KR100393779B1 - 공기조화기의 쾌적 운전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 쾌적 운전방법에 관한 것으로, 종래에는 공기조화기를 이용하여 실내의 공기온도만 조절함으로써 사용자가 느끼는 체감온도는 공기온도와 온도차가 나기때문에 쾌적함을 느끼지 못하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 운전 초기에 운전초기 설정값 이하로 운전하여 벽면 온도를 낮추어 줌으로써 실내의 공기온도가 어느 정도 상승하더라도 사용자의 체감온도를 계속해서 같도록 해주어 절전 효과를 얻을 수 있도록 하고, 아울러 실내의 공기온도 뿐만아니라 사용자의 체감온도를 조절해 줌으로써 쾌적한 환경을 만들어주도록 한 것이다.

Description

공기조화기의 쾌적 운전방법{COMFORTABLE OPERATION METHOD FOR AIR CONDITIONER}

본 발명은 실내에 공기조화기 설치시 벽면의 온도를 측정하여 평균복사온도를 예측하고 이를 이용하여 실내의 작용온도를 구하여 실내환경을 제어하기 위한 것으로, 특히 실내의 공기온도 뿐만아니라 공기조화기가 설치되는 실내의 벽면 온도를 이용하여 사용자의 체감온도를 동시에 조절해 줌으로써 쾌적한 환경을 만들어주도록 한 공기조화기의 쾌적 운전방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 냉방사이클을 보여주는 공기조화기의 블럭 구성도로서, 이에 도시된 바와같이, 가스상의 냉매를 고온 고압의 증기냉매로 압축시키는 압축기(10)와, 상기에서 압축된 증기냉매를 상온 고압의 액냉매로 응축 액화시키는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)에서 액화된 냉매의 압력을 강화시키는 리시버(30)와, 상기 리시버(30)를 통해 전달된 냉매를 주위의 열을 빼앗아서 증발시키고, 이 증발한 냉매를 다시 상기 압축기(10)에 제공하는 증발기(50)와, 상기 리시버(30)의 냉매를 상기 증발기(50)로 전달하는 전자 팽창변(40)과, 사용자가 원하는 온도로 조절해주기 위하여 전자 팽창변(40)을 포함한 각 부의 동작을 제어하는 마이크로 컴퓨터(60)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래기술에 대하여 도 1과 도 2에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

사용자가 원하는 온도를 미도시된 키매트릭스를 통해 설정하게 되면 그 설정온도를 마이크로 컴퓨터(60)가 입력받아 인식한다.(도 2에서, S101단계)

그러면 상기 마이크로 컴퓨터(60)는 압축기(10), 전자팽창변(40)과 미도시된 실내팬 및 실외팬을 각각 온시킨다.(S102단계)

이후에 증발기(50)나 공기조화기 외부에 설치된 써모스터로부터 실내온도를 전달받는다.(S103단계)

이렇게 전달된 실내온도와 사용자가 설정한 온도를 비교(S104단계)하여 실내온도가 설정온도에 도달하지 않으면 압축기(10)를 계속해서 동작시킨다.

상기 압축기(10)가 온된 상태에서, 가스상의 냉매가 압축기(10)로 유입되면 그곳에서 고온 고압의 증기 냉매로 압축되어 응축기(20)로 전달된다.

그러면 상기 응축기(20)는 상기 고온고압의 증기 냉매를 상온 고압의 액냉매로 응축시켜 리시버(30)와 전자 팽창변(40)을 통해 저온 저압의 액냉매로 되어 증발기(50)로 흡입된다.

상기 증발기(50)로 흡입된 액냉매는 주위에서 열을 빼앗아서 증발시키고, 이 증발된 저온 저압의 증기냉매는 가스로 되어 다시 압축기(10)에 흡입되어 순환 작용이 반복된다.

상기 증발기(50)의 차가와진 곳에 송풍기를 두고, 그 송풍기에서 실내의 공기를 통과시켜 그 공기를 차게 하여 다시 실내로 송출한다.

이것을 반복함으로써 방이 점점 차게 된다.

상기에서와 같은 순환 작용이 반복되는데, 실내온도가 사용자가 설정한 설정온도와 같아지면 마이크로 컴퓨터(60)는 압축기(10), 전자팽창변(40)과 실외 팬을오프시키고, 실내 팬은 계속해서 온시켜 둔다(S105단계). 여기서 실내 팬을 계속해서 온시켜두는 이유는 실내 공기가 순환되도록 하기 위함이다.

이후에 써모스터로부터 실내온도를 입력(S106단계)받아 사용자가 설정한 설정온도와 비교한다.

비교 결과, 상기 사용자가 설정한 온도와 실내온도가 일정값(α) 이상 차이가 나면 다시 압축기(10)를 온시켜 동작하도록 한다.

상기 동작을 반복하여 사용자가 설정한 설정온도가 될 수 있도록 한다.

그러나 상기에서와 같은 종래기술에 있어서, 실제 사람이 느끼는 온도는 공기 온도와 벽 온도의 중간 정도인데 종래에는 실내의 공기 온도만을 제어하므로 사용자가 쾌적함을 느끼지 못하는 문제점이 있다.

가령 사용자가 24도를 요구하면 도 3에서와 같이 공기온도만 24도로 제어하므로 실제 사용자가 느끼는 체감 온도는 24도의 공기온도와 28도의 벽면온도의 중간 정도인 26도가 되어 공기온도 제어만으로는 쾌적한 환경을 만들지 못하는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 실내의 공기온도와 벽면온도를 각각 이용하여 실내온도를 조절하는 것에 의해 사용자가 느끼는 체감온도를 조절해주도록 한 공기조화기의 쾌적 운전방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 벽면온도로서 실내의 공기 온도와 사용자의 체감온도를 동시에 제어하여 쾌적한 환경을 사용자에게 제공할 수 있도록 한 공기조화기의쾌적 운전방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 냉방사이클을 보여주는 공기조화기의 블럭 구성도.

도 2는 종래 공기조화기의 운전 제어방법에 대한 동작 흐름도.

도 3은 종래의 시간에 따른 공기 온도 및 벽온도 변화의 특성도.

도 4는 본 발명 공기조화기의 쾌적 운전방법에 대한 동작 흐름도.

도 5는 본 발명에서, 벽면 온도센서의 위치를 보여주는 실시예.

도 6은 본 발명의 시간에 따른 공기 온도와 벽 온도 변화의 특성도.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

10 : 압축기 20 : 응축기

30 : 리시버 40 : 전자팽창변

50 : 증발기 60 : 마이크로 컴퓨터

100 : 공기조화기 200 : 벽면 온도센서

300 : 통신수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사용자로부터 설정온도를 받아들이는 제1단계와, 압축기를 기동시켜 초기화 운전 후 실내온도를 측정하는 제2단계와, 상기에서 실내온도 측정 후 벽면 온도를 측정하는 제3단계와, 상기에서 측정한 벽면온도를 이용하여 평균복사온도(MRT)를 예측하는 제4단계와, 상기에서 측정한 실내온도와 평균복사온도를 각각 이용하여 작용온도(OP)를 계산하는 제5단계와, 상기 사용자 설정온도와 작용온도를 비교하여 일정값 이상 차이가 나면 계속해서 압축기를 구동하고, 일정값 이상 차이가 나지 않으면 압축기를 정지시키는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 공기조화기의 쾌적 운전방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이, 사용자로부터 원하는 설정온도를 입력받는 제1단계와, 압축기를 기동시켜 운전초기 설정값 이하로 운전한 후 실내온도를 측정하는 제2단계와, 상기에서 실내온도 측정 후 벽면 온도를 측정하는 제3단계와, 상기에서 측정한 벽면온도를 이용하여 평균복사온도(MRT)를 예측하는 제4단계와, 상기에서 측정한 실내온도와 평균복사온도를 각각 이용하여 작용온도(To)를 계산하는 제5단계와, 상기 사용자 설정온도와 작용온도를 비교하여 일정값 이상 차이가 나면 계속해서 압축기를 구동하고, 일정값 이상 차이가 나지 않으면 압축기를 정지시키는 제6단계로 이루어진다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

인간의 체감 온도는 작용 온도(Operative Temperature)와 유사한데, 상기 작용 온도는 벽 온도와 약 2도의 차이가 발생한다.

따라서 인간이 느끼는 체감 온도와 작용 온도간의 온도차를 없애기 위하여 평균복사온도(MRT : Mean Radiation Temperature)와 공기온도를 이용한다.

상기 평균복사온도(MRT)를 얻기 위하여는 공기조화기가 설치되는 실내의 천정이나 벽면에 벽면 온도센서를 장착하고, 그 장착한 벽면 온도센서로 부터 벽면온도를 받아들인다.

예를들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 공기조화기(100)가 설치되는 실내의 천정이나 벽면에 벽면 온도센서(200)를 부착하고, 이 부착된 벽면 온도센서(200)는 상기 공기조화기(100)와 통신수단(300)을 통해 연결하여 상기 벽면 온도센서(200)에서 감지한 벽면온도를 공기조화기(100)로 전달한다.

이때 공기조화기(100)는 하나 혹은 다수의 벽면의 온도를 측정하여 평균복사온도(MRT)를 예측하는데, 상기 평균복사온도(MRT)는 아래에서와 같은 연산을 통해 구한다.

첫째, 사람이 앉아 있는 경우,

둘째, 사람이 서 있는 경우,

상기 수학식에서은 방 중앙에서 구한 복사온도로 다음과 같다.

여기서,: 해당 벽면 i의 표면온도

: 미소면적과 벽면 i 사이의 각 성분,

이렇게 평균복사온도(MRT)를 이용하여 실내온도를 조절하는 과정에 대하여 도 4에 도시한 동작 흐름에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 공기조화기의 마이크로 컴퓨터는 사용자로부터 설정온도를 입력받는다.(S201)

그러면 상기 마이크로 컴퓨터는 초기화시의 운전초기 설정값 이하로 압축기를 운전시켜 벽면온도를 낮추어준다.

왜냐하면, 초기에 벽면온도를 낮추어 주면 공기온도가 어느 정도 상승하더라도 계속해서 같은 체감온도를 느낄 수 있기 때문에 절전 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

이후에 일정시간이 경과하면 증발기에 설치되는 써모스터로부터 실내의 공기온도를 입력받고(S202), 도 5에 도시한 바와 같은 벽면 온도센서(200)를 통해 벽면 온도를 전달받는다.(S203)

그런다음 상기에서 전달받은 벽면 온도를 이용하여 앞에서 설명한 바와 같은 수학식1 및 수학식2로 평균복사온도(MRT)를 구하고, 이 평균복사온도(MRT)를 이용하여 아래에서와 같이 작용온도(To)를 계산한다.(S204)

To = A * Ta + (1-A) * MRT

여기서, Ta는 공기온도(Air Temp)이고, A는 상수로 0.5이다.

상기 작용온도(To)의 계산이 끝나면, 상기 작용온도(To)와 사용자가 설정한 설정온도를 비교한다.(S205)

비교 결과, 상기 작용온도(To)가 사용자 설정온도에서 일정값(α)을 뺀 온도에 도달하게 되면 이것은 사용자가 느끼는 체감온도가 설정온도와 거의 같은 것이므로 압축기와 실외팬을 오프시키고, 실내팬은 실내공기의 순환을 위하여 계속해서 온시켜 둔다.(S206)

그런데 비교 결과, 상기 작용온도(To)가 사용자 설정온도에서 일정값(α)을 뺀 온도에 도달하지 않았으면 계속해서 압축기를 구동시켜 도달할 때 까지 반복시킨다.

상기 S206단계에서 압축기를 오픈시킨 후 일정시간이 경과하면 다시 써모스터로부터 실내의 공기온도를 입력받고(S207), 벽면 온도센서로부터 벽면온도를 입력(S208)받은 후 작용온도(To)를 계산한다.(S209)

상기에서 계산한 작용온도(To)가 사용자 설정온도에서 일정값(α)을 더한 온도에 도달하게 되면 다시 압축기를 온시켜 실내의 온도를 낮추어 주도록 하고, 상기 사용자 설정온도에서 일정값(α)을 더한 온도에 도달하지 않게 되면 계속해서 압축기를 오프시켜 둔다.

따라서 사용자가 26도로 운전하라고 하면 본 발명은 도 6에서와 같이 공기조화기가 설치되는 곳의 벽면 온도와 공기온도를 모두 고려하여 실내온도를 조절함으로써, 사용자는 실제로 26도의 체감온도를 느끼게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 운전 초기에 운전초기 설정값이하로 운전하여 벽면 온도를 낮추어 주어 실내의 공기온도가 어느 정도 상승하더라도 사용자의 체감온도를 계속해서 같도록 해주어 절전 효과를 얻을 수 있도록 해주고, 아울러 실내의 공기온도 뿐만아니라 사용자의 체감온도를 조절해 줌으로써 쾌적한 환경을 만들어주는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 사용자로부터 설정온도를 입력 받아 저장하는 제1단계와, 압축기를 기동시켜 운전 초기 설정값 이하로 초기화 운전 후 실내온도를 측정하는 제2단계와, 상기에서 실내온도 측정 후 실내의 천정 또는 벽면의 벽면 온도 센서를 통해 하나 또는 다수의 벽면 온도를 측정하는 제3단계와, 상기에서 측정한 하나 또는 다수의 벽면온도를 이용하여 평균복사온도(MRT)를 예측 계산하는 제4단계와, 상기에서 측정한 실내온도와 평균복사온도를 각각 이용하여 작용온도(To)를 계산하는 제5단계와, 상기 사용자 설정온도와 작용온도를 비교하여 일정값 이상 차이가 나면 계속해서 압축기를 구동하고, 일정값 이상 차이가 나지 않으면 압축기를 정지시키는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기조화기의 쾌적 운전방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 평균복사온도(MRT)는 사용자가 앉아 있는 경우 아래의 수학식과 같이 연산하여 구하도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 쾌적 운전방법.

   단,은 방 중앙에서 구한 복사온도()

   : 해당 벽면 i의 표면온도

   : 미소면적과 벽면 i 사이의 각 성분,
6. 제1항에 있어서, 평균복사온도(MRT)는 사용자가 서 있는 경우 아래의 수학식과 같이 연산하여 구하도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 쾌적 운전방법.

   단,은 방 중앙에서 구한 복사온도()

   : 해당 벽면 i의 표면온도

   : 미소면적과 벽면 i 사이의 각 성분,
7. 제1항에 있어서, 작용온도(To)는 아래의 수학식과 같이 연산하여 구하도록 한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 쾌적 운정방법.

   To = A * Ta + (1-A) * MRT

   단, Ta : 공기온도 A : 상수값