KR100643264B1 - 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법 - Google Patents

공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법 Download PDF

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조수
태춘섭
장철용
홍성희
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 기존 중대형 건물에 설치된 HVAC 시스템과 호환성을 이룰 수 있도록 저가의 센서와 기존 온도센서의 신호를 이용하고, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드를 선택하여 해당 모드로 구동되는 요소의 고장유무를 검출할 수 있도록 해주며, HVAC 시스템에서 기존의 APAR 알고리즘의 한계인 다중 고장 추정에 대한 단점을 극복하기 위해 특정 요소에 대한 단일 고장 검출이 가능하도록 해주는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명에 의하면 저가의 센서와 기존 온도센서의 신호를 이용하여 기존의 중대형 건물에 설치된 HVAC 시스템과의 호환성을 용이하게 이룰 수 있도록 해주고, 이로 인해 기존 건물의 공조 시스템에 실제 적용 가능하도록 해줄 뿐만 아니라, 기존의 APAR 알고리즘의 한계인 다중 고장 추정에 대한 단점을 극복하기 위해 특정 요소에 대한 단일 고장 검출이 가능하도록 해주는 뛰어난 효과가 있다.
공조 시스템, APAR, 온도 센서, 공조기 고장 진단, 댐퍼,

Description

공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법{METHOD OF CLASSIFIED RULE-BASED FAULT DETECTION AND DIAGNOSIS IN AIR-HANDLING SYSTEM}
도 1은 종래의 APAR 방식에서 4가지 운전 모드를 위한 난방 코일 밸브, 냉방 코일 밸브 및 혼합 공기 댐퍼의 관계를 정리한 도면,
도 2는 종래의 APAR 방식에서 제어 신호와 온도에 따라 변하는 운전 모드 관계를 정리한 도면,
도 3은 종래의 APAR 방식에서 운전 모드에 따라 규칙을 정리한 도면,
도 4는 종래의 APAR 방식에서 규칙과 관련된 운전 모드와 사용된 신호의 관계를 정리한 도면,
도 5는 종래의 APAR 방식에서 각 규칙을 만족시킬 수 있는 고장을 정리한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 8은 도 7에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에서 모드 1의 고장 진단 방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 9는 도 7에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에서 모드 2의 고장 진단 방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 10a, 10b는 도 7에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에서 모드 3의 고장 진단 방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 11은 도 7에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에서 모드 4의 고장 진단 방법을 나타낸 동작 플로우챠트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 제 1 회전 속도계 120 : 제 2 회전 속도계
130 : 제 1 주파수 측정기 140 : 제 2 주파수 측정기
210 : 제 1 전위차계 220 : 제 2 전위차계
230 : 제 3 전위차계 240 : 제 4 전위차계
310 : 외기 온도 센서 320 : 급기 온도 센서
330 : 혼합 공기 온도 센서 340 : 순환 공기 온도 센서
350 : 외기 레퍼런스 온도 센서 400 : 중앙 제어부
본 발명은 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 중대형 건물에 설치된 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning) 시스템과 호환성을 이룰 수 있도록 저가의 센서와 기존 온도센서의 신호를 이용하고, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드를 선택하여 해당 모드로 구동되는 요소의 고장유무를 검출할 수 있도록 해주며, 기존의 APAR(AHU Performance Assessment Rule; 이하, "APAR"이라 칭함.) 알고리즘의 한계인 다중 고장 추정에 대한 단점을 극복하기 위해 특정 요소에 대한 단일 고장 검출이 가능하도록 해주는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 에너지 자원이 절대적으로 부족한 나라들의 실정을 고려할 때 에너지 소비절약은 매우 중요하다. 최근 생활수준의 향상과 더불어 안락하고 쾌적한 실내 환경이 요구되고 있어 건물에너지의 소비량이 계속 증대되고 있으며, 전체 에너지 소비량의 25% 이상을 차지하는 건물에너지 사용의 합리화가 절실히 필요하게 되었다.
따라서, 앞으로의 에너지 절감기술은 관리기술에서 찾게 될 것이다. 건물 에너지 시스템의 에너지 절약 및 운영비 절감을 위해서는 시스템의 효율적 운영 및 시스템 유지 관리의 최적화가 이루어져야 한다.
최근 건물들이 고층화 및 지능화됨에 따라 설비시스템은 더욱 다양화되고 복잡하게 구성되어 있다. 건물의 HVAC 시스템을 비롯하여 에너지 설비들의 규모가 커지고, 자동화 및 복잡화되면서 고장발생 시 경제적인 손실과 위험성을 증폭시킬 수 있는 가능성이 커지고 있다. 부적절하거나 성능이 열화된 건물 공조시스템이 사용될 경우, 연간 에너지 사용량이 30~50%까지 증가될 수 있다는 연구결과로부터 에너지 설비의 검증 및 성능 진단 시스템의 중요성을 알 수 있다.
일반적으로, 설비는 부품으로 구성된 부위가 모여 하나의 시스템으로 이루어지는데, 장시간 운전 중의 에너지 설비의 성능을 정밀 분석해 보면 설계 성능이나 운전 초기의 성능을 유지하지 못하는 것을 발견하게 된다. 고장발생 및 원인의 신속한 규명이 이루어지지 못한다면, 시스템의 신뢰성 및 안정성의 확보에 어려움이 있다.
또한, 건물에서의 공조시스템은 대부분 초기의 설비설계에서 제시된 성능을 연속적으로 발휘하지 못하는 것이 일반적이다. 이러한 성능저하에 대해 운전자나 거주자는 그다지 민감하지 못하므로, 오랜 기간 동안 알지 못한 채로 방치되어 지는 경우도 많다.
이에 반해 신축 건물주나 사용자는 공조시스템 설계 시에 한꺼번에 쉽게 만족시키기 어려운 서로 상충적인 설계 기준들, 즉 예를 들면 에너지 절약, 실내 공기질, 열적 쾌감, 신뢰성, 설비 최대부하 제한 등에 대해 보통은 높은 기대치를 요구한다. 이러한 기대치를 충족시키려면 상업용 혹은 거주용 건물에서의 공조 시스템이나 장비가 정교하고 복잡해지게 된다. 공조 시스템이 정교하고 복잡해지면 운전자는 고장이 나거나 성능이 저하되어도 더욱 알아내기 어려워진다. 더욱이 장시간 운전 중인 에너지 설비의 성능을 정밀 분석해보면, 설계 성능이나 운전 초 기의 성능을 유지하지 못하는 것을 발견하게 된다.
따라서, 여러 형태의 건물에서 고장이 없는 운전과 진단 능력을 확보하기 위해서는 유연하고 효과적으로 고장감지와 진단을 수행할 수 있는 분산형의 자동화된 검증 및 성능진단 시스템이 필요하다.
고장은 부품, 부위, 시스템의 어느 부분에서도 일어날 수 있으며, 각 부분의 성능저하 및 사용성을 저하시킬 수 있어 결과적으로는 에너지의 낭비 및 환경의 저하를 초래하게 된다. 설비는 운전도중에 센서의 성능저하나 손상, 밸브나 댐퍼의 누설이나 정지, 그리고 열교환기의 오염에 의한 성능저하를 초래하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 현상들은 고장으로 인식할 수 있으며, 에너지 설비에 고장이 발생하면 에너지 사용량의 증가와 장비 수명의 감소 그리고 환경의 저해를 초래하는 문제가 발생할 수 있다.
공조 설비와 같은 에너지 설비에 있어서 관리기술 개선에 의해 절약될 수 있는 에너지량은 무시할 수 없는 양으로 상용건물의 공조설비 재감리에 의해 고장 상태를 개선한 후 20～30% 이상 증가할 수 있으므로, 이로 부터 고장 검출 및 진단시스템의 중요성을 알 수 있다.
건물의 최적 운용에 의한 에너지 절약을 달성하기 위해서는 건물설비의 최적제어와 함께 설비의 성능 저하를 유발하게 되는 고장이나 노후에 따른 시스템의 점진적인 성능 저하를 적절하게 예측 또는 감지하여 사전 또는 고장 발생시 신속하게 처리해야 한다. 또한, 성능저하를 예방하고, 시스템의 안전성을 확보하여 비효율적인 에너지의 낭비나 실내 환경의 열악화를 방지할 수 있어야 한다. 따라서, 건 물의 에너지절약과 쾌적한 실내 환경 보전, 유지관리비용저감 등의 효과를 극대화시키기 위해서는 건물자동화 시스템과 연결하여 사용할 수 있는 실시간용 자동 고장예지 및 진단 시스템을 개발하여 운용자에게 제공할 필요가 있다.
이러한 상황 가운데, 미국의 NIST에서는 규칙기반 방식의 공조기 고장검출 및 진단 방법을 제안하였다. 이 때, 종래의 공조기 성능 평가 규칙(APAR)은 공조기의 고장을 검출하기 위해 물질수지와 에너지 수지관계, 그리고 부위별 온도 분포 등으로 추론된 전문가 규칙들을 이용하는 진단 도구이다. 각 부위의 제어신호는 운전 모드를 결정하는 데 사용되며, 각 운전 모드에 해당하는 전문가 규칙들이 기계적인 고장이나 제어기의 고장 여부를 결정하기 위해 사용된다.
한편, 종래의 VAV(Variable Air Volume) 유닛(Unit) 성능 평가 제어 차트(VPACC)는 VAV 유닛에 고장이나 제어 문제를 검출하기 위한 통계적인 관리도(control chart)를 사용한 진단 도구이다. 고장 검출을 위한 허용값은 정상적인 상태의 데이터베이스를 이용하여 통계적으로 결정한다. 이 때, 고장 검출 및 진단 도구는 시스템의 고유 특성에 맞게 개별적인 접근법으로 개발되는 것이 일반적이다.
VAV 유닛은 한정된 부품으로 적은 고장 가능성을 갖는 비교적 간단한 설비이다. 건물 제조업은 초기 가격에 민감하므로, VAV 유닛에는 일반적으로 거의 계측기가 사용되지 않으며 제한된 제어기가 사용되고 있다. 그러나 VAV 유닛은 실내 온도 제어를 위해 많은 대수가 사용되고 있으므로, 결과적으로 고장을 위해 감시되어야 할 자료는 적지 않다.
한편, 미국 NIST에서 제안한 종래의 규칙기반 방식의 공조기 고장검출 및 진단 방법, 즉 공조기 성능 평가 규칙(APAR)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, '운전모드'에 대해 살펴보기로 한다. 고장 검출과 진단을 위해 사용한 전문가 규칙은 난방코일, 냉방코일 그리고 이코노마이저를 위한 설비와 제어기가 장치된 단일 공급덕트 가변풍량 또는 정풍량 공조기를 위한 것이다. 규칙들은 공조기의 온도제어 및 부위별 온도 분포관계에 초점을 맞추고 있다. 따라서 온도와 직접 관련된 부품과 제어기만 다루어진다.
공조기의 온도제어기는 급기 송풍기 후단의 덕트에서 공급되는 급기온도를 설정값으로 조절하게 된다. 외부 공기는 공조기로 흡입되어 건물로부터 순환되는 공기와 혼합되어 냉난방 코일을 통화면서 온도가 제어된다. 공조기의 운전모드는 사용기간 중 급기온도와 환기를 유지하기 위해 계절에 따라 크게 4가지로 구분 할 수 있다. 4가지 운전 모드를 위한 난방 코일 밸브, 냉방코일 밸브 그리고 혼합 공기 댐퍼의 관계를 정리한 것이 도 1이다. 내부와 외부의 열 부하를 포함한 다양한 열 관계에 의해 4가지 운전모드가 결정된다. 모드 1(Mode 1)의 난방 모드에서는 난방 온도를 유지하기 위해 난방코일 밸브를 조절하여 급기 온도를 설정값으로 조절하며 냉방코일 밸브는 닫혀 있게 된다. 혼합 공기 댐퍼는 최소 환기 상태를 유지하기 위한 정도의 최소의 개도로 열어둔다.
냉방부하가 증가하면, AHU의 운전 모드는 난방 모드에서 외기를 이용한 냉방 모드인 모드 2(mode 2)로 바뀌게 된다. 모드 2(mode 2)에서는 냉난방 코일 밸브는 닫히게 되며 급기 온도를 냉각 설정값으로 유지하기 위해 혼합 공기 댐퍼를 조절하게 된다. 냉방 부하가 증가하게 되면 혼합공기 댐퍼가 완전히 열려 정지하게 되고 기계적 냉방모드인 모드 3(mode 3)으로 전환된다. 공조기가 기계적 냉방모드로 운전되면 냉방코일 밸브의 조절에 의해 냉각 설정점이 유지되며, 난방 코일 밸브는 닫히게 된다. 외기 댐퍼는 최대나 최소 상태를 유지하게 된다.
냉방 부하를 절약하기 위해 이코노마이저 제어가 사용될 수 있으며, 외기와 순환공기의 온도나 엔탈피에 의해 댐퍼의 위치를 결정하여 기계적 냉방 부하를 최소화시킨다. 모드 3(mode 3)은 외기 댐퍼가 100% 열린 상태에서의 기계적 냉방이 이루어지는 영역이며, 모드 4(mode 4)는 외기 댐퍼가 최소 상태에서의 기계적 냉방이 이루어지는 영역이다. 도 2는 제어신호와 온도에 따라 변하는 운전 모드 관계를 정리한 것이다.
한편, 이하 '전문가 규칙'에 대해 살펴보면 다음과 같다. 고장 검출을 위한 방법의 기본은 공조기의 성능을 평가할 수 있는 전문가 규칙이며 공조기에서 이 규칙을 컴퓨터로 구현하기 위해 정리한 것이 APAR 성능 진단 도구이다. 진단 도구는 공조기의 모드를 결정하기 위하여 제어신호와 거주(occupancy) 정보를 이용하였으며 해당모드에 적용될 수 있는 온도센서 사이의 관계를 명시할 수 있는 규칙의 집합을 규정하였다.
규칙은 측정 온도신호와 제어신호의 관계를 나타내는 정성적 모델을 이용하였다. AHU에서는 4가지 운전모드가 사용되기 때문에 각 모드에서 적용 할 수 있 는 규칙들을 구분하여 설정하였다. 냉난방 코일 밸브와 공기 혼합 댐퍼의 디지털 제어 신호에 의해 운전모드를 결정할 수 있다. 도 1과 도 2에는 나타나 있지 않지만 성능진단을 위하여 5번째 운전모드인 미지의 모드가 추가된다. 미지의 모드는 공조기가 작동되는 동안에 제어신호의 관계가 정의된 모드 1~4를 만족시키지 않는 경우를 나타낸다. 이 미지의 모드는 모드가 변하는 과정이나 이상 운전에 의해 냉난방이 동시에 일어나는 경우에 해당될 수 있다.
일단 운전모드가 설정되면, 질량과 에너지 보존법칙과 온도 분포를 기반으로 AHU의 제어에 이용되는 계측 신호를 이용하여 필요한 규칙을 생성할 수 있다.
첫째, 난방모드(mode 1)에서는 급기온도를 설정점으로 유지하기 위해 난방코일의 제어밸브를 조절하게 되며 냉방코일은 닫혀 있게 되고 외기 흡입댐퍼는 최소위치를 유지한다. 측정된 온도를 기초로 한 규칙은 다음과 같다.
Rule 1. Tsa < Tma + ΔTsf - Εt
Rule 2. For |Tra - Toa| ≥ ΔTmin : |Qoa/Qsa - (Qoa/Qsa)min| > Εf
여기서, Tsa는 급기온도, Tma는 혼합공기온도, ΔTsf는 급기 송풍기를 통한 온도 증가, Tra는 순환공기온도, Toa는 외기온도, ΔTmin는 회수공기온도와 외기온도 사이의 최소온도차 허용값, Qoa/Qsa는 외기온도 비율로 온도비 (Tma-Tra)/(Toa-Tra)로 표시될 수 있으며, (Qoa/Qsa)min는 외기온도 비율 최소 허용값, Εt는 온도 계측에 따른 오차 허용값, 그리고 Εf는 유량에 관련된 오차 허용값(온도측정 오차의 함수)이다.
규칙 1(Rule 1)은 급기온도와 혼합공기온도의 부조화를 나타내는 것으로 냉방모드에서는 급기온도가 혼합공기온도보다 높아야 하며 송풍기에서의 온도 상승을 고려할 경우 송풍기에서의 온도 상승과 혼합공기온도를 합한 값보다 급기온도 값이 높아야 한다. 규칙 2(Rule 2)는 공조기에 흡입되는 외기온도의 값이 너무 높거나 낮은 경우 고장으로 간주하는 것으로 온도측정의 오차를 고려하여 온도차(Tra-Toa)가 허용오차 이상일 경우에만 규칙을 적용하였다. Εt, Εf, ΔTsf, 그리고 ΔTmin는 사용자가 미리 설정하는 값이다. 제어신호와 관련하여 다음과 같이 규칙을 만들 수 있다.
Rule 3. |uhc - 1| ≤ Εhc and Tsa,s - Tsa ≥ Εt
Rule 4. |uhc - 1| ≤ Εhc
여기서, uhc는 정규화된 난방코일 밸브 제어신호 [0, 1]로 uhc = 0 은 밸브가 닫힌 상태, uhc = 1은 100% 열린 상태를 나타낸다. 그리고 Tsa,s는 급기온도 설정값, Εhc는 난방코일 제어신호의 허용값이다.
규칙 3(Rule 3)은 냉방코일 밸브가 최대로 열려 있으나 급기의 설정온도를 유지하지 못하는 상태로 제어불능 상태를 나타낸다. 규칙 4(Rule 4)는 다른 조건에 의해 제어값이 최대값을 유지하는 것으로 주의가 요망되는 상황을 나타낸다. Εhc와 Εt는 설비특성에 따라 운전자가 정하는 값이다. 냉방코일 밸브와 혼합공기 댐퍼의 제어신호는 항상 검사되어야 하며 모드 1(mode 1)에 맞게 냉방코일 밸브는 닫혀 있어야 하며 혼합공기 댐퍼도 외기 댐퍼가 최소가 되도록 설정되어야 한다.
둘째, 외기냉각 모드(mode 2)에서는 혼합공기 댐퍼를 이용하여 급기온도를 설정값으로 제어하며 냉방코일과 난방코일은 닫혀 있다. 모드 2(Mode 2)의 규칙은 다음과 같다.
Rule 5. Toa > Tsa,s - ΔTsf + Εt
Rule 6. Tsa > Tra - ΔTrf + Εt
Rule 7. |Tsa - ΔTsf - Tma| > Εt
여기서, ΔTrf 는 순환송풍기를 통한 온도 상승값이다. 규칙 5(Rule 5)는 이 모드에서 외기온도가 너무 높은 경우이다. 규칙 6(Rule 6)은 급기온도와 순환공기온도사이의 부조화를 나타낸다. 급기온도는 순환공기온도에 순환송풍기를 통한 온도 상승분을 더한 값보다 낮아야 한다. 규칙 7(Rule 7)은 급기온도와 혼합공기온도 사이의 부조화를 나타낸다. 냉방코일과 난방코일이 작동하지 않기 때문에 급기온도는 혼합공기온도와 급기송풍기를 통한 온도 상승분을 더한 값과 거의 일치해야 한다. Εt, ΔTsf 그리고 ΔTrf는 운전자 설정값이다.
셋째, 100% 외기 댐퍼상태로 냉방코일을 이용하는 냉방모드(mode 3)에서는 냉방코일 밸브에 의해 급기온도의 설정값을 제어하게 되며 혼합공기 댐퍼는 외기 흡입댐퍼가 최대로 열리고 난방코일 밸브는 닫혀 있다. 모드 3(Mode 3)에서의 규칙은 다음과 같다.
Rule 8. Toa < Tsa,s - ΔTsf - Εt
Rule 9. Toa > Tco + Εt
Rule 10. |Toa - Tma| > Εt
Rule 11. Tsa > Tma + ΔTsf + Εt
Rule 12. Tsa > Tra - ΔTrf + Εt
여기서, Tco는 모드 3에서 모드 4로 변하는 전환(change over) 공기온도이다. 규칙 8(Rule 8)은 모드 3을 적용하기에는 외기온도가 너무 낮은 경우이며, 규칙 9(Rule 9)는 반대로 외기온도가 너무 높은 경우이다. 규칙 10(Rule 10) ~ 규칙 12(rule 12)는 외기온도와 혼합공기온도, 급기온도와 혼합공기온도, 그리고 급기온도와 순환공기온도 사이의 온도 부조화를 나타낸다. Εt, ΔTrf 그리고 ΔTsf 운전자 설정값이다. 규칙 3과 4(Rule 3, 4)는 같은 규칙이 냉방코일에 의한 냉방모드에 적용될 수 있으며, 규칙은 다음과 같다.
Rule 13. |ucc - 1| ≤ Εcc 그리고 Tsa,s - Tsa ≥ Εt
Rule 14. |ucc - 1| ≤ Εcc
여기서, ucc는 정규화된 냉방코일 밸브 제어신호 [0, 1]로 ucc=0은 밸브가 닫혀 있는 상태, ucc=1은 100% 열려 있는 상태, Εcc는 냉방코일 제어신호의 허용값이다.
마찬가지로 규칙 13(Rule 13)은 냉방코일 밸브가 최대로 열린 상태에서 급기온도의 설정점을 유지하지 못하고 높은 값을 나타내는 제어불능 상태이며, 규칙 14(Rule 14)에서는 급기온도는 허용범위에 들어가 있으나 제어한계 상태에 도달하여 주의가 필요한 상태이다. Εcc와 Εt는 사용자 설정값이다.
넷째, 외기 댐퍼 최소 개도로 냉방코일을 이용하는 제어모드(mode 4)에서는 외기 흡입댐퍼를 최소위치로 두고 냉방코일 밸브를 이용하여 급기온도를 제어한다. 모드 4에서 규칙은 다음과 같다.
Rule 15. Toa < Tco - Εt
Rule 16. Tsa > Tma + ΔTsf + Εt
Rule 17. Tsa > Tra - ΔTrf + Εt
Rule 18. For |Tra - Toa| ΔTmin : |Qoa/Qsa - (Qoa/Qsa)min | > Εf
규칙 15(Rule 15)는 외기온도가 모드 4에 맞지 않게 너무 낮은 상태를 나타낸다. 규칙 16과 17(Rule 16, 17)은 급기온도와 혼합공기온도 그리고 급기온도와 순환공기온도와의 부조화를 나타낸다. 규칙 18(Rule 18)은 공조기에 들어오는 외부 공기의 비율이 너무 낮은 경우를 나타낸다. Εt, Εf, ΔTmin, ΔTrf와 ΔTsf는 운전자 설정값이다.
규칙 13과 14(Rule 13, 14)는 모드 4에도 적용될 수 있다. 규칙 13과 14를 반복하여 모드 4를 위해 표현하면 다음과 같다.
Rule 19. |ucc - 1| ≤ Εcc and Tsa - Tsa,s ≥ Εt
Rule 20. |ucc - 1| ≤ Εcc
규칙 19와 20(Rule 19, 20)의 설명은 규칙 13과 14(Rule 13, 14)와 동일하다.
다섯째, 다음은 냉방코일 밸브, 난방코일 밸브, 그리고 혼합공기 댐퍼의 제어신호를 기본으로 하여 미지의 모드에 대한 규칙이다. 다음 규칙중 어느 하나의 조건을 만족해도 고장 상태이다.
Rule 21. ucc > Εcc , uhc > Εhc and Εd < ud < 1-Εd
Rule 22. uhc > Εhc and ucc > Εcc
Rule 23. uhc > Εhc and ud > Εd
Rule 24. Εd < ud < 1-Εd and ucc > Εcc
여기서, ud는 정규화된 혼합공기 댐퍼 제어신호[0, 1], ud가 0일 때는 외기 흡입댐퍼가 닫혀 있는 상태이며, ud=1은 100 % 열려 있는 상태이다. 그리고 Εd는 혼합공기 댐퍼 제어신호의 허용값이다.
규칙 21(Rule 21)은 혼합공기 댐퍼, 냉방코일 밸브, 난방코일 밸브가 동시에 제어되는 상태이다. 규칙 22, 23, 24(Rule 22, 23, 24)는 최소 2개의 밸브나 댐퍼가 동시에 구동되는 상태이다. Εcc, Εhc 그리고 Εd 는 사용자 설정값이다.
여섯째는 모든 거주 모드에 해당되는 규칙으로 다음 조건을 만족하면 고장으로 간주한다.
Rule 25. | Tsa Tsa,s | > Εt
Rule 26. Tma < min(Tra , Toa) - Εt
Rule 27. Tma > max(Tra , Toa) + Εt
규칙 25(Rule 25)는 급기온도가 설정값을 유지하지 못하는 경우이며, 규칙 26과 27(Rule 26, 27)은 혼합공기의 온도가 외기 및 순환공기 온도의 최대 및 최소 사이의 값으로 결정되어야 한다는 것을 나타낸다. Εt는 운전자 설정값이다. 규칙 25(Rule 25)는 규칙 3, 13 또는 19가 만족되면 동시에 만족되는 규칙으로 이들 규칙을 만족하지 않는 경우의 고장을 찾기 위한 것이다.
일곱째, 빈번한 모드의 변화는 감시제어나 현장제어기의 불안정성에 의해 기인할 수 있으므로 주어진 시간 내의 모드 변화를 검사하여 이를 검출할 수 있다.
Rule 28. 단위 시간당 모드 변화수 > MTmax
여기서, MTmax는 주어진 시간당 허용 모드 변화수이다.
운전 모드에 따라 규칙을 정리한 것이 도 3이다. 도 4는 규칙과 관계된 운전모드와 사용된 신호의 관계를 정리한 것이다. 서로 다른 운전 모드를 고려하면 많은 규칙들이 연관성이 있다는 것을 파악할 수 있다. 어떤 경우에는 같은 규칙이 서로 다른 모드에서 사용되고 있으며, 다른 경우에는 모드가 바뀌면 관계가 변하는 것을 알 수 있다. 도 4는 관련된 군집별로 규칙을 나타낸 것이다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 각 군집은 규칙을 생성하는데 사용된 센서와 제어신호를 기본으로 하고 있다. 첫 번째 그룹은 냉각코일 부분의 온도 규칙을 나타내고 있다. 기본적인 4가지 규칙은 운전 모드에 따라 연산자만 바뀌게 된다. 이 그룹의 전형적인 규칙은 냉방모드인 경우 급기온도는 혼합공기온도 보다 낮아야 하고 손실 열에 의해 송풍기 출구 온도는 증가되어야 한다는 것 등이다. 또한 혼합공 기 박스, 실내, 이코노마이저 운전, 쾌적성 요구, 그리고 제어기 로직/튜닝 등에 대한 규칙이 있다. 여기서 비록 28가지 규칙을 정리하였지만 실제의 경우 적은수의 온도와 제어신호가 규칙을 정의하는데 사용될 수 있다.
각 운전 모드별로 적용될 수 있는 규칙들을 정리하였다. 정리된 모든 규칙들은 조건을 만족하면 고장이 발생한 것으로 표현하였다. 도 5는 각 규칙을 만족시킬 수 있는 고장을 정리한 것이다. 도 5에 정리되어 있는 것이 모든 고장상황을 나타낸 것은 아니며, 규칙으로 검출 가능한 고장을 정리한 것으로 각 규칙과 관련한 고장의 가능한 영향을 검토한 것이다. 규정된 효과는 쾌적성, 내부 공기의 질, 에너지, 보수 및 설비 수명 등을 포함하고, 특정한 경우에는 하나 이상의 심각한 영향이 나타날 수 있다.
하지만, 상술한 종래의 APAR 방식만으로는 공조 시스템의 모든 고장의 원인과 위치를 정확하게 진단할 수는 없고, 규칙을 만족하는 고장 현상의 유무를 검출하는 것이며, 문제의 원인을 파악하기 위해서는 추가적인 노력이 필요한 현실적인 문제점이 있었다.
즉, 현대에는 공조 설비가 더욱 복잡해짐에 따라 많은 고장에 걸리기 쉬운 상태가 되고 있는 반면에, 유지 보수는 어려워지고 있다. 그러므로, 공조기를 위한 고장 검출 및 진단 도구는 다양한 시스템에 적용 될 수 있도록 강건하게 설계되어야 하는데, 상술한 APAR과 VPACC은 시뮬레이션 혹은 실험실에 설치된 장치를 이용하여 진단 범위와 성능 등이 검토된 후에만 실제 건물에 적용할 수 있는 문제점 이 현존하는 것이다.
그 뿐만 아니라, 상술한 종래의 규칙기반 방식의 공조기 고장검출 및 진단 방법(APAR)은 HVAC 시스템이 운전되는 각 모드(mode)에서 정해진 규칙기반 방식에 의해 검출되는 고장을 최소한 2개 이상으로 판단해야 하는 다고장 추정방식이므로, 단일고장을 검출할 수 없는 문제점이 있었다. 이는 에너지 방정식과 질량 방정식에 기반을 둔 APAR의 특성 때문이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 저가의 센서와 기존 온도센서의 신호를 이용하여 기존의 중대형 건물에 설치된 HVAC 시스템과의 호환성을 용이하게 이룰 수 있도록 해주고, 이로 인해 기존 건물의 공조 시스템에 실제 적용 가능하도록 한 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법을 제공하는 데 있다.
다른 목적으로는 공조 시스템의 고장 유무를 검출하여 진단함에 있어, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드를 선택하여 해당 모드로 구동되는 요소의 고장유무를 검출할 수 있도록 해주기 위한 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법을 제공하는 데 있다.
또 다른 목적으로는 기존의 APAR 알고리즘의 한계인 다중 고장 추정에 대한 단점을 극복하기 위해 특정 요소에 대한 단일 고장 검출이 가능하도록 해주기 위한 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법은, 제 1, 2 회전 속도계, VAV 댐퍼, 외기 댐퍼, 배기 댐퍼 및 혼합 댐퍼의 구동부에 각각 설치된 제 1 내지 4 전위차계, 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서 및 중앙 제어부를 구비한 공조 시스템에 있어서,
상기 중앙 제어부가 고장 진단에 필요한 한정값들을 일정한 상수로 지정하는 제 1000 단계;
상기 중앙 제어부가 상기 제 1 및 2 회전 속도계, 상기 제 1 내지 4 전위차계, 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서의 측정 결과값들을 모니터하여 획득하는 제 2000 단계;
상기 중앙 제어부가 외기 온도(TOA)와 외기 레퍼런스 온도(TOA , ref)를 비교한 후, 그 값의 차이가 한정값 이내에 들지 않으면 이상으로 판정하여 운용자에게 디스플레이시키는 제 3000 단계; 및
상기 제 3000 단계에서 외기 온도(TOA)와 외기온도 기준신호(TOA,ref)의 차이가 한정값 이내에 들면, 상기 중앙 제어부가 상기 난방 및 냉방 코일 밸브 제어 신호와 이미 설정된 계수값들을 종합적으로 산출하여, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드(mode 1 ∼ 4)를 선정한 후 해당 모드로 구동되는 구성 요소들의 고 장 유무를 검출하고, 이후 그 고장 유무 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 제 4000 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 장치를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 장치는 제 1, 2 회전 속도계(110, 120), 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 외기 온도 센서(310), 급기 온도 센서(320), 혼합 공기 온도 센서(330), 순환 공기 온도 센서(340), 외기 레퍼런스 온도 센서(350) 및 중앙 제어부(400)로 구성되어 있다.
상기 제 1 회전 속도계(110)는 상기 중앙 제어부(400)에서 출력한 "4-20mA"의 입력 신호에 따른 급기 송풍기(10)의 회전수를 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하고, 상기 제 2 회전 속도계(120)는 상기 중앙 제어부(400)에서 출력한 "4-20mA"의 입력 신호에 따른 환기 송풍기(20)의 회전수를 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 한다. 이 때, 본 발명을 구현함에 있어, 상기 제 1, 2 회전 속도계(110, 120) 대신에, 임의의 입력 신호에 따른 상기 급기 송풍기(10)와 환기 송풍기(20)의 주파수를 측정하는 제 1, 2 주파수 측정기(130, 140)를 구성할 수도 있다.
또한, 상기 제 1 전위차계(210)는 상기 VAV 댐퍼(50)의 구동부에 설치되어 상기 VAV 댐퍼(50)의 구동 여부에 따른 전압 출력값을 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하고, 상기 제 2 전위차계(220)는 상기 외기 댐퍼(60)의 구동부에 설치되어 상기 외기 댐퍼(60)의 구동 여부에 따른 전압 출력값을 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하며, 상기 제 3 전위차계(230)는 상기 배기 댐퍼(70)의 구동부에 설치되어 상기 배기 댐퍼(70)의 구동 여부에 따른 전압 출력값을 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하고, 상기 제 4 전위차계(240)는 상기 혼합 댐퍼(80)의 구동부에 설치되어 상기 혼합 댐퍼(80)의 구동 여부에 따른 전압 출력값을 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 외기 온도 센서(310)는 외기 온도를 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하고, 상기 급기 온도 센서(320)는 급기 온도를 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하며, 상기 혼합 공기 온도 센서(330)는 혼합 공기 온도를 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하고, 상기 순환 공기 온도 센서(340)는 순환 공기 온도를 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 하며, 상기 외기 레퍼런스 온도 센서(350)는 상기 외기 온도 센서(310)의 이상 유무를 진단하기 위한 레퍼런스 값을 측정한 후 상기 중앙 제어부(400)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 중앙 제어부(400)는 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120), 상기 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350)의 측정 결과값들을 획득한 후 상기 난 방 및 냉방 코일 밸브 제어 신호와 이미 설정된 계수값들을 종합적으로 산출하여, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드(mode 1 ∼ 4)를 선정한 후 해당 모드로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 단일 또는 다중으로 검출하고, 이후 그 고장 유무 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 중앙 제어부(400)가 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120), 상기 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350)의 측정 결과값들을 획득하는 방법은 무빙 에버리지(Moving average) 방법을 이용함으로써, 측정에 따라 발생할 수 있는 오차값에 의한 고장진단의 오류를 최소화할 수 있다.
이 때, 상기 중앙 제어부(400)는 상기 급기 송풍기(10) 또는 상기 환기 송풍기(20)의 고장 유무를 각각 진단함에 있어, 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120)의 출력값과 상기 급기 송풍기(10) 또는 상기 환기 송풍기(20)로 입력된 신호(4-20mA)의 비가 이미 설정된 한정값을 초과하면 각각 고장으로 진단한다.
또한, 상기 중앙 제어부(400)는 상기 VAV 댐퍼(50), 외기 댐퍼(60), 배기 댐퍼(70) 또는 혼합 댐퍼(80)의 고장 유무를 각각 진단함에 있어, 상기 제 1 또는 4 전위차계(210 내지 240)의 전압 출력값과 자신이 명령한 댐퍼의 개도명령 입력에 대한 비가 이미 설정된 한정값을 초과하면 각각 고장으로 진단한다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 장치를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에 대해 도 7을 참 조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 중앙 제어부(400)는 고장 진단에 필요한 한정값들을 일정한 상수로 지정한다(S1000). 그런후, 상기 중앙 제어부(400)는 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120), 상기 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350)의 측정 결과값들을 모니터하여 획득한다(S2000). 이 때, 상기 중앙 제어부(400)가 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120), 상기 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350)의 측정 결과값들을 획득하는 방법은 무빙 에버리지(Moving average) 방법을 이용하여 오차를 줄인다.
이어서, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)와 외기 레퍼런스 온도(TOA.ref)를 비교한 후, 그 값의 차이가 한정값 이내에 들지 않으면(NO) 이상으로 판정하여 운용자에게 디스플레이시킨다(S3000). 따라서, 우선적으로 외기 온도(TOA)를 진단한다. 이 때, 상기 제 3000 단계(S3000)를 나타내는 식은 하기의 [수학식 1]이다.
Figure 112005061095538-pat00001
여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA . ref은 외기 레퍼런스 온도이며, εOA는 외기 온도의 허용값이다.
한편, 상기 제 3000 단계(S3000)에서 외기 온도(TOA)와 외기 레퍼런스 온도(TOA,ref)의 차이가 한정값 이내에 들면(YES), 상기 중앙 제어부(400)는 상기 난방 및 냉방 코일 밸브 제어 신호와 이미 설정된 계수값들을 종합적으로 산출하여, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드(mode 1 ∼ 4)를 선정한 후 해당 모드로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출하고, 이후 그 고장 유무 결과값을 운용자에게 디스플레이시킨다(S4000).
그러면, 하기에서는 상술한 제 4000 단계(S4000)의 세부 처리 과정에 대해 보다 구체적으로 살펴 보기로 한다.
먼저, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 2]를 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면(YES) 현 모드를 모드 1로 선정한다(S4100). 그런후, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 1로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시킨다(S4200).
Figure 112005061095538-pat00002
여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,damper는 외기 댐퍼 온도이다.
이하, 상술한 제 S4200 단계(S4200)의 모드 1에 대한 고장 진단 방법을 도 8를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있는지의 여부를 판단한다(S4201). 이 때, 상기 제 4201 단계(S4201)에서 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있지 않으면(NO) 상기 중앙 제어부(400)는 다시 상기 제 4100 단계(S4100)로 진행하는 한편, 닫혀 있으면(YES), 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4202). 상기 제 4202 단계(S4202)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 상기 [수학식 1]을 만족할 경우 정상으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 고장으로 판정한다.
이 때, 상기 제 4202 단계(S4202)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 난방 코일(30)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4203). 상기 제 4203 단계(S4203)에서 상 기 중앙 제어부(400)가 난방 코일에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 3]을 만족할 경우 정상으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 고장으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00003
여기서, VHT.set은 난방 코일로 공급되는 출력 신호이다.
이 때, 상기 제 4203 단계(S4203)에서 난방 코일(30)이 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4204). 상기 제 4204 단계(S4204)에서 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 4]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00004
여기서, TSA는 급기 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이고, TOA는 외기 온도이며, TRA는 순환 공기 온도이다.
이 때, 상기 제 4204 단계(S4204)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4205). 상기 제 4205 단계(S4205)에서 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 5]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00005
여기서, TSA는 급기 온도이고, TSA.set은 급기 설정온도이며, εSA는 급기 온도 허용값이고, εhc는 난방 코일 제어신호의 허용 계수이며, uhc는 정규화된 난방 코일 밸브 제어 신호[0, 1]이다.
이 때, 상기 제 4205 단계(S4205)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4206). 상기 제 4206 단계(S4206)에서 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 6]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00006
여기서, Tma는 혼합 공기 온도이고, εf는 유량에 관계된 오차에 의한 허용값이며, TOA는 외기 온도이며, TRA는 순환 공기 온도이다.
이 때, 상기 제 4206 단계(S4206)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 1에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행한다(S4207).
한편, 상기 제 4100 단계(S4100)에서 모드 1에 해당하는 운전 모드가 아니면(NO), 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 7]을 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면(YES) 현 모드를 모드 2로 선정한다(S4300). 그런후, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 2로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출 한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시킨다(S4400).
Figure 112005061095538-pat00007
여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,HT,set은 외기 난방 코일 설정온도이며, TOA,cool,set은 외기 냉방 코일 설정온도이다.
이하, 상술한 제 S4400 단계(S4400)의 모드 2 고장 진단 방법에 대해 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4401). 상기 제 4401 단계(S4401)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 상기 [수학식 1]을 만족할 경우 정상으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 고장으로 판정한다.
이 때, 상기 제 4401 단계(S4401)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 급기 설정온도(TSA,set)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이 면 급기 설정온도(TSA,set)를 리셋시킨 후 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4402). 상기 제 4402 단계(S4402)에서 상기 중앙 제어부(400)가 급기 설정온도(TSA,set)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 8]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00008
여기서, TOA는 외기 온도이고, TSA.set은 급기 설정온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
이 때, 상기 제 4402 단계(S4402)에서 급기 설정온도(TSA,set)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4403). 상기 제 4403 단계(S4403)에서 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 9]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00009
여기서, TSA는 급기 온도이고, TRA는 순환 공기 온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이고, Tma는 혼합 공기 온도이다.
이 때, 상기 제 4403 단계(S4403)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4404). 상기 제 4404 단계(S4404)에서 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 10]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00010
여기서, TSA는 급기 온도이고, TRA는 순환 공기 온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
이 때, 상기 제 4404 단계(S4404)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4405). 상기 제 4405단계(S4405)에서 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 11]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00011
여기서, TSA는 급기 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
이 때, 상기 제 4405 단계(S4405)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 2에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행한다(S4406).
한편, 상기 제 4300 단계(S4300)에서 모드 2에 해당하는 운전 모드가 아니면(NO), 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 12]를 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면(YES) 현 모드를 모드 3으로 선정한다(S4500). 그 런후, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 3으로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시킨다(S4600).
Figure 112005061095538-pat00012
여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,cool,set은 외기 냉방 코일 설정온도이며, TOA,cool,min,set은 외기 냉방 코일 최저 설정온도이다.
이하, 상술한 제 S4600 단계(S4600)의 모드 3 고장 진단 방법에 대해 도 10a, 10b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있는지의 여부를 판단하여(S4601), 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있지 않으면(NO) 다시 상기 제 4100 단계(S4100)로 진행하는 한편, 닫혀 있으면(YES), 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4602). 상기 제 4602 단계(S4602)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 상기 [수학식 1]을 만족할 경우 정상으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 고장으로 판정한다.
이 때, 상기 제 4602 단계(S4602)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 난방 코일(30)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 상기 제 4200 단계(S4200)로 진행한다(S4603). 상기 제 4603 단계(S4603)에서 상기 중앙 제어부(400)가 난방 코일에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 상기 [수학식 3]을 만족할 경우 정상으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 고장으로 판정한다.
이 때, 상기 제 4603 단계(S4603)에서 난방 코일(30)이 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 재진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4604). 상기 제 4604 단계(S4604)에서 상기 중앙 제어부(400)가 난방 코일에서 신호가 나오지 않는 경우 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 13]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00013
여기서, TOA는 외기 온도이고, TSA.set은 급기 설정온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이며, TCO는 모드 3 에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이다.
이 때, 상기 제 4604 단계(S4604)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4605). 상기 제 4605 단계(S4605)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)가 정상일 경우 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 14]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00014
여기서, TOA는 외기 온도이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이며, TCO는 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도이다.
이 때, 상기 제 4605 단계(S4605)에서 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4606). 상기 제 4606 단계(S4606)에서 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 15]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00015
여기서, TOA는 외기 온도이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이며, Tma는 혼합 공기 온도이다.
이 때, 상기 제 4606 단계(S4606)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4607). 상기 제 4607 단계(S4607)에서 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 16]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00016
여기서, TSA는 급기 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이며, TRA는 순환 공기 온도이고, uCC는 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1]이며, εCC는 냉방 코일 제어신호의 허용 계수이고, TSA.set은 급기 설정온도이다.
이 때, 상기 제 4607 단계(S4607)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 재진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4608). 상기 제 4608 단계(S4608)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA), 혼합 공기 온도(Tma) 및 급기 온도(TSA)가 정상일 경우, 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 17]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00017
여기서, TSA는 급기 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
이 때, 상기 제 4608 단계(S4608)에서 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4609). 상기 제 4609 단계(S4609)에서 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 18]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00018
여기서, TSA는 급기 온도이고, TRA는 순환 공기 온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
이 때, 상기 제 4609 단계(S4609)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1](uCC)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4610). 상기 제 4610 단계(S4610)에서 상기 중앙 제어부(400)가 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1](uCC)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 19]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00019
여기서, uCC는 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1]이고, εCC는 냉방 코일 제어신호의 허용 계수이며, TSA는 급기 온도이고, TSA.set은 급기 설정온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
이 때, 상기 제 4610 단계(S4610)에서 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1](uCC)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 3에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행한다 (S4611).
한편, 상기 제 4500 단계(S4500)에서 모드 3에 해당하는 운전 모드가 아니면(NO), 상기 중앙 제어부(400)는 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 20]을 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면(YES) 현 모드를 모드 4로 선정한다(S4700). 그런후, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 4로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시킨다(S4800).
Figure 112005061095538-pat00020
여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,cool,min,set은 외기 냉방 코일 최저 설정온도이다.
이하, 상술한 제 S4800 단계(S4800)의 모드 4 고장 진단 방법에 대해 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 중앙 제어부(400)는 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있는지의 여부를 판단한다(S4801).
이 때, 상기 제 4801 단계(S4801)에서 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있지 않으면(NO) 상기 중앙 제어부(400)는 다시 상기 제 4100 단계(S4100)로 진행하 는 한편, 닫혀 있으면(YES), 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4802). 상기 제 4802 단계(S4802)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 상기 [수학식 1]을 만족할 경우 정상으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 고장으로 판정한다.
한편, 상기 제 4802 단계(S4802)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4803). 상기 제 4803 단계(S4803)에서 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)가 정상일 경우, 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 21]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00021
여기서, TOA는 외기 온도이고, TCO는 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도이며, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
한편, 상기 제 4803 단계(S4803)에서 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4804). 상기 제 4804 단계(S4804)에서 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 22]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00022
여기서, TSA는 급기 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이며, TRA는 순환 공기 온도이고, uCC는 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1]이며, εCC는 냉방 코일 제어신호의 허용 계수이고, TSA.set은 급기 설정온도이다.
한편, 상기 제 4804 단계(S4804)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4805). 상기 제 4805 단계(S4805)에서 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 23]을 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00023
여기서, TSA는 급기 온도이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이고, εt는 온도 측정오차에 의한 허용값이다.
한편, 상기 제 4805 단계(S4805)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4806). 상기 제 4806 단계(S4806)에서 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 24]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00024
여기서, TSA는 급기 온도이고, TRA는 순환 공기 온도이며, ΔTSF는 급기 송풍기를 통한 온도 상승이다.
한편, 상기 제 4806 단계(S4806)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 재진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시킨다(S4807). 상기 제 4807 단계(S4807)에서 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하는 방법은 하기의 [수학식 25]를 만족할 경우 고장으로 판정하고, 만족하지 않을 경우에는 정상으로 판정한다.
Figure 112005061095538-pat00025
여기서, TRA는 순환 공기 온도이고, TOA는 외기 온도이며, ΔTmin은 순환공기와 외기 온도와 최소 온도차 허용값이고, Tma는 혼합 공기 온도이며, εf는 유량에 관계된 오차에 의한 허용값이다.
한편, 상기 제 4807 단계(S4807)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)는 모드 4에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행한다(S4808).
상술한 바와 같은 본 발명은 산업현장에 신속히 응용될 수 있으며 이러한 분야의 근본적인 이해는 건물 자동제어 시스템의 설계와 운전 및 안정성 유지에 대한 해석 및 설계방안 수립에 획기적인 아이디어를 제공할 수 있을 것이다. 이러한 핵심기술을 응용하여 건물의 자동제어나 홈네트워크 시스템에 응용한다면 소프트웨어의 개발과 측정 메커니즘의 개발 등을 통해 벤처사업 등의 형태로 응용될 수 있을 것으로 기대한다.
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법에 의하면, 저가의 센서와 기존 온도센서의 신호를 이용하여 기 존의 중대형 건물에 설치된 HVAC 시스템과의 호환성을 용이하게 이룰 수 있도록 해주고, 이로 인해 기존 건물의 공조 시스템에 실제 적용 가능하도록 해주는 뛰어난 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 공조 시스템의 고장 유무를 검출하여 진단함에 있어, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드를 선택하여 해당 모드로 구동되는 요소의 고장유무를 검출할 수 있도록 해주는 뛰어난 효과가 있다.
그 뿐만 아니라 본 발명에 의하면, 기존의 APAR 알고리즘의 한계인 다중 고장 추정에 대한 단점을 극복하기 위해 특정 요소에 대한 단일 고장 검출이 가능하도록 해주는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 제 1, 2 회전 속도계(110, 120), VAV 댐퍼(50), 외기 댐퍼(60), 배기 댐퍼(70) 및 혼합 댐퍼(80)의 구동부에 각각 설치된 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350) 및 중앙 제어부(400)를 구비한 공조 시스템에 있어서,
    상기 중앙 제어부(400)가 고장 진단에 필요한 한정값들을 일정한 상수로 지정하는 제 1000 단계(S1000);
    상기 중앙 제어부(400)가 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120), 상기 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350)의 측정 결과값들을 모니터하여 획득하는 제 2000 단계(S2000);
    상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)와 외기 레퍼런스 온도(TOA , ref)를 비교한 후, 그 값의 차이가 한정값 이내에 들지 않으면(NO) 이상으로 판정하여 운용자에게 디스플레이시키는 제 3000 단계(S3000); 및
    상기 제 3000 단계(S3000)에서 외기 온도(TOA)와 외기 레퍼런스 온도(TOA,ref)의 차이가 한정값 이내에 들면(YES), 상기 중앙 제어부(400)가 상기 난방 및 냉방 코일 밸브 제어 신호와 이미 설정된 계수값들을 종합적으로 산출하여, 여름철부터 겨울철에 이르기까지 각 계절별 모드(mode 1 ∼ 4)를 선정한 후 해당 모드로 구동 되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출하고, 이후 그 고장 유무 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 제 4000 단계(S4000)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2000 단계(S2000)에서, 상기 중앙 제어부(400)가 상기 제 1 및 2 회전 속도계(110, 120), 상기 제 1 내지 4 전위차계(210 내지 240), 상기 외기, 외기 레퍼런스, 급기, 혼합 공기 및 순환 공기 온도 센서(310 내지 350)의 측정 결과값들을 획득하는 방법은, 무빙 에버리지(Moving average) 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 4000 단계(S4000)는, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 2]를 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면 현 모드를 모드 1로 선정하는 제 4100 단계(S4100); 및
    상기 중앙 제어부(400)가 모드 1로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 제 4200 단계 (S4200)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112005061095538-pat00026
    여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,damper는 외기 댐퍼 온도이다.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 4200 단계(S4200)는, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있는지의 여부를 판단하는 제 4201 단계(S4201);
    상기 제 4201 단계(S4201)에서 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있지 않으면(NO) 상기 중앙 제어부(400)가 다시 상기 제 4100 단계(S4100)로 진행하는 한편, 닫혀 있으면(YES), 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4202 단계(S4202);
    상기 제 4202 단계(S4202)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 난방 코일(30)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4203 단계(S4203);
    상기 제 4203 단계(S4203)에서 난방 코일(30)이 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4204 단계(S4204);
    상기 제 4204 단계(S4204)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4205 단계(S4205);
    상기 제 4205 단계(S4205)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4206 단계(S4206); 및
    상기 제 4206 단계(S4206)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 1에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행하는 제 4207 단계(S4207)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 4100 단계(S4100)에서 모드 1에 해당하는 운전 모드가 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 7]을 만족하는지의 여부를 판 단하여, 만족하면 현 모드를 모드 2로 선정하는 제 4300 단계(S4300); 및
    상기 중앙 제어부(400)가 모드 2로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 제 4400 단계(S4400)가 더 추가로 이루어짐을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
    [수학식 7]
    Figure 112005061095538-pat00027
    여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,HT,set은 외기 난방 코일 설정온도이며, TOA,cool,set은 외기 냉방 코일 설정온도이다.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 4400 단계(S4400)는, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4401 단계(S4401);
    상기 제 4401 단계(S4401)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 급기 설정온도(TSA,set)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 급기 설정온도(TSA,set)를 리셋시킨 후 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4402 단계(S4402);
    상기 제 4402 단계(S4402)에서 급기 설정온도(TSA,set)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4403 단계(S4403);
    상기 제 4403 단계(S4403)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4404 단계(S4404);
    상기 제 4404 단계(S4404)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4405 단계(S4405); 및
    상기 제 4405 단계(S4405)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 2에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행하는 제 4406 단계(S4406)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제 4300 단계(S4300)에서 모드 2에 해당하는 운전 모드가 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 12]를 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면 현 모드를 모드 3으로 선정하는 제 4500 단계(S4500); 및
    상기 중앙 제어부(400)가 모드 3으로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 제 4600 단계(S4600)가 더 추가로 이루어짐을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
    [수학식 12]
    Figure 112005061095538-pat00028
    여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,cool,set은 외기 냉방 코일 설정온도이며, TOA,cool,min,set은 외기 냉방 코일 최저 설정온도이다.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 4600 단계(S4600)는, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 댐퍼(60)의 개 도가 100% 닫혀 있는지의 여부를 판단하는 제 4601 단계(S4601);
    상기 제 4601 단계(S4601)에서 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있지 않으면(NO) 상기 중앙 제어부(400)가 다시 상기 제 4100 단계(S4100)로 진행하는 한편, 닫혀 있으면(YES), 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4602 단계(S4602);
    상기 제 4602 단계(S4602)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 난방 코일(30)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 상기 제 4200 단계(S4200)로 진행하는 제 4603 단계(S4603);
    상기 제 4603 단계(S4603)에서 난방 코일(30)이 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 재진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4604 단계(S4604);
    상기 제 4604 단계(S4604)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4605 단계(S4605);
    상기 제 4605 단계(S4605)에서 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4606 단계(S4606);
    상기 제 4606 단계(S4606)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4607 단계(S4607);
    상기 제 4607 단계(S4607)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 재진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4608 단계(S4608);
    상기 제 4608 단계(S4608)에서 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4609 단계(S4609);
    상기 제 4609 단계(S4609)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1](uCC)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4610 단계(S4610); 및
    상기 제 4610 단계(S4610)에서 정규화된 냉방 코일 밸브 제어 신호[0, 1](uCC)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 3에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행하는 제 4611 단계(S4611)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 제 4500 단계(S4500)에서 모드 3에 해당하는 운전 모드가 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 온도(TOA)가 하기의 [수학식 20]을 만족하는지의 여부를 판단하여, 만족하면 현 모드를 모드 4로 선정하는 제 4700 단계(S4700); 및
    상기 중앙 제어부(400)가 모드 4로 구동되는 구성 요소들의 고장 유무를 검출한 후 그 고장 유무에 대한 결과값을 운용자에게 디스플레이시키는 제 4800 단계(S4800)가 더 추가로 이루어짐을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
    [수학식 20]
    Figure 112005061095538-pat00029
    여기서, TOA는 외기 온도이고, TOA,cool,min,set은 외기 냉방 코일 최저 설정온도이다.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 4800 단계(S4800)는, 상기 중앙 제어부(400)가 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있는지의 여부를 판단하는 제 4801 단계(S4801);
    상기 제 4801 단계(S4801)에서 외기 댐퍼(60)의 개도가 100% 닫혀 있지 않으면(NO) 상기 중앙 제어부(400)가 다시 상기 제 4100 단계(S4100)로 진행하는 한편, 닫혀 있으면(YES), 외기 온도(TOA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4802 단계(S4802);
    상기 제 4802 단계(S4802)에서 외기 온도(TOA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4803 단계(S4803);
    상기 제 4803 단계(S4803)에서 모드 3에서 모드 4로 바뀌는 변환 온도(TCO)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 급기 온도(TSA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4804 단계(S4804);
    상기 제 4804 단계(S4804)에서 급기 온도(TSA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 혼합 공기 온도(Tma)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4805 단계(S4805);
    상기 제 4805 단계(S4805)에서 혼합 공기 온도(Tma)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4806 단계(S4806);
    상기 제 4806 단계(S4806)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 순환 공기 온도(TRA)에 대한 고장 유무를 재진단하여 고장이면 그 결과를 운용자에게 디스플레이시키는 제 4807 단계(S4807); 및
    상기 제 4807 단계(S4807)에서 순환 공기 온도(TRA)가 고장이 아니면, 상기 중앙 제어부(400)가 모드 4에서의 시스템이 정상임을 운용자에게 디스플레이시킨 후 다시 상기 제 2000 단계(S2000)로 진행하는 제 4808 단계(S4808)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공조 시스템에서의 분류형 규칙기반 방식의 고장 진단 방법.
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