KR101093451B1 - Illuminating energy reducing system using situation of sun - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양의 위치와 연동해 창문을 통해 들어오는 자연광의 양을 예측하고 건물 외부에 설치한 센서를 통해 현재의 날씨를 파악하여, 파악된 정보를 기반으로 자연채광에 따라 건물 내부의 조명을 실시간으로 리니어(linear)하게 제어하여 최적의 조명환경을 제공하면서 조명에너지도 절감할 수 있는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템에 관한 것이다.The present invention predicts the amount of natural light coming through the window in conjunction with the position of the sun and grasp the current weather through the sensor installed on the outside of the building, based on the information obtained by real-time lighting inside the building according to the natural light The present invention relates to a building lighting energy saving system using a solar position that can linearly control and provide an optimal lighting environment while also reducing lighting energy.

본 발명에 따른 건물 조명 에너지 절감 시스템은, 태양의 광량 정보를 취득하기 위한 하나 이상의 태양 광량 취득부; 건물의 정보 및 기후 정보가 저장되어 있는 데이터베이스; 상기 태양 광량 취득부와, 상기 데이터 베이스로부터의 정보에 기반하여, 건물에 대한 태양광의 입사각과 건물 내부로 들어오는 태양광의 면적 및 광량을 계산하기 위한 조명 관리 서버; 상기 조명 관리 서버의 제어하에 디밍 제어가능하고 건물의 실내에 설치되는 조명등을 포함하는 것을 특징으로 한다.Building lighting energy saving system according to the present invention, one or more solar light amount acquisition unit for acquiring the light quantity information of the sun; A database that stores building and climate information; A lighting management server for calculating an angle of incidence of sunlight on a building and an area of light entering the interior of the building and an amount of light based on the sunlight amount obtaining unit and information from the database; Dimming control is possible under the control of the light management server, characterized in that it comprises a lamp installed in the interior of the building.

태양, 광량, 입사각, 방위, 조명, 디밍, 에너지, 절감 Sun, light intensity, angle of incidence, orientation, lighting, dimming, energy, savings

Description

태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템{ILLUMINATING ENERGY REDUCING SYSTEM USING SITUATION OF SUN}Building lighting energy saving system using solar location {ILLUMINATING ENERGY REDUCING SYSTEM USING SITUATION OF SUN}

본 발명은 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양의 위치와 연동하여 창문을 통해서 들어오는 자연광의 양을 예측하고 건물 외부에 설치한 센서를 통해 현재의 날씨를 파악하여, 파악된 정보를 기반으로 자연채광에 따라 건물 내부의 조명을 실시간으로 리니어(linear)하게 제어하여 최적의 조명환경을 제공하면서 조명에너지도 절감할 수 있는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a building lighting energy saving system using the sun position, and more specifically, to predict the amount of natural light coming through the window in conjunction with the sun position and to grasp the current weather through the sensor installed outside the building. Based on the identified information, the lighting inside the building is linearly controlled in real time according to the natural light to provide an optimal lighting environment and to reduce the lighting energy. It is about.

건물이나 주거환경에서의 조명은 그 공간의 사용목적과 그곳에서 생활하는 사람들의 요구에 의해 결정되는데, 조명은 우리가 필요한 정보를 볼 수 있도록 시각적인 도움과 작업환경을 마련해 주고 실내분위기를 안락하게 만들어 주는 역할을 하는 것으로, 최근에는 조명이 공간의 용도 및 기능에 맞는 적당량의 밝기를 제공하는 역할 이외에도 인간의 심리적, 정신적 측면에도 영향을 미치고 있음이 밝혀지 고 있다.Lighting in a building or residential environment is determined by the purpose of the space and the needs of the people living there. The lighting provides visual assistance, a work environment, and a comfortable atmosphere for us to see the information we need. In recent years, it has been found that lighting affects the psychological and mental aspects of human beings in addition to providing the appropriate amount of brightness for the purpose and function of space.

자연에는 태양, 달, 별 등에 의한 여러 빛이 있으나, 조명 광원으로 쓰이는 것은 태양에 의한 빛뿐이고 이를 보통 자연광이라 하며, 자연광은 창을 통해 건물 안으로 채광(採光)되는데, 해가 진 뒤 또는 구름이 많이 끼거나 비오는 날 등에는 자연광만으로 실내에서의 생활을 할 수 없기 때문에 인공조명으로 보충하게 된다. 인공조명이란 인공 광원에 의한 것으로 보통 조명기구에 의한 조명을 말하는데, 대부분의 인공 광원은 빛의 밝기가 안정되고 일정하므로 적합한 조명설계를 할 수 있다. In nature, there are many lights from the sun, moon, and stars, but the only light source used by the sun is the light from the sun, which is usually called natural light. Natural light is emitted through the window into the building. On a lot of rain or rainy days, natural light alone does not allow you to live indoors. Artificial lighting is an artificial light source, usually lighting by a lighting fixture, most of the artificial light source can be a suitable lighting design because the brightness of the light is stable and constant.

한편, 창문이 구비된 실내는 창문이 동서남북의 어느 쪽에 배치되어 있는지 여부 및 시간이나 계절 변화에 따른 태양의 고도에 따라 자연채광에 의한 밝기가 현저하게 차이가 나는데, 일반적으로 실내에 구비된 조명기구는 이러한 외부환경의 밝기 변화에도 불구하고 언제나 일정한 조도를 유지하므로 주변이 밝아서 조명기구의 점등이 불필요한 경우에도 점등이 그대로 유지되어 전력이 낭비되기고 하고, 외부가 어두운 경우에는 충분히 밝은 조도로 점등되지 않아서 만족스러운 조명환경을 조성하지 못하는 등의 문제가 있다.On the other hand, indoors with windows vary greatly in brightness due to natural light, depending on which side of the window is located in the north, south, east, west and north, and the altitude of the sun according to the time or season changes. In spite of the change of the brightness of the external environment, it maintains constant illuminance at all times, so even when the surroundings are bright and the lighting is unnecessary, the lighting is kept as it is, and the power is wasted. There is a problem such as failing to create a satisfactory lighting environment.

대부분의 종래의 조명장치들은 조명등을 단순히 on/off시키는 기능만을 갖고 있어서 사용자가 조명의 밝기를 조절하기 위하여 점등하는 램프의 수를 조절하거나 조명장치를 설치할 때 각 공간의 특성에 따라 다양한 종류의 조명장치들을 설치하여 사용했는데, 자연채광 등 주변의 조도는 연속적으로 변하지만 조명기구의 조절은 대체로 on/off만으로 조절되므로 실내환경을 전력소비를 감안한 최적의 조명 상태로 유지하기가 어렵다.Most conventional lighting devices have only a function of simply turning on / off the lighting, so that the user can adjust the number of lamps to be turned on to adjust the brightness of the lighting or install various lighting devices according to the characteristics of each space. Although the devices are installed and used, the ambient light, such as natural light, is continuously changed, but the adjustment of lighting fixtures is generally controlled only on / off, so it is difficult to keep the indoor environment in an optimal lighting condition considering power consumption.

근래에 주변의 조도에 따라 램프의 밝기를 자동 또는 주기적으로 조절하는 디밍(dimming)기능을 가진 조명기구가 출현하여 사용되고 있는데, 디밍조절이 가능한 조명기구는 공연장이나 극장, 기타 특수한 목적의 실내공간에 설치된 조명설비에서 주로 사용되며, 이러한 특수목적의 조명기구는 대체로 연주나 공연에 적합한 조명설계에 기초하여 제어되므로 외부환경의 밝기와 무관하게 디밍제어가 이루어진다.Recently, a lighting device having a dimming function that automatically or periodically adjusts the brightness of the lamp according to the ambient light has been introduced and used. The lighting device that can be dimmed can be used in a concert hall, theater, or other special purpose indoor space. It is mainly used in the installed lighting equipment, and this special purpose lighting fixture is generally controlled based on the lighting design suitable for performance or performance, so dimming control is performed regardless of the brightness of the external environment.

최근 들어 이와 같은 디밍기능을 가진 조명장치를 대형 빌딩 등의 실내 조명에 적용하는 사례가 일부 있으나, 이는 실내의 내부 조도를 측정하기 위한 센서를 실(室)별 또는 구역별로 설치하거나 각각의 조명기구에 직접 설치해야 하므로, 다음과 같은 많은 문제점이 있다.Recently, there are some cases in which such a dimming lighting device is applied to indoor lighting in a large building, but this is because a sensor for measuring the internal illuminance of the room is installed for each room or zone or each lighting fixture. Since you have to install it directly in, there are many problems:

첫째, 건물 전체적으로 수백 개 이상의 센서와 콘트롤러가 필요하므로 설치비용이 과도하게 많이 든다.First, the building requires more than hundreds of sensors and controllers, making installation costs too high.

둘째, 센서를 각 조명기구에 직접 설치하는 제품의 경우 중앙제어 및 상태 파악이 불가능하다.Second, in the case of the product directly installing the sensor in each lighting fixture, it is impossible to centrally control and grasp the state.

셋째, 갑작스런 밝기의 변화, 일시적인 내부상황 및 재실자의 움직임 등과 같은 변화에 대처하기 힘들다.Third, it is difficult to cope with changes such as sudden brightness change, temporary internal situation and movement of occupants.

넷째, 에너지 관리를 위한 처리장치 및 데이터 저장장치를 전혀 포함하고 있지 않기 때문에 지난 자료 및 향후 에너지 소비에 대한 분석이나 예측을 전혀 할 수 없다.Fourth, since it does not include any processing device and data storage device for energy management, it is impossible to analyze or forecast the past data and future energy consumption.

다섯째, 태양의 입사각이나 고도 또는 입사 광량 등에 대한 고려가 전혀 없이 자연채광을 단순하게 활용할 뿐이고, 시간이나 기후 변화에 따른 다이내믹하고 연속적인 자연채광의 변화를 전혀 고려하고 있지 않다.Fifth, it simply utilizes natural light without considering the angle of incidence, altitude, or amount of incident light of the sun, and does not consider dynamic and continuous changes in natural light over time or climate change.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 태양의 위치와 연동하여 창문을 통해서 들어오는 자연광의 양을 예측하고 건물 외부에 설치한 센서를 통해 현재의 날씨를 파악하여, 파악된 정보를 기반으로 자연채광의 변화에 따라 실내조명을 실시간으로 리니어(linear)하게 조절하는 디밍시스템을 제어하여 최적의 실내 조명환경을 제공하면서 조명에너지도 절감할 수 있는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to predict the amount of natural light coming through the window in conjunction with the position of the sun and grasp the current weather through the sensor installed outside the building Based on the identified information, it controls the dimming system that adjusts the indoor lighting linearly in real time according to the change of natural light to provide the optimal indoor lighting environment while using the solar position to reduce the lighting energy. To provide a building lighting energy saving system.

본 발명의 또 다른 목적은, 실시간 조명에너지 데이터의 비교 분석으로 건물 운용에 관련한 에너지 전략을 수립하고 실행하며, 비교 분석한 데이터를 저장 및 활용함으로써 건물 전체의 에너지 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to establish and execute an energy strategy related to the operation of a building by comparing and analyzing real-time lighting energy data, and to provide useful information for energy management of the entire building by storing and utilizing the analyzed data. It is to provide a building lighting energy saving system using the solar position.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템은, 태양의 광량 정보를 취득하기 위한 태양 광량 취득부; 건물의 정보 및 기후 정보가 저장되어 있는 데이터베이스; 태양 광량 취득부와, 데이터 베이스로부터의 정보에 기반하여, 건물에 대한 태양광의 입사각과 건물 내부로 들어오는 태양광의 면적 및 광량을 계산하기 위한 조명관리 서버; 건물의 실내에 설치되어 조명 관리 서버의 제어에 따라 디밍 제어가능한 조명등을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the building lighting energy saving system using the solar position according to the present invention, the solar light quantity acquisition unit for acquiring the light quantity information of the sun; A database that stores building and climate information; A lighting management server for calculating an angle of incidence of sunlight on the building and the area and amount of light entering the interior of the building, based on the solar light acquisition unit and information from the database; Installed in the interior of the building is characterized in that it comprises a dimmable control lights under the control of the lighting management server.

태양 광량 취득부는 건물의 옥상 또는 남쪽면의 외벽에 부착되는 수광소자 어레이를 포함하는 일사량센서인 것이 바람직하지만, 태양의 일사량 또는 광량을 감지할 수 있는 다른 센서도 사용가능하다.The solar light quantity acquisition unit is preferably an insolation sensor including a light-receiving element array attached to an outer wall of a roof or south side of a building, but other sensors capable of sensing the amount of insolation or light of the sun may be used.

보다 세밀한 태양의 위치에 따른 조명 제어를 위해, 상기 데이터베이스에는 대상 건물의 층별 높이 정보와, 층멸 면적 정보와, 건물 사면의 방위 정보와, 건물의 창의 위치 정보와, 창의 크기 정보와, 창의 재질 정보와, 블라인드 재질 정보와, 건물 위치에 각각 대응하는 위도 및 경도값을 포함하는 건물 정보가 저장되고, 일자별/시간별 태양의 고도 데이터와, 일자별/시간별 태양의 방위각 데이터와, 계절별/시별 기후 데이터를 포함하는 기후 정보가 저장되어 있는 것이 바람직하다.For more detailed lighting control according to the position of the sun, the database includes information on the height of each floor of the target building, floor area information, azimuth information on the building slope, window location information of the building, window size information, and window material information. And building information including blind material information, latitude and longitude values corresponding to the building location, respectively, and the altitude data of the sun by day / time, the azimuth data of the sun by day / time, and the seasonal / hourly climate data. It is preferable that the climate information to be stored is stored.

또한, 건물 실내에 설치된 복수의 조명등은 태양 광량 취득부와, 데이터 베이스로부터의 정보에 기반하여 얻어진 건물에 대한 태양광의 입사각과 건물 내부로 들어오는 태양광의 면적 및 광량 정보를 이용하여 디밍 조절되어, 건물 내부의 조명 상태를 다이나믹하게 실시간으로 제어할 수 있다.In addition, the plurality of lights installed in the interior of the building is dimmed and adjusted by using the solar light amount acquisition unit, the incident angle of the sunlight to the building obtained based on the information from the database, and the area and light information of the sunlight coming into the building. You can dynamically control the internal lighting conditions in real time.

또한, 조명 관리 서버는 건물내 조명설비에서 소비되는 전력량을 수집하고, 수집된 전력량에 대해 시간별/일자별/월별 전력 소비량에 대해 XML 형식의 전력 소비 통계 데이터를 생성하고 이를 저장하여 건물 내부에서 조명으로 인하여 소비되는 전력량을 통계화함으로써, 건물의 조명 에너지를 보다 효율적으로 관리할 수 있게 해준다.In addition, the lighting management server collects the amount of power consumed by the lighting equipment in the building, generates power consumption statistics data in XML format for hourly / daily / monthly power consumption for the collected power amount, and stores the data as lighting inside the building. By statistically calculating the amount of power consumed, it is possible to manage the lighting energy of the building more efficiently.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템은, 태양의 고도 및 방위각 등을 날짜와 시간에 따라 계산하고 건물 관련 정보(방위, 층고, 바닥재질 등)를 고려하여 각 창문을 통해서 들어오는 자연광의 양과 자연광이 들어오는 위치를 예측하고, 건물 외부에 설치한 센서를 통해 현재의 날씨를 파악하여, 파악된 정보를 기반으로 자연채광의 변화에 따라 실내조명을 실시간으로 리니어하게 조절하는 디밍시스템을 제어하여 최적의 실내 조명환경을 제공하면서 조명에너지도 절감할 수 있다.Building lighting energy saving system using the solar position according to the present invention having the above characteristics, by calculating the altitude and azimuth angle of the sun according to the date and time and taking into account the building-related information (bearing, floor height, flooring material, etc.) Predicts the amount of natural light coming from each window and the location of natural light, and detects the current weather through sensors installed on the outside of the building, and linearly illuminates indoor lighting in real time according to the changes in natural light based on the information. The dimming system can be controlled to provide an optimal indoor lighting environment while reducing lighting energy.

또, 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템은, 실시간으로 조명에너지 데이터를 비교 분석하여 통신함으로써 건물 운용에 관한 효율적인 전체 에너지 전략을 수립하고 실행할 수 있으며, 비교 분석한 데이터의 저장 및 활용으로 건물 전체의 에너지 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있다.In addition, the building lighting energy saving system using the solar position according to the present invention can establish and execute an efficient overall energy strategy for building operation by comparing and analyzing lighting energy data in real time, and storing and analyzing the analyzed data. Can provide useful information for energy management throughout the building.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양의 위치를 이용한 건물 조명 에너지 절감 시스템을 개략적으로 도시한 블록도인데, 본 발명의 실시예에 따른 건물 조명 에너지 절감 시스템(100)은 태양 광량 취득부(110), 데이터베이스(120), 조명 관리 서버(130), 관리자 컴퓨터(140), 콘트롤박스(150), 복수의 조명등(160-1 내지 160-n)을 포함한다.1 is a block diagram schematically showing a building lighting energy saving system using the position of the sun according to an embodiment of the present invention, the building lighting energy saving system 100 according to an embodiment of the present invention is a solar light amount acquisition unit ( 110, a database 120, a light management server 130, a manager computer 140, a control box 150, and a plurality of lamps 160-1 to 160-n.

태양 광량 취득부(110)는, 수광소자 어레이를 포함하는 일사량센서인 것이 바람직하지만, 태양의 일사량 또는 광량을 감지할 수 있는 것이라면 어떤 센서를 사용해도 무방하다. 태양 광량 취득부(110)는, 건물 옥상에 하나만 설치하거나 또는 건물의 남쪽면 외벽에 하나만 설치하는 것으로도 현재의 태양의 상태를 파악할 수 있게 되며, 태양 광량 취득부(110)는 외면에 다수의 수광소자가 배치된 어레이의 형태로 구성되어 태양광의 수광시 태양광의 강도에 따라 광전류가 발생되고, 발생되는 광전류량을 계산함으로써 태양광의 밝기 또는 세기를 감지할 수 있다.Although it is preferable that the solar light quantity acquisition part 110 is a solar radiation sensor containing a light receiving element array, as long as it can detect the solar radiation amount or the quantity of light, you may use any sensor. The solar light quantity acquisition unit 110 can grasp the current state of the sun by installing only one on the roof of the building or only one on the outer wall of the south side of the building, and the solar light quantity acquisition unit 110 has a plurality of It is configured in the form of an array in which the light receiving element is arranged, the photocurrent is generated according to the intensity of sunlight when receiving sunlight, it is possible to detect the brightness or intensity of sunlight by calculating the amount of photocurrent generated.

도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 이용될 수 있는 태양 광량 취득부(110)로 이용될 수 있는 수광소자 어레이를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 2의 (a)는 평판형의 수광소자(111a) 어레이를 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 반원통형의 수광소자(111b) 어레이를 도시한 도면이며, 도 2의 (c)는 반구형의 수광소자(111c) 어레이를 도시한 도면으로, 이들 수광소자 어레이는 행과 열의 형태로 어레이를 이루 어 구성된다. 물론 단일 수광소자가 이용될 수도 있지만, 태양광이 조사될 때 태양광의 현재 위치에 따라 상이한 위치에 존재하는 각각의 수광소자(111a, 111b, 111c)에서의 광전류가 상이하게 되어, 태양광의 조사각을 인식하거나 계산해낼 수 있다는 점에서 어레이 구조의 수광소자를 사용하는 것이 바람직하다.2 (a) to (c) is a view showing an example of a light receiving element array that can be used as the solar light amount acquisition unit 110 that can be used in the present invention. FIG. 2A is a view showing an array of flat light receiving elements 111a, and FIG. 2B is a view showing an array of semi-cylindrical light receiving elements 111b, and FIG. Is a diagram showing an array of hemispherical light receiving elements 111c, which are arranged in an array in the form of rows and columns. Of course, a single light-receiving element may be used, but the photocurrent at each of the light-receiving elements 111a, 111b, and 111c, which are present at different positions depending on the current position of the sunlight when the sunlight is irradiated, causes the irradiation angle of the sunlight to be different. It is preferable to use a light-receiving element of the array structure in that it can be recognized or calculated.

태양 광량 취득부(110)로부터 취득된 광량 정보는 조명 관리 서버(130)로 제공되며, 조명 관리 서버(130)는 태양 광량 취득부(110)로부터 제공되는 광량 정보에 의해 현재의 태양광 상태를 판단하게 된다. 전술한 수광소자 어레이의 선택은 설계되는 시스템에 따라 다소 차이가 있을 수 있으며, 본 발명이 이들 수광소자의 형태 또는 구성에 의해 제한되는 것은 아니다.The light quantity information acquired from the solar light quantity acquisition unit 110 is provided to the lighting management server 130, and the light management server 130 displays the current sunlight state by the light quantity information provided from the solar light quantity acquisition unit 110. You will be judged. The selection of the light-receiving array described above may vary somewhat depending on the system being designed, and the invention is not limited by the shape or configuration of these light-receiving elements.

다음으로, 본 발명에 따른 데이터베이스(120)에 대해 설명한다. 데이터베이스(120)는 기본적으로 태양 광량 취득부(110)로부터 취득되는 태양의 광량에 영향을 줄 수 있는 모든 날씨 변수에 대한 기후정보(121)를 포함하는데, 예를 들면, 일별/시간별 태양의 고도 정보, 일별/시간별 태양의 방위각 정보, 일별/시간별 습도 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 데이터베이스(120)에는 매우 특이한 날씨 상황에 대비하여 관리자가 직접적으로 환경 변수를 정해 줄 수 있는 사용자 입력 정보가 더 저장될 수 있다. 예를 들면, 스모그 등과 같이 예측이 힘든 상황에서 사용자는 이를 고정된 날씨 변수로서 지정하여 설정할 수 있도록 할 수 있다.Next, the database 120 according to the present invention will be described. The database 120 basically includes climate information 121 for all weather variables that may affect the amount of solar light obtained from the solar light quantity acquisition unit 110. For example, the altitude of the sun per day / hour Information, daily / hourly sun azimuth information, daily / hourly humidity information, and the like. In addition, the database 120 may further store user input information for an administrator to directly set an environment variable in preparation for a very unusual weather situation. For example, in an unpredictable situation such as smog, the user may designate it as a fixed weather variable and set it.

또한, 본 발명에 따른 데이터 베이스(120)에는 건물에 대한 모든 정보(122)가 저장되어 있는데, 예를 들면, 건물의 높이 정보, 건물의 층고 정보, 층별 면적 정보, 창의 크기 정보, 창의 재질 정보, 건물의 방위 위치 정보, 창문에 설치되는 블라인드의 재질 정보, 건물의 위도 및 경도 정보 등을 포함할 수 있다.In addition, the database 120 according to the present invention stores all the information 122 about the building. For example, the height information of the building, the height information of the building, the area information of each floor, the window size information, the window material information. It may include azimuth location information of the building, material information of the blind installed in the window, latitude and longitude information of the building, and the like.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 조명 관리 서버(130)에 대해 설명한다. 조명 관리 서버(130)는 태양 광량 취득부(110)로부터 취득되는 일사량 또는 광량 정보와 데이터베이스(120)에 저장된 기후정보(121)와 건물정보(122)에 기반하여 건물의 실내에 설치된 조명등(160-1 내지 160-n)에 대해 디밍(dimming) 제어를 수행한다. 디밍 제어의 구체적인 방법은 이미 알려져 있는 것이고, 본 발명의 대상이 디밍 제어하는 방법이 아니므로 구체적인 설명은 생략한다.Next, a light management server 130 according to an embodiment of the present invention will be described. The lighting management server 130 is installed in the interior of the building based on the climate information 121 and the building information 122 stored in the solar radiation amount or light quantity information obtained from the solar light quantity acquisition unit 110 and the database 120 (160) Dimming control is performed for -1 to 160-n). The specific method of dimming control is already known, and since the object of the present invention is not a method of dimming control, a detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명에 따른 조명 관리 서버(130)에서의 건물의 창문(200)으로 입사되는 빛의 입사각(β)과 입사면적(210)을 구하기 위한 원리를 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a principle for obtaining an incident angle β and an incident area 210 of light incident on a window 200 of a building in the light management server 130 according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 태양(300)의 위치는 지구의 자전과 공전 주기에 일치하여 1년 365일을 기준으로 하여 반복적인 패턴의 궤도(310)를 따라 이동하게 된다. 즉, 태양(300)의 일별/시간별 고도 위치는 통계화된 고정된 값으로 데이터 베이스(120)에 저장되어 있다. 물론 전술한 바와 같이 태양의 고도는 수광소자 어 레이의 구조를 통해서도 판단할 수도 있다. 태양의 고도에 대한 정보를 포함하는 데이터베이스를 사용하는 경우에 수광소자 또는 수광소자 어레이는 단일의 소자로 구성될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이므로 이에 대한 설명은 생략한다. As shown in FIG. 4, the position of the sun 300 moves along the orbit 310 of a repetitive pattern based on 365 days a year in accordance with the rotation and revolution period of the earth. That is, the daily / hourly altitude position of the sun 300 is stored in the database 120 as a fixed fixed value. Of course, as described above, the altitude of the sun may also be determined through the structure of the light receiving element array. In the case of using a database including information on the altitude of the sun, it will be apparent to those skilled in the art that the light receiving element or the light receiving element array may be composed of a single element, and thus description thereof will be omitted.

또한, 태양의 방위각(α)은 건물의 창문(200)이 정남쪽을 향해 설치된 것으로 가정하여, 정남쪽 방향으로부터의 각도인 것으로 계산된다. 이 태양의 방위각(α) 역시 태양이 정해진 궤도로 일정하게 이동된다고 가정하면 상기 태양 고도 위치와 같이 통계화된 고정된 값으로 데이터베이스(120)에 저장된다. 태양의 방위각에 대한 정보를 포함하는 데이터베이스를 사용하는 경우에 수광소자 또는 수광소자 어레이는 단일의 소자로 구성될 수도 있다. Further, the azimuth angle α of the sun is calculated to be an angle from the south south direction, assuming that the window 200 of the building is installed toward south south. The azimuth angle α of the sun is also stored in the database 120 as a fixed value statistically determined as the sun altitude position, assuming that the sun is constantly moved in a predetermined orbit. In the case of using a database including information on the azimuth of the sun, the light receiving element or the light receiving element array may be composed of a single element.

또한, 건물의 위치, 더 구체적으로는 건물에 설치된 창문의 위치와 크기 역시 고정된 변수인 것으로, 태양의 일별/시간별 위치 정보(입사각 정보 및 방위각 정보)를 알고 있다면 창문(200)을 통해 건물 내부로 들어오는 빛의 입사 거리(d) 와, 투과한 태양광의 광량을 계산해 낼 수 있다. In addition, the location of the building, more specifically, the location and size of the windows installed in the building is also a fixed variable. If the sun's daily / hourly location information (incident angle information and azimuth information) is known, the interior of the building through the window 200. The incident distance d of the incoming light and the amount of light transmitted through the light can be calculated.

또한, 상기 데이터베이스(120)의 건물 정보는 창문의 크기 정보 및 위치 정보 이외에도 창문의 재질 정보, 블라인더의 재질 등을 더 포함하고 있기 때문에, 건물 내부에 비춰진 입사광에 대한 세기를 더욱 세밀하게 구할 수 있다. 이때 입사된 광의 세기는 창문의 투명도에 따라 상이하게 나타날 수 있다.In addition, since the building information of the database 120 further includes window material information, window blinder material, etc., in addition to the window size information and location information, the intensity of the incident light reflected inside the building can be obtained more precisely. . In this case, the intensity of the incident light may appear differently depending on the transparency of the window.

또한, 창문을 통해 입사되는 빛의 세기와 거리 등을 계산을 통해 구하게 되면, 이 입사광에 의해 확산되는 빛의 확산도와, 건물 내부의 실내 면적 등을 이용함으로써 해당하는 실내의 전체적인 빛의 평균 세기가 구해질 수 있다.In addition, if the intensity and distance of the light incident through the window is calculated through calculation, the average intensity of the overall light in the corresponding room is determined by using the diffusion of the light diffused by the incident light and the interior area of the building. Can be saved.

또한, 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물 조명 에너지 절감 시스템에서는 창문에 설치되는 블라인더(차양) 센서(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 블라인더 센서는 빛이 들어오는 창문의 상단측에 설치되어 블라인더가 펼쳐져 있는지 아니면 걷혀져 있는지, 또는 닫혔는지 열렸는지 등을 감지한다.In addition, the building lighting energy saving system using the solar position according to the present invention may further include a blind (sunshade) sensor (not shown) installed in the window. Blinder sensors are installed on the top side of the window where the light enters, detecting whether the blinder is open, rolled up, closed or open.

블라인더가 펼쳐져서 창문이 가려져 있는 경우, 블라인더 센서는 이를 감지하여 조명 관리 서버(130)에 이를 통지하고, 조명 관리 서버(130)는 해당하는 창문에 설치된 블라인더의 재질 등을 데이터베이스(120)로부터 검색하고, 검색된 블라인더의 재질의 투명도 등을 변수값으로 사용하여 적절한 실내 조명등의 조도값을 산출해낸다.If the window is covered by the blinds being unfolded, the blinder sensor detects this and notifies the lighting management server 130, and the lighting management server 130 searches for the material of the blinder installed in the corresponding window from the database 120. In addition, an appropriate illuminance value of an indoor lamp is calculated by using the searched blinder material transparency and the like as a variable value.

태양 광량 취득부(110)와 데이터베이스(120)로부터의 정보에 기반하여 조명 관리 서버(130)로부터 현재 건물의 창문을 통해 실내로 비춰지는 빛의 광량이 결정되고 나면, 조명 관리 서버(130)는 현재 빛의 광량에 의해 필요한 실내 조도가 확보되는지를 판단한다.After the amount of light emitted from the light management server 130 to the room through the window of the current building is determined based on the information from the solar light acquirer 110 and the database 120, the light management server 130 is determined. It is determined whether the required indoor illuminance is secured by the amount of current light.

만일, 창을 통해 들어오는 빛의 광량에 의해 충분한 실내의 조도가 확보되지 않는다고 판단되면 조명 관리 서버(130)는 미리 정해진 실내 조도값이 되도록 실내의 조명등(160-1 내지 160-n)에 대해 디밍 제어를 수행한다. 실내의 조명등에 대한 디밍 제어를 위해서 조명 관리 서버(130)는 데이터베이스(120)로부터 대상이 되는 실내 공간에 대한 면적 정보(즉, 디밍 제어를 행하고자 하는 방의 면적 정보)를 취득하고, 이전 단계에서 취득된 창문을 통해 입사되는 광량과 입사 거리를 이용하여 창으로부터 미리 정해진 거리(예를 들면, 창으로부터 일정 거리 떨어진 위치)의 조도를 구해낸다. 이론적으로 동일 조사 면적에 대한 빛의 세기는 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 실내의 면적 정보(방의 면적 정보) 또는 창으로부터의 거리 정보 등을 활용하면 실내의 각 지점에서의 조도를 구할 수 있으며, 따라서 빛의 확산 등을 고려해 구해진 실내의 조도 정보에 기반하여 디밍제어가 수행될 수 있다.If it is determined that sufficient indoor illuminance is not secured by the amount of light entering through the window, the light management server 130 dimmes the indoor illumination lamps 160-1 to 160-n so as to have a predetermined indoor illuminance value. Perform control. In order to control the dimming of the indoor lighting, the lighting management server 130 obtains the area information (ie, the area information of the room to be dimmed) of the target indoor space from the database 120 and, in the previous step, The illuminance of a predetermined distance (for example, a position away from the window) from the window is calculated using the amount of light incident through the acquired window and the incident distance. Theoretically, the light intensity for the same irradiated area is inversely proportional to the square of the distance. Therefore, if the indoor area information (room area information) or the distance from the window is used, the illuminance at each point in the room can be obtained. Dimming control may be performed based on the illuminance information of the room obtained by considering light diffusion.

도 5는 전술한 실내에서의 조명등에 대한 디밍 제어를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 실내에 조명등1 및 조명등2가 설치되어 있으며, 이들은 광원(창을 통해 들어오는 빛)으로부터 각각 d1, d2만큼 이격되어 배치되어 있다. 설명을 간단하게 하기 위해 d2=2d1라고 가정한다. 만일 광원으로부터 d1만큼 떨어진 영역A에서 광원에 의해 도달되는 빛의 세기가 1이라고 하면, 영역A에서 안쪽으로 d1만큼 더 떨어진 영역B에서 광원에 의해 도달되는 빛의 세기는 거리의 제곱에 반비례하므로 영역A에서의 빛의 세기의 1/4이 된다. 즉, 영역A와 영 역B에서 동일한 실내 조도를 얻기 위해서는 조명등2는 조명등1의 4배의 세기로 빛을 조사하면 된다.FIG. 5 is a view for schematically explaining a dimming control for the above-described indoor lighting. As shown in Fig. 5, the lighting lamp 1 and the lighting lamp 2 are installed in the room, and they are arranged spaced apart from the light source (light entering through the window) by d1 and d2, respectively. For simplicity, assume that d2 = 2d1. If the intensity of light reached by the light source is 1 in the area A away from the light source by 1, the intensity of light reached by the light source in area B further away from the area A by d1 is inversely proportional to the square of the distance. This is 1/4 of the light intensity at A. That is, in order to obtain the same indoor illuminance in the area A and the area B, the lamp 2 is irradiated with light at four times the intensity of the lamp 1.

다음으로, 조명 관리 서버(130)의 제어하에 콘트롤박스(150)는 조명등(160-1 내지 160-n)에 대한 전기적 제어를 수행함으로써 복수의 조명등 각각에 대하여 전술한 디밍 제어를 가능하게 한다. 콘트롤박스(150)는 각 층, 각 방 또는 일정 구역별로 설치될 수도 있는데, 제어하고자 하는 구역별로 하나씩만 설치하는 것이 바람직하다.Next, the control box 150 under the control of the light management server 130 enables the above-described dimming control for each of the plurality of lighting by performing electrical control for the lighting (160-1 to 160-n). The control box 150 may be installed in each floor, each room, or a predetermined area, and it is preferable to install only one control area for each area to be controlled.

또한, 조명 관리 서버(130)는 콘트롤박스(150)에 결합된 전력량계(미도시)로부터 건물내 조명에 의해 소비되는 전력량을 수집하고, 수집된 전력량에 대해 구역별 및 월별/일별/시간별 전력 소비량에 대해 XML 형식의 전력 소비 통계 데이터를 생성하고 이를 데이터베이스 등에 저장하도록 구성되어 있어서, 관리자는 자신의 컴퓨터(140)를 통해 이를 원하는 때에 확인할 수 있기 때문에 건물의 조명 에너지를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.In addition, the light management server 130 collects the amount of power consumed by the lighting in the building from the electricity meter (not shown) coupled to the control box 150, and the power consumption by zone and monthly / daily / hour for the collected power amount It is configured to generate the power consumption statistics data in XML format for and store it in a database or the like, so that the administrator can check this when desired through his computer 140, so that the lighting energy of the building can be managed more efficiently. .

이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물 조명 에너지 절감 시스템은, 태양의 위치와 연동해 창문을 통해 들어오는 자연광의 양을 예측하고 건물 외부에 설치한 센서를 통해 현재의 날씨를 파악하여, 파악된 정보를 기반으로 자연채광에 따라 실내조명을 실시간으로 리니어(linear)하게 디밍시스템 을 제어하여 최적의 실내 조명환경을 제공함으로써 조명 에너지를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 실시간으로 소모되는 조명 에너지를 데이터화 함으로써 데이터의 비교 분석을 통해 건물 운용에 관련한 에너지 전략을 수립하고 실행하며, 비교 분석한 데이터를 저장 및 활용함으로써 건물 전체의 에너지 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있다.As described above, the building lighting energy saving system using the solar position according to the present invention predicts the amount of natural light coming through the window in conjunction with the position of the sun and grasps the current weather through a sensor installed outside the building. By controlling the dimming system to linearly control the indoor lighting in real time according to natural light based on the identified information, it can not only reduce the lighting energy but also reduce the lighting energy in real time. Energy data can be used to establish and implement energy strategies related to building operations through comparative analysis of data, and to provide useful information for energy management of the entire building by storing and utilizing the analyzed data.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물에너지 절감 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a building energy saving system using a solar position according to the present invention.

도 2는 태양 광량 취득부로 사용될 수 있는 수광 소자를 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram exemplarily illustrating a light receiving element that may be used as a solar light quantity acquisition unit.

도 3은 본 발명에 따른 태양 위치를 이용한 건물에너지 절감 시스템의 데이터베이스의 컨텐츠를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing the contents of the database of the building energy saving system using the solar position according to the present invention.

도 4는 태양의 방위각과 고도를 통해 태양의 입사각과 입사거리의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically showing the relationship between the angle of incidence and the distance of incidence of the sun through the azimuth and altitude of the sun.

도 5는 조명의 디밍 조절의 일례를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of dimming adjustment of illumination.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100; 건물 조명 에너지 절감 시스템100; Building lighting energy saving system

110 : 태양 광량 취득부 120 : 데이터베이스110: solar light acquisition unit 120: database

130 : 조명 관리 서버 140 : 컴퓨터130: light management server 140: computer

150 : 콘트롤박스 150: control box

160-1 내지 160-n : 조명등160-1 to 160-n: lighting

Claims (6)

태양의 위치를 이용한 건물 조명 에너지 절감 시스템에 있어서,In the building lighting energy saving system using the position of the sun, 태양의 광량 정보를 취득하기 위한 태양 광량 취득부;A solar light quantity acquisition unit for acquiring light quantity information of the sun; 건물 정보 및 기후 정보가 저장되어 있는 데이터베이스;A database that stores building and climate information; 상기 태양 광량 취득부와, 상기 데이터 베이스로부터의 정보에 기반하여, 건물에 대한 태양광의 입사각과 건물 내부로 들어오는 태양광의 면적 및 광량을 계산하기 위한 조명 관리 서버;A lighting management server for calculating an angle of incidence of sunlight on a building and an area of light entering the interior of the building and an amount of light based on the sunlight amount obtaining unit and information from the database; 건물의 내부에 설치되어 실내를 조명하며, 상기 조명 관리 서버의 제어하에 디밍 제어가능한 조명등;Installed in the interior of the building to illuminate the interior, the dimming control lights under the control of the light management server; 을 포함하여 구성되는 태양 위치를 이용한 건물 조명 에너지 절감 시스템.Building lighting energy saving system using the solar location is configured to include. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 태양 광량 취득부는, 건물의 옥상 또는 건물의 남쪽 외벽에 부착되는 수광소자 어레이를 포함하는 일사량 센서인 것을 특징으로 하는 태양 위치를 이용한 건물 조명 에너지 절감 시스템.The solar light amount acquisition unit is a solar radiation energy saving system using a solar position, characterized in that the solar radiation sensor including a light receiving element array attached to the roof of the building or the south outer wall of the building. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터베이스에는, In the database, 대상 건물의 층별 높이 정보와, 층별 면적 정보와, 건물의 방위 정보와, 건물의 창 위치 정보와, 창의 크기 정보와, 창의 재질 정보와, 블라인드 재질 정보와, 건물 위치에 각각 대응하는 위도 및 경도값을 포함하는 건물 정보가 저장되고,Latitude and longitude corresponding to the height information of each floor of the target building, the area information of each floor, the orientation information of the building, the window position information of the building, the window size information, the window material information, the blind material information, and the building position, respectively. Building information, including values, is stored, 일자별/시간별 태양의 고도 데이터와, 일자별/시간별 태양의 방위각 데이터와, 계절별/시별 기후 데이터를 포함하는 기후 정보가 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템.Energy saving system for buildings using solar location, characterized by storing altitude data of the sun by day / time, azimuth data of the sun by day / hour, and climate information including seasonal / hourly weather data. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조명 관리 서버는, 상기 태양 광량 취득부와 데이터 베이스로부터의 정보에 기반하여 건물 실내에 설치된 조명등을 디밍 제어하며, 상기 디밍 제어를 위한 전기적 제어를 하는 콘트롤박스가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템.The lighting management server, the dimming control of the lighting installed in the interior of the building based on the information from the solar light amount acquisition unit and the database, characterized in that the control box for electrical control for the dimming control is further installed. Building lighting energy saving system using solar location. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 콘트롤박스는, 실내의 제어하고자 하는 구역별로 하나씩 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템.The control box is a building lighting energy saving system using a solar location, characterized in that one is installed for each zone to be controlled in the room. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조명 관리 서버는 건물내 조명으로부터 소비되는 전력량을 수집하고, 수집된 전력량에 대해 시간별/일자별/월별 전력 소비량에 대해 XML 형식의 전력 소비 통계 데이터를 생성하고 이를 저장하는 것을 특징으로 하는 태양 위치를 이용한 건물 조명에너지 절감시스템.The lighting management server collects the amount of power consumed from the lighting in the building, and generates and stores the power consumption statistics data in XML format for hourly, daily and monthly power consumption for the collected power amount. Building lighting energy saving system.
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