KR100949044B1 - 냉방시스템의 최적 운전방법 - Google Patents

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KR100949044B1 KR1020090072729A KR20090072729A KR100949044B1 KR 100949044 B1 KR100949044 B1 KR 100949044B1 KR 1020090072729 A KR1020090072729 A KR 1020090072729A KR 20090072729 A KR20090072729 A KR 20090072729A KR 100949044 B1 KR100949044 B1 KR 100949044B1
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유성연
윤홍익
한규현
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 다수의 열원을 에너지원으로 하여 건물을 냉방시키는 냉방시스템의 최적 운전방법에 관한 것으로, 본 발명은 건물의 시간별 냉방부하를 사전에 예측하고, 이 예측된 냉방부하에 근거하여 시간별, 계절별로 다른 전기 및 가스 요금과 열원별로 달라지는 냉방기기의 성능을 고려하여 냉방시스템을 운전하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명은 냉방시스템을 상기와 같이 운전함으로써 냉방부하에 적절히 대응하면서도 냉방시스템을 가장 저비용으로 운전할 수 있다.
냉방부하, 냉방시스템, 목적함수, 제한조건, 최적운전

Description

냉방시스템의 최적 운전방법{Optimized Operation Method for Cooling System}
본 발명은 냉방시스템의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물의 시간별 냉방부하를 사전에 예측하여, 이 예측된 냉방부하를 바탕으로 시간별, 계절별로 다른 전기 및 가스 요금과 열원별로 달라지는 냉방기기의 성능을 고려하여 가장 저비용으로 냉방시스템을 운전할 수 있도록 하는 냉방시스템의 최적 운전방법에 관한 것이다.
우리나라 전체 에너지 수요 중 25%는 건물 부문이 차지하고 있으며, 건물 에너지 사용량 중 50% 정도가 냉난방과 관련된 공조 설비를 운전하는 데에 사용되고 있다. 이에 따라 최근 건물의 냉난방 기기의 운전에 필요한 에너지를 절감하기 위해 기존의 터보식과 흡수식 냉동기 외에 빙축열, 수축열, 지열, 지역냉방과 같은 친환경적이고, 에너지 절약적인 냉방시스템이 건물의 냉방에 적용되고 있다.
이러한 냉방시스템들은 건물의 지리적 환경이나 에너지 수요 패턴에 따라 여러 방식의 냉동기가 조합 구성되고 있고, 운전 전략도 다양하기 때문에 쾌적한 냉방조건을 만족하는 동시에 에너지 절감을 달성하기 위한 효과적인 운전방법이 중요 하다.
건물의 냉난방 시스템을 효율적이고 경제적으로 운전하기 위해서는 먼저 냉방부하에 대한 정확한 예측이 필요한데, 그 전제조건으로서 외기 온도와 습도에 대한 정확한 예측이 필요하다.
이에 따라 본 출원인은 외기온도와 습도를 정확하고 쉽게 예측하기 위한 방안으로서 기상청에서 예보하는 최고온도와 최저온도를 이용하여 익일의 시간대별 온도와 습도를 예측하는 방법을 제안한 바 있으며, 또한 냉방부하를 정확하고 간편하게 예측할 수 있는 방법으로서 예측된 외기 온도와 습도 및 건물의 4가지 설계값을 사용하여 냉방부하를 예측하는 방법을 제시한 바 있다.
상기와 같은 과정에 의해 냉방부하가 예측되고 나면 이 예측된 냉방부하에 맞추어 여러 종류의 냉방시스템을 적절히 조합하여 운전하여야 하는데, 그간 이러한 냉방시스템의 조합방식과 가동시간 등의 결정은 운전자의 경험과 노하우를 근간으로 하여 이루어졌다.
냉방시스템을 경제적이며 합리적으로 운전하기 위한 연구가 그간 진행되어 왔는데, 이러한 연구는 주로 냉방부하의 정확한 예측에 의한 안정된 운전이 필요한 빙축열 시스템 최적제어 관련 연구에 집중되어 있으며, 제안된 최적제어 기법들은 빙축열 시스템 그 자체에만 초점이 맞추어졌고, 실제 건물에는 빙축열 시스템 단독 운영이 아닌 복합 열원으로 운영되기 때문에 현장에서 적용하기에는 한계점이 많다.
한편 복합열원에 대한 최적화 관련 연구는 최근에 신재생 에너지 설비와 기 존의 열원설비가 복합되어 있는 시스템의 연계운전에 대해 진행되고 있는데, 이들 연구는 시스템의 초기 설계 단계에서 LCC 경제성 분석을 위해 건물의 고정된 최대부하를 고려하여 최적화를 도출한 결과이기 때문에 시스템 운영단계에서는 활용하기가 어렵다.
한편, 현재 우리나라에서 사용되고 있는 냉방시스템의 에너지원으로서는 전기와 도시가스가 가장 많이 사용되고 있으며, 특히 전기는 시간대별로, 사용량에 따라 그 요금이 다르며, 특히 여름철 피크 시간 동안의 전력 요금이 가장 비쌀 뿐만 아니라 여름철 피크 시간 중 일정시간 이상 사용하게 되면 전력요금이 이 피크시간 동안의 요금을 기준으로 기본료가 산출되기 때문에 자칫 예상되는 요금 이상의 과다한 냉방비가 청구될 수 있는데, 이에 따라 냉방비를 줄이기 위한 에너지원의 다원화 및 다각적인 검토가 필요하고 운전자의 경험과 노하우를 바탕으로 냉방시스템을 운전방식에서 벗어나 좀 더 과학적이고 합리적으로 냉방시스템을 운전할 필요가 있다.
요컨대 우리나라는 동일량의 에너지를 사용하더라도 계절별, 시간대별로 다른 요금을 지불해야 하므로 경제적인 냉방시스템 운전을 위해서는 사용량과 운전비용에 따른 적절한 에너지원의 선택이 필요하며 에너지 원 단위를 최소화할 수 있는 냉방시스템에 대한 운전전략의 수립이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 개발된 것으로 본 발명은 다양하고 복잡한 냉방시스템을 적절히 조합하여 운전함으로써 냉방부하에 적절히 대응할 수 있도록 하여 쾌적한 냉방을 달성하면서도 최소의 운전비용으로 냉방시스템을 운전할 수 있는 냉방시스템의 운전방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 냉방시스템을 수학식 1을 목적함수로 하고, 제한조건을 수학식 2 및 수학식 3으로 하는 최적화 문제를 만족하는 해를 구하여 이 구해진 해에 따라 운전하는 것에 의해 달성된다.
<수학식 1>
Figure 112009048327265-pat00001
여기서,
Figure 112009048327265-pat00002
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00003
에서의 총에너지 비용을 나타내며,
Figure 112009048327265-pat00004
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00005
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00006
이 감당하게 될 에너지 소비율이고,
Figure 112009048327265-pat00007
는 각 열원에 해당하는 전기 요금 또는 가스요금이며,
Figure 112009048327265-pat00008
은 열원별 냉방기기 성능계수의 역수를 나타내고
Figure 112009048327265-pat00009
는 시간 간격이다.
<수학식 2>
Figure 112009048327265-pat00010
여기서,
Figure 112009048327265-pat00011
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00012
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00013
이 감당하게 될 에너지 소비율이고,
Figure 112009048327265-pat00014
는 예측된 냉방부하이다.
<수학식 3>
Figure 112009048327265-pat00015
여기서
Figure 112009048327265-pat00016
은 공칭용량이고,
Figure 112009048327265-pat00017
은 최소 용량이며,
Figure 112009048327265-pat00018
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00019
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00020
이 감당하게 될 에너지 소비율이다.
이때 상기 수학식 1의 해는 함수 방정식을 아래의 수학식 4로 하는 동적 계획법(Dynamic Programming)에 의해 구하는 것으로 실시될 수 있다.
<수학식 4>
Figure 112009048327265-pat00021
여기서
Figure 112009048327265-pat00022
는 최적경로에 의한 비용을 나타내고,
Figure 112009048327265-pat00023
는
Figure 112009048327265-pat00024
에 대하여 수학식 1에 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00025
에서 열원
Figure 112009048327265-pat00026
을 대입했을 때의 에너지 비용이며,
Figure 112009048327265-pat00027
는 순차적으로 결정되는 비용으로 열원
Figure 112009048327265-pat00028
을 제외한 집합
Figure 112009048327265-pat00029
에 대한 에너지 비용이다.
본 발명은 냉방시스템의 조합방식과 가동시간 등을 운전자의 경험과 노하우에 의존하지 않고 주어진 냉방부하 조건을 만족시키면서 원단위 분석에 근거한 운전비용을 최소로 하는 최적화 문제에 대한 해에 의해 결정함으로써 냉방시스템 운전비용을 최소화하고, 쾌적한 냉방을 하면서도 여름철 냉방에너지와 전력피크를 줄일 수 있으며 아울러 장비의 효율적인 운용을 달성할 수 있다.
본원 발명은 상기와 같은 종래의 냉방시스템 운전 방법을 개선하여 건물의 냉방부하에 적절히 대응하면서도 가장 경제적인 방법으로 냉방시스템을 운전할 수 있도록 하는 냉방시스템 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서는 냉방운전이 시작되기 전에 먼저 다양한 열원을 이용하는 냉방시스템에 대한 운전계획이 수립되어야 한다.
본 발명에서는 냉방시스템의 운전을 최적으로 할 수 있도록 하는 운전계획을 수립하기 위해 모든 시스템의 시뮬레이션은 임의의 시간간격으로 분할한 상태에서 계산하고, 건물의 냉방부하는 독립변수로 고려한다.
시간에 따라 일정 간격으로 분할한 형태로써 하루 중 냉방시스템을 운전하는데 필요한 비용을 최소화시키려는 최적화 문제는 아래의 수학식 1과 같은 목적함수로 표현될 수 있다.
Figure 112009048327265-pat00030
여기서,
Figure 112009048327265-pat00031
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00032
에서의 총에너지 비용을 나타내며,
Figure 112009048327265-pat00033
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00034
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00035
이 감당하게 될 에너지 소비율이고,
Figure 112009048327265-pat00036
는 각 열원에 해당하는 아래의 표 1과 표 2에서와 같은 전기 요금 또는 가스요금이며,
Figure 112009048327265-pat00037
은 열원별 냉방기기 성능계수의 역수를 나타내고
Figure 112009048327265-pat00038
는 시간 간격이며, 이 중
Figure 112009048327265-pat00039
는 열원의 성능곡선으로부터 추정할 수 있다.
2008. 12. 31. 현재 우리나라의 전력요금표
구 분 기본요금(원/KW) 전 력 량 요 금(원/KWh)
시간대 여름철 (7~8월) 봄, 가을철 (4~6,9월) 겨울철 (10~익년3월)
고압A 선택I 5,320 경부하 42.50 42.50 42.50
중간부하 85.30 63.50 79.50
최대부하 146.40 85.30 106.80
선택II 6,120 경부하 38.30 38.30 38.30
중간부하 81.10 59.40 74.40
최대부하 142.50 81.10 101.70
고압B 선택I 5,320 경부하 41.20 41.20 41.20
중간부하 82.50 61.50 77.10
최대부하 141.40 82.50 103.40
선택II 6,120 경부하 37.00 37.00 37.00
중간부하 78.50 57.50 72.50
최대부하 137.40 78.50 98.30
2008. 12. 31. 현재 도시가스 요금표(단위: 원/m3)
구분 도매요금
주택, 난방용 601.55
일반용 545.92
냉방용 365.28
산업용 526.63
한편, 시스템에 필요한 제한조건은 아래의 수학식 2와 같이 설정될 수 있다.
Figure 112009048327265-pat00040
여기서,
Figure 112009048327265-pat00041
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00042
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00043
이 감당하게 될 에너지 소비율이고,
Figure 112009048327265-pat00044
는 예측된 냉방부하이다.
상기 수학식 2는 어떤 순간
Figure 112009048327265-pat00045
에서의 모든 열원들의 에너지 소비율의 합은 예측된 냉방부하
Figure 112009048327265-pat00046
와 같아야 한다는 것을 의미하며, 이를 위해 먼저 냉방부하를 예측
Figure 112009048327265-pat00047
)하여야 하는데, 냉방부하를 예측하는 방법에는 여러 가지 방법이 있을 수 있고, 그 하나의 방법으로서 본 출원인이 특허 제830095호에서 제안한 냉방부하 예측방법을 들 수 있는바 이에 대해서는 후술한다.
상기 수학식 2에 의해 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00048
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00049
이 감당하게 될 에너지 소비율
Figure 112009048327265-pat00050
이 구해지면, 각각의 열원의 에너지 소비율
Figure 112009048327265-pat00051
은 공칭용량
Figure 112009048327265-pat00052
을 초과할 수 없으며, 또한 시스템의 성능 및 안정성을 위해 최소용량
Figure 112009048327265-pat00053
이상으로 운전되어야 하므로 다음의 수학식 3을 또 다른 제한조건으로 설정한다.
Figure 112009048327265-pat00054
여기서
Figure 112009048327265-pat00055
은 공칭용량이고,
Figure 112009048327265-pat00056
은 최소 용량이며,
Figure 112009048327265-pat00057
는 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00058
에서 임의의 열원
Figure 112009048327265-pat00059
이 감당하게 될 에너지 소비율이다.
위 수학식 3은 임의의 열원은 공칭용량
Figure 112009048327265-pat00060
을 초과할 수 없으며, 최소용량
Figure 112009048327265-pat00061
이상으로 운전되어야 한다는 것을 의미한다. 이때 운전되는 열원의 공칭용량과 최소용량은 열원 제작사에서 제시하는 값을 이용할 수 있다.
위 수학식 2, 3의 제한조건들을 만족시키는 것과 동시에 운전비용을 최소화시키는 문제는 선형탐색 문제(Linear Search)로 볼 수 있다. 즉, 수학식 1은 M개의 단계를 가지는 전 과정에서 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00062
단계에서의 시간
Figure 112009048327265-pat00063
, 즉
Figure 112009048327265-pat00064
에서의 최적 운전값을 결정하는 것은 N개의 열원으로 구성된 시스템의 운전을 순차적으로 결정하는 과정으로 볼 수 있으므로 결국 이는 선형탐색 문제가 된다.
이러한 선형탐색 문제를 최적화하기 위해 본 발명은 동적 계획법(Dynamic Programming)을 선택하였으며, 이때 함수 방정식은 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009048327265-pat00065
여기서
Figure 112009048327265-pat00066
는 최적경로에 의한 비용을 나타내고,
Figure 112009048327265-pat00067
는
Figure 112009048327265-pat00068
에 대하여 수학식 1에 임의의 시간
Figure 112009048327265-pat00069
에서 열원
Figure 112009048327265-pat00070
을 대입했을 때의 에너지 비용이며,
Figure 112009048327265-pat00071
는 순차적으로 결정되는 비용으로 열원
Figure 112009048327265-pat00072
을 제외한 집합
Figure 112009048327265-pat00073
에 대한 에너지 비용이다.
위 수학식 4에 재귀적 순환을 적용하게 되면 최소 비용을 나타내는 각 시간단계별 열원 용량이 결정되게 되는데, 이때 상기 수학식 2, 3의 제한조건도 동시에 만족되어야 한다.
한편, 본 출원인이 특허 제830095호에서 제안한 냉방부하 예측방법은 유리와 벽체를 통과하는 태양복사열, 외기와 실내의 온도차에 의해 전달되는 전도열, 침입공기와 환기에 의한 도입외기의 냉각감습열, 인체나 실내기구로부터의 발생열, 급기덕트의 손실을 포함한 기타부하 등을 현열부하와 잠열부하로 구분하여 구한 다음, 이들을 일일이 더하여 냉방부하를 계산하는 종래의 냉방부하 계산방법과 달리 이를 단순화한 것으로 이를 설명하면 다음과 같다.
냉방부하 중 현열부하인 태양복사열과 전도열은 외기온도와 실내온도차에 따라 달라지고, 외기에 의한 현열은 도입외기의 양과 상태에 따라 달라지며, 내부발생현열과 기타 현열부하는 실내외 온도차에 민감하지 않다는 점을 감안하여 냉방부하 중 현열부하
Figure 112009048327265-pat00074
는 아래의 수학식 5로부터 계산한다.
Figure 112009048327265-pat00075
여기서,
Figure 112009048327265-pat00076
는 현열부하,
Figure 112009048327265-pat00077
는 현열부하계수,
Figure 112009048327265-pat00078
는 외기계수,
Figure 112009048327265-pat00079
는 현열부하상수,
Figure 112009048327265-pat00080
는 외기온도,
Figure 112009048327265-pat00081
는 실내온도,
Figure 112009048327265-pat00082
는 사이크로메트릭 차트 상에서 실내비습도와 외기온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00083
는 실내조건에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00084
는 도입외기로부터의 현열회수율이다.
상기와 유사한 개념에 의해 냉방부하 중 잠열부하
Figure 112009048327265-pat00085
도 아래의 수학식 6과 같이 도입외기의 양과 상태에 따라 발생하는 항과 상수항으로 구분하여 단순화시켜 구한다.
Figure 112009048327265-pat00086
여기서,
Figure 112009048327265-pat00087
는 잠열부하,
Figure 112009048327265-pat00088
는 외기계수,
Figure 112009048327265-pat00089
은 잠열부하상수,
Figure 112009048327265-pat00090
는 외기 조건에서 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00091
는 사이크로메트릭 차트 상에서 실내비습도와 외기온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00092
은 도입외기로부터의 잠열회수율이다.
건물의 설계자료로부터 설계현열부하
Figure 112009048327265-pat00093
, 외기계수
Figure 112009048327265-pat00094
, 현열부하 상수
Figure 112009048327265-pat00095
를 구하고, 설계외기온도
Figure 112009048327265-pat00096
와 설계실내온도
Figure 112009048327265-pat00097
, 사이크로메트릭 차트 상에서 설계실내비습도와 설계외기온도가 만나는 점에서 공기의 엔탈피
Figure 112009048327265-pat00098
, 설계실내온도에서의 공기의 엔탈피
Figure 112009048327265-pat00099
, 설계현열회수율
Figure 112009048327265-pat00100
을 아래의 수학식 7에 대입하면 현열부하계수
Figure 112009048327265-pat00101
를 구할 수 있다.
Figure 112009048327265-pat00102
여기서,
Figure 112009048327265-pat00103
는 설계현열부하,
Figure 112009048327265-pat00104
는 외기계수,
Figure 112009048327265-pat00105
는 현열부하상수,
Figure 112009048327265-pat00106
는 설계외기온도,
Figure 112009048327265-pat00107
는 설계실내온도,
Figure 112009048327265-pat00108
는 사이크로메트릭 차트 상에서 설계실내비습도와 설계외기온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00109
는 설계실내조건에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00110
는 도입외기로부터의 설계현열회수율이며, 이들은 건물에 대한 설계자료로부터 구한다.
상기와 유사한 방법으로 설계잠열부하
Figure 112009048327265-pat00111
, 외기계수
Figure 112009048327265-pat00112
를 건물의 설계자료로부터 구하고, 사이크로메트릭 차트 상에서 설계외기온도에서의 공기의 엔탈피
Figure 112009048327265-pat00113
와 실내설계비습도와 설계외기온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피
Figure 112009048327265-pat00114
, 설계잠열회수율
Figure 112009048327265-pat00115
을 아래의 수학식 8에 대입하면 잠열부하상수
Figure 112009048327265-pat00116
를 구할 수 있다.
Figure 112009048327265-pat00117
여기서,
Figure 112009048327265-pat00118
는 설계잠열부하,
Figure 112009048327265-pat00119
는 외기계수,
Figure 112009048327265-pat00120
는 설계외기조건에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00121
는 설계실내비습도와 외기설계온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피,
Figure 112009048327265-pat00122
는 도입외기로 부터의 설계잠열회수율이며, 이들은 건물에 대 한 설계 자료로 부터 구한다.
이때 잠열부하상수
Figure 112009048327265-pat00123
를 상기와 같이 수학식 8에 의해 구하는 대신에 건물 설계 자료로 부터 직접 구할 수도 있다.
그리고 상기 수학식 5와 수학식 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 건물의 냉방부하는 외기온도와 비습도와 같은 기상조건에 따라 달라지므로 익일의 냉방부하를 예측하기 위해서는 익일의 외기온도와 비습도에 대한 예측이 선행되어야 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 과거 5년간 6월부터 9월까지의 시간별 기상데이터를 분석하여 외기온도와 비습도에 대한 예측함수를 각각 도출하고, 이 도출된 예측함수를 각각 이용하여 기상청에서 예보하는 익일의 최고온도와 최저온도만으로 시간별 외기온도와 비습도를 예측하는 방법을 사용한다.
도 1은 4개의 개별 건물로 구성된 연구소 건물들을 냉방시키는 냉방시스템에 본 발명의 최적 운전방법을 적용하여 얻은 결과로서 이 냉방시스템은 심야전력을 이용하는 빙축열조의 방냉, LNG를 열원으로 하는 흡수식 냉동기, 전력을 열원으로 하는 터보 냉동기로 구성되어 있으며, 이 냉방시스템으로부터 부하를 공급받는 건물들은 정밀 실험실이 위치한 건물로서 24시간 냉방이 필요할 뿐만 아니라 4월부터 10월까지 지속적으로 냉방이 필요한 건물이기도 하다.
위 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 운전방법이 적용된 냉방시스템은 빙축열 시스템으로 구성되어 있기 때문에 예상된 대로 전력요금이 가장 비싼 최대부하 요금 시간대인 13시에서 17시까지 축냉조의 방냉을 통해 냉방을 공급하는 운전을 하고 있으며, 그 외 주간 시간은 가스를 열원으로 하는 흡수식 냉동기에 의해 운전되고 있음을 알 수 있다.
또한 경부하가 적용되는 야간에는 가스의 요금이 전력요금보다 비싸기 때문에 야간 냉방은 터보 냉동기가 우선적으로 담당하며 모자라는 부분은 흡수식 냉동기가 담당하고 있으며, 이로부터 본 발명은 최소의 비용이 되도록 하는 냉동시스템의 운전조합을 제시하고 있음을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 최적 운전방법을 연구소 건물에 적용한 결과를 나타낸 도표이다.

Claims (4)

  1. 다수의 열원을 에너지원으로 하여 건물을 냉방시키는 냉방시스템의 운전방법에 있어서,
    상기 냉방시스템은 건물의 시간별 냉방부하를 사전에 예측하고, 이 예측된 냉방부하를 바탕으로 시간별, 계절별로 다른 전기 및 가스 요금과 열원별로 달라지는 냉방기기의 성능을 고려하여 수학식 1의 목적함수와, 수학식 2 및 수학식 3의 제한조건이 만족되도록 운전하며,
    상기 수학식 2의 냉방부하
    Figure 112010001073028-pat00172
    중 현열부하는 수학식 5에 의해 단순화시켜 계산하고, 잠열부하는 수학식 6으로 단순화시켜 계산하는 것을 특징으로 하는 냉방시스템의 최적 운전방법.
    <수학식 1>
    Figure 112010001073028-pat00124
    여기서,
    Figure 112010001073028-pat00125
    는 임의의 시간
    Figure 112010001073028-pat00126
    에서의 총에너지 비용을 나타내며,
    Figure 112010001073028-pat00127
    는 임의의 시간
    Figure 112010001073028-pat00128
    에서 임의의 열원
    Figure 112010001073028-pat00129
    이 감당하게 될 에너지 소비율이고,
    Figure 112010001073028-pat00130
    는 각 열원에 해당하는 전기 요금 또는 가스요금이며,
    Figure 112010001073028-pat00131
    은 열원별 냉방기기 성능계수의 역수를 나타내고
    Figure 112010001073028-pat00132
    는 시간 간격이다.
    <수학식 2>
    Figure 112010001073028-pat00133
    여기서,
    Figure 112010001073028-pat00134
    는 임의의 시간
    Figure 112010001073028-pat00135
    에서 임의의 열원
    Figure 112010001073028-pat00136
    이 감당하게 될 에너지 소비율이고,
    Figure 112010001073028-pat00137
    는 예측된 냉방부하이다.
    <수학식 3>
    Figure 112010001073028-pat00138
    여기서
    Figure 112010001073028-pat00139
    은 공칭용량이고,
    Figure 112010001073028-pat00140
    은 최소 용량이며,
    Figure 112010001073028-pat00141
    는 임의의 시간
    Figure 112010001073028-pat00142
    에서 임의의 열원
    Figure 112010001073028-pat00143
    이 감당하게 될 에너지 소비율이다.
    <수학식 5>
    Figure 112010001073028-pat00173
    여기서,
    Figure 112010001073028-pat00174
    는 현열부하,
    Figure 112010001073028-pat00175
    는 현열부하계수,
    Figure 112010001073028-pat00176
    는 외기계수,
    Figure 112010001073028-pat00177
    는 현열부하상수,
    Figure 112010001073028-pat00178
    는 외기온도,
    Figure 112010001073028-pat00179
    는 실내온도,
    Figure 112010001073028-pat00180
    는 사이크로메트릭 차트 상에서 실내비습도와 외기온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피,
    Figure 112010001073028-pat00181
    는 실내조건에서의 공기의 엔탈피,
    Figure 112010001073028-pat00182
    는 도입외기로부터의 현열회수율이다.
    <수학식 6>
    Figure 112010001073028-pat00183
    여기서,
    Figure 112010001073028-pat00184
    는 잠열부하,
    Figure 112010001073028-pat00185
    는 외기계수,
    Figure 112010001073028-pat00186
    은 잠열부하상수,
    Figure 112010001073028-pat00187
    는 외기조건에서 공기의 엔탈피,
    Figure 112010001073028-pat00188
    는 사이크로메트릭 차트 상에서 실내비습도와 외기온도가 만나는 점에서의 공기의 엔탈피,
    Figure 112010001073028-pat00189
    은 도입외기로부터의 잠열회수율이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수학식 1의 해는 동적 계획법(Dynamic Programming)에 의해 구하고, 이때 사용되는 함수 방정식은 수학식 4인 것을 특징으로 하는 냉방시스템의 최적 운전방법.
    <수학식 4>
    Figure 112009048327265-pat00144
    여기서
    Figure 112009048327265-pat00145
    는 최적경로에 의한 비용을 나타내고,
    Figure 112009048327265-pat00146
    는
    Figure 112009048327265-pat00147
    에 대하여 수학식 1에 임의의 시간
    Figure 112009048327265-pat00148
    에서 열원
    Figure 112009048327265-pat00149
    을 대입했을 때의 에너지 비용이며,
    Figure 112009048327265-pat00150
    는 순차적으로 결정되는 비용으로 열원
    Figure 112009048327265-pat00151
    을 제외한 집합
    Figure 112009048327265-pat00152
    에 대한 에너지 비용이다.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 외기온도와 비습도는 과거 5년간 6월부터 9월까지의 시간별 기상데이터를 분석하여 외기온도와 비습도에 대한 예측함수를 각각 도출하고, 이 도출된 예측함수를 각각 이용하여 기상청에서 예보하는 익일의 최고온도와 최저온도만으로 구하는 것을 특징으로 하는 냉방시스템의 최적 운전방법.
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