KR102580538B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 개시의 일 측면에 따른 공기조화기는, 열교환기를 포함하고, 냉매와 열교환시킨 급기(Supply Air)를 상기 실내로 공급하는 공조유닛, 압축기를 포함하고, 상기 공조유닛으로 상기 냉매를 공급하는 적어도 하나의 실외기, 상기 급기가 상기 실내로 이동하는 급기 덕트, 및, 상기 실내로부터 유입되는 환기(Return Air)가 상기 공조유닛으로 이동하는 환기 덕트를 포함하고, 상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 기초하여 설정되는 목표 증발 온도에 대응하는 운전 주파수로 구동된다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순환되어 돌아오는 공기와 외부로부터 유입되는 공기를 조절하여 실내를 환기하고 실내온도를 제어하는 공기조화기 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 다양한 공조 기기들이 개발되고 있다.

공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해, 실내로 냉온의 공기를 토출하여 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로써, 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다. 또한, 공기조화기는 실외기에 적어도 하나의 실내기가 연결될 수 있으며, 요청되는 운전 상태에 따라, 실내기로 냉매를 공급하여, 냉방 또는 난방모드로 운전된다.

최근에는 공기조화기가 실내로 냉/온의 공기를 토출하여 실내 온도를 조절하는데 그치지 않고, 실내 공기를 실외로 배출하고 실외 공기를 유입시켜 실내를 환기시키는 환기 시스템과 결합하는 추세이다. 특히 창문이 없거나, 또는 작은 사이즈의 창문이 설치되는 빌딩에서는 냉난방 시스템과 환기 시스템을 결합한 형태의 시스템이 주목받고 있다.

한편, 데이터센터, 전산실 및 통신 기지국은 내부 서버(Server) 장비 혹은 통신 장비의 발열로 인해 1년 365일 24시간 실내 냉방하는 시설들로, 그 공조 환경이 인간 중심의 일반 공조 환경과 다르다.

예를 들어, 데이터센터의 경우, 서버 내에서 발생하는 열을 제거하기 위해 냉방 장비가 필수로 적용되는데. 서버 장비에서 발생하는 열은 대부분 현열로 현열비가 높다. 서버 전단과 후단의 절대 습도는 변화가 없지만, 서버로부터의 열로 인해 서버 후단의 상대습도는 낮게 된다. 잠열부하가 낮은데 일반 온도 기반의 냉방 운전을 할 경우, 실제 필요한 냉방 능력보다 높은 냉방 능력으로 운전함으로써 과도하게 냉방될 수 있다. 이에 따라, 에너지 및 비용에 낭비가 발생할 수 있고, 적정 온도 유지에도 실패할 수 있다.

한국 등록특허공보 10-2128497호는 데이터센터의 실내 냉각시스템을 개시하고 있다. 한국 등록특허공보 10-2128497호는, 듀얼 사이클 구성으로 제1냉매순환라인과 제2냉매순환라인이 서로 열교환하는 과정에서 열교환 효율이 감소할 수 있고, 단일 사이클 대비 추가 요소가 많아 시스템 및 제어가 복잡하다.

본 개시의 목적은, 공조 환경 특성에 맞게 효율적으로 운전하는 공기조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 개시의 목적은, 에너지 소비를 감소시키고, 냉방 운전 효율을 향상할 수 있는 공기조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 개시의 목적은, 서버 장비, 통신 장비를 수용하는 데이터센터, 전산실 및 통신 기지국을 최적의 온도, 습도로 관리할 수 있는 공기조화기 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 개시의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 목적 및 장점들은 본 개시의 실시 예에 따른 상세한 설명에 의해서 이해될 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 개시의 일 측면에 따른 공기조화기는, 열교환기를 포함하고, 냉매와 열교환시킨 급기(Supply Air)를 상기 실내로 공급하는 공조유닛, 압축기를 포함하고, 상기 공조유닛으로 상기 냉매를 공급하는 적어도 하나의 실외기, 상기 급기가 상기 실내로 이동하는 급기 덕트, 및, 상기 실내로부터 유입되는 환기(Return Air)가 상기 공조유닛으로 이동하는 환기 덕트를 포함하고, 상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 기초하여 설정되는 목표 증발 온도에 대응하는 운전 주파수로 구동된다.

본 개시의 일 측면에 따른 공기조화기는, 상기 환기 덕트에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 공기조화기는, 상기 열교환기의 전단에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 실내의 온도 데이터가 설정된 온도 범위 이내이면, 상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도로 냉방 운전할 수 있다.

상기 실내의 온도 데이터가 상기 설정된 온도 범위 이내가 아니면, 상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터와 상관없이 기설정된 목표 증발 온도로 냉방 운전할 수 있다.

상기 실내의 온도가 제1값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는, 상기 실내의 온도가 상기 제1값보다 낮은 제2값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높을 수 있다.

상기 실내의 상대습도가 제3값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는, 상기 실내의 상대습도가 상기 제3값보다 낮은 제4값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높을 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 공기조화기는, 상기 실외기 및 상기 공조유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하할 수 있다.

상기 제어기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도 값들이 포함되는 테이블이 저장되는 메모리를 포함할 수 있다.

상기 테이블은, 상기 실내의 온도 및 습도 별로 복수의 구간으로 나누어지고, 각 구간에 다른 목표 증발 온도 값들이 매핑될 수 있다.

상기 제어기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터를 수신하는 통신모듈을 포함할 수 있다.

상기 실외기는, 실외기팬 및 메인 팽창밸브를 더 포함하고, 상기 실외기팬과 상기 팽창밸브는, 상기 목표 증발 온도에 기초하여 동작할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 공기조화기는, 상기 환기가 흡입되는 흡입구를 개폐하는 환기댐퍼, 및 상기 급기가 토출되는 토출구를 개폐하는 급기댐퍼를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공조 환경 특성에 맞게 효율적으로 운전할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 에너지 소비를 감소시키고, 냉방 운전 효율을 향상할 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 서버 장비, 통신 장비를 수용하는 데이터센터, 전산실 및 통신 기지국을 최적의 온도, 습도로 관리할 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 개시의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1 및 2는 본 개시의 일 실시예 에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도면이다.
도 3과 도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기에 구비된 공조유닛의 구성이 도시된 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 실외기의 간략한 내부 블록도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기 및 센서에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 상대습도에 따른 증발 온도 변화를 예시한 도면이다.
도 10은 현열비에 따른 증발 온도 변화를 예시한 도면이다.
도 11a와 도 11b는 일반적인 공조 환경과 전산실 공조 환경에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 12a와 도 12b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 압축기 제어에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 13은 실내 온도와 현열비에 따른 목표 증발 온도에 대한 설명에 참조되는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 개시이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 개시을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

도 1 및 도 2는 본 개시의 일 실시예 에 따른 공기조화기의 구성이 도시된 도면이다.

도 1을 참조하면, 공기조화기는, 예를 들면, 공조유닛(1), 실외기(2), 제어기(4), 및/또는 제어기(4)에 연결되는 인터페이스유닛(5)을 포함할 수 있다.

공조유닛(air handling unit; AHU)(1)은, 예를 들면, 실내로 공급되는 급기(supply air), 실내를 순환하고 공조유닛(1)으로 돌아오는 환기(return air), 및 외부로부터 유입되는 외기(outdoor air), 및 열교환되어 실내로 공급되는 급기(supply air)의 양을 조절할 수 있다.

실외기(2)는, 예를 들면, 설정에 따라 냉방모드 또는 난방모드로 동작되어 공조유닛(1)으로 냉매를 공급할 수 있다. 한편, 공조유닛(1)는, 예를 들면, 실외기(2)를 열교환을 위한 열원으로서 사용할 수도 있고, 실외기(2) 이외 다른 열원을 사용할 수도 있다. 예를 들면, 공조유닛(1)은, 히트펌프, 지열판 등을 열원으로서 사용할 수 있다.

실외기(2)는, 예를 들면, 유입되는 냉매를 압축하여 고압의 기체 냉매를 토출하는 적어도 하나의 압축기(미도시), 냉매로부터 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하여 기화되지 않은 액체냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(미도시), 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하는 오일분리기(미도시), 외기와의 열교환에 의하여 냉매를 응축하거나 증발되도록 하는 실외 열교환기(미도시), 실외 열교환기의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 실외 열교환기로 공기를 유입하고 열교환된 공기를 외부로 토출하는 실외기팬(미도시), 실외기(2)의 운전모드에 따라 냉매의 유로를 변경하는 사방밸브(미도시), 압력을 측정하는 적어도 하나의 압력센서(미도시), 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서(미도시), 및/또는 실외기(2)의 동작을 제어하고 다른 유닛과의 통신을 수행하는 제어구성을 포함할 수 있다. 한편, 실외기(2)는 그 외 다수의 센서, 밸브, 과냉각 장치 등을 더 포함할 수 있으나, 그에 대한 자세한 설명은 하기에서 생략하기로 한다.

제어기(4)는, 예를 들면, 공조유닛(1)의 구동 및, 순환하는 공기의 정도를 제어하고, 설정된 온도로 공기가 실내로 공급되도록 제어할 수 있다. 제어기(4)는, 예를 들면, 실외기(2)와 통신하여 실외기(2)에 목표온도를 설정하거나, 실외기(2)의 구동을 제어할 수 있다. 제어기(4)는, 예를 들면, 부하의 정도에 따라 실외기(2)가 추가로 동작하도록 제어하거나, 동작중인 실외기(2)의 일부가 동작 정지하도록 제어할 수 있다.

인터페이스 유닛(5)은, 예를 들면, 제어기(4)에 연결될 수 있고, 제어기(4)의 입력부 및 출력부로서 동작할 수 있다. 인터페이스 유닛(5)은, 예를 들면, 제어기(4)와 송수신한 데이터를 바탕으로 공조유닛(1) 및/또는 실외기(2)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 이때, 인터페이스 유닛(5)은, 예를 들면, 사용자가 쉽게 공조유닛(1) 및/또는 실외기(2)의 동작 상태를 확인할 수 있도록, 그래픽 기반의 모니터링 화면을 표시할 수 있다. 인터페이스 유닛(5)은, 예를 들면, 공조유닛(1) 및/또는 실외기(2)에 대한 제어 메뉴를 표시할 수 있고, 제어 메뉴를 통해 입력되는 데이터를 제어기(4)로 전송할 수 있다.

도 2를 참조하면, 공기조화기는, 예를 들면, 건물의 크기 및 규모에 따라 공조유닛(1)(1a, 1b, 1c)이 복수로 설치될 수 있다. 또한, 그에 대응하여 실외기(2) (2a 내지 2c)가 복수로 구비될 수 있다.

공조유닛(1)은, 예를 들면, 공조유닛(1)의 용량에 대응하는 적어도 하나의 실외기(2)와 연결될 수 있다. 한편, 공조유닛(1)은, 실시예에 따라, 상이한 개수의 팬을 구비할 수 있다. 공조유닛(1)에 포함되는 각 팬은, 예를 들면, 모듈화 되어 조립 가능한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 관리자 또는 사용자는 필요에 따라, 공조유닛(1)에 구비되는 팬을 용이하게 추가 또는 제거할 수 있고, 공조유닛(1)에 구비되는 팬의 개수에 따라 순환되는 공기의 총량이 가변될 수 있다.

공조유닛(1)은, 예를 들면, 덕트(3)(3a, 3b, 3c)로 연결되어 공조 대상인 실내로 공기를 토출할 수 있다. 공기조화기는, 예를 들면, 각 공조 대상에 설치되는 센서를 포함할 수 있고, 각 공조대상에 설치되는 센서를 통해 실내 온도를 측정할 수 있다. 공기조화기는, 예를 들면, 덕트(3)의 끝단, 즉, 공조 대상으로 공기를 토출하는 토출구에 위치하여, 토출되는 공기의 방향 또는 공기량을 조절하는 조절수단(예: 댐퍼)를 포함할 수 있다.

도 3과 도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기에 구비된 공조유닛의 구성이 도시된 도면이다.

도 3을 참조하면, 공조유닛(1)은, 예를 들면, 외부로부터 공기가 유입되는 외기부, 외부로 공기가 방출되는 배기부, 실내를 순환한 공기가 공조유닛(1)으로 유입되는 환기부, 실내로 공기가 토출되는 급기부 및/또는 공기가 열교환되는 열교환부를 구비할 수 있다. 한편, 배기부 및 외기부는, 예를 들면, 하나의 혼합기부로 구성될 수도 있다.

외기부, 배기부, 환기부, 급기부 및/또는 열교환부는, 예를 들면, 각각 모듈화될 수 있고, 필요에 따라 추가 또는 제거될 수 있다. 또한, 모듈화된 외기부, 배기부, 환기부, 급기부 및/또는 열교환부는, 예를 들면, 일렬로 배치되어 서로 연결될 수 있고, 공기의 누출을 차단하기 위해 서로 밀착되어 배치될 수 있다.

외기부에는, 예를 들면, 외부로부터 공급되는 공기(외기(outdoor air))가 유입되는 흡입구 및 공기가 유동하는 공간이 구비될 수 있다. 한편, 외기부에는, 예를 들면, 외기부에 구비된 흡입구를 개폐할 수 있는 외기댐퍼(51)가 구비될 수 있고, 외기댐퍼(51)의 개도각에 따라 외기의 유입 정도가 조절될 수 있다.

배기부에는, 예를 들면, 외부로 배출되는 공기(배기(exhaust air))가 토출되는 토출구 및 공기가 유동하는 공간이 구비될 수 있다. 한편, 배기부에는, 예를 들면, 배기부에 구비된 토출구를 개폐할 수 있는 배기댐퍼(52)가 구비될 수 있고, 배기댐퍼(52)의 개도각에 따라 배기의 유출 정도가 조절될 수 있다.

한편, 외기부와 배기부 사이에는, 예를 들면, 혼합댐퍼(53)가 구비될 수 있고, 배기댐퍼(52)의 개도각에 따라 배기부에서 외기부로 유동되는 공기의 양이 조절될 수 있다. 한편, 배기부에서 외기부로 유동된 공기와 외기는 외기부에 구비된 공간에서 혼합될 수 있고, 이하에서는 배기부에서 외기부로 유동된 공기와 외기가 혼합된 공기를 혼합기(mixed air)라고 명명하도록 한다.

환기부에는, 예를 들면, 실내를 순환한 공기(이하, 환기(return air))가 공조유닛(1)으로 유입되는 흡입구 및 공기가 유동하는 공간이 구비될 수 있다. 한편, 환기부에는, 예를 들면, 환기부에 구비된 흡입구를 개폐할 수 있는 환기댐퍼(54)가 구비될 수 있고, 환기댐퍼(54)의 개도각에 따라 환기의 유입 정도가 조절될 수 있다.

환기부에는, 예를 들면, 환기 팬(56) 및 환기 팬(56)을 회전 동작시키는 환기 팬 모터(57)를 포함하는 환기 팬 모듈이 구비될 수 있다. 한편, 환기부에는, 예를 들면, 복수의 환기 팬(56) 및 복수의 환기 팬(56)을 각각 회전 동작시키는 복수의 환기 팬 모터(57)가 구비될 수도 있다. 예를 들면, 환기부에는 1개 내지 6개의 환기 팬(56)이 구비될 수 있다.

환기 팬 모터(57)는, 예를 들면, 환기 팬(56)을 회전 동작시켜, 환기부에 구비된 흡입구를 통해 환기가 공조유닛(1)으로 흡입되도록 할 수 있고, 흡입된 환기가 배기부로 유동되도록 할 수 있다. 환기 팬 모터(57)는, 예를 들면, 설정된 운전주파수에 따라 동작하는 인버터모터일 수 있고, 환기 팬(57)의 회전 속도를 제어할 수 있다.

열교환부는, 예를 들면, 외기부와 연결될 수 있고, 외기부로부터 혼합기를 공급받을 수 있다. 열교환부에는, 예를 들면, 열교환기(60) 및 실외기(2)로부터 냉매가 공급되는 팽창밸브(61)가 구비될 수 있다. 한편, 팽창밸브(61)의 개폐는, 예를 들면, 제어기(4)에 의해 제어될 수 있다.

예를 들면, 공기조화기의 난방운전 또는 냉방운전 동작에 따라, 팽창밸브(61)를 통해 냉매가 공급될 수 있고, 열교환기(60)를 통과하는 혼합기가 냉각 또는 가열될 수 있다. 이때, 열교환기(60)는, 예를 들면, 수냉식, 공냉식, 또는 수냉식과 공냉식을 결합한 방식을 사용할 수 있다.

급기부에는, 예를 들면, 실내로 공급되는 공기(이하, 급기(supply air))가 토출되는 토출구 및 공기가 유동하는 공간이 구비될 수 있다. 한편, 급기부에는, 예를 들면, 급기부에 구비된 토출구를 개폐할 수 있는 급기댐퍼(55)가 구비될 수 있고, 급기댐퍼(55)의 개도각에 따라 급기의 유출 정도가 조절될 수 있다.

급기부에는, 예를 들면, 급기 팬(58) 및 급기 팬(58)을 회전 동작시키는 급기 팬 모터(59)를 포함하는 급기 팬 모듈이 구비될 수 있다. 한편, 급기부에는, 예를 들면, 복수의 급기 팬(58) 및 복수의 급기 팬(58)을 각각 회전 동작시키는 복수의 급기 팬 모터(59)가 구비될 수도 있다. 예를 들면, 급기부에는 1개 내지 6개의 급기 팬(58)이 구비될 수 있다.

급기 팬 모터(59)는, 예를 들면, 급기 팬(58)을 회전 동작시켜, 열교환부를 통해 전달된 혼합기가 급기부로 유동되도록 할 수 있고, 급기부에 구비된 토출구를 통해 급기가 실내로 공급되도록 할 수 있다. 급기 팬 모터(59)는, 예를 들면, 설정된 운전주파수에 따라 동작하는 인버터모터일 수 있고, 급기 팬(59)의 회전 속도를 제어할 수 있다.

외기댐퍼(51), 배기댐퍼(52), 혼합댐퍼(53), 환기댐퍼(54) 및/또는 급기댐퍼(55)는, 예를 들면, 각각 상호 연동하여 개폐될 수 있다. 이때, 환기 팬 모듈 및 급기 팬 모듈이 동작함에 따라 공기가 유동될 수 있고, 각각의 댐퍼(51 내지 55)의 개도각에 따라 공기의 유로가 결정될 수 있다. 또한, 공조유닛(1)의 내부 압력에 따라 배기와 외기가 조절될 수 있다.

예를 들면, 환기의 70%가 급기로서 실내에 공급되는 경우, 혼합기 댐퍼(53)가 약 67도 오픈되고, 배기 댐퍼(52)가 23도 오픈되어, 70%의 환기가 외기부로 유동될 수 있고, 30%의 환기가 배기로서 외부로 배출될 수 있다. 또한, 외기댐퍼(52)는 23도 오픈되어, 공조유닛(1)의 내부 압력에 따라 배기가 배출된 만큼 외기가 외기부로 유입될 수 있다. 이를 통해, 70%의 환기와 30%외 외기로 구성된 혼합기가 급기로서 실내로 공급될 수 있다.

한편, 예를 들면, 혼합댐퍼(53)가 폐쇄되고, 배기댐퍼(52)가 90도 오픈, 외기댐퍼(51)가 90도 오픈되는 경우, 환기는 모두 배기로서 외부로 배출될 수 있고, 공조유닛(1)의 내부 압력에 따라, 외기는 모두 급기로서 실내로 공급될 수 있다. 이때, 외기가 모두 급기로서 공급되는 경우의 공조유닛(1)을 전외기라 명명할 수 있다.

공조유닛(1)은, 예를 들면, 환기 팬 모듈에 구비된 환기 팬 모터(57)의 구동 시, 환기댐퍼(54)의 개도각을 제어하여 환기부에 구비된 흡입구를 폐쇄할 수 있다. 한편, 공조유닛(1)은, 예를 들면, 구동 중인 환기 팬 모터(57)의 구동이 정지되는 경우, 환기댐퍼(54)의 개도각을 제어하여 환기부에 구비된 흡입구를 폐쇄할 수도 있다.

공조유닛(1)은, 예를 들면, 급기 팬 모듈에 구비된 급기 팬 모터(59)의 구동 시, 급기댐퍼(55)의 개도각을 제어하여 급기부에 구비된 토출구를 폐쇄할 수 있다. 한편, 공조유닛(1)은, 예를 들면, 구동 중인 급기 팬 모터(59)의 구동이 정지되는 경우, 급기댐퍼(55)의 개도각을 제어하여 급기부에 구비된 토출구를 폐쇄할 수도 있다.

제어기(4)는, 예를 들면, 급기방식 또는 환기방식 중 어느 하나에 따라, 급기부에서 실내로 공급되는 급기의 온도를 실내온도로 판단하여 동작할 수도 있고, 또는 순환되어 돌아오는 환기의 온도를 실내온도로 판단하여 동작할 수 있다. 즉, 공기조화기는, 급기방식인 경우, 급기의 온도를 공조 대상에 대한 목표온도가 되도록 가열 또는 냉각하여 실내로 공급하는 공조 동작을 수행할 수 있고, 환기방식인 경우, 환기의 온도를 공조 대상의 현재온도로 판단하고, 환기의 온도를 기준으로 공조 동작을 수행할 수 있다.

인터페이스 유닛(5)은, 예를 들면, 제어기(4)와 상호 간에 데이터를 송수신할 수 있고, 제어기(4)로부터 수신된 데이터를 바탕으로 공조유닛(1)의 동작상태, 공기흐름 등에 대한 모니터링 화면으로 출력할 수 있다.

도 4를 참조하면, 복수의 공조유닛(1a, 1b, 1c)은, 예를 들면, 덕트(3)로 연결되어, 공조 대상인 실내로 공기를 토출할 수 있다. 복수의 공조유닛(1a, 1b, 1c)은, 예를 들면, 독립적으로 동작할 수 있다. 이때, 복수의 공조유닛(1a, 1b, 1c)는, 예를 들면, 복수의 제어기(4)에 각각 연결될 수 있고, 연결된 제어기(4)의 제어에 따라 동작할 수도 있다.

예를 들면, 제1 공조유닛(1a) 및 제3 공조유닛(1c)이 동작하는 동안, 제2 공조유닛(1b)는 동작하지 않을 수 있다. 이때, 제2 공조유닛(1b)에 구비된 환기댐퍼(54b) 및 급기댐퍼(55b)의 의해, 덕트(3)와 연결되는 제2 공조유닛(1b)의 흡입구 및 토출구가 폐쇄될 수 있다. 이를 통해, 제1 공조유닛(1a) 및 제3 공조유닛(1c)의 동작에 의해 발생한 바람에 의해, 제2 공조유닛(1b)에 구비된 환기 팬(56) 및 급기 팬(58)이 회전되는 것을 방지할 수 있다.

공조유닛(1a, 1b, 1c)은, 예를 들면, 각각 구비된 환기댐퍼(54a, 54b, 54c) 및/또는 급기댐퍼(55a, 55b, 55c)의 개도각을 제어하여, 덕트(3)와 연결되는 흡입구 및/또는 토출구를 개폐할 수 있다.

예를 들면, 제2 공조유닛(1b)은, 환기 팬 모터(57b)의 구동을 정지하는 경우, 환기댐퍼(54b)의 개도각을 제어하여 덕트(3)와 연결되는 제2 공조유닛(1b)의 흡입구를 폐쇄할 수 있다. 예를 들면, 제2 공조유닛(1b)은, 급기 팬 모터(59b)의 구동을 정지하는 경우, 급기댐퍼(55b)의 개도각을 제어하여 덕트(3)와 연결되는 제2 공조유닛(1b)의 토출구를 폐쇄할 수 있다.

한편, 제2 공조유닛(1b)은, 예를 들면, 구동이 정지된 환기 팬 모터(57b)의 구동 시, 환기댐퍼(54b)의 개도각을 제어하여 덕트(3)와 연결되는 제2 공조유닛(1b)의 흡입구를 폐쇄할 수도 있다. 예를 들면, 제2 공조유닛(1b)은, 구동이 정지된 급기 팬 모터(59b)를 구동하는 경우, 급기댐퍼(55b)의 개도각을 제어하여 덕트(3)와 연결되는 제2 공조유닛(1b)의 토출구를 폐쇄할 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 블록도로, 제어기의 간략한 내부 블록도도 예시된다.

도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기는, 열교환기(60)를 포함하고, 냉매와 열교환시킨 급기(Supply Air)를 상기 실내로 공급하는 공조유닛(1), 및, 압축기(693)를 포함하고, 상기 공조유닛(1)으로 상기 냉매를 공급하는 적어도 하나의 실외기(2)를 포함한다.

한편, 공조 대상인 상기 실내는 공조유닛(1)와 덕트(3)로 연결된다. 더욱 바람직하게는 덕트(3)는 분리된 복수의 덕트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 덕트(3)는 상기 급기가 상기 실내로 이동하는 급기 덕트(도 7의 720 참조), 및, 상기 실내로부터 유입되는 환기(Return Air)가 상기 공조유닛(1)으로 이동하는 환기 덕트(도 7의 710 참조)를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기는 제어기(4)를 더 포함하고, 제어기(4)에 의해 그 동작이 제어된다. 상기 제어기(4)는 상기 공조유닛(1)와 상기 실외기(2)를 제어할 수 있다. 또는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기는 실외기(2)에 의해 제어될 수 있다.

제어기(4)는 인터페이스유닛(5)과 연결되어 상호 통신할 수 있다. 그에 따라 인터페이스유닛(5)은 제어기(40)의 입출력장치로써 동작할 수 있다. 인터페이스유닛(5)은 제어기(4)로부터 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다.

통신모듈(430)은 제어기(4)와 외부의 기기와 데이터를 송수신한다. 통신모듈(430)은 유선 또는 무선의 복수의 통신모듈을 포함하여 연결된 기기와 통신하며, 인터넷 접속을 통해 외부의 서버(미도시) 또는 원격의 단말(미도시)과 연결하여 데이터를 송수신한다.

프로세서(410)는 공조유닛(1)의 동작 전반을 제어한다. 프로세서(410)는 통신모듈(430)을 통해 실외기(2)의 데이터를 수신하고, 실외기(2)로 데이터를 전송하며, 실외기(2)의 동작상태에 따라 공조유닛(1)을 제어할 수 있다.

메모리(420)에는 제어기(4) 및 공기조화기의 동작에 따른 데이터, 통신모듈유닛(430)을 통해 송수신되는 데이터, 공조유닛(1)을 제어하기 위한 제어데이터, 그리고 공조유닛(1)의 운전설정에 대한 데이터가 저장된다.

메모리(420)는 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치, 또는 기타 비휘발성 고상 메모리 장치 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니하고, 판독 가능한 저장매체를 포함할 수 있다.

프로세서(410)는 통신모듈(430)을 통하여 수신되는 데이터에 따라 공조유닛(1)의 동작상태를 판단하고 그에 대응하여 공조유닛(1)의 동작을 제어할 수 있다.

또한 프로세서(410)는 인터페이스 유닛(5)으로부터 수신되는 데이터에 대응하여 공조유닛(1)의 운전을 설정하고, 공조유닛(1) 또는 실외기(2)의 동작상태에 대한 데이터를 인터페이스 유닛(5)으로 전송하여 출력되도록 한다.

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 실외기의 간략한 내부 블록도이다.

도 6을 참조하면, 실외기(2)는, 압축기(693), 실외 팬(691), 제어부(670), 센싱부(650), 통신부(660), 메모리(640)를 포함할 수 있다. 또한, 실외기(2)는, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681), 절환 밸브, 팽창 밸브 등 각종 밸브(611), 및 입력부(620)를 더 포함할 수 있다.

입력부(620)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 공기조화기의 운전 목표 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달한다.

센싱부(650)는, 복수의 센서를 구비하여 실외기(2)의 동작, 상태와 관련된 데이터를 획득할 수 있다. 센싱부(650)는, 다양한 센서를 구비하여 사이클 운전 데이터를 획득할 수 있다.

예를 들어, 센싱부(650)는, 복수의 온도 센서를 포함할 수 있다. 토출 온도 감지부는, 압축기(693)에서의 냉매 토출 온도를 감지할 수 있으며, 감지된 냉매 토출 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달할 수 있다. 실외 온도 감지부는, 실외기(2) 주변의 온도인, 실외 온도를 감지할 수 있으며, 감지된 실외 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달할 수 있다. 실시 예에 따라서, 센싱부(650)는 실내 온도 감지부를 포함할 수 있다. 실내 온도 감지부는, 공조유닛(1) 주변의 온도인, 실내 온도를 감지할 수 있으며, 감지된 실내 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달할 수 있다.

제어부(670)는, 감지된 냉매 토출 온도, 감지된 실외 온도, 감지된 실내 온도 중 적어도 하나, 및 입력된 목표 온도에 기초하여, 실외기(2)가 운전하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 최종 목표 과열도를 산출하여, 실외기(2)가 운전하도록 제어할 수 있다.

또한, 센싱부(650)는 습도 센서, 압력 센서, 기타 실외기(2)의 동작, 상태와 관련된 데이터를 획득할 수 있는 센서를 포함할 수 있고, 센서들의 센싱 데이터를 제어부(670)로 전달할 수 있다.

제어부(670)는, 센싱부(650)에서 감지된 센싱 데이터에 기초하여 실외기(2)를 제어할 수 있다.

한편, 제어부(670)는, 압축기(693), 실외 팬(691)의 동작 제어를 위해, 도면에서 도시된 바와 같이, 각각, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681), 밸브 제어부(610)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(670)는, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681)에, 목표 온도에 기초하여, 각각 해당하는 속도 지령치 신호를 출력할 수 있다.

그리고 각각의 속도 지령치 신호에 기초하여, 압축기 모터, 실외 팬 모터, 각각, 목표 회전 속도로 동작 될 수 있다.

한편, 제어부(670)는, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681)에 대한 제어 이외에, 실외기(2) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(670)는, 밸브 제어부(610)를 통하여 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)의 동작을 제어할 수 있다.

한편, 실외기(2)는, 압축기(693), 실외 팬(691), 제어부(670), 메모리(640) 등 각 유닛에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

메모리(640)는, 실외기(2)의 동작, 제어에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.

통신부(660)는, 하나 이상의 통신 모듈을 구비하여 유선 또는 무선으로 다른 기기와 송수신할 수 있다.

제어부(670)는 통신부(660)를 통해 실외기(2)의 상태 정보를 서버(미도시) 등 다른 기기로 전송할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(650)를 통해 획득된 센싱 데이터가 서버 등 다른 기기로 송신되도록 통신부(660)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(660)는 서버 등 다른 기기로부터 수신되는 제어 신호, 각종 데이터에 기초하여 실외기(2)를 제어할 수 있다.

제어부(670)는 제어기(4)의 제어에 따라 동작할 수 있다. 또는 상기 실외기(2)와 상기 제어기(4)는 일체로 구현될 수 있다. 이 경우에, 프로세서(410), 메모리(420), 통신모듈(430)은, 각각 제어부(670), 메모리(640), 통신부(660)에 대응할 수 있다.

이하에서는, 제어기(4)의 제어로 공조유닛(1)과 실외기(2)가 동작하는 실시 예를 중심으로 본 개시의 실시 예에 따른 공기조화기의 동작을 설명한다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 제어기(4)는, 실내의 온도 및 습도 데이터에 기초하여 목표 증발 온도를 설정할 수 있고, 상기 실외기(2)로 설정된 목표 증발 온도 및/또는 설정된 목표 증발 온도에 기초한 제어 신호를 전송할 수 있다. 상기 목표 증발 온도는 냉동 사이클의 저압에 대응하는 온도값이다.

상기 실외기(2)는 설정된 목표 증발 온도에 대응하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(693)는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 기초하여 설정되는 목표 증발 온도에 대응하는 운전 주파수로 구동될 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기는 공조 환경에 최적화된 운전을 수행할 수 있다. 특히, 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기는 데이터센터와 같이 많은 장비들이 수용되는 공간의 특성에 대응하여 냉방 운전을 수행할 수 있다.

서버 장비에서 발생하는 열은 대부분 현열로 현열비가 높다. 급기(SA) 냉기는 서버 내부에서 열을 얻고 후면으로 배출된다. 서버 전단과 후단의 절대 습도는 변화가 없지만, 서버로부터 열을 얻기 때문에 서버 후단의 상대습도는 낮게 된다. 잠열부하가 낮은데 일반 온도 기반의 냉방 운전할 경우, 대부분의 일반 온도 기반의 냉방 운전 시, 증발 온도를 고정하여 사용하고, 이 과정에서 실제 필요한 냉방 능력보다 높은 냉방 능력으로 운전하여 과도한 냉방이 수행될 수 있다. 따라서, 데이터센터 냉방 시, 실내의 온도 및 습도를 고려하여 목표 증발 온도를 결정하고, 결정된 목표 증발 온도로 냉방 운전을 수행할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기는 실내의 온도 및 습도를 감지하는 센서(730)를 포함한다. 센서(730a)는 온도 센서 및 습도 센서를 포함할 수 있다. 또는 센서(730a)는 온도 센서와 습도 센서가 일체화되어 온도 및 습도를 감지할 수 있는 센서일 수 있다.

센서(730)는 감지하는 데이터를 유/무선 통신으로 공조유닛(1), 실외기(2), 제어기(4) 중 적어도 하나에 전송할 수 있다. 공조유닛(1), 실외기(2)가 센서(730)의 감지 데이터를 수신한 경우에 수신된 감지 데이터를 상기 제어기(4)로 전달할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 센서(730a)(730)는, 환기(RA) 덕트(710)에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지할 수 있다.

또는, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 센서(730b)(730)는, 상기 열교환기(60)의 전단에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지할 수 있다. 상기 센서(730b)는 기류 흐름상 상류측에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 센서(730)는 환기(RA) 덕트(710)에 배치되는 센서(730a) 및/또는 상기 열교환기(60)의 전단에 배치되는 센서(730b)를 포함할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기 및 센서에 관한 설명에 참조되는 도면이다. 도 7은 데이터센터 내 전산실 단면도 및 온/습도 센서 설치 위치를 예시한다.

도 7을 참조하면, 전산실은 서로 혼입이 안되도록 급기(SA)가 이동하는 풍도와 환기(RA)가 이동하는 풍도를 분리하여 구성한다. 급기(SA)가 이동하는 풍도인 급기 덕트(720) 및 환기(RA)가 이동하는 풍도인 환기 덕트(710)는 분리되어 구성된다. 전산 장비에서 뜨거워진 공기는 환기 덕트(710)로 유입되고, 다시 열교환부에서, 예를 들면, 열교환기(60)에서 냉각후 급기(SA) 취출하게 된다.

온/습도 센서(730)는, 환기 덕트(710) 측에 설치되거나, 데이터센터 공조유닛(1) 내 열교환기(60) 전단부에 설치될 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 제어기(4)는, 온/습도 센서(730)에서 감지되는 데이터에 기초하여 압축기(693) 등을 제어할 수 있다.

상기 제어기는(4), 실내(S)의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도 값들이 포함되는 테이블이 저장되는 메모리(320)를 포함할 수 있다. 상기 테이블은, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 별로 복수의 구간으로 나누어지고, 각 구간에 다른 목표 증발 온도 값들이 매핑될 수 있다.

또한, 상기 제어기(4)는, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 데이터를 수신하는 통신모듈(430)을 포함할 수 있다. 상기 제어기(4)는 통신모듈(430)을 통하여 센서(730)에서 감지되는 데이터를 수신할 수 있다.

메모리(420)에는 온/습도별 매핑된 목표 증발 온도 데이터들이 저장되고, 프로세서(410)는 온/습도 센서(730)에서 감지되는 데이터에 매팽된 목표 증발 온도를 판별하고 압축기(693)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(410)는 환기 덕트(710) 측 온/습도 데이터에 매핑된 목표 증발 온도로 압축기(693)를 운전한다. 프로세서(410)는, 실내 온도 및 습도가 낮은 경우, 증발 온도를 높이고, 압축기(693)의 운전 주파수를 낮추어, 에너지 절감을 유도할 수 있다.

전산실은 서버 사용율이 증가할수록 발열량이 증가하며, 접속자 수 등 시간에 따라 냉방 부하가 변화한다. 본 개시의 실시 예에 따르면, 전산실 내 실내 온/습도 변화에 따른 목표 증발 온도 가변으로 압축기(693)의 운전 주파수를 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하다. 특히, 전산실은 상대습도가 낮아 잠열이 매우 낮고, 현열비가 매우 높아 증발 온도를 높일 수 있고, 고효율 운전이 가능하다.

데이터센터 특성 상 무창 구조 및 외부와 밀폐되어 있어 실외 온/습도와 데이터센터 내 온/습도가 달라 실외 온/습도 기준으로 전산실 내부 온/습도의 소정의 패턴이나 경향성을 예상 할 수 없다. 따라서, 별도 환기(RA) 덕트(710)를 가지는 공기조화기는, 보건 공조용 에어컨 시스템와 제어를 위한 온/습도 센싱 데이터를 획득하는 위치, 방법이 다르다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 실내(S)의 온도 데이터가 설정된 온도 범위 이내이면, 상기 압축기(693)는, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도로 냉방 운전할 수 있다.

하지만, 상기 실내(S)의 온도 데이터가 상기 설정된 온도 범위 이내가 아니면, 상기 압축기(693)는, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 데이터와 상관없이 기설정된 목표 증발 온도로 냉방 운전할 수 있다. 즉, 실내 온도가 많이 높거나 많이 낮으면 기설정된 1개 또는 2개의 고정값으로 상기 압축기(693)를 운전할 수 있다. 실내 온도가 많이 높거나 많이 낮은 경우 각각의 고정값이 설정되거나 상기 설정된 온도 범위를 벗어나는 구간에서는 하나의 고정값이 설정될 수 있다.

데이터센터의 경우, 냉방 장비의 역할은 서버 장비의 냉각이며, 서버로부터 받은 열은 현열로 냉방 장비에서 취출한 냉기(SA)의 절대 습도(서버 전단)와 서버를 통과하여 얻은 열로 덥혀진 온기(RA)의 절대 습도는 변화가 거의 없다.

일반적으로 냉방기의 경우 증발 온도를 고정하여 사용하고 있어, 잠열이 작은 전산실 특성 상 증발 온도가 낮을 경우 과도한 냉방 운전으로 에너지가 과소비될 수 있다.

본 개시의 일 실시 에에 따르면, 환기(RA) 측 온/습도를 감지하고, 환기(RA) 온도가 설정된 온도 범위에 포함되면, 온도 및 습도에 따른 적정 증발 온도를 맵핑하고, 환기(RA) 측 온/습도에 따라 결정된 증발 온도로 가변 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 실내의 온도가 제1값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는, 상기 실내의 온도가 상기 제1값보다 낮은 제2값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높을 수 있다.

또한, 상기 실내의 상대습도가 제3값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는, 상기 실내의 상대습도가 상기 제3값보다 낮은 제4값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높을 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 실외기팬(691)과 팽창밸브 등 상기 실외기(2)에 포함되는 다른 구성도, 상기 목표 증발 온도에 기초하여 동작할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 환기(RA) 측의 온도와 상대습도를 기준으로 맵핑한 목표 증발 온도로 압축기 운전 주파수와 냉매 유량을 적절하게 제어할 수 있다.

환기(RA) 측의 온도가 같은 온도라도 습도에 따라 필요 냉방 능력이 달라진다. 필요 냉방 능력은 현열 및 잠열의 엔탈피이고, 동일 온도에서 잠열이 낮을 경우, 필요 냉방량이 작아진다. 따라서, 상대습도가 낮은 경우, 증발 온도를 높혀, 압축기 운전 주파수를 낮출 수 있다.

본 개시의 실시 예에 따르면, 데이터센터 내 전산실 환경 기준에 따른 증발 온도 및 냉매량 제어를 통해 과도한 냉방 및 취출 온도의 급격한 하락을 방지하고 에너지 소비를 절감할 수 있다. 데이터센터 내 전산실의 냉방 환경은 일반 보건 공조와 달리 현열비가 높아 실내 온도 및 현열비에 따른 최적 냉방 운전이 가능하다.

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 환기(RA) 덕트(710)에 배치되는 센서(730a) 또는 상기 열교환기(60)의 전단에 배치되는 센서(730b)를 통해 실내(S)의 온/습도를 센싱할 수 있다(S810).

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 실내(S)의 온도 데이터가 설정된 온도 범위 이내이면(S820), 상기 제어기(4)는, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도로의 냉방 운전을 결정할 수 있다(S830).

하지만, 상기 실내(S)의 온도 데이터가 상기 설정된 온도 범위 이내가 아니면(S820), 상기 제어기(4)는, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 데이터와 상관없이 기설정된 목표 증발 온도로의 냉방 운전을 결정할 수 있다(S825).

잠열이 작은 전산실 특성 상 증발 온도가 낮을 경우 과도한 냉방 운전으로 에너지가 과소비될 수 있다. 본 개시의 일 실시 에에 따르면, 환기(RA) 측 온/습도를 감지하고(S810), 환기(RA) 온도가 설정된 온도 범위에 포함되면(S820), 온도 및 습도에 따른 적정 증발 온도를 맵핑하고, 환기(RA) 측 온/습도에 따라 결정된 증발 온도로 가변 제어할 수 있다(S840).

도 9는 상대습도에 따른 증발 온도 변화를 예시한 도면이고, 도 10은 현열비에 따른 증발 온도 변화를 예시한 도면이다.

도 9와 도 10에서 보건 공조의 잠열 비율은 'A'이고, 데이터센터 내 전산실 잠열 비율은 'B'이다.

도 9와 도 10을 참조하면, 잠열 비율이 낮고, 현열비가 높을수록 증발 온도를 높일 수 있다. 따라서, 잠열 비율이 낮고, 현열비가 높은 데이터센터의 공조 환경을 고려하여 증발 온도(Te)가 변화되도록 제어될 수 있다.

전산실은 잠열이 낮고 현열비가 높아 제거할 습기가 적으므로 목표 증발 온도(Te)가 높아지도록 압축기(693)의 운전 주파수를 감소시킬 수 있다.

도 11a와 도 11b는 일반적인 공조 환경과 전산실 공조 환경에 대한 설명에 참조되는 도면으로, 도 11a는 일반적인 공조 환경의 냉방 용량을 예시하고, 도 11b는 전산실 공조 환경에서 온도변화에 따른 상대습도 변화를 예시한다.

도 11a와 도 11b를 참조하면, 보건 공조의 경우 인체에서 발산하는 열로 인한 잠열 부하가 많으나, 전산실의 경우 장비의 대부분 발열은 전산 장비 운용시 발생하는 열로 잠열이 낮다.

차가워진 냉기가 서버의 열을 받고 승온하게 되는데, 이 과정에서 얻는 열은 현열이고 서버 등의 전산 장비 전단으로 인입하는 공기의 절대 습도와 후단에서 취출되는 공기의 절대 습도 변화는 거의 없다.

보건 공조의 경우는 필요 냉방 용량(h)은 h_s(현열)과 h_l(잠열)의 합이나, 전산실 공조 환경에서 발열은 대부분 현열로 현열비는 대략 0.85~0.95로 잠열이 거의 없다.

따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 현열비가 높은 전산실 공조 환경을 고려하여, 실내 온도와 상대습도에 대응하도록 목표 증발 온도를 가변하면서 효율적인 운전이 가능하다.

도 12a와 도 12b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 압축기 제어에 대한 설명에 참조되는 도면이다. 도 12a와 도 12b에서 데이터센터 내 발열량이 일정하고, 공조유닛(1)의 냉방 코일 전단의 온/습도가 일정하다고 가정한다.

도 12a는 종래의 목표 증발 온도(고정값) 및 압축기 운전 주파수(Hz) 변화를 예시하고, 도 12b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 목표 증발 온도(가변) 및 압축기 운전 주파수(Hz) 변화를 예시한다.

도 12a를 참조하면, 압축기(693)는 고정된 목표 증발 온도로 제어되어, 압축기(693)의 운전주파수는 일정값까지 상승하고(P11), 이후 구간(P12)에서는 압축기(693)의 운전주파수에 변화가 없다. 이에 따라, 시간이 경과할수록 과냉방 및 에너지 과소비 가능성이 증가한다.

도 12b를 참조하면, 제1 구간(P21)에서는 목표 증발 온도가 일정하지만, 제2 구간(P22)에서는 목표 증발 온도가 가변되고, 이에 대응하여 압축기 운전주파수도 가변되는 것을 확인할 수 있다.

상기 제어기(4)는, 상기 실외기(2)가 상기 설정된 목표 증발 온도에 따라 동작하도록 제어할 수 있다(S840). 압축기(693), 실외기팬(691), 메인 팽창밸브 등은 결정된 목표 증발 온도에 대응하여 작동할 수 있다(S840).

상기 압축기(693)의 운전 주파수가 증가되면, 상기 목표 증발 온도는 감소하며 냉방능력이 증가될 수 있다. 반면에, 상기 압축기(693)의 운전 주파수가 감소하면, 상기 목표 증발 온도는 증가할 수 있다.

냉방능력을 증가하기 위하여 상기 압축기(693)의 운전 주파수를 증가할 수 있다. 이때에, 상기 실외기팬(691)의 회전수를 증가시킬 수 있고, 상기 메인 팽창밸브의 개도를 증대할 수 있다.

반면에, 상기 압축기(693)의 운전 주파수를 감소하여 냉방능력을 감소시킬 때에는, 상기 실외기팬(691)의 회전수를 감소시키고, 상기 메인 팽창밸브의 개도를 감소할 있다.

도 13은 실내 온도와 현열비에 따른 목표 증발 온도에 대한 설명에 참조되는 도면으로, 메모리(420)에 저장된 목표 증발 온도 테이블의 일례를 그래프 형태로 예시한 것이다.

상기 테이블은 실내(S)의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도 값들(Te1 내지 Te16)이 포함된다. 상기 테이블은, 상기 실내(S)의 온도 및 습도 별로 복수의 구간으로 나누어지고, 각 구간에 다른 목표 증발 온도 값들(Te1 내지 Te16)이 매핑될 수 있다.

상기 실내의 온도가 제1값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는, 상기 실내의 온도가 상기 제1값보다 낮은 제2값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높을 수 있다. 예를 들어, Te1 보다 Te16이 높을 수 있다.

또한, 상기 실내의 상대습도가 제3값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는, 상기 실내의 상대습도가 상기 제3값보다 낮은 제4값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높을 수 있다. 예를 들어, Te16 보다 Te4가 높을 수 있다.

본 개시에 따른 공기조화기 및 그 동작 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

AHU: 1
실외기: 2
제어기: 4

Claims (13)

1. 열교환기를 포함하고, 냉매와 열교환시킨 급기(Supply Air)를 실내로 공급하는 공조유닛;
   압축기를 포함하고, 상기 공조유닛으로 상기 냉매를 공급하는 적어도 하나의 실외기;
   상기 급기가 상기 실내로 이동하는 급기 덕트; 및,
   상기 실내로부터 유입되는 환기(Return Air)가 상기 공조유닛으로 이동하는 환기 덕트;를 포함하고,
   상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 기초하여 설정되는 목표 증발 온도에 대응하는 운전 주파수로 구동되며,
   상기 실내의 온도 데이터가 설정된 온도 범위 이내이면, 상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도로 냉방 운전하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 환기 덕트에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지하는 센서;를 더 포함하는 공기조화기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 열교환기의 전단에 배치되어 상기 실내의 온도 및 습도를 감지하는 센서;를 더 포함하는 공기조화기.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 실내의 온도 데이터가 상기 설정된 온도 범위 이내가 아니면, 상기 압축기는, 상기 실내의 온도 및 습도 데이터와 상관없이 기설정된 목표 증발 온도로 냉방 운전하는 공기조화기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 실내의 온도가 제1값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는,
   상기 실내의 온도가 상기 제1값보다 낮은 제2값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높은 공기조화기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 실내의 상대습도가 제3값일 때 매핑되는 목표 증발 온도는,
   상기 실내의 상대습도가 상기 제3값보다 낮은 제4값일 때 매핑되는 목표 증발 온도보다 높은 공기조화기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 실외기 및 상기 공조유닛을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 공기조화기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 실내의 온도 및 습도 데이터에 매핑되는 목표 증발 온도 값들이 포함되는 테이블이 저장되는 메모리를 포함하는 공기조화기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 테이블은, 상기 실내의 온도 및 습도 별로 복수의 구간으로 나누어지고, 각 구간에 다른 목표 증발 온도 값들이 매핑되는 공기조화기.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 실내의 온도 및 습도 데이터를 수신하는 통신모듈을 포함하는 공기조화기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 실외기는, 실외기팬 및 메인 팽창밸브를 더 포함하고,
    상기 실외기팬과 상기 팽창밸브는, 상기 목표 증발 온도에 기초하여 동작하는 공기조화기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 환기가 흡입되는 흡입구를 개폐하는 환기댐퍼; 및
    상기 급기가 토출되는 토출구를 개폐하는 급기댐퍼;를 더 포함하는 공기조화기.
    

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