온수제어 설계레포트

목차

Ⅰ. INTRODUCTION ==================================1

1. 문제 정의 ==============================================1

2. 설계 전 가정 ==========================================1

3. 주요기기 설명 =========================================1

1. 밸브 =================================================1

1.1 체크 밸브와 차단 밸브 ==============================1

1.2. 자동조절밸브 ======================================2

2. 온수 분배기 ========================================2

Ⅱ. ANALYSIS ======================================4


Ⅲ. ASSESSMENT ===================================7

1. 경제성 =================================================7

2. 안정성 =================================================8

3. 신뢰성 =================================================8

REFERENCE ========================================9

본문내용

mostatic mixer
Ⅱ. ANALYSIS
보일러로부터 공급된 온수와 냉수는 생활용수 수도 배관으로 들어간다. 온수는 3-way thermostatic mixer 밸브로 들어간다. 냉수의 일부도 이 밸브로 들어가 온수제어에 영향을 준다. 온수와 냉수는 각각 온수/냉수 분리기로 들어가 차단밸브로부터 제어를 받는다. 분리되는 배관 수와 차단밸브의 수는 같다. 차단밸브는 유량제어기의 영향을 받는다. 분리기에서 나온 온수/냉수는 샤워기에서 사용자의 수동 조절을 통해 혼합되어 나온다.
이 시스템의 특징을 소개하자면(Fig.2.2.), 첫 째로 샤워기에서 수온 Set Point를 설정할 수 있다. 샤워기 수도꼭지에 적정 수온을 설정할 수 있는 버튼을 설치하여 간편하게 Tsp를 조정 가능하다. Tsp 데이터와 TT(온도 감지기) 데이터는 TC(온도 조절기)로 보내져서 원격 설정점으로서 유량제어기에 보내진다. 또한 TT에 알람(TAL: temperature alarm low)을 설치하여 온도가 갑자기 변하면 사용자가 알 수 있도록 주의를 주도록 했다.
또 다른 특징으로는 3-way thermostatic mixer 밸브, 차단밸브, 온수/냉수 분리기를 통한 유량제어에 있다. 위의 그림과 예를 들어 설명해보겠다. 만약 수전의 동시 사용 시 FT에서는 유량 변화를 빠르게 감지하여 FC로 전기신호를 보낸다. FC는 1차적으로 온수/냉수 차단밸브를 조절하여 유량 밸런스를 맞출 것이고, 2차적으로 3-way thermostatic mixer 밸브를 조절함으로써, 온수의 유량을 늘릴것인지 아니면 아래의 냉수관을 열어 온수의 온도를 줄일 것인지 제어할 것이다.
이 시스템을 사용한다면 수전의 동시 사용에도 압력변동 및 유량변동이 적어 샤워나 세면 시 수전을 쾌적하게 사용할 수 있다. 그리고 유량의 변화에도 물의 온도를 조절하여 샤워나 목욕 시 갑작스런 급탕온도 변화없이 적정한 온도를 유지할 수 있다.
Fig.2.1.은 보일러와 배관도면이다. 보일러와 연결된 난방배관과 생활용수 온수배관은 분리되어 있다. 그리고 아파트와 같은 중앙난방시스템의 경우 펌프로 온수와 냉수를 각 집으로 보낸다. 빨간 박스부분은 Fig.2.2.와 연결되어 있다. Fig.2.2.는 생활용수 배관의 P&ID이다. 빨간 배관은 온수 파란부분은 냉수이다. 위의 결과 내용에 P&ID설명을 포함하였다. Fig.2.3.은 시스템을 Block Diagram으로 나타낸 것이다. Gc1(온도 제어기 gain)는 온수(Ysp1)와 냉수(Ysp2) 유량과 설정 온도 데이터로부터 원격 설정점을 설정하여 Gc2(유량 제어기 gain)로 보내진다. Gc2는 이 설정점과 외란 D인 유량 변화에 맞게 각 Gv(밸브 gain)을 유압 조절한다.
Fig.2.1. 보일러와 배관 도면
Fig.2.2. P&ID
Fig.2.3. Block Diagram
Ⅲ. ASSESSMENT
1. 경제성
-3-way thermostatic mixer valve (45만원 ~ )
이 장치에 사용되는 재료 중 가장 가격이 비싸다. 하지만 줄어든 유량에 대한 보정을 통하여 온도조절 효과와 동시에 유량까지 고려하여 줄 수 있다는 장점을 가지고 있다.
- 유량 조절 급수분배기 2개 ( 주문 제작, 5~6만원 )
보일러의 온수 분배기에 착안하여 생각해낸 급수 분배기 이다. 온도변화와 유량변화에 즉각 반응하여 균형을 맞춰준다.
- 온도설정 샤워 valve ( 주문 제작, 2~3만원 )
샤워기의 물을 틀어 손을 대어 직접 valve를 움직여 조절 하지 않아도 온도조절 장치를 달아 버튼을 위아래로 조정하여 온도를 설정한다. 단, 물을 틀거나 잠글 때 그리고 유량조절은 기존의 valve와 마찬가지로 수동으로 조절한다. 조작에 필요한 전기 공급은 건전지를 사용한다.
- 기타 각 센서 및 알람 ( 2~3만원)
- 인건비 ( 14만원 )
- 장치 설비 후 설치 전에 비하여 추가되는 유지비용 (연간 1만원)
연간 2~3회 건전지 교체 와 각 부분에 필요한 전기량(연간 30KW 내외)
Fig.3.1. 온도조절 샤워기에 드는 비용
★ 비교적 값비싼 편이나 문제에 대하여 인식하는 각 개인의 가치 판단에 따라서 충분히 사용가능하다고 판단된다.
2. 안전성
- 각 부분의 센서나 장비의 고장으로 인하여 장치가 제대로 작동하지 않거나 갑작스런 온도 변화에 대해 대처할 수 있도록 알람을 부착함으로써 갑자기 변하는 온도에 의한 화상이나 쇼크 등을 방지 할 수 있도록 하였다.
- 샤워기 valve에서 버튼에 의한 온도 조작은 최대 40도 이상을 넘지 않도록 하였다.
- 샤워기 valve의 온도 조절 부위는 방수 처리 하여 고장에 대비 하였다.
- 건전지 사용으로 욕실에서의 감전사고 위험을 방지 하였다.
- 보일러실에서 각 구간으로 나누어지는 부분, 즉 노출된 장소에 장치하여 공사비용을 최소화 하고 추후 고장이 발생하였을 시 쉽게 대처 할 수 있도록 하였다.
★ 2단계에 걸친 유량조절에 의하여 온도가 조절되어지고, 설정온도 범위에서 급작스럽게 온도가 변화하게 되면 바로 알람이 울리게 된다. 또한 고장 시 보일러실에 노출되어 설치되어진 장치를 손쉽게 고칠 수 있기 때문에 특이한 위험요소 및 문제점은 없다고 판단된다.
3. 신뢰성
- 샤워기 valve에서의 온도 측정 후 3-way thermostatic mixer valve와 온수 냉수의 급수 분배기에 의해서 유량이 조절되게 된다. 때문에 즉각 반응한다고 가정하고 각각의 파이프의 길이를 감안 하였을 때 약 2~3초의 시간이 걸릴 것으로 보여 진다.
★ 장치를 처음 보일러에서 나온 부분에 설치하여 유량을 조절함으로써 온도 조절을 하기 때문에 시간은 다소 걸리지만 온도와 유량 모두를 적절하게 유지시킬 수 있다는 점에서 처음 문제에서 제기되어진 공급 온수온도 및 주변의 냉, 온수 사용량이 불규칙 할 때의 영향을 줄이기 위한 대책으로 적절하다고 판단된다.
REFERENCE
건축난방설비, 이철구안병욱 공저, 세진사, 2003, p143~249
배관공학, 고석근, 원창출판사, 2001, P253~268
화학공정제어, Riggs, James B, 아진, 2000

키워드

온수,   제어,   설계