KR101240478B1 - 보일러 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보일러의 제어방법에 관한 것으로, 보일러 제어부(10)와 룸 컨트롤러(20)를 구비하는 보일러의 제어방법에 있어서:
보일러 전원을 "온"으로 하는 단계(S11);
상기 보일러 전원이 "온"되면, 실내온도 대응환수온도(Tws)가 설정되는 단계(S12); 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도(Trv)가 설정되는 단계(S13); 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도(Twv)가 설정되는 단계(S14);가 수행되고,
온도설정스위치(23)로 설정실내온도(Trs)를 설정하는 단계(S15);
실내온도센서(24)가 실내온도(Tr)를 감지하는 단계(S16);
환수온도센서(12)가 환수온도(Tw)를 감지하는 단계(S17);
타이머가 현재시간을 확인하는 단계(S18); 및
상기 현재시간을 확인하는 단계(S18)에서 확인된 현재시간이 비수면시간대인지 또는 수면시간대인지 여부를 판단하는 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19); 를 포함하여 이루어지고,
상기 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19)에서 판단된 현재시간이 비수면시간대이면 비수면시간대 제어모드(M1)로 제어하고, 현재시간이 수면시간대이면 수면시간대 제어모드(M2)로 제어하도록 하되,
상기 수면시간대 제어모드(M2)는,
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)를 수행하고, 상기 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)에서 비교된 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하고,
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)에서 비교된 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 낮으면 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)를 더 수행하고, 상기 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)에서 비교된 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계(S33)로 제어하고, 상기 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)에서 비교된 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 사용자가 추위나 더위를 느끼지 못하는 적정 난방이 이루어지게 되며, 수면시간대에서는 실내온도와 환수온도가 설정실내온도보다 낮은 수면시간대 가변실내온도 범위와 수면시간대 가변환수온도 범위에서 가변적으로 병행 제어되므로 사용자가 수면시 더위를 느끼지 않는 적정 난방이 이루어지게 되어 사용자가 숙면을 취할 수 있으며, 수면시간대에는 설정실내온도과 수면시간대 가변실내온도의 온도차와 대응환수온도와 수면시간대 가변환수온도의 온도차만큼의 에너지 절감을 기할 수 있다. 또한 본 발명은 실내온도센서의 온도제어편차를 ±0.5℃로 하고 환수온도센서의 온도제어편차를 ±1℃로 함으로써 에너지 손실량이 크게 감소시킬 수 있다.
보일러 전원을 "온"으로 하는 단계(S11);
상기 보일러 전원이 "온"되면, 실내온도 대응환수온도(Tws)가 설정되는 단계(S12); 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도(Trv)가 설정되는 단계(S13); 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도(Twv)가 설정되는 단계(S14);가 수행되고,
온도설정스위치(23)로 설정실내온도(Trs)를 설정하는 단계(S15);
실내온도센서(24)가 실내온도(Tr)를 감지하는 단계(S16);
환수온도센서(12)가 환수온도(Tw)를 감지하는 단계(S17);
타이머가 현재시간을 확인하는 단계(S18); 및
상기 현재시간을 확인하는 단계(S18)에서 확인된 현재시간이 비수면시간대인지 또는 수면시간대인지 여부를 판단하는 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19); 를 포함하여 이루어지고,
상기 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19)에서 판단된 현재시간이 비수면시간대이면 비수면시간대 제어모드(M1)로 제어하고, 현재시간이 수면시간대이면 수면시간대 제어모드(M2)로 제어하도록 하되,
상기 수면시간대 제어모드(M2)는,
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)를 수행하고, 상기 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)에서 비교된 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하고,
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)에서 비교된 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 낮으면 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)를 더 수행하고, 상기 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)에서 비교된 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계(S33)로 제어하고, 상기 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)에서 비교된 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 사용자가 추위나 더위를 느끼지 못하는 적정 난방이 이루어지게 되며, 수면시간대에서는 실내온도와 환수온도가 설정실내온도보다 낮은 수면시간대 가변실내온도 범위와 수면시간대 가변환수온도 범위에서 가변적으로 병행 제어되므로 사용자가 수면시 더위를 느끼지 않는 적정 난방이 이루어지게 되어 사용자가 숙면을 취할 수 있으며, 수면시간대에는 설정실내온도과 수면시간대 가변실내온도의 온도차와 대응환수온도와 수면시간대 가변환수온도의 온도차만큼의 에너지 절감을 기할 수 있다. 또한 본 발명은 실내온도센서의 온도제어편차를 ±0.5℃로 하고 환수온도센서의 온도제어편차를 ±1℃로 함으로써 에너지 손실량이 크게 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 보일러 제어방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 보일러를 실내온도와 환수온도에 따라 병행 제어함으로써 보일러의 불필요한 가동을 최소화하고, 24시간을 수면시작시간과 기상시간을 기준으로 수면시간대 및 비수면시간대로 구분하여 비수면시간대에는 보일러를 설정실내온도와 대응환수온도에 따라 제어하며, 수면시간대에는 보일러를 설정실내온도와 대응환수온도보다 각각 1~3℃ 낮은 수면시간대 가변실내온도와 수면시간대 가변환수온도 범위 내에서 가변적으로 병행 제어하고, 실내온도 제어편차를 ±0.5℃로 제어하고, 환수온도 제어편차를 ±1℃로 함으로써 실내온도와 바닥온도를 균일하게 유지할 수 있으며, 에너지 절감을 기할 수 있도록 한 보일러 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 보일러를 이용한 난방시스템은 도 7에 도시한 바와 같이, MCU(1a)와 보일러를 구동하는 보일러 구동부(1c)를 구비하는 보일러 제어부(1)와, MCU(2a)와 디스플레이(2b), 온도설정스위치(2c) 및 실내온도센서(2d)를 가지는 룸 컨트롤러(2)를 포함하며, 상기 보일러 제어부(1)와 룸 컨트롤러(2)는 RS485 등의 인터페이스(1d, 2e)에 의하여 연결된다.
종래 보일러 제어방법은 설정실내온도에 따라 실내온도를 제어하는 방식으로 이루어지는 것으로, 보일러 전원을 "온"으로 하는 단계(S1); 사용자가 룸 컨트롤러(2)의 온도설정스위치(2c)에 의하여 원하는 실내온도를 설정하는 단계(S2); 룸 컨트롤러(2)의 실내온도센서(2d)에 의하여 실내온도를 감지하는 단계(S3); 보일러 제어부(1)의 MCU(1a)에서 감지실내온도와 설정실내온도를 비교하는 단계(S4); 감지실내온도가 설정실내온도보다 낮을 경우 보일러 구동부(1c)가 보일러를 가동시키는 단계(S5); 및 감지실내온도가 설정실내온도보다 높을 경우 보일러 구동부(1c)가 보일러의 가동을 정지시키는 단계(S6)로 이루어진다(도 8 참조).
여기서 보일러의 가동은 열발생장치와 순환펌프의 가동을 의미하는 것이다. 보일러의 열발생장치는 기름보일러나 가스보일러의 경우는 버너, 화목보일러의 경우는 연소실에 연소공기를 공급하여 화목의 연소가 이루어지도록 하는 장치, 심야전기보일러는 전기히터를 말하는 것이며, 순환펌프는 난방온수가 보일러와 난방배관 사이에서 순환되도록 하는 것이다.
통상적으로 보일러가 가동되면, 가열된 난방온수가 보일러와 난방배관 사이를 순환하게 되고, 이 과정에서 열교환에 의하여 방바닥이 가열되고 방바닥의 열에 의하여 실내온도가 상승된다.
난방배관을 순환하고 보일러로 환수되는 환수의 온도는 기온과 보일러 사양과 난방대상 건축물, 보일러 설치장소 등에 따라 다를 수 있고, 보일러의 가동이 중지된 후 다시 보일러가 가동될 때까지 하강하기는 하지만 감지실내온도보다는 높다.
따라서 감지실내온도가 설정실내온도에 도달하여 보일러의 가동이 중지되더라도 환수온도는 설정실내온도보다 높은 상태로 방바닥을 가열하여 실내온도를 상승시킬 수 있는 열량을 가지고 있다.
그러나 종래 보일러 제어방법에서는 환수온도를 무시하고, 설정실내온도와 감지실내온도에 따라 보일러를 가동시키거나 가동중지시키기 때문에 에너지 낭비를 초래하게 되는 문제점이 있다.
즉, 환수가 방바닥을 가열할 수 있는 충분한 열량을 가지고 있는 경우에도 일단 감지실내온도가 설정실내온도보다 낮아지게 되면, 환수온도를 무시하고 보일러를 가동시키게 되기 때문에 에너지 낭비가 발생되는 것이다.
또한 종래의 보일러 제어방법에서는 일단 사용자가 원하는 실내온도를 설정하게 되면, 보일러가 하루 24시간 동안, 즉 비수면시간대는 물론 수면시간대에도 설정실내온도만으로 제어되기 때문에 수면시간대에 사용자가 숙면을 취할 수 없게 되고, 에너지 낭비를 초래하게 되는 문제점이 있다.
즉, 실험에 따르면, 하루 24시간을 수면시작시간 22시, 기상시간 06시를 기준으로 하여 06시 ~ 22시까지를 비수면시간대라고 하고, 22시 ~ 06시까지를 수면시간대라고 할 때, 실내온도를 25℃로 설정한 경우, 비수면시간대에는 설정실내온도 25℃로 제어하더라도 사용자가 땀을 흘릴 정도로 더위를 느끼지 않게 되지만 수면시간대에는 설정실내온도 25℃로 제어할 경우 사용자가 땀을 흘릴 정도로 더위를 느끼게 되어 숙면을 취할 수 없게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 불필요한 에너지 낭비를 초래하게 되는 문제점이 있다.
한편, 수면시간대의 전체 시간대에 걸쳐서 실내온도를 비수면시간대의 실내온도보다 낮게 제어하는 경우 수면시작시 춥게 느껴져서 수면에 지장을 주게 되며, 기상시간에는 추위를 느끼게 되어 산뜻하게 기상할 수 없게 되는 문제점이 있다.
또한 종래 보일러를 이용한 난방시스템은 도 10에 도시한 바와 같이, 온도제어편차가 ±1℃로 되어 있기 때문에 환수온도가 설정실내온도(Ts)보다 낮은 경우에는 보일러가 가동되어 실내온도를 상승시키게 되는데 실내온도가 설정실내온도(Ts)와 일치하였을 때 보일러 가동이 중지되지 못하고 대응환수온도(Ts)보다 높은 상태(Ts + 1℃)까지 보일러의 가동이 계속되며, 보일러 가동중지 이후 실내온도가 하강하게 되는데 실내온도가 설정실내온도와 일치하였을 때 보일러 가동이 시작되지 못하고 설정실내온도(Ts)보다 낮은 상태(Ts - 1℃)까지 보일러 가동중지가 계속된다.
따라서 실내온도가 설정실내온도(Ts)보다 높은 구간(A1)에서는 불필요한 에너지 추가사용이 발생하고, 실내온도가 설정실내온도(Ts)보다 낮은 구간(A2)에서는 에너지 부족사용이 발생하게 되는바, 구간(A1)에서의 에너지 추가사용량이 구간(A2)에서의 에너지 부족사용량보다 많기 때문에 에너지 추가사용량과 에너지 부족사용량의 차이만큼의 에너지 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한 구간(A1)에서는 열량 부족으로 인하여 바닥이 차갑게 느껴지게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 보일러를 실내온도와 환수온도에 따라 병행 제어함으로써 보일러의 불필요한 가동을 최소화하고, 24시간을 수면시작시간과 기상시간을 기준으로 수면시간대 및 비수면시간대로 구분하여 비수면시간대에는 보일러를 설정실내온도와 대응환수온도에 따라 제어하며, 수면시간대에는 보일러를 설정실내온도와 대응환수온도보다 각각 1~3℃ 낮은 수면시간대 가변실내온도와 수면시간대 가변환수온도 범위 내에서 가변적으로 병행 제어하고, 실내온도 제어편차를 ±0.5℃로 제어하고, 환수온도 제어편차를 ±1℃로 함으로써 실내온도와 바닥온도를 균일하게 유지할 수 있으며, 에너지 절감을 기할 수 있도록 한 보일러 제어방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 실내온도 제어편차를 ±0.5℃로 제어하고, 환수온도 제어편차를 ±1℃로 함으로써 실내온도와 바닥온도를 균일하게 유지할 수 있으며, 에너지 절감을 기할 수 있도록 한 보일러 제어방법을 제공하려는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 보일러 제어부와 룸 컨트롤러를 구비하는 보일러의 제어방법에 있어서: 보일러 전원을 "온"으로 하는 단계; 상기 보일러 전원이 "온"되면, 실내온도 대응환수온도가 설정되는 단계; 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도가 설정되는 단계; 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도가 설정되는 단계;가 수행되고, 온도설정스위치로 설정실내온도를 설정하는 단계; 실내온도센서가 실내온도를 감지하는 단계; 환수온도센서가 환수온도를 감지하는 단계; 타이머가 현재시간을 확인하는 단계; 및 상기 현재시간을 확인하는 단계에서 확인된 현재시간이 비수면시간대인지 또는 수면시간대인지 여부를 판단하는 비수면 및 수면시간 여부 판단단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 비수면 및 수면시간 여부 판단단계에서 판단된 현재시간이 비수면시간대이면 비수면시간대 제어모드로 제어하고, 현재시간이 수면시간대이면 수면시간대 제어모드로 제어하도록 하되, 상기 수면시간대 제어모드는, 상기 실내온도센서에 의하여 감지된 실내온도와 수면시간대 가변실내온도를 비교하는 단계를 수행하고, 상기 실내온도와 수면시간대 가변실내온도를 비교하는 단계에서 비교된 실내온도가 수면시간대 가변실내온도보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계로 제어하고, 상기 실내온도센서에 의하여 감지된 실내온도와 수면시간대 가변실내온도를 비교하는 단계에서 비교된 실내온도가 수면시간대 가변실내온도보다 낮으면 환수온도와 수면시간대 가변환수온도를 비교하는 단계를 더 수행하고, 상기 환수온도와 수면시간대 가변환수온도를 비교하는 단계에서 비교된 환수온도가 수면시간대 가변환수온도보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계로 제어하고, 상기 환수온도와 수면시간대 가변환수온도를 비교하는 단계에서 비교된 환수온도가 수면시간대 가변환수온도보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계로 제어한다.
상기 비수면시간대 제어모드는 실내온도센서에 의하여 감지된 실내온도 설정실내온도를 비교하는 단계와, 실내온도이 설정실내온도보다 높으면, 보일러 가동을 중지시키는 단계로 제어되고, 실내온도가 설정실내온도보다 낮으면, 환수온도와 대응환수온도를 비교하는 단계와, 환수온도가 대응환수온도보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계 및, 환수온도가 대응환수온도보다 높으면 보일러 가동을 중지시키는 단계로 제어된다.
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상기 보일러 제어부와 룸 컨트롤러간의 신호전달은 인터페이스 RS 485를 통하여 이루어지거나, 인터페이스 전력선모뎀을 통하여 이루어지거나, 인터페이스 RF 또는 블루투스를 통하여 이루어지도록 할 수 있다.
상기 환수온도센서의 온도제어편차는 ±1℃이고, 상기 실내온도센서의 온도제어편차는 ±0.5℃로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 보일러 제어부와 룸 컨트롤러를 구비하는 보일러의 제어방법에 있어서: 보일러 전원을 "온"으로 하는 단계; 상기 보일러 전원이 "온"되면, 실내온도 대응환수온도가 설정되는 단계; 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도가 설정되는 단계; 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도가 설정되는 단계;가 수행되고, 온도설정스위치로 설정실내온도를 설정하는 단계; 실내온도센서가 실내온도를 감지하는 단계; 환수온도센서가 환수온도를 감지하는 단계; 타이머가 현재시간을 확인하는 단계; 및 상기 현재시간을 확인하는 단계에서 확인된 현재시간이 비수면시간대인지 또는 수면시간대인지 여부를 판단하는 비수면 및 수면시간 여부 판단단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 비수면 및 수면시간 여부 판단단계에서 판단된 현재시간이 비수면시간대이면 비수면시간대 제어모드로 제어하고, 현재시간이 수면시간대이면 수면시간대 제어모드로 제어하도록 하되, 상기 수면시간대 제어모드는, 상기 실내온도센서에 의하여 감지된 실내온도와 수면시간대 가변실내온도를 비교하는 단계를 수행하고, 상기 실내온도와 수면시간대 가변실내온도를 비교하는 단계에서 비교된 실내온도가 수면시간대 가변실내온도보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계로 제어하고, 상기 실내온도센서에 의하여 감지된 실내온도와 수면시간대 가변실내온도를 비교하는 단계에서 비교된 실내온도가 수면시간대 가변실내온도보다 낮으면 환수온도와 수면시간대 가변환수온도를 비교하는 단계를 더 수행하고, 상기 환수온도와 수면시간대 가변환수온도를 비교하는 단계에서 비교된 환수온도가 수면시간대 가변환수온도보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계로 제어하고, 상기 환수온도와 수면시간대 가변환수온도를 비교하는 단계에서 비교된 환수온도가 수면시간대 가변환수온도보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계로 제어한다. 이에 따라 비수면시간대에서는 실내온도와 환수온도가 설정실내온도와 대응환수온도로 병행 제어되므로 사용자가 추위나 더위를 느끼지 못하는 적정 난방이 이루어지게 되며, 수면시간대에서는 실내온도와 환수온도가 설정실내온도보다 낮은 수면시간대 가변실내온도 범위와 수면시간대 가변환수온도 범위에서 가변적으로 병행 제어되므로 사용자가 수면시 더위를 느끼지 않는 적정 난방이 이루어지게 되어 사용자가 숙면을 취할 수 있으며, 수면시간대에는 설정실내온도과 수면시간대 가변실내온도의 온도차와 대응환수온도와 수면시간대 가변환수온도의 온도차만큼의 에너지 절감을 기할 수 있다.
또한 본 발명은 실내온도센서의 온도제어편차를 ±0.5℃로 하고 환수온도센서의 온도제어편차를 ±1℃로 함으로써 에너지 손실량이 크게 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 보일러 제어방법을 구현하기 위한 보일러 제어장치의 실시예를 보인 블록도,
도 4는 본 발명에 의한 보일러 제어방법의 바람직한 실시예를 보인 순서도,
도 5는 본 발명에 의한 설정실내온도에 대한 시간대별 가변실내온도와 가변환수온도를 보인 도표,
도 6은 본 발명에 의한 온도제어편차에 따른 에너지 사용량을 보인 도표,
도 7은 종래 보일러 제어방법을 구현하기 위한 보일러 제어장치의 블록도,
도 8은 종래 보일러 제어방법을 보인 순서도,
도 9는 종래 설정실내온도에 대한 시간대별 실내온도와 환수온도를 보인 도표,
도 10은 종래 온도제어편차에 따른 에너지 사용량을 보인 도표이다.
도 4는 본 발명에 의한 보일러 제어방법의 바람직한 실시예를 보인 순서도,
도 5는 본 발명에 의한 설정실내온도에 대한 시간대별 가변실내온도와 가변환수온도를 보인 도표,
도 6은 본 발명에 의한 온도제어편차에 따른 에너지 사용량을 보인 도표,
도 7은 종래 보일러 제어방법을 구현하기 위한 보일러 제어장치의 블록도,
도 8은 종래 보일러 제어방법을 보인 순서도,
도 9는 종래 설정실내온도에 대한 시간대별 실내온도와 환수온도를 보인 도표,
도 10은 종래 온도제어편차에 따른 에너지 사용량을 보인 도표이다.
이하, 본 발명에 의한 보일러 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 보일러 제어방법을 구현하기 위한 보일러 제어장치의 일예를 보인 것으로, MCU(11)와 환수온도센서(12) 및 보일러를 구동하는 보일러 구동부(13)를 구비하는 보일러 제어부(10)와, MCU(21)와 디스플레이(22), 온도설정스위치(23) 및 실내온도센서(24)를 가지는 룸 컨트롤러(20)를 포함한다.
상기 보일러 제어부(10)와 룸 컨트롤러(20)를 연결하는 인터페이스(14, 24)는 도 1에 도시한 RS 485, 도 2에 도시한 PLC(Power Line Communications)를 사용한 전력선모뎀 또는 RF나 블루투스 등의 무선통신방식을 채용할 수 있다.
상기 실내온도센서(24)는 온도제어편차가 ±0.5℃인 센서를 사용하고, 환수온도센서(12)는 온도제어편차가 ±1℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 보일러 제어방법의 첫 번째 특징은 실내온도와 설정실내온도에 따라서만 제어하지 않고, 실내온도와 설정실내온도 그리고 실내온도에 대응하여 설정된 대응환수온도에 따라 병행 제어함으로써 보일러의 가동을 최소화하여 에너지 절감을 기할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 보일러 제어방법의 두 번째 특징은 하루 24시간을 수면시작시간과 기상시간을 기준으로 비수면시간대와 수면시간대로 구분하여 비수면시간대에는 보일러를 설정실내온도와 대응환수온도에 따라 제어하며, 수면시간대에는 보일러를 설정실내온도와 대응환수온도보다 각각 1~3℃ 낮은 수면시간대 가변실내온도와 수면시간대 가변환수온도 범위 내에서 가변적으로 병행 제어함으로써 에너지 절감을 기할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 보일러 제어방법의 세 번째 특징은 실내온도 제어편차를 ±0.5℃로 하고, 환수온도 제어편차를 ±1℃로 하여 실내온도와 바닥온도를 균일하게 유지할 수 있으며, 에너지 절감을 기할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의한 보일러 제어방법은 도 4에 도시한 바와 같이, 보일러 전원을 "온"으로 하는 단계(S11); 실내온도 대응환수온도(Tws)를 설정하는 단계(S12); 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 설정하는 단계(S13); 수면시간대 가별실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 설정하는 단계(S14); 설정실내온도(Trs)를 설정하는 단계(S15); 실내온도(Tr) 감지단계(S16); 환수온도(Tw) 감지단계(S17); 현재시간 확인단계(S18); 현재시간을 확인하는 단계(S18)에서 확인된 현재시간이 비수면시간대인지 또는 수면시간대인지 여부를 판단하는 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19); 및 현재시간이 비수면시간대이면 비수면시간대 제어모드(M1)로 제어하고, 현재시간이 수면시간대이면 수면시간대 제어모드(M2)로 제어한다.
상기 보일러 전원을 "온"으로 하는 단계(S11)는 통상 보일러를 설치한 후 장시간 사용하지 않는 경우를 제외하고는 "온"으로 되어 있으므로 별도로 조작하지 않아도 된다.
상기 실내온도 대응환수온도(Tws)가 설정되는 단계(S12)에서 설정되는 실내온도 대응환수온도(Tws)는 통상적으로 보일러의 사양이나 난방대상물 조건에 따라 보일러 설치시 미리 설정되어 보일러 제어부(10)의 MCU(11)와 룸 컨트롤러(20)의 MCU(21)에 저장되어 있는 것이며, 사용자가 별도로 설정하도록 할 필요는 없는 것이다.
실내온도 대응환수온도(Tws)는 설정실내온도(Trs)보다 10℃ 높은 Trs+10℃로 설정되는 것이 바람직하나, 보일러 사양이나 난방대상 건축물, 보일러 설치장소 등에 따라 가감하여 수행되게 할 수 있다.
상기 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도가 설정되는 단계(S13)에서 설정되는 수면시간대 가변실내온도(Trv)는 설정실내온도(Trs)보다 1~3℃ 낮은 Trs-1 ~ Trs-3℃ 범위로 설정되어 수행된다.
상기 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도가 설정되는 단계(S14)에서 설정되는 수면시간대 가변환수온도(Twv)는 상기 대응환수온도(Tws)보다 1~3℃ 낮은 Tws-1 ~ Tws-3의 범위로 설정되어 수행되도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 설정실내온도(Trs)가 25℃일 경우에 대하여 시간대 별로 실내온도와 환수온도를 나타낸 도표이다. 도 5에서 보는 바와 같이, 수면시간대인 22시 ~ 06시까지의 온도분포를 보면, 수면시작시간인 22시에는 설정실내온도(Trs)와 같은 25℃로, 23시에는 설정실내온도(Trs)보다 1℃ 낮은 24℃로, 24시에는 설정실내온도(Trs)보다 2도씨 낮은 23℃로, 01~03시까지는 설정실내온도(Trs)보다 3℃ 낮음 22℃로, 04시에는 설정실내온도(Trs)보다 2도씨 낮은 23℃로, 05시에는 설정실내온도(Trs)보다 1℃ 낮은 24℃로, 기상시간인 06시에는 설정실내온도(Trs)와 같은 25℃로서, 수면시작시간에서부터 심야로 가면서 점차 낮아지고 다시 기상시간으로 가면서 점차 높아져서 다시 설정실내온도(Trs)인 25℃가 되도록 제어하고, 수면시작시간에서 기상시간까지의 상기 가변환수온도(Twv)는 수면시작시간에서 기상시간까지의 상기 가변환수온도(Twv)가 상기 가변실내온도(Trv)의 온도 변화 값과 동일한 온도 변화를 갖도록 제어함으로써, 사용자가 수면시작시간에는 추위를 느끼지 않게 되어 편안하게 잠들 수 있게 되고 이후에는 더위를 느끼지 않게 되어 숙면을 취할 수 있으며, 기상시간에는 추위를 느끼지 않게 되어 산뜻하게 기상할 수 있게 된다. 또한 도 5에서 보는 바와 같이, 비수면시간대에서 상기 가변실내온도(Trv)가 상기 설정실내온도(Trs)와 동일한 온도를 갖도록 제어하고, 상기 비수면시간대에서 상기 가변환수온도(Twv)는 상기 가변실내온도(Trv)와 동일한 온도 편차를 갖도록 제어한다.
상기 실내온도를 설정하는 단계(S15)에서 설정되는 설정실내온도(Trs)는 사용자가 원하는 실내온도(Tr)로써 온도설정스위치(23)에 의하여 설정된다.
상기 실내온도(Tr) 감지 단계(S16)에서 감지되는 실내온도(Tr)는 실내온도센서(24)에 의하여 감지되는 실내온도(Tr)이다.
상기 환수온도(Tw) 감지 단계(S17)에서 감지되는 환수온도(Tw)는 보일러에서 공급되어 난방배관을 순환한 다음 다시 보일러로 환수되는 환수의 온도를 환수온도센서(12)에 의해 감지된 온도를 말하는 것이다.
상기 현재시간 확인 단계(S18)는 공지의 타이머 장치에 의해 현재시간을 확인하는 단계이다.
상기 현재시간이 비수면시간대인지 수면시간대인지 판단하는 단계(S19)는 보일러를 비수면시간대 제어모드(M1)와 수면시간대 제어모드(M2)로 구분하여 제어하기 위한 단계이다.
상기 비수면시간대 제어모드에서는 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 설정실내온도(Trs)를 비교하는 단계(S21)와, 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 높으면, 보일러 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어된다.
한편, 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 낮으면, 다시 환수온도(Tw)와 대응환수온도(Tws)를 비교하는 단계(S22)와, 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계(S23) 및, 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 높으면 보일러 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어된다.
따라서 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 낮더라도 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 낮을 경우에만 보일러를 가동시키고, 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 높을 경우에는 보일러의 가동을 중지시키도록 제어하기 때문에 에너지 절감을 기할 수 있게 된다.
여기서 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 낮은 경우 보일러의 가동을 중지시키더라도 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 높으므로 난방배관 내에 잔류하고 있는 난방온수에 의하여 바닥이 가열되고 바닥의 열에 의하여 실내온도를 상승시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 수면시간대 제어모드에서는 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)와, 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어된다.
한편, 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 낮으면, 다시 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)와, 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계(S33) 및, 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어된다.
이 경우에도 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 낮은 경우 보일러의 가동을 중지시키더라도 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 높으므로 난방배관 내에 잔류하고 있는 난방온수에 의하여 바닥이 가열되고 바닥의 열에 의하여 실내온도를 상승시킬 수 있게 된다.
또한 비수면시간대 제어모드와 수면시간대 제어모드에서 실내온도(Tr)의 제어편차를 ±0.5℃로 하고, 환수온도(Tw)의 제어편차를 ±1℃로 함으로써 도 6에 도시한 바와 같이, 실내온도(Tr)가 대응실내온도(Trs)보다 높은 구간(A1)에서는 불필요한 에너지 추가사용이 발생하고, 실내온도(Tr)가 대응실내온도(Trs)보다 낮은 구간(A2)에서는 에너지 부족사용이 발생하게 되는바, 구간(A1)에서의 에너지 추가사용량이 구간(A2)에서의 에너지 부족사용량보다 많기 때문에 에너지 추가사용량과 에너지 부족사용량의 차이만큼의 에너지 손실이 발생하게 되지만 도 6 및 도 10에서 빗금친 부분에 의하여 비교되는 바와 같이 종래 보일러 제어방법에 비하여 에너지 손실량이 크게 감소됨을 알 수 있다.
실험에 따르면 단위시간당 실내온도 및 환수온도를 2℃만큼 낮출 경우 20%의 에너지 절감효과가 있는 것으로 확인되었다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
10 : 보일러 제어부 11, 21 : MCU
12 : 환수온도센서 13 : 보일러 구동부
14, 25 : 인터페이스 22 : 디스플레이
23 : 온도설정스위치 24 : 실내온도센서
12 : 환수온도센서 13 : 보일러 구동부
14, 25 : 인터페이스 22 : 디스플레이
23 : 온도설정스위치 24 : 실내온도센서
Claims (9)
- 보일러 제어부(10)와 룸 컨트롤러(20)를 구비하는 보일러의 제어방법에 있어서:
보일러 전원을 "온"으로 하는 단계(S11);
상기 보일러 전원이 "온"되면, 실내온도 대응환수온도(Tws)가 설정되는 단계(S12); 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도(Trv)가 설정되는 단계(S13); 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도(Twv)가 설정되는 단계(S14);가 수행되고,
온도설정스위치(23)로 설정실내온도(Trs)를 설정하는 단계(S15);
실내온도센서(24)가 실내온도(Tr)를 감지하는 단계(S16);
환수온도센서(12)가 환수온도(Tw)를 감지하는 단계(S17);
타이머가 현재시간을 확인하는 단계(S18); 및
상기 현재시간을 확인하는 단계(S18)에서 확인된 현재시간이 비수면시간대인지 또는 수면시간대인지 여부를 판단하는 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19); 를 포함하여 이루어지고,
상기 비수면 및 수면시간 여부 판단단계(S19)에서 판단된 현재시간이 비수면시간대이면 비수면시간대 제어모드(M1)로 제어하고, 현재시간이 수면시간대이면 수면시간대 제어모드(M2)로 제어하도록 하되,
상기 수면시간대 제어모드(M2)는,
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)를 수행하고, 상기 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)에서 비교된 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하고,
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 수면시간대 가변실내온도(Trv)를 비교하는 단계(S31)에서 비교된 실내온도(Tr)가 수면시간대 가변실내온도(Trv)보다 낮으면 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)를 더 수행하고, 상기 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)에서 비교된 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계(S33)로 제어하고, 상기 환수온도(Tw)와 수면시간대 가변환수온도(Twv)를 비교하는 단계(S32)에서 비교된 환수온도(Tw)가 수면시간대 가변환수온도(Twv)보다 높으면 보일러의 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제1항에 있어서,
상기 비수면시간대 제어모드(M1)는
상기 실내온도센서(24)에 의하여 감지된 실내온도(Tr)와 설정실내온도(Trs)를 비교하는 단계(S21)를 수행하고, 상기 실내온도(Tr)와 설정실내온도(Trs)를 비교하는 단계(S21)에서 비교된 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 높으면 보일러 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하고,
상기 실내온도(Tr)와 설정실내온도(Trs)를 비교하는 단계(S21)에서 비교된 실내온도(Tr)가 설정실내온도(Trs)보다 낮으면 환수온도(Tw)와 대응환수온도(Tws)를 비교하는 단계(S22)를 더 수행하고, 상기 환수온도(Tw)와 대응환수온도(Tws)를 비교하는 단계(S22)에서 비교된 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 낮으면 보일러를 가동시키는 단계(S23)로 제어하고, 상기 환수온도(Tw)와 대응환수온도(Tws)를 비교하는 단계(S22)에서 비교된 환수온도(Tw)가 대응환수온도(Tws)보다 높으면 보일러 가동을 중지시키는 단계(S40)로 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제1항에 있어서,
상기 실내온도 대응환수온도(Tws)는 설정실내온도(Trs)보다 10℃ 높은 온도로 설정되고, 상기 실내온도 대응 수면시간대 가변실내온도(Trv)는 설정실내온도(Trs)보다 1~3℃ 낮게 설정되며, 수면시간대 가변실내온도 대응 수면시간대 가변환수온도(Twv)는 대응환수온도(Tws) 보다 1~3℃ 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제1항에 있어서,
상기 보일러 제어부(10)와 룸 컨트롤러(20)간의 신호전달은 인터페이스 RS 485를 통하여 이루어지도록 구성됨을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제1항에 있어서,
상기 보일러 제어부(10)와 룸 컨트롤러(20)간의 신호전달은 인터페이스 전력선모뎀을 통하여 이루어지도록 구성됨을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제1항에 있어서,
상기 보일러 제어부(10)와 룸 컨트롤러(20)간의 신호전달은 인터페이스 RF 또는 블루투스를 통하여 이루어지도록 구성됨을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제1항에 있어서,
상기 환수온도센서(12)의 온도제어편차는 ±1℃이고, 상기 실내온도센서(24)의 온도제어편차는 ±0.5℃임을 특징으로 하는 보일러 제어방법. - 제1항에 있어서,
상기 수면시간대 제어모드(M2)는.
수면시작시간에서 상기 가변실내온도(Trv)가 상기 설정실내온도(Trs)와 동일한 온도를 가지며, 상기 수면시작시간에서 수면시간대로 갈수록 상기 가변실내온도(Trv)가 상기 설정실내온도(Trs)보다 서서히 낮아져 일정시간 유지된 후에 기상시간으로 갈수록 상기 가변실내온도(Trv)가 다시 점차 상승되면서 상기 기상시간에서 상기 가변실내온도(Trv)가 상기 설정실내온도(Trs)와 동일한 온도를 유지하는 온도 변화를 갖도록 제어하고,
수면시작시간에서 기상시간까지의 상기 가변환수온도(Twv)는 상기 가변실내온도(Trv)의 온도 변화 값과 동일한 온도 변화를 갖도록 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
- 제2항에 있어서
상기 비수면시간대 제어모드(M1)는,
비수면시간대에서 상기 가변실내온도(Trv)가 상기 설정실내온도(Trs)와 동일한 온도를 갖도록 제어하고,
상기 비수면시간대에서 상기 가변환수온도(Twv)는 상기 가변실내온도(Trv)와 동일한 온도 편차를 갖도록 제어하는 것을 특징으로 하는 보일러 제어방법.
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