KR101431184B1

KR101431184B1 - 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법

Info

Publication number: KR101431184B1
Application number: KR1020140064098A
Authority: KR
Inventors: 정진홍
Original assignee: 주식회사 세기
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2014-08-18

Abstract

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 축열조, 부하, 센서부 및 제어부를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서 초기조건 설정부에서 설정 및 선택하는 사용할 전력, 냉ㆍ난방 운전, 기준전력, 계절별로 시간대를 달리하는 각각의 부하 시간, 부하에서 요구하는 축열수의 최소 온도 및 최대 온도를 제어방법에 있어서 제어 파라미터로 활용하게 하여 경제성 및 에너지 효율 증진을 위한 최적의 제어방법이 되게 하고 최근의 부하 사용열량의 변화량에 따라 시스템 제어도 그에 따라 반응토록 하여 속응성을 갖게 함과 아울러 동파방지 순환 단계와 복수의 히트펌프에 있어서 현재일을 기준으로 가동되어야 할 히트펌프의 수와 그 구체적인 지정단계를 포함시킴에 따라 시스템 내구성 증진도 함께 가지게 한 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 관한 것이다.

Description

히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법{Heat Pump System and the Optimizing Control Methods}

본 발명은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축열조, 부하, 센서부 및 제어부를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서 초기조건 설정부에서 설정 및 선택하는 사용할 전력, 냉ㆍ난방 운전, 기준전력, 계절별로 시간대를 달리하는 각각의 부하 시간, 부하에서 요구하는 축열수의 최소 온도 및 최대 온도를 제어방법에 있어서 제어 파라미터로 활용케하여 경제성 및 에너지 효율을 위한 최적의 제어방법이 되게 하고 최근의 부하 사용열량의 변화량에 따라 시스템 제어도 그에 따라 반응토록 하여 속응성을 갖게 함과 아울러 동파방지 순환 단계와 복수의 히트펌프에 있어서 현재일을 기준으로 가동되어야 할 히트펌프의 수와 그 구체적인 지정단계를 포함시켜 시스템의 내구성도 가지게 한 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 관한 것이다.

최근의 히트펌프 시스템은 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원(熱源)을 고온으로 전달하는 냉방장치, 고온의 열원을 저온으로 전달하는 난방장치, 냉난방 겸용장치를 포괄하는 의미로 쓰인다.

상기 히트펌프 시스템은 외부열원, 히트펌프, 축열조, 부하로 구성되며, 각종 센서 및 제어부가 포함되고 있는 실정이다.

이 중에서 제어부에 프로그래밍 된 제어방법은 기존의 오픈루프 형태의 제어에서 센싱되는 각종 데이터를 토대로 피드백 제어되는 폐루프 형태의 제어로 무게중심이 이동되고 있다.

또한 이러한 제어방법 연구의 목적은 대부분이 경제적이면서도 효율적인 방법의 모색 혹은 환경친화적인 에너지의 사용과 깊은 관계가 있다.

그러나 현재의 히트펌프 제어방법은 모두가 현재의 상태 즉 외부 온도나 내부 축열수 열량등과 보유량에만 기초하여 피드백되는 제어로써 하나의 MCU가 이를 모두 활용하기에는 내외부에서 들어오는 센싱데이터가 너무 많고 복잡한 알고리즘을 거쳐야 할 뿐만 아니라 많은 부품들이 사용됨에 따라 고장율이 높아져 오작동과 내구성에 많은 문제점을 내포하고 있다.

등록특허 10-1321171로 게시된 히트펌프 시스템 및 그 제어방법은 냉매가 순환하는 냉동 사이클 및 상기 냉매와 열교환 되는 축열 매체가 순환하는 축열 유로가 포함되는 히트펌프 시스템에 있어서, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매와 축열매체 간 열교환이 이루어지는 열교환기; 상기 열교환기로부터 토출되는 축열 매체의 목표 출수온도에 대한 정보가 저장될 수 있는 메모리부; 및 상기 압축기의 운전에 관한 정보에 기초하여, 상기 목표 출수온도값이 조절되도록 하는 제어부를 포함하며, 그 제어방법은 압축기가 포함되는 냉동 사이클과, 축열매체의 순환을 위한 펌프 및 냉매와 상기 축열매체의 열교환을 위한 열교환기가 구비되는 히트펌프 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 압축기가 ON 되어 운전되는 단계; 상기 열교환기에서 토출되는 축열 매체의 제 1 목표 출수온도가 인식되는 단계; 및 상기 압축기의 운전시간 또는 ON/OFF 운전비율에 관한 정보에 기초하여, 상기 제 1 목표 출수온도가 제 2 목표 출수온도로 조절되는 단계가 포함되어 온/오프 운전이 불필요하게 반복되는 현상을 방지하고 냉매 사이클이 안정적으로 구동되어 소비전력을 저감하고 히트펌프 시스템에 대한 신뢰성이 향상되게 하는 시스템에 대한 발명이나, 과거 테이터를 토대로 현재의 목표열량을 설정 및 변화시키는 피드백 제어방법을 제공하는 본 발명과는 그 구성 및 효과 면에서 차이가 있다.

등록특허 10-1321200으로 게시된 히트펌프 시스템 및 그 제어방법은 냉매가 순환하는 냉동 사이클 및 상기 냉매와 열교환 되는 축열 매체가 순환하는 축열 유로가 포함되는 히트펌프 시스템에 있어서, 냉매를 압축하는 압축기; 상기 냉매와 축열 매체간 열교환이 이루어지는 열교환기; 상기 열교환기로 유입되는 축열 매체의 입수온도를 인식하는 입수온도 감지부; 상기 입수온도로부터 결정된 기준온도 값 또는 외기온도로부터 결정된 시스템 능력에 관한 정보가 저장되는 메모리부; 및 상기 기준온도 값이나, 또는 상기 입수온도로부터 산출된 시스템의 산출능력에 기초하여, 상기 압축기의 주파수를 제어하는 제어부가 포함되며, 그 제어방법으로는 압축기가 포함되는 냉동 사이클과, 축열매체의 순환을 위한 펌프 및 냉매와 상기 축열매체의 열교환을 위한 열교환기가 구비되는 히트펌프 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 압축기 및 펌프를 운전하는 단계; 상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수 희망온도가 인식 되는 단계; 상기 열교환기로 유입되는 축열매체의 입수온도에 기초하여, 기준온도가 인식되는 단계; 및 상기 출수 희망온도 및 기준온도 중 하나의 온도값과, 상기 열교환기로부터 배출되는 축열매체의 출수온도 값의 차이값에 기초하여, 상기 압축기의 주파수가 제어되는 단계가 포함되어 압축기의 온오프 제어에 의해 무리가 가지 않게 하여 내부 부품이 파손되지 않는 시스템의 신뢰성 및 내구성 증진에 관한 발명이나, 본 발명과는 그 구성 및 효과에서 많은 차이가 있다.

따라서 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 축열조, 부하, 센서부 및 제어부를 포함하는 히트펌프 시스템에 있어서 초기조건 설정부에서 설정 및 선택하는 사용할 전력, 냉ㆍ난방 운전, 기준전력, 계절별로 시간대를 달리하는 각각의 부하 시간, 부하에서 요구하는 축열수의 최소 온도 및 최대 온도를 제어방법에 있어서 제어 파라미터로 활용하게 하여 경제성 및 에너지 효율 증진을 위한 최적의 제어방법이 되게 하고 최근의 부하 사용열량의 변화량에 따라 시스템 제어도 그에 따라 반응토록 하여 속응성을 갖게 함과 아울러 동파방지 순환 단계와 복수의 히트펌프에 있어서 현재일을 기준으로 가동되어야 할 히트펌프의 수와 그 구체적인 지정단계를 포함시킴에 따라 시스템 내구성 증진도 함께 가지게 한 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 히트펌프 시스템은 폐열 또는 폐수열등의 외부열원으로부터 열을 회수하는 복수의 히트펌프(100), 외부열원의 온도와 외부공기 온도를 측정하는 온도센서로 구성되는 센서부(200), 초기조건 설정부(310)를 포함하는 제어부(300), 히트펌프로부터 열을 전달받아 축열수를 매개로 열을 축적하는 축열조(400), 축열조(400)에 저장된 축열수를 열원으로 사용하는 부하(500)로 구성된다.

상기 초기조건 설정부(310)는 사용전력 선택 인터페이스(311), 냉ㆍ난방 선택 인터페이스(312), 사용자의 계약전력으로서 기준 전력량을 설정하는 기준전력 설정 인터페이스(313), 계절마다 달리 정해지는 경부하 시작시간과 그로부터 24시간 경과시간을 기준으로 1일로 하되 1일 범위 내에서 경부하, 중간부하 및 피크부하 각각의 시작시간과 끝시간을 설정하는 타이머 설정 인터페이스부(314) 및 심야전기 사용시간을 정하는 심야시간 설정 인터페이스(315)로 구성된다.

상기 사용전력 선택 인터페이스(311)는 심야 전력, 교육용 전력, 농사용 전력 및 일반/산업용 전력 중에서 어느 하나를 선택하도록 구성되며, 상기 냉ㆍ난방 선택 인터페이스(312)는 냉방 운전(312aa) 또는 난방 운전(312ab)을 선택하도록 구성하되, 냉방 운전(312aa)을 선택한 경우 초기조건으로서 부하에서 요구하는 최저 온도를 의미하는 히트펌프 가동온도(312b), 부하에서 요구하는 최대 온도를 의미하는 축열조 사용 가능온도(312c), 초기 예비열량(312d) 및 일몰 후 몇 시간 경과해야 히트펌프를 가동할 것인지를 의미하는 일몰후 경과시간(312ea)을 각각 설정 입력하도록 하며, 난방 운전을 선택한 경우 초기조건으로서 부하에서 요구하는 최대 온도를 의미하는 히트펌프 가동온도(312b), 부하에서 요구하는 최소 온도를 의미하는 축열조 사용 가능온도(312c), 초기 예비열량(312d) 및 일출 후 몇 시간 경과해야 히트펌프를 가동할 것인지를 의미하는 일출후 경과시간(312eb)을 설정 입력하도록 한다.

상기 축열조(400)에는 히트펌프로부터 전달되는 유량, 열량을 측정하는 입력 유량계(402), 입력 열량계(401)와 축열조(400)로부터 부하(500)에 전달되는 유량, 열량을 측정하는 출력 유량계(406), 출력 열량계(405)와 축열수 온도 측정 센서(403)와 축열조 내 수위 측정 센서(404)가 설치되어 구성된다.

상기 히트펌프 시스템 첫 가동 2일까지의 난방 운전(312ab) 제어방법은, 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스(315)에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전(312ab) 선택시 입력되는 일출후 경과시간(312ea) 경과하는 것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계(S11);

상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계(S16);

상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계(S11)에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지 되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계(S18)로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S17);

상기 히트펌프 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 Off 단계(S18);

상기 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 히트펌프 가동온도(312b) 이하라고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S17)로 이동하는 축열수 온도의 히프펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계(S19);

현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 히트펌프에 설치된 외부 열원의 온도를 측정하는 온도센서에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S17)로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계(S20); 및

히트펌프의 가동을 최종 중지시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계(S21);로 구성된다.

상기 히트펌프 시스템 첫 가동 2일까지의 냉방 운전(312aa) 제어방법은, 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스(315)에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 냉방 운전(312ab) 선택시 입력되는 일몰후 경과시간(312ea) 경과하는것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계(S11);

상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계(S16);

상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계(S11)에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계(S18)로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S17);

상기 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 히트펌프 가동온도(312b)를 초과한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S17)로 이동하는 축열수 온도의 히프펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계(S19);

현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 센서부(200)에 설치된 외부 열원 온도 측정센서(201)에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S17)로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계(S20); 및

히트펌프의 가동을 최종 중지 시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계(S18);로 구성된다.

상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 난방 운전(312ab) 제어방법은, 현재 히트펌프 가동시점을 기준으로 과거 2일에서 5일까지의 과거 1일당 부하 평균사용열량, 현재일 시작시점부터 현재 히트펌프 가동시점까지 축적되어 계산되는 현재 부하 사용열량 및 현재 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도값에서 초기조건 설정부(310)에서 설정된 축열조 사용 가능온도(312c)를 뺀 것을 현재 축열조내 축열수 용량과 곱하여 계산되는 축열조내 보유열량을 계산하는 데이터 계산 단계(S51);

부하사용 열량의 변화량에 따라 수정된 예비열량을 계산하는 수정된 예비열량 결정 단계(S81);

상기 초기조건 설정부(310)에서 설정되는 초기 예비열량(312d)에 100을 더한 값을 100으로 나눈 값에 상기 과거 1일당 부하 평균사용열량을 곱하여 계산되는 1차 축열 목표 열량을 산정하거나 부하사용열량의 변화량에 따라 가변되는 수정된 예비열량에 100을 더한 값을 100으로 나눈 값에 상기 과거 1일당 부하 평균 사용열량을 곱하여 계산되는 수정된 1차 축열 목표 열량을 산정하는 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계(S52);

상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스(315)에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전(312ab) 선택시 입력되는 일출후 경과시간(312eb) 경과하는것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계(S53);

상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계(S58);

상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계(S53)에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계(S60)로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S59);

상기 히트펌프 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 Off 단계(S60);

상기 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 히트펌프 가동온도(312b)를 초과한다고 판단되면 히트펌프 가동 최종 Off 단계(S64)로 이동시키는 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계(S61);

상기 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계(S52)에서 정해진 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 현재 부하 사용열량과 축열조내 보유열량을 합한 값을 초과하지 않으면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S59)로 이동하는 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 부하사용열량과 축열조내 보유열량 합한 값 초과 여부 판단 단계(S62);

현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 센서부(200)에 설치된 외부 열원 온도 측정 센서(201)에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S59)로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계(S63); 및

히트펌프의 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계(S64);로 구성된다.

상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 냉방 운전(312aa) 제어방법은, 현재 히트펌프 가동시점을 기준으로 과거 2일에서 5일까지의 과거 1일당 부하 평균사용열량, 현재일 시작시점부터 현재 히트펌프 가동시점까지 축적되어 계산되는 현재 부하 사용열량 및 현재 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도값에서 초기조건 설정부에서 설정된 축열조 사용 가능온도를 뺀 것을 현재 축열조내 축열수 용량과 곱하여 계산되는 축열조내 보유열량을 계산하는 데이터 계산 단계(S51);

상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스(315)에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전(312ab) 선택시 입력되는 일출후 경과시간(312eb) 경과하는 것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계(S53);

상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계(S58);

상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계(S53)에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지 되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계(S60)로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S59);

상기 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 히트펌프 가동온도(312b)를 이하라고 판단되면 히트펌프 가동 최종 Off 단계(S64)로 이동시키는 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계(S61);

현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 센서부에 설치된 외부 열원 온도 측정센서(201)에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계(S59)로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계(S63); 및

상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 냉방 운전(312aa) 또는 난방 운전(312ab) 제어방법에 있어서,

상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 초기 예비열량(312d)은 다음의 제1식과 제2식 연산을 순서대로 거쳐 수정된 예비열량으로 되며, 상기 수정된 예비열량은 다음의 제3식에서의 파라미터값으로 사용되어 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정단계(S52)에서 이용된다.

[제1식]

[제2식]

[제3식]

상기 히트펌프 제어방법에 있어서 동파방지 순환 운전을 하기 위해 다음과 같이 상기 초기조건 설정부(310)에서 선택되는 난방운전(312ab)인지를 판단하는 난방운전 조건 충족 여부 판단 단계(S54);

상기 센서부(200)에 설치된 외부 공기 온도 측정 센서(202)에 의해 센싱된 외부온도가 일정시간 이상 영하의 온도가 유지되는지를 판단하는 동파방지 순환조건 만족 여부 판단 단계(S55); 및

설정된 시간 동안 히트펌프를 가동시키는 세팅타임 히트펌프 가동 단계(S57);를 추가하여 포함시킨다.

상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 냉방 운전(312aa) 또는 난방 운전(312ab) 제어방법에 있어서, 전날 1일 부하 총사용열량과 설치되어 있는 각각의 히트펌프의 1일 가동가능 열용량에 따라 현재일 시작시점에서 가동될 히트펌프 수 및 전체 히트펌프에서 전날 가동 되었던 히트펌프를 제외하고 교대로 정하여지는 가동 히트펌프를 구체적으로 지정하는 가동될 히트펌프와 그 수 결정 단계(S14, S56)를 더 포함한다.

본 발명인 히트펌프 시스템 및 최적화 제어방법에 따르면 계절별로 달리 정해지는 경부하 시간에 히트펌프를 가동하여 분산운전에 따른 최적의 경제적 효과를 가지게 하며, 법제적으로 달리 정하여질 수 있는 기준전력이라는 기준을 그 환경변화에 따라 사용자가 설정할 수 있도록 하여 환경변화에 최적으로 대응할 수 있도록 하며, 각각의 냉ㆍ난방 운전을 함에 있어 하루중에 외부열원으로써 효용이 있는 시간대를 선택하여 가동케 함과 아울러 히트펌프를 가동해야 하는 축열수의 온도시점을 사용자가 스스로 설정 입력케 하고 이를 제어방법에 있어서 하나의 파라미터로 활용케 하여 전체 히트펌프 시스템 가동 및 에너지 효율을 높여 최적의 냉 난방 제어를 하도록 하였다.

도 1은 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 히트펌프 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 히트펌프 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 히트펌프 시스템의 구성 1요소인 제어부에 포함되는 초기조건 설정부의 인터페이스를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 난방 운전 및 냉방 운전 제어방법에 관한 순서도이다.
도 4는 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 난방 운전 및 냉방 운전 제어방법에 관한 순서도이다.
도 5는 도 4에서 도시한 수정된 예비열량을 구하는 과정에 대해 상세히 설명함과 아울러 수정된 1차 축열 목표 열량을 구하는 방법에 대해 상세히 설명하는 도면이다.
도 6은 도 4에서 나타낸 2일 경과후의 난방 운전 제어방법 도면에 도 5의 도면을 함께 나타낸 결합 순서도이다.
도 7은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파방지 순환 운전 기능을 더하여 표현한 순서도이다.
도 8은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파 방지 순환 운전 기능을 더하여 표현한 순서도이다.
도 9는 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파 방지 순환 운전 기능 및 가동될 히트펌프와 그 수 결정단계를 포함하여 표현한 순서도이다.
도 10은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 있어서 동파 방지 순환 운전 기능 및 가동될 히트펌프와 그 수 결정단계를 포함하여 표현한 순서도이다.

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법"에 관한 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 히트펌프 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 히트펌프 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 히트펌프 시스템의 구성 1요소인 제어부에 포함되는 초기조건 설정부의 인터페이스를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 난방 운전 및 냉방 운전 제어방법에 관한 순서도이고, 도 4는 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 난방 운전 및 냉방 운전 제어방법에 관한 순서도이며, 도 5는 도 4에서 도시한 수정된 예비열량을 구하는 과정에 대해 상세히 설명함과 아울러 수정된 1차 축열 목표 열량을 구하는 방법에 대해 상세히 설명하는 도면이고, 도 6은 도 4에서 나타낸 2일 경과후의 난방 운전 제어방법 도면에 도 5의 도면을 함께 나타낸 결합 순서도이며, 도 7은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파방지 순환 운전 기능을 더하여 표현한 순서도이고, 도 8은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파 방지 순환 운전 기능을 더하여 표현한 순서도이며, 도 9는 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파 방지 순환 운전 기능 및 가동될 히트펌프와 그 수 결정단계를 포함하여 표현한 순서도이고, 도 10은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 있어서 동파 방지 순환 운전 기능 및 가동될 히트펌프와 그 수 결정단계를 포함하여 표현한 순서도이다.

도 1은 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 히트펌프 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 히트펌프 시스템 구성도로써, 그 구성요소를 살펴보면, 상기 히트펌프 시스템은 폐열 또는 폐수열등의 외부열원으로부터 열을 회수하는 복수의 히트펌프(100), 외부열원의 온도와 외부공기 온도를 측정하는 온도센서로 구성되는 센서부(200), 초기조건 설정부(310)를 포함하는 제어부(300), 히트펌프로부터 열을 전달받아 축열수를 매개로 열을 축적하는 축열조(400), 축열조(400)에 저장된 축열수를 열원으로 사용하는 부하(500)로 구성된다.

상기 복수의 히트펌프(100)는 1개는 물론 2개 이상의 히트펌프여도 무방하며, 상기 축열조(400)도 복수일 수 있다.

외부열원은 주로 폐열, 폐수열은 물론 지열등의 발전장치와 같이 열량을 포함한 유체 형태로 이용할 수 있는 것이면 무엇이든 가능하다.

도 2는 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 히트펌프 시스템의 구성의 한 요소인 제어부(300)에 포함되는 초기조건 설정부(310)의 인터페이스를 나타낸 개략도로써, 그 구성요소를 살펴 보면, 사용전력 선택 인터페이스(311), 냉ㆍ난방 선택 인터페이스(312), 사용자의 계약전력으로서 기준 전력량을 설정하는 기준전력 설정 인터페이스(313), 계절마다 달리 정해지는 경부하 시작시간과 그로부터 24시간 경과시간을 기준으로 1일로 하되 1일 범위 내에서 경부하, 중간부하 및 피크부하 각각의 시작시간과 끝시간을 설정하는 타이머 설정 인터페이스부(314) 및 심야전기 사용시간을 정하는 심야시간 설정 인터페이스(315)로 구성된다.

상기 사용전력 선택 인터페이스(311)는 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ, 교육용 전력 갑, 을, 농사용 전력 갑, 을 및 일반/산업용 전력 갑Ⅰ, 갑Ⅱ, 을 중에서 어느 하나를 선택하도록 구성되는데, 먼저 심야전력, 교육용 전력, 농사용 전력 및 일반/산업용 전력 중에서 어느 하나를 선택하게 되면 그 하위메뉴를 선택할 수 있게 된다. 즉 교육용 전력을 선택하게 되면 그 하위메뉴로서 갑 과 을 중에서 어느 하나를 선택할 수 있게 되는데 만약 갑을 선택하게 되면 상기 기준전력 설정 인터페이스(313)의 수치는 하기의 요금표에와 같이 1000kW가 자동으로 세팅되도록 프로그래밍 되는 것이 바람직하다.

상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 심야전력 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ과 농사용 전력 갑은 선택되더라도 기준전력 설정 인터페이스(313)에서 특정한 수치가 자동 입력되지 않지만 향후 요금표 규정 체계 변경에 따라 변화될 수 있으므로 사용자의 직접 선정 혹은 프로그래밍에 의해 변경될 수 있음이 바람직하다.

상기와 같은 전력 구분은 전기요금 체계와 관련되는 것으로써 시간과 규정등의 환경변화에 따라 변경될 수 있는데 현재 적용되고 있는 전기요금에 대한 한전에서 정한 각종 전력의 요금표는 다음과 같다.

심야전력 요금표 (적용일자:2013년 11월 21일)

구분	기본요금(원/kW)	전력량 요금(원/kWh)
갑	겨울철 : 76.8, 기타계절 : 55.4 (월 최저요금: 20kWh에 해당하는 요금)
을Ⅰ	겨울철 : 62.3, 기타계절 : 45.2 (월 최저요금: 20kWh에 해당하는 요금)
을Ⅱ	7160원 * 기타시간 사용전력량 월간 총 사용전력량	심야시간대 : 겨울철 62.3 기타계절 45.2
		기타시간 : 88.4
	(월 최저 요금 kW당 710원)

교육용 전력 요금표 (적용일자:2013년 11월 21일)

구분		기본 요금 (원/kW)	전력량 요금(원/kWh)
구분		기본 요금 (원/kW)	시간대	여름철 (6-8월)	봄 가을철 (3-5, 9-10월)	겨울철 (11-2월)
갑 (계약전력 1000kW 미만)	저압	5230		96.9	59.7	84.1
갑 (계약전력 1000kW 미만)	고압 A 선택Ⅰ	5550		96.6	59.8	82.6
을 (계약전력 1000kW 이상)	고압 A 선택Ⅰ	6090	경부하	49.8	49.8	53.8
			중간부하	94.5	64.2	93
			최대부하	160.4	84.7	131.7

시간대별 구분

구분	여름철, 봄, 가을철	겨울철
구분	(6-8월),(3-5월, 9-10월)	(11-2월)
경부하 시간대	23:00-09:00	23:00-09:00
중간부하 시간대	09:00-10:00 12:00-13:00 17:00-23:00	09:00-10:00 12:00-17:00 20:00-22:00
최대부하 시간대	10:00-12:00 13:00-17:00	10:00-12:00 17:00-20:00 22:00-23:00

농사용 전력 요금표 (적용일자:2013년 11월 21일)

구분		기본요금(원/kW)	전력량 요금(원/kWh)
갑		360	21.6
을 (계약전력 1000kW 미만)	저압	1150	39.2
	고압	1210	여름철	41.9
			봄 가을철	39.9
			겨울철	41.9

일반/산업용 전력 요금표 (적용일자:2013년 11월 21일)

구분		기본요금 (원/kW)	전력량 요금(원/kWh)
구분		기본요금 (원/kW)	시간대	여름철	봄가을철	겨울철
산업용 갑Ⅰ (계약전력 4kW이상 300kW 미만)	저압	5550		81	59.2	79.3
산업용 갑Ⅰ (계약전력 4kW이상 300kW 미만)	고압 A 선택 Ⅰ	6490		89.6	65.9	89.5
산업용 갑Ⅱ (계약전력 4kW이상 300kW 미만)	고압 A 선택 Ⅰ	6490	경부하	60.5	60.5	67.9
			중간부하	86.3	65.3	84.8
			최대부하	119.8	84.5	114.2
산업용 을 (계약전력 300kW 이상)	고압 A 선택 Ⅰ	7220	경부하	61.6	61.6	68.6
			중간부하	114.5	84.1	114.7
			최대부하	196.9	114.8	172.2
일반용 갑Ⅰ (계약전력 300kW 미만)	저압	6160		105.7	65.2	92.3
일반용 갑Ⅰ (계약전력 300kW 미만)	고압 A 선택 Ⅰ	7170		115.9	71.9	103.6
일반용 갑Ⅱ (계약전력 300kW 미만)	고압 A 선택 Ⅰ	7170	경부하	62.7	62.7	71.4
			중간부하	113.9	70.1	101.8
			최대부하	136.4	81.4	116.6
일반용 을 (계약전력 300kW 이상)	고압 A 선택 Ⅰ	7220	경부하	61.6	61.6	68.6
			중간부하	114.5	84.1	114.7
			최대부하	196.6	114.8	172.2

상기 사용전력 인터페이스(311)에서 사용전력을 선택하게 되면 프로그래밍에 의해 상기 표에 의한 데이터가 저장되어 있어 기준전력 설정 인터페이스(313)와 타이머 설정 인터페이스(314)도 자동으로 설정되지만 사용자는 요금체계, 기타 규정이나 환경변화에 따라 기준전력과 타이머 설정을 임의로 변경하여 설정할 수 있도록 버튼 등의 입력장치가 구비되어 있음이 바람직하다.

상기 냉ㆍ난방 선택 인터페이스(312)는 냉방운전(312aa) 또는 난방운전(312ab)을 선택하도록 구성하되, 냉방 운전(312aa)을 선택한 경우 초기조건으로서 부하에서 요구하는 최저 온도를 의미하는 히트펌프 가동온도(312b), 부하에서 요구하는 최대 온도를 의미하는 축열조 사용 가능온도(312c), 초기 예비열량(312d) 및 일몰 후 몇 시간 경과해야 히트펌프를 가동할 것인지를 의미하는 일몰후 경과시간(312ea)을 각각 설정 입력하도록 하며, 난방 운전을 선택한 경우 초기조건으로서 부하에서 요구하는 최대 온도를 의미하는 히트펌프 가동온도(312b), 부하에서 요구하는 최소 온도를 의미하는 축열조 사용 가능온도(312c), 초기 예비열량(312d) 및 일출 후 몇 시간 경과해야 히트펌프를 가동할 것인지를 의미하는 일출후 경과시간(312eb)을 설정 입력하도록 한다.

상기 히트펌프 가동온도(312b)는 부하(500)에서 요구하는 최대 온도의 온수 또는 최소 온도의 냉수를 의미한다.

상기 축열조의 사용 가능온도(312c)라 함은 부하(500)에서 요구하는 최소 온도의 온수 또는 최대 온도의 냉수를 의미한다.

상기 초기 예비열량(312d)이라 함은 현재일 24시간 동안 생산해야 할 1차 축열 목표 열량을 계산하는데 사용되는 파라미터로서 예를 들어 본 발명에 의한 제어가 4일 동안 연속 된다고 가정한다면 3일째의 1차 축열 목표 열량 산정할 때 초기 예비열량이 파라미터로서 사용되며 4일째에는 후술할 수정된 1차 축열 목표 열량이라는 개념이 사용되는데 이를 산정할 때에는 수정된 예비열량이라는 개념이 파라미터로서 사용된다.

또한 상기 초기 예비열량(312d)은 3일째 히트펌프 제어에 있어서, 수정된 1차 축열목표 열량을 계산할 때 사용될 수도 있으며 이 때에는 수정된 예비열량이 초기 예비열량을 갈음 내지 수정하여 사용된다.

상기 일몰후 경과 시간(312ea)과 일출후 경과 시간(312eb)은 히트펌프가 사용되는 지역의 일몰 시간과 일출 시간이 미리 세팅 혹은 프로그래밍 되어 있어서, 상기 일몰후 경과 시간(312ea) 또는 일출후 경과시간(312eb)에서 설정되는 것은 미리 세팅되어 있는 일몰시간 또는 일출시간에 더해지는 시간이 되는 것으로서, 예를 들면 현재일 기준으로 일몰시간이 18:34 으로서 미리 프로그래밍 되어 있고 일몰후 경과시간(312ea)이 02:00로 설정되어 있다면 냉방운전은 20:34 이후부터 할 수 있다는 의미이다.

상기 기준전력 인터페이스(313)는 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 선택되는 사용전력마다 달리 설정되는 것으로서 예를 들면 교육용 전력 갑, 을 중 어느 하나가 사용전력으로 선택되면, 1000kW가 자동적으로 선택되는 것으로서, 사용자가 이를 변경하고자 하면 도 2에서 표시된 바와 같이 입력장치에 의해 달리 설정할 수도 있다.

상기 타이머 설정 인터페이스(314)는 계절과 시간대별로 달리 정해지는 경부하, 중간부하, 최대부하 시간대를 정할 수 있도록 하는 것인데, 24시간(1일)을 기준으로 하여 정하여지는 것으로서 그 시작시간은 경부하 시작시간이 되는데 그 시간은 전날 23:00이 되는 것으로서 이로부터 현재일 22:59:59까지가 본 발명에 따른 1일이 된다.

경부하가 시작되는 시간은 현재일이 아닌 전날 시작되는 것이므로 도 2에서와 같이 -(마이너스) 버튼에 의해 전날을 선택할 수 있도록 한다.

상기 심야시간 설정 인터페이스(315)는 사용전력으로서 심야전력을 선택한 경우로서 정책이나 환경변화에 따라 달리 설정 할 수 있도록 따로 입력수단이 구비되어 있음이 바람직하다.

도 3은 본 발명인 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 난방 운전(312ab) 및 냉방 운전(312aa) 제어방법에 관한 순서도로써, 다음과 같은 단계로 진행되어 제어되는데 먼저 상기 히트펌프 시스템 첫 가동 2일까지의 난방 운전 제어방법은, 난방 운전(312ab) 제어방법은, 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스(315)에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전(312ab) 선택시 입력되는 일출후 경과시간(312ea) 경과하는 것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스(311)에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스(314)에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계(S11);

상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계(S16);

상기와 같이 히트펌프 시스템 첫 가동 2일까지와 2일 경과 후의 제어방법을 달리 한 것은 본 발명은 현재일 전날과 2일 전의 부하가 사용한 열량 데이터에 의해 현재일 부하가 사용할 1차 축열 목표 열량을 정하여 제어를 하게 되는데 이러한 과거 1일당 부하 사용열량이 정해져 있지 않기 때문에 적어도 2일동안은 가동을 시켜 전날과 2일전의 1일당 부하사용열량 데이터를 얻기 위해 상기와 같이 구분하여 제어하도록 한다.

상기 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계(S11)는 히트펌프의 가동은 계약전력을 의미하는 기준전력과 관련하여 기준전력 미만으로 사용 계약 설정시에는 난방운전은 일출시간 + 일출후 경과시간 경과후에 히트펌프를 가동하고 냉방운전은 일몰 시간+일몰후 경과시간 경과후에 히트펌프를 가동하도록 하고 기준전력 이상으로 사용 계약 설정시에는 전기요금이 가장 싼 경부하 시간때에 히트펌프를 가동하도록 하여 가장 경제적인 히트펌프를 운용토록 함에 그 목적이 있다.

상기 히트펌프 가동 유지 조건은 상기 히트펌프 가동 조건과 동일한 것으로서 히트펌프가 가동되고 있는 동안에 히트펌프 가동조건을 만족하지 못하게 되면 히트펌프의 가동을 중지할 수 있도록 하여 경제적인 히트펌프의 운영을 달성할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 만족 판단 단계(S19)는 난방운전(312ab)의 경우 축열수 온도가 상기 초기조건 설정부에서 설정된 히트펌프 가동 온도(312b)를 초과하게 되거나, 냉방운전(312aa)의 경우 축열수 온도가 히트펌프 가동 온도(312b) 이하에는 히트펌프의 가동을 중지시키기 위한 단계이다.

상기 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계(S20)는 상기 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 만족 판단 단계(S19)에서 난방운전(312ab)의 경우 축열수 온도가 상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 히트펌프 가동 온도(312b)를 초과하게 되거나, 냉방운전(312aa)의 경우 축열수 온도가 히트펌프 가동 온도(312b) 이하에 해당된다고 하여도 폐열, 폐수열등의 잉여열이 존재할 때에는 이를 회수하여 축열할 필요가 있는 것이므로 잉여열이 있는 한 히트펌프 가동을 하여 에너지 저장의 최적화를 달성한다.

도 4는 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과 후의 난방 운전 및 냉방 운전 제어방법에 관한 순서도로써, 상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 난방 운전(312ab) 제어방법은, 현재 히트펌프 가동시점을 기준으로 과거 2일에서 5일까지의 과거 1일당 부하 평균사용열량, 현재일 시작시점부터 현재 히트펌프 가동시점까지 축적되어 계산되는 현재 부하 사용열량 및 현재 축열조(400)에 저장된 축열수의 온도값에서 초기조건 설정부(310)에서 설정된 축열조 사용 가능온도(312c)를 뺀 것을 현재 축열조내 축열수 용량과 곱하여 계산되는 축열조내 보유열량을 계산하는 데이터 계산 단계(S51);

상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계(S58);

상기 과거 1일당 부하평균 사용열량은 수정된 1차 축열 목표 열량을 계산함에 있어 필요한 파라미터로서 계산되는 것이고, 상기 현재 부하 사용열량과 축열조내 보유 열량은 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 부하사용열량과 축열조내 보유열량 합한 값 초과 여부 판단((수정된) 1차 축열 목표 열량≤현재 부하사용열량+축열조내 보유 열량))단계(S62)에서 사용되는 파라미터로서 계산된다.

상기 수정된 예비열량 결정 단계(S81)는 다음과 같은 [제1식]과 [제2식] 전개 과정으로 얻어지는데 히트펌프 첫 가동일 후 3일째 되는 날의 수정된 1차 축열 목표 열량 산정시에 초기조건 설정부(310)에서 설정된 초기 예비열량(312d)에 갈음되어 사용된다.

[제1식]

[제2식]

[제3식]

상기 초기조건 설정부(310)에서 설정되는 초기 예비열량(312d)은 전날 부하 사용열량에 부가되어 다음날 부하 사용열량의 목표치를 정하도록 하는 일종의 여유 열량에 해당되는데 이러한 여유 열량은 항상 고정되어 있는 양이 아니고 전날 1일간 부하 사용열량과 2일 전 1일간 부하사용열량의 변화량에 대응되어 변화시켜 부하사용열량의 변화량에 대응되어 히트펌프 가동의 속응성을 가지도록 한다.

상기 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 부하사용열량과 축열조내 보유열량 합한 값 초과 여부 판단 단계(S62)는 1차 축열 목표 열량이 현재일 시작시점(경부하 시작시점)부터 현재까지 부하에서 사용된 열량과 히트펌프 가동에 의해 현재 축열조에 보유된 열량의 합이 (수정된) 1차 축열 목표 열량과 대소 차이를 비교하여 이미 1차 축열 목표 열량을 초과한다고 판단되면 2차 축열 조건을 만족하지 않는 이상 히트펌프 가동을 멈추고 그 이하이면 히트펌프 가동을 유지시키는 단계로서 히트펌프의 경제적 및 에너지 효율적인 운용을 가능케 한다.

도 5는 도 4에서 도시한 수정된 예비열량을 구하는 과정에 대해 상세히 설명함과 아울러 수정된 1차 축열 목표 열량을 구하는 방법에 대해 상세히 설명하는 도면으로서, 상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 냉방 운전(312aa) 또는 난방 운전(312ab) 제어방법에 있어서, 상기 초기조건 설정부(310)에서 설정된 초기 예비열량(312d)은 다음의 제1식과 제2식 연산을 순서대로 거쳐 수정된 예비열량으로 되며, 상기 수정된 예비열량은 다음의 제3식에서의 파라미터값으로 사용되어 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정단계(S52)에서 이용된다.

[제1식]

[제2식]

[제3식]

도 6은 도 4에서 나타낸 2일 경과후의 난방 운전(312ab) 제어방법 도면에 도 5의 도면을 함께 나타낸 결합 순서도이다.

도 7은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파방지 순환 운전 기능을 더하여 표현한 순서도이고 도 8은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파 방지 순환 운전 기능을 더하여 표현한 순서도로서 다음과 같은 상기 히트펌프 제어방법에 있어서 동파방지 순환 운전을 하기 위해 다음과 같이 상기 초기조건 설정부(310)에서 선택되는 난방운전(312ab)인지를 판단하는 난방운전 조건 충족 여부 판단 단계(S12 또는 S54);

상기 센서부(200)에 설치된 외부 공기 온도 측정 센서(202)에 의해 센싱된 외부온도가 일정시간 이상 영하의 온도가 유지되는지를 판단하는 동파방지 순환조건 만족 여부 판단 단계(S13 또는 S55); 및

설정된 시간 동안 히트펌프를 가동시키는 세팅타임 히트펌프 가동 단계(S15 또는 S57);가 추가된다.

상기 난방운전 조건 충족 여부 판단 단계(S12 또는 S54)는 동파 염려가 있는 동계의 난방 운전일 때에만 동파방지를 위해 히트펌프를 가동할 필요가 있기 때문에 추가한 단계이고, 동파방지 순환조건 만족 여부 판단 단계(S13 또는 S55)는 실제 히트펌프 내외부의 배관의 유체가 원활히 흐를 수 있는 상태를 항시 만들어야 하는 것으로서 센서부(200)에서 센싱되는 외기의 온도가 영하의 온도에서 어느 정도의 시간이 지나게 되면 동파방지 순환조건을 만족하게 되고 다음 단계인 상기 세팅 타임 히트펌프 가동 단계(S15 또는 S57)에서 히트펌프를 미리 설정된 시간 동안 히트펌프를 가동하여 히트펌프의 내구성과 시스템의 신뢰성을 가지게 한다.

도 9는 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 첫 가동 2일까지의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 동파 방지 순환 운전 기능 및 가동될 히트펌프와 그 수 결정단계를 포함하여 표현한 순서도이고, 도 10은 히트펌프 시스템 및 그 최적화 제어방법에 있어서 2일 경과후의 냉ㆍ난방 운전 제어방법에 있어서 동파 방지 순환 운전 기능 및 가동될 히트펌프와 그 수 결정단계를 포함하여 표현한 순서도로서, 다음의 상기 히트펌프 시스템 가동 2일 경과 후의 냉방 운전(312aa) 또는 난방 운전(312ab) 제어방법에 있어서, 전날 1일 부하 총사용열량과 설치되어 있는 각각의 히트펌프의 1일 가동가능 열용량에 따라 현재일 시작시점에서 가동될 히트펌프 수 및 전체 히트펌프에서 전날 가동되었던 히트펌프를 제외하고 교대로 정하여지는 가동 히트펌프를 구체적으로 지정하는 가동될 히트펌프와 그 수 결정 단계(S14 또는 S56)를 더 포함한다.

상기 가동될 히트펌프와 그 수 결정 단계(S14 또는 S56) 추가 목적은 현재일 기준으로 가동되어야 할 히트펌프는 전체의 히트펌프 중에서 전날 가동되었던 히트펌프의 가동을 멈추게 하여 순환적으로 히트펌프를 가동케 하고, 이는 전체 시스템의 내구성과 신뢰성을 확보하기 위함으로서 예를 들면 히트펌프 가동 조건이 만족된 상태에서 1일간 가동할 수 있는 열용량 10000kcal인 히트펌프가 10개(101-110)가 있고 전날 1일간 부하 사용 열량이 50000kcal로서 히트펌프 101부터 105까지 총 5대를 가동하였고 수정된 예비열량에 따라 계산된 수정된 1차 축열 목표 열량이 65000kcal이라면 현재일 가동해야할 히트펌프는 106-110, 101, 102인 히트펌프가 지정되어 103-105 히트펌프는 하루동안 가동을 멈추게 되어 히트펌프의 계속적인 가동에 의한 내구성 하락을 막을 수 있다.

상기 제어방법을 프로그램으로 임베딩될 객체와 그 제어신호를 입력받아 작동하는 시스템은 PLC 시스템이 이용되는 것이 바람직하다.

100 : 복수의 히트펌프 101 : 히트펌프 1
102 : 히트펌프 2 ㆍㆍㆍ10n : 히트펌프 n
200 : 센서부
201 : 외부열원 온도측정센서 202 : 외부공기 온도측정센서
300 : 제어부
310 : 초기조건 설정부 311 : 사용전력 선택 인터페이스
312 : 냉ㆍ난방 선택 인터페이스
312aa : 냉방 운전 312ab : 난방 운전
312b : 히트펌프 가동온도 312c : 축열조 사용 가능온도
312d : 초기 예비열량
312ea : 일몰후 경과 시간 312eb : 일출후 경과 시간
313 : 기준전력 설정 인터페이스 314 : 타이머 설정 인터페이스
314a : 경부하 시간 세팅부 314b : 중간부하 시간 세팅부
314c : 최대부하 시간 세팅부
315 : 심야시간 설정 인터페이스
400 : 축열조
401 : 입력 열량계 402 : 입력 유량계
403 : 축열수 온도 측정 센서 404 : 축열조내 수위 측정 센서
405 : 출력 열량계 406 : 출력 유량계
500 : 부하
S11 : 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계
S12 : 난방운전 조건 만족 여부 판단 단계
S13 : 동파방지 순환 조건 만족 여부 판단 단계
S14 : 가동될 히트펌프와 그 수 결정 단계
S15 : 세팅타임 히트펌프 가동 단계
S16 : 히트펌프 가동 On 단계
S17 : 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계
S18 : 히트펌프 가동 Off 단계
S19 : 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계
S20 : 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계
S21 : 히트펌프 가동 최종 Off 단계
S51 : 데이터 계산 단계
S52 : 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계
S53 : 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계
S54 : 난방운전 조건 만족 여부 판단 단계
S55 : 동파방지 순환 조건 만족 여부 판단 단계
S56 : 가동될 히트펌프와 그 수 결정 단계
S57 : 세팅타임 히트펌프 가동 단계
S58 : 히트펌프 가동 On 단계
S59 : 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계
S60 : 히트펌프 가동 Off 단계
S61 : 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계
S62 : 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 부하사용열량 과 축열조내 보유열량 합한 값 초과 여부 판단 단계
S63 : 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계
S64 : 히트펌프 가동 최종 Off 단계
S81 : 수정된 예비열량 결정 단계
S81' : 수정된 예비열량 결정 단계 상세
S52' : 수정된 1차 축열 목표 열량 계산 과정 단계 상세

Claims

히트펌프 시스템에 있어서,
상기 히트펌프 시스템은 폐열 또는 폐수열등의 외부열원으로부터 열을 회수하는 복수의 히트펌프, 외부열원의 온도와 외부공기 온도를 측정하는 온도센서로 구성되는 센서부, 초기조건 설정부를 포함하는 제어부, 히트펌프로부터 열을 전달받아 축열수를 매개로 열을 축적하는 축열조, 축열조에 저장된 축열수를 열원으로 사용하는 부하로 구성되며,
상기 초기조건 설정부는 사용전력 선택 인터페이스, 냉ㆍ난방 선택 인터페이스, 사용자의 계약전력으로서 기준 전력량을 설정하는 기준전력 설정 인터페이스, 계절마다 달리 정해지는 경부하 시작시간과 그로부터 24시간 경과시간을 기준으로 1일로 하되 1일 범위 내에서 경부하, 중간부하 및 피크부하 각각의 시작시간과 끝시간을 설정하는 타이머 설정 인터페이스부 및 심야전기 사용시간을 정하는 심야시간 설정 인터페이스로 구성되고,
상기 사용전력 선택 인터페이스는 심야 전력, 교육용 전력, 농사용 전력 및 일반/산업용 전력 중에서 어느 하나를 선택하도록 구성되며,
상기 냉ㆍ난방 선택 인터페이스는 냉방 운전 또는 난방 운전을 선택하도록 구성하되, 냉방 운전을 선택한 경우 초기조건으로서 부하에서 요구하는 최저 온도를 의미하는 히트펌프 가동온도, 부하에서 요구하는 최대 온도를 의미하는 축열조 사용 가능온도, 초기 예비열량 및 일몰 후 몇 시간 경과해야 히트펌프를 가동할 것인지를 의미하는 일몰후 경과시간을 각각 설정 입력하도록 하며, 난방 운전을 선택한 경우 초기조건으로서 부하에서 요구하는 최대 온도를 의미하는 히트펌프 가동온도, 부하에서 요구하는 최소 온도를 의미하는 축열조 사용 가능온도, 초기 예비열량 및 일출 후 몇 시간 경과해야 히트펌프를 가동할 것인지를 의미하는 일출후 경과시간을 설정 입력하도록 하고,
상기 축열조는 히트펌프로부터 전달되는 유량, 열량을 측정하는 입력 유량계, 입력 열량계와 축열조로부터 부하에 전달되는 유량, 열량을 측정하는 출력 유량계, 출력 열량계와 축열수 온도 측정 센서와 축열조 내 수위 측정 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 시스템.
제1항에 따른 히트펌프 시스템의 첫 가동 2일까지의 난방 운전 제어방법에 있어서,
상기 사용전력 선택 인터페이스에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전 선택시 입력되는 일출후 경과시간 경과 하는것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계;
상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계;
상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지 되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계;
상기 히트펌프 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 Off 단계;
상기 축열조에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부에서 설정된 히트펌프 가동온도 이하라고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 축열수 온도의 히프펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계;
현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 히트펌프에 설치된 외부 열원의 온도를 측정하는 온도센서에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계; 및
히트펌프의 가동을 최종 중지 시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.
제1항에 따른 히트펌프 시스템의 첫 가동 2일까지의 냉방 운전 제어방법에 있어서,
상기 사용전력 선택 인터페이스에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전 선택시 입력되는 일출후 경과시간 경과하는것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계;
상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계;
상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지 되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계;
상기 히트펌프 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 Off 단계;
상기 축열조에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부에서 설정된 히트펌프 가동온도를 초과한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 축열수 온도의 히프펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계;
현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 히트펌프에 설치된 외부 열원의 온도를 측정하는 온도센서에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계; 및
히트펌프의 가동을 최종 중지 시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.
제1항에 따른 히트펌프 시스템의 가동 2일 경과 후의 난방 운전 제어방법에 있어서,
현재 히트펌프 가동시점을 기준으로 과거 2일에서 5일까지의 과거 1일당 부하 평균사용열량, 현재일 시작시점부터 현재 히트펌프 가동시점까지 축적되어 계산되는 현재 부하 사용열량 및 현재 축열조에 저장된 축열수의 온도값에서 초기조건 설정부에서 설정된 축열조 사용 가능온도를 뺀 것을 현재 축열조내 축열수 용량과 곱하여 계산되는 축열조내 보유열량을 계산하는 데이터 계산 단계;
부하사용 열량의 변화량에 따라 수정된 예비열량을 계산하는 수정된 예비열량 계산 단계;
상기 초기조건 설정부에서 설정되는 초기 예비열량에 100을 더한 값을 100으로 나눈 값에 상기 과거 1일당 부하 평균사용열량을 곱하여 계산되는 1차 축열 목표 열량을 산정하거나 부하사용열량의 변화량에 따라 가변되는 수정된 예비열량에 100을 더한 값을 100으로 나눈 값에 상기 과거 1일당 부하 평균 사용열량을 곱하여 계산되는 수정된 1차 축열 목표 열량을 산정하는 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계;
상기 사용전력 선택 인터페이스에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전 선택시 입력되는 일출후 경과시간 경과하는것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계;
상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계;
상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지 되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계;
상기 히트펌프 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 Off 단계;
상기 축열조에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부에서 설정된 히트펌프 가동온도를 초과한다고 판단되면 히트펌프 가동 최종 Off 단계로 이동시키는 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계;
상기 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계에서 정해진 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 현재 부하 사용열량과 축열조내 보유열량을 합한 값을 초과하지 않으면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 부하사용열량과 축열조내 보유열량 합한 값 초과 여부 판단 단계;
현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 히트펌프에 설치된 외부 열원의 온도를 측정하는 온도센서에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계; 및
히트펌프의 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.
제1항에 따른 히트펌프 시스템의 가동 2일 경과 후의 냉방 운전 제어방법에 있어서,
현재 히트펌프 가동시점을 기준으로 과거 2일에서 5일까지의 과거 1일당 부하 평균사용열량, 현재일 시작시점부터 현재 히트펌프 가동시점까지 축적되어 계산되는 현재 부하 사용열량 및 현재 축열조에 저장된 축열수의 온도값에서 초기조건 설정부에서 설정된 축열조 사용 가능온도를 뺀 것을 현재 축열조내 축열수 용량과 곱하여 계산되는 축열조내 보유열량을 계산하는 데이터 계산 단계;
부하사용 열량의 변화량에 따라 수정된 예비열량을 계산하는 수정된 예비열량 계산 단계;
상기 초기조건 설정부에서 설정되는 초기 예비열량에 100을 더한 값을 100으로 나눈 값에 상기 과거 1일당 부하 평균사용열량을 곱하여 계산되는 1차 축열 목표 열량을 산정하거나 부하사용열량의 변화량에 따라 가변되는 수정된 예비열량에 100을 더한 값을 100으로 나눈 값에 상기 과거 1일당 부하 평균 사용열량을 곱하여 계산되는 수정된 1차 축열 목표 열량을 산정하는 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계;
상기 사용전력 선택 인터페이스에서 심야전력 갑, 을Ⅰ, 을Ⅱ을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 심야시간 설정 인터페이스에 정한 심야시간에 해당하는 것, 교육용 전력 갑, 농사용 전력 갑, 을 및 산업용/일반용 전력 갑Ⅰ을 선택한 경우에는 난방 운전 선택시 입력되는 일출후 경과시간 경과하는것 또는 상기 사용전력 선택 인터페이스에서 교육용 전력 을, 산업용/일반용 전력 갑Ⅱ, 을을 선택한 경우에는 현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하는 것 중 어느 하나일 때 다음 단계로 이동하는 히트펌프 가동 조건 만족여부 판단 단계;
상기 히트펌프를 가동시키는 히트펌프 가동 On 단계;
상기 히트펌프 가동 조건 만족 여부 판단 단계에서 판단되는 히트펌프 가동 조건과 동일한 히트펌프 가동 유지 조건이 유지 되지 않는다고 판단되면 히트펌프 가동 Off 단계로 이동하는 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계;
상기 히트펌프 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 Off 단계;
상기 축열조에 저장된 축열수의 온도가 상기 초기조건 설정부에서 설정된 히트펌프 가동온도를 이하라고 판단되면 히트펌프 가동 최종 Off 단계로 이동시키는 축열수 온도의 히트펌프 가동 온도 초과 여부 판단 단계;
상기 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정 단계에서 정해진 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 현재 부하 사용열량과 축열조내 보유열량을 합한 값을 초과하지 않으면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량이 부하사용열량과 축열조내 보유열량 합한 값 초과 여부 판단 단계;
현재 시간이 상기 타이머 설정 인터페이스에서 설정 입력된 경부하 시간에 해당하거나, 상기 히트펌프에 설치된 외부 열원의 온도를 측정하는 온도센서에 의해 폐열, 폐수열등에 의해 외부 잉여열이 존재하는 경우로 판단되는 것 중 어느 하나인 2차 축열조건을 충족한다고 판단되면 히트펌프 가동 유지 조건 만족 여부 판단 단계로 이동하는 2차 축열 조건 만족 여부 판단 단계; 및
히트펌프의 가동을 중지시키는 히트펌프 가동 최종 Off 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 초기조건 설정부에서 설정된 초기 예비열량은 다음의 제1식과 제2식 연산을 순서대로 거쳐 수정된 예비열량으로 되며,
상기 수정된 예비열량은 다음의 제3식에서의 파라미터값으로 사용되어 1차 축열 목표 열량 또는 수정된 1차 축열 목표 열량 산정단계에서 이용되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.
[제1식]

[제2식]

[제3식]
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
동파 방지 순환 운전 기능을 추가하기 위해,
상기 초기조건 설정부에서 선택되는 난방운전인지를 판단하는 난방운전 조건 만족 여부 판단 단계;
상기 센서부에 설치된 외부 공기 온도 측정 센서에 의해 센싱된 외부온도가 일정시간 이상 영하의 온도가 유지되는지를 판단하는 동파방지 순환조건 만족 여부 판단 단계; 및
설정된 시간 동안 히트펌프를 가동시키는 세팅타임 히트펌프 가동 단계;를 추가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 복수의 히트펌프의 내구성 및 효율을 증진하기 위해,
전날 1일 부하 총사용열량과 설치되어 있는 각각의 히트펌프의 1일 가동가능 열용량에 따라 현재일 시작시점에서 가동될 히트펌프 수 및 전체 히트펌프에서 전날 가동 되었던 히트펌프를 제외하고 교대로 정하여지는 가동 히트펌프를 구체적으로 지정하는 가동될 히트펌프와 그 수 결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 최적화 제어방법.