KR100751834B1 - 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템 - Google Patents

히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템에 관한 것으로, 히트펌프식 냉난방 장치를 채용한 대단위 냉난방 시스템(예컨데, 대단위의 냉난방 시설이 설치되는 호텔, 병원, 빌딩, 산업시설, 학교 등)에서 개별 실내기측의 냉난방에 대한 온도 대응 자동제어와 사전 스케줄에 의한 제어 그리고 전력소모량에 따른 피크전력제어를 가능하게 함은 물론 각 실내기측에 대한 개별 전력사용요금 환산 등이 통합적으로 이루어지게 되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템에 관한 것이다.
히트펌프, 냉난방

Description

히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템{{MANAGEMENT SYSTEM FOR THE OUTDOOR UNIT OF ELECTRIC HEAT PUMP}
도 1은 본 발명이 적용되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템의 일실시예에 대한 구성도.
도 2는 본 발명이 적용되는 통합제어 시스템의 피크전력 제어장치에 대한 상세 구성도.
도 3은 본 발명이 적용되는 통합제어 시스템의 냉난방 장치에 대한 상세 구성도.
도 4는 본 발명이 적용되는 통합제어 시스템의 중앙통제장치에 대한 상세 구성도.
본 발명은 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트펌프식 냉난방 장치를 채용한 대단위 냉난방 시스템(예컨데, 대단위의 냉난방 시설이 설치되는 호텔, 병원, 빌딩, 산업시설, 학교 등)에서 개별 실내기측의 냉난방에 대한 온도 대응 자동제어와 사전 스케줄에 의한 제어 그리고 전 력소모량에 따른 피크전력제어를 가능하게 함은 물론 각 실내기측에 대한 개별 전력사용요금 환산 등이 통합적으로 이루어지게 되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 히트펌프식 냉난방기는 여름철에는 실내의 온도를 외부온도 보다 낮게 유지하고, 겨울철에는 실내의 온도를 외부온도 보다 높게 유지하여 활동하기에 쾌적한 상태로 실내온도를 조정하는 냉난방 겸용기기이다. 즉, 이러한 히트펌프는 프레온 냉매를 이용해 온도가 낮은 곳의 열을 높은 곳으로 끌어올리는 기술이자 냉난방기기이며, 사용하는 열원에 따라 전기히트펌프(EHP:Electric Heat Pump)와 가스히트펌프(GHP:Gas engine Heat Pump)로 구분된다. 여기에서 전기히트펌프(EHP)는 전기로 압축기를 구동시키게 된다.
히트펌프 냉난방은 냉매를 이용해 온도가 낮은 곳에 있는 열을 높은 곳으로 끌어올려 한쪽은 차갑게 하고 다른 쪽은 뜨겁게 만드는 것이 기본 원리다. 냉매는 컴프레서에 의해 압축되고, 압축에 따라 고온고압으로 된 냉매가스가 실내 열교환기에서 응축, 액화된다. 액냉매는 실내 유닛의 팽창변에서 감압된다. 저압으로 된 액냉매는 실내교환기에서 실내공기로부터 흡열하고 증발 가스화된다. 이 증발열에 의해 실내가 냉방되는 것으로 냉매가스는 컴프레서에 들어가 같은 작용을 반복하게 된다.
이와 같이 전기를 이용한 히트펌프는 기존 화석연료를 사용한 난방방식에 비해 높은 에너지효율과 저공해 그리고 친환경성을 장점으로 해외에서는 이미 활성화되고 있으며, 국내 역시 대단위 냉난방 시스템(예컨데, 대단위의 냉난방 시설이 설 치되는 호텔, 병원, 빌딩, 산업시설, 학교 등)을 시작으로 활발히 그 활용이 이루어지고 있는 실정이다.
하지만, 실제 이러한 히트펌프식 냉난방 장치는 대개 실외기(OUTDOOR UNIT) 1대당 여러대의 실내기(INDOOR UNIT)를 연결하여 사용하는 형태로 설치되는 형태로 대단위 냉난방 시스템에 적용되게 되는데, 대부분의 경우 이러한 전체적인 냉난방 장치를 효율적으로 통합관리할 수 있는 기반이 없기 때문에 실외기의 무분별한 가동으로 인한 높은 전력사용량의 문제나 개별 실내기에 대한 요금체계 부실로 인한 효과적인 전력사용량 체크의 부재 등의 문제가 있어 보다 범용적으로 사용되기 위한 체계적인 통합관리 기반이 필요되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 히트펌프식 냉난방 장치를 채용한 대단위 냉난방 시스템에서 개별 실내기측의 냉난방에 대한 온도 대응 자동제어와 사전 스케줄에 의한 제어 그리고 전력소모량에 따른 피크전력제어를 가능하게 함은 물론 각 실내기측에 대한 개별 전력사용요금 환산 등이 통합적으로 이루어지게 되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 외부 전력공급 시스템에서 전력량계를 통해 시설내로 인입되는 전력으로 운영되는 히트펌프식 냉난방 장치에 대한 피크전력 제어 시스템에 있어서, 상기 전력량계를 통해 인입되 는 전력으로 구동되고 하나의 실외기에 다수의 실내기가 연결되어 냉난방을 수행하며, 각각의 실내기가 측정된 실내 온도 데이터와 실내기 구동량 데이터를 외부로 전송하는 히트펌프식 냉난방 장치; 상기 전력량계를 통해 전송되는 상기 히트펌프식 냉난방 장치의 현재 사용 전력량에 관한 정보를 수신하고, 기설정된 해당 냉난방 장치의 사용전력한계량에 따라 해당 냉난방 장치에서 온오프 제어를 위한 제어대상 실외기를 결정하고 해당 제어대상 실외기를 타겟으로 하는 제어신호를 전송하는 피크전력 제어장치; 상기 전력량계를 통해 인입되는 메인동력 전력을 각 실외기별로 분배하여 각각의 실외기별 동력 전력을 제공하며, 각 실외기에서 사용되는 실외기별 사용 전력량을 측정하여 외부로 전송하는 전력 동력반; 상기 피크전력 제어장치와 상기 전력동력반을 통해 냉난방 장치의 전체 사용 메인동력 전력량에 관한 정보와 실외기별 사용 전력량에 관한 정보를 수신해 관리하고, 상기 피크전력 제어장치로 냉난방 장치의 사용전력한계량 및 사용전력 대응 제어항목에 관한 정보를 전송해 냉난방 장치의 피크전력 사용을 관리하며, 상기 전력동력반에서 제공되는 각 실외기별 사용 전력량과 각 실내기에서 제공되는 실내기별 실내기 구동량 데이터를 근거로 각 실내기별 사용 요금을 환산해 관리자에게 제공하는 중앙통제장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 중앙통제장치는, 상기 피크전력 제어장치로부터 피크전력 제어와 관련한 냉난방 장치의 제어현황에 관련한 정보를 전달받고, 피크전력 제어시 피크전력제어 개시 및 종료 명령과 관련 제어조건 및 제어항목 데이터를 전달하는 피크전력제어 인터페이스; 상기 전력 동력반 및 각 실내기와 통신 인터페이스 를 이루며, 전력 동력반으로부터 전달되는 각 실외기별 전력 사용량 데이터와 각 실내기로부터 전달되는 객실 온도 데이터 및 실내기 구동량 데이터를 제공받는 정보 취합부; 상기 정보 취합부를 통해 수집되는 각 실내기 설치 객실의 현재 온도를 분석하여 기설정된 자동제어 관리온도 테이블에 따라 해당 객실로 온도대응 냉난방이 공급되도록 냉난방 장치를 제어하는 자동제어 관리부; 관리자에 의해 기설정된 날짜별/시간별 냉난방 공급 스케줄 테이블에 따라 해당 객실로 스케줄대응 냉난방이 공급되도록 냉난방 장치를 제어하는 스케줄제어 관리부; 관리자로부터 입력되는 피크전력 설정과 관련한 냉난방 장치의 총 전력사용 한계량에 관한 정보 및 총 전력요금 한계값에 관한 정보를 전달받아 상기 피크전력 제어장치로 전달시켜, 해당 피크전력 설정에 따라 피크전력 제어장치가 소정 사용전력한계량을 초과하는 냉난방 장치의 전력사용을 실외기 온오프를 통해 제어하도록 지원하는 피크전력제어 관리부; 및 상기 정보 취합부를 통해 수집된 전력 동력반의 각 실외기별 전력 사용량 데이터를 통해 해당 실외기의 전체 사용 전력량을 검출하고, 각 실내기로부터 전달되는 실내기 구동량 데이터를 통해 각 실내기별 실제 구동량을 검출하여, 실외기의 전체 사용 전력량에서 각 실내기의 시간별 구동량을 통해 해당 실내기의 시간별 실제 전력사용량을 산출해 각 객실별 냉난방 요금을 정산하는 전력요금 산출부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 자동제어 관리부의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치를 통해 각 실외기에 대한 제어가 이루어지도록 하거나, 직접 개별 실내기에 대한 제어를 통해 해당 객실에 온도대응 냉난방이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 스케줄제어 관리부의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치를 통해 각 실외기에 대한 제어가 이루어지도록 하거나, 직접 개별 실내기에 대한 제어를 통해 해당 객실에 스케줄대응 냉난방이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 전력요금 산출부가 정보 취합부를 통해 수집하는 각 실내기별 구동량 데이터는 해당 실내기의 구동에 따라 발생되는 냉매 요구량을 근거로 하여 생성되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 중앙통제장치는, 상기 피크전력 제어장치로부터 전달되는 전력 사용 현황 및 각 실외기들의 상태 및 구동 데이터와, 각각의 실내기들로부터 수신되는 구동현황 정보를 수집하고, 감시 스크린을 통해 디스플레이시켜 관리자가 전체 전력 사용 현황과 각 실외기들의 상태 그리고 각각의 실내기의 구동현황을 일괄적으로 체크 및 통제할 수 있도록 하는 구동현황 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 다수의 실외기들로 이루어진 실외기 그룹을 관리하며, 상기 피크전력 제어장치로부터 전송되는 제어신호를 수신하여 자신의 주소값을 타겟으로 하는 제어신호를 추출하며, 해당 제어신호에 포함된 실외기 번호 정보를 통해 최종 제어 타겟의 실외기로 해당 제어신호를 전달하는 원격제어 단말장치; 및 다수의 실내기와 연동하는 개별 실외기에 내장되며, 상기 원격제어 단말장치로부터 전달되는 제어신호를 수신하여 해당 제어신호에 따라 해당 실외기로 공급되는 외부 전원을 차단하거나 차단된 외부 전원의 인입을 재개시켜 해당 실외기의 작동 자체를 직접 제어하는 피크제어 모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 피크전력 제어장치는, 상기 전력량계, 중앙통제장치 및 원격제어 단말장치와 데이터 통신을 수행하기 위한 인터페이스; 상기 전력량계로부터 전송되는 관리대상인 냉난방 장치의 전력 사용량 데이터를 전달받아 해당 전력 사용량 데이터를 통해 냉난방 장치의 현재 전력 사용량을 실시간으로 분석하는 전력사용량 분석부; 상기 전력사용량 분석부로부터 분석된 냉난방 장치의 현재 전력 사용량을 제어조건에 대입하여 해당 전력 사용량을 근거로 냉난방 장치에 대한 제어 여부를 결정하거나, 상기 중앙통제장치로부터의 자동제어명령 및 스케줄제어명령에 따라 냉난방 장치에 대한 제어 여부를 결정하는 제어 결정부; 및 상기 전력사용량 분석부를 통해 분석된 해당 냉난방 장치의 전력사용량과 관련된 정보와, 상기 제어 결정부가 해당 냉난방 장치의 전력사용량을 대입하여 제어 여부를 결정하기 위한 정보 및 그 제어에 따른 제어항목에 관한 정보와, 해당 냉난방 장치의 실외기 제어를 위한 실외기별 제어경로 정보가 저장되는 데이터 저장부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템의 일실시예에 대한 구성도이고, 도 2는 본 발명이 적용되는 통합제어 시스템의 피크전력 제어장치에 대한 상세 구성도이고, 도 3은 본 발명이 적용되는 통합제어 시스템 의 냉난방 장치에 대한 상세 구성도이고, 도 4는 본 발명이 적용되는 통합제어 시스템의 중앙통제장치에 대한 상세 구성도이다.
도 1을 참조하면, 해당 도면에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템은, 외부 전력공급 시스템으로부터 전송되는 전력을 이용하여 운영되는 대단위 시설(예컨데, 대단위의 냉난방 시설이 설치되는 호텔, 병원, 빌딩, 산업시설, 학교 등)에 적용되어 운영되게 되는데, 외부 전력공급 시스템으로부터 해당 시설에 인입되는 메인동력 전력량을 측정하여 그 요금을 부과하기 위한 전력량계(10), 상기 전력량계(10)를 통해 들어온 메인동력 전력량을 분배하여 후술하는 다수의 실외기(40)들로 필요되는 실외기동력 전력을 출력하는 전력동력반(70), 상기 전력동력반(70)을 통해 들어온 실외기동력 전력을 이용하여 운영되는 다수의 실외기(40) 및 해당 실외기(40)와 연동하여 운영되는 다수의 실내기(60)를 구비한 냉난방 장치, 상기 냉난방 장치가 사용하는 전력량에 대한 정보를 상기 전력량계(10)로부터 수신하여 정해진 사용전력한계량을 초과하는 전력사용이 해당 냉난방 장치에서 이루어지는 경우 해당 냉난방 장치의 실외기(40)를 직접 제어하여 해당 실외기(40)의 구동 여부를 제어하는 피크전력 제어장치(20), 상기 피크전력 제어장치(20)의 실외기 제어를 중계하는 원격제어 단말장치(30) 및 상기 피크전력 제어장치(20)와 상기 전력동력반(70)을 통해 냉난방 장치의 전체 사용 메인동력 전력량에 관한 정보와 실외기별 사용 전력량에 관한 정보를 수신해 관리하고 각 실내기 설치장소의 온도정보와 실내기별 구동량에 관한 정보를 수신해 해당 냉난방 장치의 구동을 통합제어하고 실내기 설치장소에 대한 개별 요금환산 및 시스 템 모니터링이 이루어지는 중앙통제장치(80)를 포함하여 구성된다.
우선, 상기 외부 전력공급 시스템이라 함은 수력, 원자력 또는 화력 발전에 의해 생성된 전력을 각 가정 및 시설에 제공하기 위하여 한국전력과 같은 전력공급 업체가 운영하는 시스템을 의미한다.
상기 전력량계(10)는 상기 외부 전력공급 시스템에서 공급되는 전력을 상기 냉난방 장치에 제공하는 동시에 해당 냉난방 장치로 공급되는 메인동력 전력량을 측정하여 통신 케이블을 통해 상기 피크전력 제어장치(20)로 해당 측정된 메인동력 전력량 정보를 전달하게 된다.
이러한 전력량계(10)는 전력요금 검침용으로 설치되는 한전 전자식 전력량계가 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 전력 동력반(70)은 상기 전력량계(10)를 통해 인입되는 냉난방 장치를 위한 메인동력 전력을 인입받아 각각의 실외기(40)로 분배하여 각각의 실외기(40)의 동작을 위한 실외기동력 전력을 공급하는 한편, 각각의 실외기(40)로 분배되어 해당 실외기(40)에서 사용되는 실외기별 사용 전력량을 내부 디지털 전력량계(71)를 통해 측정하여 상기 중앙통제장치(80)로 전송한다.
이때, 상기 전력 동력반(70)에서 출력되는 각 실외기별 사용 전력량 데이터는 RS-485 통신 케이블을 통해 이루어지게 된다.
한편, 상기 피크전력 제어장치(20)는 해당 전력량계(10)로부터 전달되는 해당 냉난방 장치의 전체적인 메인동력 전력의 사용량 정보를 수신해 미리 정해진 소정 사용전력한계량과 비교하여 해당 냉난방 장치의 현재 전력 사용량이 사용전력한 계량을 초과하는 경우 해당 냉난방 장치의 실외기(40)로 제어신호를 전송하여 해당 냉난방 장치의 실외기(40)의 구동을 제어하게 된다. 또한, 냉난방 장치의 현재 전력 사용량 정보에 따라 해당 냉난방 장치의 실외기(40)로 제어신호를 전송하여 해당 실외기(40)와 연결된 다수의 실내기(60)를 간접적으로 제어하게 된다. 또한, 냉난방 장치의 실외기(40)에서 전달되는 해당 실외기(40)의 상태정보를 수집하여 해당 실외기의 상태정보를 상기 중앙통제장치(80)로 보고하며, 이에 따른 중앙통제장치(80)의 실외기 동작 관련 후속조치를 수신해 해당 실외기(40)를 직접 제어하게 된다.
이러한 피크전력 제어장치(20)에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 해당 피크전력 제어장치(20)는 전력량계(10), 중앙통제장치(80) 및 원격제어 단말장치(30)와 데이터 통신 접속을 이루기 위한 전력량계 인터페이스(22), 외부 인터페이스(23) 및 원격제어 인터페이스(28), 상기 전력량계(10)로부터 전달되는 냉난방 장치의 전체적인 전력 사용량 데이터를 분석해 해당 냉난방 장치의 실시간 전력 사용량을 산정하는 전력 사용량 분석부(25), 상기 전력 사용량 분석부(25)를 통해 분석된 전력 사용량 정보를 통해 해당 냉난방 장치에 대한 제어 여부와 제어 방법을 결정하는 제어 결정부(26), 냉난방 장치로부터 전달되는 해당 냉난방 장치의 상태 정보를 분석하고 이에 따른 후속조치를 처리하는 냉난방기 분석부(27), 냉난방 장치의 전력사용량 정보, 냉난방 장치의 전력사용량 및 상태에 따른 제어조건 정보, 냉난방 장치의 제어 타겟에 대한 경로 정보 등이 저장 관리되는 데이터 저장부(24) 및 상기 각 인터페이스와 각 부간의 데이터 이동 및 연산을 제어하는 제어부(21)을 포함하여 구성된다.
여기에서, 상기 데이터 저장부(24)는 전력사용 DB, 냉난방 장치 DB, 제어조건 DB 및 대상주소 DB 를 포함한다.
상기 전력사용 DB 는 전력공급 시스템에서 고지한 전기 요금표, 전력 사용 시간대별 전기 요금표, 피크전력 시간대에 관한 정보 등이 저장된다.
상기 냉난방 장치 DB 는 해당 제어대상인 냉난방 장치의 실외기들의 설치위치, 이용현황, 관리자, 기능현황, 실외기별 현재 동작상태 등에 관한 정보가 저장된다.
상기 제어조건 DB 는 해당 제어대상인 냉난방 장치에 대한 전력제어 기준 정보와 제어항목에 관한 정보 그리고 중앙통제장치(80)에 의해 설정되는 총 전력사용 한계량에 관한 정보 및 총 전력요금 한계값이 저장된다. 여기에서, 상기 전력제어 기준에 관한 정보는 제어대상인 냉난방 장치의 소비전력에 대한 허용기준인 피크전력 사용량을 정의한다. 그리고 상기 제어항목에 관한 정보는 해당 냉난방 장치의 피크전력 사용시, 실외기별 온오프 제어와 관련한 실외기별 가동우선순위, 개별 실외기의 냉난방 공급부별 공급우선순위 등의 기준정보가 저장되어 피크전력시 해당 우선순위에 따라 실외기나 실외기의 냉난방 공급부가 가동되도록 한다.
상기 대상주소 DB 는 실제 냉난방 장치의 실외기에 대한 제어시 각 실외기의 접속주소에 관한 정보 즉, 제어경로에 관한 정보를 저장 관리한다. 이러한 제어경로에 관한 정보는 다수의 원격제어 단말장치(30)들에 관한 접속주소에 관한 정보, 실외기별 피크제어 모듈에 대한 접속주소에 관한 정보 등을 포함한다.
이러한 상기 데이터 저장부(24)의 전력사용 DB, 냉난방 장치 DB, 제어조건 DB 및 대상주소 DB 에 저장되는 정보는 상기 중앙통제장치(80)에 의해 관리되게 되며, 해당 중앙통제장치(80)에 의해 수정되어 새로운 구동환경이 설정되게 된다.
상기 전력 사용량 분석부(25)는 상기 전력량계(10)로부터 전송되는 관리대상인 냉난방 장치의 메인동력 전력 사용량 데이터를 전달받아 해당 전력 사용량 데이터를 통해 냉난방 장치의 전체적인 현재 전력 사용량을 실시간으로 분석하고, 해당 분석된 전력 사용량 정보를 상기 데이터 저장부(24)의 전력사용 DB 에 저장한다.
상기 제어 결정부(26)는 상기 전력량계(10)로부터 전달되는 해당 냉난방 장치의 현재 전력 사용량 데이터를, 상기 데이터 저장부(24)의 제어조건 DB에 저장된 제어조건에 대입하여 해당 전력 사용량을 근거로 냉난방 장치의 제어 여부를 결정하게 된다.
이때, 상기 제어 결정부(26)는 해당 냉난방 장치의 전체적인 전력 사용량에 따라 전체 냉난방 장치의 실외기들을 오프시키거나, 일부 실외기를 오프시키거나, 개별 실외기의 특정 실내 공급부만을 오프시키는 등의 다양한 피크전력 제어결정이 가능하게 된다. 이러한 냉난방 장치에 대한 다양한 제어결정은 상술한 제어조건 DB의 실외기별 가동우선순위에 관한 기준정보와 실외기의 냉난방 공급부별 공급우선순위에 관한 정보와 해당 냉난방 장치의 각 기능현황을 근거로 하여 이루어지게 된다. 또한, 이러한 냉난방 장치에 대한 다양한 제어결정은 직접적으로 상기 중앙통제장치에 의해 전달되는 중앙통제 명령에 의해 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 제어 결정부(26)는 미리 정해진 스케쥴에 따라 해당 실외기에 대한 제어를 수행할 수도 있다.
상기 냉난방기 분석부(27)는 해당 냉난방 장치로부터 전달되는 각 실외기들의 상태정보를 전달받아 분석해 데이터 저장부(24)의 냉난방기 DB 에 저장한다. 이러한 냉난방기 분석부(27)에서 분석된 냉난방 장치의 각 실외기들의 상태정보는 중앙통제장치(80)로 보고되는 한편 피크전력 사용시의 제어조건인 제어 우선순위 정보에도 반영되어, 제어결정시 해당 냉난방 장치의 각 실외기들의 현재 동작상태에 근거한 현실적인 제어가 이루어지게 될 수 있다.
다시말해, 상기 제어 결정부(26)는 현재 전력사용량을 통해 전력 제어 필요에 대한 판단이 있는 경우 제어조건 DB의 실외기별 가동우선순위에 관한 기준정보와 실외기의 냉난방 공급부별 공급우선순위에 관한 정보와 그리고 냉난방기 DB 의 해당 냉난방 장치의 각 실외기별 현재 동작상태를 근거로 하여 제어 방법과 제어 기간을 결정하게 된다.
즉, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 피크전력 제어장치(20)는 전력량계(20)로부터 현재 냉난방 장치가 사용중인 수요전력(유효전력:KW, 동기신호:E.O.I)의 데이터를 펄스(PULSE) 값으로 받아, 연산 및 명령 수행용 마이크로 프로세서인 제어부(21)가 제어대상 장치인 냉난방 장치의 실외기들에 대한 각종 기능을 제어하게 된다. 이때, 상기 피크전력 제어장치(20)에서 전송되는 제어명령에는 해당 제어대상 실외기에 대한 전송경로 정보(원격제어 단말장치 주소, 실외기 번호)를 포함한다.
다음으로, 원격제어 단말장치(30)는 다수의 실외기(40)들이 그룹화되어 설치 된 실외기 그룹별로 설치되어 상기 피크전력 제어장치(20)로부터 전달되는 제어명령을 해당 실외기 그룹내 각 실외기에 전달하는 기능을 한다.
이때, 최우선으로 피크전력 제어장치(20)와 통신연결을 이루는 선두 원격제어 단말장치(30)와 피크전력 제어장치(20)는 RS-485 통신 케이블로 연결되게 되며, 상기 선두 원격제어 단말장치와 타 원격제어 단말장치들은 직렬 방식으로 통신연결을 이룬다. 즉, 통신케이블의 간소화를 위해 선두 원격제어 단말장치만이 피크전력 제어장치와 통신연결을 이루어 피크전력 제어장치로부터의 제어명령을 수신하고 냉난방 장치로부터의 실외기 상태값를 피크전력 제어장치로 전송하게 된다.
다시 말해, 각 원격제어 단말장치(30)는 자신의 고유주소를 가지며 직렬연결된 타 원격제어 단말장치에서 직렬전달되는 제어명령 중 자신의 고유주소를 타겟으로 전송되는 제어명령만을 추출하여 이를 자신이 관리하는 실외기 그룹에 전달하게 되는 것이다.
여기에서, 해당 원격제어 단말장치(30)는 상기 전력량계(10)를 통해 인입되는 외부 전력공급 시스템으로부터의 동작전원(AC 220V)을 제공받아 DC 12V, DC4V로변환하여 내부 전원으로 사용해 작동된다.
다음으로, 도 3에 도시된 냉난방 장치의 상세 구성도를 참조하여, 그 기능을 상세히 설명한다.
본 발명이 적용되는 냉난방 장치는 상술한 바와 같이 하나의 실외기에 여러대의 실내기가 연결되어 사용되는 히트펌프식 냉난방 장치로서, 대단위 냉난방 시스템(예컨데, 대단위의 냉난방 시설이 설치되는 호텔, 빌딩, 산업시설, 학교 등)에 설치되어 운영되므로, 여름 또는 겨울의 피크 전력 사용 시간대에 그 전력 사용량이 타 장치들에 비하여 크게 나타나고 있다.
즉, 이러한 냉난방 장치는 다수의 실외기(40)들이 하나의 실외기 그룹으로 집단 설치되며, 또한 각 실외기(40)는 다수의 실내기(60)들과 연동하여 운영된다. 이때, 하나의 실외기(40)에는 고유주소를 가지는 피크제어 모듈(50)이 내장되게 된다.
해당 개별 실외기(40)는 전원부(42)를 통해 상기 전력량계(10)를 통해 인입되는 외부 전력공급 시스템으로부터의 동작전원을 제공받아 구동부(45)를 가동시키며, 다수의 실내기(60)들로 이루어진 실내기 그룹의 각 실내기(60)들로 각 공급부(46)들을 통해 냉난방을 공급 및 교환하게 된다.
이때, 이러한 실외기(40)의 실외기전력 스위칭부(43)는 외부 제어신호에 의해, 전원부(42)로부터 인입되는 외부 구동전원을 차단시켜 해당 실외기(40)의 구동여부를 제어하게 된다. 이때, 이러한 구동전원의 스위칭을 위한 내부 접점은 AC 220V 10A의 용량을 가진 릴레이로 구성할 수 있다.
즉, 이러한 실외기전력 스위칭부(43)의 구동전원 차단 동작에 따라 해당 실외기(40)는 구동전원의 인입이 없어 구동이 정지되게 되며, 이에 따라 해당 구동이 정지된 실외기(40)와 연동하는 실내기 그룹의 다수의 실내기(60)들 역시 구동이 정지되게 된다.
이러한 실외기전력 스위칭부(43)의 실외기 구동정지 제어 동작은 해당 실외기(40)에 내장된 피크제어 모듈(50)의 제어신호에 의해 이루어지게 되며, 이러한 피크제어 모듈(50)은 상술한 피크전력 제어장치(20)로부터의 송신되어 원격제어 단말장치(30)를 경유한 제어신호를 수신받아 해당 실외기전력 스위칭부(43)를 제어하게 되는 것이다.
또한, 상기 실외기(40)는 상태 감지부(74)를 더 포함하며, 해당 상태 감지부(44)는 기기온도 감지 센서, 과부하 감지 센서, 동작상태 감지 센서 등의 각종 센서로 구성되어 있으며, 해당 센서들을 통해 해당 실외기의 작동 상에 이상 발생 여부를 감지하고 이를 실외기의 상태값으로 피크전력 제어장치(20)에 통보하는 기능을 수행한다.
한편, 상기 실내기(60)는 상기 실외기(40)와 연동하여 해당 설치장소(이하, 객실을 일예로 하여 설명한다.)에 냉난방을 직접적으로 제공하는 것으로, 이러한 실내기(60)에는 해당 객실의 현재 실내온도를 측정할 수 있는 온도계(61)이 내장되어 있어 해당 실내기(60)가 설치된 객실의 현재 실내온도에 관한 데이터를 상기 중앙통제장치(80)로 전달한다.
또한, 해당 실내기(60)는 해당 실내기(60)의 실제 동작여부 및 동작정도를 나타내는 구동량 데이터를 상기 중앙통제장치(80)로 전달한다. 이러한 구동량 데이터는 해당 객실에 대한 개별 전력사용요금을 산정하기 위한 기준 데이터로서 사용되며, 이러한 구동량 데이터는 해당 실내기(60)의 구동에 따라 발생되는 냉매 요구량을 근거로 하여 생성되는 것이 바람직하다.
상기 피크제어 모듈(50)은 상기 원격제어 단말장치(30)와 데이터 통신 접속을 이루기 위한 원격제어 인터페이스(52), 수신된 제어신호에 따라 해당 실외기의 구동 또는 구동정지를 결정하는 실외기가동 결정부(53), 수신된 제어신호에 따라 해당 실외기내 각 실내기 공급부(46)에 대한 공급 또는 공급정지를 결정하는 냉난방흐름 결정부(54), 해당 실외기(41)로부터 전달되는 해당 실외기의 상태 데이터를 수신해 관리하는 냉난방 관리부(55) 및 해당 피크제어 모듈(50)이 장착된 실외기 번호 및 각종 제어상태 데이터가 저장되는 제어 관리부(56)를 포함하여 구성된다.
상기 실외기가동 결정부(53)는 상기 원격제어 인터페이스(52)로부터 수신되어 전달되는 피크전력 제어장치(20)의 실외기제어신호에 따라 해당 실외기(40)의 실외기전력 스위칭부(43)를 제어하여 해당 실외기(40)를 온오프시키게 된다. 즉, 소정 기간 동안 해당 실외기(40) 자체를 온오프 시킴으로써 이 실외기(40)에 연동되는 실내기 그룹의 실내기(60)들도 해당 기간 동안 온오프 시키게 된다.
상기 냉난방흐름 결정부(54)는 상기 원격제어 인터페이스(52)로부터 수신되어 전달되는 피크전력 제어장치(20)의 공급부제어신호에 따라 실외기(40)로 해당 실외기(40)내 각 실내기 공급부(46)의 공급상태를 제어하는 공급부제어명령을 전달하게 된다. 따라서, 해당 공급부제어명령을 수신한 실외기(40)의 제어부(41)는 각 공급부(46)의 공급상태를 제어함으로써 각 공급부와 연결된 개별 실내기(60)로의 냉난방 공급 흐름을 제어할 수 있게 된다.
이러한 냉난방 흐름 결정에 따라 피크전력 사용시 해당 실외기 전체의 전력을 제어하는 것 뿐만 아니라 해당 실외기와 연결된 다수의 실내기들에 대한 미세관리를 할 수 있게 되어 보다 정교한 피크전력 제어가 가능하게 된다.
상기 냉난방 관리부(55)는 상기 실외기(41)의 상태 감지부(44)에서 전송되는 해당 실외기의 동작 상태에 관한 감지정보를 수신해 관리하며, 이를 상기 원격제어 단말장치(30)를 통해 해당 피크전력 제어장치(20)에 통보함으로써 피크전력 제어시의 기준자료나 실외기 모니터링을 위한 보조자료로 활용하도록 제공하게 된다.
이상의 히트펌프식 냉난방 장치에 대한 피크전력 제어 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
해당 피크전력 제어장치(20)는 전력량계(10)로부터 받은 냉난방 장치의 전체적인 전력 사용량 데이터를 통해 현재 냉난방 장치의 전력 사용량을 실시간으로 알아내고, 내부 기준인 소정 사용전력한계량을 초과하는 전력사용이 해당 냉난방 장치에서 이루어지는 경우, 해당 실외기(40)들에 대한 전원사용을 제한하는 피크전력 제어를 수행하게 된다.
이때, 해당 피크전력 제어장치(20)는 냉난방 장치의 전체적인 전력사용량이 소정 사용전력한계량을 크게 초과하는 경우 특정 실외기(40)의 전체 전원 인가를 단절시킴으로써 부가적인 실내기 그룹까지의 동작을 중지시키게 됨으로써 사용전력을 급격하게 끌어내리게 된다.
또한, 해당 피크전력 제어장치(20)는 냉난방 장치의 전체적인 전력사용량이 소정 사용전력한계량을 조금 초과하는 경우 특정 실외기(40)의 전체 전원 인가를 단절시키는 대신, 특정 실외기(40)내 각 공급부(46)의 냉난방 공급상태를 제어함으로써 각 공급부와 연결된 개별 실내기(60)로의 냉난방 공급 흐름을 제어해 사용전력을 끌어내리게 된다.
이때, 이러한 피크전력 제어장치(20)는 온오프 제어신호에, 다수의 원격제어 단말장치(30)에 대한 장치 주소 정보와 실외기 번호 정보를 포함시켜 송신하게 되며, 미세 전력사용 제어를 위해 실외기 공급부에 대한 공급부제어명령을 더 포함시켜 송신하게 된다.
한편, 해당 피크전력 제어장치(20)는 해당 실외기(40)로부터 통보되는 실외기의 상태정보를 수신하고, 해당 실외기에 대한 온오프 제어신호 생성시 해당 전력사용량 뿐만 아니라 해당 실외기의 상태를 반영함으로써 보다 현실적이고 정확한 실외기 제어를 이룰 수 있게 된다. 왜냐하면, 작동이 되지 않고 있는 혹은 일부 기능(일부 실내기만 동작)만이 작동되고 있는 실외기에 대하여, 예측되는 기간 동안의 온오프 제어(전력 차단)를 수행한다 하더라도 실제 시스템에서 이러한 작동상태가 파악되지 않은 상태에서는 피크전력 제어를 통해 예측되는 전력소비량 감소치가 실제 감소치와 많은 차이를 보일 수 있게 때문에 이러한 실외기의 상태를 항상 감지하고 이를 피크전력 제어에 반영하는 것은 중요하다.
다음으로, 상기 중앙통제장치(80)는 상기 피크전력 제어장치(20), 전력 동력반(70) 및 개별 실내기(60)와 연결되어 해당 피크전력 제어장치(20), 전력 동력반(70) 및 개별 실내기(60)를 제어하여, 개별 실내기측의 냉난방에 대한 온도 대응 자동제어와 사전 스케줄에 의한 제어 그리고 전력소모량에 따른 피크전력제어를 통제하게 됨은 물론 각 실내기(60)가 설치된 객실에 대한 개별 전력사용요금 환산 등이 통합적으로 이루어지게 되는 바, 도 4에 도시된 바와 같이, 피크전력제어 장치(20)와 데이터 통신 접속을 이루기 위한 피크전력제어 인터페이스(72), 상기 전력 동력반(70) 및 개별 실내기(60)로부터 제어관련 정보를 수집관리하기 위한 정보 취 합부(73), 관리자의 데이터 입력을 위한 입력부(74), 전체 냉난방 장치에 대한 자동제어를 관리하기 위한 자동제어 관리부(75a), 전체 냉난방 장치에 대한 스케줄제어를 관리하기 위한 스케줄제어 관리부(75b), 전체 냉난방 장치에 대한 피크전력제어를 관리하기 위한 피크전력제어 관리부(75c), 각 객실별 전력사용요금을 산출하기 위한 전력요금 산출부(76), 전체 냉난방 장치에 대한 구동현황을 관리 및 데이터화하는 구동현황 감지부(77), 상기 냉난방 장치에 대한 관리현황을 표시하는 감시 스크린(78), 전체 냉난방 장치의 관리 및 통합제어에 필요한 데이터가 저장 관리되는 데이터 관리부(79) 및 상기 각 부를 제어하는 제어부(71)를 포함하여 구성된다.
상기 피크전력제어 인터페이스(72)는 상기 피크전력 제어장치(20)로부터 피크전력 제어와 관련한 냉난방 장치의 제어현황에 관련한 정보를 전달받고, 해당 중앙통제장치(80)의 피크전력제어 개시 및 종료 명령과 관련 제어조건 데이터 등을 전달하는 기능을 수행하는 바, 이러한 피크전력제어 인터페이스(72)는 RS-232 통신 케이블로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 정보 취합부(73)는 상기 전력 동력반(70) 및 각 실내기(60)와 통신 인터페이스를 이루며, 상기 전력 동력반(70)으로부터 전달되는 각 실외기별 전력 사용량 데이터와 각 실내기(60)로부터 전달되는 객실 온도 데이터와 실내기 구동량 데이터를 수신하여 상기 데이터 관리부(79)에 저장관리한다.
이때, 상기 정보 취합부(73)는 멀티플렉서 콘트롤러(Multiplexer Controller)를 통해 복수의 실내기(60)들로부터 전달되는 데이터가 하나의 통신회 선을 통해 입력되도록 하며, 이러한 멀티플렉서 콘트롤러에는 상기 전력 동력반(70)으로부터의 통신 케이블도 함께 연결되게 된다.
이때, 상기 정보 취합부(73)의 멀티플렉서 콘트롤러와, 전력 동력반(70) 및각 실내기(60)들은 RS-485 통신 케이블에 의해 연결되게 되며, 특히 해당 실내기(60)와의 원활한 데이터 수신을 위해 해당 실내기와의 통신회선에는 상호 신호 프로토콜을 변환시켜주는 실내기 대응 게이트웨이(Gateway)가 설치되어 양자간의 데이터 호환을 이루는 것이 바람직하다.
이미 상술한 바와 같이, 해당 중앙통제장치(80)는 전체 시스템을 제어하여 해당 냉난방 장치가 개별 실내기측의 냉난방에 따른 온도 대응 자동제어와 사전 스케줄에 의한 제어 그리고 전력소모량에 따른 피크전력제어를 수행하는 바, 이러한 다양한 제어모드는 상기 자동제어 관리부(75a), 스케줄제어 관리부(75b), 피크전력제어 관리부(75c)를 통해 이루어지게 된다.
상기 자동제어 관리부(75a)는 상기 정보 취합부(73)를 통해 수집되는 각 실내기 설치 객실의 현재 온도를 분석하여 기설정된 자동제어 관리온도 테이블에 따라 해당 객실로 적절한 냉난방이 공급되도록 냉난방 장치를 제어하게 된다.
이러한 자동제어 관리부(75a)의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치(20)를 통해 각 실외기(40)에 대한 제어가 이루어지도록 하거나, 직접 개별 실내기(60)에 대한 제어를 통해 적절한 온도가 유지되도록 할 수 있다.
이때, 상기 자동제어 관리부(75a)의 실외기(40) 및 실내기(60)에 대한 제어는 객실에 대한 냉난방 공급 여부를 결정하는 구동 제어나 객실에 대한 냉난방 공 급레벨을 결정하는 구동레벨 제어가 가능하다.
상기 스케줄제어 관리부(75b)는 관리자에 의해 기설정된 날짜별/시간별 냉난방 공급 스케줄 테이블에 따라 해당 객실로 적절한 냉난방이 공급되도록 냉난방 장치를 제어하게 된다.
이러한 스케줄제어 관리부(75b)의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치(20)를 통해 각 실외기(40)에 대한 제어가 이루어지도록 하거나, 직접 개별 실내기(60)에 대한 제어를 통해 해당 냉난방 공급 스케줄에 따라 해당 객실에 냉난방이 공급될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 상기 스케줄제어 관리부(75b)의 실외기(40) 및 실내기(60)에 대한 제어는 객실에 대한 냉난방 공급 여부를 결정하는 구동 제어나 객실에 대한 냉난방 공급레벨을 결정하는 구동레벨 제어가 가능하다.
상기 피크전력제어 관리부(75c)는 관리자로부터 입력되는 피크전력 설정과 관련한 냉난방 장치의 총 전력사용 한계량에 관한 정보 및 총 전력요금 한계값(이러한 전력요금 한계값은 미리 전력사용 한계량으로 환산되는 것이 바람직하다.)에 관한 정보를 전달받아 이를 상기 피크전력 제어장치(20)로 전달되도록 하여, 해당 피크전력 설정에 따라 피크전력 제어장치(20)가 전력량계(10)로부터 받은 냉난방 장치의 전체적인 전력 사용량 데이터를 통해 현재 냉난방 장치의 전력 사용량을 실시간으로 알아내고, 해당 중앙통제장치(80)로부터 전달받은 내부 기준인 소정 사용전력한계량을 초과하는 전력사용이 해당 냉난방 장치에서 이루어지는 경우, 해당 실외기(40)들에 대한 전원사용을 제한하는 피크전력 제어를 수행하게 한다.
즉, 이러한 피크전력제어 관리부(75c)의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치(20)를 통해 각 실외기(40)에 대한 전원공급 제어가 이루어지도록 하는 것이다.
이때, 상기 피크전력제어 관리부(75c)의 실외기(40)에 대한 제어는 해당 냉난방 장치의 전체적인 전력 사용량에 따라 전체 냉난방 장치의 실외기들을 오프시키거나, 일부 실외기를 오프시키거나, 개별 실외기의 특정 실내 공급부만을 오프시키는 등의 다양한 피크전력 제어가 가능하게 된다.
결론적으로, 이러한 피크전력제어 관리부(75c)를 비롯한 자동제어 관리부(75a) 및 스케줄제어 관리부(75b)는 서로 중복 사용될 수도 있는데, 예컨데, 각 객실별 실내 온도에 따라 적절한 냉난방을 제공하는 상기 자동제어 관리부(75a)를 통한 자동제어에 덧붙여 상기 피크전력제어 관리부(75c)를 통해 피크전력 사용시 냉난방 장치의 실외기를 제어하도록 할 수 있는데, 이 경우, 각 객실별 실내 온도에 따라 냉난방이 적절히 제공되면서도, 적절한 객실 온도를 맞추기 위해 과도한 냉난방의 사용되는 경우 해당 피크전력 제어에 의해 실외기의 가동이 제어되어 피크전력 제어시 설정된 전력사용 한계량을 넘지 않는 선에서 객실온도에 대응하는 냉난방이 이루어지게 된다.
한편, 상기 전력요금 산출부(76)는 각 객실별 냉난방기 사용 요금을 산출하게 된다.
실제로, 히트펌프식 냉난방 장치는 하나의 실외기에 다수의 실내기가 연결되는 구조를 가지기 때문에 각 실내기가 설치된 객실의 전력요금을 개별적으로 산출 하데 많은 어려움이 있다.
때문에, 이러한 전력요금 산출부(76)는 다음의 두가지 정보를 통해 각 객실에서 실제 사용한 냉난방기 사용 요금을 산출해내게 된다.
즉, 상기 정보 취합부(73)를 통해 수집된 상기 전력 동력반(70)의 각 실외기별 전력 사용량 데이터를 통해 해당 실외기의 전체 사용 전력량을 알아내고, 또한 각 실내기(60)로부터 전달되는 실내기 구동량 데이터를 이용하여 각 실내기별 실제 구동량을 알아내게 된다.
따라서, 실외기의 전체 사용 전력량에서 각 실내기의 시간별 구동량을 통해 해당 실내기의 시간별 실제 전력사용량을 알아내고 이를 요금으로 환산하게 되는 것이다.
이때, 실내기(60)로부터 전달되는 실내기 구동량 데이터는 해당 실내기의 실제 구동 정도를 나타낼 수 있는 해당 실내기의 냉매 요구량이 사용되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 전력요금 산출부(73)는 실내기 그룹으로부터 수신되는 각 실내기별 냉매 요구량 데이터를 통해 하나의 실외기를 공동 사용하는 각 실내기의 실제 구동량을 검출하고, 또한 전력 동력반(70)에서 해당 실외기의 전체 사용 전력량 데이터를 검출함으로써, 결과적으로 각각의 실내기별로 실제 사용한 전력량 및 그에 따른 요금을 산출하게 되는 것이다.
한편, 상기 구동현황 감지부(77)는 상기 피크전력 제어장치(20)로부터 전달되는 전력 사용 현황 및 각 실외기(40)들의 상태 및 구동 데이터와, 각각의 실내기 (60)들로부터 수신되는 구동현황 정보를 수집하고, 이를 감시 스크린(78)을 통해 디스플레이시켜 관리자가 전체 전력 사용 현황과 각 실외기들의 상태 그리고 각각의 실내기의 구동현황 등을 일괄적으로 체크 및 통제할 수 있도록 한다.
상기 데이터 관리부(79)는 관리 DB, 객실온도 DB, 전력 사용량 DB, 객실전력 DB, 자동제어 DB, 스케줄 제어 DB, 피크전력 제어 DB 를 포함한다.
상기 관리 DB 는 전체 시스템의 구동현황, 각 실외기 및 실내기의 설치현황 및 전체 시스템의 제어에 필요한 각종 프로그램과 접속주소값 데이터를 관리하게 된다.
상기 객실온도 DB 는 각 실내기들로부터 수집되는 각 실내기들이 체크한 객실별 온도현황에 관한 정보가 저장관리된다.
상기 전력사용량 DB 는 상기 피크전력 제어장치으로부터 수집된 전체 실외기의 전력 사용량 데이터, 상기 전력 동력반으로부터 수집된 각 실외기별 전력 사용량 데이터가 저장관리된다.
상기 객실전력 DB 는 상기 전력요금 산출부로부터 산정되는 각 객실별 전력 사용량 데이터가 일별, 시별, 분별로 저장관리된다.
상기 객실요금 DB 는 상기 전력요금 산출부로부터 산정되는 각 객실별 전력 사용요금 데이터가 일별, 시별, 분별로 저장관리된다.
상기 자동제어 DB 는 해당 냉난방 장치를 자동 운영시키기 위한 기준정보(예컨데, 온도 대응 자동제어 정보)가 저장관리된다.
상기 스케줄 제어 DB 는 날짜별, 시간별로 기셋팅된 냉난방기 전체 및 부분 에 대한 냉난방 공급 스케줄 정보와 이에 따른 제어정보가 저장관리된다.
상기 피크전력 제어장치를 통해 수행되는 피크전력 제어를 위한 전력제어 기준 정보, 제어항목 정보, 전체 냉난방 장치의 총 전력사용한계량 및 총 전력요금 한계값이 저장관리된다.
이상의 본 발명은 상기에서 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 히트펌프식 냉난방 장치를 채용한 대단위 냉난방 시스템에서 개별 실내기측의 냉난방에 대한 온도 대응 자동제어가 가능하여 객실별 실내 온도에 상응하는 적절한 냉난방이 각 객실별로 이루어지도록 하거나, 미리 설정된 스케줄에 따라 전체적인 냉난방이 계획적으로 이루어지도록 하거나, 피크전력 제어를 통해 설정된 사용전력 한계량을 넘지 않는 선에서 냉난방이 이루어지도록 하는 것이 가능해, 안정적이고 쾌적한 냉난방 환경을 제공하고 계획적인 냉난방이 가능하게 함은 물론, 전체적인 전력사용의 효율을 높이고 냉난방 비용 절감을 이룰 수 있게 되는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 전체적인 냉난방 장치의 구동현황을 관리자가 한눈에 알아 볼 수 있도록 제공하며 해당 관리자가 원격지에서 모든 냉난방 장치의 세부구성을 컨트롤 할 수 있게 하여 효율적인 냉난방 장치의 관리는 물론 관리인원의 절감과 고장시 신속 대처가 가능하게 되는 효과도 있다.
또한, 기존 히트펌프식 냉난방 시스템에서 구현할 수 없었던 각 실내기별 냉난방 사용 요금의 개별 산출이 가능하게 되어 히트펌프식 냉난방 시스템의 적용분야를 확장시킬 수 있게 되는 효과도 있다.

Claims (8)

  1. 외부 전력공급 시스템에서 전력량계를 통해 시설내로 인입되는 전력으로 운영되는 히트펌프식 냉난방 장치에 대한 피크전력 제어 시스템에 있어서,
    적어도 하나 이상의 실외기로 구성되며, 상기 전력량계를 통해 인입되는 전력으로 구동되고 하나의 실외기에 다수의 실내기가 연결되어 냉난방을 수행하며, 각각의 실내기가 측정된 실내 온도 데이터와 실내기 구동량 데이터를 외부로 전송하는 히트펌프식 냉난방 장치;
    상기 전력량계를 통해 전송되는 상기 히트펌프식 냉난방 장치의 현재 사용 전력량에 관한 정보를 수신하고, 기설정된 해당 냉난방 장치의 사용전력한계량에 따라 해당 냉난방 장치에서 온오프 제어를 위한 제어대상 실외기를 결정하고 해당 제어대상 실외기를 타겟으로 하는 제어신호를 전송하는 피크전력 제어장치;
    상기 전력량계를 통해 인입되는 메인동력 전력을 각 실외기별로 분배하여 각각의 실외기별 동력 전력을 제공하며, 각 실외기에서 사용되는 실외기별 사용 전력량을 측정하여 외부로 전송하는 전력 동력반;
    상기 피크전력 제어장치와 상기 전력동력반을 통해 냉난방 장치의 전체 사용 메인동력 전력량에 관한 정보와 실외기별 사용 전력량에 관한 정보를 수신해 관리하고, 상기 피크전력 제어장치로 냉난방 장치의 사용전력한계량 및 사용전력 대응 제어항목에 관한 정보를 전송해 냉난방 장치의 피크전력 사용을 관리하며, 상기 전력동력반에서 제공되는 각 실외기별 사용 전력량과 각 실내기에서 제공되는 실내기별 실내기 구동량 데이터를 근거로 각 실내기별 사용 요금을 환산해 관리자에게 제공하는 중앙통제장치; 를 포함하되,
    상기 중앙통제장치는,
    상기 피크전력 제어장치로부터 피크전력 제어와 관련한 냉난방 장치의 제어현황에 관련한 정보를 전달받고, 피크전력 제어시 피크전력제어 개시 및 종료 명령과 관련 제어조건 및 제어항목 데이터를 전달하는 피크전력제어 인터페이스;
    상기 전력 동력반 및 각 실내기와 통신 인터페이스를 이루며, 전력 동력반으로부터 전달되는 각 실외기별 전력 사용량 데이터와 각 실내기로부터 전달되는 객실 온도 데이터 및 실내기 구동량 데이터를 제공받는 정보 취합부;
    상기 정보 취합부를 통해 수집되는 각 실내기 설치 객실의 현재 온도를 분석하여 기설정된 자동제어 관리온도 테이블에 따라 해당 객실로 온도대응 냉난방이 공급되도록 냉난방 장치를 제어하는 자동제어 관리부;
    관리자에 의해 기설정된 날짜별/시간별 냉난방 공급 스케줄 테이블에 따라 해당 객실로 스케줄대응 냉난방이 공급되도록 냉난방 장치를 제어하는 스케줄제어 관리부;
    관리자로부터 입력되는 피크전력 설정과 관련한 냉난방 장치의 총 전력사용 한계량에 관한 정보 및 총 전력요금 한계값에 관한 정보를 전달받아 상기 피크전력 제어장치로 전달시켜, 해당 피크전력 설정에 따라 피크전력 제어장치가 소정 사용전력한계량을 초과하는 냉난방 장치의 전력사용을 실외기 온오프를 통해 제어하도록 지원하는 피크전력제어 관리부; 및
    상기 정보 취합부를 통해 수집된 전력 동력반의 각 실외기별 전력 사용량 데이터를 통해 해당 실외기의 전체 사용 전력량을 검출하고, 각 실내기로부터 전달되는 실내기 구동량 데이터를 통해 각 실내기별 실제 구동량을 검출하여, 실외기의 전체 사용 전력량에서 각 실내기의 시간별 구동량을 통해 해당 실내기의 시간별 실제 전력사용량을 산출해 각 객실별 냉난방 요금을 정산하는 전력요금 산출부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자동제어 관리부의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치를 통해 각 실외기에 대한 제어가 이루어지도록 하거나, 직접 개별 실내기에 대한 제어를 통해 해당 객실에 온도대응 냉난방이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스케줄제어 관리부의 냉난방 장치에 대한 제어는 상기 피크전력 제어장치를 통해 각 실외기에 대한 제어가 이루어지도록 하거나, 직접 개별 실내기에 대한 제어를 통해 해당 객실에 스케줄대응 냉난방이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전력요금 산출부가 정보 취합부를 통해 수집하는 각 실내기별 구동량 데이터는 해당 실내기의 구동에 따라 발생되는 냉매 요구량을 근거로 하여 생성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 중앙통제장치는,
    상기 피크전력 제어장치로부터 전달되는 전력 사용 현황 및 각 실외기들의 상태 및 구동 데이터와, 각각의 실내기들로부터 수신되는 구동현황 정보를 수집하고, 감시 스크린을 통해 디스플레이시켜 관리자가 전체 전력 사용 현황과 각 실외기들의 상태 그리고 각각의 실내기의 구동현황을 일괄적으로 체크 및 통제할 수 있도록 하는 구동현황 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    다수의 실외기들로 이루어진 실외기 그룹을 관리하며, 상기 피크전력 제어장치로부터 전송되는 제어신호를 수신하여 자신의 주소값을 타겟으로 하는 제어신호를 추출하며, 해당 제어신호에 포함된 실외기 번호 정보를 통해 최종 제어 타겟의 실외기로 해당 제어신호를 전달하는 원격제어 단말장치; 및
    다수의 실내기와 연동하는 개별 실외기에 내장되며, 상기 원격제어 단말장치로부터 전달되는 제어신호를 수신하여 해당 제어신호에 따라 해당 실외기로 공급되는 외부 전원을 차단하거나 차단된 외부 전원의 인입을 재개시켜 해당 실외기의 작동 자체를 직접 제어하는 피크제어 모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 피크전력 제어장치는,
    상기 전력량계, 중앙통제장치 및 원격제어 단말장치와 데이터 통신을 수행하기 위한 인터페이스;
    상기 전력량계로부터 전송되는 관리대상인 냉난방 장치의 전력 사용량 데이터를 전달받아 해당 전력 사용량 데이터를 통해 냉난방 장치의 현재 전력 사용량을 실시간으로 분석하는 전력사용량 분석부;
    상기 전력사용량 분석부로부터 분석된 냉난방 장치의 현재 전력 사용량을 제어조건에 대입하여 해당 전력 사용량을 근거로 냉난방 장치에 대한 제어 여부를 결정하거나, 상기 중앙통제장치로부터의 자동제어명령 및 스케줄제어명령에 따라 냉난방 장치에 대한 제어 여부를 결정하는 제어 결정부; 및
    상기 전력사용량 분석부를 통해 분석된 해당 냉난방 장치의 전력사용량과 관련된 정보와, 상기 제어 결정부가 해당 냉난방 장치의 전력사용량을 대입하여 제어 여부를 결정하기 위한 정보 및 그 제어에 따른 제어항목에 관한 정보와, 해당 냉난 방 장치의 실외기 제어를 위한 실외기별 제어경로 정보가 저장되는 데이터 저장부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 통합제어 시스템.
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