고가수조의 급수시스템과 급수방법 {SYSTEM OF WATER SUPPLY FOR AN ELEVATED CISTERN AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 고가수조의 급수시스템을 보인 설명도. 도 2는 1일 시간대를 기준으로 하여 표본 아파트세대에 공급되는 전력의 평균전압을 보인 그래프. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동급수제어장치의 개략 구조도. *도면의 주요부분에 대한 부호설명 12... 고가수조 18... 급수펌프 24... 펌프제어기 28... 수위센서 30... 자동급수제어장치 31... 입력 인터페이스 32... 출력 인터페이스 33... 메모리 34... 마이크로프로세서 35... RTC(Real Time Clock) 40... 외부 서버
본 발명은 아파트의 옥상에 설치되어 각 세대에 생활용수를 공급하는 고가수 조에 대하여 중간전력부하시간대에 급수가 이루어질 수 있도록 하는 고가수조의 급수시스템과 이러한 급수시스템을 이용하는 급수방법에 관한 것이다. 아파트의 고가수조는 위치에너지를 이용하여 아파트의 각 세대에 생활용수를 공급하는 수조로서 이러한 수조에 대한 급수가 이루어질 수 있도록 하는 양수펌프가 수조내의 수위센서에 연결된 급수제어반에 의하여 짧은 주기로 반복작동된다. 일반적으로, 전력공급측면에서 수요관리제도는 요금제도를 제외한 대부분이 전력부하관리 및 소비절약의 관점에서 운용되고 있으며 특히 전력부하의 관리는 전력공급측면에서 매우 중요한 요인이라 할 수 있다. 종래 수위센서에 의하여 작동되는 양수펌프를 최대전력부하시간대 직전에 작동시키려면 제어반을 수동조작하고 고가수조의 수위를 직접 확인하는 것이 필요하였다. 또한 아파트의 상수도가압설비인 급수펌프는 아파트에 전력을 공급하는 변압기와 함께 공동이용자 수용설비로서 부하이동 전력량의 정확한 계량이 어렵다. 한편, 고가수조가 만수위에 이르는 경우 이러한 저수량에 의하여 급수펌프의 가동이 억제되어야 하나 수압이나 수조파손 등의 우려로 저수용량을 100% 활용할 수 없다. 전력공급자 측에서 보았을 때, 고가수조의 수위센서와 급수제어반의 설비보강 등에 관련한 업무의 추진시에 아파트 입주자의 동의와 협조가 요구되고 있으며 아파트에 공급되는 전력은 시간대별 구분요금이 적용되는 대상이 아니므로 아파트 입주자에게 수혜가 없고 보상이나 의무시행 등의 제도의 보완없이 업무를 추진할 경우 부하이전제도의 참여여부 등 마찰이 예상될 수 있다. 더욱이, 부하조정을 위하여 최대전력부하시간대 직전에 급수펌프를 동시에 강제로 작동되도록 하면 과부하로 인한 급수펌프가동시간이 지연될 것으로 예상된다.
본 발명의 목적은 아파트의 고가수조의 수위가 낮아지는 경우 고가수조에 대하여 중간전력시간대에 급수하여 만수가 되게 하고 최대전력부하시간대에는 급수가 이루어지지 않도록 하여 전력피크(peak)량을 감소시킬 수 있도록 하는 고가수조의 급수시스템을 제공하는데 있다. 이를 위하여, 본 발명은 고가수조의 급수시스템이 다수의 세대로 구성되는 아파트의 옥상에 배치되고 내부에 상하 차등레벨의 다수 센서소자로 구성된 수위센서가 배치된 고가수조, 상기 고가수조에 급수라인을 통하여 연결되고 펌프제어기에 의하여 제어작동되는 급수펌프와, 1일 시간대를 기준으로 하여 전력의 평균전압을 측정하고 이러한 평균전압의 측정값을 기초로 하여 중간전력부하시간대에서 가동개시시간과 종료시간이 설정되는 자동급수제어장치로 구성됨을 특징으로 한다. 자동급수제어장치는 가동개시시간과 종료시간 사이의 가동시간중에 수위센서의 수위검출값이 만수위를 나타내는 값이 아닌 경우 펌프제어기를 통하여 급수펌프를 작동시킨다. 급수펌프를 제어하는 수위제어기에 설치되는 자동급수제어장치는 최대전력부하시간대 직전에 고가수조를 최고 수위로 급수하도록 한다. 과부하를 방지하고 급수펌프의 효율적인 운전을 위하여 자동급수제어장치의 동작시간은 각 급수펌프별로 타이머에 의하여 분산조정하는 것이 좋다. 고가수조내에 설치되는 수위센서는 상부의 센서소자는 그 상부위치를 그대로 유지하고 하부의 센서소자는 최대한 고가수조의 배수구 가까이에 놓이도록 배치하면 고가수조의 필요 저수량(80%~90%)을 확보할 수 있을 것이다. 본 발명은 또한 이러한 고가수조의 급수시스템을 이용하여 고가수조에 대한 급수방법을 제공한다. 본 발명의 이러한 방법은 다수의 세대로 구성되는 아파트의 옥상에 배치된 고가수조의 수위센서에 연결되어 급수펌프의 펌프제어기를 제어하는 자동급수제어장치를 통하여 고가수조에 대한 급수를 제어하는 고가수조의 급수방법으로서, 1일 시간대를 기준으로 하여 표본 아파트세대에 공급되는 전력의 평균전압을 측정하는 단계, 이러한 평균전압의 측정값을 기초로 하여 중간전력부하시간대에서 자동급수제어장치의 가동개시시간과 종료시간을 설정하는 단계와, 자동급수제어장치의 가동개시시간과 종료시간 사이의 가동시간중에 수위센서의 수위검출값이 만수위를 나타내는 값이 아닌 경우 자동급수장치가 펌프제어기를 통하여 급수펌프가 작동될 수 있도록 하는 단계로 구성된다. 본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 고가수조의 급수시스템을 보이고 있다. 통상적인 방식으로 다수의 세대로 구성되는 아파트(10)의 옥상에는 각 세대에 생활용수를 공급하는 고가수조(12)가 배치된다. 고가수조(12)에는 지하상수라인(14) 또는 이에 연결된 저수탱크(16)로부터 용수를 공급하기 위한 급수펌프(18)로부터 연장된 급수라 인(20)이 연결된다. 그리고, 고가수조(12)의 배수라인(22)은 아파트의 각 세대에 분기공급된다. 급수펌프(18)는 펌프제어기(24)에 의하여 제어구동되고 고가수조(12)내에는 다수의 센서소자(26)가 상하로 차등레벨에 배치되는 수위센서(28)가 배치되고 각 수위센서(28)가 자동급수제어장치(30)에 연결되며, 자동급수제어장치(30)가 펌프제어기(24)에 연결되어 이를 제어한다. 본 발명에 있어서는 아파트(10)의 고가수조(12)의 수위가 낮아지는 경우 고가수조(12)에 대하여 중간전력시간대(중간부하시간대)에 급수하여 만수가 되게 하고 최대전력부하시간대(최대부하시간대)에는 급수가 이루어지지 않도록 하여 전력소비량을 감소시킬 수 있도록 한다. 도 2는 1일 시간대를 기준으로 하여 표본 아파트세대에 공급되는 전력의 평균전압의 일 예를 그래프로 보인 것이다. 이 그래프를 보면 오전 10~12시의 시간대와 오후 2~5시의 시간대가 최대부하억제효과를 보이는 최대부하시간대임을 알 수 있고 이러한 최대부하시간대 직전에 최대부하 이동전력시간대인 중간부하시간대임을 알 수 있다. 본 발명에 있어서는 고가수조(12)의 수위가 낮아지는 것이 수위센서(28)의 센서소자(26)에 의하여 검출된다 하여도 최대부하시간대에서는 급수펌프(18)의 작동이 이루어지지 않고, 대신에 최대부하시간대 이외의 시간대에서 고가수조(12)의 수위를 만수위가 되도록 급수펌프(18)가 작동될 수 있도록 자동급수제어장치(30)의 작동을 설정하는 것이 중요하다. 이와 같이 함으로서 전력수요량이 많은 시간대에 전력소비량을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 있어서 자동급수제어장치(30)는 설정되는 개시시간과 종료시간 사이의 가동시간 동안 펌프제어기(24)를 가동하며, 이의 바람직한 일 실시예를 도 3에 나타낸다. 이는 해당 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자라면 응당 용이하게 변경실시할 수 있을 것이다. 본 실시예에 의한 자동급수제어장치(30)는 마이크로프로세서(34)와, 외부 센서(28)로부터 신호를 입력받기 위한 입력 인터페이스(31)와, 상기 마이크로프로세서(34)로부터 프로그래밍에 따른 지시를 외부로 출력하기 위한 출력 인터페이스(32) 및 메모리(33)로 구성될 수 있다. 마이크로프로세서(34)는 복수의 수위센서(28)로부터 실시간으로 고가수조(12)의 수위검출값 데이터를 입력 인터페이스(31)를 통하여 입력받고, RTC(Real Time Clock: 35)와 연계하여 각 시간별로 상기 수위 데이터를 메모리(33)에 저장한다. 또한, 외부 관리자(미도시) 또는 외부 서버(40)로부터 상기 수위 데이터에 대한 문의가 입력되면, 메모리(33)를 조회하여 시간별 상기 수위 데이터 정보를 소정의 디스플레이(미도시)에 출력하여 보고하거나, 또는 유·무선망을 통하여 전송할 수 있다. 또한, 마이크로프로세서(34)는 외부 관리자(미도시)로부터 직접 프로그래밍되어지거나 또는 유·무선망을 통하여 외부 서버(40)로부터 프로그래밍될 수도 있다. 상기 관리자 또는 외부 서버(40)는 중간전력부하시간대에서 가동개시시간과 종료시간에 대한 데이터를 설정하여 마이크로 프로세서(34)에 입력한다. 즉, 상기 관리자 또는 상기 서버(40)는 1일 시간대를 기준으로 하여 전력의 평균전압을 측정하고 이에 따라 전력의 최대부하시간대와 중간부하시간대를 산정한 후, 상기 중간전력부하시간대에서 해당 펌프의 가동개시시간과 종료시간에 대한 데이터를 자동급수제어장치(30)에 소정의 키보드 입력장치를 통하여 직접 입력하거나 또는 유·무선망을 통하여 전송한다. 그러면, 상기 마이크로프로세서(34)는 이를 입력 인터페이스(31)로부터 수신 또는 입력받아 메모리(33)에 저장한다. 이렇게 설정되어 입력된 데이터는 마이크로 프로세서(34)에 의하여 메모리(33)에 갱신되어 저장된다. 또한, 마이크로 프로세서(34)는 RTC(35)와 연계하여 상기 입력된 가동개시시간에 출력 인터페이스(32)를 통하여 펌프제어기(24)에 가동신호를 출력하며, 이때 마이크로프로세서(34)는 수위센서(28)로부터 실시간으로 수신한 수위검출값이 만수위를 나타내는 값이면, 상기 가동신호를 출력하지 않는다. 또한, 마이크로 프로세서(34)는 RTC(35)와 연계하여 상기 입력된 종료시간에는 출력 인터페이스(32)를 통하여 펌프제어기(24)에 차단신호를 출력한다. 이로써, 펌프제어기(24)에 연결되는 복수의 펌프는 상기 가동시간 동안에만 가동하게 되며, 상기 가동은 최대부하시간대를 피할 수 있게 된다. 또한, 자동급수제어장치(30)는 실외설치를 대비하여 내열 및 내습 등의 성능이 뛰어나야 하며, 또한 고장시에도 급수펌프의 작동에 이상이 없도록 비상운전기능을 갖는 것이 바람직하다. 이상과 같이, 본 발명의 자동급수제어장치(30)를 이용하여 고가수조에 급수 가 이루어지는 방법은 1일 시간대를 기준으로 하여 표본 아파트세대에 공급되는 전력의 평균전압을 측정하고, 이러한 평균전압의 측정값을 기초로 하여 중간전력부하시간대에서 자동급수제어장치(30)의 가동개시시간과 종료시간을 설정하며, 자동급수제어장치(30)의 가동개시시간과 종료시간 사이의 가동시간중에 수위센서(28)의 수위검출값이 만수위를 나타내는 값이 아닌 경우 자동급수장치(30)가 펌프제어기(24)를 통하여 급수펌프(18)가 작동될 수 있도록 하는 단계로 수행될 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명은 아파트의 고가수조의 수위가 낮아지는 경우 고가수조에 대하여 중간전력시간대에 급수하여 만수가 되게 하고 최대전력부하시간대에는 급수가 이루어지지 않도록 하여 전력피크량을 감소시킬 수 있도록 하는 이점을 제공한다. |
