KR102631426B1 - District heating system and method for smart control of disctrict heating system - Google Patents
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Abstract
열 생산시설로부터 생산된 열을 열 수송시설을 이용하여 열 사용시설로 전달하는 지역 난방 시스템의 운전 방법은, 중앙감시부, 자동제어부, 열 교환부 및 최적 열공급 연산부를 포함하며, 열 교환부를 통해서 중온수를 수용 단위로 공급하는 열 사용시설을 제공하는 단계, 최적 열공급 연산부는 열 사용시설에 대한 특정 기간 동안 소정의 시간 단위로 예측 난방 에너지량 및 예측 외기 온도를 포함하는 예측 시나리오 데이터를 유지하는 단계, 최적 열공급 연산부는 시간 단위로 예측 난방 에너지량, 예측 외기 온도, 실제 외기 온도, 난방수의 환수 온도 및 수용 단위의 빌딩 인자를 이용하여 시간 단위로 난방수의 공급 온도를 산출하는 단계, 및 자동제어부는 난방수를 공급 온도로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The operation method of a district heating system that transfers heat produced from a heat production facility to a heat-using facility using a heat transport facility includes a central monitoring unit, an automatic control unit, a heat exchange unit, and an optimal heat supply calculation unit, through the heat exchange unit. A step of providing a heat-using facility that supplies medium-temperature water to the receiving unit, wherein the optimal heat supply calculation unit maintains predicted scenario data including the amount of predicted heating energy and the predicted outside temperature at predetermined time units during a specific period for the heat-using facility. Step, the optimal heat supply calculation unit calculates the supply temperature of heating water on an hourly basis using the predicted heating energy amount on an hourly basis, the predicted outside air temperature, the actual outside air temperature, the return temperature of the heating water, and the building factor of the receiving unit, and The automatic control unit may include a step of controlling the heating water to the supply temperature.
Description
본 발명은 지역 난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 에너지 절감을 위해 지역 난방 시스템을 개선하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to district heating systems and, more particularly, to methods of improving district heating systems for energy savings.
지역 난방 시스템(District Heating System)은 집중된 대규모 열 생산시설에서 일정한 지역 내에 있는 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등의 건물에 고압 증기, 고압 온수 등의 열원을 공급하는 집단에너지 공급시스템이다.The District Heating System is a district energy supply system that supplies heat sources such as high-pressure steam and high-pressure hot water from concentrated large-scale heat production facilities to buildings such as houses, shops, offices, schools, hospitals, and factories within a certain area. .
지역난방시스템은 열원을 생산하는 열 생산시설, 열원을 사용하는 열 사용시설, 열 생산시설과 열 사용시설 사이에 열을 전달하는 열 수송시설을 포함하며, 열 사용시설은 열교환기를 포함하여 열 수송시설로부터 전달된 열을 각 수용단위로 전달할 수 있다. The district heating system includes heat production facilities that produce heat sources, heat use facilities that use heat sources, and heat transportation facilities that transfer heat between heat production facilities and heat use facilities. Heat use facilities include heat exchangers to transport heat. Heat transferred from the facility can be transferred to each receiving unit.
지역 난방 시스템은 아파트, 업무, 상업용 건물들에서 개별 열 생산시설을 설치하지 않고, 열병합 발전소, 자원회수시설 등 첨단 오염방지 설비가 완비된 대규모 열 생산시설을 이용한다는 점에서 에너지 절약과 오염물질 배출 감소 효과를 기대할 수 있고, 쾌적한 도시 및 주거 환경 조성은 물론, 에너지 절약에 기여하는 효율적인 난방 방식일 수 있다.The district heating system saves energy and releases pollutants in that it does not install individual heat production facilities in apartments, offices, or commercial buildings, but uses large-scale heat production facilities equipped with advanced pollution prevention facilities such as cogeneration power plants and resource recovery facilities. A reduction effect can be expected, and it can be an efficient heating method that contributes to energy conservation as well as creating a comfortable urban and residential environment.
도 1은 종래의 지역 난방 시스템을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining a conventional district heating system.
도 1을 참조하면, 종래의 지역 난방 시스템은 중온수를 생산하는 열 생산시설(110) 및 열 사용시설(120)을 포함하며, 열 생산시설(110)로부터 생성된 중온수는 열 수송시설(140)을 통해서 열 사용시설(120)로 전달될 수 있다. Referring to Figure 1, the conventional district heating system includes a heat production facility 110 and a heat use facility 120 that produce medium-temperature water, and the medium-temperature water generated from the heat production facility 110 is supplied to a heat transport facility ( It can be delivered to the heat use facility 120 through 140).
열 사용시설(120)은 중앙감시장치(Central Control Monitoring System; CCMS), 자동제어장치(Direct Digital Controller; DDC), 열교환기를 포함할 수 있으며, 전달된 중온수는 열교환기에서 난방수로 전환되어 배급라인(150)을 통해 각 수용 단위(130)로 전달될 수 있다. 여기서 수용 단위라 함은 아파트나 상업용 건물 각 동이거나 각 동에 포함된 각 세대일 수 있다.The heat use facility 120 may include a central control monitoring system (CCMS), a direct digital controller (DDC), and a heat exchanger, and the delivered medium-temperature water is converted into heating water in the heat exchanger. It can be delivered to each receiving unit 130 through the distribution line 150. Here, the accommodation unit may be each apartment or commercial building, or each household included in each building.
종래의 지역 난방 시스템에서 각 열 사용시설(120)은 난방수의 공급 온도(Ts)를 설정함에 있어서, 전문성이 부족한 관리자에 의해서 제어되기 때문에 계절에 상관 없이 일정한 온도로 설정되는 것이 일반적이었다.In a conventional district heating system, each heat-using facility 120 is controlled by a manager who lacks expertise in setting the supply temperature (Ts) of heating water, so it is generally set to a constant temperature regardless of the season.
또한, 열 사용시설이나 각 수용 단위의 건물 특성에 맞지 않게 설정됨으로써, 비효율적 운전으로 인한 난방 에너지 손실 원인을 제공할 수 있다. 또한, 열 사용시설의 관리자가 난방수의 공급 온도(Ts)를 기준 없이 또는 경험에 의존하여 임의로 조절하는 경우가 비일비재하기 때문에 시설 관리자에 의한 설정에는 열에너지의 효율 향상에 한계가 있다.In addition, by being set in a way that does not match the heat usage facilities or the building characteristics of each accommodation unit, it may cause heating energy loss due to inefficient operation. In addition, because managers of heat-using facilities often arbitrarily adjust the supply temperature (Ts) of heating water without any standards or based on experience, there is a limit to improving the efficiency of thermal energy in settings made by facility managers.
한국등록특허 제10-1994689호에는 지역난방시스템 및 그 제어방법이 개시되어 있으며, 중온수를 공급하는 펌프의 구동속도를 외기 온도에 따라 가변한다는 내용이 기재되어 있다. 중온수의 공급 펌프를 구동함에 있어서, 외기 온도가 설정 온도 미만이면 구동한다는 점을 설명하고 있지만, 지역 난방의 목적이 난방 이외에도 온수 공급 등을 목적으로 한다는 점에서 한계가 있다.Korean Patent No. 10-1994689 discloses a district heating system and its control method, and states that the driving speed of a pump that supplies medium-temperature water is varied according to the outside temperature. In driving the mid-temperature water supply pump, it is explained that it is driven when the outside temperature is below the set temperature, but there is a limitation in that the purpose of district heating is to supply hot water in addition to heating.
한국등록특허 제10-1726571호에는 에너지 효율 향상을 위한 지역난방용 중온수 유량 조절 방법이 개시되어 있으며, 목표 온도와 현재 온도를 이용하여 난방 부하를 산출하고, 산출된 난방 부하에 따라 에너지 공급량을 자동으로 조절한다는 내용이 있다. 난방 부하 산출을 통해 중온수의 공급 유량을 조절한다는 점에서 수용 단위의 특성을 반영하지 못한다는 점에서 한계가 있다.Korean Patent No. 10-1726571 discloses a method of controlling the flow rate of medium-hot water for district heating to improve energy efficiency, calculating the heating load using the target temperature and the current temperature, and automatically adjusting the amount of energy supplied according to the calculated heating load. There is a content that adjusts . There is a limitation in that it does not reflect the characteristics of the receiving unit in that it controls the supply flow rate of medium-temperature water through heating load calculation.
본 발명은 열 사용시설을 운영함에 있어서 건물의 특성 및 공급 온도, 환수 온도를 포함한 최소의 변수로 지역 난방을 효율적으로 활용할 수 있는 지역 난방 시스템 및 그 운전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a district heating system and its operation method that can efficiently utilize district heating with minimal variables, including building characteristics, supply temperature, and return temperature, when operating a heat-using facility.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 열 생산시설로부터 생산된 열을 열 수송시설을 이용하여 열 사용시설로 전달하는 지역 난방 시스템의 운전 방법은, 중앙감시부, 자동제어부, 열 교환부 및 최적 열공급 연산부를 포함하며, 열 교환부를 통해서 난방수를 수용 단위로 공급하는 열 사용시설에 제공하는 단계, 최적 열공급 연산부는 열 사용시설에 대한 특정 기간 동안 소정의 시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t); Gcal/hr) 및 예측 외기 온도(Tp(t); ℃)를 포함하는 예측 시나리오 데이터를 유지하는 단계, 최적 열공급 연산부는 시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t)), 예측 외기 온도(Tp(t)), 실제 외기 온도(To(t)), 난방수의 환수 온도(Tr) 및 수용 단위의 빌딩 인자(BF)를 이용하여 시간 단위로 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하는 단계, 및 자동제어부는 난방수를 공급 온도(Ts(t))로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a method of operating a district heating system that transfers heat produced from a heat production facility to a heat use facility using a heat transport facility includes a central monitoring unit, an automatic control unit, a heat exchange unit, and It includes an optimal heat supply calculation unit and provides heating water to a heat-using facility in a receiving unit through a heat exchange unit. The optimal heat supply calculation unit predicts the amount of heating energy (Hp) in a predetermined time unit during a specific period for the heat-using facility. Maintaining predicted scenario data including (t); Gcal/hr) and predicted outside temperature (Tp(t); ℃), the optimal heat supply calculation unit predicts the predicted heating energy amount (Hp(t)) on an hourly basis. The supply temperature of heating water (Ts( A step of calculating t)), and the automatic control unit may include a step of controlling the heating water to the supply temperature (Ts(t)).
최적 열공급 연산부는 기존의 중앙감시부 및 자동제어부를 포함하는 열 사용시설에 부가하여 새로운 기능을 부가할 수 있으며, 예측 시나리오 데이터를 이용하여 종래의 방식, 즉 약 50℃로 난방수의 공급 온도를 고정 값으로 설정하는 방식을 극복할 수 있다. The optimal heat supply calculation unit can add new functions in addition to heat usage facilities including the existing central monitoring unit and automatic control unit, and uses predicted scenario data to set the heating water supply temperature to about 50℃ using the conventional method. The method of setting it to a fixed value can be overcome.
이를 위해 최적 열공급 연산부는 예측 시나리오 데이터를 미리 저장할 수 있으며, 예측 시나리오 데이터에서는 열 사용시설의 과거 시간 단위 별로 난방 에너지량과 외기 온도를 수집하여 시간 단위 별 예측 난방 에너지량(Hp(t))과 예측 외기 온도(Tp(t))를 생성할 수 있다. For this purpose, the optimal heat supply calculation unit can store predicted scenario data in advance. In the predicted scenario data, the amount of heating energy and outdoor temperature for each past time unit of the heat-using facility are collected, and the amount of predicted heating energy (Hp(t)) for each time unit is calculated. A predicted outdoor temperature (Tp(t)) can be generated.
예를 들어, 과거 시간 단위 데이터에는 과거 1년간 또는 수년 간의 중온수의 공급량, 중온수의 공급 온도 및 중온수의 환수 온도, 당시 외기 온도 등이 저장되어 있을 수 있으며, 이들을 이용하여 관리자 또는 최적 열공급 연산부는 시간 단위 별 예측 난방 에너지량(Hp(t))과 예측 외기 온도(Tp(t))를 산출할 수 있다.For example, past time unit data may store the supply amount of medium-temperature water over the past year or several years, the supply temperature of medium-temperature water, the return temperature of medium-temperature water, and the external temperature at the time, and these can be used to provide managers or optimal heat supply. The calculation unit can calculate the predicted heating energy amount (Hp(t)) and predicted outdoor temperature (Tp(t)) by time unit.
예측 시나리오 데이터는 다양한 방식으로 저장될 수 있다. 예를 들어, 월 단위로 매일을 24시간으로 구분하고, 1시간 시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 및 예측 외기 온도(Tp(t)를 유지할 수 있다. 다른 예로, 월 단위(1월~12월)가 아닌 주 단위(1주~52주), 매일(1일~365일)로 구분할 수도 있고, 1시간 단위가 아닌 2~3시간 단위 또는 10, 15분 단위 등으로 세분화할 수도 있다.Predictive scenario data can be stored in a variety of ways. For example, each day can be divided into 24 hours on a monthly basis, and the predicted heating energy amount (Hp(t)) and predicted outdoor temperature (Tp(t)) can be maintained on a 1-hour basis. As another example, on a monthly basis ( It can be divided into weekly (1 week to 52 weeks) or daily (1 day to 365 days) rather than January to December, and subdivided into 2-3 hour increments or 10 or 15 minute increments instead of 1 hour. You may.
난방수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하는 단계에서 공급 온도(Ts(t))는 아래의 수학식을 통해 산출될 수 있다. In the step of calculating the supply temperature (Ts(t)) of heating water, the supply temperature (Ts(t)) can be calculated through the equation below.
Ts(t) = Tr + Ho(t)*DFTs(t) = Tr + Ho(t)*DF
Ho(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BFHo(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BF
여기서, Tr은 환수 온도, Ho(t)는 시간 단위별 보정된 난방 에너지량(Gcal/hr), DF는 열 교환부의 디자인 요소(℃/(Gcal/hr)), Hp(t)는 예측 난방 에너지량, To(t)는 실제 외기 온도, Tp(t)는 예측 외기 온도, BF는 수용 단위의 빌딩 인자일 수 있다.Here, Tr is the water return temperature, Ho(t) is the amount of heating energy corrected by time unit (Gcal/hr), DF is the design factor of the heat exchange unit (℃/(Gcal/hr)), and Hp(t) is the predicted heating energy. The amount of energy, To(t) may be the actual outside temperature, Tp(t) may be the predicted outside temperature, and BF may be the building factor of the receiving unit.
환수 온도(Tr)는 고정된 값일 수 있으며, 다음의 수학식을 통해 산출될 수 있다. The water return temperature (Tr) may be a fixed value and can be calculated through the following equation.
Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )
여기서, ceil ()는 올림값 함수, Ts_max 는 난방수의 최대 공급 온도, Hp_max 는 예측 시나리오 데이터에 저장된 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 중 최대값일 수 있다. Here, ceil () may be a raised value function, Ts_max may be the maximum supply temperature of heating water, and Hp_max may be the maximum value among the predicted heating energy amounts (Hp(t)) stored in the predicted scenario data.
열 교환부의 디자인 요소(DF) 역시 고정된 값일 수 있으며, 다음의 수학식을 통해 산출될 수 있다. 디자인 요소(DF)를 정의하기 위해 열 교환부 또는 열 교환기의 설계 정보가 이용될 수 있다. The design factor (DF) of the heat exchanger can also be a fixed value and can be calculated through the following equation. Design information of the heat exchanger or heat exchanger may be used to define the design factor (DF).
DF = (Tsd -Trd )/HexdDF = (Tsd -Trd )/Hexd
여기서, Hexd의 열 교환부의 설계 용량(Gcal/hr), Tsd의 정격 입구 온도, Trd의 정격 출구 온도일 수 있다.Here, it may be the design capacity of the heat exchanger (Gcal/hr) for Hexd, the rated inlet temperature for Tsd, and the rated outlet temperature for Trd.
수용 단위의 빌딩 인자(BF)는 수용 단위의 종류 및 연식을 고려하여 아래의 표를 참조하여 산출될 수 있다. 주거용 건물은 아파트, 공동 주택, 개별 주택 등일 수 있으며, 상업용 건물은 업무용 건물, 상가, 공공 기관 등일 수 있다.The building factor (BF) of the accommodation unit can be calculated by referring to the table below, considering the type and age of the accommodation unit. Residential buildings may be apartments, apartments, individual houses, etc., and commercial buildings may be office buildings, shopping malls, public institutions, etc.
이 외에도 수용 단위의 빌딩 인자(BF)는 수용 단위의 건물의 단열, 위치, 방향 등 다양한 특정을 반영하여 보정될 수 있다.In addition, the building factor (BF) of the accommodation unit can be corrected by reflecting various characteristics such as insulation, location, and orientation of the building of the accommodation unit.
본 발명의 지역 난방 시스템 및 그 운전 방법에 따르면, 열 사용시설은 최적 열공급 연산부를 부가함으로써, 기존의 방식에 비해 열 에너지 사용을 4.0% 이상 절감할 수 있다. According to the district heating system and its operation method of the present invention, heat-using facilities can reduce heat energy use by more than 4.0% compared to the existing method by adding an optimal heat supply calculation unit.
특히, 난방이 10월에서 4월까지 공급된다고 가정할 때, 일반적으로 1월과 2월이 가장 춥고 난방 에너지가 가장 많이 필요하다고 할 수 있다. 그런데 종래에는 상대적으로 필요한 난방 에너지가 적을 것으로 예상되는 10~12월과 3~4월도 1~2월과 동일한 수준으로 공급되어 에너지 효율이 악화되는 원인이 될 수 있다.In particular, assuming that heating is supplied from October to April, it can be said that January and February are generally the coldest and require the most heating energy. However, conventionally, October to December and March to April, when relatively less heating energy is expected to be needed, are supplied at the same level as January to February, which may cause energy efficiency to deteriorate.
하지만, 본 발명에 따르면, 과거 에너지 사용을 통해서 에너지 시나리오 데이터를 생성하고, 이를 이용하되 실제 외기 온도를 반영하여 이를 보정할 수 있다. However, according to the present invention, energy scenario data can be generated through past energy use and used to correct it by reflecting the actual outdoor temperature.
또한, 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 제어하여 조절하는 변수를 단순화하고, 환수 온도(Tr)와 빌딩 인자(BF) 등을 고정 값으로 한정하여 실시간 제어를 효율적으로 운영할 수 있다. In addition, the variables controlled by controlling the heating water supply temperature (Ts(t)) are simplified, and real-time control can be operated efficiently by limiting the water return temperature (Tr) and building factor (BF) to fixed values. .
즉, 본 발명은 열 사용시설을 운영함에 있어서 건물의 특성 및 공급 온도, 환수 온도를 포함한 최소의 변수로 지역 난방을 효율적으로 활용할 수 있다.In other words, the present invention can efficiently utilize district heating with minimal variables including building characteristics, supply temperature, and return temperature when operating a heat-using facility.
도 1은 종래의 지역 난방 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 지역 난방 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법에서 예측 시나리오 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법에서 난방 에너지의 보정 값이 실제량과 부합하는지를 비교하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법과 종래 운전방법을 비교하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법과 종래 운전방법에 따른 에너지 소비량을 비교하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining a conventional district heating system.
Figure 2 is a diagram for explaining the district heating system of the present invention.
3 and 4 are diagrams for explaining predicted scenario data in the operating method of the district heating system of the present invention.
5 to 7 are diagrams for comparing whether the correction value of heating energy matches the actual amount in the operating method of the district heating system of the present invention.
8 to 10 are diagrams for comparing the operation method of the district heating system of the present invention with the conventional operation method.
Figure 11 is a diagram for comparing energy consumption according to the operation method of the district heating system of the present invention and the conventional operation method.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in this description, the same numbers refer to substantially the same elements, and under these rules, the description can be made by citing the content shown in other drawings, and content that is judged to be obvious to those skilled in the art or that is repeated can be omitted.
도 2는 본 발명의 지역 난방 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법에서 예측 시나리오 데이터를 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a diagram for explaining the district heating system of the present invention, and Figures 3 and 4 are diagrams for explaining predicted scenario data in the operating method of the district heating system of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 난방 시스템은 중온수를 생산하는 열 생산시설(110) 및 열 사용시설(120)을 포함하며, 열 생산시설(110)로부터 생성된 중온수는 열 수송시설(140)을 통해서 열 사용시설(120)로 전달될 수 있다. 2 to 4, the district heating system according to an embodiment of the present invention includes a heat production facility 110 and a heat use facility 120 that produce medium-temperature water, and the heat production facility 110 The generated medium-temperature water can be delivered to the heat use facility 120 through the heat transport facility 140.
열 사용시설(120)은 중앙감시부(Central Control Monitoring System; CCMS), 자동제어부(Direct Digital Controller; DDC), 열 교환부, 최적 열공급 연산부를 포함할 수 있으며, 전달된 중온수는 열 교환부에서 난방수로 전환되어 배급라인(150)을 통해 각 수용 단위(130)로 전달될 수 있다. 최적 열공급 연산부는 난방 에너지에 대한 예측 시나리오 데이터를 포함하여 자동제어부에 의한 열 교환부로부터 공급되는 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 제어할 수 있다. The heat use facility 120 may include a central monitoring system (CCMS), an automatic control unit (Direct Digital Controller (DDC)), a heat exchange unit, and an optimal heat supply calculation unit, and the delivered medium-temperature water is used in the heat exchange unit. It can be converted into heating water and delivered to each receiving unit 130 through the distribution line 150. The optimal heat supply calculation unit can control the supply temperature (Ts(t)) of the heating water supplied from the heat exchange unit by the automatic control unit, including predicted scenario data for heating energy.
본 실시예에서 수용 단위(130)를 아파트로 정의하였지만, 이 외에도 사무용 빌딩, 상가, 공공 기관 등 상업용 건물일 수 있고, 한 동의 건물이거나 각 동에 포함된 각 세대일 수 있다.In this embodiment, the accommodation unit 130 is defined as an apartment, but it may also be a commercial building such as an office building, a shopping mall, or a public institution, and may be a single building or each household included in each building.
최적 열공급 연산부는 열 사용시설에 대한 특정 기간 동안 소정의 시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t); Gcal/hr) 및 예측 외기 온도(Tp(t); ℃)를 포함하는 예측 시나리오 데이터를 유지할 수 있다. The optimal heat supply calculation unit provides predicted scenario data including predicted heating energy amount (Hp(t); Gcal/hr) and predicted outside temperature (Tp(t); ℃) in predetermined time units during a specific period for heat-using facilities. It can be maintained.
도 3 및 도 4를 보면, 예측 시나리오의 일 예를 확인할 수 있다. 여기서, 각 월별로 매 시간(1~24시)별로 예측 외기 온도(Tp(t)) 및 예측 난방 에너지량(Hp(t))에 관한 정보를 저장할 수 있다. Looking at Figures 3 and 4, an example of a prediction scenario can be seen. Here, information on the predicted outdoor temperature (Tp(t)) and predicted heating energy amount (Hp(t)) can be stored for each hour (1 to 24 hours) in each month.
예측 시나리오 데이터를 생성하기 위해서, 최적 열공급 연산부는 과거 1년간 또는 수년 간의 데이터를 이용하여 예측 외기 온도(Tp(t)) 및 예측 난방 에너지량(Hp(t))을 저장할 수 있다. In order to generate predicted scenario data, the optimal heat supply calculation unit can store the predicted outdoor temperature (Tp(t)) and the predicted heating energy amount (Hp(t)) using data from the past year or several years.
예측 외기 온도(Tp(t))는 해당 월의 매시간 평균 온도를 산출하여 저장할 수 있다. 예측 난방 에너지량(Hp(t))도 과거 지역 난방 시스템의 열 사용시설에 저장된 중온수의 공급량, 중온수의 공급 온도 및 중온수의 환수 온도, 당시 외기 온도 등을 이용하여 산출할 수 있다.The predicted outdoor temperature (Tp(t)) can be calculated and stored as the average temperature for each hour of the month. The predicted heating energy amount (Hp(t)) can also be calculated using the supply amount of medium-temperature water stored in the heat usage facility of the past district heating system, the supply temperature of medium-temperature water, the return temperature of medium-temperature water, and the external air temperature at the time.
이러한 데이터를 이용하여 관리자 또는 최적 열공급 연산부는 시간 단위 별 예측 난방 에너지량(Hp(t))과 예측 외기 온도(Tp(t))를 실시간으로 산출하거나 미리 저장하여 유지할 수 있다. Using these data, the manager or the optimal heat supply calculation unit can calculate the predicted heating energy amount (Hp(t)) and predicted outside temperature (Tp(t)) for each hourly unit in real time or store them in advance.
예측 시나리오 데이터는 다양한 방식으로 저장될 수 있다. 본 실시예와 같이, 일 구분 없이 월 단위로 매일을 24시간으로 구분하고, 시간 단위도 1시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 및 예측 외기 온도(Tp(t)를 유지할 수 있다.Predictive scenario data can be stored in a variety of ways. As in this embodiment, each day is divided into 24 hours on a monthly basis without division of days, and the predicted heating energy amount (Hp(t)) and predicted outdoor temperature (Tp(t)) can be maintained on an hourly basis. .
하지만, 다른 실시예에 따르면, 주 단위(1주~52주)로 구분하거나 매일(1일~365일)로 구분하여 시간 단위의 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 및 예측 외기 온도(Tp(t)를 유지할 수 있으며, 시간 단위도 1시간보다 짧은 30분, 15분, 10분 단위로 세분화할 수도 있다.However, according to another embodiment, the predicted heating energy amount (Hp(t)) and predicted outdoor temperature (Tp) are divided into weekly units (1 week to 52 weeks) or daily units (1 day to 365 days). (t) can be maintained, and the time unit can also be subdivided into 30 minutes, 15 minutes, and 10 minutes, which are shorter than 1 hour.
본 실시예에서는 실시간 외기 온도를 반영하여 보정된 에너지 소비량을 산출하기 때문에, 일 구분 없이 월 단위로 매일을 24시간으로 구분하고, 시간 단위도 1시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 및 예측 외기 온도(Tp(t)를 유지함으로써 연산에 대한 부담을 줄일 수 있다.In this embodiment, since the corrected energy consumption is calculated by reflecting the real-time outdoor temperature, each day is divided into 24 hours on a monthly basis without division into days, and the time unit is also calculated in 1-hour increments. The amount of predicted heating energy (Hp(t)) And the computational burden can be reduced by maintaining the predicted outdoor temperature (Tp(t)).
참고로, 지역 난방은 10월부터 4월까지 실시하는 것으로 가정함으로써, 5월부터 9월까지는 하절기로서 지역 난방을 실시하지 않아 별도의 데이터를 생략될 수 있다. For reference, by assuming that district heating is performed from October to April, separate data may be omitted since district heating is not performed from May to September as the summer season.
중온수의 공급 온도(Ts(t))를 시간 단위로 산출하기 위해서 최적 열공급 연산부는 예측 난방 에너지량(Hp(t)), 예측 외기 온도(Tp(t)), 실제 외기 온도(To(t)), 난방수의 환수 온도(Tr) 및 수용 단위의 빌딩 인자(BF)를 이용할 수 있다. 여기서, 난방수의 환수 온도(Tr) 및 수용 단위의 빌딩 인자(BF)는 고정된 값을 이용할 수 있다.In order to calculate the supply temperature of medium-temperature water (Ts(t)) on an hourly basis, the optimal heat supply calculation unit calculates the predicted heating energy amount (Hp(t)), predicted outdoor temperature (Tp(t)), and actual outdoor temperature (To(t). )), the return temperature of heating water (Tr), and the building factor (BF) of the receiving unit can be used. Here, the return temperature (Tr) of the heating water and the building factor (BF) of the receiving unit may use fixed values.
난방수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하는 단계에서 공급 온도(Ts(t))는 아래의 수학식을 통해 산출될 수 있다. In the step of calculating the supply temperature (Ts(t)) of heating water, the supply temperature (Ts(t)) can be calculated through the equation below.
Ts(t) = Tr + Ho(t)*DFTs(t) = Tr + Ho(t)*DF
Ho(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BFHo(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BF
여기서, Tr은 환수 온도, Ho(t)는 시간 단위별 보정된 난방 에너지량(Gcal/hr), DF는 열 교환부의 디자인 요소(℃/(Gcal/hr)), Hp(t)는 예측 난방 에너지량, To(t)는 실제 외기 온도, Tp(t)는 예측 외기 온도, BF는 수용 단위의 빌딩 인자일 수 있다.Here, Tr is the water return temperature, Ho(t) is the amount of heating energy corrected by time unit (Gcal/hr), DF is the design factor of the heat exchange unit (℃/(Gcal/hr)), and Hp(t) is the predicted heating energy. The amount of energy, To(t) may be the actual outside temperature, Tp(t) may be the predicted outside temperature, and BF may be the building factor of the receiving unit.
그리고, 환수 온도(Tr)는 다음과 같이 산출된 고정된 값일 수 있다.And, the water return temperature (Tr) may be a fixed value calculated as follows.
Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )
여기서, ceil ()는 올림값 함수, Ts_max 는 난방수의 최대 공급 온도, Hp_max 는 예측 시나리오 데이터에 저장된 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 중 최대값일 수 있다. 여기서, 난방수의 최대 공급 온도는 과거 지역 난방 데이터 중 공급 온도의 최대값 또는 사용자의 설정에 의해서 정의될 수 있다.Here, ceil () may be a raised value function, Ts_max may be the maximum supply temperature of heating water, and Hp_max may be the maximum value among the predicted heating energy amounts (Hp(t)) stored in the predicted scenario data. Here, the maximum supply temperature of heating water may be defined by the maximum supply temperature among past district heating data or by user settings.
열 교환부의 디자인 요소(DF) 역시 고정된 값일 수 있으며, 다음의 수학식을 통해 산출될 수 있다. 디자인 요소(DF)를 정의하기 위해 열 교환부 또는 열 교환기의 설계 정보가 이용될 수 있다. The design factor (DF) of the heat exchanger can also be a fixed value and can be calculated through the following equation. Design information of the heat exchanger or heat exchanger may be used to define the design factor (DF).
DF = (Tsd -Trd )/HexdDF = (Tsd -Trd )/Hexd
여기서, Hexd의 열 교환부의 설계 용량(Gcal/hr), Tsd의 정격 입구 온도, Trd의 정격 출구 온도일 수 있다.Here, it may be the design capacity of the heat exchanger (Gcal/hr) for Hexd, the rated inlet temperature for Tsd, and the rated outlet temperature for Trd.
수용 단위의 빌딩 인자(BF)는 수용 단위의 종류 및 연식을 고려하여 아래의 표를 참조하여 산출될 수 있다. 주거용 건물은 아파트, 공동 주택, 개별 주택 등일 수 있으며, 상업용 건물은 업무용 건물, 상가, 공공 기관 등일 수 있다.The building factor (BF) of the accommodation unit can be calculated by referring to the table below, considering the type and age of the accommodation unit. Residential buildings may be apartments, apartments, individual houses, etc., and commercial buildings may be office buildings, shopping malls, public institutions, etc.
이 외에도 수용 단위의 빌딩 인자(BF)는 수용 단위의 건물의 단열, 위치, 방향 등 다양한 특정을 반영하여 보정될 수 있다.In addition, the building factor (BF) of the accommodation unit can be corrected by reflecting various characteristics such as insulation, location, and orientation of the building of the accommodation unit.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법에서 난방 에너지의 보정 값이 실제량과 부합하는지를 비교하기 위한 도면이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법과 종래 운전방법을 비교하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 지역 난방 시스템의 운전 방법과 종래 운전방법에 따른 에너지 소비량을 비교하기 위한 도면이다.Figures 5 to 7 are diagrams for comparing whether the correction value of heating energy in the operating method of the district heating system of the present invention matches the actual amount, and Figures 8 to 10 are diagrams for comparing the operating method of the district heating system of the present invention with the conventional method. This is a diagram for comparing operation methods, and Figure 11 is a diagram for comparing energy consumption according to the operation method of the district heating system of the present invention and the conventional operation method.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 특정년도의 12월, 1월 및 2월을 기준으로, 과거의 열 사용시설의 데이터를 이용하여 예측 시나리오 데이터를 생성하고, 실시간 외기 온도(To(t))를 반영하여 시간 단위별 보정된 난방 에너지량 (Ho(t))를 산출한 결과이다. 그리고 실제량은 특정년도의 12월, 1월 및 2월의 실제 시간 단위별 난방 에너지량이다. Referring to Figures 5 to 7, based on December, January, and February of a specific year, forecast scenario data is generated using data from past heat-using facilities, and real-time outdoor temperature (To(t)) is generated. This is the result of calculating the corrected heating energy amount (Ho(t)) by time unit, reflecting . And the actual amount is the amount of heating energy per actual time unit in December, January, and February of a specific year.
예측 시나리오 데이터를 통해서 산출된 보정된 난방 에너지량(Ho(t))과 실제 시간 단위별 난방 에너지량이 거의 동일한 패턴으로 적용되는 점을 고려할 때, 보정된 난방 에너지량(Ho(t))으로 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하는 것이 타당성이 있다는 점을 뒷받침할 수 있다. Considering that the corrected heating energy amount (Ho(t)) calculated through predicted scenario data and the actual heating energy amount per time unit are applied in almost the same pattern, heating with the corrected heating energy amount (Ho(t)) It can be supported that calculating the water supply temperature (Ts(t)) is feasible.
도 8 내지 도 10은, 상기 특정년도의 12월, 1월 및 2월을 기준으로 실시간 외기 온도(To(t))를 반영하여 보정된 난방 에너지량(Gcal/hr)(Ho(t))을 산출한 결과에 따라, 중온수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하여 관리한 시뮬레이션이다.8 to 10 show the amount of heating energy (Gcal/hr) (Ho(t)) corrected by reflecting the real-time outdoor temperature (To(t)) based on December, January, and February of the specific year. This is a simulation in which the supply temperature (Ts(t)) of medium-temperature water is calculated and managed according to the calculation results.
종래의 열 사용시설에서는 월에 상관없이 난방수의 공급 온도를 약 50℃로 고정하여 사용한 반면, 본 실시예에 따라 산출된 난방수의 공급 온도(Ts(t))는 열 사용시설의 사용빈도에 따라 변경할 수 있다.In conventional heat-using facilities, the supply temperature of heating water is fixed to about 50°C regardless of the month, whereas the supply temperature of heating water (Ts(t)) calculated according to this embodiment is based on the frequency of use of the heat-using facility. It can be changed depending on.
실제로, 열 사용시설에 거주하거나 머무는 사람의 활동이 많은 시간에는 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 증가시킬 필요가 있으나, 상대적으로 사람의 활동이 적은 시간에는 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 감소시킬 필요가 있다. In reality, it is necessary to increase the heating water supply temperature (Ts(t)) during times when people living or staying in heat-using facilities are active, but during times when people are relatively less active, the heating water supply temperature (Ts (t)) needs to be reduced.
그리고 주거용 건물에서는 저녁, 심야 및 아침에 사람의 활동이 많을 것으로 예상되나, 상업용 건물에서는 반대로 아침부터 오후에 사람이 활동이 많을 것으로 예상되기 때문에 이를 반영할 필요가 있다. In residential buildings, it is expected that there will be a lot of human activity in the evening, late at night, and in the morning, but in commercial buildings, on the contrary, it is expected that there will be a lot of human activity from morning to afternoon, so this needs to be reflected.
도 8 내지 도 10에는 시간 단위로 이러한 보정된 난방 에너지량이 반영될 수 있다. 이 외에도 그리고 실제 외기 온도(To(t))가 낮은 시간대에는 난방 수요가 증가할 수 있다는 점을 반영할 수 있다. 8 to 10 may reflect this corrected amount of heating energy on a time basis. In addition to this, it can also reflect the fact that heating demand may increase during times when the actual outside temperature (To(t)) is low.
이를 에너지 소비량으로 환산하여 비교하면, 도 11과 같이 비교됨을 알 수 있다. 이를 보면, 전반적으로 에너지 절감비율이 4.9%에서 7.0%까지 됨을 알 수 있다.When this is converted into energy consumption and compared, it can be seen that the comparison is as shown in FIG. 11. Looking at this, it can be seen that the overall energy savings rate ranges from 4.9% to 7.0%.
또한, 가장 추운 1월에 비해 상대적으로 덜 추운 12월 및 2월에서 에너지 절감 효율이 더 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 도 8과 도 10에서와 같이 공급 온도(Ts(t))의 최대 값이 1월에 비해 낮고 증감 폭도 상대적으로 소폭이어서 에너지 사용량이 전반적으로 더 감소함을 알 수 있다. 하지만, 종래 방식에서는 1월과 동일한 기준으로 난방수 공급 온도를 약 50℃로 고정하여 사용하였기 때문에 낭비되는 에너지 소비량이 많았음을 의미할 수 있다.In addition, it can be seen that energy saving efficiency increases further in December and February, which are relatively colder, compared to January, the coldest month. As shown in Figures 8 and 10, it can be seen that the maximum value of the supply temperature (Ts(t)) is lower than in January and the increase/decrease is relatively small, resulting in a further decrease in energy usage overall. However, in the conventional method, the heating water supply temperature was fixed at about 50°C based on the same standard as in January, which may mean that there was a lot of wasted energy consumption.
실제로 난방이 시작되는 10월 및 11월은 물론, 난방이 끝나는 3월 및 4월에는 에너지 절감비율이 더 증가할 것으로 예상된다. In fact, the energy saving rate is expected to increase further in October and November when heating begins, as well as in March and April when heating ends.
에너지 조절을 위해 열 사용시설은 난방수의 공급량이나 유속, 펌프 구동대수, 펌프의 구동회전 등을 조절하는 등 다양한 관점을 이용할 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 시간 단위로 제어함으로써 제어 변수를 단순히 유지할 수 있으며, 그에 따른 훌륭한 에너지 절감 효율을 기대할 수 있다. To control energy, heat-using facilities can use various perspectives, such as adjusting the supply amount or flow rate of heating water, the number of operating pumps, and the driving rotation of the pumps. However, in this embodiment, the control variable can be simply maintained by controlling the heating water supply temperature (Ts(t)) on a time basis, and excellent energy saving efficiency can be expected.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can do it.
110 : 열 생산시설 120 : 열 사용시설
130 : 수용 단위 140 : 열 수송시설
150 : 배관라인110: heat production facility 120: heat use facility
130: Accommodation unit 140: Heat transport facility
150: Piping line
Claims (13)
중앙감시부, 자동제어부, 열 교환부 및 최적 열공급 연산부를 포함하며, 상기 열 교환부를 통해서 중온수를 수용 단위로 공급하는 열 사용시설을 제공하는 단계;
상기 최적 열공급 연산부는 상기 열 사용시설에 대한 특정 기간 동안 소정의 시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t); Gcal/hr) 및 예측 외기 온도(Tp(t); ℃)를 포함하는 예측 시나리오 데이터를 유지하는 단계;
상기 최적 열공급 연산부는 상기 시간 단위로 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t)), 상기 예측 외기 온도(Tp(t)), 실제 외기 온도(To(t)), 난방수의 환수 온도(Tr) 및 상기 수용 단위의 빌딩 인자(BF)를 이용하여 상기 시간 단위로 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하는 단계; 및
상기 자동제어부는 난방수를 상기 공급 온도(Ts(t))로 제어하는 단계;를 포함하고,
난방수의 상기 공급 온도(Ts(t))를 산출하는 단계에서,
상기 공급 온도(Ts(t))는 아래의 수학식을 통해 산출되며,
Ts(t) = Tr + Ho(t)*DF
Ho(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BF
여기서, Tr은 상기 환수 온도, Ho(t)는 시간 단위별 보정된 난방 에너지량(Gcal/hr), DF는 상기 열 교환부의 디자인 요소(℃/(Gcal/hr)), Hp(t)는 상기 예측 난방 에너지량, To(t)는 상기 실제 외기 온도, Tp(t)는 상기 예측 외기 온도, BF는 상기 수용 단위의 상기 빌딩 인자인 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템의 운전 방법.
In a method of operating a district heating system that transfers heat produced from a heat production facility to a heat use facility using a heat transport facility,
Providing a heat use facility comprising a central monitoring unit, an automatic control unit, a heat exchange unit, and an optimal heat supply calculation unit, and supplying medium-temperature water to the receiving unit through the heat exchange unit;
The optimal heat supply calculation unit is a prediction scenario that includes a predicted amount of heating energy (Hp(t); Gcal/hr) and a predicted outside temperature (Tp(t); ℃) in predetermined time units during a specific period for the heat use facility. maintaining data;
The optimal heat supply calculation unit calculates the predicted heating energy amount (Hp(t)), the predicted outside temperature (Tp(t)), the actual outside temperature (To(t)), and the return temperature of heating water (Tr) in the time unit. and calculating the supply temperature (Ts(t)) of heating water in the time unit using the building factor (BF) of the accommodation unit. and
The automatic control unit includes controlling the heating water to the supply temperature (Ts(t)),
In the step of calculating the supply temperature (Ts(t)) of heating water,
The supply temperature (Ts(t)) is calculated through the equation below,
Ts(t) = Tr + Ho(t)*DF
Ho(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BF
Here, Tr is the water return temperature, Ho(t) is the amount of heating energy corrected by time unit (Gcal/hr), DF is the design element of the heat exchange unit (℃/(Gcal/hr)), and Hp(t) is The predicted heating energy amount, To(t), is the actual outside air temperature, Tp(t) is the predicted outside air temperature, and BF is the building factor of the accommodation unit.
상기 예측 시나리오 데이터에서 시간 단위 별 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t))과 상기 예측 외기 온도(Tp(t))는 상기 열 사용시설의 과거 시간 단위 별로 난방 에너지량과 외기 온도를 수집하여 생성되는 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템의 운전 방법.
According to paragraph 1,
From the predicted scenario data, the predicted heating energy amount (Hp(t)) and the predicted outside temperature (Tp(t)) for each time unit are generated by collecting the heating energy amount and outside temperature for each past time unit of the heat-using facility. A method of operating a district heating system, characterized in that:
상기 예측 시나리오 데이터는 월 단위로 매일을 1시간 시간 단위로 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 및 상기 예측 외기 온도(Tp(t)를 유지하는 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템의 운전 방법.
According to paragraph 1,
The predicted scenario data is a method of operating a district heating system, characterized in that the predicted heating energy amount (Hp(t)) and the predicted outside temperature (Tp(t)) are maintained on a monthly basis and on an hourly basis every day.
상기 환수 온도(Tr)는 고정된 값이며, 아래의 수학식을 통해 산출되며,
Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )
여기서, ceil ()는 올림값 함수, Ts_max 는 난방수의 최대 공급 온도, Hp_max 는 상기 예측 시나리오 데이터에 저장된 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 중 최대값인 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템의 운전 방법.
According to paragraph 1,
The water return temperature (Tr) is a fixed value and is calculated through the equation below,
Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )
Here, ceil () is a raised value function, Ts_max is the maximum supply temperature of heating water, and Hp_max is the maximum value of the predicted heating energy amount (Hp(t)) stored in the predicted scenario data. How to drive.
상기 열 교환부의 상기 디자인 요소(DF)는 고정된 값이며, 아래의 수학식을 통해 산출되며,
DF = (Tsd -Trd )/Hexd
여기서, Hexd의 열 교환부의 설계 용량(Gcal/hr), Tsd의 정격 입구 온도, Trd의 정격 출구 온도인 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템의 운전 방법.
According to paragraph 1,
The design factor (DF) of the heat exchanger is a fixed value and is calculated through the equation below,
DF = (Tsd -Trd )/Hexd
Here, a method of operating a district heating system, characterized in that the design capacity of the heat exchanger (Gcal/hr) is Hexd, the rated inlet temperature is Tsd, and the rated outlet temperature is Trd.
상기 수용 단위의 상기 빌딩 인자(BF)는 상기 수용 단위의 종류 및 연식을 고려하여 아래의 표를 참조하여 산출되는 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템의 운전 방법.
According to paragraph 1,
The building factor (BF) of the accommodation unit is calculated by referring to the table below, taking into account the type and age of the accommodation unit.
상기 열 사용시설은 중앙감시부, 자동제어부, 열 교환부, 최적 열공급 연산부 및 상기 열 교환부를 통해서 중온수를 공급하는 수용 단위를 포함하며,
상기 최적 열공급 연산부는 상기 열 사용시설에 대한 특정 기간 동안 소정의 시간 단위로 예측 난방 에너지량(Hp(t); Gcal/hr) 및 예측 외기 온도(Tp(t); ℃)를 포함하는 예측 시나리오 데이터를 유지하고,
상기 최적 열공급 연산부는 상기 시간 단위로 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t)), 상기 예측 외기 온도(Tp(t)), 실제 외기 온도(To(t)), 난방수의 환수 온도(Tr) 및 상기 수용 단위의 빌딩 인자(BF)를 이용하여 상기 시간 단위로 난방수의 공급 온도(Ts(t))를 산출하고,
상기 자동제어부는 난방수를 상기 공급 온도(Ts(t))로 제어하고,
상기 최적 열공급 연산부는 아래의 수학식을 이용하여 상기 공급 온도(Ts(t))를 산출하며,
Ts(t) = Tr + Ho(t)*DF
Ho(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BF
여기서, Tr은 상기 환수 온도, Ho(t)는 시간 단위별 보정된 난방 에너지량(Gcal/hr), DF는 상기 열 교환부의 디자인 요소(℃/(Gcal/hr)), Hp(t)는 상기 예측 난방 에너지량, To(t)는 상기 실제 외기 온도, Tp(t)는 상기 예측 외기 온도, BF는 상기 수용 단위의 상기 빌딩 인자인 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템.
In a district heating system that transfers heat produced from a heat production facility to a heat use facility using a heat transport facility,
The heat use facility includes a central monitoring unit, an automatic control unit, a heat exchange unit, an optimal heat supply calculation unit, and a receiving unit that supplies medium-temperature water through the heat exchange unit,
The optimal heat supply calculation unit is a prediction scenario that includes a predicted amount of heating energy (Hp(t); Gcal/hr) and a predicted outside temperature (Tp(t); ℃) in predetermined time units during a specific period for the heat use facility. maintain data,
The optimal heat supply calculation unit calculates the predicted heating energy amount (Hp(t)), the predicted outside temperature (Tp(t)), the actual outside temperature (To(t)), and the return temperature of heating water (Tr) in the time unit. And calculating the supply temperature (Ts(t)) of heating water in the time unit using the building factor (BF) of the accommodation unit,
The automatic control unit controls the heating water to the supply temperature (Ts(t)),
The optimal heat supply calculation unit calculates the supply temperature (Ts(t)) using the equation below,
Ts(t) = Tr + Ho(t)*DF
Ho(t) = Hp(t) + Hp(t)*(To(t)-Tp(t))*BF
Here, Tr is the water return temperature, Ho(t) is the amount of heating energy corrected by time unit (Gcal/hr), DF is the design element of the heat exchange unit (℃/(Gcal/hr)), and Hp(t) is The predicted heating energy amount, To(t), is the actual outside air temperature, Tp(t) is the predicted outside air temperature, and BF is the building factor of the accommodation unit.
상기 최적 열공급 연산부는 시간 단위 별 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t))과 상기 예측 외기 온도(Tp(t))는 상기 열 사용시설의 과거 시간 단위 별로 난방 에너지량과 외기 온도를 수집하여 생성된 상기 예측 시나리오 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템.
According to clause 8,
The optimal heat supply calculation unit generates the predicted heating energy amount (Hp(t)) for each time unit and the predicted outside temperature (Tp(t)) by collecting the heating energy amount and outside temperature for each past time unit of the heat-using facility. A district heating system, characterized in that for storing the predicted scenario data.
상기 최적 열공급 연산부는 월 단위로 매일을 1시간 시간 단위로 구분하여 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 및 상기 예측 외기 온도(Tp(t)를 포함하는 상기 예측 시나리오 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템.
According to clause 8,
The optimal heat supply calculation unit divides each day into 1-hour time units on a monthly basis and stores the predicted scenario data including the predicted heating energy amount (Hp(t)) and the predicted outside temperature (Tp(t)). district heating system.
상기 환수 온도(Tr)는 고정된 값이며, 아래의 수학식을 통해 산출되며,
Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )
여기서, ceil ()는 올림값 함수, Ts_max 는 난방수의 최대 공급 온도, Hp_max 는 상기 예측 시나리오 데이터에 저장된 상기 예측 난방 에너지량(Hp(t)) 중 최대값인 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템.
According to clause 8,
The water return temperature (Tr) is a fixed value and is calculated through the equation below,
Tr = ceil (Ts_max - Hp_max * DF )
Here, ceil () is a raised value function, Ts_max is the maximum supply temperature of heating water, and Hp_max is the maximum value of the predicted heating energy amount (Hp(t)) stored in the predicted scenario data. District heating system.
상기 수용 단위의 상기 빌딩 인자(BF)는 상기 수용 단위의 종류 및 연식을 고려하여 아래의 표를 참조하여 산출되는 것을 특징으로 하는 지역 난방 시스템.
According to clause 8,
The building factor (BF) of the accommodation unit is calculated by referring to the table below, taking into account the type and age of the accommodation unit.
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|---|---|---|---|
| KR1020220079308A KR102631426B1 (en) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | District heating system and method for smart control of disctrict heating system |
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