도시한 바와 같이 보일러(1)에서 가열된 난방수를 보온성이 뛰어난 축열탱크(10)에 저장해 두었다가 각 방의 난방배관(20)이나 급탕열교환기(30)로 공급하여 실내의 난방이나 온수를 급탕하도록 사용하게 된다.

이때, 보일러시스템은 보일러(1)와 축열탱크(10)가 하나씩 각각 구비되어 있고, 축열탱크에서 난방배관(20)이나 급수열교환기(30)로 공급되는 축열수의 온도(T0)가 난방수의 설정온도보다 낮은 경우 보일러를 가동하여 재가열한 후, 축열탱크를 거쳐 난방배관(20)이나 급수열교환기(30)로 공급된다.

그러나, 종래의 보일러시스템은 축열탱크(10)에서 난방배관(20)이나 급수열 교환기(30)로 공급되는 축열수의 온도(T0)가 난방수의 설정온도보다 높은 경우에도 그대로 공급되도록 구성되어 있어 실내가 설정온도이상으로 과다하게 난방되거나 급탕수의 온도(T2)가 지나치게 높게 가열되는 등의 문제가 초래된다.

특히, 종래의 보일러시스템은 축열탱크(10)를 통해 공급되는 난방수의 온도가 일정하게 유지되지 않고, 이로 인해 급수열교환기(30)에서 배출되는 급탕수는 그 약간의 온도편차에도 사용자에게 순간적으로 불쾌감과 불편함을 주는 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 보일러에 고온수탱크와 저온수탱크의 이중온수탱크를 갖도록 구성되면서 고온수탱크의 고온수와 저온수탱크의 저온수를 다른 유량비율로 혼합밸브에서 혼합하여 설정온도의 온수로 급수열교환기에 공급함으로써 급수열교환기에서 가열되는 급탕수의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 구성되는 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템을 제공함에 그 하나의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 보일러의 온수를 난방배관 또는 급수열교환기에 공급하면서 순환하도록 이루어지는 보일러시스템에 있어서, 상기 보일러에서 가열된 고온의 온수를 저장하는 고온수탱크와; 상기 급수열교환기 또는 난방배관으로부터 회수된 저온의 온수를 저장하는 저온수탱크와; 고저온수공급포트의 공급밸브디스크와, 배출포트의 배출밸브디스크를 구비하되, 급탕수의 온도가 상승되면 배출포트가 상기 저온수탱크와 연결된 저온수공급포트측으로 이동되도록 배출밸브디스크를 회전시키어 혼합온수의 온도를 낮추고, 급탕수의 온도가 떨어지면 배출포트가 상기 고온수탱크와 연결된 고온수공급포트측으로 이동되도록 배출밸브디스크를 회전시키어 혼합온수의 온도를 높이도록 구성되는 혼합밸브;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템을 제공하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 설정온도보다 높은 고온의 온수와, 설정온도이하인 저온의 온수를 설정온도의 온수로 혼합하여 급수열교환기에 공급함으로써 언제나 사용하기에 적당한 일정온도로 급탕수를 가열할 수 있고, 급탕수의 사용중 온도편차에 따른 불편함이나 불쾌감을 주지 않게 되는 등의 효과를 제공하게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도2는 본 발명에 따른 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템을 나타내는 구성도이고, 도3은 본 발명에 따른 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템중 혼합밸브의 구성을 예시하는 구성도이다.

본 발명은 그 일 실시예에 따르면, 도2에 도시한 바와 같이 보일러(1)에서 가열된 온수를 공급받아 저장하는 고온수탱크(11)와, 급수열교환기(30) 또는 난방배관(20)으로부터 회수되는 온수를 저장하는 저온수탱크(12)와, 고온수탱크와 저온수탱크로부터 공급되는 온수를 혼합하여 일정온도의 온수를 급수열교환기(30) 또는 난방배관(20)으로 공급하는 혼합밸브(50)로 구성되어 있다.

이때, 고온수탱크(11)는 보일러(1)에서 가열된 온수가 저장되는데, 저장된 온수는 60~80℃의 온도(T0)가 유지되도록 구성되어 있다.

여기서, 저온수탱크(12)는 급수열교환기(30) 또는 난방배관(20)를 거쳐서 회수되는 저온의 온수를 저장하게 되는데, 이 저온의 난방수는 55℃이하의 온도(T3)로 유지하도록 구성되어 있고, 이 저온의 온수를 보일러(1)로 재공급하거나, 혼합밸브(50)에 공급하도록 구성되어 있다.

또한, 혼합밸브(50)에 공급되는 저온수탱크(12)의 저온수는 고온수탱크(11)로부터 공급되는 고온수의 온도를 혼합온수의 설정온도(T1)로 낮추기 위하여 사용되기 때문에 고온수의 유량보다 적은 유량으로 섞이게 된다.

이때, 혼합밸브(50)는 도3에 도시한 바와 같이 공급밸브디스크(51)와 배출밸브디스크(52)로 구성되어 있고, 고정상태인 공급밸브디스크(51)에는 대략 콩팥형상의 고온수공급포트(51-1)와 저온수공급포트(51-2)가 구비되어 있으며, 회전되는 배출밸브디스크에는 고온수공급포트(51-1)와 저온수공급포트(51-2)와 동일한 형상을 가진 대략 콩팥형상의 배출포트(52-1)가 구비되어 있다.

따라서, 혼합밸브(50)는 고온수탱크(11)의 고온수가 고온수공급포트(51-1)를 통해 유입되면서 저온수탱크(12)의 저온수가 저온수공급포트(51-2)를 통해 유입되면 배출밸브디스크(52)의 배출포트(52-1)를 통해 일정유량의 온수가 배출되어 혼합이 이루어지게 되는데, 배출밸브디스크의 회전되면서 배출포트가 고온수공급포트(51-1)와 저온수공급포트(51-2)에 중첩되어 그 중첩면적에 따라 고온수와 저온수의 공급유량을 조절하도록 구성되어 있다.

여기서, 저온수탱크(12)에서는 고온수탱크(11)의 고온수온도 T0가 혼합온수의 온도 T1보다 낮으면 회수되는 저온수를 보일러(1)로 배출하여 재가열하게 되지만, 고온수온도 T0가 혼합온수온도 T1보다 높으면 저온수를 혼합밸브(50)에 공급하게 된다.

그리고, 혼합밸브(50)는 고온수탱크(11)와 저온수탱크(12)로부터 각각 온도T0의 고온수와 온도T3의 저온수를 공급받아 T1의 온도를 갖는 온수로 혼합하여 급 수열교환기(30) 또는 난방배관(20)으로 공급하도록 구성되어 있다.

예컨대, 급수열교환기(30)에서 공급되는 급탕수의 온도 T2를 55℃로 설정 하면서 보일러(1)는 고온수의 온도(T0) 60℃에서 작동을 시작하여 고온수의 온도(T0) 80℃에서 정지하도록 설정하면 고온수탱크(11)의 고온수온도T0를 60~80℃에서 유지시키게 되고, 저온수탱크(12)의 저온수온도T3는 55℃이하로 유지되도록 구성하게 된다.

이때, 혼합밸브(50)에서는 60~80℃의 고온수와 55℃이하의 저온수를 혼합하여 55~60℃의 온도T1를 갖는 혼합온수를 공급하게 된다.

다시 말하면, 보일러(1)의 용량이 24,000Kcal·H일 때, 급수열교환기(30)에서 10LPM의 유량으로 15℃의 급수가 공급되어 55℃의 급탕수를 가열 배출하게 되면 이때 60분동안 필요한 가열열량은 유량×온도변화×시간=10LPM×40℃×60분=24,000Kcal·H가 된다.

여기서, 혼합밸브(50)에서 공급되는 혼합온수의 유량이 20LPM이고, 그 온도T1이 60℃이면서 이 혼합온수가 급수열교환기(30)를 거쳐 저온수탱크(12)로 회수되는 온도T3가 40℃일 때, 60분동안 급수열교환기에 공급한 가열열량을 계산하면 유량×온도변화×시간=20LPM×20℃×60분=24,000Kcal·H가 되어 급수를 가열하여 급탕수를 공급할 때 필요한 가열열량과 동일함을 알 수 있다.

이를 위하여 보일러(1)는 그 용량인 24,000Kcal·H를 공급하여 40℃의 저온수를 60~80℃의 고온수로 가열하게 된다.

이때, 급수열교환기(30)에서 10LPM의 유량으로 공급되던 15℃의 급수를 5LPM으로 줄이게 되면 24,000Kcal·H의 열량으로 5LPM의 급수를 가열하게 되므로 순간적으로 급탕수가 55℃이상으로 가열되어 공급되지만 본 발명에서는 급수열교환기에 공급되는 가열열량을 유량×온도변화×시간=5LPM×40℃×60분=12,000Kcal·H의 적정열량으로 줄이도록 조절하게 된다.

다시 말하면, 급수의 유량이 감소되면서 급탕수의 온도T2가 설정온도 이상으로 상승하게 되면 혼합밸브(50)에서는 혼합온수의 온도T1를 낮추게 되는데, 배출밸브디스크(52)가 회전되면서 배출포트(52-1)가 공급밸브디스크(51)의 저온수공급포트(51-2)측으로 이동함으로써 저온수탱크(12)의 저온수유입량을 늘리면 고온수탱크(11)의 고온수공급량을 줄일 수 있어서 혼합온수의 온도T1을 낮추게 된다.

따라서, 저온수탱크(12)에서 혼합밸브(50)측으로 공급되는 저온수의 유량이 증가되면서 보일러(1)에 공급되는 저온수의 유량이 줄게 되고, 동시에 고온수탱크(11)에서 혼합밸브로 공급되는 고온수의 유량이 줄어들면서 그 고온수의 온도T0가 상승하게 되며, 이때 보일러에서 공급되는 열량을 24,000Kcal·H에서 1200Kcal·H로 50%를 감소시키게 된다.

그리고, 급수열교환기(30)로 공급되는 15℃의 급수를 2LPM로 줄이게 되면 55℃의 급탕수를 가열하는 데에는 4,800Kcal·H의 열량이 필요하게 되므로, 24,000Kcal·H의 용량을 갖는 보일러(1)의 경우 용량의 20%만 가동하도록 조절하게 된다.

이때, 보일러(1)는 용량의 40%~100%에서 연속가동이 가능한 버너의 가변범위를 갖는 경우 상기와 같이 보일러의 가동율이 용량의 20%로 감소되면 버너의 가변범위를 벗어나게 되어 온/오프의 운전을 시작하게 된다.

여기서, 급탕수의 사용이 멈추게 되면 혼합밸브(50)에서는 배출밸브디스크(52)가 회전되면서 배출포트(52-1)를 공급밸브디스크(51)의 저온수공급포트(51-2)측으로 이동시킴으로써 저온수탱크(12)의 저온수유입량을 늘리면서 그만큼 고온수탱크(11)의 고온수공급량을 감소시켜 혼합온수의 온도T1을 55℃까지 낮추도록 조절되고, 혼합온수가 급수열교환기(30)를 거쳐 저온수탱크(12)로 회수되는 과정에서 손실열량이 전혀 없기 때문에 저온수탱크의 저온수 온도(T3)가 55℃까지 급격히 증가하게 되며, 이러한 경우 보일러(1)의 가동을 즉시 정지시키게 된다.

요컨대, 본 발명은 다소 불규칙한 온도 T3를 갖는 저온수탱크의 저온수를 혼합밸브(50)에 공급시 그 공급유량을 조정함으로써 혼합온수의 온도T1를 설정온도로 신속하고도 정확하게 조절하게 되고, 이로써 급수열교환기(30)에서 온도T1의 혼합온수에 의해 가열되어 배출되는 급탕수의 온도T2를 항상 일정하게 유지시킬 수 있는 데에 그 기술적 특징이 있다.
한편, 본 발명에서는 고온수탱크(11)의 고온수온도T0와 저온수탱크(12)의 저온수온도T3 그리고, 혼합온수의 온도T1, 급탕수의 온도 T2를 측정하는 각 온도센서로부터 신호를 받아 설정온도와 비교한 후, 보일러(1), 순환펌프(40), 혼합밸브(50), 삼방밸브(60)에 구동신호를 출력하도록 구성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 이는 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로, 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함은 당연하다.

도1은 종래의 보일러시스템을 예시하는 구성도,

도2는 본 발명에 따른 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템을 나타내는 구성도,

도3은 본 발명에 따른 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템중 혼합밸브의 구성을 예시하는 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 보일러 10: 축열탱크 20: 난방배관 30: 급수열교환기 40: 순환펌프 50: 혼합밸브 60: 삼방밸브

Claims

보일러(1)의 온수를 난방배관(20) 또는 급수열교환기(30)에 공급하면서 순환하도록 이루어지는 보일러시스템에 있어서,

상기 보일러(1)에서 가열된 고온(T0)의 온수를 저장하는 고온수탱크(11)와;

상기 급수열교환기(30) 또는 난방배관(20)으로부터 회수된 저온(T3)의 온수를 저장하는 저온수탱크(12)와;

고저온수공급포트(51-1,51-2)의 공급밸브디스크(51)와, 배출포트(52-1)의 배출밸브디스크(52)를 구비하되, 급탕수의 온도(T2)가 상승되면 배출포트(52-1)가 상기 저온수탱크(12)와 연결된 저온수공급포트(51-2)측으로 이동되도록 배출밸브디스크(52)를 회전시키어 혼합온수의 온도(T1)를 낮추고, 급탕수의 온도(T2)가 떨어지면 배출포트(52-1)가 상기 고온수탱크(11)와 연결된 고온수공급포트(51-1)측으로 이동되도록 배출밸브디스크(52)를 회전시키어 혼합온수의 온도(T1)를 높이도록 구성되는 혼합밸브(50);

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중온수탱크를 구비한 보일러시스템.
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