KR20230079629A - Hot water preheating system of integrated piping unit - Google Patents

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문창현
김준구
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린나이코리아 주식회사
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Abstract

통합배관유닛의 급탕 예열 시스템에 관하여 개시한다. 본 발명은, 열교환기를 포함하며, 열원을 공급하는 열원공급유로, 난방수를 환수 열원으로 환수하는 난방환수유로를 포함하며, 상기 열원을 분기시켜 급탕 온수와 난방공급유로를 통해 난방부하측으로 공급하는 통합배관유닛; 상기 열원공급유로의 입구측에 구비되는 삼방 밸브; 및 상기 삼방 밸브의 일측 유로는 상기 난방공급유로와 연결되고 나머지 일측 유로는 상기 난방환수유로와 합류하도록 구성되며 상기 열교환기측과 연결되어 상기 난방환수유로를 따라 유동하는 난방 환수를 상기 열교환기측에서 회수하여 열교환하여 온수를 예열하는 합류 배관;을 포함하여 구성된다.Disclosed is a hot water preheating system of an integrated piping unit. The present invention includes a heat exchanger, a heat source supply passage for supplying a heat source, and a heating return passage for returning heating water to a return heat source, and branching the heat source to supply domestic hot water and heating load side through the heating supply passage integrated piping unit; a three-way valve provided at an inlet side of the heat source supply passage; And one side flow path of the three-way valve is configured to be connected to the heating supply flow path and the other side flow path is configured to join the heating return flow path, and is connected to the heat exchanger to recover heating return water flowing along the heating return flow path at the heat exchanger side. It is configured to include; a confluence pipe for preheating hot water by heat exchange.

Description

통합배관유닛의 급탕 예열 시스템{Hot water preheating system of integrated piping unit}Hot water preheating system of integrated piping unit

본 발명은 통합배관유닛을 통한 온수 사용시 열교환기에 미리 예열된 온수를 빠르게 공급하고 에너지 사용 효율을 증대시키는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hot water preheating system of an integrated piping unit that quickly supplies preheated hot water to a heat exchanger and increases energy use efficiency when hot water is used through the integrated piping unit.

공동주택 또는 건물의 기계실 등의 개별 가구들에 대하여 지역난방 또는 중앙난방 열원을 공급하는 종전의 급탕 난방 배관 시스템은 급탕용 열교환기와 난방용 열교환기를 두고 이들을 4-파이프 배관으로 연결하여 온수와 난방을 하도록 제안되어 있지만 최근에는 지역난방 또는 중앙난방 열원으로부터 공급되는 열원을 공동주택이나 기계실에서 공급받아 난방수를 입상관을 통해 개별 세대로 공급하고, 개별 세대에서는 난방과 온수를 동시에 공급받을 수 있도록 배관 시스템이 설계된 통합배관유닛이 알려져 있다. 통합배관유닛은 종전 4-파이프 배관의 급탕과 난방을 통합하고, 온수와 난방수의 공급에 있어서 계절 요인이나 예외적 운용에 따른 난방 불능의 문제점과 설치 및 유지보수 그리고 열관리 등의 효율을 증진시킬 수 있는 기술로 알려져 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1081599호 및 대한민국 등록특허공보 제10-1425870호에는 통합배관 시스템에 관하여 기재되어 있다. 한편, 통합배관 시스템의 운용에서는 그 형식에 관계없이 공통적으로 에너지 사용효율과 에너지 배분을 통한 급탕 온수 온도의 증대에 대한 요구가 증가하고 있다. 예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-1425870호에는 2단 열교환기를 설치하여 난방 후의 열원을 급탕 예열에 사용하도록 하는 세대용 급탕 열교환 설비를 구비하는 공동주택용 난방 급탕 통합시스템으로 제안되어 있다.Conventional domestic hot water and heating piping systems that supply district heating or central heating heat sources to individual households such as apartment houses or machine rooms in buildings have a heat exchanger for domestic hot water and a heat exchanger for heating, and connect them with a 4-pipe pipe to provide hot water and heating. It has been proposed, but recently, a heat source supplied from district heating or central heating is supplied from an apartment house or a machine room, and heating water is supplied to individual households through risers, and a piping system is provided so that individual households can receive both heating and hot water at the same time. This designed integrated piping unit is known. The integrated piping unit integrates the hot water supply and heating of the existing 4-pipe piping, and can improve the efficiency of installation, maintenance, and thermal management, as well as the problem of heating inability due to seasonal factors or exceptional operation in the supply of hot water and heating water. It is known as a known technology, and Korean Patent Registration No. 10-1081599 and Korean Patent Registration No. 10-1425870 describe an integrated piping system. On the other hand, in the operation of the integrated piping system, regardless of its type, there is an increasing demand for increasing the temperature of domestic hot water through energy use efficiency and energy distribution. For example, Korean Patent Registration Publication No. 10-1425870 proposes a heating and domestic hot water integrated system for apartment houses equipped with a household hot water heat exchange facility in which a two-stage heat exchanger is installed to use the heat source after heating for hot water preheating.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허공보 제10-1425870호(공고일2014년08월04일)Patent Document 1. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1425870 (published on August 4, 2014)

특허문헌 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1823956호(공고일2018년01월31일)Patent Document 2. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1823956 (published on January 31, 2018)

특허문헌 3. 대한민국 등록특허공보 제10-1425870호(공고일2014년08월04일)Patent Document 3. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1425870 (published on August 4, 2014)

본 발명의 기술적 과제 중 하나는, 통합배관유닛을 통한 온수 사용시 열교환기에 미리 예열된 온수를 빠르게 공급하고 에너지 사용 효율을 증대시키는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 제공하는데 있다.One of the technical problems of the present invention is to provide a hot water preheating system of an integrated piping unit that rapidly supplies preheated hot water to a heat exchanger and increases energy use efficiency when hot water is used through the integrated piping unit.

본 발명의 기술적 과제 중 하나는, 난방 환수를 열교환기로 회수하여 예열뿐만 아니라 온수의 열원으로서 사용함으로서 에너지 사용효율을 증대시키는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 제공하는데 있다.One of the technical problems of the present invention is to provide a hot water preheating system of an integrated piping unit that increases energy use efficiency by recovering heating return water to a heat exchanger and using it as a heat source for hot water as well as preheating.

본 발명의 기술적 과제 중 하나는, 열원 공급수를 1개의 열교환기로 통과시킴으로서 열원의 압력손실을 최소화하는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 제공하는데 있다.One of the technical problems of the present invention is to provide a hot water preheating system of an integrated piping unit that minimizes pressure loss of a heat source by passing heat source supply water through one heat exchanger.

상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 열교환기를 포함하며, 열원을 공급하는 열원공급유로, 난방수를 환수 열원으로 환수하는 난방환수유로를 포함하며, 상기 열원을 분기시켜 급탕 온수와 난방공급유로를 통해 난방부하측으로 공급하는 통합배관유닛; 상기 열원공급유로의 입구측에 구비되는 삼방 밸브; 및 상기 삼방 밸브의 일측 유로는 상기 난방공급유로와 연결되고 나머지 일측 유로는 상기 난방환수유로와 합류하도록 구성되며 상기 열교환기측과 연결되어 상기 난방환수유로를 따라 유동하는 난방 환수를 상기 열교환기측에서 회수하여 열교환하여 온수를 예열하는 합류 배관;을 포함하는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템으로부터 달성될 수 있다.According to the present invention, the above objects include a heat exchanger, a heat source supply passage for supplying a heat source, a heating return passage for returning heating water to a return heat source, and branching the heat source through domestic hot water and a heating supply passage. Integrated piping unit supplying to the heating load side; a three-way valve provided at an inlet side of the heat source supply passage; And one side flow path of the three-way valve is configured to be connected to the heating supply flow path and the other side flow path is configured to join the heating return flow path, and is connected to the heat exchanger to recover heating return water flowing along the heating return flow path at the heat exchanger side. It can be achieved from the hot water preheating system of the integrated piping unit including;

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열교환기의 1차측은 열원공급측이고, 상기 열교환기의 2차측은 급수로부터 온수를 공급하는 온수공급측으로 구분되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the primary side of the heat exchanger is a heat source supply side, and the secondary side of the heat exchanger may be configured to be divided into a hot water supply side that supplies hot water from water supply.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 삼방 밸브는 상기 난방공급유로측과 온수공급유로측을 모두 열린 상태로 조절되도록 유도하고, 이를 통해 난방과 온수 사용이 가능하도록 제어될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the three-way valve induces both the heating supply passage side and the hot water supply passage side to be adjusted to an open state, and through this, heating and hot water can be controlled to be used.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 합류 배관은 T자 형이거나 또는 Y자 형으로 배치되어 열교환기의 1차측인 열원공급측에 연결하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the confluence pipe may be arranged in a T-shape or Y-shape and connected to the heat source supply side, which is the primary side of the heat exchanger.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열교환기측에 연결되는 열원환수유로에는 유량조절밸브와 유량센서로 이루어지는 유량조절모듈을 구비하여 난방수 유량과 온수 온도를 조절하고 제어하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heat source return passage connected to the heat exchanger may include a flow control module including a flow control valve and a flow sensor to adjust and control heating water flow rate and hot water temperature.

본 발명은, 통합배관유닛을 통한 온수 사용시 열교환기에 미리 예열된 온수를 빠르게 공급하고 에너지 사용 효율을 증대시키는 효과가 있다.The present invention has an effect of quickly supplying preheated hot water to a heat exchanger and increasing energy use efficiency when hot water is used through an integrated piping unit.

또한, 본 발명은, 난방 환수를 열교환기로 회수하여 예열하고 더 나아가 온수의 열원으로서 사용함으로서 에너지 사용효율을 증대시키는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of increasing energy use efficiency by recovering heating return water to a heat exchanger to preheat and furthermore using it as a heat source of hot water.

또한, 본 발명은, 열원 공급수를 1개의 열교환기로 통과시킴으로서 열원의 압력손실을 최소화하여 예열 효율을 극대화시켜 필요로 하는 온도대의 급탕 유량을 공급할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of supplying a flow rate of domestic hot water in a required temperature range by maximizing preheating efficiency by minimizing pressure loss of the heat source by passing heat source supply water through one heat exchanger.

또한, 본 발명은, 하나의 유량조절밸브를 통해 온수온도조절과 난방공급 유량에 대한 자유로운 조절이 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of enabling free control of hot water temperature control and heating supply flow rate through one flow control valve.

도 1은 종래 급탕과 난방을 위한 통합배관 시스템을 계통도로 나타낸 예로서 급탕과 난방 유로가 통합배관유닛으로 통합되어 구성된 예시이다.
도 2는 종래 또 다른 급탕과 난방을 위한 통합배관 시스템을 계통도로 나타낸 예로서 급탕과 난방 유로가 통합배관유닛으로 통합되어 구성된 예시이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 나타낸 예시이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 난방 모드로서 난방 환수를 이용한 열교환기의 예열 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 저온 저유량 온수 모드로서 난방 환수를 이용한 온수 공급 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 고온 고유량 조건에서의 온수 모드로서 급수를 이용한 온수 온도 조절 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 온수 난방 동시 사용 모드로서 유량조절밸브 제어에 의한 온수 우선 난방수 비례제어 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.1 is an example of a schematic diagram of a conventional integrated piping system for hot water supply and heating, in which hot water supply and heating passages are integrated into an integrated piping unit.
2 is an example of a schematic diagram of another integrated piping system for domestic hot water and heating, in which domestic hot water and heating passages are integrated into an integrated piping unit.
3 is an example of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a systematic diagram illustrating a preheating process of a heat exchanger using heating water exchange as a heating mode of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram illustrating a hot water supply process using heating water exchange in a low-temperature, low-flow hot water mode of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a hot water temperature control process using water supply as a hot water mode under a high temperature and high flow condition of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a system diagram illustrating a process of controlling the heating water proportionally by controlling the flow rate control valve as a hot water heating simultaneous use mode of the domestic hot water preheating system of the integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 '통합배관유닛의 유량 조절 시스템'을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a 'flow control system of an integrated piping unit' according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 급탕과 난방을 위한 통합배관 시스템을 계통도로 나타낸 예로서 급탕과 난방 유로가 통합배관유닛으로 통합되어 구성된 예시이다.1 is an example of a system diagram showing a conventional integrated piping system for domestic hot water and heating, in which domestic hot water and heating passages are integrated into an integrated piping unit.

도 1의 통합배관유닛(100)은 난방에서는 열원(A)으로부터 난방수의 공급이 열교환기(104)를 경유하여 On-Off 밸브(103)를 거쳐 분배기(102)를 통해 난방부하측(101)으로 공급되고 차압 밸브(105)가 설치된 환수 유로(106)를 통해 환수되도록 되어 있다. 난방부하측(101)에 공급되는 난방수는 분배기(102)에 구비되는 미세조절 밸브(108)의 조작을 통해 난방부하측(101)의 각 실(예를 들면 거실/주방/방1,2,3...N 등)로 공급될 수 있다. 급탕에서는 열교환기(104)를 경유하여 유량조절밸브(113)에 의해 환수 유량이 조절되어 환수되고 외부로부터 공급되는 급수(W1)는 열교환기(104)를 경유하면서 열교환되어 급탕(W2) 온수로 출수 되도록 되어 있다.In the integrated piping unit 100 of FIG. 1, in heating, heating water is supplied from the heat source A via the heat exchanger 104 via the On-Off valve 103 via the distributor 102 to the heating load side 101 is supplied to and is to be returned through the return passage 106 in which the differential pressure valve 105 is installed. Heating water supplied to the heating load side 101 is supplied to each room of the heating load side 101 (for example, living room/kitchen/room 1, 2, 3) by operating the fine control valve 108 provided in the distributor 102. ...N etc.) can be supplied. In hot water supply, the return water flow rate is controlled by the flow control valve 113 via the heat exchanger 104 to return water, and the supply water W1 supplied from the outside is heat exchanged while passing through the heat exchanger 104 to become domestic hot water W2. It is made to come out.

도 2는 종래의 급탕과 난방을 위한 또 다른 통합배관 시스템을 계통도로 나타낸 예로서 급탕과 난방 유로가 통합배관유닛으로 통합되어 구성된 예시이다.2 is an example of a schematic diagram of another integrated piping system for conventional hot water supply and heating, in which hot water supply and heating passages are integrated into an integrated piping unit.

도 2의 통합배관 시스템은 난방과 급탕 유로가 분리된 형식으로서 난방에서는 난방열원(B)으로부터 난방수의 공급이 열교환기(104)를 경유하지 않고 On-Off 밸브(103)를 거쳐 직접 분배기(102)를 통해 난방부하측(101)으로 공급되고 차압 밸브(105)가 설치된 환수 유로(106)를 통해 환수되도록 되어 있다. 난방부하측(101)에 공급되는 난방수는 분배기(102)에 구비되는 미세조절 밸브(108)의 조작을 통해 난방부하측(101)의 각실(예를 들면 거실/주방/방1,2,3...N 등)로 공급될 수 있다. 급탕에서는 급탕열원(C)으로부터 열원수의 공급이 On-Off 밸브(103)를 거쳐 열교환기(104)를 경유하여 유량조절밸브(113)에 의해 환수 유량이 조절되어 환수 유로(106)를 통해 환수되도록 되어 있고 외부로부터 공급되는 급수(W1)는 열교환기(104)를 경유하면서 열교환되어 급탕(W2) 온수로 출수 되도록 되어 있다.The integrated piping system of FIG. 2 is a type in which the heating and domestic hot water channels are separated, and in heating, the supply of heating water from the heating heat source (B) is directly distributed through the On-Off valve 103 without passing through the heat exchanger 104 ( 102) is supplied to the heating load side 101, and water is returned through a return flow passage 106 in which a differential pressure valve 105 is installed. Heating water supplied to the heating load side 101 is supplied to each room of the heating load side 101 (for example, living room/kitchen/room 1, 2, 3. ..N etc.) can be supplied. In hot water supply, the supply of heat source water from the hot water supply heat source (C) passes through the on-off valve (103) and the heat exchanger (104), and the return flow rate is controlled by the flow control valve (113) through the return passage (106). The water supply (W1) supplied from the outside and being returned is heat-exchanged while passing through the heat exchanger (104) to be discharged as domestic hot water (W2).

도 1 및 도 2에서, 미설명 부호 T1 ~ T5는 온도 센서들로서, T1은 공급 열원의 온도, T2는 급탕환수의 온도, T3는 급수(W1)의 온도, T4는 급탕 온수(W1)의 출수 온도, T5는 환수 온도를 검출하는 온도 센서이다.1 and 2, T1 to T5 are temperature sensors, where T1 is the temperature of the supplied heat source, T2 is the temperature of the domestic hot water return water, T3 is the temperature of the water supply (W1), and T4 is the outlet water of the domestic hot water (W1). The temperature T5 is a temperature sensor that detects the water return temperature.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 급탕과 난방이 통합된 형식의 통합배관 시스템, 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 급탕과 난방이 분리된 형식의 통합배관 시스템 등은 그 형식에 관계없이 공통적으로 통합배관유닛을 운용하는데 있어서 에너지 사용효율과 에너지 분배를 통한 급탕 온수 온도 증대에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 대한민국 등록특허공보 제10-1425870호에는 2단 열교환기를 설치하여 난방 후의 열원을 급탕 예열에 사용하도록 하는 세대용 급탕 열교환 설비를 구비하는 공동주택용 난방 급탕 통합시스템이 제안되어 있다.On the other hand, as shown in FIG. 1, an integrated piping system in which hot water supply and heating are integrated, or as shown in FIG. 2, an integrated piping system in which hot water supply and heating are separated are common regardless of the type. As a result, there is an increasing demand for increasing the temperature of domestic hot water through energy use efficiency and energy distribution in operating integrated piping units. Accordingly, Korean Patent Registration No. 10-1425870 proposes a heating and domestic hot water integrated system for apartment houses equipped with a household hot water heat exchange facility in which a two-stage heat exchanger is installed and the heat source after heating is used for domestic hot water preheating.

그러나, 상기 기술은 메인 열교환기와 예열 열교환기로 구분되는 2단 열교환기를 사용하는 방식이기 때문에 예열 열교환기는 난방수 환수를 통해 예열되지만, 메인 열교환기는 예열이 불가능하여 예열 온수량이 적고, 초기 온수공급이 메인 열교환기에서 포함하고 있는 온수량 만큼 온수공급속도가 떨어지는 단점이 있다.However, since the above technology uses a two-stage heat exchanger divided into a main heat exchanger and a preheating heat exchanger, the preheating heat exchanger is preheated by returning heating water, but the main heat exchanger cannot preheat, so the amount of preheated hot water is small and the initial hot water supply is difficult. There is a disadvantage in that the hot water supply speed is lowered as much as the amount of hot water contained in the main heat exchanger.

또한, 온수량의 증가가 필요한 경우, 난방 환수를 이용하지 않고 외부측 공급 열원을 메인 열교환기와 예열 열교환기로 공급하게 되므로 열교환 유로의 유로 길이가 길어지고, 동일용량의 1개의 열교환기에 비해 열원유체의 흐름 방향 수직단면적이 작아 압력손실이 커지는 문제가 있고, 이로 인해, 열원 공급량이 적어져 온수 공급량이 적어지는 한계가 있다.In addition, when it is necessary to increase the amount of hot water, since the externally supplied heat source is supplied to the main heat exchanger and the preheating heat exchanger without using heating return, the length of the heat exchange passage is increased, and the heat source fluid is reduced compared to one heat exchanger of the same capacity. There is a problem in that the vertical cross-sectional area in the flow direction is small and the pressure loss is increased. As a result, there is a limit in that the amount of hot water supply is reduced because the amount of heat source is reduced.

즉, 2단 열교환기를 운용하는 기존의 통합배관유닛의 형식은 예열 열교환기의 난방 환수 예열 시스템이므로 온수 예열량이 적고, 다량의 온수 유량을 필요로하는 경우, 2단 열교환기에 직렬로 열원이 공급되어야 하기 때문에 배관 저항이 커져 동일설비 대비 총공급 열원 유량이 적어지는 한계가 따른다.In other words, the existing integrated piping unit operating a two-stage heat exchanger is a heating return preheating system of a preheating heat exchanger, so when a large amount of hot water is required with a small amount of hot water preheating, the heat source is supplied in series to the two-stage heat exchanger. Because of this, the pipe resistance increases and the total supply heat source flow rate is reduced compared to the same equipment.

이에 따라, 본 발명에서는, 통합배관유닛을 통한 온수 사용시 열교환기에 미리 예열된 온수를 빠르게 공급하고 에너지 사용 효율을 증대시킬 수 있는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 제시한다.Accordingly, the present invention proposes a hot water preheating system of an integrated piping unit capable of rapidly supplying preheated hot water to a heat exchanger and increasing energy use efficiency when hot water is used through the integrated piping unit.

또한, 본 발명은, 난방 모드인 경우, 통합배관유닛에 구성되는 1개의 열교환기로 난방 환수를 한 번더 열교환하여 열교환기내의 온수를 예열하도록 하여 예열온수 유량을 증가시키고, 열원 흐름 방향의 수직 단면적을 작게 유지하여 동일 설비 대비 총공급 열원 유량을 증가시키는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 제시한다.In addition, in the case of the heating mode, the present invention heats the heating return water once more with one heat exchanger configured in the integrated piping unit to preheat the hot water in the heat exchanger to increase the flow rate of the preheated hot water and increase the vertical cross-sectional area in the direction of the flow of the heat source We propose a domestic hot water preheating system of an integrated piping unit that increases the total heat source flow rate compared to the same facility by keeping it small.

또한, 본 발명은, 열교환기로부터 열원이 환수되는 열원환수유로에 유량조절밸브와 유량센서를 구비함으로써, 난방 사용 모드인 경우, 난방수 유량 조절을 제어하고 온수 사용 모드인 경우, 온수온도 조절을 위한 열원 공급 유량을 조절할 수 있는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 제시한다.In addition, the present invention controls the flow rate of heating water in the heating use mode and controls the hot water temperature in the hot water use mode by providing a flow control valve and a flow sensor in the heat source return passage through which the heat source is returned from the heat exchanger. We present a hot water preheating system of an integrated piping unit that can control the flow rate of heat source supply for

본 발명의 설명에서 사용되는 용어에 있어서, '열원수'는 열원공급처로부터 공급되는 열원으로서 '난방수'로 혼용될 수 있다. '난방수'는 열교환기를 통해 난방부하로 유동하는 난방 유체로서 '난방환수'로 혼용될 수 있다. '난방환수'는 난방부하를 경유하여 환수되는 유체일 수 있다. '급수'는 외부로부터 공급되는 급탕 온수 생산용 유체이다. 본 발명의 설명에서 '난방수'와 '난방환수'는 일부 부분에서 혼용되어 사용될 수 있다. '급탕'은 '온수'로 혼용될 수 있다.In terms used in the description of the present invention, 'heat source water' is a heat source supplied from a heat source supplier and may be used interchangeably with 'heating water'. 'Heating water' is a heating fluid that flows to a heating load through a heat exchanger and can be mixed with 'heating return water'. The 'heating return water' may be a fluid that is returned via a heating load. 'Water supply' is a fluid for domestic hot water production supplied from the outside. In the description of the present invention, 'heating water' and 'heating return water' may be used interchangeably in some parts. 'Hot water' can be mixed with 'hot water'.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 나타낸 예시이다.3 is an example of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 열교환기(210)를 포함하며, 열원을 공급하는 열원공급유로(220), 난방수를 환수 열원으로 환수하는 난방환수유로(230), 상기 열원을 분기시켜 급탕 온수(W2)와 난방공급유로(240)를 통해 난방부하측(250)으로 공급하는 통합배관유닛(200)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the hot water preheating system of the integrated piping unit according to the present invention includes a heat exchanger 210, a heat source supply passage 220 for supplying a heat source, and heating for returning heating water to a return heat source. It may be configured to include a water return passage 230 and an integrated piping unit 200 that diverges the heat source and supplies it to the heating load side 250 through the domestic hot water (W2) and the heating supply passage 240.

그리고, 열원공급유로(220)의 입구측에는 삼방 밸브(260)를 설치하여 구성될 수 있다.In addition, a three-way valve 260 may be installed on the inlet side of the heat source supply passage 220.

그리고, 삼방 밸브(260)의 일측 유로는 난방공급유로(240)와 연결되고 나머지 일측의 유로는 난방환수유로(230)와 합류하고, 열교환기(210)측과 연결되어 난방환수유로(230)를 따라 유동하는 난방 환수를 열교환기(210)측에서 회수하여 열교환하여 온수를 예열하도록 유도하는 합류 배관(270)을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, one side flow path of the three-way valve 260 is connected to the heating supply flow path 240 and the other side flow path joins the heating return flow path 230 and is connected to the heat exchanger 210 side to form a heating return flow path 230 It may be configured to include a confluence pipe 270 that recovers heating return water flowing along the side of the heat exchanger 210 and induces heat exchange to preheat the hot water.

도 3 내지 도 6에서, 미설명 부호, T1 ~ T4는 온도 센서로서, T1은 공급 열원의 온도, T2는 열원 환수 온도, T3는 급수(W1)의 온도, T4는 급탕 온수(W2)의 출수 온도를 각각 검출하는 온도 센서이고, V1~V4는 밸브로서, 연결된 유로를 개폐하되, 본 발명의 통합배관 유닛에 포함되거나, 외부에 설치될 수 있으며, 제어기(300)를 통해 제어되거나, 사용자에 의해 조절될 수 있다.3 to 6, non-explained symbols, T1 to T4, are temperature sensors, T1 is the temperature of the supply heat source, T2 is the temperature of the heat source return, T3 is the temperature of the water supply (W1), and T4 is the outlet water of the domestic hot water (W2) Temperature sensors that detect temperatures, respectively, and V1 to V4 are valves that open and close the connected flow passages, but may be included in the integrated piping unit of the present invention or installed outside, controlled by the controller 300, or user can be regulated by

본 발명의 실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템을 보다 구체적으로 설명한다.A hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 3에 도시된 바와 같이, 열교환기(210)의 1차측은 열원공급측(211)이고, 열교환기(210)의 2차측은 급수(W1)로부터 온수(W2)를 공급하는 온수공급측(212)으로 구분되도록 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the primary side of the heat exchanger 210 is the heat source supply side 211, and the secondary side of the heat exchanger 210 is the hot water supply side 212 for supplying hot water W2 from the water supply W1. It can be configured to be divided into.

또한, 삼방 밸브(260)는 난방공급유로(240)측과 온수공급유로(280)측을 모두 열린 상태로 조절되도록 유도할 수 있고, 이를 통해 난방과 온수의 선택적 사용 및 동시 사용이 가능하도록 제어부(300)를 통해 제어되도록 구성될 수 있다.In addition, the three-way valve 260 may induce both the heating supply passage 240 side and the hot water supply passage 280 side to be adjusted to an open state, and through this, the control unit allows selective and simultaneous use of heating and hot water. It may be configured to be controlled through (300).

여기서, 삼방 밸브(260)는 각 출수측 개도량을 제어부(300)를 통해 조정하여 난방공급유로(240)측과 온수공급유로(280)측으로의 열원 공급량을 자유롭게 조절하여 제어할 수 있다.Here, the three-way valve 260 can freely adjust and control the amount of heat source supplied to the heating supply passage 240 and the hot water supply passage 280 by adjusting the opening amount of each water outlet side through the control unit 300 .

그리고, 삼방 밸브(260)의 각 출수측 단면적을 상이하게 하여 출수 유량을 자유롭게 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the sectional area of each water outlet side of the three-way valve 260 may be different so that the water outlet flow rate can be freely adjusted.

또한, 합류 배관(270)은 T자 형이거나 또는 Y자 형으로 배치될 수 있고, 열교환기(210)의 1차측인 열원공급측(211)에 연결하여 배치되도록 구성될 수 있다.In addition, the confluence pipe 270 may be arranged in a T-shape or a Y-shape, and may be configured to be connected to the heat source supply side 211, which is the primary side of the heat exchanger 210.

그리고, 합류배관(270)은 각각의 입수, 출수측 단면적을 상이하게 하여 유량을 자유롭게 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the confluence pipe 270 may be configured to freely adjust the flow rate by making the cross-sectional areas of the inlet and outlet sides different.

또한, 열교환기(210)측에 연결되는 열원환수유로(290)에는 유량조절밸브(291)와 유량센서(292)로 이루어지는 유량조절모듈을 구비하여 난방수 유량과 온수 온도를 제어부(300)를 통해 자유롭게 조절하고 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, a flow control module including a flow control valve 291 and a flow sensor 292 is provided in the heat source return passage 290 connected to the heat exchanger 210 to control the flow rate of heating water and the temperature of hot water by the control unit 300. It can be configured to be freely adjusted and controlled through

본 발명에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템 동작을 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.The operation of the hot water preheating system of the integrated piping unit according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7 .

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 난방 모드로서 난방 환수를 이용한 열교환기의 예열 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.4 is a schematic diagram illustrating a preheating process of a heat exchanger using heating water exchange as a heating mode of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 난방 모드에서는, 삼방 밸브(260)와 밸브(v3-on)가 제어부(300)의 밸브 제어 명령으로 정해진 개도량으로 열린다. 이때 열원공급유로(220)를 따라 공급되는 공급 열원(h1)은 삼방 밸브(260)를 통과하고 이어서 난방공급유로(240)를 따라 밸브(v4)를 통과하여 난방부하측(250)에 난방수를 공급한다.As shown in FIG. 4 , in the heating mode, the three-way valve 260 and the valve v3-on are opened at a predetermined opening amount by the valve control command of the control unit 300 . At this time, the supply heat source h1 supplied along the heat source supply passage 220 passes through the three-way valve 260 and then passes through the valve v4 along the heating supply passage 240 to supply heating water to the heating load side 250. supply

이렇게, 난방부하측(250)에 공급되는 난방수는 난방부하측(250)에 난방을 공급한 후, 밸브(v4-on)가 개방되면 먼저 난방환수유로(230)를 경유하여 합류 배관(270)에 유도되어 열교환기(210)의 1차측(211)으로 유입되면서 열교환기(210)에 대한 예열을 수행하게 되며, 이에 따라, 현재 열교환기(210)가 가지고 있는 열량은 난방 환수의 열량이 더해져 열교환기(210)는 고온의 예열 상태로 유지될 수 있다.In this way, the heating water supplied to the heating load side 250 supplies heat to the heating load side 250 and then passes through the heating return passage 230 to the confluence pipe 270 when the valve v4-on is opened. While being induced and flowing into the primary side 211 of the heat exchanger 210, preheating of the heat exchanger 210 is performed. Accordingly, the amount of heat currently possessed by the heat exchanger 210 is added to the amount of heat exchanged for heating, thereby exchanging heat. The group 210 may be maintained in a high temperature preheated state.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 저온 저유량 온수 모드로서 난방 환수를 이용한 온수 공급 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.5 is a schematic diagram illustrating a hot water supply process using heating water exchange in a low-temperature, low-flow hot water mode of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 저온 저유량 온수 모드에서는, 도 4를 참조하면, 현재 열교환기(210)의 열량은 난방 환수의 열량이 더해져 열교환기(210)는 고온의 예열 상태로 유지되고 있는 상태이므로, 밸브(v2-on)가 열려있는 상태에서도 정상적인 난방 공급이 가능하고, 이와 동시에 온수 공급용 밸브(v1-on)를 열어 온수를 출탕하고자 하는 경우 난방 환수를 통해 예열된 상태의 열교환기(210)는 예열이 이루어지지 않은 통상의 경우에 비해 승온된 상태의 급탕 온수(W2)를 출탕할 수 있게한다. 또한, 출탕하고자 하는 온수가 난방 환수의 열량으로 충분히 가열될 수 있을 정도의 저온 또는 저유량인 경우 목표하는 온수온도로 출탕할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the low-temperature low-flow hot water mode, referring to FIG. 4, the current heat exchanger 210 is added to the heat of the heating return, so that the heat exchanger 210 is maintained in a high-temperature preheating state. Therefore, normal heating supply is possible even when the valve (v2-on) is open, and at the same time, when hot water is to be supplied by opening the hot water supply valve (v1-on), the heat exchanger is in a preheated state through heating return. 210 enables hot water (W2) to be tapped in a state in which the temperature has been raised compared to the normal case in which preheating is not performed. In addition, when the hot water to be tapped has a low temperature or a low flow rate sufficient to be sufficiently heated by the heat of heating return water, the hot water can be tapped at a target temperature.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 고온 고유량 조건에서의 온수 모드로서 급수를 이용한 온수 온도 조절 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.6 is a schematic diagram illustrating a hot water temperature control process using water supply as a hot water mode under a high temperature and high flow condition of a hot water preheating system of an integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 고온 고유량 조건의 온수 모드는, 예를 들면, 출탕하고자 하는 온수가 난방 환수의 열량으로 충분히 가열되지 않을 정도의 고온, 고유량인 조건의 온수 모드로서, 난방 환수를 열교환기(210)로 보내는 예열 과정을 거치지 않고 바로 온수공급유로(280)측으로 열원을 공급하여 열교환기(210)를 통해 온수를 출탕할 수 있다.As shown in FIG. 6, the hot water mode under the high-temperature, high-flow condition is, for example, the hot water mode under the condition of high temperature and high flow rate, such that the hot water to be tapped is not sufficiently heated by the amount of heat of the heating return. Hot water can be tapped through the heat exchanger 210 by directly supplying a heat source to the hot water supply passage 280 without going through a preheating process of sending the to the heat exchanger 210 .

이 경우 난방 환수를 보내는 난방환수유로(230)의 밸브(v4-off)를 닫아 합류 배관(270)을 통해 열교환기(210)로 보내는 난방 환수의 공급을 차단하거나, 삼방밸브(260)를 열원공급유로(220)에서 공급되는 열원(h1)이 온수공급유로(280)측으로 전환되도록 제어하여, 고온의 열원(h1)이 열교환기(210)측으로 공급되어, 고온의 온수(W2)를 바로 출탕할 수 있으며, 열교환기(210)측에 연결되는 열원환수유로(290)에 설치된 유량조절밸브(291)를 열어 환수 열원(r1)으로 회수할 수 있다.In this case, the supply of heating return water sent to the heat exchanger 210 through the joining pipe 270 is cut off by closing the valve (v4-off) of the heating return flow path 230 sending the heating return water, or the three-way valve 260 is used as a heat source. The heat source h1 supplied from the supply passage 220 is controlled to be switched to the hot water supply passage 280, so that the high-temperature heat source h1 is supplied to the heat exchanger 210 and hot water W2 is immediately tapped. It can be done, and it can be recovered as the return heat source r1 by opening the flow control valve 291 installed in the heat source return flow path 290 connected to the heat exchanger 210 side.

이때, 삼방밸브(260)의 개도량은 우선적으로 목표 온수 온도를 맞추기 위해, T4는 급탕 온수(W1)의 온도 또는 T3는 급수(W1)의 온도를 기준으로 개변될 수 있고, 목표 온수 온도를 맞추기 위한 개도량이 정해진 경우, 잔여 공급열원을 난방공급유로(240)로 공급할 수 있다At this time, the opening amount of the three-way valve 260 may be changed based on the temperature of the domestic hot water (W1) in T4 or the temperature of the water supply (W1) in order to first meet the target hot water temperature. When the amount of opening to match is determined, the remaining supply heat source may be supplied to the heating supply passage 240.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템의 온수 난방 동시 사용 모드로서 유량조절밸브 제어에 의한 온수 우선 난방수 비례제어 과정을 계통도로 나타낸 예시이다.FIG. 7 is a system diagram illustrating a process of controlling the heating water proportionally by controlling the flow rate control valve as a hot water heating simultaneous use mode of the domestic hot water preheating system of the integrated piping unit according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 온수 난방 동시 사용 모드에서는, 유량조절밸브(291)의 제어를 통해 온수를 우선하도록 난방수의 공급을 비례적으로 제어하여 공급할 수 있게 된다.As shown in FIG. 7 , in the hot water heating simultaneous use mode, the supply of heating water can be proportionally controlled and supplied so that hot water has priority through control of the flow control valve 291 .

본 발명에 따른 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템은, 온수 사용시 열교환기를 통해 미리 예열된 온수를 빠르게 공급하고 난방 환수를 활용함으로써 에너지 사용 효율을 증대시킬 수 있다.The hot water preheating system of the integrated piping unit according to the present invention can increase energy use efficiency by quickly supplying preheated hot water through a heat exchanger and utilizing heating water exchange when hot water is used.

또한, 본 발명은, 난방 모드인 경우, 통합배관유닛에 구성되는 1개의 열교환기로 난방 환수를 한 번더 열교환하여 열교환기내의 온수를 예열하도록 하여 예열온수 유량을 증가시키고, 열원 흐름 방향의 수직 단면적을 작게 유지할 수 있으므로 동일 설비 대비 총공급 열원 유량을 증가시킬 수 있다.In addition, in the case of the heating mode, the present invention heats the heating return water once more with one heat exchanger configured in the integrated piping unit to preheat the hot water in the heat exchanger to increase the flow rate of the preheated hot water and increase the vertical cross-sectional area in the direction of the flow of the heat source Since it can be kept small, the total supply heat source flow rate can be increased compared to the same facility.

또한, 본 발명은, 열교환기로부터 열원이 환수되는 열원환수유로에 유량조절밸브와 유량센서를 구비함으로써, 난방 사용 모드인 경우, 난방수 유량 조절을 제어하고 온수 사용 모드인 경우, 온수온도 조절을 위한 열원 공급 유량을 효과적으로 조절할 수 있다.In addition, the present invention controls the flow rate of heating water in the heating use mode and controls the hot water temperature in the hot water use mode by providing a flow control valve and a flow sensor in the heat source return passage through which the heat source is returned from the heat exchanger. It is possible to effectively control the heat source supply flow rate for

이와 같이, 본 발명은, 통합배관유닛을 통한 온수 사용시 열교환기에 미리 예열된 온수를 빠르게 공급하고 에너지 사용 효율을 증대시키는 이점이 있다.As described above, the present invention has the advantage of rapidly supplying preheated hot water to the heat exchanger and increasing energy use efficiency when hot water is used through the integrated piping unit.

또한, 본 발명은, 난방 환수를 열교환기로 회수하여 예열뿐만 아니라 온수의 열원으로서 사용함으로서 에너지 사용효율을 증대시키는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of increasing energy use efficiency by recovering heating return water to a heat exchanger and using it as a heat source for hot water as well as preheating.

또한, 본 발명은, 열원 공급수를 1개의 열교환기로 통과시킴으로서 열원의 압력손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of minimizing the pressure loss of the heat source by passing the heat source supply water through one heat exchanger.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면으로 나타낸 실시예를 참고로 설명되었으나 실시예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but it is not limited to the embodiments and can be practiced by modifying and transforming within the scope of not departing from the gist of the present invention, and modifications and variations are made of the present invention. included in the technical idea.

h1: 공급 열원 r1: 환수 열원
200: 통합배관 유닛 210: 열교환기
220: 열원공급유로 230: 난방환수유로
240: 난방공급유로 250: 난방부하측
260: 삼방 밸브 270: 합류 배관
280: 온수공급유로 290: 열원환수유로
291: 유량조절밸브 292: 유량 센서
300: 제어부 h1: supply heat source r1: return heat source
200: integrated piping unit 210: heat exchanger
220: heat source supply passage 230: heating return passage
240: heating supply passage 250: heating load side
260: three-way valve 270: joining pipe
280: hot water supply passage 290: heat source return passage
291: flow control valve 292: flow sensor
300: control unit

Claims (5)

열교환기를 포함하며, 열원을 공급하는 열원공급유로, 난방수를 환수 열원으로 환수하는 난방환수유로를 포함하며, 상기 열원을 분기시켜 급탕 온수와 난방공급유로를 통해 난방부하측으로 공급하는 통합배관유닛; 상기 열원공급유로의 입구측에 구비되는 삼방 밸브; 및
상기 삼방 밸브의 일측 유로는 상기 난방공급유로와 연결되고 나머지 일측 유로는 상기 난방환수유로와 합류하도록 구성되며 상기 열교환기측과 연결되어 상기 난방환수유로를 따라 유동하는 난방 환수를 상기 열교환기측에서 회수하여 열교환하여 온수를 예열하는 합류 배관;을 포함하는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템.An integrated piping unit including a heat exchanger, including a heat source supply passage for supplying a heat source and a heating return passage for returning heating water to a return heat source, and branching the heat source to supply domestic hot water and heating load side through the heating supply passage; a three-way valve provided at an inlet side of the heat source supply passage; and
One side flow path of the three-way valve is connected to the heating supply flow path, and the other side flow path is configured to join the heating return flow path, and is connected to the heat exchanger to recover heating return water flowing along the heating return flow path from the heat exchanger side. A hot water preheating system of an integrated piping unit including a confluence pipe for preheating hot water by heat exchange. 제 1 항에 있어서,
상기 열교환기의 1차측은 열원공급측이고, 상기 열교환기의 2차측은 급수로부터 온수를 공급하는 온수공급측으로 구분되도록 구성된 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템.According to claim 1,
The hot water preheating system of the integrated piping unit configured so that the primary side of the heat exchanger is a heat source supply side, and the secondary side of the heat exchanger is divided into a hot water supply side for supplying hot water from water supply. 제 1 항에 있어서,
상기 삼방 밸브는 상기 난방공급유로측과 온수공급유로측을 모두 열린 상태로 조절되도록 유도하고, 이를 통해 난방과 온수 사용이 가능하도록 제어되는 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템.According to claim 1,
The hot water preheating system of the integrated piping unit in which the three-way valve induces both the heating supply passage side and the hot water supply passage side to be adjusted to an open state, and through this, heating and hot water are controlled to be used. 제 1 항에 있어서,
상기 합류 배관은 T자 형이거나 또는 Y자 형으로 배치되어 열교환기의 1차측인 열원공급측에 연결된 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템.According to claim 1,
The hot water preheating system of the integrated piping unit is connected to the heat source supply side, which is the primary side of the heat exchanger, by being arranged in a T-shape or Y-shape. 제 1 항에 있어서,
상기 열교환기측에 연결되는 열원환수유로에는 유량조절밸브와 유량센서로 이루어지는 유량조절모듈을 구비하여 난방수 유량과 온수 온도를 조절하고 제어하도록 구성된 통합배관유닛의 급탕 예열 시스템.According to claim 1,
The hot water preheating system of the integrated piping unit configured to have a flow control module including a flow control valve and a flow sensor in the heat source return passage connected to the heat exchanger to adjust and control the flow rate of heating water and the temperature of hot water.
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