KR20170041178A

KR20170041178A - 유량 보상 계수를 이용한 유량 보상 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20170041178A
Application number: KR1020170042832A
Authority: KR
Inventors: 박희도
Original assignee: 주식회사 임팩트테크놀로지
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2017-04-14

Abstract

유량 보상 계수를 이용한 유량 보상 방법 및 그 장치를 개시한다. 보일러 시스템의 유량 보상 방법은 난방이 필요한 각 방에 설치된 코일의 길이와, 상기 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율에 대한 실험 측정 데이터를 데이터베이스화 하는 단계; 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 일정하게 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출하는 단계; 및 추출된 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상하는 단계; 를 포함한다.

Description

유량 보상 계수를 이용한 유량 보상 방법 및 그 장치{Method and Apparatus for Flow Compensation Using Flow Compensation Coefficient}

보일러 시스템에서의 유량 보상 장치 및 그 방법에 관한 것으로 구체적으로 유량 보상계수를 이용한 유량 보상 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

난방시스템은 난방시스템 실시예를 도시한 도 1에 나타난 바와 같이, 보일러, 제어기, 온도조절기, 난방환수기, 난방공급기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 사용자가 온도조절기를 통해 난방온도를 조절하면, 제어기는 조절된 온도로 방 각각을 난방 하기 위해, 보일러, 난방환수기, 난방 공급기 등을 제어한다. 구체적으로, 보일러는 각 방에 공급되는 난방수의 온도를 조정하고, 난방공급기는 난방이 필요한 각 방에 난방수를 공급하여 온도를 높인다.

일반적으로, 복사난방 시스템에서 난방 되는 각 방에 구성된 코일의 길이는 방의 면적과 다른 요구조건에 따라 달라진다. 일반적으로 난방은 일정한 온도의 난방수가 방에 설치된 코일에 공급되어 이루어진다. 이때, 난방에 의한 실내온도 상승은 각 방에 구비된 코일에 공급되어 흐르는 난방수의 온도와 난방 수 유량에 의해 결정된다. 또한, 코일에 흐르는 유량은 보일러에 있는 펌프 입출구의 압력 차와 밸브의 열림 정도 및 코일의 길이에 따라 달라진다. 즉, 일반적인 보일러시스템은 난방수를 각 방에 연결된 코일에 공급하여 온도를 높이는데, 펌프 입출구 압력차가 일정한 값인 경우 코일에 흐르는 난방수의 유량은 밸브의 열림 정도와 코일 길이에 의해 결정되고, 유량 = 유량(코일길이, 열림 정도), 즉 Q = Q (L, x) (Q: 유량, L: 코일길이, x: 열림 정도)로 표현할 수 있다.

난방공급 및 환수에 동일한 압력이 걸리므로 압력에 따른 유량은 코일길이 및 밸브의 열림 정도에 의해 결정되며 특정 길이에 대해 밸브 열림 정도에 대한 유량특성은 실험적으로 결정할 수 있다. 따라서, 종래의 유량 보상을 위해서는 유량을 제어하는 제어기에 밸브 열림 정도, 펌프 입 출구의 압력 및 밸브 길이에 따른 유량특성 데이터인 테이블을 저장하고 테이블에 저장된 데이터를 이용하여 특정 조건에서 밸브 길이 별 특정 유량에 대한 열림 정도 정도를 파악 할 수 있다.

하지만, 종래의 유량 보상 방법을 통해서는 제어기를 구성하는 마이콤(MICOM)에 테이블 등 유량 보상을 위한 각종 데이터를 저장하고, 이를 이용하여 특정 밸브 길이 및 열림정도에 대한 유량을 연산하여 파악하기 때문에, 밸브 열림 정도 값을 추출하는데 시간이 소요되거나 많은 데이터 저장용량이 필요하다. 구체적으로, 종래에는 각 코일의 길이 Li (i = 0m, 1m…. ) 에 대해 x 에 대한 Q 값을 코일의 각 길이에 대해 별도의 테이블을 만들고 이를 사용하여 원하는 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 구하는데, 이때 많은 데이터 저장용량이 필요하다.

또한, 코일의 각 길이에 대해 고차방정식을 생성하여 식으로 정의한 후 방정식의 해를 획득하여 밸브 열림 정도를 구할 수도 있다. 고차방정식을 통해 목표 유량에 대해 코일 길이 별 열림 정도를 획득하는 제어기는 비교적 저렴하고 성능상에 제약이 있어 밸브 열림 정도를 구하기 위해서는 복잡한 계산을 수행해야 하기 때문에 연산시간이 오래 걸리고 프로세서 규격 제약이 크다.

또한, 테이블 및 유량 보상을 위한 데이터에는 난방시스템 펌프 입 출구의 압력 차, 난방이 필요한 각 방에 설치된 코일의 길이, 밸브 열림정도 정도, 난방수의 온도 등 유량 특성에 영향을 미치는 여러 변수가 있다. 아울러, 유량 특성은 열림정도와 밸브의 길이 모두를 고려하는 유량에 대한 데이터이기 때문에, 유량 특성에 영향을 미치는 각각의 변수에 의존하는 유량 특성을 마이콤에 모두 저장하고, 최적 데이터를 추출하여 밸브의 유량 특성을 제어하는 난방 시스템 구현에는 일정수준 이상의 데이터 저장용량과 연산 처리장치가 필요하다.

본 개시는 방에 설치된 코일의 길이와 밸브 열림 정도에 따라 코일에 흐르는 유량을 계수 형태로 추출한 유량 보상계수를 생성하고, 생성된 유량 보상 계수를 코일의 길이와 밸브 열림 정도 정도에 따라 테이블화(데이터 베이스화)함으로써, 난방이 필요한 각 방에 설치된 코일 길이가 다르더라도 이를 고려하여 밸브 열림 정도를 자동으로 조절하여 코일에 난방 수 보상 및 공급을 신속하게 수행하는 유량 보상 방법 및 그 장치를 제공한다.

일 실시예에 따른 보일러 시스템의 유량 보상 방법은 난방이 필요한 각 방에 설치된 코일의 길이와, 상기 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율에 대한 실험 측정 데이터를 데이터베이스화 하는 단계; 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 일정하게 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출하는 단계; 및 추출된 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상하는 단계; 를 포함한다.

다른 실시예에 따른 보일러 시스템의 유량 보상 장치는 난방이 필요한 각각의 방에 설치된 코일의 길이와, 상기 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율에 대한 실험 측정 데이터를 카테고리화하여 저장한 데이터베이스; 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 일정하게 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출하는 연산부; 및 추출된 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상하는 제어부; 를 포함한다.

이상에서와 같은 유량 보상 방법 및 장치는 난방수 공급에 영향을 미치는 여러 변수를 고려하여 밸브의 열림 정도를 자동 제어함으로써, 설치된 코일 길이가 모두 다른 각방의 개별 난방을 보다 신속하게 수행할 수 있도록 하고, 유량 보상 계수를 밸브 열림 정도를 추출하는데 이용함으로써, 보일러 시스템에서의 연산 및 저장 데이터 효율을 향상시킨다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래 난방시스템의 구성을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 보일러 시스템의 유량 보상 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 3은 실시예에 따른 유량 보상 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 실시예에 따른 코일길이에 대한 밸브 열림 정도에 따른 유량 테이블

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 실시예에 따른 보일러 시스템의 유량 보상 장치의 구성을 나타낸

블록도이다. 도 2를 참조하면, 유량 보상 장치는 데이터베이스(210), 연산부(220) 및 제어부(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

데이터베이스(210)는 난방이 필요한 각각의 방에 설치된 코일의 길이와, 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율 등 각종 실험 측정 데이터를 기반으로 추출된 유량보상계수 및 각종 실험데이터를 저장한다.

연산부(220)는 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출한다. 예컨대, 연산부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 최대 코일길이(L_max)에 대한 밸브 열림 정도에 따른 유량 테이블을 코일 최대길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블 Qmax(x)로 생성하고, 최소 코일길이 L_min 에 대한 밸브 열림 정도 따른 유량 테이블을 코일 최소길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블 Qmin(x)으로 실험적으로 생성한다.

이때 유량을 최대유량에 대한 비율로 계산하여 동일한 차압에 대해 유량의 비율을 계산하기에 용이하도록 한다.

또한, 연산부(220)는 생성된 실험데이터를 기반으로 기설정된 온도로 난방 하는데 필요한 코일 길이 별 유량인 요구 유량을 획득하고, 획득된 요구 유량에 대한 코일 길이 별 Qmax(x)와 Qmin(x)의 산술평균 유량의 비율을 유량 보상계수 C로 생성한다. 이후, 유량보상 계수 C 및 수식 1, Q = (Qmax(x) - Qmin(x)) * C (Li) + Qmin(xi) (밸브 열림정도 x, 코일길이 Li) 을 통해 코일 길이 별 난방 요구 유량에 대한 밸브 열림 정도를 획득한다.

제어부(230)는 추출된 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상한다.

도 3는 실시예에 따른 유량 보상 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다.

S310 단계에서는 난방이 필요한 각 방에 설치된 코일의 길이와, 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율에 대한 실험 측정 데이터를 데이터베이스화 한다. S320 단계에서는 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출한다.

S320 단계는 실시예에 따라 최대 코일길이(L_max)에 대한 밸브 열림 정도에 따른 유량 테이블을 코일 최대길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블 Qmax(x)로 생성하고, 최소 코일길이 L_min 에 대한 밸브 열림 정도 따른 유량 테이블을 코일 최소길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블 Qmin(x)으로 실험적으로 생성하는 단계, 생성된 실험데이터를 기반으로 기설정된 온도로 난방 하는데 필요한 코일 길이 별 유량인 요구 유량을 획득하는 단계, 획득된 요구 유량에 대한 코일 길이 별 Qmax(x)와 Qmin(x)의 산술평균 유량의 비율을 유량 보상계수 C로 생성하는 단계 및 유량보상 계수 C 와 수식 1, Q = (Qmax(x) - Qmin(x)) * C (Li) + Qmin(xi) (밸브 열림정도 x, 코일길이 Li) 을 통해 코일 길이 별 난방 요구 유량에 대한 밸브 열림 정도를 획득하는 단계; 를 포함할 수 있다.

S330 단계에서는 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상한다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

210: 데이터베이스
220: 연산부
230: 제어부

Claims

보일러 시스템의 유량 보상 방법에 있어서,
난방이 필요한 각 방에 설치된 코일의 길이와, 상기 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율에 대한 실험 측정 데이터를 데이터베이스화 하는 단계;
상기 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출하는 단계; 및
상기 추출된 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상하는 단계; 를 포함하는 보일러 시스템의 유량 보상 방법.
제 1항에 있어서, 상기 밸브 열림 정도를 추출하는 단계;는
최대 코일길이(L_max)에 대한 밸브 열림 정도에 따른 유량 테이블을 코일 최대길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블 Qmax(x)로 생성하고, 최소 코일길이 L_min 에 대한 밸브 열림 정도 따른 유량 테이블을 코일 최소길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블 Qmin(x)으로 실험적으로 생성하는 단계;
상기 생성된 실험데이터를 기반으로 기설정된 온도로 난방 하는데 필요한 코일 길이 별 유량인 요구 유량을 획득하는 단계;
상기 획득된 요구 유량에 대한 코일 길이 별 Qmax(x)와 Qmin(x)의 산술평균 유량의 비율을 유량 보상계수 C로 생성하는 단계;
상기 유량보상 계수 C 및
수식 1, Q = (Qmax(x) - Qmin(x)) * C (Li) + Qmin(xi) (밸브 열림정도 x, 코일길이 Li)
를 통해 코일 길이 별 난방 요구 유량에 대한 밸브 열림 정도를 추출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 시스템의 유량 보상 방법.
보일러 시스템의 유량 보상 장치에 있어서,
난방이 필요한 각각의 방에 설치된 코일의 길이와, 상기 코일에 난방수를 공급시키는 밸브의 열림 정도 및 난방수의 수압에 따른 코일 위치 별 유량과, 코일전체에서 흐르는 난방수에 대한 실제 유량의 비율인 유량 비율에 대한 실험 측정 데이터를 카테고리화하여 저장한 데이터베이스;
상기 실험 측정 데이터를 기반으로 일정 이상의 난방수를 코일에 일정하게 공급하기 위해, 특정 유량에 대응하는 밸브 열림 정도를 추출하는 연산부; 및
상기 추출된 밸브 열림 정도에 따라 밸브를 조정하여 코일로 난방수를 보상하는 제어부; 를 포함하는 보일러 시스템의 유량 보상 장치.
제 3항에 있어서, 상기 실험 측정 데이터는
최대 코일길이(L_max)에 대한 밸브 열림 정도에 따른 유량 테이블을 코일 최대길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블로 생성한 Qmax(x), 최소 코일길이 L_min 에 대한 밸브 열림 정도 따른 유량 테이블을 코일 최소길이에서의 밸브 열림 정도 x 에 대한 유량특성곡선 테이블로 생성한 Qmin(x), 기설정된 온도로 난방 하는데 필요한 코일 길이 별 유량인 난방 요구 유량 및 상기 연산된 난방 요구 유량과 코일 길이 별 Qmax(x)와 Qmin(x)의 산술평균 유량의 비율인 유량 보상계수 C를 포함하고,
상기 연산부는 실험데이터를 기반으로 기설정된 온도로 난방 하는데 필요한 코일 길이 별 유량인 요구 유량을 연산하고, 상기 연산된 요구 유량에 대한 코일 길이 별 Qmax(x)와 Qmin(x)의 산술평균 유량의 비율을 유량 보상계수 C로 추출하고,
상기 유량보상 계수 C 및 수식 1, Q = (Qmax(x) - Qmin(x)) * C (Li) + Qmin(xi) (밸브 열림 정도 x, 코일길이 Li) 를 통해 코일 길이 별 난방 요구 유량에 대한 밸브 열림 정도를 연산하는 것을 특징으로 하는 보일러 시스템의 유량 보상 장치.