KR100957593B1 - Hot water and heat control system using sun heat - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양열을 이용한 난방시스템에 관한 것으로서, 낮동안 태양열에 의한 비축된 열량과 심야의 할인전기에 의해 생성된 열량에 의한 온수를 보일러측으로 강제 전환시켜 보일러 내부의 난방수로 열교환 시켜 동일 열량의 보일러 가동에 대하여 보다 많은 온수의 사용이 가능하도록 구성한 태양열을 이용한 온수/온열 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heating system using solar heat, and forcibly converts hot water by heat stored by solar heat and heat generated by discount electricity at midnight during the day to the boiler side and heat-exchanges the heating water inside the boiler to the same amount of heat. The present invention relates to a hot water / heat control system using solar heat configured to enable more hot water for boiler operation.
일반적으로, 난방 시스템으로서는 석유 또는 가스 등의 화석연료를 이용한 보일러를 사용하고 있다. 따라서, 화석연료를 이용한 보일러의 경우는 임의의 연료를 연소시켜 그 연소과정에서 발생되는 열에너지로 물 또는 공기를 가열한 후 가열된 물 또는 공기를 난방하고자 하는 임의의 공간에 전달하여 해당 공간의 난방을 수행하는 것으로 산업용과 가정용으로 구분되어질 수 있다.In general, as a heating system, a boiler using fossil fuel such as oil or gas is used. Therefore, in the case of a boiler using fossil fuel, any fuel is combusted to heat water or air with thermal energy generated during the combustion process, and then the heated water or air is transferred to any space to be heated to heat the corresponding space. It can be divided into industrial and household.
이때, 화석연료를 이용한 난방시스템에서는 연료의 연소과정에서 불완전 연 소로 인해 상당 부분의 공해물질이 배출됨과 동시에 화석연료의 특성상 그 연료의 매장량에 한계가 있어 자연보호적인 차원이나 자원고갈의 방지를 목적으로 다양한 대체연료 또는 대체 에너지에 대한 개발이 활발하게 추진 중이다.At this time, in the heating system using fossil fuel, a large part of the pollutants are discharged due to incomplete combustion during the combustion of the fuel, and the reserves of the fuel are limited due to the characteristics of the fossil fuel. As a result, development of various alternative fuels or alternative energies is being actively promoted.
상술한 바와 같은 대체 에너지 개발에 의해 제안 되어진 다양한 기술 중 무한에너지라 할 수 있는 태양열을 이용한 기술이 상용화되었는데, 이러한 태양열 에너지를 이용한 난방시스템은 대부분 가정용으로 개발되었다.Among various technologies proposed by the development of alternative energy as described above, a technology using solar heat, which can be called infinite energy, has been commercialized, and a heating system using such solar energy is mostly developed for home use.
그 이유는 대단위의 에너지를 필요로 하는 산업용에 적용시키기에는 태양열을 전기에너지 또는 그 외의 에너지로 축적하는데 따른 기술상의 한계성으로 인해 현 기술로는 가정용 난방의 보완적인 입장에서 상용화되고 있다. 통상적인 강제순환 방식의 태양열 시스템은 집열기로부터 집열된 태양열 에너지를 축열조로 저장할 때 강제적으로 순환시켜 열교환하는 시스템으로 자연 대류형에 비하여 효율이 높고, 축열조 배관의 동파를 방지할 수 있고 설치 위치의 제약이 비교적 적다는 이점이 있다.The reason is that due to the technical limitations of accumulating solar heat as electric energy or other energy for industrial applications requiring large amounts of energy, the current technology is commercialized in a complementary manner of home heating. Conventional forced circulation solar system is a system that exchanges heat by forcibly circulating heat when the solar energy collected from the collector is stored in the heat storage tank.It is more efficient than the natural convection type and can prevent freezing of the heat storage pipe and restricts the installation location. This has the advantage of being relatively small.
한편, 국내에서 사용하는 태양열 시스템의 제어장치는 고온부(집열기)와 저온부(축열조)의 온도차에 의한 차온 제어 방식을 대부분 채택하고 있다.On the other hand, the control device of the solar system used in the country adopts the temperature control method by the temperature difference between the high temperature part (collector) and the low temperature part (heat storage tank).
차온 제어 방식이란 고온센서와 저온센서를 이용하여 집열기와 축열조의 온도를 감지하여 사용자가 설정한 온도차에 의해 시스템의 구동과 정지를 제어하는 방식이다.The temperature control method is a method of detecting the temperature of the collector and the heat storage tank using a high temperature sensor and a low temperature sensor to control the driving and stopping of the system by the temperature difference set by the user.
즉, 집열기와 축열조의 온도차가 설정치 이상일 경우에만 열매체 순환펌프와 대류 순환펌프를 가동시킴으로써 효율적인 태양열 시스템의 운전을 가능하게 하는 것이다.That is, by operating the heat medium circulation pump and the convection circulation pump only when the temperature difference between the collector and the heat storage tank is higher than the set value, it is possible to operate the solar system efficiently.
그러나, 이러한 기존의 차온 제어 방식은, 태양열 시스템이 일정시간 정지시에 배관 및 집열기 내의 온도가 축열조의 온도보다 낮은 상태에서, 최상단 고온센서와 저온센서의 설정 온도차에 의해 열매체 순환펌프와 대류순환 펌프의 동시작동으로 인한 열손실이 발생할 수 밖에 없었다.However, in the conventional temperature control method, the heat medium circulation pump and the convective circulation pump are set by the temperature difference between the top temperature sensor and the low temperature sensor in a state where the temperature in the pipe and the collector is lower than the temperature of the heat storage tank when the solar system is stopped for a certain time. The simultaneous loss of heat was inevitable.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 보일러 시스템에 의한 온수/온열 공급 시스템에 친환경 재생 에너지인 태양열원을 이용한 공급 제어 시스템을 구성하면서, 다수 온도 계측 장치 및 제어부를 이용한 효율적인 열관리가 가능하도록 하여 보다 효율적인 온수/온열 공급이 가능하도록 하는 데 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, while configuring a supply control system using a solar heat source, which is eco-friendly renewable energy in the hot water / heat supply system by the existing boiler system, efficient thermal management using a plurality of temperature measuring device and control unit The purpose is to enable more efficient hot water / heat supply.
상기한 종래 문제점을 해결하고, 본 발명에 따른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 제어 시스템 구성은, 사선 방향 배치 설치되어 태양열을 흡수하는 집열판과, 상기 집열판에서 흡수된 태양열을 저장하기 위한 축열조실과, 기존급탕 사용처에 설치되는 보일러 시스템으로 구성되며, 태양열로 축적된 축열 온수를 기존 보일러 시스템과 연동시켜 사용 가능하도록 제어부를 구비하는 태양열을 이용한 온수/온열 제어 시스템에 있어서, 상기 집열판, 축열조실 및 보일러실에는 다수 온도 계측장치가 설치되며, 상기 계측장치에 의하여 측정된 축열조실을 구성하는 축열탱크 상부온도(T3)가 제어 설정온도 이하인 경우에는 HV(1->3) 밸브를 전환하여 보일러 단독 모드로 사용하도록 하는 1단계 제어가 실행되도록 한 것을 특징으로 한다.The control system configuration of the present invention for solving the above-described conventional problems and solves the technical problem according to the present invention includes a heat collecting plate which is disposed obliquely and absorbs solar heat, a heat storage chamber for storing solar heat absorbed by the heat collecting plate, A hot water / heat control system using solar heat, comprising a boiler system installed at an existing hot water supply point and having a control unit so that the heat accumulating hot water accumulated by solar heat can be used in conjunction with an existing boiler system, wherein the heat collecting plate, the heat storage chamber, and the boiler In the chamber, a plurality of temperature measuring devices are installed, and when the upper temperature T3 of the heat storage tank constituting the heat storage chamber measured by the measuring device is lower than the control set temperature, the HV (1-> 3) valve is switched to the boiler alone mode. Characterized in that the one-step control to use as.
여기에서, 상기 축열탱크 상부온도(T3)가 일정온도 이상이 되면 HV(1->2)밸브를 전환하여 축열온도 만으로 난방을 사용하도록 제어 가능하도록 하는 2단계 제 어가 가능하도록 하고, 상기 2단계 제어 동작시에 난방온수환수온도(T6)이 상기 축열탱크 상부온도(T3)보다 높으면 보일러가 가동되는 상태로 인식하여 HV(1->3) 밸브로 다시 전환되도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, when the heat storage tank upper temperature (T3) is more than a predetermined temperature, by switching the HV (1-> 2) valve to enable a two-step control to control the heating to use only the heat storage temperature, the second step If the heating hot water return temperature (T6) in the control operation is higher than the heat storage tank upper temperature (T3) is characterized in that the boiler is operated to switch to the HV (1-> 3) valve again.
이 때, 상기 2단계 제어 동작 시에 T5가 T3보다 설정온도(20도) 이상의 온도 차이를 가지면 보일러가 가동되어 있는 상태로 인식하여 HV(1->3) 밸브로 다시 전환되도록 한 것을 특징으로 한다.At this time, when T5 has a temperature difference of more than a set temperature (20 degrees) than T3 in the two-step control operation, the boiler is recognized as operating and is switched back to the HV (1-> 3) valve. do.
또한, 보일러 온수 설정이 중온수로 설정되어 있으면 상기 보일러실과 태양열 축열조실을 동시에 사용하여 보일러의 온수 설정이 중온수로 설정되어 있으면 1차적으로 태양 열원과 2차적으로 보일러를 통해 난방되도록 하며, 상기 보일러실 순환펌프를 기존 보일러와 태양열에서 동시에 사용 가능하도록 하기 위해서 별도 릴레이로 시퀀스 제어 구성을 한 것을 특징으로 한다.In addition, when the boiler hot water setting is set to medium temperature water, the boiler room and the solar heat storage tank are used at the same time, and when the hot water setting of the boiler is set to medium temperature water, the boiler is primarily heated by the solar heat source and secondarily. In order to enable the boiler room circulation pump to be used at the same time in the existing boiler and solar heat, it is characterized by a sequence control configuration with a separate relay.
또한, 보일러를 Off하고 태양열 만으로 난방하는 태양열 단독 운전의 경우, 열매체펌프가 일정시간 휴지 기간을 가지고 있다가 기동될 경우로써 T1과 T2의 온도차가 설정온도(30도) 이상으로 발생할 경우에는 열매체 배관을 우선적으로 열교환 시켜 축열탱크의 열량을 낭비하지 않도록 하는 열매체 배관 프리히팅 기능이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, in the case of solar thermal operation that turns off the boiler and heats only solar heat, the heat medium pump has a certain period of rest and is started, and when the temperature difference between T1 and T2 occurs above the set temperature (30 degrees), the heat medium pipe It is characterized in that the heat medium to preheat the heat exchanger so as not to waste heat of the heat storage tank by preferentially exchanging heat.
또한, 상기 축열탱크 상부온도(T3)가 난방 가능한 온도에 도달되면 태양열 룸콘에 전원을 인가하여 사용자에게 태양열 난방 가능성을 알려주며, 사용자는 태양열 룸콘을 이용하여 실내온도를 제어할 수 있도록 하되, 상기 태양열 룸콘과의 통신은 별도의 선을 포설하여 사용하는 와이어 방식과 기존 AC 220 전원을 사용하 는 전력선통신(PLC:Power Line Communication)을 사용하여 기축 건물에 별다른 공사없이 설치가 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, when the heat storage tank upper temperature (T3) reaches a temperature capable of heating, power is applied to the solar room cone to inform the user of the possibility of solar heating, and the user can control the room temperature using the solar room cone, but the solar heat Communication with Roomcon is characterized by the fact that it can be installed in the main building without any construction by using a wire system using a separate line and power line communication (PLC) using existing AC 220 power. do.
또한, 상기 제어부는 메인보드를 구성하는 다수 소자를 탑재한 보드형 제어부로, 태양열 전용 제어기로서 태양열 제어에 필요한 기본 접점과 제어 알고리즘이 내장되어 있으며, 수동/자동 제어, 열매체 차온 제어, 열매체 프리히팅 제어, 열매체 동파방지 제어, 집열판 과열방지 제어, 보일러 난방밸브 제어, 실내온도 제어, 데이터 로거 기능, 원격감시 및 제어기능(option)이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is a board-type control unit equipped with a plurality of elements constituting the main board, as a dedicated controller for solar power, built-in basic contacts and control algorithms necessary for solar control, manual / automatic control, thermal medium temperature control, thermal medium preheating Control, thermal freeze protection, heat collecting plate overheating control, boiler heating valve control, room temperature control, data logger function, remote monitoring and control function (option) is characterized in that enabled.
또한, 상기 제어부는, Digital Output 7개, Digital Input 1개, Analog Input 8개로 정밀 제어가 가능하며, 6개의 RS-232 통신 포트를 가지고 있어 다기능 통신이 가능하며, 140 내지 160개의 데이터 저장 및 로깅이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the controller is capable of precise control with 7 digital outputs, 1 digital input, 8 analog inputs, and has six RS-232 communication ports to enable multi-function communication, and store and log 140 to 160 data. It is characterized by that possible.
또한, 상기 제어부는 인터넷과 연결하여 인터넷 Web Page에서 관제 및 통제가 가능하도록 하여 LAN 통신을 이용한 시스템 원격 제어가 가능하며, 실내 온도 조절기를 이용하여 사용자에 의한 실내 온도 설정이 가능하도록 구성하고, 상기 인터넷 회선이 액티브되면 자동으로 서버의 IP 또는 서버의 도메인으로 접속을 시도하여 상기 제어부의 모든 데이터를 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is connected to the Internet to control and control from the Internet Web Page to enable remote control of the system using LAN communication, and to configure the room temperature by the user using the room temperature controller, When the Internet line is activated, the server automatically attempts to connect to the IP of the server or the domain of the server and transmits all data of the controller to the server.
이상에서와 같이, 본 발명에 의한 온수/온열 공급 제어 시스템 사용시에는, 기존 보일러 시스템에 의한 온수/온열 공급 시스템에 친환경 재생 에너지인 태양열원을 이용한 공급 제어 시스템을 구성하면서, 다수 온도 계측 장치 및 제어부를 이용한 효율적인 열관리가 가능하도록 하여 보다 효율적인 온수/온열 공급이 가능하도록 할 수 있다.As described above, when using the hot water / heat supply control system according to the present invention, while configuring a supply control system using a solar heat source, which is eco-friendly renewable energy in the hot water / heat supply system by the existing boiler system, a number of temperature measuring apparatus and control unit Efficient thermal management can be enabled to enable more efficient hot water / heat supply.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 제어 시스템에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the control system according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템 회로 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 제어 시스템 간략 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 제어부 연관 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 연동 제어기 회로 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 태양열 제어기 사진, 도 6은 본 발명에 따른 태양열 제어기 블록도, 도 7은 본 발명에 따른 데이터 로그 화면 구성도, 도 8은 본 발명에 따른 태양열 관제 시스템 화면 구성도이다. 1 is a schematic block diagram of an entire system according to the present invention, FIG. 2 is a schematic block diagram of a control system according to the present invention, FIG. 3 is a block diagram of a control unit according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of an interlock controller according to the present invention. 5 is a photo of a solar controller according to the present invention, FIG. 6 is a block diagram of a solar controller according to the present invention, FIG. 7 is a block diagram of a data log screen according to the present invention, and FIG. 8 is a block diagram of a solar control system according to the present invention. to be.
먼저, 도 1및 도 2를 참조하여 제어 시스템 구성을 살펴보면, 크게는 태양열 기계실 및 보일러실로 구분이 가능하다. First, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the control system configuration may be classified into a solar machine room and a boiler room.
태양열 기계실을 좀 더 상세하게 설명하면, 상부 건물 외부에 사선 방향 배치 설치되어 태양열을 흡수하는 집열판(200)이 설치되고, 상기 집열판(200)에서 흡수된 태양열을 저장하기 위한 축열조실(400)과, 기존 급탕 사용처에 설치되는 보일러 시스템으로 구성되며, 열매체를 저장하는 열매체 저장탱크(300) 및 상기 집열판(200) 측의 열매체와 축열조실(400) 측의 물을 열교환하는 열교환기(300)를 더 포함하여 구성한다.In more detail, the solar machine room is installed in a diagonal direction outside the upper building, and a
그리고, 태양열로 축적된 축열 온수를 기존 보일러 시스템과 연동시켜 사용 가능하도록 제어부(600)를 더 구비하는 태양열을 이용한 온수/온열 제어 시스템을 구성한다.In addition, a hot water / heat control system using solar heat further includes a
그리고, 상기 집열판(200) 배관 일측으로는 열매체 저장탱크(300), 열매체 냉각팬(240), 열매체 순환펌프(230)를 구비하며, 상기 열매체 저장탱크(300)는 열매체 전환밸브(250) 및 열교환기(300)를 거쳐 축열조실(400)과 배관 연결된다. In addition, one side of the
상기 집열판 배관 라인으로는 다수 밸브, 압력계, 온도계 등이 설치되며, 열매체의 원활한 보관 및 이송이 가능하도록 열매체 보충수 펌프(235), 열매체 보충탱크((315) 등을 구비하도록 한다.A plurality of valves, a pressure gauge, a thermometer, and the like are installed in the heat collecting plate pipe line, and the heat medium
상기 태양열 축열조실(400)은 밀폐형 팽창탱크((405) 및 축열조실 팽창탱크(407)와 연동되도록 구성하며, 이러한 축열조실 배관 라인에도 다수 밸브, 압력계, 온도계 등이 구비된다.The solar
그리고 열교환기(300) 내부에는 온도계 및 히터 부재를 구비하도록 함이 바람직하다. And it is preferable to provide a thermometer and a heater member in the
보일러실 시스템 측에는 난방전환밸브(550), 보일러 순환펌프(530)를 거쳐 온수 보일러실(335)에서 난방 공급처로 온수 및 온열이 공급되도록 배관 연결되어 있으며, 이러한 다수 구성을 데이터 송수신을 통하여 제어 가능하도록 제어부(600)가 구비되며, 태양열 제어 컨솔(610)이 제어부(600)와 연결되어 구성된다. 이 경우, 상기 태양열 제어 컨솔(610)은 외부 사용자 인식 및 조작이 가능하도록 하는 태양열 제어 디스플레이부(690)과 무선통신 연결되도록 함이 바람직하다. 여기에서, 상기 난방전환밸브(550)는 3방향 전환밸브(550)로 구성하도록 함이 바람직하다. 아울러, 이러한 보일러실 배관에는 다수 온도계, 압력계 및 밸브를 구성하며, 팽창탱크(345)가 구비되도록 한다.The boiler room system side is connected to the hot water and the heat supply from the hot water boiler room 335 through the
한편, 상기 집열판(200), 축열조실(400) 및 보일러 시스템에는 다수(제1 내지 제6) 온도 계측장치(미도시됨, 하지만 이는 T1 내지 T6로 계측 온도 표시되는 계측 부재로 이해하여야 할 것임)가 설치된 온도계측부(700)가 설치되며, 제1 내지 제6 온도 계측장치에 의하여 측정된 온도는 T1 내지 T6로 표시하기로 한다. On the other hand, in the
이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 집열판(200)에 설치되어 집열판(200)의 온도를 계측하기 위한 제1온도 계측 장치에 의하여 측정된 집열판 온도(T1), 상기 열매체저장조(300) 측에 설치된 제2 온도 계측장치에 의하여 계측된 열매체저장탱크 온도(T2), 상기 축열조실(400) 상부에 설치되어 축열조실(400) 상부 온도를 계측하기 위한 제3 온도 계측장치에 의하여 측정된 축열조실 상부온도(T3), 상기 축열조실(400) 하부에 설치되어 축열조실(400) 하부 온도를 계측하기 위한 제4 온도 계측장치에 의하여 측정된 축열조실 하부온도(T4), 온수 및 온열처로 공급되는 난방온수 공급온도(T5), 및 난방온수 사용 후 환수되는 난방온수 환수온도(T6)를 나타내는 것으로 한다.In more detail, the heat collecting plate temperature T1, which is installed on the
여기서, 상기 축열조실(400)은 열성층 효과에 의한 축열과 방열 효율을 확보하기 위하여 높이가 너비보다 3배 내지 5배 되는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 축열조실(400)은 하부에 급수가 유입되고, 상부에 급탕이 유출되는 구조를 갖도록 함이 바람직하며, 상부 또는 측면에 과압시에 증기나 급탕을 외부로 배출할 수 있도록 안전밸브를 구비하며, 축열조실(400)에는 태양열 시스템과 연결되는 코일형 열교환기(310)를 장착하는 구성을 가진다.Here, the
한편, 상기 축열조실(400)은 내부에 설치된 온도 계측장치 로부터 획득된 온도가 설정치 이하인 경우에 보일러 순환펌프(530)의 운전상태에 따라, 보일러 순환펌프(530) 휴지기에만 보일러 순환펌프(530)의 급탕 계통을 가동하여 축열조실(400)을 가열할 수 있도록 하며, 보일러 순환펌프(530) 운전 중이나 태양열 시스템 운전 중일 경우에는 작동하지 않도록 동작을 제어한다.On the other hand, the
상기 열매체 순환펌프(230)는 상기 집열판(200)과 열매체 저장탱크(300)를 연결하는 배관의 일측에 설치되어, 열매체를 상기 집열판(200) 측으로 순환시키기 위한 구성이다.The heat
도 3을 참조하여 제어부(600) 및 관련 구성을 살펴보면, 상기 온도계측부(700)에 의하여 계측되는 T1 내지 T6 데이터를 전송받아 열매체 제어부(660), 난방 제어부(670), 밸브 제어부(680)를 통하여 수동/자동 제어, 열매체 차온 제어, 열매체 프리히팅 제어, 열매체 동파방지 제어, 집열판 과열방지 제어, 보일러 난방밸브 제어, 실내온도 제어, 데이터 로거 기능, 원격감시 및 제어기능(option) 등을 수행하게 된다.Referring to FIG. 3, the
상기 열매체 제어부(660)는 열매체 순환펌프(230) 및 열매체 냉각팬(240)을 포함하여 구성되고, 상기 난방 제어부(670)는 보일러 순환펌프(530) 및 실내온도 조절기(510)를 포함하여 구성하고, 상기 밸브 제어부(680)는 열매체 전환밸브(250) 및 난방 전환밸브(550)를 포함하여 구성된다.The heat medium control unit 660 includes a heat
도 4에서와 같이, AC220 Main Power 에 의하여 AC 200V 전원을 공급하고, SC AC220 은 DSCM-16A1 펌프 연결부로 P2(또는 PS2)에 연결되며, BO AC220 은 기존 보일러 시스템에 연결하고, P2 AC220 은 보일러 난방 순환 펌프에 연결되도록 함이 바람직하다.As shown in FIG. 4, AC 200V power is supplied by AC220 Main Power, SC AC220 is connected to P2 (or PS2) with DSCM-16A1 pump connection, BO AC220 is connected to existing boiler system, P2 AC220 is boiler It is preferred to be connected to a heating circulation pump.
도 5 및 도 6을 참조하여 제어부(600)를 더 상세하게 설명하면, 제어기 일측으로 전원 및 펌프 연결부(640)와, 그 옆으로는 밸브, 실내온도 조절기, 온도 계측장치 센서, 수위, 통신 연결부(650)를 구성하는 다수 스위치가 릴레이 연결되어 있다. 5 and 6, the
이 경우는 제어기 내부에 AC 220V를 직접적으로 공급하여 별도 제어판넬 필요없이 시스템 구성이 간편하다. 그리고, 메인보드를 구성하는 다수 소자를 탑재한 보드형 제어기로 구성하며, 신재생 에너지인 태양열 전용 제어기로서 태양열 제어에 필요한 기본 접점과 제어 알고리즘이 내장되어 있어 보다 편리하게 태양열 시스템을 구축할 수 있다.In this case, AC 220V is supplied directly inside the controller, so the system configuration is simple without the need for a separate control panel. In addition, it consists of a board-type controller equipped with a plurality of elements constituting the main board, and is a solar-only controller that is a renewable energy, built-in basic contact point and control algorithm necessary for solar control, so that it is possible to construct a solar system more conveniently. .
상기 연결부(640)에서는 AC220 전원 공급, 열매체 순환펌프 Out, 연동제어기 난방 순환펌프 Out, 열매체 냉각팬 Out, 예비전원 Out 기능 수행이 가능하다.In the
또 다른 연결부(650)에서는 열매체 전환밸브 DC 12V Out(정/역), 난방전환밸브 DC 12V Out(정/역), 실내온도조절기 DC 24V Out(정), 온도 계측장치 센서 AI 저항, 예비 AI, 실내온도조절기 AI 전압, 열매체 보충수위 DI, 키패드 엘시디 통신, PC Console 통신, HMI 통신, RS232 GND 기능이 가능하도록 구성되어 있다.In another
이를 위하여, 제어부(600) 회로는 도 6에서와 같이, PS(AC220 Input)(601), CPU(602), CPU 내부로는 ADC 회로(607), RTC(72423, 608), Power Down INT(603), RAM(604), DI/DO 회로(605), UART(6port, 606), 및 상기 UART(606)는 LAN TCP/IP(609), 컨솔(606a), 로컬 MMI(606b), Flow Meter(606c), e-RTU(606d)로 연결되어 구성되어 있음을 알 수 있다. 여기에서, 상기 e-RTU(606d)는 한국 에너지관리공단에 관련 데이터 송수신이 가능하도록 하기 위한 구성이다.To this end, as shown in FIG. 6, the
구체적으로는 Digital Output 7개, Digital Input 1개, Analog Input 8개로 정밀 제어가 가능하며, 6개의 RS-232 통신 포트를 가지고 있어 다기능의 통신이 가능하고 확장성이 우수하다.Specifically, precise control is possible with 7 digital outputs, 1 digital input, and 8 analog inputs, and 6 RS-232 communication ports enable multi-functional communication and excellent scalability.
그리고, 1500개 정도의 데이터 저장 및 로깅이 가능하여 A/S시 분석이 용이하기 때문에 빠르게 대응할 수 있게 된다.In addition, 1500 data can be stored and logged, so it is easy to analyze during A / S.
그리고, 자동으로 순간열량, 일일열량 및 적산열량 계산이 가능하도록 하여 별도의 열량계가 필요하지 않다.And, it is possible to automatically calculate the instantaneous calories, daily calories and cumulative calories do not need a separate calorimeter.
또한, A/S 용이성 및 관리 편의성을 위하여 인터넷과 연결하여 인터넷 Web Page에서 관제 및 통제가 가능하도록 하여 LAN 통신을 이용한 원격 제어가 가능하며, 실내 온도 조절기를 이용하여 실내 온도 설정 기능이 있어 사용자가 편리하게 사용이 가능하다.In addition, for easy A / S and convenience of management, it is possible to control and control from internet web page by connecting with internet and remote control using LAN communication. It is convenient to use.
태양열 집열 제어 기능은 열매체 차온제어, 열매체 배관 프리히트 제어, 열매체 동파제어, 집열판 과열방지 제어, 축열조 과열방지 제어 등의 기능을 포함한다.The solar heat collecting control function includes functions such as heat medium temperature control, heat medium pipe preheat control, heat medium freezing control, heat collecting plate overheat control, and heat storage tank overheat control.
보일러 연동제어는 태양열 단독난방제어, 기존 보일러와의 연동제어가 가능하도록 구성함이 바람직하다.Boiler interlock control is preferably configured to enable solar heating alone control, interlock control with the existing boiler.
원격관리 기능으로는 실시간 데이터 전송기능, 비상시 원격관리제어, 실시간 Web 모니터링 기능을 포함한다.Remote management functions include real-time data transmission, emergency remote control and real-time web monitoring.
열매체 배관 프리히팅 기능은 태양열 집열이 시작되어 열매체 순환펌프가 가동되면 T1의 온도와 T2의 온도차가 일정온도 이상 차이가 발생하면 VS 밸브를 동작시켜 열매체 배관 온도를 우선적으로 가열한 후에 축열조 탱크로 전환시켜 초기 기동시 배관으로 인한 열량 소비를 최소화하기 위한 제어 기술이다.The heating medium heating preheating function is to start the solar heat collection and when the heating medium circulation pump is operated, if the temperature difference between T1 and T2 differs by a certain temperature or more, the VS valve is operated to first heat the heating medium pipe temperature and then switch to the heat storage tank. It is a control technology to minimize the heat consumption due to piping at the initial startup.
이러한 제어부(600)는 태양열 시스템 이 외의 타 시스템 제어가 가능하도록 설계되어 있어 다양한 시스템 제어에 활용이 가능한 확장성이 있어 태양열만이 아닌 지열 등 기타 환경친화 열원에도 적용이 가능하게 된다.The
또한 난방온도에 의한 밸브 제어가 아닌 축열탱크의 온도 만으로 밸브(HV1)를 제어하며, 태양열 전용 룸콘(610)이 있으므로 보일러를 Off한 상태에서도 온도 제어를 할 수 있는 기능을 지원한다.In addition, the valve (HV1) is controlled only by the temperature of the heat storage tank, not the valve control by the heating temperature, and since there is a solar-
즉, 상기 축열탱크 상부온도(T3)가 난방 가능한 온도에 도달되면 태양열 룸콘(610)에 전원을 인가하여 사용자에게 태양열 난방 가능성을 알려주며, 사용자는 태양열 룸콘(610)을 이용하여 실내온도를 제어할 수 있도록 하였다.That is, when the heat storage tank upper temperature (T3) reaches a temperature that can be heated, power is applied to the
이 경우, 상기 태양열 룸콘(610)과의 통신은 별도의 선을 포설하여 사용하는 와이어 방식과 기존 AC 220 전원을 사용하는 전력선통신(PLC:Power Line Communication)을 사용하여 기축 건물에 별다른 공사없이 설치가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the communication with the solar
원격관리 기능은 제어기에 원격 모듈을 적용하여 외부에서 원격관리 및 제어 기능을 할 수 있도록 한다.The remote management function applies a remote module to the controller to enable remote management and control functions from the outside.
태양열 제어기가 설치되는 곳에는 고정 IP 설치상에 문제가 발생하여, DHCP, 사설 IP를 사용하도록 한다.Where solar controllers are installed, problems arise in fixed IP installations, so use DHCP and private IP.
태양열 제어기는 인터넷 회선이 액티브되면 자동으로 서버의 IP 도는 서버 도메인으로 접속을 시도하여 태양열 제어기의 모든 데이터를 서버로 전송한다.The solar controller automatically attempts to connect to the server's IP or server domain when the Internet line is active and sends all data from the solar controller to the server.
여기에서, 태양열 전용 룸콘은 전력선을 시리얼 통신으로 변환하여 난방 및 홈네트워크를 통합 제어하며, 상기 룸콘 장치는 난방 및 홈네트워크 제어모드를 상호 전환하여 각 모드에서의 제어명령을 입력하기 위한 스위치 조작부와, 전력선 통신 송수신부를 통해 입력되는 난방 및 홈네트워크의 상태 신호를 입력받아 이에 대응하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하여 구성함이 일반적이다.Here, the solar-only room cone converts the power line into serial communication to control the heating and home network integrated, and the room cone unit switches between the heating and home network control modes and inputs a control command in each mode. In general, the configuration includes a control unit for receiving the heating and home network status signals inputted through the power line communication transceiver and generating a control signal corresponding thereto.
서버 프로그램에서는 실시간으로 원격에 있는 태양열 제어기 상태 및 명령을 관리하는 기능을 제공한다.The server program provides the ability to manage remote solar controller status and commands in real time.
즉, 본 발명에 따른 제어부(600)는 열원 시스템의 작동을 제어하며, 요소 요소에 설치된 센서에 의한 정보를 근거로 하여 각 열원 시스템의 운전을 개시하거나 중지시킬 수 있다. That is, the
본 제어시스템에서는 도 7에서와 같이, Data Log 기능 및 실시간 에너지 절감율 데이터를 기록하는 기능이 가능하다. 데이터 로깅 기능으로는 태양열의 모든 온도센서 및 펌프, 밸브의 상태를 로깅(1500건)하여 태양열 장비의 고장 발생시 원 인 분석을 할 수 있는 데이터로 사용할 수 있다.In this control system, as shown in FIG. 7, a data log function and a function of recording real-time energy saving rate data are possible. The data logging function can log the status of all solar temperature sensors, pumps, and valves (1500 cases), and can be used as data to analyze the cause in case of solar equipment failure.
도 78을 참조하여 태양열 관제 시스템에 대한 모니터링 화면 및 제어설정 관련 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다. An embodiment related to the monitoring screen and the control setting for the solar thermal control system will be described with reference to FIG. 78.
차온제어와 동파제어가 가능한데, 차온제어의 경우에는 T1>T4+5.O(상한) 이면 기동조건이 될 수 있고, T1<T4+3.0(하한)이면 정지조건으로 설정할 수 있다. 동파제어의 경우에는 T1<1.0(하한)이면 기동조건이 될 수 있고, T1>2.0(상한)이면 정지조건으로 설정할 수 있다.Differential temperature control and freeze control are available. In the case of temperature control, T1> T4 + 5.O (upper limit) can be a starting condition, and T1 <T4 + 3.0 (lower limit) can be set as a stop condition. In the case of freeze control, it can be a start condition if T1 <1.0 (lower limit), or it can be set as a stop condition if T1> 2.0 (upper limit).
열매체 밸브(250) 제어 설정의 경우, 3가지 방식으로 가능한데, 먼저 동파제어 동작이면 일정시간마다 1->2와 1->3으로 밸브를 반복적으로 전환하고, 집열판(200) 고온제어의 경우 T1>90.0 이고, T3>85.0이면, 1->3 방향이며 CF를 가동하고, 그렇지 않으면 1->2 방향이며 CF를 정지시킨다. 그리고, 열매체 Pre Heat 제어의 경우에는, 열매체 순환펌프(230)가 일정시간 정지 후 처음 가동되기 시작할 때 T1>T2+30.0 이면 1->3 방향으로, 그렇지 않으면 1->2 방향으로 설정한다.In the case of the control setting of the heat medium valve 250, it is possible in three ways. First, in the case of the freezing wave control operation, the valve is repeatedly switched to 1-> 2 and 1-> 3 every predetermined time, and in the high temperature control of the
알람 및 기타 설정 내용은, 집열판(200) 고온알림(E1)의 경우에는 T1>100 인 경우, 축열조실(400) 탱크 고온 알람(E2)의 경우에는 T3>90 인 경우, 열매체 알람펌프(E3)의 경우에는 열매체 순환펌프(230)가 가동중에 T2의 온도가 일정시간 변화가 없을 때 발생하며, 온도센서 결선에러(E4), 열매체 보충탱크 수위알람(E5), 통신서버 연결알람(E6) 기능이 가능하며, 데이터 수집주기는 300초, 펌프용량 설정은 30 LPM(Liter pee Minute)에서 설정하는 것이 바람직하다.The alarm and other setting contents are T1> 100 for the
난방 전환밸브(550) 제어 설정의 경우에는 T3이 44.0 이하이거나 T5가 T3보 다 15.0 이상이면 난방 전환밸브(550)는 1->3 방향으로 제어하고, 이 조건이 아니라면 T3>T5이고 T3>45.0이면 난방 전환밸브(550)는 1->2 방향으로 제어한다. In the case of
하지만, 이는 본 발명에 따른 제어 기능의 일 실시 예일 뿐, 이러한 조건 및 실시에 국한되지 않음은 너무도 자명하다.However, this is only one embodiment of the control function according to the present invention, it is obvious that not limited to such conditions and implementations.
이하, 상기한 구성 및 제어부를 갖는 본 발명에 따른 태양열 제어 시스템의 효율적인 바람직한 실시 예 작동 과정에 대해 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, a process of operating a preferred embodiment of the solar control system according to the present invention having the above-described configuration and control unit will be described.
먼저, 열매체 저장탱크(300)에 저장된 열매체가 열매체 순환펌프(230)에 의해 집열판(200)으로 유입되어 흡수된 태양열에 의해 온도가 상승하고, 열교환기(300) 측으로 이송된다. 이때, 열교환기(300) 측의 열이 축열조실(400) 측으로 전달되고, 이 과정에서 온도가 낮아진 열매체는 열매체 저장탱크(300)를 거쳐 열매체 순환펌프(230)에 의해 다시 집열판(200)으로 이송되는 과정이 반복된다. 한편, 축열조실(400)을 거쳐 공급되는 저온의 물이 열교환기(300) 측으로 유입되어 열교환되어 전달받은 열을 축열조실(400)에 저장하는 과정을 반복하게 된다.First, the temperature of the heat medium stored in the heat
이 과정에서, 태양열이 집열판(200)에 흡수되면, 집열판(200)에 설치된 제1온도 계측장치에 의해 집열판(200)의 온도(T1)가 계측되고, 축열조실(400)에 설치된 제3, 4 온도 계측장치에 의해 축열조실의 온도(T3, T4)가 계측되어지고, 열매체 저장탱크(300) 측에 설치된 제2 온도 계측장치에 의해 열매체 저장탱크(300)의 온도(T2)가 계측되어지고, 계측된 온도값(T1 내지 T4))들은 상기 제어부(600)로 전송되어진다.In this process, when solar heat is absorbed by the
이때, 열매체 저장탱크 (300)의 온도와 열교환기(400)의 온도는 크게 차이가 없으므로, 상기 열교환기(400)에 설치되거나, 또는 열매체 저장탱크(300)와 열교환기(400) 사이의 배관에 설치될 수도 있다.At this time, since the temperature of the heat
이 경우, 상기 계측장치에 의하여 측정된 축열조실을 구성하는 축열탱크 상부온도(T3)가 제어 설정온도 이하인 경우에는 HV(1->3) 밸브를 전환하여 보일러 단독 모드로 사용하도록 하는 1단계 제어가 실행되도록 한다.In this case, when the heat storage tank upper temperature (T3) constituting the heat storage chamber measured by the measuring device is less than the control set temperature, one-step control to switch the HV (1-> 3) valve to use in the boiler alone mode To run.
그리고, 상기 축열탱크 상부온도(T3)가 일정온도 이상이 되면 HV(1->2)밸브를 전환하여 축열온도 만으로 난방을 사용하도록 제어 가능하도록 하는 2단계 제어가 실행되도록 한다.Then, when the heat storage tank upper temperature (T3) is a predetermined temperature or more, a two-stage control to switch to the HV (1-> 2) valve to control the use of heating only by the heat storage temperature to be executed.
또한, 상기 2단계 제어 동작시에 난방온수환수온도(T6)이 상기 축열탱크 상부온도(T3)보다 높으면 보일러가 가동되는 상태로 인식하여 HV(1->3) 밸브로 다시 전환되도록 한다.In addition, when the heating hot water return temperature (T6) is higher than the heat storage tank upper temperature (T3) during the two-stage control operation, the boiler is recognized as being in operation to be switched back to the HV (1-> 3) valve.
한편, 상기 2단계 제어 동작시에 T5가 T3보다 설정온도(20도) 이상의 온도 차이를 가지면 보일러가 가동되어 있는 상태로 인식하여 HV(1->3) 밸브로 다시 전환되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, if T5 has a temperature difference of more than the set temperature (20 degrees) than T3 in the two-step control operation, it is preferable to recognize that the boiler is operating and to switch back to the HV (1-> 3) valve.
이 경우, 보일러 온수 설정이 중온수로 설정되어 있으면 상기 보일러실과 태양열 축열조실을 동시에 사용하여 보일러의 온수 설정이 중온수로 설정되어 있으면 1차적으로 태양 열원과 2차적으로 보일러를 통해 난방하는 혼합형 방식을 사용하도록 한다.In this case, if the boiler hot water setting is set to medium temperature water, the boiler room and the solar thermal storage tank are used simultaneously, and if the hot water setting of the boiler is set to medium temperature water, the mixed type of heating the solar heat source and the secondary heat boiler firstly. To use.
그리고, 보일러를 Off하고 태양열 만으로 난방하는 태양열 단독 운전의 경우, 열매체펌프가 일정시간 휴지 기간을 가지고 있다가 기동될 경우로써 T1과 T2의 온도차가 설정온도(30도) 이상으로 발생할 경우에는 열매체 배관을 우선적으로 열교환 시켜 축열탱크의 열량을 낭비하지 않도록 하는 것이 바람직하다.And, in the case of solar alone operation that turns off the boiler and heats only solar heat, the heat medium pump has a certain period of rest and is started. When the temperature difference between T1 and T2 occurs above the set temperature (30 degrees), the heat medium pipe It is preferable not to waste heat of the heat storage tank by heat-exchanging preferentially.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있음을 이해하여야 한다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, terms or words used in the present specification and claims are not limited to the ordinary or dictionary meanings and should not be interpreted. It must be interpreted as meaning and concept. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there are equivalents and variations.
도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템 회로 구성도.1 is an overall system circuit diagram according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 제어 시스템 간략 구성도.2 is a simplified configuration of a control system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 제어부 연관 구성도.3 is a control block association configuration according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 연동 제어기 회로 구성도.Figure 4 is a block diagram of the interlock controller circuit in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 태양열 제어기 사진.5 is a photo of a solar controller according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 태양열 제어기 블록도.Figure 6 is a solar controller block diagram according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 데이터 로그 화면 구성도.7 is a configuration diagram of a data log screen according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 태양열 관제 시스템 화면 구성도.8 is a block diagram of a solar control system according to the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
200: 집열판 230: 열매체 순환펌프200: heat collecting plate 230: heat medium circulation pump
240: 열매체 냉각팬 250: 열매체 전환밸브240: heat medium cooling fan 250: heat medium switching valve
300: 열매체 저장탱크 310: 열교환기300: heat medium storage tank 310: heat exchanger
400: 축열조실 500: 온수/온열 공급처400: heat storage chamber 500: hot water / heat supply source
530: 보일러 순환펌프 550: 난방 전환밸브530: boiler circulation pump 550: heating switching valve
600: 제어부 610: 태양열 전용 콘솔600: control unit 610: solar dedicated console
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