KR101832890B1

KR101832890B1 - 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법

Info

Publication number: KR101832890B1
Application number: KR1020160119160A
Authority: KR
Inventors: 주기동; 이현철
Original assignee: 린나이코리아 주식회사
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-03-02

Abstract

본 발명은 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법에 관한 것으로 특히, 보일러의 난방운전이 "온"되면, 순환펌프를 작동시키는 단계와; 이어서 난방연소를 실시하는 단계와; 난방공급 설정온도(Tset) 대비 난방공급온도(Tout) 및 난방환수온도(Tin)에 대응하여 열량제어를 실시하는 단계와; 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계와; 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높으면, 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단하는 단계와; 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속되지 않으면, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계와; 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화를 실시하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 난방을 필요로 하는 공간의 포화상태를 확인할 수 있어 조기소화에 의한 난방 성능 저하를 방지할 수 있고, 불필요한 연소를 방지하여 최적 상태의 난방제어가 가능하며, 조기소화에 의한 소화 및 연소의 반복 회수를 감소시켜 보일러 자체의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 보일러 자체의 상품성과 조기소화 시 난방운전 제어에 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법{Heating operation control method during the early digestion under heating operation the boiler}

본 발명은 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 보일러에서 난방열량제어(즉, 난방운전)가 이루어질 경우 난방공급 온도센서와 난방환수 온도센서를 통해 검출되는 난방공급온도와 난방환수온도를 상호 비교하여 조기소화를 검지하고, 조기소화 반복을 가능한 감소시켜 소화 및 연소를 반복하면서 난방을 필요로 하는 공간에 필요한 열량만을 공급하는 방식을 통해 난방 불량 및 불필요한 열량손실을 방지하여 난방 성능을 대폭 향상시키고, 또한 연소 관계부품의 작동소음 발생 및 보일러의 내구성 저하를 방지할 수 있도록 발명한 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 보일러(Boiler)는 난방과 온수의 공급을 위하여 설치되는 장치로, 각종 연료를 연소시키면서 발생하는 열을 이용하여 물을 데우고, 데워진 물을 직접 이용하거나, 가정 또는 각종 건물들의 난방에 이용되도록 하는 것으로서, 그 크기에 따라 가정용으로 이용되는 소형 보일러에서부터 산업용으로 이용되는 대형 보일러까지 널리 개발되고 사용되고 있을 뿐만 아니라, 사용되는 연료에 따라서 기름 보일러 및 가스 보일러 등으로 구분되며 다양한 종류의 보일러가 개발되어 사용되고 있다.

이와 같은 보일러(Boiler)는, 리모컨 또는 온도조절장치 등을 통해 본체를 가동시켜 석유나 석탄 및 가스 등을 연료로 사용하여 이를 연소시키거나 히터에 전기를 공급시켜 발생되는 연소열 및 전열을 이용하여 물을 가열하여 각종 난방시설 등에 더운물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 배관에 더운물을 공급하여 난방을 하거나, 급수관을 통해 온수를 공급 등의 목적으로 사용되어 지고 있다.

즉, 통상 난방/온수 겸용 보일러에서 난방모드가 작동되면 순환펌프가 작동되어 난방수가 이송되고, 난방수는 주열교환기에서 가열되어 3방밸브를 거쳐 다수의 방으로 이루어진 난방부하(즉, 난방배관)로 이송되어 난방이 이루어진다.

종래 대부분의 보일러에서는 난방운전 제어를 위해 사용자의 설정에 따른 난방설정온도 또는 난방공급 제어온도에 맞게 열량을 공급을 공급하고 있다.

이는 난방공급 온도센서에서 검지되는 난방공급온도가 하이컷 온도에 도달하면 연소를 중지하여 소화를 실시하고, 일정시간 소화 후에 난방공급 온도센서에 의해 검지된 온도가 재연소 온도에 도달하면 연소를 재개하는 동작을 반복한다.

그런데 이와 같은 난방운전 제어방법은 난방 부하가 적은 공간을 난방할 때 보일러의 최소 열량으로 열량을 제어하여도 난방공급온도가 조기에 상승하여 소화와 연소를 빈번하게 반복되어 난방을 필요로 하는 공간 전체에 대해 원활하게 난방할 수 없는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 난방 부하를 예측하여 열량 제어, 총 연소 시간의 누적, 유량제어 등 여러 가지 방법이 제시되고 있지만, 조기소화의 가장 큰 원인은 보일러의 최소 열량 대비 난방을 필요로 하는 공간의 부하가 적어 발생하는 것으로 보일러의 소화 및 연소의 반복을 줄이고 연소하는 시간을 증가를 할 수 있으나, 난방이 필요한 공간의 난방이 잘되고 있는지 여부는 판단할 수 없어 난방 성능 불량 또는 과도한 난방을 실시하는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1344703호(2013년 12월 18일) 대한민국 등록특허공보 10-1344700호(2013년 12월 18일) 대한민국 등록특허공보 10-1393402호(2014년 05월 02일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 난방열량제어 중 난방 부하가 적어 조기소화라고 판단하기 위해서 난방공급온도와 난방환수온도를 비교하여 소화설정조건에 만족하지 못하고 하이컷으로 소화가 되면 조기소화라고 판단하고 하이컷 이전에 공급된 열량을 열교환하기 위해 순환펌프를 지속적으로 가동시켜 재점화 온도조건이 되면 재연소를 실시하는 등의 동작을 반복하되, 난방공급온도와 난방환수온도를 계속 비교하여 소화설정조건에 만족되면 난방이 충분히 된 것으로 판단하여 일반 난방 제어모드로 전환함으로써 난방을 필요로 하는 공간의 포화상태를 확인할 수 있어 조기소화에 의한 난방 성능 저하를 방지할 수 있고, 불필요한 연소를 방지하여 최적 상태의 난방제어가 가능하며, 조기소화에 의한 소화 및 연소의 반복 회수를 감소시켜 보일러 자체의 내구성을 향상시킬 수 있는 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 보일러의 제어장치에서 판단한 결과 난방운전이 "온"되면, 순환펌프 구동장치를 통해 순환펌프를 작동시키는 단계와; 이어서 난방연소를 실시하는 단계와; 난방공급 설정온도(Tset) 대비 난방공급온도(Tout) 및 난방환수온도(Tin)에 대응하여 열량제어를 실시하는 단계와; 난방공급 온도센서를 통해 검출되는 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계와; 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높으면, 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단하는 단계와; 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속되지 않으면, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계와; 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화를 실시하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 조기소화를 실시한 상기 제어장치에서는 난방공급 온도센서를 통해 검출되는 난방공급온도(Tout)와 난방환수 온도센서를 통해 검출되는 난방환수온도(Tin)가 각각 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단하여 난방공급온도(Tout) 또는 난방환수온도(Tin) 중 어느 한 온도라도 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 낮으면 난방연소 실시 단계로 되돌아가는 단계와; 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었는지 판단하여 경과되지 않았으면 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 이전단계로 되돌아가는 단계와; 조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었으면 순화펌프의 구동을 정지시키고 종료하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치에서 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 낮거나, 또는 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단한 결과 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하거나, 또는 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 낮으면, 사용자가 온도조절장치를 통해 강제소화신호를 입력시키는지를 판단하여 입력시키지 않은 상태이면 열량제어 실시단계로 되돌아가는 단계와; 사용자가 온도조절장치를 통해 강제소화신호를 입력시킨 상태이면 소화를 실시하고 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1배수(T1)는 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로서 "0.8~0.9"로 설정하고, 상기 제2배수(T2)는 하이컷을 결정하기 위한 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로 "1.1~1.3"으로 설정하며, 상기 제3배수(T3)는 조기소화를 방지하기 위해 난방수 온도를 결정하기 위한 배수로 "0.5~0.7"로 설정한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 정해진 온도차(ΔT)는 난방이 충분히 되었는지를 확인하기 위한 설정온도 및 환수온도 사이의 한계 온도차로 "15~25℃"로 설정한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정해진 제1시간(A)은 난방 배관을 전체를 순환하여 온도가 안정화를 판단하는 시간으로 "2~5분"으로 설정하고, 상기 정해진 제2시간(B)은 난방 배관을 전체를 2~3회 순환하여 반복 소화를 방지하기 위한 시간으로 "5~15분"으로 설정한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법에 의하면, 난방열량제어 중 난방 부하가 적어 조기소화라고 판단하기 위해서 난방공급온도와 난방환수온도를 비교하여 소화설정조건에 만족하지 못하고 하이컷으로 소화가 되면 조기소화라고 판단하고 하이컷 이전에 공급된 열량을 열교환하기 위해 순환펌프를 지속적으로 가동시켜 재점화 온도조건이 되면 재연소를 실시하는 등의 동작을 반복하되, 난방공급온도와 난방환수온도를 계속 비교하여 소화설정조건에 만족되면 난방이 충분히 된 것으로 판단하여 일반 난방 제어모드로 전환함으로써 난방을 필요로 하는 공간의 포화상태를 확인할 수 있어 조기소화에 의한 난방 성능 저하를 방지할 수 있고, 불필요한 연소를 방지하여 최적 상태의 난방제어가 가능하며, 조기소화에 의한 소화 및 연소의 반복 회수를 감소시켜 보일러 자체의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 보일러 자체의 상품성과 조기소화 시 난방운전 제어에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략적인 블럭 구성도.
도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명 방법이 적용된 보일러의 개략적인 블럭 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 방법은,

보일러의 제어장치(1)에서 판단한 결과 난방운전이 "온"되면,

순환펌프 구동장치(8)를 통해 순환펌프를 작동시키는 단계(S1)와;

이어서 난방연소를 실시하는 단계(S2)와;

사용자의 난방공급 설정온도(Tset) 대비 현재 난방공급온도(Tout) 및 난방환수온도(Tin) 등을 감안하여 열량제어를 실시하는 단계(S3)와;

난방공급 온도센서(2)를 통해 검출되는 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계(S4)와;

난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높으면, 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단하는 단계(S5)와;

난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속되지 않으면, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계(S6)와;

난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화를 실시하는 단계(S7);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 조기소화를 실시(S7)한 상기 제어장치(1)에서는 난방공급 온도센서(2)를 통해 검출되는 난방공급온도(Tout)와 난방환수 온도센서(3)를 통해 검출되는 난방환수온도(Tin)가 각각 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S8)하여 난방공급온도(Tout) 또는 난방환수온도(Tin) 중 어느 한 온도라도 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 낮으면 난방연소 실시 단계(S2)로 되돌아가는 단계와;

난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었는지 판단(S9)하여 경과되지 않았으면 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 이전단계(S8)로 되돌아가는 단계와;

조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었으면(S9에서 Yes) 순화펌프의 구동을 정지시키고 종료하는 단계(S10);를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어장치(1)에서 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S4)한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 낮거나(S4에서 No), 또는 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단(S5)한 결과 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하거나(S5에서 Yes), 또는 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S6)한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 낮으면(S6에서 No),

사용자가 온도조절장치(7)를 통해 강제소화신호를 입력시키는지를 판단(S11)하여 입력시키지 않은 상태이면(S11에서 No) 열량제어 실시단계(S3)로 되돌아가는 단계와;

사용자가 온도조절장치(7)를 통해 강제소화신호를 입력시킨 상태이면(S11에서 Yes) 소화를 실시(S12)하고 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계(S10)로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1배수(T1)와 제2배수(T2) 및 제3배수(T3)의 크기는 제3배수(T3) < 제1배수(T1) < 제2배수(T2) 순을 갖도록 설정한 것으로, 상기 제1배수(T1)는 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로서 "0.8~0.9"로 설정하고, 상기 제2배수(T2)는 하이컷을 결정하기 위한 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로 "1.1~1.3"으로 설정하며, 상기 제3배수(T3)는 조기소화를 방지하기 위해 난방수 온도를 결정하기 위한 배수로 "0.5~0.7"로 설정한 것을 특징으로 한다.

여기서 미설명 부호 11과 12는 제어장치(1) 내 구비되어 있는 연산장치와 기억장치이고, 4는 불꽃검지장치이며, 5는 송풍팬 구동장치이고, 6은 가스공급 구동장치이다.

이와 같은 단계로 이루어진 본 발명 방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 방법이 적용되는 보일러 내 제어장치(1)에서는 통상시 온도조절장치(7) 등의 출력신호를 계속 입력받아 만약 난방운전이 "온" 모드에 돌입되면, 순환펌프 구동장치(8)를 통해 도시 생략한 순환펌프를 작동(S1)시켜 난방수를 열교환기 및 난방 배관 측으로 순환시켜 준다.

이어서 송풍팬 구동장치(5)와 가스공급 구동장치(7) 등을 구동시킴과 동시에 점화기를 작동시켜 난방연소를 실시(S2)함은 물론 사용자가 상기 온도조절장치(7)를 통해 설정한 난방공급 설정온도(Tset) 대비 난방공급온도(Tout) 및 난방환수온도(Tin) 등에 대응하여 필요로 하는 열랑을 산출한 다음 산출한 열량에 대응하여 열량제어를 실시(S3)하게 된다.

이와 같이 난방연소에 따른 열량제어를 실시하기 시작한 상기 제어장치(1)에서는, 도시 생략한 열교환기의 난방수 출탕부에 설치되어 있는 난방공급 온도센서(2)를 통해 검출되는 난방공급온도(Tout)가 온도조절기(7)를 통해 사용자가 설정한 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S4)하게 된다.

이때, 상기 제1배수(T1)는 난방연소에 따른 열량의 비례제어 즉, 난방공급 설정온도(Tset)에 근접하였음을 확인하기 위한 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로서 "0.8~0.9"로 설정하였는데, 여기서 상기 제1배수(T1)를 "0.8" 미만으로 설정할 경우 난방수의 온도가 안정되기 이전에 다음 단계로 진행되어 난방공급 설정온도(Tset)에 도달되기 이전에 소화가 이루어져 난방 성능의 저하를 초래할 수 있고, 그렇다고 "0.9"를 초과하여 설정할 경우에는 열량제어 시스템 특성에 따라 난방공급 설정온도(Tset) 미만으로 제어되는 경우는 다음 단계로 진행하지 못하는 상태를 유지할 수 있는 문제점이 있으므로 본 발명에서는 상기 제1배수(T1)를 "0.8~0.9"로 설정한 것이다.

한편, 상기 제어장치(1)에서 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높은지를 판단(S4)한 결과, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높으면, 난방의 배관이 충분히 순환되어 열평형이 되고 있는지를 판단하기 위하여 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단(S5)하게 된다.

여기서 정해진 온도차(ΔT)는 난방이 충분히 되었는지를 확인하기 위하여 난방공급 설정온도(Tset)와 난방환수온도(Tin) 사이의 한계 온도차로 "15~25℃"로 설정하였는데, 이때 상기 온도차(ΔT)를 "15℃" 미만으로 낮게 설정하면 난방수의 공급이 충분히 되었음에도 불구하고 보일러의 최소열량 및 난방순환 유량의 영향으로 조건을 만족하지 못해 난방공급온도가 상승하게 되어 하이컷 또는 과열될 가능성이 있고, 그렇다고 "25℃"를 초과하는 높은 온도로 설정하면 낮은 최저 난방공급 설정온도에서는 쉽게 만족할 수 있어 점화 시 초기에 충분히 난방 공급이 되지 않은 상태에서 소화가 되어 난방 성능이 저하되는 현상을 초래할 수 있어 본 발명에서는 난방공급 설정온도(Tset)와 난방환수온도(Tin) 사이의 한계 온도차(ΔT)를 "15~25℃"로 설정한 것이다.

또, 상기 정해진 제1시간(A)은 난방 배관 전체를 순환한 난방수의 온도 안정화를 판단하기 위한 시간으로, 분배기의 수 및 배관 길이에 따라 차이는 있지만 보일러 난방 최대열량에 따른 분배기 수 및 분배기 한구 당 배관 길이를 최대 150m로 제한한 것을 고려하여 "2~5분"을 설정하였는데, 여기서 상기 제1시간(A)을 "2분" 미만으로 짧게 설정할 경우는 조기소화를 인식하지 못해 난방 성능의 저하를 초래할 수 있고, 그렇다고 "5분"을 초과하여 길게 설정하면 빈번하게 조기소화로 인식할 수 있어, 본 발명에서는 상기 정해진 제1시간(A)을 "2~5분"으로 설정한 것이다.

한편, 상기와 같이 상기 제어장치(1)에서 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단(S5)한 결과, 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속되지 않으면, 난방공급온도(Tout)가 하이컷에 따른 조기소화 조건인지를 판단하기 위하여 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S6)하게 된다.

여기서 상기 제2배수(T2)는 하이컷을 결정하기 위한 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로 "1.1~1.3"으로 설정하였는데, 이때 상기 제2배수(T2)는 "1.1" 미만으로 낮게 설정할 경우 난방이 원활하게 공급되기 이전에 소화되어 난방 성능의 저하를 초래할 수 있고, 그렇다고 "1.3" 초과하여 높게 설정할 경우에는 난방공급 설정온도보다 높은 온도에서 불필요한 난방연소를 실시하게 되거나 제품이 과열될 우려가 있어, 본 발명에서는 상기 제2배수(T2)를 "1.1~1.3"으로 설정한 것이다.

이와 같이 상기 제어장치(1)에서 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S6)한 결과, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같으면, 난방공급온도(Tout)가 하이컷 온도에 도달한 것으로 인식하고 조기소화를 실시(S7)하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이 조기소화를 실시(S7)한 상기 제어장치(1)에서는, 이어서 재점화하여 난방 연소를 실시할 때 반복 조기소화를 방지하기 위해 난방공급 온도센서(2)를 통해 검출되는 난방공급온도(Tout)와 난방환수 온도센서(3)를 통해 검출되는 난방환수온도(Tin)가 각각 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S8)하게 된다.

여기서 상기 제3배수(T3)는 재점화하여 난방 연소를 실시할 때 반복 조기소화를 방지하기 위해 난방수 온도를 결정하는 배수로 "0.5~0.7"로 설정하였는데, 이는 보일러의 최소 소비량을 고려하여 설정해야 하는 것으로, 상기 제3배수(T3)를 "0.5" 미만으로 설정할 경우 재점화 후 조기 소화는 방지할 수 있으나 난방을 필요로 하는 공간의 난방을 공급하는 시간이 늦게 되어 난방 성능 저하를 초래하고, 그렇다고 "0.7"을 초과하여 설정할 경우 잦은 조기소화의 발생으로 인해 보일러의 내구성이 저하되는 문제가 있어, 본 발명에서는 상기 제3배수(T3)를 "0.5~0.7"로 설정한 것이다.

한편, 상기 제어장치(1)에서 전술한 바와 같이 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 각각 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S8)한 결과, 난방공급온도(Tout) 또는 난방환수온도(Tin) 중 어느 한 온도라도 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 낮으면 조기소화 상태로 인식하고 난방연소를 실시하는 단계(S2)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행하게 된다.

그러나 상기 제어장치(1)에 판단한 결과 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같으면, 일단 정상적인 소화로 판단하고 조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었는지 판단(S9)하여 경과되지 않았으면 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 낮거나 같은지를 판단하는 이전단계(S8)로 되돌아가는 계속 판단하게 된다.

여기서 정해진 제2시간(B)은 난방 배관 전체를 2~3회 순환하여 반복 소화를 방지하기 위하여 난방수가 난방배관 내에서 충분히 열교환될 수 있는 시간으로, 분배기의 수 및 배관 길이에 따라 차이는 있지만, 보일러 난방 최대열량에 따른 분배기 수 및 분배기 한구 당 배관 길이가 최대 150m인 점을 고려하여 "5~15분"으로 설정하였다.

이때, 상기 제2시간(B)을 "5"분 미만으로 짧게 설정할 경우 난방을 필요로 하는 공간에 난방수 공급을 충분히 하지 못하여 난방 성능이 저하될 문제가 있고, 그렇다고 "15분"을 초과하여 길게 설정할 경우에는 난방을 필요로 하는 공간에 온도가 상승하여 난방배관 내의 난방수 온도가 크게 떨어지지 않는 상태에서 순환펌프를 지속적으로 작동함으로써 불필요한 에너지 사용 및 작동소음의 발생 문제 등이 있어, 본 발명에서는 상기 제2시간(B)을 "5~15분"으로 설정한 것이다.

또한, 상기와 같이 상기 제어장치(1)에서 계속 두 단계(S8, S9)를 판단한 결과, 조기소화 후 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은 상태(S8에서 Yes)를 유지하는 가운데 정해진 제2시간(B)도 경과되었면(S9에서 Yes), 난방을 원하는 공간을 사용자의 설정온도에 맞게 충분히 난방한 후 소화가 이루어진 것으로 인식하고 순화펌프의 구동을 정지(S10)시키고 난방연소 제어를 종료하고 일반 제어모드로 돌입하게 된다.

따라서, 본 발명을 적용하면 난방을 필요로 하는 공간의 포화상태를 확인할 수 있어 조기소화에 의한 난방 성능 저하를 방지할 수 있고, 불필요한 연소를 방지하여 최적 상태의 난방제어가 가능하며, 조기소화에 의한 소화 및 연소의 반복 회수를 감소시켜 보일러 자체의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 제어장치(1)에서 전술한 바와 같이, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S4)한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 낮거나(S4에서 No), 또는 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단(S5)한 결과 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하거나(S5에서 Yes), 또는 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단(S6)한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 낮으면(S6에서 No), 사용자가 온도조절장치(7)를 통해 난방설정온도(Tset)를 낮춰 재설정하거나 또는 강제로 난방소화버튼 등을 조작함으로 인해 강제소화신호가 입력되는지를 판단(S11)하게 된다.

그 결과 사용자가 강제소화신호를 입력시키지 않은 상태이면(S11에서 No), 열량제어 실시단계(S3)로 되돌아가 그 이후의 단계를 반복 수행한다.

그러나 사용자가 온도조절장치(7)를 통해 강제소화신호를 입력시킨 상태이면(S11에서 Yes), 즉시 난방연소에 대한 강제소화를 실시(S12)하고, 순환펌프의 구동을 정지(S10)한 후 본 발명의 난방연소 제어를 종료하고 일반 제어모드로 돌입하게 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 제어장치
11 : 연산장치 12 : 기억장치
2 : 난방공급 온도센서
3 : 난방환수 온도센서
4 : 불꽃검지장치
5 : 송풍팬 구동장치
6 : 가스공급 구동장치
7 : 온도조절장치
8 : 순환펌프 구동장치

Claims

보일러의 난방운전이 "온"이면,
순환펌프를 작동시키는 단계와;
이어서 난방연소를 실시하는 단계와;
난방공급 설정온도(Tset) 대비 난방공급온도(Tout) 및 난방환수온도(Tin)에 대응하여 열량제어를 실시하는 단계와;
난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계와;
난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높으면, 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단하는 단계와;
난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속되지 않으면, 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 단계와;
난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화를 실시하는 단계와;
이어서 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 각각 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단하여 난방공급온도(Tout) 또는 난방환수온도(Tin) 중 어느 한 온도라도 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 낮으면 난방연소 실시 단계로 되돌아가는 단계와;
난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같으면, 조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었는지 판단하여 경과되지 않았으면 난방공급온도(Tout)와 난방환수온도(Tin)가 모두 난방공급 설정온도(Tset) × 제3배수(T3)한 값보다 높거나 같은지를 판단하는 이전단계로 되돌아가는 단계와;
조기소화 후 정해진 제2시간(B)을 경과되었으면 순화펌프의 구동을 정지시키고 종료하는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 높거나 같은지를 판단한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제1배수(T1)한 값보다 낮거나,
또는 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하는지 판단한 결과 난방공급 설정온도(Tset) - 난방환수온도(Tin)한 값이 정해진 온도차(ΔT)보다 낮거나 같은 상태를 정해진 제1시간(A) 이상 지속하거나,
또는 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 높거나 같은지를 판단한 결과 난방공급온도(Tout)가 난방공급 설정온도(Tset) × 제2배수(T2)한 값보다 낮으면,
사용자가 온도조절장치를 통해 강제소화신호를 입력시키는지를 판단하여 입력시키지 않은 상태이면 열량제어 실시단계로 되돌아가는 단계와;
사용자가 온도조절장치를 통해 강제소화신호를 입력시킨 상태이면 소화를 실시하고 순환펌프의 구동을 정지시키는 단계로 되돌아가는 단계;를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1배수(T1)는 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로서 "0.8~0.9"로 설정하고,
상기 제2배수(T2)는 하이컷을 결정하기 위한 난방공급 설정온도(Tset)의 배수로 "1.1~1.3"으로 설정하며,
상기 정해진 온도차(ΔT)는 난방이 충분히 되었는지를 확인하기 위한 설정온도 및 환수온도 사이의 한계 온도차로 "15~25℃"로 설정하고,
상기 정해진 제1시간(A)은 난방 배관을 전체를 순환하여 온도가 안정화를 판단하는 시간으로 "2~5분"으로 설정한 것을 특징으로 하는 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3배수(T3)는 조기소화를 방지하기 위해 난방수 온도를 결정하기 위한 배수로 "0.5~0.7"로 설정하고,
상기 정해진 제2시간(B)은 난방 배관을 전체를 2~3회 순환하여 반복 소화를 방지하기 위한 시간으로 "5~15분"으로 설정한 것을 특징으로 하는 보일러의 난방운전 중 조기소화 시 난방운전 제어방법.