The Control System of Wood Pellet Boiler Based on Home Networks

홈 네트워크 기반의 펠릿 활용 난방 보일러 제어시스템

  • 이상훈 (경남대학교 전자공학과)
  • Received : 2014.01.05
  • Accepted : 2014.02.04
  • Published : 2014.01.30

Abstract

This paper presents the implementation of a control system of pellet boiler using wood pellet as carbon neutral material. The system also has the additional features to provide remote controlling and monitoring based on home networking technology through either public switched telephone networks or mobile communication networks. It consists of three kinds of sub-modules; a main controller provides basic and additional features such as a setting of temperature, a supplying of wood pellet, a controlling of ignition and fire-power, and a removing of soot. The second is temperature controller of individual rooms which is connected to the main controller through RS-485 links. And interface modules with PSTN and mobile networks can support remote controlling and monitoring the functions. The test results under the heating area of $172m^2$ show a thermal efficiency of 93.6%, a heating power of 20,640kcal/hr, and a fuel consumption of 5.54kg/hr. These results are superior to those of the conventional pellet boilers. In order to obtain the such high performance, we newly applied a 3-step ignition flow, a flame detection by $C_dS$ sensor, and a fire-power control by fine controlling of shutter to our pellet boiler.

본 논문에서는 '저탄소 녹색성장'의 세계적 추세에 따라 탄소 중립적 에너지원인 우드펠릿(wood pellet)을 사용하는 난방보일러 제어시스템 구현을 제시한다. 본 시스템은 공중전화망 및 이동통신망을 통해 원격으로도 제어 가능한 홈 네트워크 기반의 제어 및 관리시스템 구현도 포함한다. 구현된 시스템은 온도조절기능, 연료공급기능, 점화기능, 화력조절기능, 그을음제거기능 등을 수행하는 보일러 주제어부와 주제어부와의 RS-485 통신링크를 통해 각 방의 개별 온도를 제어 할 수 있는 온도조절기 모듈 및 보일러의 원격제어 및 모니터링이 가능한 공중전화망 및 이동통신망 인터페이스 부분으로 구성된다. 구현된 시스템은 기본동작시험과 원격제어시험을 통해 난방면적 $172m^2$에서 열효율 93.6%, 난방출력 20,640kcal/hr, 연료소모량 5.54kg/hr 으로 나타났다. 이러한 성능지표는 기존 개발된 펠릿보일러에 비해서 우수한 결과로써 기존 보일러에서는 적용하지 않았던 3단계의 점화과정과 그을음제거 기능과 함께 $C_dS$ 센서를 통한 불꽃감지기능 및 셔터개폐의 미세 조정을 통한 화력조절기능을 새롭게 적용한 결과이다.

Keywords

References

  1. "저탄소에너지 생산.보급을 위한 폐자원 및 바이오매스 에너지 대책 실행계획", 교육과학기술부, 행정안전부, 농림수산식품부, 지식경제부, 환경부, 국토해양부, 산림청, 2009. 07.
  2. "신.재생에너지 공급 의무화(RPS) 제도", 지식경제부, 에너지관리공단, 2011. 10.
  3. H. M. Jarvenpaa and A. S. Tapaninen, "An Empirical Study of the Wood Pellet Publishing Activity Development,' Proceedings of the 2008 IEEE ICMIT, pp, 81-86, 2008.
  4. Ann Marie Lamb, Tugrul U. Daim and Scott Leavengood, "Wood Pellet Technology Roadmap," IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 3, No. 2, pp. 218-229, 2012. https://doi.org/10.1109/TSTE.2011.2175755
  5. Aija Tapaninen and Marko Seppanen, "Characteristics of Value in Green Technology Investments," IEEE PICMET 2009 Proceedings, pp. 1666-1675, August 2-6, Portland, Oregon USA, 2009.
  6. http://en.wikipedia.org/wiki/Wood_pellets
  7. J. Dias, M. Costa and J.L.T. Azevedo, "Test of a Small Domestic Boiler using Different Pellets," Biomass and Bioenergy Vol. 27, pp. 531-539, 2004. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2003.07.002
  8. Kazuhisa Ito, "Greenhouse Temperature Control with Wooden Pellet Heater via Model Predictive Control Approach," IEEE 20th Mediterranean Conference on Control & Automation (MED), pp. 1542-1547, Barcelona, Spain, July 3-6, 2012.
  9. Wilhelm Moser, Gunther Friedl, Walter Haslinger, and Hermann Hofbauer, "Small-Scale Pellet Boiler with Thermoelectric Generator," International Conference on Thermoelectrics, pp. 349-353, 2006.
  10. Frank Fiedler, "The state of the art of small-scale pellet-based heating systems and relevant regulations in Sweden, Austria and Germany," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 8, pp. 201-221, 2004. https://doi.org/10.1016/j.rser.2003.11.002
  11. http://www.forest.go.kr
  12. S5T3170 DTMF receiver, Samsung
  13. AU9432 USB keyboard hub controller technical reference, Rev. 1.1, Alcor Micro Co., 2003
  14. CS8900A Ethernet controller, Cirrus Logic Inc., 2010