KR101718656B1 - 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법 - Google Patents

상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법은, 순환수를 가압하는 펌프(100)와, 상기 펌프(100)에서 가압된 순환수를 건물에 공급하는 공급배관(200) 및 건물내를 순환하여 열교환이 끝난 순환수가 다시 회수되어 상기 펌프(100)로 순환수를 이송시키는 환수배관(300)으로 구성된 냉난방 순환펌프 시스템에 있어서, 상기 펌프(100)의 운전 설정 차압값과 공급배관(200) 방향을 입력하는 초기설정단계(S100); 상기 펌프(100) 정지시의 상기 공급배관(200) 압력과 환수배관(300)의 압력을 측정하는 운전조건 초기화 단계(S200); 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값에서 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 뺀 값을 정지시의 공급배관(200) 압력에 더한 값이 최초 공급배관(200) 압력이 되도록 설정하여 펌프(100)를 기동시키는 공급배관 기동압력 설정단계(S300); 상기 공급배관 기동압력 설정단계에 의하여 펌프(100) 기동 후, 공급배관(200)의 압력이 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서의 공급배관(200) 압력에 도달 했을 때의 환수배관(300) 압력과 현재의 운전 부하율을 측정하는 기동압력 검출단계(S400); 상기 초기설정단계(S100)에서 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과 공급배관(200)의 차압과, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압과의 차이를 공급배관(200) 압력에 반영하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하거나, 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 하향으로 설정한 경우, 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서 측정된 환수배관(300)의 최초 압력과 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과의 차이를 상기 기동압력 검출단계(S400)의 공급배관(200) 압력에 반영하여 하향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하는 운전 차압값 보정단계(S500); 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값은 건물전체의 냉난방 수요의 최대값으로, 상기 운전 차압값 보정단계(S500)에서 보정된 운전 차압 설정값을 개별 냉난방 실제 수요량으로 산출하여 펌프(100)의 운전률을 가변 보상하는 운전률 보상단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법{CIRCULATION WATER PUMP OF OPERATING ALTERNATIVELY COMPENSATION METHOD}
본 발명은 냉온수 순환용 펌프의 운전 차압 제어에 관한 것으로, 구체적으로 빌딩의 냉방 또는 난방을 목적으로 펌프를 냉난방 수요량에 따라 배관 순환용 펌프의 운전률을 보상하는 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉난방 순환펌프 시스템은 펌프의 흡입측과 토출측의 압력차이를 이용하여 열원기기로부터 열원을 전달받아 건물에 열원을 공급하는 공급배관과 빌딩내의 각 방으로 열을 공급하여 열원이 빠져나간 순환수가 다시 회수되는 환수 배관으로 구성되며, 배관의 압력을 측정하는 압력센서, 순환 배관 내에서 냉수 또는 온수를 순환시켜 열원을 빌딩 내부의 각 방으로 공급하는 기능을 하며, 펌프의 회전수를 조절할 수 있는 인버터, 펌프의 운전률을 조정하여 빌딩내 사무실 또는 세대에서 필요한 수요 열량에 따라 펌프의 운전률을 제어하는 제어 장치로 구성된다.
기존의 방식에서는 펌프의 토출측과 흡입측의 차압을 배관내 두 지점에서 측정하여 측정한 차압값이 설정된 차압값과 동일하도록 펌프 운전률을 증가 또는 감소하는 방법에 관한 기술이거나, 차압 측정 전용 센서 대신 배관 수압 측정 센서를 이용하여 차압을 획득한 뒤 현재의 차압이 차압 설정값을 일치하도록 펌프 운전률을 제어하는 방식에 대한 기술이었다.
최근에는 초고층 빌딩의 증가로 과거와는 달리 순환 배관의 설치방향이 펌프를 기준으로 펌프보다 높은 상향식과, 펌프보다 낮은 하향식으로 건설되고 있으며, 상향식 배관의 경우 공급 배관은 중력의 반대되는 방향으로 설치되어 있어 펌프의 동력을 이용하여 물을 밀어 올려야 하고, 환수 배관내의 물은 각 방이나 세대를 거쳐 나온 물의 수압과 중력에 의한 낙차로 압력이 추가되어 공급배관과 환수배관의 차압을 형성 시킨다.
반대로 하향식 배관의 경우 상향식 배관과는 반대의 매커니즘으로 차압을 형성한다. 이 경우, 펌프 토출 배관과 흡입 배관의 방향이 펌프를 기준하여 상향식인지 하향식인지 구분 없이 제어하고 있어 에너지의 효율성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.
KR 등록특허공보 10-1582203 B1
KR 등록특허공보 10-0980753 B1
KR 등록특허공보 10-1047423 B1
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 공급 배관의 압력과 흡입배관의 압력, 현재 펌프 운전률의 감시를 통해 상향식 배관의 경우에는 공급배관의 압력 추이를, 하향식 배관의 경우는 환수 배관의 압력 추이에 따라 현재 운전률을 보상하여 에너지 절감 효율을 높이고 열원 공급 품질을 만족시키도록 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법은, 순환수를 가압하는 펌프(100)와, 상기 펌프(100)에서 가압된 순환수를 건물에 공급하는 공급배관(200) 및 건물내를 순환하여 열교환이 끝난 순환수가 다시 회수되어 상기 펌프(100)로 순환수를 이송시키는 환수배관(300)으로 구성된 냉난방 순환펌프 시스템에 있어서, 상기 펌프(100)의 운전 설정 차압값과 공급배관(200) 방향을 입력하는 초기설정단계(S100); 상기 펌프(100) 정지시의 상기 공급배관(200) 압력과 환수배관(300)의 압력을 측정하는 운전조건 초기화 단계(S200); 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값에서 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 뺀 값을 정지시의 공급배관(200) 압력에 더한 값이 최초 공급배관(200) 압력이 되도록 설정하여 펌프(100)를 기동시키는 공급배관 기동압력 설정단계(S300); 상기 공급배관 기동압력 설정단계에 의하여 펌프(100) 기동 후, 공급배관(200)의 압력이 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서의 공급배관(200) 압력에 도달 했을 때의 환수배관(300) 압력과 현재의 운전 부하율을 측정하는 기동압력 검출단계(S400); 상기 초기설정단계(S100)에서 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과 공급배관(200)의 차압과, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압과의 차이를 공급배관(200) 압력에 반영하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하거나, 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 하향으로 설정한 경우, 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서 측정된 환수배관(300)의 최초 압력과 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과의 차이를 상기 기동압력 검출단계(S400)의 공급배관(200) 압력에 반영하여 하향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하는 운전 차압값 보정단계(S500); 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값은 건물전체의 냉난방 수요의 최대값으로, 상기 운전 차압값 보정단계(S500)에서 보정된 운전 차압 설정값을 개별 냉난방 실제 수요량으로 산출하여 펌프(100)의 운전률을 가변 보상하는 운전률 보상단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 공급배관(200)의 압력과 환수배관(300)의 압력차이 및 배관의 설치 방향에 따라 각각의 배관의 압력 변화 감시를 통해 현재의 운전률을 보상하고, 이를 운전 설정값에 반영하여 가변 제어하는 순환 펌프 제어 방법으로써, 각각의 배관 방향에 따른 열원 공급량을 최적화 하여 운전 펌프(100)의 불필요한 운전에 의한 에너지 손실을 방지하고, 기계적 스트레스를 경감시켜 고장발생 확률을 억제하며 과다한 유량에 의한 배관 소음을 개선하여 냉난방 품질을 향상하도록 하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법의 순서도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법의 상향식 공급배관 예시도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법의 하향식 공급배관 예시도이다;
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법은, 순환수를 가압하는 펌프(100)와, 상기 펌프(100)에서 가압된 순환수를 건물에 공급하는 공급배관(200) 및 건물내를 순환하여 열교환이 끝난 순환수가 다시 회수되어 상기 펌프(100)로 순환수를 이송시키는 환수배관(300)으로 구성된 냉난방 순환펌프 시스템에 있어서, 상기 펌프(100)의 운전 설정 차압값과 공급배관(200) 방향을 입력하는 초기설정단계(S100); 상기 펌프(100) 정지시의 상기 공급배관(200) 압력과 환수배관(300)의 압력을 측정하는 운전조건 초기화 단계(S200); 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값에서 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 뺀 값을 정지시의 공급배관(200) 압력에 더한 값이 최초 공급배관(200) 압력이 되도록 설정하여 펌프(100)를 기동시키는 공급배관 기동압력 설정단계(S300); 상기 공급배관 기동압력 설정단계에 의하여 펌프(100) 기동 후, 공급배관(200)의 압력이 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서의 공급배관(200) 압력에 도달 했을 때의 환수배관(300) 압력과 현재의 운전 부하율을 측정하는 기동압력 검출단계(S400); 상기 초기설정단계(S100)에서 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과 공급배관(200)의 차압과, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압과의 차이를 공급배관(200) 압력에 반영하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하거나, 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 하향으로 설정한 경우, 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서 측정된 환수배관(300)의 최초 압력과 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과의 차이를 상기 기동압력 검출단계(S400)의 공급배관(200) 압력에 반영하여 하향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하는 운전 차압값 보정단계(S500); 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값은 건물전체의 냉난방 수요의 최대값으로, 상기 운전 차압값 보정단계(S500)에서 보정된 운전 차압 설정값을 개별 냉난방 실제 수요량으로 산출하여 펌프(100)의 운전률을 가변 보상하는 운전률 보상단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법은, 순환수를 가압하는 펌프(100)와, 상기 펌프(100)에서 가압된 순환수를 건물에 공급하는 공급배관(200) 및 건물내를 순환하여 열교환이 끝난 순환수가 다시 회수되어 상기 펌프(100)로 순환수를 이송시키는 환수배관(300)으로 구성된 냉난방 순환펌프 시스템에서 수행된다.
먼저, 초기설정단계(S100)의 경우, 펌프(100)의 운전 설정 차압값과 공급배관(200) 방향을 입력하게 되는데, 도 2 및 도 3에서와 같이 펌프의 위치에 따라 공급배관(200)의 방향이 상이해지며, 따라서, 상향 또는 하향으로 공급배관(200)의 방향을 결정하게 된다.
이 때, 상기 운전 설정 차압값의 경우, 건물전체에서 예상되는 냉난방수요값을 개략적으로 예측하여 예측된 최대치 보다 높게 차압값을 설정하여 예측치를 초과하는 것에 대비하는데, 이러한 이유로, 배관에 과량의 순환수가 유동하게 되어 소음 및 진동이 발생하고, 배관의 손상을 야기한다.
다음으로, 운전조건 초기화 단계(S200)의 경우, 상기 펌프(100) 정지시의 상기 공급배관(200) 압력과 환수배관(300)의 압력을 측정하는 것으로써, 펌프(100) 구동에 의한 가압 없이 정지 상태의 기준 압력을 측정한다.
공급배관 기동압력 설정단계(S300)은, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값에서 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 뺀 값을 정지시의 공급배관(200) 압력에 더한 값이 최초 공급배관(200) 압력이 되도록 설정하여 펌프(100)를 기동하는 단계로써, 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이만큼 건물 내의 실 차압이 발생하는 것으로써 이를 공급배관(200) 압력에 더한 값이 최초 공급배관(200) 압력이 되도록 설정하도록 하여 공급 압력의 저하를 방지한다.
다음으로, 기동압력 검출단계(S400)는, 상기 공급배관 기동압력 설정단계(S300)에 의하여 펌프(100) 기동 후, 공급배관(200)의 압력이 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서의 공급배관(200) 압력에 도달 했을 때의 환수배관(300) 압력과 현재의 운전 부하율을 측정하는 것으로써, 공급배관(200) 압력이 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 공급배관(200) 압력에 더한 압력에 도달했을 경우, 환수되는 환수배관(300)의 압력을 측정하여 실제 건물에서 소요되는 기동압력을 검출한다.
다음으로, 운전 차압값 보정단계(S500)는, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 공급배관(200)의 설치 방향에 따라 구분 되는데, 먼저, 상기 초기설정단계(S100)에서 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과 공급배관(200)의 차압과, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압과의 차이를 공급배관(200) 압력에 반영하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하고,
상기 초기설정단계(S100)에서 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 하향으로 설정한 경우, 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서 측정된 환수배관(300)의 최초 압력과 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과의 차이를 상기 기동압력 검출단계(S400)의 공급배관(200) 압력에 반영하여 하향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정한다.
이 때, 상기 운전 차압값 보정단계(S500)는, 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상향 공급배관(200)내의 순환수의 수두압에 의한 압력 변동이 발생하므로, 배관의 직경 및 건물의 높이를 파악하여 수두압을 연산하고, 이를 이용하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정 하도록 한다.
다음으로, 운전률 보상단계(S600)는, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값은 건물전체의 냉난방 수요의 최대값으로, 상기 운전 차압값 보정단계(S500)에서 보정된 운전 차압 설정값을 개별 냉난방 실제 수요량으로 산출하여 펌프(100)의 운전률을 가변 보상함으로써, 상기에서 설명한 것과 같이, 배관에 과량의 순환수가 유동하게 되어 소음 및 진동이 발생하고, 배관의 손상을 야기하는 것을 상기와 같은 수두압과 같은 변수를 고려하여 실제 건물에서 소요되는 압력으로 보정함으로써 에너지 소비 절감 및 소음 및 진동이 발생과 배관의 손상을 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 펌프
200 : 공급배관
300 : 환수배관

Claims (2)

  1. 순환수를 가압하는 펌프(100)와, 상기 펌프(100)에서 가압된 순환수를 건물에 공급하는 공급배관(200) 및 건물내를 순환하여 열교환이 끝난 순환수가 다시 회수되어 상기 펌프(100)로 순환수를 이송시키는 환수배관(300)으로 구성된 냉난방 순환펌프 시스템에 있어서,
    상기 펌프(100)의 운전 설정 차압값과 공급배관(200) 방향을 입력하는 초기설정단계(S100);
    상기 펌프(100) 정지시의 상기 공급배관(200) 압력과 환수배관(300)의 압력을 측정하는 운전조건 초기화 단계(S200);
    상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값에서 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 뺀 값을 정지시의 공급배관(200) 압력에 더한 값이 최초 공급배관(200) 압력이 되도록 설정하여 펌프(100)를 기동시키는 공급배관 기동압력 설정단계(S300);
    상기 공급배관 기동압력 설정단계에 의하여 펌프(100) 기동 후, 공급배관(200)의 압력이 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서의 공급배관(200) 압력에 도달 했을 때의 환수배관(300) 압력과 현재의 운전 부하율을 측정하는 기동압력 검출단계(S400);
    상기 초기설정단계(S100)에서 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과 공급배관(200)의 차압과, 상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압과의 차이를 공급배관(200) 압력에 반영하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하거나, 펌프(100)의 공급배관(200) 방향을 하향으로 설정한 경우, 상기 운전조건 초기화 단계(S200)에서 측정된 환수배관(300)의 최초 압력과 상기 기동압력 검출단계(S400)에서 측정된 환수배관(300) 압력과의 차이를 상기 기동압력 검출단계(S400)의 공급배관(200) 압력에 반영하여 하향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정하는 운전 차압값 보정단계(S500);
    상기 초기설정단계(S100)에서 설정된 운전 설정 차압값은 건물전체의 냉난방 수요의 최대값으로, 상기 운전 차압값 보정단계(S500)에서 보정된 운전 차압 설정값을 개별 냉난방 실제 수요량으로 산출하여 펌프(100)의 운전률을 가변 보상하는 운전률 보상단계(S600);를 포함하고,
    상기 기동압력 검출단계(S400)는 공급배관(200) 압력이 정지시의 공급배관(200) 압력과 환수배관(300) 압력의 차이를 공급배관(200) 압력에 더한 압력에 도달했을 경우, 환수되는 환수배관(300)의 압력을 측정하여 실제 건물에서 소요되는 기동압력을 검출하는 것을 특징으로 하는 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전 차압값 보정단계(S500)는, 공급배관(200) 방향을 상향으로 설정한 경우, 상향 공급배관(200)내의 순환수의 수두압에 의한 압력 변동이 발생하므로, 배관의 직경 및 건물의 높이를 파악하여 수두압을 연산하고, 이를 이용하여 상향식 공급배관(200)에서의 운전설정 차압값을 재설정 하는 것을 특징으로 하는 상/하향식 순환 배관에 따른 순환용 펌프의 가변 운전률 보상방법.
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