KR100669883B1

KR100669883B1 - 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법

Info

Publication number: KR100669883B1
Application number: KR1020040005740A
Authority: KR
Inventors: 이돈형; 오원호; 이원석; 정준환
Original assignee: 주식회사 롯데기공
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2007-01-18
Also published as: KR20050078339A

Abstract

본 발명은 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법에 관한 것으로서, 난방수가 환수되어지는 분배기에서 각각의 난방배관 온도를 일정하게 유지시킴으로서 열원의 손실을 막고 각 방마다 난방배관 온도가 항상 균일하게 유지됨으로 인해 소비자가 원하는 실내온도에 신속하게 도달할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 분배기에 연결되어져 있는 각 난방배관의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)를 개별적으로 측정하는 환수온도 측정단계; 상기 측정된 각 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄) 중에서 설정온도에 도달하지 않은 온도를 비교하여 최대온도(MAX)와 최소온도(MIN)를 선별하는 온도 선별단계; 상기 선별된 최대온도(MAX)와 최소온도(MIN) 사이의 편차(D)를 계산하는 편차계산단계; 상기 계산된 편차(D)의 범위에 따라 각 난방배관의 온도를 비교하고, 각각의 분배기 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)에서 상기 선별된 최소온도(MIN)를 뺀 값(H)을 비교하여 해당 조절밸브를 완전폐쇄 또는 완전개방 또는 부분개방시키는 동작이 선택적으로 이루어지는 개폐조절단계; 의 순서로 실내온도 제어가 이루어짐을 특징으로 한다.

환수온도, 편차, 난방온도, 측정, 보일러, 제어

Description

보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법{HEATING TEMPERATURE CONTROL METHOD USING RETURN WATER MEASUREMENT}

도 1은 일반적인 보일러 난방배관 시스템의 개략 구조도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실내온도 제어과정 순서도.

도 3은 도 2의 순서도 중 A과정 상세 순서도.

도 4는 도 2의 순서도 중 B과정 상세 순서도.

도 5는 도 2의 순서도 중 C과정 상세 순서도.

도 6은 도 2의 순서도 중 D과정 상세 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 보일러 10 : 분배기

11, 12, 13, 14 : 난방배관 21, 22, 23, 24 : 조절밸브

30 : 메인콘트롤 31, 32, 33, 34 : 리모콘

본 발명은 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내 난방을 위해 설치된 난방배관에서 각각의 유로를 통해 온수가 분배되어질 수 있도록 구성된 온수분 배기에서 환수온도를 측정하여 실내온도를 효과적으로 제어 하기위한 실내온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 방바닥에 온수 순환용 난방배관을 설치하여 이 배관을 통과하는 온수에 의해 난방을 하게 된 이른바 온돌난방에 있어서 보일러에서 데워진 온수를 방이나 거실 등으로 각각 분배 및 공급되도록 하기 위해 온수분배기를 사용하고 있다.

이러한 온수분배기는 난방하기 위한 각 방의 난방배관으로 보일러에서 데워진 난방수를 공급하고, 각 배관으로부터 환수된 난방수가 환수측 분배기를 통해 다시 보일러로 들어오게 된다. 이때 환수측 분배기쪽으로 난방배관의 개폐를 조절하는 조절밸브가 장착되어 있다.

그러므로, 보일러에서 가열된 온수를 온수분배기를 경유하여 거실과 안방 및 화장실 등 구획된 각방으로 공급 및 회수되게 하여 난방을 한다고 가정 할 경우, 상기 온수분배기 본체에 장착된 각 조절밸브의 개폐정도를 조절하여 각 난방배관으로 공급되는 난방수의 율량의 배분정도에 따라 각 방의 난방온도를 조절하게 되었다.

한편, 종래에는 각 방의 난방조절이 실내온도 또는 난방수온도의 설정온도 도달유무를 통한 비교를 통해 단순제어가 이루어짐으로 인해 제어시간이 길고, 설정온도에 도달하기까지의 시간동안 불필요한 에너지 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

특히, 각 배관은 설치길이 및 위치가 각기 상이하기 때문에 배관간 부하차에 따라 난방온도가 다르게 나타나게 되고, 이로인해 불필요한 열원의 손실이 발생하게 되었다.

또한, 난방온도 조절을 위해 분배기의 각 관로에 설치된 조절밸브는 단순히 온/오프 기능에 의한 난방수의 유로개폐가 이루어지게 됨으로 난방수 공급제어를 통한 온도조절시 설정온도와 실제 제어온도 간의 편차가 주기적으로 발생하게 되며, 이는 상대적으로 보일러 용량에 비해 개방된 조절밸브가 적을 경우 보일러의 과열이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

삭제

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 각방의 난방온도가 설정온도에 보다 신속하게 도달되도록 하면서 동시에 실내온도의 제어를 위한 조절밸브의 구동이 다단 개폐방식으로 이루어질 수 있도록 하여 조절밸브의 단순한 온/오프를 통해 발생되는 설정온도와 실제 제어온도 사이의 과도한 온도차 발생이 해소되도록 하는 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법은 난방을 위하여 각각의 방에는 다수의 난방배관이 설치되고, 상기 다수의 난방배관에는 각각의 조절밸브 제어를 통해 보일러로부터 난방수의 공급 및 환수를 제어하는 분배기가 연결 설치된 상태에서 상기 분배기에 연결되는 각 난방배관의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)를 개별적으로 측정하는 환수온도 측정단계와, 상기 측정된 각 난방배관의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)와 설정온도를 비교하여 해당 조절밸브의 개폐를 조절하는 개폐조절단계를 포함하고, 각 난방배관의 난방수 유로의 개폐를 통해 실내 난방온도가 조절되는 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법에 있어서; 상기 환수온도 측정단계의 다음으로 상기 측정된 각각의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄) 중에서 설정온도에 도달하지 않은 온도를 선택한 후에, 이 선택된 온도를 상호 비교하여 최대온도(MAX)와 최소온도(MIN)를 선별하는 온도 선별단계와; 상기 온도 선별단계의 다음으로 상기 선별된 최대온도(MAX)에서 상기 선별된 최소온도(MIN)를 뺀 값인 상기 선별된 최대온도(MAX)와 최소온도(MIN)의 편차(D)를 계산하는 편차계산단계를; 더 포함하고, 상기 개폐조절단계는, 상기 계산된 편차(D)의 범위에 따라 각 난방배관의 온도를 비교하되, 상기 각각의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)에서 상기 선별된 최소온도(MIN)를 뺀 값(H)을 비교하여 해당 조절밸브를 완전폐쇄 또는 완전개방 또는 부분개방시키는 동작이 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 실시예의 온도제어가 이루어질 보일러 난방시스템의 개략적인 구성을 도 1을 참조하여 살펴보면, 실내 난방을 위하여 각각의 방(방1, 방2, 방3, 방4)에 설치된 다수의 난방배관(11, 12, 13, 14)과, 상기 다수의 난방배관(11, 12, 13, 14)에 난방수를 공급해주는 분배기(10)와, 상기 각 난방배관(11, 12, 13, 14)에서 회수되는 난방수에 열을 가하여 순환시키는 보일러(1)와, 상기 분배기(10)와 다수의 난방배관(11, 12, 13, 14) 사이에 연결되어 난방수량의 조절이 가능한 각각의 조절밸브(21, 22, 23, 24)와, 상기 조절밸브(21, 22, 23, 24)의 개폐량을 제어하는 메인콘트롤러(30)로 구성되어지게 된다.

상기 각각의 조절밸브(21, 22, 23, 24)는 메인콘트롤러(30)의 제어에 의해 완전개방(100%), 부분개방(50%), 완전폐쇄의 3단계로 개폐가 이루어지게 된다.

도면 중에서 미설명 부호 2는 물탱크이고, 31, 32, 33, 34는 각 방의 실내에 설치된 리모콘을 각각 나타낸다.

이와 같은 시스템 구성을 이루고 있는 상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 실내온도 제어과정을 도 2 내지 도 6의 순서도를 참조하여 살펴보기로 한다.

먼저, 도 2에서와 같이 설정온도를 46℃로 맞춰놓은 상태에서 4개의 난방배관이 연결되는 분배기(10)의 각각의 난방배관의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)를 측정하여 측정된 각각의 환수온도의 측정값이 설정온도에 도달한 경우에는 해당 조절밸브(21, 22, 23, 24)를 닫아주어 더 이상 난방수가 공급되지 않도록 한다.

한편, 일예로 상기 환수온도의 측정값이 각각 T₁=45℃, T₂=40℃, T₃=36℃, T₄=42℃로 측정된 경우를 살펴보면, 각 환수온도의 측정값이 설정온도에 도달하지 않았으므로, 이 설정온도에 도달하지 않은 환수온도 중에서 최대온도(MAX) 및 최소온도(MIN)을 선별하는 과정을 수행하게 된다(온도 선별단계에 해당함).

그리고, 상기 선별된 최대온도(MAX)에서 최소온도(MIN)를 뺀 값인 편차(D)를 획득하게 되는데, 여기서 상기 측정된 환수온도의 측정값 중에서 최대온도(MAX)는 45℃이고 최소온도(MIN)는 36℃이므로 편차(D)는 9℃가 됨을 알 수 있다(편차계산단계에 해당함).

이와 같이 편차(D)를 계산한 후에 상기 편차(D)인 9℃가 7℃ < D < 10℃의 범위에 해당함으로 B경로를 수행하게 되는데, 이때에는 도 4에서와 같이 먼저 각각의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)의 측정값에서 상기 최소온도(MIN=36℃)을 뺀 값(H) 즉 각각의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)의 측정값과 상기 최소온도(MIN=36℃)의 차이값(H)을 구하는 과정을 수행한다.

여기서, T₁의 경우 H값은 45-36=9 이므로 H > 7℃에 해당되어 해당 조절밸브(21)를 완전폐쇄하게 된다.

T₂의 경우는 H값이 40-36=4 이므로 H < 5℃ 에 해당되어 해당 조절밸브(22)를 완전개방하게 된다.

T₃의 경우는 H값이 36-36=0 이므로 역시 H < 5℃에 해당되어 해당 조절밸브(23)를 완전개방하게 된다.

T₄의 경우는 H값이 42-36=6 이므로 5℃ < H < 7℃에 해당되어 해당 조절밸브(24)를 부분개방(50%)하게 된다.

상기 각각의 조절밸브 조절과정은 편차(D) 값에 따라 각기 다른 경로를 수행하게 되는데, 이러한 전체적인 편차(D) 값에 따른 상기 조절밸브의 설정관계는 하기 [표 1]에 나타내었다.

조절밸브 설정		분배기 환수온도의 MAX-MIN 편차(D)
조절밸브 설정		0~5℃	5~7℃	7~10℃	10~15℃	15이상℃
각 환수온도와 MIN값과의 차(H)	0~5℃	50% 개방	100%개방	100%개방	100%개방	100%개방
	5~7℃	-	50%개방	50%개방	100%개방	100%개방
	7~10℃	-	-	완전폐쇄	50%개방	100%개방
	10~15℃	-	-	-	완전폐쇄	50%개방
	15이상℃	-	-	-	-	완전폐쇄

상기와 같은 과정을 모든 환수온도의 측정값에 대해 수행하여 모든 조절밸브(21, 22, 23, 24)에 대한 조절이 이루어지게 됨을 알 수 있다.

따라서, 실내난방을 수행함에 있어 분배기에서 난방수의 환수온도를 측정하 여 각 온도간 편차에 따른 조절밸브의 개폐량을 조절하는 상기 과정을 일정 주기로 반복 실시함으로서 부분 난방 발생을 획기적으로 줄일 수 있으며, 또한 균일한 난방상태 유지를 통해 소비자 만족을 극대화할 수 있게되는 것이다.

특히, 각 난방배관(11, 12, 13, 14)의 길이의 차이에 따라 발생할 수 있는 난방온도의 차이를 없앨 수 있게 되어 보다 안정적인 실내난방을 실시할 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 실내온도 제어방법이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

예를들면, 상기 실시예에서는 4구 분배기인 경우의 제어과정이 설명 및 도시되었으나, 분배기에서 분기되는 배관의 수는 실내 면적에 따라서 증감 설치가 되어질수도 있게된다.

또한, 순서도 상에서 편차(D) 및 환수온도와 최소온도의 차이값(H)과 비교되는 설정치 역시 필요에 따라서 다르게 설정될 수도 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

삭제

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 각방의 난방온도가 설정온도에 보다 신속하게 도달되도록 하면서 동시에 실내온도의 제어를 위한 조절밸브의 구동이 다단 개폐방식으로 이루어질 수 있도록 하여 조절밸브의 단순한 온/오프를 통해 발생되는 설정온도와 실제 제어온도 사이의 과도한 온도차 발생이 해소되도록 함으로써, 각방의 난방온도가 설정온도에 도달하는 동안에 발생되는 에너지의 손실이 현저히 저감되면서 동시에 효율적이고 안정적인 온도제어가 가능하게 되는 효과를 갖는다.

Claims

난방을 위하여 각각의 방에는 다수의 난방배관이 설치되고, 상기 다수의 난방배관에는 각각의 조절밸브 제어를 통해 보일러로부터 난방수의 공급 및 환수를 제어하는 분배기가 연결 설치된 상태에서 상기 분배기에 연결되는 각 난방배관의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)를 개별적으로 측정하는 환수온도 측정단계와, 상기 측정된 각 난방배관의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)와 설정온도를 비교하여 해당 조절밸브의 개폐를 조절하는 개폐조절단계를 포함하고, 각 난방배관의 난방수 유로의 개폐를 통해 실내 난방온도가 조절되는 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법에 있어서;

상기 환수온도 측정단계의 다음으로 상기 측정된 각각의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄) 중에서 설정온도에 도달하지 않은 환수온도를 선택한 후에, 이 선택된 환수온도를 상호 비교하여 최대온도(MAX)와 최소온도(MIN)를 선별하는 온도 선별단계와;

상기 온도 선별단계의 다음으로 상기 선별된 최대온도(MAX)에서 상기 선별된 최소온도(MIN)를 뺀 값인 상기 선별된 최대온도(MAX)와 최소온도(MIN)의 편차(D)를 계산하는 편차계산단계를; 더 포함하고,

상기 개폐조절단계는,

상기 계산된 편차(D)의 범위에 따라 각 난방배관의 온도를 비교하되, 상기 각각의 환수온도(T₁, T₂, T₃, T₄)에서 상기 선별된 최소온도(MIN)를 뺀 값(H)을 비교하여 해당 조절밸브를 완전폐쇄 또는 완전개방 또는 부분개방시키는 동작이 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보일러의 환수온도 측정을 통한 실내온도 제어방법.