KR20030086087A - 콘덴싱 보일러에서의 초기온수 출탕온도 최적화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러에서의 초기온수 출탕온도 최적화방법에 관한 것으로 특히, 난방운전에 의해 가열된 고온의 온수가 온수 사용 초기에 온수출탕 온도 검지용 더미스터에 의해 검지되어도 연소를 유지하거나, 연소를 시작할 수 있도록 수류 스위치 "온"검지에 의해 사용자가 온수를 사용함을 검지한 후, 온수시작 타이머를 계수하여 열교환기 내부에 저장된 고온의 온수가 최소 수량으로 배출되는 경우에도 모두 배출될 수 있고 정해진 시간동안에는 온수의 출탕온도가 소정온도(예를들어 85℃) 이상으로 상승되더라도 온수연소를 지속시키며, 기 설정된 온수시작 타이머가 경과한 후에는 일반적인 온수 사용시 온수온도 안전범위인 일정온도(예를들어 70℃)를 넘으면 소화하고 그 이하이면 연소상태가 유지되도록 하여, 난방운전 중 온수를 사용할시 초기 열교환기내에 남아 있는 적은 량의 온수가 다 배출된 후 차가운 물이 나오지 않고 계속되는 온수연소에 의한 더운 온수가 지속적으로 배출되도록 한 것이다.

Description

콘덴싱 보일러에서의 초기온수 출탕온도 최적화방법{Optimization Method For Tapping Temperature Of Initial Hot-Water In Condensing Boiler }

본 발명은 콘덴싱 보일러(일명 열회수형 보일러라고도 칭함)에서의 초기온수 출탕온도 최적화방법에 관한 것으로 더욱 상세히는, 열교환기의 윗면 또는 측면에 버너를 설치하여 연소가스 흐름을 하향식으로 하고 그 온도를 노점온도 이하로 하여 응축 열교환이 용이하도록 설계된 콘덴싱 보일러에서 난방운전 중 온수사용시 초기 출탕온도를 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 콘덴싱(열회수형) 보일러라 함은, 열교환기의 윗면 또는 측면에 버너를 설치하여 연소가스 흐름을 하향식으로 하고 그 온도를 노점온도 이하로 하여 응축 열교환이 용이하도록 설계된 보일러를 말한다.

이와같은 콘덴싱 보일러는 분젠식 보일러와 달리 다공 예혼합 방식을 채택하고 화염면 직후에 열교환기를 설치하여 질소화합물(N₂) 발생을 억제하고 일산화탄소(CO)의 배출량도 적어 환경 친화적인 보일러라 할 수 있는데, 그 원리는 1차로 현열을 흡수하고 2차로 배기가스로 배출되는 잠열을 흡수하는 형태를 가지므로써 일반 보일러의 배기가스 온도가 150-260℃인데 비해 열흡수형 보일러는 50-100℃ 정도로 열을 회수하여 95% 이상의 높은 효율을 얻을 수 있다.

한편, 온수측 열교환기가 별도로 구비되어 난방수에 의해 2차로 열교환이 이루어지는 종래 가스 보일러는 온수를 사용하지 않을 경우에는 삼방변이 난방측으로만 위치하여 난방수만 가열되고, 수류 스위치에 의해 온수 사용이 검지되면 삼방변을 온수측으로 절체시켜 가열된 난방수가 2차 열교환기로 순환되면서 온수가 가열되는 구성으로 되어 있으므로 난방중 온수온도가 상승되지 않는다.

또한, 콘덴싱 보일러에서는 원통형의 열교환기에서 1차적으로 난방수가 가열되고, 그 내부에서 코일형태로 설치되어 난방수에 의해 감싸져 있는 온수 열교환기가 난방수에 의해 가열되는 형태로 구성되어 있어 난방운전 중에도 가열되는 난방수에 의해 코일 형태의 온수 열교환기내에 있는 온수온도가 난방수 온도와 같이 상승하는 형태를 갖는다.

따라서, 온수 사용시 열교환기내에서 가열된 고온의 온수온도가 온수출구측에 설치되어 있는 더미스터에 의해 검지되어 온수 사용 초기 사용자의 온수온도 설정온도 보다 그 출탕온도가 현저히 높은 온도를 유지하게 되므로(즉, 이미 난방운전 연소시 온수온도가 설정온도 이상으로 상승된 상태이므로) 온수연소는 수행되지 않게 되므로 인해 미리 가열된 온수가 모두 배출된 후에는 차가운 물이 나오게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 난방에 의해 가열된 고온의 잔여온수가 온수 사용 초기에 다 빠져나간 후에도 온수의 온도가 일정온도를 유지한 체 지속적으로 공급되도록 하여 난방운전 중에도 최적의 온도상태에서 온수를 지속적으로 사용할 수 있는 콘덴싱 보일러에서의 초기온수 출탕온도 최적화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 콘덴싱 보일러의 연소제어 방법에 있어서, 난방운전에 의해 가열된 고온의 온수가 온수 사용 초기에 온수출탕 온도 검지용 더미스터에 의해 검지되어도 연소를 유지하거나, 연소를 시작할 수 있도록 수류 스위치 "온"검지에 의해 사용자가 온수를 사용함을 검지한 후, 온수시작 타이머를 계수하여 열교환기 내부에 저장된 고온의 온수가 최소 수량으로 배출되는 경우에도 모두 배출될 수 있고 정해진 시간동안에는 온수의 출탕온도가 소정온도(예를들어 85℃) 이상으로 상승되더라도 온수연소를 지속시키며, 기 설정된 온수시작 타이머가 경과한 후에는 일반적인 온수 사용시 온수온도 안전범위인 일정온도(예를들어 70℃)를 넘으면 소화하고 그 이하이면 연소상태가 유지되도록 하므로써 달성할 수 있다.

따라서, 난방운전 중 온수를 사용할시 초기 열교환기내에 남아 있는 적은 량의 온수가 다 배출된 후 차가운 물이 나오지 않고 계속되는 온수연소에 의한 더운 온수가 지속적으로 배출되므로 초기 온수출탕온도를 최적화시킬 수 있어 온수 사용자가 급격한 온도차를 갖는 온수에 의해 불쾌한 기분을 갖게 되는 미연에 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 시스템의 개략 구성도.

도 2는 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 제어부의 블럭 구성도.

도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 버너3,4 : 전자변

5 : 비례변6 : 1차 열교환기

7 : 2차 열교환기11 : 온수출구 온도 검출센서

13 : 난방출구 온도 검출센서14 : 수류 스위치

15 : 순환펌프16 : 삼방변

18 : 온수 시작 타이머20 : 제어부

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 시스템의 개략 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명이 적용된 콘덴싱 보일러 제어부의 블럭 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따르면, 송풍팬(1)을 구비하고 1차 열교환기(6)의 윗면 또는 측면부에서 연소가스가 하향식으로 배출되게 설치되어 두개의 전자변(3)(4)과 비례변(5)을 통해 유입되는 기름 또는 가스 연료를 착화시켜 열을 발생하는 버너(2)와; 상기 버너(2)에서 발생되는 의해 가열되어 그 내부로 공급되는 물을 원하는 온도로 가열하여 난방수로 제공하는 1차 열교환기(6)와; 상기 1차 열교환기(6)내에 권취되는 형태로 설치되어 직수를 난방수 열로 간접 가열하여 온수로 제공하는 2차 열교환기(7)와; 상기 버너(2)에 불꽃을 발생시켜 착화가 이루어지도록 하는 이그네이터(8)와; 상기 버너(2)에서 연료의 연소가 이루어져는지를 전기적인 신호로 검출하는 불꽃 감지기(9)와; 온수배관(10)의 출구에 설치되어 온수온도를 전기적인 신호로 검출하는 온수출구 온도 검출센서(11)와; 상기 1차 열교환기(6)에서 공급되는 물의 온도를 이용하여 실내를 난방하는 난방배관(12)과; 상기 난방배관(12)상에 설치되어 난방수온도를 전기적인 신호로 검출하는 난방출구 온도 검출센서(13)와; 상기 온수배관(10)의 입구에 설치된 상태에서 직수의 공급여부를 전기전인 신호로 검출하는 방식을 통해 온수의 사용여부를 검출하는 수류 스위치(14)와; 난방배관(12)과 1차 열교환기(6) 사이에서 난방수를 강제 순환시켜 주는 순환펌프(15)와; 상기 난방배관(12)과 온수배관(10) 사이에 설치되어 난방수와 온수를 절체시켜 주는 삼방변(16)과; 상기 송풍팬(1)의 회전수를 전기적인 신호로 검출하는 회전수 검출부(17)와; 온수의 사용에 따른 시작시간을 계수하는 온수 시작 타이머(18)와; 사용자가 보일러의 구동을 제어할 수 있도록 각종 키를 구비하고 있는 사용자 로직부(19)와; 상기한 각종 구성품으로 부터 소정신호들을 입력받아 자체내의 프로그램을 수행하여 각종 기능 부품들의 구동을 제어하는 제어부(20)로 구성되어 있다.

도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면, 온수사용 대기중 제어부(20)에서는 수류 스위치(14)가 정해진 시간(t1)이상 "온"상태를 유지하는지를 계속 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 수류 스위치(14)가 정해진 시간(t1)이상 "온"상태를 유지하면 온수 시작 타이머(18)를 구동시킨 후 삼방변(16)은 온수측으로 절체시키고 순환펌프(15)를 구동시킨 다음 현재 난방 연소중인지를 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 난방연소중이 아니면 온수출구 온도 검출센서(11)의 출력신호를 입력받아 현재 온수온도가 사용자 설정온도 + X℃ 이상인지를 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 온수온도가 사용자 설정온도 + X℃ 이상이면 버너(2)를 소화상태로 하고, 그 미만이면 이그네이터(8)를 작동시켜 점화를 실시한 후 난방연소중 일때와 마찬가지로 난방출구 온도 검출센서(13)의 출력신호를 입력받아 난방수의 온도가 소정온도(Y℃)인지를 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 난방수 출탕온도가 소정온도(Y℃) 이상이면 버너를 소화시키고 그 미만이면 온수 시작 타이머(18)에 의해 계수된 시간이 일정시간(t2)을 경과했는지를 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 일정시간(t2)이 경과되지 않은 상태이면 온수온도가 소정온도(Y℃) 이상인지를 검출하고, 일정시간(t2)이 경과된 상태이면 온수온도가 소정온도(Z℃) 이상인지를 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 온수온도가 소정온도(Y℃ 또는 Z℃) 이상이면 모두 버너의 연소를 소화시키고, 그 미만이면 온수의 온도를 상승시키기 위한 비례연소제어를 실시하면서 수류 스위치(14)가 "오프"되는지를 검출하는 과정과;

상기에서 검출한 결과 수류 스위치(14)로부터 "오프"신호가 검지되지 않으면 대기상태로 되돌아가고, "오프"신호가 검지되면 난방수 온도가 소정온도(Y℃) 이상인지 검출하는 단계로 되돌아가는 과정;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와같이 과정으로 이루어진 본 발명 방법에 따른 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 공지된 보일러 시스템에서 제어부(20)에서 실시하는 제어 프로그램을 일부 변경시켜 난방 연소중 초기 온수 사용시 최적의 온수온도를 얻을 수 있도록 한 것으로, 제어부(20)에서는 통상시 온수배관(10)의 입구부에 설치되어 있는 수류 스위치(14)의 출력신호를 계속 감지하여 정해진 시간(t1; 예를들어 1초) 이상 "온"상태를 유지하는지를 계속 검출하게 된다.

이와같이 온수 사용 대기중 상기 수류 스위치(14)의 상태를 검출한 결과 수류 스위치가 정해진 시간(t1) 이상 "온"상태를 유지하면 사용자에 의해 온수가 사용되고 있음을 인지하고, 초기 온수출탕 온도의 최적화를 위한 경과시같을 계수하는 온수 시작 타이머(18)를 구동시킨 다음 이전에 난방모드의 사용으로 인해 난방배관측으로 절체되어 있던 삼방변(16)을 온수측으로 절체시키고 순환펌프(15)를 구동시킨 후 현재 난방 연소가 진행중인지를 검출하게 된다.

이때, 보일러가 난방 연소중임을 확인하는 이유는 이미 버너에서 연소 작동이 이루어지고 있는 상태이므로 난방 연소중 온수 사용시에는 굳이 점화작동을 실시할 필요가 없기 때문이다.

한편, 상기에서 검출한 결과 난방 연소중이 아니면 온수 사용시 소화상태에서 온수연소 시작 허용온도를 판단하기 위해 2차 열교환기(7)와 연결된 온수배관(10)의 출구에 설치되어 있는 온수출구 온도 검출센서(11)에서 검출한 온수온도가 사용자 설정온도 + X℃(예를들어 2℃) 이상인지를 검출하게 된다.

그 결과 온수온도가 사용자 설정온도 + X℃ 이상이면 온수를 사용해도 되는 온도이므로 버너(2)의 소화상태를 유지시키고, 그 미만이면 두 전자변(3)(4)과 비례변(5)를 개방시킨 후 이그네이터(8)를 작동시켜 점화를 실시한 다음, 난방 연소중 일때와 마찬가지로 1차 열교환기(6)와 연결된 난방배관(12)상에 설치되어 있는 난방출구 온도 검출센서(13)의 출력신호를 입력받아 난방수의 온도가 소정온도(Y℃; 예를들어 85℃)인지를 검출하게 된다.

이와같이 난방수의 온도를 검출한 결과 난방수의 출탕온도가 소정온도(Y℃) 이상이면 버너를 소화시키고 그 미만이면 온수 시작 타이머(18)에 의해 계수된 시간이 일정시간(t2; 예를들어 15초) 즉, 초기 2차 열교환기(7)내에 존재하는 온수가 다 빠져 나갈 수 있는 시간을 경과했는지를 검출하게 된다.

상기에서 검출한 결과 일정시간(t2)이 경과되지 않은 상태이면 온수사용 초기시 연소유지를 위한 허용가능 온수온도 인지를 검출하기 위해 온수온도가 소정온도(Y℃; 예를 들어 85℃) 이상인지를 검출하고, 일정시간(t2)이 경과된 상태이면 온수 비례 연소시 안전을 위한 소화온도인지를 건출하기 위해 온수온도가소정온도(Z℃; 예를들어 70℃) 이상인지를 검출하게 된다.

이와같이 온수출구 온도 검출센서(11)를 이용한 온수온도를 검출한 결과, 온수의 출탕온도가 소정온도(Y℃ 또는 Z℃) 이상이면 초기 온수사용에 따른 최적온도로 인식하고 연소상태에 있는 버너를 소화시킨다.

그러나, 온수의 출탕온도가 소정온도(Y℃ 또는 Z℃) 미만이면 초기 온수 사용시 최적의 온도가 아님을 인지하고(즉, 난방운전 중 온수를 사용할시 초기 열교환기내에 남아 있는 적은 량의 온수가 다 배출된 후 차가운 물이 나올 우려가 있으므로 이를 인지하고) 온수의 온도를 상승시키기 위한 비례연소제어를 실시하면서 사용자가 온수의 사용을 끝내는지 확인키 위해 수류 스위치(14)가 "오프"되는지를 검출하게 된다.

상기와 같이 온수온도 비례연소중 수류 스위치(14)가 "온"상태를 유지하면 초기 대기상태로 되돌아가고, 온수사용의 정지로 인해 수류 스위치(14) "오프"신호가 검지되면 상기 제어부(20)는 난방수 온도가 소정온도(Y℃) 이상인지 검출하는 과정부터 재차 실시하여 온수온도가 소정온도(Y℃) 이상이되거나, 온수시작 타이머(18)에서 계수한 시간이 일정시간(T2)이 된 상태에서 온수온도가 소정온도(Z℃) 이상이 될때 까지 온수온도 비례연소를 계속 실시한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 난방에 의해 가열된 고온의 잔여온수가 온수 사용 초기에 다 빠져나간 후에도 온수의 온도가 일정온도를 유지한 체 지속적으로 공급되도록 하므로써, 초기 온수출탕온도를 최적화시킬 수 있어 온수 사용자가 급격한 온도차를 갖는 온수에 의해 불쾌한 기분을 갖게 되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 온수사용 대기중 제어부(20)에서는 수류 스위치(14)가 정해진 시간(t1)이상 "온"상태를 유지하는지를 계속 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 수류 스위치(14)가 정해진 시간(t1)이상 "온"상태를 유지하면 온수 시작 타이머(18)를 구동시킨 후 삼방변(16)은 온수측으로 절체시키고 순환펌프(15)를 구동시킨 다음 현재 난방 연소중인지를 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 난방연소중이 아니면 온수출구 온도 검출센서(11)의 출력신호를 입력받아 현재 온수온도가 사용자 설정온도 + X℃ 이상인지를 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 온수온도가 사용자 설정온도 + X℃ 이상이면 버너(2)를 소화상태로 하고, 그 미만이면 이그네이터(8)를 작동시켜 점화를 실시한 후 난방연소중 일때와 마찬가지로 난방출구 온도 검출센서(13)의 출력신호를 입력받아 난방수의 온도가 소정온도(Y℃)인지를 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 난방수 출탕온도가 소정온도(Y℃) 이상이면 버너를 소화시키고 그 미만이면 온수 시작 타이머(18)에 의해 계수된 시간이 일정시간(t2)을 경과했는지를 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 일정시간(t2)이 경과되지 않은 상태이면 온수온도가 소정온도(Y℃) 이상인지를 검출하고, 일정시간(t2)이 경과된 상태이면 온수온도가 소정온도(Z℃) 이상인지를 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 온수온도가 소정온도(Y℃ 또는 Z℃) 이상이면 모두 버너의 연소를 소화시키고, 그 미만이면 온수의 온도를 상승시키기 위한 비례연소제어를 실시하면서 수류 스위치(14)가 "오프"되는지를 검출하는 과정과;

   상기에서 검출한 결과 수류 스위치(14)로부터 "오프"신호가 검지되지 않으면 대기상태로 되돌아가고, "오프"신호가 검지되면 난방수 온도가 소정온도(Y℃) 이상인지 검출하는 단계로 되돌아가는 과정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘덴싱 보일러에서의 초기온수 출탕온도 최적화방법.