KR101433084B1 - 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 다수의 보일러를 포함하는 1차측과, 부하를 포함하는 2차측과, 상기 1차측과 2차측의 사이에 마련되어 유량을 보상하는 하이드로 세퍼레이트를 포함하는 캐스케이드 보일러 시스템을 제어하는 방법에 있어서, a) 초기운전 상태에서 설정된 수량의 상기 보일러를 운전하는 단계와, b) 상기 하이드로 세퍼레이트의 상기 1차측 공급수온도 및 환수온도와, 상기 2차측 공급수온도 및 환수온도를 검출하여, 상기 검출된 온도를 이용하여 상기 하이드로 세퍼레이트에서 보상되는 유량을 산출하는 단계와, c) 상기 초기운전상태의 유지로 상기 2차측 공급수온도가 목표온도와 설정범위 내에 있으면, 상기 2차측 공급수온도를 유지할 수 있는 상기 1차측 공급수온도인 설정온도를 산출하는 단계와, d) 상기 산출된 설정온도를 유지할 수 있는 상기 보일러의 수량을 산출하고, 그 수량에 따라 보일러의 운전을 제어하는 단계를 포함한다. 본 발명은 운전 초기에 시스템에 포함된 모든 보일러를 운전시켜 설정온도에 보다 빠르게 도달할 수 있도록 하여, 소비자들의 만족감을 높일 수 있는 효과와, 하이드로 세퍼레이터의 유입구와 유출구의 온도를 검출하여, 그 검출된 온도를 이용하여 유량을 산출함으로써, 유량계를 사용하는 종래의 시스템에 비하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법{Control method for boiler cascade system}
본 발명은 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 온도센서를 이용하여 보일러측과 부하측의 유량의 차이에 무관하게 정확한 난방 제어를 할 수 있는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 캐스케이드 보일러 시스템은, 여러 대의 보일러를 병렬로 연결하여 중/대형의 보일러 용량을 가지도록 한 것이다. 한대의 중대형 보일러를 사용하는 경우에 비하여 제어방식은 어렵지만 상황에 맞게 난방을 제어할 수 있다는 장점이 있으며, 필요에 따라 난방 용량을 확장할 수 있는 장점이 있다.
캐스케이드 시스템은 다수의 보일러가 병렬연결된 보일러측과 실내 배관부인 부하측의 사이에 하이드로 세퍼레이터가 마련된 구성을 사용하는 것이 일반적이다. 이는 다수의 보일러가 상황에 따라 일부만 운전될 때 보일러측의 유량이 부하측의 필요 유량에 비하여 낮은 난방수 공급유량부족의 현상이 나타나는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 하이드로 세퍼레이터는 보일러측에서 부하측으로 공급되는 난방수유량이 적은 경우, 부하측에서 보일러측으로 환수되는 환수를 난방수에 혼합하여 난방수 공급유량을 보충하는 역할을 한다.
이와 같은 하이드로 세퍼레이터의 구성과 작용은 등록특허 10-1172215호(캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러, 2012년 8월 1일 등록, 도 1 내지 도 3 참조)에 상세히 기재되어 있으며, 이러한 종래 하이드로 세퍼레이터를 사용할 때의 제어방법과 그 제어방법의 문제점을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면 다수의 보일러(11,12,13,14,15)가 병렬연결된 1차측(10)과, 부하(21,22)를 가지는 2차측(20)과, 상기 1차측(10)과 2차측(20)을 상호 연결하되 공급유량을 보상하는 하이드로 세퍼레이터(30)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성에서 난방온도는 2차측의 공급수온도(T3)가 기준이 되는 것이며, 1차측(10)에서 세 개의 보일러(13,14,15)가 운전되어 각 보일러(13,14,15)에 마련된 펌프 유량의 합이 1차측(10)의 유량(F1)으로 공급된다.
이때 1차측(10)의 유량(F1)과 2차측(20)의 유량(F2)가 동일한 경우라면 정상적인 동작을 수행할 수 있으나, 1차측(10)의 유량(F1)이 2차측(20)의 유량(F2)에 비해 더 적은 경우에는 상기 하이드로 세퍼레이터(30)에서 1차측(10)의 공급유량(F1)에 상기 2차측(20)에서 1차측(10)으로 환수되는 유량의 일부인 하이드로 세퍼레이터(30)의 보충 유량(F3)이 더해져 2차측(20) 유량(F2)이 된다.
이때 2차측(20)의 유량(F2)은 1차측(10)의 보일러(13,14,15)에 의하여 가열된 공급수와 상기 2차측(20)의 부하(21,22)를 지나면서 온도가 낮아진 환수인 보충유량(F3)이 더해지기 때문에 2차측(20)의 공급수온도(T3)는 목표온도(Tt)에 비하여 더 낮은 온도가 된다.
이러한 상태에서 정상적인 경우라면 현재 운전중이 아닌 보일러(11,12)가 운전되어야 하며, 보일러(12)를 운전시킨 상태에서 다시 위와 같이 공급유량을 판단하는 과정을 반복하여 상기 2차측(20)의 공급수온도(T3)가 설정온도(Tt)와 같은지 판단하게 된다. 이와 같은 판단 절차를 반복하여 2차측(20) 공급수온도(T3)를 조절하여 목표온도(Tt)와 최대한 근접하게 제어하게 되나 그 시간이 많이 소요되어 소비자의 불만이 제기될 수 있으며, 장치에 대한 소비자의 신뢰감이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한 1차측(10)은 환수의 온도(T2)와 공급수온도(T1)의 온도차가 크기 때문에 보일러(12)를 동작시킨 상태에서는 2차측(20)의 공급수온도(T3)가 설정온도(Tt)에 비하여 더 높게 될 수 있는 등 제어에 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 외부에 펌프를 추가하여 보일러(11~15) 자체의 순환유량을 높이는 방법을 사용할 수 있으나, 캐스케이드 보일러 시스템의 원가 상승 및 유지비용이 높아지는 문제점이 발생하게 된다.
또한 종래에는 각 위치에서의 유량을 검출하여 보일러를 제어하기 때문에 유량계(40)를 포함하게 되어 캐스케이드 보일러 시스템의 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 유량계나 외장펌프를 사용하지 않으면서도, 빠른 시간 내에 난방공급수의 온도를 설정온도에 맞출 수 있는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명은 가격이 상대적으로 비싼 유량계를 사용하지 않고 온도센서를 사용하여, 제어에 필요한 유량을 산출하여, 원가를 절감할 수 있는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법은, 다수의 보일러를 포함하는 1차측과, 부하를 포함하는 2차측과, 상기 1차측과 2차측의 사이에 마련되어 유량을 보상하는 하이드로 세퍼레이트를 포함하는 캐스케이드 보일러 시스템을 제어하는 방법에 있어서, a) 초기운전 상태에서 설정된 수량의 상기 보일러를 운전하는 단계와, b) 상기 하이드로 세퍼레이트의 상기 1차측 공급수온도 및 환수온도와, 상기 2차측 공급수온도 및 환수온도를 검출하여, 상기 검출된 온도를 이용하여 상기 하이드로 세퍼레이트에서 보상되는 유량을 산출하는 단계와, c) 상기 초기운전상태의 유지로 상기 2차측 공급수온도가 목표온도와 설정범위 내에 있으면, 상기 2차측 공급수온도를 유지할 수 있는 상기 1차측 공급수온도인 설정온도를 산출하는 단계와, d) 상기 산출된 설정온도를 유지할 수 있는 상기 보일러의 수량을 산출하고, 그 수량에 따라 보일러의 운전을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법은, 운전 초기에 시스템에 포함된 모든 보일러를 운전시켜 설정온도에 보다 빠르게 도달할 수 있도록 하여, 소비자들의 만족감을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 하이드로 세퍼레이터의 유입구와 유출구의 온도를 검출하여, 그 검출된 온도를 이용하여 유량을 산출함으로써, 유량계를 사용하는 종래의 시스템에 비하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 설정온도를 유지하기 위한 보일러의 동작 대수를 산출하여 그에 따라 보일러의 운전을 제어함으로써, 보일러의 운전 수량을 최적의 운전에 필요한 수준에 맞출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐스케이드 보일러 시스템의 제어순서도이다.
도 3 내지 5는 각각 본 발명의 제어조건을 설명하기 위한 유량과 온도관계를 보인 설명도이다.
이하, 본 발명 캐스케이드 보일러 시스템 제어방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐스케이드 보일러 시스템 제어방법의 순서도이고, 도 3 내지 5는 각각 본 발명의 제어조건을 설명하기 위한 유량과 온도관계를 보인 설명도이다.
도 2 내지 도 5를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐스케이드 보일러 시스템 제어방법은, 다수의 보일러(11~15) 중 초기 동작으로 설정된 수의 보일러를 설정된 온도로 운전시키는 단계(S10)와, 하이드로 세퍼레이터(30)의 유입구 및 유출구의 온도를 검출하는 제1 내지 제4온도센서(1,2,3,4)에서 검출된 온도를 이용하여 2차측(20) 유량(F2)과 1차측 유량(F1)의 차인 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)을 산출하는 단계(S20)와, 2차측(20) 공급수온도(T3)가 목표온도(TT)에 근접하였는지 판단하여 근접하지 않았으면 상기 S10단계로 회귀하는 단계(S30)와, 상기 S30단계의 판단결과 2차측 공급수온도(T3)가 목표온도(TT)에 근접한 경우 상기 2차측(20) 공급수온도(T3)를 유지할 수 있는 새로운 공급수온도인 1차측(10) 설정온도(T1n)를 산출하는 단계(S40)와, 상기 산출된 1차측(10) 공급수온도인 설정온도(T1n)를 유지하기 위한 보일러 수를 산출하는 단계(S50)와, 상기 S50단계에서 산출된 보일러의 수에 따라 해당 수만큼의 보일러를 운전하는 단계(S60)와, 운전조건의 변경에 대한 이벤트가 발생하였는지 판단하는 단계(S70)와, 이벤트가 발생하였으면 발생된 이벤트의 조건에 따라 보일러의 운전조건을 변경하는 단계(S80)와, 소비자에 의해 운전 설정이 변경되었는지 확인하여 변경되었으면 상기 S20단계로 회귀하는 단계(S90)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캐스케이드 보일러 시스템 제어방법의 구체적인 구성과 작용에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, S10단계는 초기운전상태에 관한 것이며, 다수의 보일러(11~15) 중 초기에 동작하도록 설정된 수의 보일러를 설정된 온도로 운전시킨다.
소비자들은 최대한 빠른 시간 내에 목표 온도로 난방이 되기를 원하기 때문에 상기 S10단계에서는 모든 캐스케이드 보일러 시스템의 1차측(10)에 마련된 보일러(11~15)를 각각 최대온도로 운전시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 초기운전상태는 현장 상황이나 소비자의 요구에 따라 변경될 수 있다.
그 다음, S20단계에서는 상기 제1 내지 제4온도센서(1,2,3,4)에서 검출된 온도(T1, T2, T3, T4)를 이용하여 하이드로 세퍼레이터(30)의 보충 유량(F3)를 산출한다.
이때 하이드로 세퍼레이터(30)의 보충 유량(F3) 산출은, 제1온도센서(1)에서 검출된 1차측(10)의 공급수온도(T1)와 제3온도센서(3)에서 검출된 2차측(20)의 공급수온도(T3)를 비교하여 하이드로 세퍼레이터(30)의 보충 유량(F3)의 방향성 및 1차측(10)의 유량(F1)과 2차측(20)의 유량(F2)을 판단할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1온도센서(1)에서 검출된 1차측(10) 공급수온도(T1)와 제3온도센서(3)에서 검출된 2차측(20) 공급수온도(T3)가 동일한 경우에는, 1차측(10)의 유량(F1)과 2차측(20)의 유량(F2)가 동일하거나, 1차측(10)의 유량(F1)이 2차측(20)의 유량(F2)에 비하여 더 큰 경우임을 알 수 있으며, 이때 1차측(10)의 유량(F1)은 2차측(20) 유량(F2)과 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)의 합으로 나타나게 된다.
아래의 수학식 1은 도 4에 도시한 바와 같이 1차측(10) 유량(F1)이 2차측(20) 유량(F2)보다 클 때 상기 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)을 산출할 수 있는 것이다. 그러나 이처럼 1차측(10)의 유량(F1)이 큰 경우라면 1차측(10) 공급수온도(T1)와 2차측(20) 공급수온도(T3)가 동일하기 때문에 제어에 어려움이 없다.
Figure 112013046059697-pat00001
도 5를 참조하면, 상기 도 4의 경우와는 반대로 제1온도센서(1)에서 검출된 1차측(10) 공급수온도(T1)가 제3온도센서(3)에서 검출된 2차측(20) 공급수온도(T3)보다 큰 경우에는 2차측(20)의 유량(F2)이 1차측(10)의 유량(F1)에 비하여 더 큰 것을 알 수 있다.
이는 1차측(10) 공급수온도(T1)인 유량(F1)에 제4온도센서(4)에서 검출된 2차측(20) 환수온도(T4)인 소정의 유량(F3)이 더해져 2차측(20) 공급수온도(T3)와 유량(F2)이 되기 때문이다. 상기 2차측(20) 환수온도(T4)는 상기 각 공급수온도(T1,T3)에 비하여 더 낮은 온도이며, 그 2차측(20) 환수가 상기 하이드로 세퍼레이터(30)에 유입된 후 1차측(10) 공급수의 유량(F1)에 더해져 온도가 더 낮은 2차측(20) 공급수온도(T3)를 형성함을 의미한다.
상기 도 5의 경우 상기 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)은 아래의 수학식 2로부터 산출될 수 있다.
Figure 112013046059697-pat00002
상기 수학식 2와 같이 상기 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)은 1차측(10)의 공급수온도(T1)과 2차측(20)의 공급수온도(T2)의 차를, 2차측(20)의 공급수온도(T3)와 환수온도(T4)의 차로 나누고, 그 결과에 1차측 유량(F1)을 곱한 값이됨을 알 수 있다. 이때 1차측 유량(F1)은 현재 동작중인 보일러(11~15) 각각의 펌프 용량의 합과 같기 때문에 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)을 산출할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 도 4의 경우와 같이 1차측(10) 유량이 더 큰 경우에는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어에 어려움이 없으나, 도 5와 같이 1차측(10) 유량(F1)이 2차측(20) 유량(F2)에 비해 더 적은 경우에는 1차측(10)의 공급수온도(T1)가 2차측(20) 공급수온도(T2)와의 차이가 발생하여 제어에 어려움이 생기게 된다.
이와 같은 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)은 주기적으로 산출되며, 이후에 설명될 과정에서는 가장 최근에 산출된 유량(F3)을 적용한다.
그 다음, S30단계에서는 상기 2차측(20) 공급수온도(T3)가 목표온도(Tt)에 근접하였는지 판단한다. 이때 근접이라 함은 시스템의 설정에 따른 것으로 공급수온도(T3)가 목표온도(Tt)에 ±1℃ 차이의 범위 등으로 필요에 따라 설정할 수 있다. 물론 근접이라 함은 2차측 공급수온도(T3)가 목표온도(Tt)와 동일한 경우를 포함한다. 여기서 목표온도(Tt)는 소비자가 설정한 난방온도이다.
상기의 범위로 좁혀지지 않은 경우에는 상기 S10단계의 운전상태를 유지하고, 근접한 것으로 판단되면 현재의 1차측(10) 공급수온도(T1)가 아닌 새로운 공급수온도인 설정온도(T1n)로 조절하여 상기 2차측(20) 공급수온도(T3)가 목표온도(Tt)를 유지할 수 있는 정도로 운전되는 보일러(11~15)의 수를 조절할 필요가 있음을 의미하게 된다.
그 다음, S40단계에서는 상기 새로운 1차측(10) 공급수온도(T1)인 설정온도(T1n)를 산출한다.
이때의 설정온도(T1n)는 최근 산출한 상기 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)을 이용하게 되며, 아래의 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112013046059697-pat00003
상기 설정온도(T1n)은 1차측(10)의 새로운 공급수온도이며, 1차측(10)의 유량(F1)에 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)이 더해져 2차측(20)의 유량(F2)이 결정된다. 이때 상기 하이드로 세퍼레이터(30)에서 더해지는 공급수의 온도는 2차측(20)의 환수온도(T4)와 동일하다. 따라서 1차측(10)의 유량(F1)에 대한 하이드로 세퍼레이터(30)의 유량(F3)의 비를 산출한 결과에 2차측(20)의 공급수온도(T3)와 환수온도(T4)의 차를 곱한 결과를 2차측(20) 공급수온도(T3)에 더하여 산출할 수 있다.
그 다음, S50단계에서는 상기 산출한 설정온도(T1n)에 따라 운전할 보일러(11~15)의 수를 산출한다. 상기 운전될 보일러의 수는 상기 수학식 3에 각 보일러의 유량과 그 유량을 공급할 보일러의 수(N)를 1차측(10) 유량(F1)에 대입하여 산출할 수 있다.
즉, 상기 수학식 3에서 1차측 유량(F1)은 보일러 한대당 유량에 운전할 보일러의 수(N)를 곱한 값이다. 상기 보일러 한대당 유량은 상수이며, 상기 수학식 3을 이용하여 운전할 보일러의 수(N)를 산출할 수 있게 된다.
그 다음, S60단계에서는 상기 산출한 보일러 수(N)에 따라 보일러(11~15) 각각의 운전을 제어한다. 만약 운전할 보일러의 수(N)가 3이면 보일러(11,12)를 운전 정지하고, 보일러(13,14,15)의 운전상태를 유지한다.
그 다음, S70단계에서는 상기 S60단계를 유지하는 중에 운전조건의 변경에 관한 이벤트가 발생 되었는지 확인한다. 이때 고려되어야 할 이벤트는 현재 운전중인 보일러(13,14,15)의 최대용량으로 운전하여도 상기 설정온도(T1n) 미만인 경우(이벤트A) 또는 보일러(13,14,15)를 최소용량으로 운전하여도 상기 설정온도(T1n)를 초과하는 경우(이벤트B)가 있다.
상기 이벤트A의 경우에는 추가로 보일러(12)를 운전시켜 해결할 수 있으며, 이벤트B의 경우에는 보일러(13)를 운전상태에서 정지시켜야 한다. 그러나 이러한 이벤트가 1회성이고 짧은 시간 유지된 경우에 운전상태를 변경하는 것은 바람직하지 않으며, 이벤트A와 이벤트B가 설정된 회수로 설정된 시간 이상 지속되는 경우 보일러의 운전상태를 변경하는 것이 바람직하다.
이는 온도 검출의 오차 등 일시적인 요인에 의하여 운전상태가 변경되는 것을 방지하여 보다 안정적인 운전이 가능하도록 한 것이다.
그 다음, S80단계에서는 상기 발생 된 이벤트에 따라 운전중인 보일러의 수를 증가 또는 감소시키는 제어를 수행한다.
그 다음, S90단계에서는 소비자가 목표온도(Tt)의 변경 등의 설정을 변경하였는지 판단하고, 설정이 변경되었으면 상기 S20단계를 다시 수행하며, 변경되지 않았으면 현상태를 유지한다.
이처럼 본 발명은 가격이 비싼 유량계를 사용하지 않고도 상기 하이드로 세퍼레이트(30)를 기준으로 유입 또는 유출되는 난방수 또는 환수의 온도로 유량을 산출하여 캐스케이드 보일러 시스템의 운전을 제어할 수 있다.
또한 피드포워드(feed forward) 방식 제어로 인하여 초기 운전되는 보일러의 수를 결정할 수 있으며, 이후 피드백(feed back) 방식으로 오차를 보정하는 방식을 사용함으로써 신속한 제어가 가능하게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
1:제1온도센서 2:제2온도센서
3:제3온도센서 4:제4온도센서
10:1차측 11,12,13,14,15:보일러
20:2차측 21,22:부하
30:하이드로 세퍼레이트

Claims (7)

  1. 다수의 보일러를 포함하는 1차측과, 부하를 포함하는 2차측과, 상기 1차측과 2차측의 사이에 마련되어 유량을 보상하는 하이드로 세퍼레이트를 포함하는 캐스케이드 보일러 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    a) 초기운전 상태에서 설정된 수량의 상기 보일러를 운전하는 단계;
    b) 상기 하이드로 세퍼레이트의 상기 1차측 공급수온도 및 환수온도와, 상기 2차측 공급수온도 및 환수온도를 검출하여, 상기 검출된 온도를 이용하여 상기 하이드로 세퍼레이트에서 보상되는 유량을 산출하는 단계;
    c) 상기 초기운전상태의 유지로 상기 2차측 공급수온도가 목표온도와 설정범위 내에 있으면, 상기 2차측 공급수온도를 유지할 수 있는 상기 1차측 공급수온도인 설정온도를 산출하는 단계;
    d) 상기 산출된 설정온도를 유지할 수 있는 상기 보일러의 수량을 산출하고, 그 수량에 따라 보일러의 운전을 제어하는 단계를 포함하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 d) 단계를 수행한 후,
    운전조건이 변경되는 이벤트가 발생하였는지 판단하여, 상기 이벤트가 발생한 경우, 상기 이벤트의 종류에 따라 상기 운전되는 보일러의 수를 조절하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 다수의 보일러 전체를 운전시켜, 상기 2차측 공급수온도가 상기 목표온도까지 도달하는 시간을 단축하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 산출되는 상기 하이드로 세퍼레이터의 보충 유량은 아래의 수학식 1로 산출되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
    수학식 1
    Figure 112013046059697-pat00004

    수학식 1에서 F3은 하이드로 세퍼레이터의 보충 유량, T1은 상기 1차측의 공급수온도, T3은 2차측의 공급수온도, T4는 2차측의 환수온도이고, F1은 1차측의 유량으로서 운전되는 보일러들의 펌프 용량의 총합인 상수
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 산출되는 상기 설정온도는 아래의 수학식 2로 산출되는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
    수학식 2
    Figure 112013046059697-pat00005

    수학식 2에서 T1n은 설정온도이고, T3은 2차측 공급수온도, F1은 1차측 유량, F3은 하이드로 세퍼레이터의 보충 유량, T4는 2차측 환수온도로서 상기 하이드로 세퍼레이터의 보충수 온도와 동일
  6. 제5항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 상기 1차측 공급수온도인 설정온도를 유지하기 위하여 운전되는 보일러의 수량은, 상기 수학식 2에서 상기 F1에 상수인 보일러 한 대의 유량과 운전되는 보일러 수량의 곱을 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 이벤트는,
    현재 운전중인 보일러의 최대열량의 합이 상기 설정온도보다 낮거나,
    현재 운전중인 보일러의 최소열량의 합이 상기 설정온도보다 높은 것을 특징으로 하는 캐스케이드 보일러 시스템의 제어방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160038606A (ko) 2014-09-30 2016-04-07 린나이코리아 주식회사 대기 대수 조정가능 캐스케이드 시스템 및 그 제어 방법
KR101701949B1 (ko) 2015-10-20 2017-02-02 린나이코리아 주식회사 보일러의 캐스케이드 제어 시스템 및 방법
CN107023882A (zh) * 2017-05-22 2017-08-08 陕西成明节能技术股份有限公司 一种用于燃气锅炉节能的供热调节系统
KR101961565B1 (ko) 2017-10-31 2019-03-25 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템의 최적 작동 대수 운전 제어방법
KR101976649B1 (ko) 2017-11-30 2019-05-10 린나이코리아 주식회사 캐스케이드 시스템에서의 온도측정장치 고장시 난방운전 제어방법
KR20190123619A (ko) 2018-04-24 2019-11-01 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템
KR102045961B1 (ko) 2018-07-26 2019-11-18 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템 및 제어온도 설정방법
KR20200048110A (ko) 2018-10-29 2020-05-08 린나이코리아 주식회사 급탕을 열원으로하는 난방공급유닛의 물 공급시스템
CN112082290A (zh) * 2019-06-13 2020-12-15 格兰富控股联合股份公司 流量控制模块和用于控制循环系统中的流量的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9746190B2 (en) * 2014-06-06 2017-08-29 Intellihot, Inc. Combined heating system capable of bi-directional heating
IT201700015098A1 (it) * 2017-02-10 2018-08-10 Smart Aquae S R L Apparato e metodo di potabilizzazione di acqua
CN111121149B (zh) * 2018-10-30 2021-07-20 湖南长能热工技术有限公司 燃气模块机组智能控制系统
KR102346106B1 (ko) * 2019-10-10 2022-01-03 주식회사 경동원 고난연성 유기 변성 실리케이트를 이용한 유무기 복합 합성수지 및 이의 제조방법
US11326802B2 (en) 2020-08-25 2022-05-10 Rheem Manufacturing Company Systems and methods for intelligently controlling a hybrid cascade boiler system
KR102543205B1 (ko) * 2020-12-29 2023-06-14 주식회사 경동나비엔 보일러 시스템 및 동작 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875254A (ja) * 1994-09-02 1996-03-19 Miura Co Ltd 流体加熱機の台数制御方法
JPH08189701A (ja) * 1995-01-05 1996-07-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガス給湯機
JP2005098628A (ja) 2003-09-25 2005-04-14 Tokyu Community Corp 熱源水供給システム
KR20120076092A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 주식회사 경동나비엔 캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2780206A (en) * 1953-06-23 1957-02-05 Vapor Heating Corp Multiple boiler control system
SU566061A1 (ru) * 1971-05-10 1977-07-25 Всесоюзный Государственный Трест По Организации И Рационализации Районных Электростанций И Сетей (Оргрэс) Способ автоматического регулировани температуры пара котельных агрегатов
SU1444731A1 (ru) * 1987-05-27 1988-12-15 Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта Система автоматического регулировани температуры сетевой воды
EP0445310A1 (de) * 1990-02-09 1991-09-11 Viessmann Werke GmbH & Co. Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Vorlauftemperatur in Mehrkessel-Heizungssystemen.
US5316384A (en) * 1992-11-13 1994-05-31 Unosource Controls, Inc. Primary-secondary circuit hydraulic interface
DE20109236U1 (de) * 2001-04-21 2001-10-18 Gerster Eugen Wärmetransportsystem mit volumenstromgeregelter Wärmeerzeugungseinrichtung
DE202005020098U1 (de) * 2005-12-23 2007-05-10 Comfort Sinusverteiler Gmbh Kaskadeneinheit für eine Heizungsanlage mit zwei oder mehr Heizkesseln
US7509927B2 (en) * 2006-01-25 2009-03-31 Comfort-Sinusverteiler Gmbh Hydraulic header for a heating system
KR101068471B1 (ko) * 2007-11-12 2011-09-29 주식회사 경동네트웍 온수시스템 및 그 제어방법
JP5228700B2 (ja) * 2008-08-25 2013-07-03 三浦工業株式会社 制御プログラム、制御装置及びボイラシステム
DE102008057730A1 (de) * 2008-11-17 2010-05-20 Brüning, Olaf Verfahren zum Betreiben eines Systems zum Transport thermischer Energie über ein flüssiges Medium
KR101138055B1 (ko) * 2009-11-11 2012-04-23 린나이코리아 주식회사 병렬 보일러의 난방운전 제어장치 및 그 방법
KR101234528B1 (ko) * 2010-11-23 2013-02-19 주식회사 경동원 보일러의 난방 제어 방법 및 그 장치
CA2742565C (en) * 2011-06-10 2019-04-02 Imperial Oil Resources Limited Methods and systems for providing steam
US9310140B2 (en) * 2012-02-07 2016-04-12 Rebound Technologies, Inc. Methods, systems, and devices for thermal enhancement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0875254A (ja) * 1994-09-02 1996-03-19 Miura Co Ltd 流体加熱機の台数制御方法
JPH08189701A (ja) * 1995-01-05 1996-07-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガス給湯機
JP2005098628A (ja) 2003-09-25 2005-04-14 Tokyu Community Corp 熱源水供給システム
KR20120076092A (ko) * 2010-12-29 2012-07-09 주식회사 경동나비엔 캐스케이드 시스템과 그 제어방법 및 이를 구성하는 난방전용 보일러

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160038606A (ko) 2014-09-30 2016-04-07 린나이코리아 주식회사 대기 대수 조정가능 캐스케이드 시스템 및 그 제어 방법
KR101647128B1 (ko) 2014-09-30 2016-08-09 린나이코리아 주식회사 대기 대수 조정가능 캐스케이드 시스템 및 그 제어 방법
KR101701949B1 (ko) 2015-10-20 2017-02-02 린나이코리아 주식회사 보일러의 캐스케이드 제어 시스템 및 방법
CN107023882A (zh) * 2017-05-22 2017-08-08 陕西成明节能技术股份有限公司 一种用于燃气锅炉节能的供热调节系统
KR101961565B1 (ko) 2017-10-31 2019-03-25 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템의 최적 작동 대수 운전 제어방법
KR101976649B1 (ko) 2017-11-30 2019-05-10 린나이코리아 주식회사 캐스케이드 시스템에서의 온도측정장치 고장시 난방운전 제어방법
KR20190123619A (ko) 2018-04-24 2019-11-01 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템
KR102085777B1 (ko) * 2018-04-24 2020-04-23 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템
KR102045961B1 (ko) 2018-07-26 2019-11-18 린나이코리아 주식회사 난방 캐스케이드 시스템 및 제어온도 설정방법
KR20200048110A (ko) 2018-10-29 2020-05-08 린나이코리아 주식회사 급탕을 열원으로하는 난방공급유닛의 물 공급시스템
CN112082290A (zh) * 2019-06-13 2020-12-15 格兰富控股联合股份公司 流量控制模块和用于控制循环系统中的流量的方法

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Publication number Publication date
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