KR101172215B1 - Cascade system and control method of the cascade system and a heating boiler comprising the cascade system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난방부하에 따라 멀티 보일러를 구성하는 복수의 보일러 중 일부의 보일러를 선택적으로 가동할 경우에 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수의 유량부족을 간소화된 구조를 통해 해소할 수 있는 캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명의 캐스케이드 시스템은, 난방부하에 따라 선택적으로 가동되며, 난방수를 순환시키는 보일러측 펌프와, 상기 펌프에 의해 압송된 난방수에 버너의 연소열을 전달하는 열교환기를 포함하는 복수의 보일러와, 난방수를 순환시키는 난방부하측 펌프를 구비하는 캐스케이드 시스템에 있어서, 상기 복수의 보일러에는 상기 펌프에 의해 압송되어 난방수 환수관을 따라 환수되는 난방수의 유로를 상기 열교환기의 입구 방향 또는 상기 열교환기의 출구에 연결되는 난방수 공급관 방향을 향하도록 택일적으로 전환하는 삼방변이 구비되고, 난방부하에 따라 상기 삼방변의 방향을 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention provides a cascade system capable of eliminating the shortage of the flow rate of the heating water supplied from the boiler to the heating load side in the case of selectively operating some of the boilers constituting the multi-boiler according to the heating load through a simplified structure. And to provide a control method and a heating only boiler constituting the same has an object.
Cascade system of the present invention for implementing this, a plurality of selectively operated according to the heating load, a boiler side pump for circulating the heating water, and a plurality of heat exchangers for transmitting the heat of combustion of the burner to the heating water pumped by the pump A cascade system including a boiler and a heating load side pump for circulating heating water, wherein the plurality of boilers are provided with a flow path of heating water that is pumped by the pump and returned along a heating water return pipe. Or it is provided with a three-sided switch to alternately to face the direction of the heating water supply pipe connected to the outlet of the heat exchanger, and includes a control unit for controlling the direction of the three sides in accordance with the heating load.

Description

캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러{CASCADE SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE CASCADE SYSTEM AND A HEATING BOILER COMPRISING THE CASCADE SYSTEM}CASCADE SYSTEM AND CONTROL METHOD OF THE CASCADE SYSTEM AND A HEATING BOILER COMPRISING THE CASCADE SYSTEM}

본 발명은 캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난방부하에 필요한 열량을 기준으로 복수의 개별 보일러 중에서 선택적으로 보일러를 가동시키되 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수의 유량부족과 압력손실을 방지함으로써 보일러의 연소열이 난방부하 측으로 원활하게 공급될 수 있도록 하는 캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러에 관한 것이다.The present invention relates to a cascade system, a control method thereof, and a heating boiler constituting the casing system. More specifically, the boiler is selectively operated from a plurality of individual boilers based on the amount of heat required for the heating load, and is supplied from the boiler to the heating load side. The present invention relates to a cascade system, a control method thereof, and a heating-only boiler constituting the same so that combustion heat of a boiler can be smoothly supplied to a heating load by preventing a flow rate and pressure loss of the heating water.

캐스케이드 시스템(Cascade System)은 복수의 소형 보일러를 병렬로 연결하여 대형 보일러의 용량을 갖추고, 난방부하에 필요한 열량만큼 보일러를 선택적으로 가동시킬 수 있도록 구성된 것이다.The cascade system is configured to connect a plurality of small boilers in parallel to have a capacity of a large boiler and to selectively operate the boiler by the amount of heat required for a heating load.

이와 같은 캐스케이드 시스템은 대형 보일러를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 소형 보일러를 사용함으로써 협소한 공간에 설치가 가능하고 유지보수 및 관리가 용이한 이점이 있다. 또한 난방부하가 적은 경우에는 일부의 보일러만 가동시키고, 난방부하가 커져 필요한 열량이 증가할 경우에는 추가로 필요한 열량만큼 보일러가 추가로 가동됨으로써 연료비를 절감하여 보일러의 유지비가 적게 드는 이점이 있다.Such a cascade system has the advantage that it can be installed in a narrow space and easy to maintain and manage by using a small boiler compared to the case of using a large boiler alone. In addition, when the heating load is small, only a part of the boiler is operated, and when the heating load is increased and the required heat amount increases, the boiler is additionally operated by the additional heat amount, thereby reducing the fuel cost, thereby reducing the maintenance cost of the boiler.

도 1은 종래 캐스케이드 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional cascade system.

종래 캐스케이드 시스템은, 멀티 보일러(10, multi-boiler)를 구성하는 복수의 제1 내지 제n 보일러(10-1,10-2,10-n)가 병렬로 배치되고, 개별 보일러(10-1,10-2,10-n)에는 난방수 공급관(21)과 난방수 환수관(22)이 각각 공통으로 연결되어 있으며, 상기 난방수 공급관(21)과 난방수 환수관(22)은 난방부하(50)를 경유하여 순환되도록 연결되어 있다.In the conventional cascade system, a plurality of first to n-th boilers 10-1, 10-2, and 10-n constituting a multi-boiler 10 are arranged in parallel, and individual boilers 10-1 are arranged in parallel. , 10-2, 10-n, the heating water supply pipe 21 and the heating water return pipe 22 are connected in common, and the heating water supply pipe 21 and the heating water return pipe 22 is a heating load It is connected to circulate via 50.

상기 개별 보일러(10-1,10-2,10-n)에는 난방수 환수관(22)을 따라 환수되는 난방수를 해당 보일러(10-1,10-2,10-n)로 압송하기 위해 펌프(11-1,11-2,11-n)가 구비되고, 난방부하(50)에도 난방수의 원활한 순환을 위해 펌프(51,52)가 구비되어 있다.In order to pump the heating water returned along the heating water return pipe 22 to the respective boilers 10-1, 10-2, 10-n to the corresponding boilers 10-1, 10-2, 10-n. Pumps 11-1, 11-2, 11-n are provided, and the heating load 50 is also provided with pumps 51, 52 for smooth circulation of the heating water.

상기 개별 보일러(10-1,10-2,10-n)는 난방부하에 필요한 열량에 따라 선택적으로 가동되며, 난방부하가 적은 경우에는 가동되는 일부의 보일러에만 난방수가 경유하도록 해당 보일러의 펌프만이 가동되고, 가동되지 않는 나머지 보일러의 펌프는 가동되지 않도록 구성되어 있다.The individual boilers (10-1, 10-2, 10-n) is selectively operated according to the amount of heat required for the heating load, when the heating load is small, only a part of the boiler to operate only the pump of the boiler so that the heating water is passed through only the boiler. The pumps of the remaining boilers, which are operated and not operated, are configured not to operate.

이 경우 난방부하에 필요한 열량이 큰 경우에는 멀티 보일러(10)에서 난방부하(50)로 공급되는 난방수의 유량이 충분하므로 멀티 보일러(10)에서 발생된 연소열을 난방부하(50)로 원활하게 전달할 수 있게 된다. In this case, when the amount of heat required for the heating load is large, since the flow rate of the heating water supplied from the multi-boiler 10 to the heating load 50 is sufficient, the combustion heat generated from the multi-boiler 10 smoothly to the heating load 50. It can be delivered.

그러나 난방부하에 필요한 열량이 적은 경우에는 멀티 보일러(10) 중 연소가 이루어지도록 선택된 일부의 보일러와 난방부하(50) 사이에서만 난방수가 순환되고, 연소되지 않는 나머지 보일러에서는 해당 펌프가 가동되지 않아 난방수의 순환이 정지되므로, 멀티 보일러(10)에서 난방부하(50) 측으로 공급되는 난방수의 유량이 부족하게 되고 압력손실이 커지게 되므로 멀티 보일러(10)에서 발생된 연소열이 난방부하(50) 측으로 원활하게 전달되지 못하는 문제점이 있었다.However, when the amount of heat required for the heating load is low, the heating water is circulated only between some of the boilers selected to be combusted in the multi-boiler 10 and the heating load 50, and the corresponding pump does not operate in the remaining boilers that do not burn. Since the circulation of water is stopped, the flow rate of the heating water supplied from the multi-boiler 10 to the heating load 50 is insufficient, and the pressure loss is increased, so that the heat of combustion generated from the multi-boiler 10 is the heating load 50. There was a problem that can not be delivered smoothly to the side.

이러한 난방수 공급유량부족을 해소하기 위하여, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 난방수 공급관(21)과 난방수 환수관(22)에 하이드로 세퍼레이터(Hydro Separator)를 설치하였다.In order to alleviate the shortage of the heating water supply flow, conventionally, as shown in FIG. 1, a hydro separator is installed in the heating water supply pipe 21 and the heating water return pipe 22.

도 2는 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수 유량이 충분한 경우에 도 1에 도시된 하이드로 세퍼레이터의 작동 상태도, 도 3은 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수 유량이 부족한 경우에 도 1에 도시된 하이드로 세퍼레이터의 작동 상태도이다.2 is an operating state diagram of the hydro separator shown in FIG. 1 when the heating water flow rate supplied from the boiler to the heating load side is sufficient, and FIG. 3 is shown in FIG. 1 when the heating water flow rate supplied from the boiler to the heating load side is insufficient. Diagram of the operating hydro separator.

도 2에 도시된 바와 같이, 난방부하(50)에서 요구되는 열량이 충분히 큰 경우에는 멀티 보일러(10)의 개별 보일러(10-1,10-2,10-n)에 구비된 펌프(11-1,11-2,11-n) 중 다수의 펌프가 가동되어 해당 보일러를 순환하는 충분한 유량의 난방수가 난방부하(50) 측으로 공급된다. As shown in FIG. 2, when the amount of heat required by the heating load 50 is large enough, the pumps 11-11 provided in the individual boilers 10-1, 10-2, 10-n of the multi-boiler 10. 1, 11-2, 11-n) of the plurality of pumps are operated to supply the heating water of the sufficient flow rate circulating the boiler to the heating load 50 side.

이 경우 난방수 공급관(21)을 통해 공급되는 난방수의 유량과 난방수 환수관(22)을 통해 환수되는 난방수의 유량이 동일한 경우에는 하이드로 세퍼레이터(30)의 보일러측 유입구(31)를 통해 유입되는 난방수의 온도(T1) 및 유량(f1)은 난방부하측 배출구(32)를 통해 배출되는 난방수의 온도(T2) 및 유량(f2)과 동일하고, 난방부하측 유입구(34)를 통해 유입되는 난방수의 온도(T4) 및 유량(f4)은 보일러측 배출구(33)를 통해 배출되는 난방수의 온도(T3) 및 유량(f3)과 동일하며, 하이드로 세퍼레이터(30) 내부에서는 공급되는 난방수와 환수되는 난방수 간에 혼합이 이루어지지 않게 된다.In this case, when the flow rate of the heating water supplied through the heating water supply pipe 21 and the flow rate of the heating water returned through the heating water return pipe 22 are the same, through the boiler side inlet 31 of the hydro separator 30. The temperature T1 and the flow rate f1 of the incoming heating water are the same as the temperature T2 and the flow rate f2 of the heating water discharged through the heating load side outlet 32, and are introduced through the heating load side inlet 34. The temperature (T4) and the flow rate (f4) of the heating water is the same as the temperature (T3) and the flow rate (f3) of the heating water discharged through the boiler side outlet 33, the heating is supplied in the hydro separator 30 There is no mixing between the water and the returning heating water.

이에 반해, 도 3에 도시된 바와 같이, 난방부하(50)에서 요구되는 열량이 적은 경우에는 멀티 보일러(10)의 개별 보일러(10-1,10-2,10-n)에 구비된 펌프(11-1,11-2,11-n) 중 소수의 펌프만이 가동되어 해당 보일러를 순환하여 난방부하(50) 측으로 공급되는 난방수의 유량이 부족하게 되므로, 하이드로 세퍼레이터(30)의 보일러측 유입구(31)를 통해 유입되는 적은 유량(f1)의 난방수는 난방부하측 유입구(34)를 통해 유입되는 많은 유량(f4)의 난방수 중 일부와 취합되어 난방부하측 배출구(32)를 통해서 충분한 유량(f2)의 난방수가 난방부하(50) 측으로 공급되도록 구성되어 있다.On the contrary, as shown in FIG. 3, when the amount of heat required by the heating load 50 is small, the pumps provided in the individual boilers 10-1, 10-2, 10-n of the multi-boiler 10 11-1, 11-2, 11-n) only a few pumps are operated to circulate the boiler and the flow rate of the heating water supplied to the heating load 50 side is insufficient, the boiler side of the hydro separator 30 The low flow rate f1 of the heating water flowing through the inlet 31 is combined with some of the high flow rate f4 of the heating water flowing through the heating load side inlet 34 to provide a sufficient flow rate through the heating load side outlet 32. It is comprised so that the heating water of (f2) may be supplied to the heating load 50 side.

보일러측 유입구(31)로 유입되는 난방수의 온도(T1)보다 난방부하측 배출구(32)를 통해 배출되는 난방수의 온도(T2)는 난방부하측 유입구(34)를 통해 유입되는 저온(T4)의 난방환수의 혼합에 의해 온도가 감소하게 되지만, 난방부하(50)에 충분한 유량을 공급함으로써 난방부하(50)에 연소열을 전달할 수 있게 된다. The temperature T2 of the heating water discharged through the heating load side outlet 32 is lower than the temperature T1 of the heating water flowing into the boiler side inlet 31 of the low temperature T4 introduced through the heating load side inlet 34. Although the temperature decreases due to the mixing of the heating return, it is possible to transfer the heat of combustion to the heating load 50 by supplying a sufficient flow rate to the heating load 50.

이 경우 난방부하측 배출구(32)를 통해 배출되는 난방수의 온도(T2) 감소에 의해 보일러로 환수되는 난방수의 온도가 일정 온도 이하로 떨어질 경우에 보일러에서 발생하는 연소 가스 응축(flue gas condensation)에 따른 보일러 배관 부식 등의 문제를 해소하기 위하여 하이드로 세퍼레이터(30)의 난방부하측 배출구(32)와 연결되는 난방수 공급관(21)에는 유속 가변용 펌프(40, variable speed injection pump)가 추가적으로 설치된다. 미설명부호 35는 난방수에 포함된 공기를 배출하기 위한 버블 배출구, 36은 난방수에 포함된 이물질을 배출하기 위한 이물질 배출구를 나타낸 것이다.In this case, the combustion gas condensation generated in the boiler when the temperature of the heating water returned to the boiler drops below a predetermined temperature by the reduction of the temperature T2 of the heating water discharged through the heating load side outlet 32. In order to solve problems such as corrosion of the boiler pipe according to the heating water supply pipe 21 is connected to the heating load side outlet 32 of the hydro separator 30, a variable speed injection pump (40, variable speed injection pump) is additionally installed . Reference numeral 35 denotes a bubble outlet for discharging air contained in the heating water, and 36 denotes a foreign substance outlet for discharging the foreign matter contained in the heating water.

그러나 이와 같은 종래의 캐스케이드 시스템에서는 난방부하(50)의 소요 열량이 적을 경우에 난방수의 공급유량부족 문제를 해소하고 연소 가스 응축에 따른 보일러의 성능 저하를 방지하기 위하여 난방수의 순환 유로 상에 하이드로 세퍼레이터(30)와 유속 가변용 펌프(40)를 구비해야 하므로 캐스케이드 시스템의 전체 구조가 복잡해지고, 이러한 고가의 부품을 설치하기 위해서는 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.However, in such a conventional cascade system, when the required heat amount of the heating load 50 is small, in order to solve the problem of insufficient supply flow rate of the heating water and to prevent the performance degradation of the boiler due to the condensation of the combustion gas, on the circulation flow path of the heating water. Since the hydro separator 30 and the variable flow rate pump 40 must be provided, the overall structure of the cascade system is complicated, and there is a problem in that a high cost is required to install such expensive components.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 난방부하에 따라 멀티 보일러를 구성하는 복수의 보일러 중 일부의 보일러를 선택적으로 가동할 경우에 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수의 유량부족을 간소화된 구조를 통해 해소할 수 있는 캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the flow rate of the heating water supplied from the boiler to the heating load side when selectively operating some of the boilers constituting the multi-boiler according to the heating load is insufficient The purpose of the present invention is to provide a cascade system, a control method thereof, and a heating-only boiler constituting the cascade system that can be solved through a simplified structure.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 캐스케이드 시스템은, 난방부하에 따라 선택적으로 가동되며, 난방수를 순환시키는 보일러측 펌프와, 상기 펌프에 의해 압송된 난방수에 버너의 연소열을 전달하는 열교환기를 포함하는 복수의 보일러와, 난방수를 순환시키는 난방부하측 펌프를 구비하는 캐스케이드 시스템에 있어서, 상기 복수의 보일러에는 상기 펌프에 의해 압송되어 난방수 환수관을 따라 환수되는 난방수의 유로를 상기 열교환기의 입구 방향 또는 상기 열교환기의 출구에 연결되는 난방수 공급관 방향을 향하도록 택일적으로 전환하는 삼방변이 구비되고, 난방부하에 따라 상기 삼방변의 방향을 제어하는 제어부를 포함한다.The cascade system of the present invention for implementing the above object is selectively operated according to the heating load, the boiler side pump for circulating the heating water, and to transfer the heat of combustion of the burner to the heating water pumped by the pump A cascade system comprising a plurality of boilers including a heat exchanger, and a heating load side pump for circulating heating water, wherein the plurality of boilers include a flow path of heating water that is pumped by the pump and returned along a heating water return pipe. It is provided with a three-sided switch to switch alternatively to the inlet direction of the heat exchanger or the direction of the heating water supply pipe connected to the outlet of the heat exchanger, and includes a control unit for controlling the direction of the three sides in accordance with the heating load.

상기 캐스케이드 시스템의 가동시, 버너의 연소가 이루어지는 보일러에 구비된 펌프와 버너의 연소가 이루어지지 않는 보일러에 구비된 펌프는 모두 가동되는 것을 특징으로 한다.During operation of the cascade system, both the pump provided in the boiler in which the burner is burned and the pump provided in the boiler in which the burner does not burn are operated.

또한 상기 버너의 연소가 이루어지는 보일러에서는 상기 펌프를 통과한 난방수가 상기 열교환기를 통과하여 난방수 공급관으로 공급되고, 상기 버너의 연소가 이루어지지 않는 보일러에서는 상기 펌프를 통과한 난방수가 상기 열교환기를 통과하지 않고 난방수 공급관으로 직접 공급되도록 상기 삼방변에서 난방수의 유로가 제어되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the boiler where the burner burns, the heating water passing through the pump passes through the heat exchanger and is supplied to the heating water supply pipe. In the boiler where the burner does not burn, the heating water passing through the pump does not pass through the heat exchanger. It is characterized in that the flow path of the heating water is controlled in the three sides so as to be supplied directly to the heating water supply pipe.

또한 상기 열교환기를 통과하여 난방수 공급관으로 공급되는 난방수와, 상기 열교환기를 통과하지 않고 난방수 공급관으로 공급되는 난방수는, 곧바로 난방부하로 공급되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating water supplied to the heating water supply pipe passing through the heat exchanger and the heating water supplied to the heating water supply pipe without passing through the heat exchanger are directly supplied to the heating load.

본 발명의 캐스케이드 시스템의 제어방법은, 난방부하를 설정하는 단계; 상기 설정된 난방부하에 따라 복수의 보일러 중 연소가 이루어질 보일러를 선택하는 단계; 상기 선택된 보일러에서는 펌프를 통과한 난방수가 열교환기를 통과하여 난방수 공급관으로 공급되고, 선택되지 않은 나머지 보일러에서는 펌프를 통과한 난방수가 열교환기를 통과하지 않고 난방수 공급관으로 직접 공급되도록 삼방변을 제어하는 단계; 및 상기 복수의 보일러에 구비된 모든 펌프를 가동하고, 상기 선택된 보일러의 열교환기에 구비된 버너를 연소시키는 단계를 포함한다.Control method of the cascade system of the present invention, the step of setting the heating load; Selecting a boiler to be burned among a plurality of boilers according to the set heating load; In the selected boiler, the heating water passing through the pump passes through the heat exchanger to be supplied to the heating water supply pipe, and in the remaining unselected boilers, the three-way valve is controlled so that the heating water passing through the pump is supplied directly to the heating water supply pipe without passing through the heat exchanger. step; And operating all pumps provided in the plurality of boilers, and combusting a burner provided in a heat exchanger of the selected boiler.

본 발명의 캐스케이드 시스템을 구성하는 난방전용 보일러는, 난방수를 순환시키는 펌프; 상기 펌프에 의해 압송된 난방수에 버너의 연소열을 전달하는 열교환기; 및 상기 펌프에 의해 압송되어 난방수 환수관을 따라 환수되는 난방수의 유로를 상기 열교환기의 입구 방향 또는 상기 열교환기의 출구에 연결되는 난방수 공급관 방향을 향하도록 택일적으로 전환하는 삼방변을 포함한다.Boiler for heating constituting the cascade system of the present invention, the pump for circulating the heating water; A heat exchanger transferring the combustion heat of the burner to the heating water pumped by the pump; And a three-sided valve for selectively switching the flow path of the heating water pumped by the pump and returned along the heating water return pipe to the heating water supply pipe direction connected to the inlet direction of the heat exchanger or the outlet of the heat exchanger. Include.

본 발명에 의하면, 난방부하에 따라 멀티 보일러를 구성하는 복수의 보일러 중 선택된 보일러에 구비된 버너만을 연소시켜 난방부하에 필요한 열량을 공급하되, 선택된 보일러에 구비된 펌프는 물론 선택되지 않은 나머지 보일러에 구비된 펌프 또한 함께 가동시키고 각 보일러에 구비된 삼방변의 제어를 통해 난방수의 불필요한 우회를 방지하여 압력손실을 최소화함으로써 보일러에서 난방부하로 공급되는 난방수의 유량부족 문제를 해소하고 보일러의 연소열이 난방부하로 원활하게 공급될 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by burning only the burner provided in the selected boiler among the plurality of boilers constituting the multi-boiler according to the heating load to supply the heat required for the heating load, the pump provided in the selected boiler as well as the remaining boilers not selected The pumps are also operated together and the control of the three-way valve provided in each boiler prevents unnecessary bypass of the heating water and minimizes the pressure loss, thereby eliminating the problem of insufficient flow rate of the heating water supplied from the boiler to the heating load and reducing the combustion heat of the boiler. There is an effect that can be smoothly supplied to the heating load.

또한 본 발명에 의하면, 캐스케이드 시스템의 작동시 난방부하와 관계없이 개별 보일러에 구비된 펌프를 모두 가동시켜 난방수를 순환시킴으로써 종래 보일러에서 난방부하로 공급되는 난방수의 유량부족을 해소하기 위해 필요했던 하이드로 세퍼레이터 등 추가 설비가 불필요하게 되므로 캐스케이드 시스템의 전체 구성을 간소화하고 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by operating all the pumps provided in the individual boilers regardless of the heating load during the operation of the cascade system to circulate the heating water was required to solve the lack of flow rate of the heating water supplied to the heating load in the conventional boiler No additional equipment, such as hydro separators, is required, which simplifies the overall configuration of the cascade system and reduces manufacturing costs.

도 1은 종래 캐스케이드 시스템의 구성도,
도 2는 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수 유량이 충분한 경우에 도 1에 도시된 하이드로 세퍼레이터의 작동 상태도,
도 3은 보일러에서 난방부하 측으로 공급되는 난방수 유량이 부족한 경우에 도 1에 도시된 하이드로 세퍼레이터의 작동 상태도,
도 4는 본 발명에 따른 캐스케이드 시스템의 구성도,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 캐스케이드 시스템의 난방부하에 따른 작동 상태도,
도 7은 본 발명에 따른 캐스케이스 시스템의 제어방법을 보여주는 순서도이다.1 is a configuration diagram of a conventional cascade system,
2 is an operating state diagram of the hydro separator shown in FIG. 1 when the heating water flow rate supplied from the boiler to the heating load side is sufficient.
3 is an operating state diagram of the hydro separator shown in FIG. 1 when the heating water flow rate supplied from the boiler to the heating load side is insufficient;
4 is a configuration diagram of a cascade system according to the present invention,
5 and 6 is an operating state according to the heating load of the cascade system according to the present invention,
7 is a flowchart showing a control method of the casing system according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 캐스케이드 시스템의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a cascade system according to the present invention.

본 발명에 따른 캐스케이드 시스템은, 멀티 보일러(100)를 구성하는 복수의 제1 내지 제n 보일러(100-1,100-2,100-n)가 병렬로 배치되고, 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에는 난방수 공급관(210)과 난방수 환수관(220)이 각각 공통으로 연결되어 있으며, 상기 난방수 공급관(210)과 난방수 환수관(220)은 난방부하(500)를 경유하여 순환되도록 연결되어 있다.In the cascade system according to the present invention, a plurality of first to n-th boiler (100-1,100-2,100-n) constituting the multi-boiler 100 is arranged in parallel, individual boilers (100-1,100-2,100-n) The heating water supply pipe 210 and the heating water return pipe 220 are respectively connected in common, and the heating water supply pipe 210 and the heating water return pipe 220 are connected to be circulated through the heating load 500. It is.

상기 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에는 난방수 환수관(220)을 따라 환수되는 난방수를 순환시키는 펌프(110-1,110-2,110-n)와, 연료를 연소시켜 연소열을 발생시키는 버너(130-1,130-2,130-n)와, 상기 펌프(110-1,110-2,110-n)에 의해 압송된 난방수에 버너(130-1,130-2,130-n)의 연소열을 전달하기 위한 열교환기(140-1,140-2,140-n)와, 상기 펌프(110-1,110-2,110-n)에 의해 압송되어 난방수 환수관(220)을 따라 환수되는 난방수의 유로를 상기 열교환기(140-1,140-2,140-n)의 입구 방향 또는 상기 열교환기(140-1,140-2,140-n)의 출구에 연결되는 난방수 공급관(210) 방향으로 난방수의 유로를 택일적으로 전환하는 삼방변(120-1,120-2,120-n)이 구비되어 있다.The individual boilers 100-1,100-2,100-n have pumps 110-1,110-2,110-n for circulating the heating water returned along the heating water return pipe 220, and a burner that burns fuel and generates combustion heat. (130-1,130-2,130-n) and a heat exchanger (140-) for transferring the heat of combustion of the burners (130-1,130-2,130-n) to the heating water fed by the pumps (110-1,110-2,110-n). 1,140-2,140-n and the flow path of the heating water, which is pumped by the pumps 110-1,110-2,110-n and returned along the heating water return pipe 220, to the heat exchanger 140-1,140-2,140-n. Three-way side (120-1,120-2,120-n) to alternatively switch the flow path of the heating water in the direction of the inlet of the heating direction or in the direction of the heating water supply pipe 210 connected to the outlet of the heat exchanger (140-1,140-2,140-n) ) Is provided.

상기 난방부하(500)에 난방수의 원활한 순환을 위해 펌프(510,520)가 구비되어 있는 이외에, 상기 멀티 보일러(100)와 난방부하(500) 사이에 난방수의 유로를 형성하는 난방수 공급관(210)과 난방수 환수관(220)에는 종래기술에서와 같은 공급유량부족 해소를 위한 하이드로 세퍼레이터나 유속 가변용 펌프를 포함하지 않는다.In addition to the pumps 510 and 520 for smooth circulation of the heating water in the heating load 500, the heating water supply pipe 210 forming a flow path of the heating water between the multi-boiler 100 and the heating load 500. ) And the heating water return pipe 220 does not include a hydro separator or a pump for variable flow rate for solving the supply shortage as in the prior art.

그리고 난방부하(500)의 소요 열량을 설정하기 위한 난방부하 설정부(300)와, 상기 난방부하 설정부(300)에서 설정된 열량에 따라 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에 구비된 삼방변(120-1,120-2,120-n)의 유로 형성 방향과 버너(130-1,130-2,130-n)의 연소 여부를 제어하기 위한 제어부(400)를 포함한다.In addition, the heating load setting unit 300 for setting the required heat amount of the heating load 500 and the three sides provided in the individual boilers 100-1,100-2,100-n according to the heat amount set by the heating load setting unit 300. And a controller 400 for controlling the flow path forming directions of the sides 120-1, 120-2, and 120-n and whether the burners 130-1, 130-2, 130-n are burned.

상기 캐스케이드 시스템의 작동시, 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)는 난방부하 설정부(300)에서 설정된 난방부하(500)의 소요 열량에 따라 일부 또는 전부의 보일러에서 선택적으로 버너(130-1,130-2,130-n)의 연소가 이루어지도록 구성되는데, 모든 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에 구비된 펌프(110-1,110-2,110-n)는 각 보일러의 연소 여부와 관계없이 모두 가동된다. In operation of the cascade system, the individual boilers 100-1, 100-2, 100-n selectively burner 130-in some or all of the boilers according to the required heat amount of the heating load 500 set by the heating load setting unit 300. 1,130-2,130-n) is configured to occur, and the pumps (110-1,110-2,110-n) provided in all individual boilers (100-1,100-2,100-n) are all operated regardless of whether each boiler is burned or not. do.

이에 반해 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에 구비된 삼방변(120-1,120-2,120-n)은, 연소가 이루어지는 보일러의 경우 해당 펌프를 통과한 난방수가 열교환기를 통과하여 난방수 공급관(210)으로 공급되도록 방향 제어되고, 연소가 이루어지지 않는 보일러에서는 해당 펌프를 통과한 난방수가 열교환기를 통과하지 않고 바이패스되어 난방수 공급관(210)으로 직접 공급되도록 방향 제어된다.On the other hand, the three-way sides 120-1, 120-2, and 120-n provided in the individual boilers 100-1, 100-2, and 100-n have a heating water supply pipe through a heat exchanger in which the heating water passing through the pump passes through the heat pump in the case where the boiler is burned. In the boiler which is controlled to be supplied to 210 and the combustion is not performed, the heating water passing through the pump is bypassed without passing through the heat exchanger and is controlled to be supplied directly to the heating water supply pipe 210.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 캐스케이드 시스템의 난방부하에 따른 작동 상태도이다.5 and 6 is an operating state diagram according to the heating load of the cascade system according to the present invention.

도 5는 난방부하의 열량이 적은 경우, 일례로 제1 보일러(100-1)만 가동되는 상태를 나타낸 것으로, 제1 보일러(100-1)의 펌프(110-1)를 통해 압송된 난방수는 삼방변(120-1)에서 열교환기(140-1)의 입구를 향해 개방된 유로를 따라 열교환기(140-1)를 경유하면서 연소열을 전달받아 가열된 후에 열교환기(140-1)의 출구에 연결된 난방수 공급관(210)을 통해 난방부하(500)로 공급된다.FIG. 5 illustrates a state in which only the first boiler 100-1 operates when the heat load of the heating load is small, for example, and the heating water pumped through the pump 110-1 of the first boiler 100-1. In the three-way (120-1) through the heat exchanger 140-1 along the flow path opened toward the inlet of the heat exchanger (140-1) while receiving the heat of combustion and heated after the heat exchanger (140-1) It is supplied to the heating load 500 through the heating water supply pipe 210 connected to the outlet.

이때 제1 보일러(100-1)를 제외한 나머지 보일러(100-2,100-n)의 펌프(110-2,110-n)를 통해 압송된 난방수는 삼방변(120-2,120-n)에서 난방수 공급관(210)을 향해 개방된 유로를 따라 흐르게 되어 열교환기(140-2,140-n)를 통과하지 않고 직접 난방수 공급관(210)을 통해 난방부하(500)로 공급된다. At this time, the heating water pumped through the pumps 110-2 and 110-n of the remaining boilers 100-2 and 100-n except for the first boiler 100-1 may be supplied to the heating water supply pipes in three directions 120-2 and 120-n. Flow along the open channel toward 210 is supplied to the heating load 500 through the heating water supply pipe 210 directly without passing through the heat exchanger (140-2, 140-n).

이 경우 연소가 이루어지지 않는 보일러(100-2,100-n)에서는 난방수가 불필요하게 열교환기(140-2,140-n)를 통과하지 않도록 삼방변(120-2,120-n)에서 난방수의 유로를 제어함으로써 난방수의 압력손실과 열손실을 방지할 수 있다.In this case, in the boilers 100-2 and 100-n where combustion does not occur, by controlling the flow path of the heating water in the three sides 120-2 and 120-n so that the heating water does not pass through the heat exchangers 140-2 and 140-n unnecessarily. Pressure loss and heat loss of the heating water can be prevented.

또한 이와 같이 난방부하(500)의 열량이 적은 경우라도, 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에 구비된 펌프(110-1,110-2,110-n)는 보일러의 연소 여부와 관계없이 모두 가동되는 것으로 구성함으로써, 연소가 이루어지는 보일러 뿐만 아니라 연소가 이루어지지 않는 보일러에서도 난방수가 순환되어 난방수 공급관(210)을 통해 난방부하(500)로 공급되므로 연소열을 전달하기 위한 난방수의 공급유량부족의 문제는 전혀 발생되지 않는다.In addition, even when the heat load of the heating load 500 is small, the pumps 110-1, 110-2 and 110-n provided in the individual boilers 100-1, 100-2 and 100-n are all operated regardless of whether the boiler is burned or not. In this case, the heating water is circulated in the boiler that does not burn as well as the boiler that burns, and is supplied to the heating load 500 through the heating water supply pipe 210 so that the supply flow rate of the heating water for delivering the combustion heat is insufficient. Does not occur at all.

이에 따라 본 발명에서는 종래기술에서와 같이 난방부하가 적은 경우에 연소가 이루어지도록 선택된 일부의 보일러에 구비된 펌프만 가동되어 난방수의 공급유량이 부족해지는 문제를 해결하기 위하여 보일러 측과 난방부하 측 사이의 난방수 유로 상에 하이드로 세퍼레이터와 유속 가변용 펌프와 같은 설비가 불필요하며, 상대적으로 구조가 간단한 삼방변(120-1,120-2,120-n)의 제어 및 펌프(110-1,110-2,110-n) 가동에 의해 난방수 공급유량부족을 해소할 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, the boiler side and the heating load side in order to solve the problem that the supply flow rate of the heating water is insufficient to operate only the pump provided in some of the boilers selected to perform combustion when the heating load is low as in the prior art. On the heating water flow path therebetween, it is unnecessary to install a hydro separator and a pump for variable flow rate, and the control and pump 110-1, 110-2, 110-n of the three-sided valve 120-1, 120-2, 120-n are relatively simple. The operation can eliminate the shortage of heating water supply flow rate.

도 6은 난방부하의 열량이 큰 경우, 일례로 개별 보일러(100-1,100-2,100-n) 전체가 가동되는 상태를 나타낸 것으로, 모든 삼방변(120-1,120-2,120-n)이 열교환기(140-1,140-2,140-n)의 입구측으로 개방되어 각 펌프(110-1,110-2,110-n)에 의해 압송된 난방수가 열교환기(140-1,140-2,140-n)를 통과하면서 가열된 후에 난방수 공급관(210)으로 공급되는 상태를 나타낸 것이며, 이 경우에도 도 5에서와 마찬가지로 난방수 공급부족과 압력손실의 문제는 발생되지 않으며, 보일러의 연소열을 난방부하(500)로 원활하게 공급하여 난방부하(500)의 소요 열량을 충족하게 된다.
FIG. 6 illustrates a state in which the entire individual boilers 100-1, 100-2, and 100-n are operated when the heat load of the heating load is large. For example, all three sides 120-1, 120-2, and 120-n are heat exchangers 140. -1,140-2,140-n is opened to the inlet side and the heating water pumped by each pump (110-1,110-2,110-n) is heated while passing through the heat exchanger (140-1,140-2,140-n) heating water supply pipe ( 210 is a state that is supplied to, and in this case, as in FIG. 5, there is no problem of lack of heating water supply and pressure loss, and the combustion heat of the boiler is smoothly supplied to the heating load 500 so that the heating load 500 ) To meet the required calories.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 캐스케이드 시스템의 제어방법을 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 캐스케이스 시스템의 제어방법을 보여주는 순서도이다.Hereinafter, the control method of the cascade system of the present invention configured as described above will be described. 7 is a flowchart showing a control method of the casing system according to the present invention.

먼저, 사용자가 난방부하 설정부(300)에서 소요 열량을 설정하게 되면(S 10), 제어부(400)에서는 설정된 난방부하에 따라 복수의 개별 보일러(100-1,100-2,100-n) 중 연소가 이루어질 보일러를 선택하게 된다(S 20).First, when the user sets the required heat amount in the heating load setting unit 300 (S 10), the control unit 400 is burned out of a plurality of individual boilers (100-1,100-2,100-n) according to the set heating load. The boiler is selected (S 20).

이때 제어부(400)는 선택된 보일러에 구비된 삼방변은 열교환기의 입구를 향하여 개방되도록 제어하고, 나머지 보일러에 구비된 삼방변은 열교환기의 출구에 연결된 난방수 공급관(210)을 향해 개방되도록 제어하게 된다(S 30).At this time, the control unit 400 controls the three sides provided in the selected boiler to open toward the inlet of the heat exchanger, and the three sides provided in the remaining boiler are controlled to open toward the heating water supply pipe 210 connected to the outlet of the heat exchanger. (S 30).

상기 개별 보일러(100-1,100-2,100-n) 별로 삼방변(120-1,120-2,120-n)의 유로 방향이 제어된 후에는 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에 구비된 모든 펌프(110-1,110-2,110-n)를 가동시킨 상태에서 선택된 보일러의 열교환기에 구비된 버너를 연소시켜 난방부하와 난방수의 공급유량을 고려하여 산출된 연소열을 발생시키고, 버너의 연소열을 해당 열교환기를 경유하는 난방수에 전달하여 난방부하 측으로 공급함으로써 소요 열량에 따른 난방이 이루어지게 된다(S 40).After the flow direction of the three-way sides 120-1, 120-2, and 120-n is controlled for each of the individual boilers 100-1, 100-2, 100-n, all pumps 110 provided in the individual boilers 100-1, 100-2, 100-n are controlled. -1,110-2,110-n) while operating the burner provided in the heat exchanger of the selected boiler in the state of operating to generate the combustion heat calculated in consideration of the heating load and the heating water supply flow, and the combustion heat of the burner is passed through the heat exchanger By transferring to the heating water is supplied to the heating load side heating is made according to the required heat amount (S 40).

상기와 같이 본 발명에서는 난방부하(500)의 열량에 따라 멀티 보일러(100)에서 선택적인 연소 및 열교환이 이루어짐과 동시에 개별 보일러(100-1,100-2,100-n)에 구비된 펌프(110-1,110-2,110-n)는 모두 가동하게 되므로 캐스케이드 시스템의 구성을 간소화하면서도 난방수의 공급유량부족과 압력손실을 해소함으로써 보일러의 연소열을 난방부하 측으로 원활히 공급하여 난방 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
In the present invention as described above, the pump 110-1,110- is provided in the individual boiler (100-1,100-2,100-n) at the same time the selective combustion and heat exchange is made in the multi-boiler 100 according to the heat amount of the heating load 500. 2,110-n) are all operated to simplify the configuration of the cascade system, while reducing the supply flow rate and pressure loss of the heating water to smoothly supply the combustion heat of the boiler to the heating load side to improve the heating performance.

10,100 : 멀티 보일러
10-1,10-2,10-n,100-1,100-2,100-n : 개별 보일러
11-1,11-2,11-3,110-1,110-2,110-n : 펌프
21,210 : 난방수 공급관 22,220 : 난방수 환수관
30 : 하이드로 세퍼레이터 31 : 보일러측 유입구
32 : 난방부하측 유출구 33 : 보일러측 유출구
34 : 난방부하측 유입구 35 : 버블 배출구
36 : 이물질 배출구 40 : 유속 가변용 펌프
50,500 : 난방부하 51,52,510,520 : 펌프
120-1,120-2,120-n : 삼방변 130-1,130-2,130-n : 버너
140-1,140-2,140-n : 열교환기 300 : 난방부하 설정부
400 : 제어부10,100: Multi Boiler
10-1,10-2,10-n, 100-1,100-2,100-n: Individual boiler
11-1,11-2,11-3,110-1,110-2,110-n: Pump
21,210: Heating water supply pipe 22,220: Heating water return pipe
30: hydro separator 31: boiler side inlet
32: heating load side outlet 33: boiler side outlet
34: heating load side inlet 35: bubble outlet
36: foreign matter discharge port 40: flow rate variable pump
50,500: Heating load 51,52,510,520: Pump
120-1,120-2,120-n: Three-way side 130-1,130-2,130-n: Burner
140-1,140-2,140-n: Heat exchanger 300: Heating load setting unit
400:

Claims (6)

난방부하에 따라 선택적으로 가동되며, 난방수를 순환시키는 보일러측 펌프와, 상기 펌프에 의해 압송된 난방수에 버너의 연소열을 전달하는 열교환기를 포함하는 복수의 보일러와, 난방수를 순환시키는 난방부하측 펌프를 구비하는 캐스케이드 시스템에 있어서,
상기 복수의 보일러에는 상기 펌프에 의해 압송되어 난방수 환수관을 따라 환수되는 난방수의 유로를 상기 열교환기의 입구 방향 또는 상기 열교환기의 출구에 연결되는 난방수 공급관 방향을 향하도록 택일적으로 전환하는 삼방변이 구비되고,
난방부하에 따라 상기 삼방변의 방향을 제어하는 제어부를 포함하는 캐스케이드 시스템.A plurality of boilers, which are selectively operated according to the heating load, include a boiler-side pump for circulating the heating water, a heat exchanger for transferring the combustion heat of the burner to the heating water pumped by the pump, and a heating load side for circulating the heating water. In a cascade system having a pump,
The plurality of boilers may alternatively switch the flow path of the heating water pumped by the pump and returned along the heating water return pipe to the heating water supply pipe direction connected to the inlet direction of the heat exchanger or the outlet of the heat exchanger. Triangular to be provided,
Cascade system including a control unit for controlling the direction of the three sides in accordance with the heating load. 제1항에 있어서,
상기 캐스케이드 시스템의 가동시, 버너의 연소가 이루어지는 보일러에 구비된 펌프와 버너의 연소가 이루어지지 않는 보일러에 구비된 펌프는 모두 가동되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 시스템.The method of claim 1,
When the cascade system is operating, both the pump provided in the boiler in which the burner is burned and the pump provided in the boiler in which the burner is not burned are operated. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 버너의 연소가 이루어지는 보일러에서는 상기 펌프를 통과한 난방수가 상기 열교환기를 통과하여 난방수 공급관으로 공급되고, 상기 버너의 연소가 이루어지지 않는 보일러에서는 상기 펌프를 통과한 난방수가 상기 열교환기를 통과하지 않고 난방수 공급관으로 직접 공급되도록 상기 삼방변에서 난방수의 유로가 제어되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 시스템.The method according to claim 1 or 2,
In the boiler where the burner is burned, the heating water passing through the pump passes through the heat exchanger and is supplied to the heating water supply pipe. In the boiler where the burner does not burn, the heating water passing through the pump does not pass through the heat exchanger. The cascade system, characterized in that the flow path of the heating water is controlled in the three sides to be supplied directly to the heating water supply pipe. 제3항에 있어서,
상기 열교환기를 통과하여 난방수 공급관으로 공급되는 난방수와, 상기 열교환기를 통과하지 않고 난방수 공급관으로 공급되는 난방수는, 곧바로 난방부하로 공급되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 시스템.The method of claim 3,
And a heating water supplied through the heat exchanger to the heating water supply pipe, and a heating water supplied to the heating water supply pipe without passing through the heat exchanger, is directly supplied to the heating load. 난방부하에 따라 선택적으로 가동되며, 난방수를 순환시키는 보일러측 펌프와, 상기 펌프에 의해 압송된 난방수에 버너의 연소열을 전달하는 열교환기를 포함하는 복수의 보일러와, 난방수를 순환시키는 난방부하측 펌프를 구비하는 캐스케이드 시스템의 제어방법에 있어서,
난방부하를 설정하는 단계;
상기 설정된 난방부하에 따라 복수의 보일러 중 연소가 이루어질 보일러를 선택하는 단계;
상기 선택된 보일러에서는 펌프를 통과한 난방수가 열교환기를 통과하여 난방수 공급관으로 공급되고, 선택되지 않은 나머지 보일러에서는 펌프를 통과한 난방수가 열교환기를 통과하지 않고 난방수 공급관으로 직접 공급되도록 삼방변을 제어하는 단계; 및
상기 복수의 보일러에 구비된 모든 펌프를 가동하고, 상기 선택된 보일러의 열교환기에 구비된 버너를 연소시키는 단계;
를 포함하는 캐스케이드 시스템의 제어방법.A plurality of boilers, which are selectively operated according to the heating load, include a boiler-side pump for circulating the heating water, a heat exchanger for transferring the combustion heat of the burner to the heating water pumped by the pump, and a heating load side for circulating the heating water. In the control method of the cascade system provided with a pump,
Setting a heating load;
Selecting a boiler to be burned among a plurality of boilers according to the set heating load;
In the selected boiler, the heating water passing through the pump passes through the heat exchanger to be supplied to the heating water supply pipe, and in the remaining unselected boilers, the three-way valve is controlled so that the heating water passing through the pump is supplied directly to the heating water supply pipe without passing through the heat exchanger. step; And
Operating all pumps provided in the plurality of boilers, and combusting a burner provided in a heat exchanger of the selected boiler;
Control method of the cascade system comprising a. 복수로 구비되고 난방부하에 따라 선택적으로 가동되는 캐스케이드 시스템을 구성하는 난방전용 보일러에 있어서,
난방수를 순환시키는 펌프;
상기 펌프에 의해 압송된 난방수에 버너의 연소열을 전달하는 열교환기; 및
상기 펌프에 의해 압송되어 난방수 환수관을 따라 환수되는 난방수의 유로를 상기 열교환기의 입구 방향 또는 상기 열교환기의 출구에 연결되는 난방수 공급관 방향을 향하도록 택일적으로 전환하는 삼방변;
을 포함하는 캐스케이드 시스템을 구성하는 난방전용 보일러.



In the boiler for heating exclusively constituting a cascade system provided in plurality and selectively operated according to the heating load,
A pump for circulating heating water;
A heat exchanger transferring the combustion heat of the burner to the heating water pumped by the pump; And
A three-way valve for selectively switching the flow path of the heating water pumped by the pump and returned along the heating water return pipe toward the inlet direction of the heat exchanger or the heating water supply pipe connected to the outlet of the heat exchanger;
Heating only boiler constituting a cascade system comprising a.



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