KR100621665B1 - Outdoor reset control method and apparatus for ondol heating - Google Patents
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Abstract
보일러로부터 공급되는 공급난방수를 건물의 거실에 설치된 난방배관에 공급하여 거실을 난방하는 온돌난방을 제어하는 방법에 있어서, (a) 상기 건물의 위치와 방향을 포함하는 건물정보, 상기 건물의 외기보상율, 외기온 측정치, 최저 외기온 설계치 및 최고 공급난방수온도 설계치를 저장하는 단계; (b) 하기의 수학식을 만족하는 상기 공급난방수의 온도를 계산하는 단계1. A method of controlling ondol heating for heating a living room by supplying supply heating water supplied from a boiler to a heating pipe installed in a living room of a building, the method comprising: (a) building information including a location and a direction of the building, and outside air of the building Storing a compensation rate, an outside air temperature measurement value, a minimum outside air temperature design value, and a maximum supply heating water temperature design value; (b) calculating a temperature of the supplied heating water satisfying the following equation
Twater=RR(Tso-Tdo)+Tdw T water = RR (T so -T do ) + T dw
- 여기서, RR은 상기 외기보상율, Tso는 상기 외기온 측정치, Tdo는 상기 최저 외기온 설계치, Tdw는 상기 최고 공급난방수온도 설계치임 -; 및 (c) 상기 단계 (b)에서 계산된 온도에 따라 상기 보일러에서 상기 공급난방수의 온도를 조절하고, 거주자의 재실 스케줄에 따라 미리 설정된 시간동안에만 상기 공급난방수를 상기 난방배관에 공급하는 단계를 포함하되, 상기 외기보상율은 상기 건물정보, 건물외피를 구성하는 건축자재의 물성치, 상기 거실의 바닥구조체의 축열량을 포함하는 입력값들을 입력하여 열해석 시뮬레이션을 통해 도출되는 온돌난방의 외기보상 제어방법은, 개별난방에서 1차적으로 건물특성에 적합한 외기보상율과 외기온에 의해 계산된 공급난방수의 온도에 따라 보일러의 ON/OFF 또는 가스비례제어밸브의 개폐정도를 제어하거나 열교환기를 이용하여 온수온도를 제어하여 난방수를 공급하고, 2차적으로 실내온도를 피드백 하여, 외기보상커브를 평행이동 하여 공급난방수의 온도를 재결정하거나 실내온도조절밸브를 ON/OFF하여 실내온도를 제어함으로써 종래 기술에서 문제가 되었던 과열현상을 방지하고 거주자의 쾌적성을 향상시킴과 더불어 불필요한 난방에너지소비를 줄일 수 있으며, 보일러의 효율이 향상된다.Where RR is the outside air compensation rate, T so is the outside air temperature measurement, T do is the lowest outside air temperature design value, and T dw is the highest supply heating water temperature design value; And (c) adjusting the temperature of the supply and heating water in the boiler according to the temperature calculated in step (b), and supplying the supply and heating water to the heating pipe only for a preset time according to the occupant's occupancy schedule. Including the step, wherein the outside air compensation rate is inputted to the building information, including the physical properties of the building material constituting the building envelope, the heat storage amount of the floor structure of the living room by the input of the heating air derived from the thermal analysis simulation Compensation control method is to control ON / OFF of boiler or opening / closing ratio of gas proportional control valve according to outside compensation rate suitable for building characteristics and temperature of supply heating water calculated by outside temperature in the individual heating or by using heat exchanger. The hot water temperature is controlled to supply heating water, and the room temperature is fed back to the secondary temperature. By re-determining the temperature of water or controlling the indoor temperature by turning on / off the indoor temperature control valve, it prevents overheating, which is a problem in the prior art, improves the comfort of residents, and reduces unnecessary heating energy consumption. The efficiency of the is improved.
외기온, 외기보상, 공급난방수, 온돌난방, 제어방법, 제어장치 Outside temperature, outside air compensation, supply and heating water, ondol heating, control method, control device
Description
도 1은 외기보상율의 설정 및 미세조정의 개념을 나타낸 그래프.1 is a graph showing the concept of setting and fine-tuning the outside compensation rate.
도 2는 외기보상 제어방법의 개념을 나타낸 블록도.2 is a block diagram showing the concept of an external air compensation control method.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온돌난방 외기보상 제어방법을 나타낸 순서도.3 is a flowchart illustrating a method for controlling on-board heating outside air compensation according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온돌난방 외기보상 제어에 있어서 실온조절밸브의 개폐시간을 조절하기 위한 기준 그래프.Figure 4 is a reference graph for controlling the opening and closing time of the room temperature control valve in the on-board heating outside air compensation control according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외기온에 따라 공급난방수 온도를 결정하는 온돌난방 제어방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a control method and apparatus, and more particularly, to an ondol heating control method and apparatus for determining the supply heating water temperature according to the outside air temperature.
종래의 온돌난방은 크게 개별난방방식, 지역난방방식과 중앙난방방식으로 나눌 수 있다. 온돌난방에서 이상적인 제어가 이루어지려면 건물의 열획득(Heat gain)과 열손실(Heat loss)과 동일해야 한다. 열획득, 열손실 과정은 동적 (dynamic)인 프로세스로서 외기온, 태양 일사, 침기, 내부발열 등에 의해 수시로 변화하기 때문에 실에 공급되는 열량에 대한 제어가 필요하다.Conventional ondol heating can be divided into individual heating method, district heating method and central heating method. For ideal control in on-floor heating, the building's heat gain and heat loss must be equal. The process of heat acquisition and heat loss is a dynamic process and changes frequently due to outside temperature, solar radiation, invasion, internal heat generation, etc., so it is necessary to control the amount of heat supplied to the room.
온돌난방에 있어서 실에 공급되는 열량에 대한 제어방법은 크게 온수온도 제어와 유량제어로 나눌 수 있으며, 유량제어보다는 온수온도제어가 정밀하게 실내온도를 제어할 수 있다는 장점이 있다. 개별난방의 경우 공급난방수의 온도는 계절별로 기준을 달리 설정하여 공급하며, 겨울철의 경우 70-80℃로 설정되는 경우가 일반적이다. 이는 계절별로 외기온의 영향을 고려한 것이기는 하나 동일한 계절 기간에서도 외기온 변화폭이 공급난방수의 온도설정에 미치는 영향을 고려한 것은 아니며, 낮과 밤, 남향과 북향, 건물의 특성(외기온에 대한 반응 특성) 등을 고려하지 않았기 때문에 과열현상이 발생하고 에너지 낭비를 초래하는 경우가 많다는 문제점이 있다.Control method for the amount of heat supplied to the room in the heating ondol can be largely divided into hot water temperature control and flow rate control, there is an advantage that the hot water temperature control can precisely control the room temperature rather than the flow rate control. In the case of individual heating, the temperature of the supplied heating water is set differently according to the season. In winter, it is generally set to 70-80 ℃. Although this is considered the effect of outside temperature by season, it does not take into account the effect of the change of outside temperature on the temperature setting of supply and heating water in the same season period, and it is day and night, south side and north side, and the characteristics of buildings (response characteristics to outside temperature) Since it is not considered, there is a problem that overheating occurs and causes a lot of energy waste.
지역난방의 경우 공급난방수의 온도는 외기온에 따라 설정온도를 변화시키도록 자동제어 알고리즘이 작성되어 있기는 하지만, 운전자의 경험에 의해 임의로 공급난방수의 온도를 설정하여 공급하는 경우가 일반적이기 때문에 각 세대별로 온돌난방 자동제어가 적절하게 이루어지지 않고 있는 실정이다.In the case of district heating, although the automatic control algorithm is written to change the set temperature according to the outside temperature, it is common to set the temperature of the supplied heating water arbitrarily according to the driver's experience. Ondol heating automatic control is not properly performed for each household.
중앙난방의 경우 공급난방수의 온도는 운전자가 경험에 의해 고정온도로 설정하여 간헐적으로 공급하기 때문에 실내온도 변동폭이 크며, 과열현상과 거실 간 실내온도 불균형이 심각하게 발생한다. 그러므로 온돌난방에서 공급난방수온도 제어는 실내온도 제어가 적절하게 이루어지기 위해 건물특성(온돌구조체의 축열 등)에 따른 외기온과 공급난방수의 온도와의 관계를 정확히 파악하여 제어할 필요가 있다.In the case of central heating, the supply and heating water temperature is intermittently supplied by the operator by setting it to a fixed temperature according to the user's experience, and the indoor temperature fluctuation is large. Therefore, the supply and heating water temperature control in the ondol heating needs to accurately grasp and control the relationship between the outside air temperature and the temperature of the supply and heating water according to the building characteristics (heat storage of the ondol structure, etc.) for proper control of the indoor temperature.
온돌난방의 제어방법에 있어서 외기온을 고려하여 이를 난방제어에 반영하는 종래의 기술로는, 첫째 대한민국 공개특허공보 제1998-054865호('가스보일러 룸콘에서의 온도설정방법')을 들 수 있다. 상기 발명은 실내난방을 수행할 필요가 없는 외출시에 난방수의 최저설정온도 이하인 동파방지온도로 난방수 온도를 유지하도록 설정함으로서 연료의 소비를 절감할 수 있는 가스보일러 룸콘에서의 온도설정 방법에 관한 것이다. 그러나, 상기 발명은 외기온을 측정하고 이를 보일러의 공급난방수의 온도설정에 반영하는 것은 아니라는 문제가 있다.In the method for controlling the heating of the ondol, a conventional technique that considers the outside temperature and reflects it in the heating control may include first Korean Laid-Open Patent Publication No. 1998-054865 ('The method of setting the temperature in the gas boiler room cone'). The present invention relates to a method for setting a temperature in a gas boiler room cone, which can reduce fuel consumption by setting the heating water temperature to a freeze protection temperature that is less than or equal to the minimum set temperature of the heating water when going out without the need to perform indoor heating. It is about. However, the present invention has a problem in that the outside air temperature is measured and not reflected in the temperature setting of the supply and heating water of the boiler.
둘째, 대한민국 등록특허공보 제10-0403237호('바닥온돌구조를 이용한 복사냉방 시스템 및 그 복사냉방시스템의 결로방지를 위한 운전제어방법')을 들 수 있다. 상기 발명은 기존 공동 주택에서 난방을 위해 사용되는 바닥온돌구조를 냉방에 적용하는 것으로, 온돌 내 배관에 냉수를 공급하여 실을 냉방하는 복사냉방 시스템 및 그 복사냉방 시스템의 결로방지를 위한 운전제어방법에 관한 것이다. 상기 발명은 냉수의 온도를 외기에 따라 보상하여 중앙에서 달리 공급한다는 의미에서 외기보상 제어방법을 공개하고 있기는 하나, 복사난방에서의 구체적인 제어방법은 제시하지 못한 문제가 있다. 또한, 바닥온돌구조를 이용한 복사냉방방식은 복사난방방식인 온돌난방과 열적 특성이 서로 다르고, 외기보상율의 산출방법과 적용구간 등에 있어서도 상이하다.Second, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-0403237 ('radiation cooling system using a floor ondol structure and operation control method for preventing condensation of the radiation cooling system'). The present invention is to apply the floor ondol structure used for heating in the existing apartment house for cooling, radiant cooling system for cooling the room by supplying cold water to the pipes in the ondol and operation control method for preventing condensation of the radiant cooling system It is about. Although the present invention discloses an external air compensation control method in the sense of compensating the temperature of cold water according to outdoor air and supplying it centrally, there is a problem that a specific control method in radiant heating is not presented. In addition, the radiant cooling method using the floor ondol structure is different from the ondol heating, which is a radiant heating method, and thermal characteristics, and also differs in the calculation method and application section of the outside air compensation rate.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 기술들의 단점을 극복하기 위한 것으로서, 거주자의 쾌적성을 향상시키고 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있도록 국내 주거용 건물의 특성에 적합한 외기보상 공급난방수 온도 제어방법 및 장치를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art as described above, and the air compensation supply and heating water temperature control method suitable for the characteristics of domestic residential buildings to improve the comfort of residents and reduce unnecessary energy consumption and To provide a device.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 태양에 따르면, 보일러로부터 공급되는 공급난방수를 건물의 거실에 설치된 난방배관에 공급하여 거실을 난방하는 온돌난방을 제어하는 방법에 있어서, (a) 상기 건물의 위치와 방향을 포함하는 건물정보, 상기 건물의 외기보상율, 외기온 측정치, 최저 외기온 설계치 및 최고 공급난방수온도 설계치를 저장하는 단계; (b) 하기의 수학식을 만족하는 상기 공급난방수의 온도를 계산하는 단계In order to achieve the above technical problem, according to a preferred aspect of the present invention, in the method for controlling the heating on heating heating the living room by supplying the heating pipe installed in the living room of the building supply heating water supplied from ( a) storing building information including the location and direction of the building, the outside air compensation rate of the building, the outside air temperature measurement value, the lowest outside air temperature design value and the highest supply heating water temperature design value; (b) calculating a temperature of the supplied heating water satisfying the following equation
Twater=RR(Tso-Tdo)+Tdw T water = RR (T so -T do ) + T dw
- 여기서, RR은 상기 외기보상율, Tso는 상기 외기온 측정치, Tdo는 상기 최저 외기온 설계치, Tdw는 상기 최고 공급난방수온도 설계치임 -; 및 (c) 상기 단계 (b)에서 계산된 온도에 따라 상기 보일러에서 상기 공급난방수의 온도를 조절하고, 거주자의 재실 스케줄에 따라 미리 설정된 시간동안에만 상기 공급난방수를 상기 난방배관에 공급하는 단계를 포함하되, 상기 외기보상율은 상기 건물정보, 건물외피를 구성하는 건축자재의 물성치, 상기 거실의 바닥구조체의 축열량을 포함하는 입력값들을 입력하여 열해석 시뮬레이션을 통해 도출되는 온돌난방의 외기보상 제어방법이 제공된다.Where RR is the outside air compensation rate, T so is the outside air temperature measurement, T do is the lowest outside air temperature design value, and T dw is the highest supply heating water temperature design value; And (c) adjusting the temperature of the supply and heating water in the boiler according to the temperature calculated in step (b), and supplying the supply and heating water to the heating pipe only for a preset time according to the occupant's occupancy schedule. Including the step, wherein the outside air compensation rate is inputted to the building information, including the physical properties of the building material constituting the building envelope, the heat storage amount of the floor structure of the living room by the input of the heating air derived from the thermal analysis simulation A compensation control method is provided.
상기 건물정보는 상기 건물의 평면형태, 사용기간을 더 포함할 수 있다. 상기 단계 (a)는 상기 거실의 바닥온도 하한치를 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 외기보상율은 상기 단계 (b)에서 계산된 온도를 입력하여 열해석 시뮬레이션을 통해 도출되는 상기 거실의 바닥온도 계산치가 상기 거실의 바닥온도 하한치보다 크거나 같도록 평행이동 또는 기울기 조정을 통해 재계산되는 것이 바람직하다.The building information may further include a planar shape of the building and a period of use. The step (a) further comprises the step of storing the bottom temperature lower limit of the living room, the outside air compensation rate is calculated by the thermal analysis simulation by inputting the temperature calculated in the step (b) It is preferable to recalculate by adjusting the parallel movement or the tilt so that is greater than or equal to the lower floor temperature lower limit of the living room.
상기 단계 (a)는 거실의 바닥온도 하한치를 저장하는 단계와; 상기 단계 (b)에서 계산된 공급난방수의 온도를 입력하여 열해석 시뮬레이션을 실시한 결과 상기 거실의 바닥온도가 상기 바닥온도 하한치보다 작은 경우에는, 열해석 시뮬레이션을 통해 상기 거실의 바닥온도가 상기 바닥온도 하한치보다 크거나 같도록 외기보상율을 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (a) comprises the steps of storing a lower floor temperature of the living room; In the case of performing the thermal analysis simulation by inputting the temperature of the supply heating water calculated in the step (b), when the floor temperature of the living room is smaller than the lower limit of the floor temperature, the floor temperature of the living room is determined by the thermal analysis simulation. The method may further include modifying the outside air compensation rate to be greater than or equal to the lower temperature limit.
상기 단계 (a)는 상기 거실의 실내온도 설정치를 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 외기보상율은 하기 식으로부터 계산될 수 있다.The step (a) further includes the step of storing the room temperature set value of the living room, the outside air compensation rate can be calculated from the following equation.
- 여기서, Tsi는 상기 실내온도 설정치, Tdw는 상기 최고 공급난방수온도 설계치, Tdo는 상기 최저 외기온 설계치임 -Where T si is the room temperature set value, T dw is the highest supply and heating water temperature design value, and T do is the lowest outside air temperature design value.
상기 단계 (a)는 상기 공급난방수의 온도를 측정하여 측정치를 생성하고, 제 어시간을 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 제어시간의 간격마다 상기 단계 (a), 상기 단계 (b), 상기 단계 (c)를 순차적으로 반복하되, 제2회의 반복시부터 상기 외기보상율은 하기 식으로 계산되며,The step (a) further comprises the step of measuring the temperature of the supply heating water to generate a measurement, and stores the control time, the step (a), the step (b), Repeating step (c) sequentially, but from the second iteration the outside air compensation rate is calculated by the following equation,
- 여기서, Tsw는 상기 공급난방수온도 측정치, Tdw는 상기 최고 공급난방수온도 설계치, Tso는 상기 외기온 측정치, Tdo는 상기 최저 외기온 설계치임 - 상기 단계 (c)는 삼방(3-way)밸브 또는 열교환기를 이용하거나, 상기 보일러의 ON/OFF 여부 또는 가스비례제어밸브의 개폐정도를 제어하여 상기 공급난방수의 온도를 조절하는 것을 더 포함할 수 있다.Where T sw is the supply heating water temperature measurement value, T dw is the highest supply heating water temperature design value, T so is the outside air temperature measurement value, and T do is the lowest outside air temperature design value. way) by using a valve or a heat exchanger, or by controlling the opening and closing degree of the gas proportional control valve or ON / OFF of the boiler may further include adjusting the temperature of the supply heating water.
상기 단계 (a)는 상기 거실의 실내온도를 측정하여 측정치를 생성하고, 상기 거실의 실내온도 설정치를 저장하는 단계를 더 포함하며, (d) 상기 실내온도 측정치와 상기 실내온도 설정치의 대소를 판단하는 단계가 상기 단계 (a) 또는 상기 단계 (b) 다음에 수행되며, 상기 단계 (c)는 상기 단계 (d)의 판단결과에 따라 상기 실내온도 측정치가 상기 실내온도 설정치보다 크면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않고, 상기 실내온도 측정치가 상기 실내온도 설정치보다 작으면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하는 것을 더 포함할 수 있다.The step (a) further comprises the step of measuring the room temperature of the living room to generate a measurement value, and storing the room temperature set value of the living room, (d) determining the magnitude of the room temperature measurement value and the room temperature set value Is performed after the step (a) or the step (b), and the step (c) is carried out to the heating pipe if the room temperature measurement value is larger than the room temperature setting value according to the determination result of the step (d). The apparatus may further include supplying supply heating water to the heating pipe when the indoor temperature measurement value is smaller than the indoor temperature setting value without supplying the supply heating water.
상기 단계 (d)는 상기 실내온도 설정치에서 상기 실내온도 측정치를 빼서 설정편차를 계산하는 것과, 2 이상의 실내온도 조절방식 중 하나를 선정하는 것을 더 포함하며, 상기 조절방식이 제1 조절방식인 경우 상기 단계 (c)는 상기 설정편차가 0보다 작으면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않고, 상기 설정편차가 0보다 크면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하는 것을 더 포함하고, 상기 조절방식이 제2 조절방식인 경우 상기 단계 (c)는 주기적으로 소정의 시간동안만 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하고, 그 외의 시간동안에는 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않는 것을 더 포함할 수 있다.The step (d) further includes calculating a set deviation by subtracting the room temperature measurement value from the room temperature set value, and selecting one of two or more room temperature adjustment methods, wherein the adjustment method is a first adjustment method. The step (c) further comprises not supplying the supply heating water to the heating pipe when the set deviation is less than zero, and supplying the supply heating water to the heating pipe when the set deviation is greater than zero, the adjustment When the method is the second control method, the step (c) may further include periodically supplying heating water to the heating pipe only for a predetermined time and not supplying the heating water to the heating pipe for other time. can do.
상기 단계 (a)는 상기 건물의 거실의 수를 저장하고, 상기 거실의 수가 2 이상일 경우에는 각 거실들의 난방부하값을 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 단계 (d)는 상기 실내온도 설정치에서 상기 실내온도 측정치를 빼서 설정편차를 계산하는 것을 더 포함하며, 상기 거실의 수가 1개인 경우 상기 단계 (c)는 상기 설정편차가 0보다 작으면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않고, 상기 설정편차가 0보다 크면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 거실의 수가 2개 이상인 경우 상기 단계 (c)는, 상기 거실 중 난방부하값이 가장 큰 거실에 대해서는 상기 외기보상율의 평행이동폭을 계산하여 상기 외기보상율 값을 변경시키고, 나머지 거실에 대해서는 상기 설정편차가 0보다 작으면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않고 상기 설정편차가 0보다 크면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하는 단계와; 상기 거실에 대해 상기 설정편차가 0보다 작으면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않고 상기 설정편차가 0보다 크면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하는 단계와; 상기 거실에 대해 주기적으로 소정의 시간동안만 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하고, 그 외의 시간동안에는 상기 난방배 관에 공급난방수를 공급하지 않는 단계 중 하나를 선택할 수 있는 것을 더 포함할 수 있다.The step (a) further includes the step of storing the number of the living room of the building, and if the number of the living room is 2 or more, storing the heating load value of each living room, the step (d) at the room temperature set value Calculating a set deviation by subtracting the room temperature measurement, and if the number of living rooms is one, step (c) does not supply supply heating water to the heating pipe when the set deviation is less than zero, If the set deviation is greater than 0, further comprising supplying the supply heating water to the heating pipe, and if the number of the living room is two or more, the step (c), the living room having the largest heating load value of the living room Calculate the parallel movement width of the outside air compensation rate to change the outside air compensation rate value, and supply remaining heating water to the heating pipe if the set deviation is less than zero for the remaining living rooms. Supplying supply heating water to the heating pipe when the set deviation is greater than zero; Supplying the supply heating water to the heating pipe when the setting deviation is greater than 0 and supplying the heating water to the heating pipe when the setting deviation is less than zero for the living room; It may further comprise the step of supplying the supply heating water to the heating pipe periodically for a predetermined time for the living room, and not supplying the supply heating water to the heating pipe during other times may be selected. have.
또한, 보일러로부터 공급되는 공급난방수를 건물의 거실에 설치된 난방배관에 공급하여 거실을 난방하는 온돌난방을 제어하는 장치에 있어서, 외기온 측정센서를 포함하는 검출부와; 상기 건물의 위치와 방향을 포함하는 건물정보, 상기 거실의 외기보상율, 외기온 측정치, 최저 외기온 설계치 및 최고 공급난방수온도 설계치를 저장하는 저장부와; 하기의 수학식을 만족하는 상기 공급난방수의 온도를 계산하는 연산부와In addition, the apparatus for controlling the heating on heating heating the living room by supplying the supply heating water supplied from the boiler to the heating pipe installed in the living room of the building, the detection unit including an outside air temperature sensor; A storage unit for storing building information including a location and a direction of the building, an outside air compensation rate, an outside air temperature measurement value, a minimum outside air temperature design value, and a maximum supply heating water temperature design value of the living room; An operation unit for calculating a temperature of the supplied heating water satisfying the following equation;
Twater=RR(Tso-Tdo)+Tdw T water = RR (T so -T do ) + T dw
- 여기서, RR은 상기 외기보상율, Tso는 상기 외기온 측정치, Tdo는 상기 최저 외기온 설계치, Tdw는 상기 최고 공급난방수온도 설계치임 -; 상기 연산부에서 계산된 온도에 따라 상기 보일러에서 상기 공급난방수의 온도를 조절하고, 거주자의 재실 스케줄에 따라 미리 설정된 시간동안에만 상기 공급난방수를 상기 난방배관에 공급하는 조작부를 포함하되, 상기 외기보상율은 상기 건물정보, 건물외피를 구성하는 건축자재의 물성치, 상기 거실의 바닥구조체의 축열량을 포함하는 입력값들을 입력하여 열해석 시뮬레이션을 통해 도출되는 온돌난방의 외기보상 제어장치가 제공된다.Where RR is the outside air compensation rate, T so is the outside air temperature measurement, T do is the lowest outside air temperature design value, and T dw is the highest supply heating water temperature design value; The operation unit for controlling the temperature of the supply heating water in the boiler according to the temperature calculated by the calculating unit, and supplying the supply heating water to the heating pipe only for a predetermined time according to the occupant's occupancy schedule, the outside air The compensation rate is inputted to the building information, including the physical properties of the building material constituting the building envelope, the heat storage amount of the floor structure of the living room is provided by the external air compensation control device of ondol heating derived through thermal analysis simulation.
상기 조작부는 삼방(3-way)밸브 또는 열교환기 또는 상기 보일러에 설치되는 가스비례제어밸브를 포함할 수 있다.The operation unit may include a three-way valve or a heat exchanger or a gas proportional control valve installed in the boiler.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 온돌난방의 외기보상 제어방법의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail with respect to a preferred embodiment of the air conditioning compensation control method of ondol heating according to the present invention.
도 1은 외기보상율의 설정 및 미세조정의 개념을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the concept of setting and fine-tuning the outside air compensation rate.
온돌난방에서 일정실내온도를 유지하기 위한 외기온과 공급난방수의 온도 간에는 선형관계가 있으며, 이러한 선형관계에 따라 공급난방수온도를 제어할 경우 온돌구조체의 축열에 의한 '시간지연' 현상을 해소할 수 있기 때문에 예측조절과 외기반응조절 효과를 기대할 수 있다. 외기온과 공급난방수의 온도와의 함수를 외기보상율 또는 난방곡선이라고 하며 이는 식 (1)과 같이 외기온의 함수로서 건물의 위치, 디자인, 외피의 열적 특성 등 건물정보에 따라 고유한 값으로 결정되는 것으로, 식(1)과 식 (2)를 이용하여 도 1의 직선(R, R1, R2)과 같이 구할 수 있다.There is a linear relationship between the outside air temperature and supply heating water temperature to maintain a constant indoor temperature in ondol heating. When controlling the supply and heating water temperature according to this linear relationship, the 'time delay' caused by the heat storage of the ondol structure is eliminated. As a result, it is possible to expect the effect of predictive regulation and external response control. The function of the outside temperature and the temperature of the supplied heating water is called the outside air compensation rate or the heating curve, which is determined as a unique value according to the building information such as the location of the building, the design, and the thermal properties of the skin as a function of the outside air as shown in Equation (1). By using equations (1) and (2), it can be obtained as in the straight lines R, R1, and R2 of FIG.
일반적으로 난방 개시시 공급난방수 온도(Tsw), 난방개시시 외기온 측정치(Tso)는 거실 공간의 실내온도 설정치를 대입해 주며, 최고 공급난방수온도 설계치(Tdw)는 정확하게 계산을 통하여 산정하기 어려우므로 도 1과 같이 직선(R, R1, R2)의 기울기를 변화시키거나 평행이동시켜 실내온도 설정치가 정확한 값으로 유지되게 조정하는 미세조정 방법을 이용할 수 있다.In general, the supply heating water temperature (T sw ) at the start of heating and the external air temperature measurement (T so ) at the start of heating substitute the room temperature set point in the living room space, and the maximum supply heating water temperature design value (T dw ) is calculated through accurate calculation. Since it is difficult to calculate, as shown in FIG. 1, a fine adjustment method of adjusting the slope of the straight lines R, R1 and R2 or moving them in parallel to adjust the indoor temperature set value to be maintained at an accurate value may be used.
Twater=RR(Tout-Tdo)+Tdw (2)T water = RR (T out -T do ) + T dw (2)
여기서,here,
RR : 외기보상율RR: External compensation rate
Tsw : 난방 개시시 공급난방수 온도[℃]T sw : Supply heating water temperature [℃] at the start of heating
Tdw : 최고 공급난방수온도 설계치[℃]T dw : Maximum Supply Heating Water Temperature Design Value [℃]
Tso : 난방 개시시 외기온 측정치[℃]T so : Outside temperature measured at heating start [℃]
Tdo : 최저 외기온 설계치[℃]T do : Minimum outside air temperature design value [℃]
Twater : 공급난방수 온도[℃]T water : Supply heating water temperature [℃]
Tout : 외기온 측정치[℃]T out : Outside temperature measured value [℃]
우리나라 주거용 건물에 적합한 외기보상율을 구하기 위해 본 발명에서는 ① 시뮬레이션 및 현장실측을 이용한 미세조정(fine tuning) 방법과, ② 난방 시운전시 현장에서 인공신경망을 이용한 미세조정 방법의 두 가지 방법을 이용하여 외기보상율을 계산한다.In order to obtain the outside air compensation rate suitable for residential buildings in Korea, the present invention uses the following two methods: (1) fine tuning method using simulation and on-site measurement, and (2) fine tuning method using artificial neural network in the field during heating trial operation. Calculate the reward rate.
상기 외기보상율 계산식은 전술한 바와 같이 외기온과 공급난방수의 온도가 선형관계인 것을 전제로 한 것이나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 건물에 따라 또는 건물의 일부 실별로는 외기온과 공급난방수의 온도가 비선형관계에 있을 수 있으며, 이러한 비선형관계식은 실험 또는 시뮬레이션을 통해 도출할 수 있다.As described above, the calculation rate of the outside air compensation is based on the assumption that the temperature of the outside air temperature and the supply / heating water are in a linear relationship, but the present invention is not necessarily limited thereto. That is, depending on the building or in some rooms of the building, the outside air temperature and the temperature of the supplied heating water may be in a nonlinear relationship, and the nonlinear relationship may be derived through experiment or simulation.
기본적으로는 외기보상율에 관한 상기 선형관계식으로도 충분히 본 발명의 효과를 나타낼 수 있으나, 경우에 따라서는 비선형의 관계식을 도출하여 사용함으로써 보다 우수한 예측조절 및 외기반응조절 효과를 가져올 수 있는 것이다. 외기온과 공급난방수의 온도간의 관계식(선형 또는 비선형)을 실험 또는 시뮬레이션을 통해 도출할 수 있음은 당업자에게 자명하다.Basically, the above linear relationship with respect to the outside air compensation ratio can sufficiently exhibit the effects of the present invention, but in some cases, by using a non-linear relationship derived, it is possible to bring about better predictive control and outside response control effects. It is apparent to those skilled in the art that a relationship (linear or nonlinear) between the outside air temperature and the temperature of the supply heating water can be derived through experiment or simulation.
또한, 본 발명에서는 주거용 건물에 적합한 외기보상율에 의해 i) 외기온의 변화와 외기보상율에 따라 일정시간 간격(예를 들면 30분)으로 삼방(3-way) mixing valve를 이용하여 공급난방수온도를 제어하는 방법과, ii) 외기온의 변화와 외기보상율에 따라 일정시간 간격(예를 들면 30분)으로 보일러의 ON/OFF 또는 내부에 설치된 가스비례제어밸브의 개폐정도를 제어하거나 열교환기를 이용하여 공급난방수의 온도를 조절하였다.In addition, according to the present invention, the supply and heating water temperature is adjusted by using a three-way mixing valve at a predetermined time interval (for example, 30 minutes) according to the change in the outside air temperature and the outside air compensation rate, which is suitable for a residential building. Control method, and ii) control the opening / closing of the boiler's ON / OFF or gas proportional control valve installed at regular intervals (for example, 30 minutes) according to the change in outside temperature and the outside compensation rate The temperature of the heating water was adjusted.
도 2는 외기보상 제어방법의 개념을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing the concept of an external air compensation control method.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 다음과 같은 순서로 국내 주거용 건물의 유형별, 위치별, 향별 외기보상율 데이터베이스를 구축한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a database of outdoor compensation rate by type, location, and flavor of domestic residential buildings is constructed in the following order.
1) 프로그램 열해석 도구 선정.1) Selection of program thermal analysis tool.
2) 국내 주거건물의 유형, 위치, 향에 따라 건물을 모델링.2) Model buildings according to the type, location, and incense of domestic residential buildings.
3) RR의 기울기를 변화시키거나 평행이동 시키면서 실내온도를 제어하여 시뮬레이션을 수행.3) Perform simulation by controlling room temperature while changing the slope of RR or moving it in parallel.
4) 시뮬레이션 결과 값에 의해 실별 평균 실내온도를 계산하여 최고 공급난방수온도를 설정.4) Set the maximum supply heating water temperature by calculating the average room temperature for each room based on the simulation result.
5) 설정된 최고 공급난방수온도에 의해 외기보상율을 최종 확정.5) The final compensation of the outside air compensation rate is established by the set maximum supply heating water temperature.
외기보상율은 식(1)에서 알 수 있듯이 외기온의 함수로서 건물의 위치, 설계된 형태, 외피의 열적특성 등의 건물정보에 따라 달라지는 고유한 값이다. 본 실시예에서는 일반적으로 주거용 건물의 유형, 위치, 방향에 따라 전술한 바와 같은 5단계의 절차를 거쳐 외기보상율을 확정하고 이를 데이터베이스로 구축하여 사용한다.As shown in Eq. (1), the outside air compensation rate is a unique value that depends on the building information such as the location of the building, the designed shape, and the thermal properties of the skin as a function of the outside air temperature. In the present embodiment, according to the type, location, and direction of a residential building, the outdoor air compensation rate is determined through a five-step process as described above, and then used as a database.
예를 들어, 서울지역의 30평형 공동주택으로서 남북향의 주거용 건물의 경우, 전술한 바와 같은 5단계를 거쳐 최종 확정된 외기보상율은 부산지역의 동일한 조건의 건물의 외기보상율보다 큰 값이다. 이는 서울지역의 동절기 외기온 변화가 부산 등 남부지역보다 크기 때문이다. 또한 동일한 서울지역이라 하더라도 건물의 열적 특성, 즉 방향이나 외피의 열적특성 등이 다를 경우 상기 외기보상율은 다른 값으로 확정된다.For example, in the case of a 30-flat apartment house in the Seoul area, the residential compensation rate finalized through five steps as described above is greater than the outside compensation rate of buildings in the same conditions in Busan. This is because the outside temperature change in winter in Seoul is larger than in southern areas such as Busan. In addition, even in the same Seoul area, if the thermal characteristics of the building, that is, the direction or the thermal characteristics of the outer shell, the outside compensation rate is determined to a different value.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 외기보상율은 상기 건물의 위치, 방향, 평면형태, 사용기간 등의 건물정보, 건물외피를 구성하는 건축자재의 물성치, 상기 거실의 바닥구조체의 축열량 등을 입력값으로 하여 열해석 시뮬레이션을 반복하여 도출하게 된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the outside air compensation rate is input to the building information such as the location, direction, planar shape, period of use of the building, the physical properties of the building material constituting the building envelope, the heat storage amount of the floor structure of the living room, etc. The value is derived by repeating the thermal simulation simulation.
또한, 좌식생활을 하는 우리나라의 실정에 맞춰 미리 거실의 바닥온도 하한치를 저장하고, 상기와 같이 도출된 외기보상율을 입력하여 식 (2)에 따라 공급난방수의 온도를 계산한 후, 이를 다시 입력값으로 사용하여 열해석 시뮬레이션 실시하여 거실의 바닥온도를 계산한다.In addition, in accordance with the situation of a sedentary living in Korea, the lower limit of the floor temperature of the living room is stored in advance, and the input of the air compensation rate derived as described above is calculated to calculate the temperature of the supplied heating water according to Equation (2), and then input it again. Calculate the floor temperature of the living room by conducting a thermal analysis simulation using the values.
시뮬레이션을 통해 계산된 거실의 바닥온도가 미리 저장된 바닥온도 하한치보다 작을 경우에는 재실자에게 불쾌감을 줄 수 있으므로, 외기보상율을 도 1에서와 같이 평행이동(R에서 R2로)시키거나 또는 기울기를 변경(R에서 R1로)시킴으로써 재조정하고, 재조정된 외기보상율을 입력하여 다시 열해석 시뮬레이션을 실시하여 계산된 바닥온도가 미리 저장된 바닥온도 하한치보다 크거나 같도록 하는 외기보상율을 사용하여 온돌난방을 제어하는 것이 바람직하다.If the floor temperature of the living room calculated by the simulation is lower than the lower limit of the stored floor temperature, it may be unpleasant for the occupants. Therefore, the outside air compensation ratio may be parallel-shifted (from R to R2) or the slope may be changed as shown in FIG. By adjusting the R to R1, inputting the adjusted air compensation rate, and conducting a thermal analysis simulation again to control the heating of the ondol using the air compensation rate such that the calculated floor temperature is greater than or equal to the previously stored bottom temperature lower limit. desirable.
또한, 본 발명 온돌난방의 외기보상 제어방법에 따르면 거주자의 재실스케쥴에 따라 적정 구간에서만 외기보상 제어를 적용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 외출 후 귀가시에는 쾌속난방이 필요하므로 외기보상 제어를 하지 않는 것이 바람직하며, 단기간 외출시에는 에너지 절감을 위하여 외기보상 제어를 적용하지 않고, 동파방지를 위한 제어모드로 운전하는 것이 좋다.In addition, according to the air compensation control method of the ondol heating of the present invention, it is preferable to apply the air compensation control only in an appropriate section according to the occupant's occupancy schedule. For example, it is preferable not to control the compensation of the outside air because it requires rapid heating when going home.If you go out for a short time, it is better to operate in the control mode to prevent freezing without applying the compensation for the air. .
측정된 외기온과 상기 순서에 따라 구축된 데이터베이스의 외기보상율을 식 (2)에 대입하여 공급난방수의 온도를 계산한 뒤, 일정시간 간격(예를 들면 30분)으로 보일러에 부착된 제어 패널에 공급난방수 온도 값을 전달한다. 보일러 제어 패널은 전달된 신호에 따라 보일러의 ON/OFF 또는 내부에 설치된 가스비례제어밸브의 개폐정도를 제어하거나 열교환기를 이용하여 공급난방수의 온도를 제어함으로써 외기온의 변화에 따라 실내 열손실부하를 제거하기에 적당한 온도의 난방수를 공급하며, 실내온도는 다음과 같은 방법으로 제어된다.The temperature of the supplied heating water is calculated by substituting the measured outside air temperature and the outdoor air compensation rate of the database constructed according to the above procedure into Equation (2), and then the control panel attached to the boiler at regular intervals (for example, 30 minutes). Pass the supply and heating temperature values. The boiler control panel controls the opening / closing of the boiler's ON / OFF or gas proportional control valve installed in accordance with the transmitted signal, or controls the temperature of the supply / heating water by using a heat exchanger. The heating water is supplied at a temperature suitable for removal, and the room temperature is controlled in the following manner.
1) 실별로 실내온도를 피드백 하여 실별 공급열량을 ON/OFF 제어하는 방법으로 실내온도를 제어하는 방법.1) A method of controlling the indoor temperature by feeding back room temperature by room and controlling ON / OFF supply of heat by room.
2) 실별로 실내온도를 피드백 한 뒤, 그 중 공급난방수의 온도가 가장 높은 실은 외기보상 커브를 평행이동 시키는 방법으로 공급난방수의 온도를 변화시켜 실내온도를 제어하고, 기타 실은 공급열량을 ON/OFF 제어하는 방법으로 실내온도를 제어하는 방법.2) After feeding back the room temperature for each room, the room with the highest supply and heating water temperature is controlled by changing the temperature of supply and cooling water by shifting the air compensation curve in parallel. How to control room temperature by ON / OFF control method.
3) 단일 존의 경우, 1차적으로 구축된 데이터베이스의 외기보상율과 외기온에 따라 공급난방수의 온도를 결정하고, 2차적으로 실내온도를 피드백 하여 PID방식으로 계산한 평행이동폭에 의해 외기보상 커브를 평행이동 시키는 방법으로 공급난방수온도를 변화시켜 실내온도를 제어하는 방법.3) In the case of a single zone, the temperature of the supply and heating water is determined according to the outdoor compensation rate and the outdoor air temperature of the primary database, and the outdoor air compensation curve is calculated by the parallel movement width calculated by the PID method by feeding back the room temperature. The method of controlling the room temperature by changing the supply and heating water temperature by moving the parallel.
본 실시예에서는 상기 평행이동폭 계산 방식으로 PID 제어방식을 사용하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, P제어, PI제어, 퍼지제어 등 당업자에게 자명한 다양한 제어방식이 사용될 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the PID control method is used as the parallel movement width calculation method, but the present invention is not necessarily limited thereto, and various control methods apparent to those skilled in the art such as P control, PI control, and fuzzy control may be used. to be.
도 2에서 가스비례제어밸브(GCV) 또는 삼방(3-way)밸브는 실제 적용시에는 선택사양(옵션)으로서, 그 중 하나를 선택하여 공급난방수의 온도를 조절하게 된다.In FIG. 2, the gas proportional control valve (GCV) or the three-way valve is an optional option in an actual application, and one of them is selected to adjust the temperature of the supplied heating water.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온돌난방 외기보상 제어방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온돌난방 외기보상 제어에 있어서 실온조절밸브의 개폐시간을 조절하기 위한 기준 그래프이다.3 is a flowchart illustrating a method for controlling on-board heating outside air compensation according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is for controlling opening / closing time of a room temperature control valve in on-board heating outside air compensation control according to a preferred embodiment of the present invention. Reference graph.
먼저, 온돌난방이 설치된 제어대상 건물의 위치, 방향, 평면형태, 외피의 열적특성, 사용기간 등의 건물정보를 입력하고(S1), 입력된 건물 정보로부터 데이터베이스를 이용하여 제어대상 건물의 외기보상율을 도출한다(S3). 온도센서를 사용 하여 외기온을 측정하며(S5), 공급난방수의 온도, 거실의 실내온도도 측정하는 것이 좋다.First, input building information such as the location, direction, planar shape, thermal properties of the shell, and period of use of the control target building in which the ondol heating is installed (S1), and the outside compensation rate of the control target building using the database from the input building information. To derive (S3). Measure the outside air temperature using the temperature sensor (S5), it is good to measure the temperature of the supply and heating water, the room temperature of the living room.
공급난방수의 온도는 제2회 반복시부터 외기보상율을 다시 계산하는데에 사용되며, 실내온도는 온돌난방을 통해 실내온도를 제어하기 위해 사용되므로, 반드시 S5단계에서 동시에 측정되어야 하는 것은 아니며, 각 값들이 사용되는 단계 이전에 측정되면 된다. 이와 같은 측정치들은 다른 입력값들과 함께 저장부에 저장되었다가 온돌난방 제어를 위한 연산과정에서 사용되는 것이 바람직하다.The temperature of the supplied heating water is used to recalculate the outside air compensation rate from the second iteration, and the indoor temperature is used to control the indoor temperature through the heating of the ondol, so it is not necessarily measured at the step S5. The values need to be measured before the step in which they are used. These measurements are preferably stored in the storage unit along with other input values and used in the calculation process for the heating control.
즉, 공급난방수의 온도를 계산하기 위해 외기보상율, 최저 외기온 설계치, 최고 공급난방수온도 설계치를 입력받아 저장하며(S7), 실온제어를 위해 실내온도 설정치를, 반복연산을 통해 안정적인 제어가 이루어지도록 하기 위해 제어시간을 S7단계와 동시에 또는 각 값들이 사용되는 단계 이전에 입력받아 저장한다. 외기보상율은 상기 식 (1)로부터 계산된다.That is, to calculate the temperature of the supply heating water, it receives and saves the outside compensation rate, the lowest outside temperature design value, and the highest supply heating water temperature design value (S7). The control time is input and stored at the same time as step S7 or before each value is used. The outside air compensation rate is calculated from the above equation (1).
외기온, 외기보상율 등 측정 또는 저장된 값들로부터 상기 식(2)를 만족하는 공급난방수의 온도를 계산한다(S9). 보일러의 ON/OFF 또는 가스비례제어밸브의 개폐정도를 조절하거나 열교환기를 이용하여 계산된 공급난방수 온도에 해당하는 공급난방수가 공급될 수 있도록 온수를 가열한다(S11). 이상과 같이 외기온 측정치를 보일러의 공급난방수 온도를 결정하는 데에 반영하는 외기보상 제어가 이루어지게 된다.The temperature of the supplied heating water satisfying the above formula (2) is calculated from the measured or stored values such as the outside air temperature and the outside air compensation rate (S9). The hot water is heated so that the supply heating water corresponding to the supply heating water temperature calculated using the ON / OFF or gas proportional control valve of the boiler or the heat exchanger is calculated (S11). As described above, the outside air compensation control reflecting the measured outside air temperature in determining the supply and heating water temperature of the boiler is performed.
한편, 이와 같이 제어되는 온돌난방을 통해 거실의 재실자가 쾌적함을 느낄 수 있도록 하기 위해서는 실내온도를 측정하여 측정된 실내온도가 미리 설정한 쾌 적범위 내에 들도록 제어하는 실내온도 제어가 이루어져야 한다. 이를 위해 실내온도를 측정하고 그 측정치와 실내온도 설정치의 대소를 판단하는 단계가 추가되어야 한다(S13). 이는 난방이 개시된 후 일정한 시간간격을 가지고 판단하는 것이 바람직하나, 후술하는 바와 같이 본 발명 제어방법은 일정 시간간격으로 반복하여 이루어지는 제어방법이므로 반드시 공급난방수 온도 계산 후 실내온도 측정치와 실내온도 설정치의 대소판단이 이루어지는 것에 한정되는 것은 아니며, 공급난방수 온도 계산 전에 판단하고 난방이 개시된 후 상기 판단결과에 따라 온돌난방에 대한 조작이 이루어져도 무방하다.On the other hand, in order to allow the occupants of the living room to feel comfortable through the controlled on-dol heating, the indoor temperature control should be performed to measure the indoor temperature so that the measured indoor temperature falls within a predetermined comfort range. To this end, a step of measuring the indoor temperature and determining the magnitude of the measured value and the indoor temperature set value should be added (S13). It is preferable to determine this with a certain time interval after the heating is started, but as described below, the control method of the present invention is a control method repeatedly made at a predetermined time interval. It is not limited to the large and small judgment is made, the operation for the heating ondol may be made before the supply heating water temperature calculation and after the heating is started according to the determination result.
전술한 공급난방수의 온도조절은 삼방(3-way)밸브를 이용하여 일정한 온도의 온수와 냉수를 혼합하여 원하는 온도로 맞추거나, 보일러의 ON/OFF 또는 보일러에 설치되는 가스비례제어밸브의 개폐정도를 제어하거나, 열교환기를 이용함으로써 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명의 보일러에서 유출되는 공급난방수의 온도를 조절하는 방법이 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양하게 변형할 수 있음은 물론이다.Temperature control of the above-mentioned supply and heating water is adjusted to a desired temperature by mixing hot and cold water of a constant temperature using a 3-way valve, or turning on / off the boiler or opening / closing of the gas proportional control valve installed in the boiler. By controlling the degree or by using a heat exchanger. However, the method of controlling the temperature of the supply and heating water flowing out of the boiler of the present invention is not limited to the above description, and may be variously modified within a range apparent to those skilled in the art.
또한, 전술한 실내온도 제어는 실내온도 측정치가 실내온도 설정치보다 크면 온돌난방의 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않고, 실내온도 측정치가 실내온도 설정치보다 작으면 상기 난방배관에 공급난방수를 공급하는 방법이 일반적이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 방법으로 구현하는 것도 포함됨은 물론이다.In addition, the above-mentioned indoor temperature control does not supply the supply heating water to the heating pipe of the ondol heating when the indoor temperature measurement value is larger than the indoor temperature setting value, and supply the supplying heating water to the heating pipe when the indoor temperature measurement value is smaller than the indoor temperature setting value. The method of the present invention is general, but is not necessarily limited thereto, and the method may be embodied in various ways within the scope apparent to those skilled in the art.
또한, 과열(overshooting)현상을 줄이기 위해 도 4와 같이 소정의 펄스 편차 와 주기를 갖는 삼각파를 설정한 후, 실내온도 측정치의 그래프가 상기 삼각파의 상승부와 교차할 경우 실온조절밸브를 개방하고 상기 삼각파의 하강부와 교차할 경우 실온조절밸브를 폐쇄하여 밸브의 개폐시간을 조절하는 제어방식을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, after setting the triangular wave having a predetermined pulse deviation and period as shown in Figure 4 to reduce the overshooting phenomenon, if the graph of the room temperature measurement crosses the rising portion of the triangular wave, the room temperature control valve is opened and the When crossing the falling portion of the triangular wave, it is preferable to use a control method of controlling the opening and closing time of the valve by closing the room temperature control valve.
본 실시예에서는 상기 삼각파의 주기를 일정시간 간격(예를 들면 15분)으로 정하고, 실내온도를 측정하여 실내온도 설정치와 비교한 후 그 차이값을 아래 식(3)에 대입하여 실온조절밸브의 개방(ON) 시간을 계산하고, 이를 사용하여 P제어, PI제어, PID제어, 퍼지제어 등의 제어방법에 의해 온돌난방을 제어하는 방식을 사용한다.In the present embodiment, the period of the triangular wave is set at a predetermined time interval (for example, 15 minutes), the room temperature is measured and compared with the room temperature set value, and the difference value is substituted into Equation (3) below. Calculate the ON time, and use it to control the ondol heating by control methods such as P control, PI control, PID control, and fuzzy control.
여기서,here,
거실의 수가 2 이상인 경우 거실 수를 더 저장하며, 실내온도 설정치에서 실내온도 측정치를 빼서 설정편차를 계산하고 실내온도 조절방식을 선정한다(S13). 실내온도 조절방식은 당업자에게 자명한 다양한 조절방식을 채택할 수 있으며, 본 실시예에서는 '실온조절밸브 ON/OFF 조절'을 제1 조절방식으로, '실온조절밸브 개방(ON)시간 조절'을 제2 조절방식으로 하였다. 거실의 수 및 실내온도 조절방식에 따라 거실의 수가 2개 이상이고 제1 조절방식이 선정된 경우, 거실의 수가 2개 이상이고 제2 조절방식이 선정된 경우, 거실의 수가 1개이고 제1 조절방식이 선정된 경우로 구분한다(S15).If the number of living rooms is 2 or more, the number of living rooms is further stored, and the setting deviation is calculated by subtracting the indoor temperature measurement value from the indoor temperature setting value (S13). The room temperature control method may adopt various control methods apparent to those skilled in the art. In this embodiment, the 'room temperature control valve ON / OFF control' is used as the first control method, and the 'room temperature control valve opening time adjustment' is performed. It was set as the 2nd adjustment system. When the number of living rooms is two or more and the first adjustment method is selected according to the number of living rooms and the room temperature adjustment method, when the number of the living rooms is two or more and the second adjustment method is selected, the number of living rooms is one and the first adjustment is made. The method is selected as the case (S15).
제1 조절방식의 경우 실온조절밸브를 ON/OFF 조절하는 것으로, 설정편차가 0보다 작으면(실내온도 측정치가 실내온도 설정치보다 크면) 난방을 하지 않고, 설정편차가 0보다 크면(실내온도 측정치가 실내온도 설정치보다 작으면) 난방을 하도록, 실온조절밸브의 ON/OFF 여부를 판단한다(S17). 이 경우 거실의 수가 1개일 때에는 실온조절밸브의 ON/OFF 여부를 판단하는 것 외에 보일러의 ON/OFF 여부를 판단하는 것도 가능하다(S21).In the case of the first adjustment method, the room temperature control valve is turned ON / OFF. If the setting deviation is less than 0 (if the indoor temperature measurement is greater than the room temperature setting), the heating is not performed. If the setting deviation is greater than 0 (the room temperature measurement value) Is less than the room temperature set value) to determine whether the room temperature control valve is turned on or off (S17). In this case, when the number of living rooms is one, in addition to determining whether the room temperature control valve is ON or OFF, it is also possible to determine whether the boiler is ON or OFF (S21).
제2 조절방식의 경우 실온조절밸브를 개방(ON)하는 시간을 조절하는 것으로, 실온조절밸브 개방시간을 계산하여 주기적으로 계산된 시간동안만 난방배관에 공급난방수를 공급하고, 그 외의 시간동안에는 난방배관에 공급난방수를 공급하지 않도록 실온조절밸브의 ON/OFF 여부를 판단한다(S19). 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 일정시간 간격(예를 들면 15분)을 주기로 정하고 상기 식(3)을 이용하여 실온조 절밸브 개방시간을 계산할 수 있음은 물론이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 방법으로 상기 주기와 실온조절밸브 개방시간을 계산할 수 있다.In the case of the second control method, by adjusting the time to open the room temperature control valve (ON), the supply time is supplied to the heating pipe only for the time calculated periodically by calculating the room temperature control valve opening time, It is determined whether the room temperature control valve is ON / OFF so as not to supply the supply heating water to the heating pipe (S19). In the present embodiment, as described above, a predetermined time interval (for example, 15 minutes) is set as a cycle, and the room temperature control valve opening time can be calculated using Equation (3), but the present invention is not limited thereto. The cycle and room temperature control valve opening time may be calculated by various methods within a range apparent to those skilled in the art.
거실의 수가 2개 이상인 경우에는 각 거실의 난방부하값을 저장한다. 이는 단일 존과 복합 존의 제어방식으로 구분하여 제어하기 위함이다. 거실의 수가 2개 이상인 경우, 즉 복합 존의 경우에는 대표실에 대해서만 외기보상 제어 및 실내온도 피드백 제어를 적용하고, 기타 실은 외기보상 제어 및 보일러 또는 실온조절밸브 ON/OFF 조절 또는 외기보상 제어 및 실온조절밸브 개방(ON)시간 조절방식을 적용할 수 있다(S16). 이 때 상기 대표실은 난방부하값이 가장 큰 실로 선정하는 것이 바람직하며, 대표실에 대해서는 외기보상율 평행이동폭을 계산하여 외기보상율 값을 변경시켜가면서 제어하는 것이 바람직하다.If the number of living rooms is two or more, the heating load value of each living room is stored. This is to control by dividing the control method of a single zone and a composite zone. In the case of two or more living rooms, that is, in the case of a complex zone, the air compensation control and the room temperature feedback control are applied only to the representative room, and in other rooms, the air compensation control and the boiler or room temperature control valve ON / OFF control or the air compensation control and room temperature Control valve opening (ON) time adjustment method can be applied (S16). In this case, it is preferable that the representative room is selected as the room having the largest heating load value, and the representative room is preferably controlled by changing the outside compensation rate by calculating the parallel movement width of the outside compensation rate.
물론 복합 존의 경우에도 전술한 바와 같이 모든 거실에 대해 제1 조절방식 또는 제2 조절방식을 선택하여 제어하는 것도 가능함은 물론이다. 거실의 수가 1개인 경우, 즉 단일 존의 경우에는 전술한 모든 제어방법을 적용할 수 있으나, 일반적으로 외기보상 제어 및 보일러 또는 실온조절밸브 ON/OFF 조절방식을 적용하는 것이 비용측면에서 보다 바람직하다.Of course, in the case of the complex zone, as described above, it is also possible to select and control the first adjustment method or the second adjustment method for all living rooms. In the case of one living room, that is, a single zone, all the control methods described above may be applied. However, in general, it is more preferable to apply the external compensation control and the boiler or room temperature control valve ON / OFF control method. .
한편, 전술한 바와 같이 외기보상율(RR) 그래프를 평행이동시켜 외기보상율을 계산하는 방법으로는, 실내온도 설정치와 실내온도 측정치의 차이에 따라 아래의 식(4)에 의해 외기보상율 평행이동폭을 계산하는 것이 좋다.On the other hand, as described above, as the method of calculating the outside air compensation rate by moving the outside air compensation rate (RR) graph in parallel, according to the difference between the room temperature set value and the room temperature measurement value, the outside air compensation rate parallel movement width is defined by the following equation (4). It is good to calculate.
여기서,here,
한편, 외기온은 계절별, 시간별로 변화하는 것이므로, 한번 계산된 외기보상율, 공급난방수 온도 등도 외기온에 따라 변화시켜야 본 발명에서 목적으로 하는 쾌적하고 에너지 절약적인 온돌난방 제어가 이루어지게 된다. 따라서, 제어시간을 설정하여 제어시간의 간격마다 전술한 제어 프로세스를 순차적으로 반복한다. 본 실시예에서는 제어시간을 30분으로 설정하였으며, 따라서 30분 간격으로 외기온 등 변화하는 변수들을 본 발명 온돌난방의 외기보상 제어방법에 반영하여 공급난방수의 온도를 조절한다.On the other hand, since the outside air temperature changes by season and time, the once-compensated outside air compensation rate, supply heating water temperature, etc. should also be changed according to the outside air temperature, so that comfortable and energy-saving ondol heating control aimed at in the present invention is achieved. Therefore, by setting the control time, the above-described control process is sequentially repeated at every control time interval. In the present embodiment, the control time is set to 30 minutes, and thus the temperature of the supply and heating water is adjusted by reflecting the variable such as the outside temperature at the interval of 30 minutes in the air compensation control method of the ondol heating of the present invention.
최초의 난방 개시시에는 외기보상율을 데이터베이스로부터 도출하였으나, 제2회의 반복시부터는 변화한 변수를 반영하여 외기보상율을 식 (1)로부터 계산할 수 있다.At the start of the first heating, the outside air compensation rate was derived from the database, but from the second iteration, the outside air compensation rate can be calculated from Eq.
본 발명 제어방법은 주택의 거실에 설치되는 온도조절기 등에 내장될 수 있으며, 내장된 제어장치는 외기보상 데이터베이스, 복수의 온도 측정센서를 포함하는 검출부, 각종 설정치를 저장하는 저장부, 공급난방수의 온도 등을 계산하고, 실내온도 측정치와 실내온도 설정치의 대소여부, 보일러의 ON/OFF 여부 또는 가스비례제어밸브의 개폐정도 등을 판단하는 연산부, 연산부로부터의 신호를 조작대상 장치로 발신하는 조작부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제어장치는 하나의 마이크로프로세서에 내장되어 온도조절기 등에 장착될 수 있다.The control method of the present invention may be embedded in a thermostat installed in a living room of a house, and the built-in control device may include an external air compensation database, a detection unit including a plurality of temperature measuring sensors, a storage unit storing various setting values, and supply and heating water. An operation unit that calculates the temperature, determines whether the indoor temperature measurement value and the indoor temperature setting value are large, determines whether the boiler is on or off, or opens or closes the gas proportional control valve, and the operation unit that sends signals from the operation unit to the operation target device. It is preferable to include. The control device may be built in one microprocessor and mounted on a temperature controller.
상기 제어장치에는 각종 데이터의 입력을 위한 입력장치 및 보일러, 삼방(3-way)밸브, 열교환기, 가스비례제어밸브 등의 조작대상 장치까지 포함될 수 있음은 물론이다.The control device may include an input device for inputting various data, and an operation target device such as a boiler, a three-way valve, a heat exchanger, and a gas proportional control valve.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 개별난방에서 1차적으로 건물특성에 적합한 외기보상율과 외기온에 의해 계산된 공급난방수의 온도에 따라 보일러의 ON/OFF 또는 가스비례제어밸브의 개폐정도를 제어하거나 열교환기를 이용하여 온수온도를 제어하여 난방수를 공급하고, 2차적으로 실내온도를 피드백 하여, 외기보상커브를 평행이동 하여 난방수온도를 재결정하거나 실내온도조절밸브를 ON/OFF하여 실내온도를 제어함으로써 종래기술에서 문제가 되었던 과열현상을 방지하고 거주자의 쾌적성을 향상시킴과 더불어 불필요한 난방에너지소비를 줄일 수 있으며, 보일러의 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention having the configuration as described above, the degree of opening and closing of the boiler ON / OFF or gas proportional control valve according to the temperature of the supply heating water calculated by the outside air compensation rate suitable for the building characteristics and the outside air temperature primarily in the individual heating Control or control the hot water temperature using a heat exchanger to supply heating water, and feed back the room temperature secondly, re-determine the heating water temperature by moving the air compensation curve in parallel, or turn on / off the room temperature control valve. By controlling the control, it is possible to prevent overheating, which is a problem in the prior art, to improve the comfort of the occupants, to reduce unnecessary heating energy consumption, and to improve the efficiency of the boiler.
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