KR101585994B1 - 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템 - Google Patents

공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템 Download PDF

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KR101585994B1 KR1020150085042A KR20150085042A KR101585994B1 KR 101585994 B1 KR101585994 B1 KR 101585994B1 KR 1020150085042 A KR1020150085042 A KR 1020150085042A KR 20150085042 A KR20150085042 A KR 20150085042A KR 101585994 B1 KR101585994 B1 KR 101585994B1
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Abstract

냉방 부하를 갖는 복수의 존(zone)에 각각 배치되며, 패스되는 유량이 가변적으로 제어되는 밸브부; 상기 밸브부에 각각 냉수를 공급하되, 유량이 가변적으로 토출되는 변속 펌프부; 상기 변속 펌프부의 회전수를 조정하는 인버터부; 및 상기 냉방 부하의 변동을 감지하여 상기 냉수의 총 필요 유량을 산출하고 상기 회전수를 계산하여 상기 인버터부를 제어하는 컨트롤러부;를 포함하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템을 제공한다.

Description

공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템{VARIABLE FLOW SYSTEM OF COOLING WATER FOR COST-SAVING OPERATION USING THE TERMINAL AIR CONDITIONING AND COMPOUND VALVE}
본 발명은 변유량 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빌딩 등의 다수 개별 부하를 갖는 공간의 효율적 냉방을 위한 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 냉방 시스템은 정유량 시스템과 변유량 시스템으로 구분될 수 있다. 정유량 시스템은 펌프를 통해 순환되는 냉수의 전체 유량이 부하 변동에 관계없이 일정하게 순환되는 시스템이고, 변유량 시스템은 부하 변동에 따라 순환되어 펌프로 되돌아오는 유량이 수시로 변화되는 시스템이다. 즉, 변유량 시스템은 부하 변동에 능동적으로 대응 가능하기 때문에 에너지 절약 차원에서 바람직하다.
그러나, 종래 변유량 시스템은 시스템 내의 대표 차압을 이용하는 차압 제어를 하였기 때문에 부하 변동에 따른 제어의 정확도가 떨어져 운전비를 절약함에 한계가 있었다.
또한, 변유량 시스템이 설계되어 운영 중인 빌딩 등은 각 층과 각 층이 구획된 각 실로 구별될 수 있으며, 각 층의 각 실 별로 사용되는 열용량은 서로 다를 것이다. 따라서, 각 층의 각 실을 이용하는 사용자에게 냉방 요금을 부과하기 위해서는 열량계를 설치하는 방법, 냉방 공기가 송풍되는 시간을 이용하는 방법 등이 사용되었다. 그러나, 열량계는 비교적 고가이며, 송풍 시간을 이용하는 방법은 부정확한 문제점이 있었다.
또한, 변유량 시스템 내에 단일 특성을 갖는 냉수 펌프를 설치하면 부하 변동이 심한 경우 효율적이지 못하다. 즉, 운전점의 변화 폭이 커져 더 많은 에너지가 소모되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1131394호 (2012.03.22. 등록)
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 냉방 부하의 변동에 따른 최적의 운전점을 계산하여 에너지를 절감할 수 있는 변유량 시스템을 제공하고자 한다.
현재 실내 조건을 쾌적감을 제공할 수 있는 실내 조건으로 변경할 수 있는 변유량 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 각 층의 각 실에 별도 열량계 등을 설치하지 않더라도 사용된 열용량을 정확하게 산출할 수 있는 변유량 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 단일 특성의 냉수 펌프만 설치될 때 손실되는 에너지를 더 절감할 수 있는 변유량 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 냉방 부하를 갖는 복수의 실내 존(zone)에 각각 배치되며, 상기 존의 온도 및 습도를 실시간 측정할 수 있는 온습도 센서 유닛과, 측정된 온도 및 습도가 쾌적감을 제공할 수 있는 소정의 실내 조건에 부합될 수 있게 상기 존의 온도를 변경할 수 있는 온도 조작부를 포함하는 공조 단말기; 상기 공조 단말기의 일측에 배치되며 패스되는 유량이 가변적으로 제어되는 밸브부; 상기 밸브부에 각각 냉수를 공급하되, 유량이 가변적으로 토출되는 변속 펌프부; 상기 변속 펌프부의 회전수를 조정하는 인버터부; 및 상기 온도 조작부를 통한 온도의 변경에 따른 냉방 부하의 변동을 감지하여 상기 냉수의 총 필요 유량을 산출하고 상기 회전수를 계산하여 상기 인버터부를 제어하는 컨트롤러부;를 포함하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템을 제공한다.
상기 공조 단말기는 측정된 온도 및 습도를 알려주는 제1 표시 및 운전비를 절감할 수 있는 상기 실내 조건 중의 어느 일 조건에 해당하는 온도 및 습도를 알려주는 제2 표시를 제공하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 표시는 x축 좌표가 실내 온도이고, y축 좌표가 절대 습도인 평면좌표 상의 제1 점 및 제2 점으로 각각 제공될 수 있다.
상기 디스플레이부는 절감되는 가상적인 운전비를 더 제시할 수 있다.
상기 밸브부 각각에서 환수되는 냉수의 온도가 동일하게 상기 밸브부 각각의 유량이 제어될 수 있다.
상기 밸브부의 유량은 상기 컨트롤러부에 의해 자동적으로 제어될 수 있다.
상기 컨트롤러부는 상기 변유량 시스템의 저항 곡선 및 상기 변속 펌프부의 성능 곡선을 사용하여 변유량 시스템의 운전점을 판단할 수 있다.
상기 밸브부로 공급되는 상기 냉수의 온도를 측정하는 입구 온도 측정부; 및 상기 밸브부에서 환수되는 냉수의 온도를 측정하는 출구 온도 측정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 입구 및 출구 온도 측정부에 의해 계산된 상기 냉수의 온도 차이와 상기 밸브부에서 패스되는 유량을 곱하여 열량을 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 냉방 부하를 갖는 복수의 실내 존(zone)에 각각 배치되며, 상기 존의 온도 및 습도를 실시간 측정할 수 있는 온습도 센서 유닛과, 측정된 온도 및 습도가 쾌적감을 제공할 수 있는 소정의 실내 조건에 부합될 수 있게 상기 존의 온도를 변경할 수 있는 온도 조작부를 포함하는 공조 단말기; 상기 공조 단말기의 일측에 배치되며 패스되는 유량이 가변적으로 제어되는 밸브부; 상기 밸브부로 고정 유량의 냉수를 공급하는 제1 정속 펌프부; 상기 고정 유량을 초과하는 부족 유량의 냉수를 더 공급하되, 토출되는 냉수의 유량이 가변적인 제2 변속 펌프부; 상기 제2 변속 펌프부의 회전수를 조정하는 인버터부; 및 상기 온도 조작부를 통한 온도의 변경에 따른 냉방 부하의 변동을 감지하여 상기 냉수의 총 필요 유량을 산출하고 상기 회전수를 계산하여, 상기 인버터부 및 상기 밸브부를 제어하는 컨트롤러부;를 포함하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템을 제공한다.
상기 공조 단말기는 측정된 온도 및 습도를 평면좌표 상의 제1 점으로 표시하고, 운전비를 절감할 수 있는 상기 실내 조건 중의 어느 제2 점의 위치를 제시하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
상기 총 필요 유량이 상기 고정 유량 보다 작으면, 상기 제1 정속 펌프부를 통해 토출되는 냉수는 바이패스 라인으로 순환될 수 있다.
상기 제1 정속 및 제2 변속 펌프부는 직렬 또는 병렬로 연결되어 운전될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
사용자는 현재 실내 조건을 운전비를 절감하면서도 동시에 쾌적감을 제공하는 실내로 변경할 수 있다.
본 발명은 변속 펌프부의 회전수를 제어하여 변속 펌프부의 소비 동력을 절감할 수 있다. 또한, 밸브부 각각에서 환수되는 냉수의 온도를 전부 동일하게 제어함으로써 각 존에서 사용된 열용량을 보다 용이하게 산출할 수 있다.
또한, 제1 정속 및 제2 변속 펌프부가 함께 배치되는 구성으로 에너지를 더 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변유량 시스템을 도시한 개략도
도 2는 디스플레이부를 통해 표시되는 평면좌표 내에 도시된 그래프
도 3은 변속 펌프부의 회전수 제어에 따른 소비 동력의 절감을 보여주는 그래프
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변유량 시스템을 도시한 개략도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변유량 시스템을 도시한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 변유량 시스템은 공조 단말기(92), 밸브부(10), 변속 펌프부(20), 인버터부(30), 입구 온도 측정부(50), 출구 온도 측정부(55) 및 컨트롤러부(40)를 포함한다.
냉수라 함은 냉동기(90)와 냉방 부하 사이에서 순환하는 냉매를 말한다. 구체적으로, 냉수는 냉방 부하 측으로 냉수를 공급하는 냉수 공급 라인(82)과, 냉방 부하 측에서 열 교환된 냉수를 냉동기(90)로 송출하는 냉수 회수 라인(84)을 통해 순환한다.
냉동기(90)는 냉수 회수 라인(84)을 통해 회수된 냉수를 열 교환하여 다시 냉수 공급 라인(82)을 통해 송출한다. 또한, 각 실내 존(zone)에 설치되는 공조 단말기는 냉수 공급 라인(82)을 통해 공급되는 냉수와 존 내의 공기를 열 교환하여 존 내의 공기를 냉각하는 역할을 한다.
공조 단말기는 냉방 부하는 갖는 복수의 실내 존에 각각 배치될 수 있다. 여기서, 존은 고층 빌딩의 각 층을 지시할 수 있다. 또한, 존은 각 층 내에서 구획되는 각 실을 지시할 수도 있다. 즉, 존은 냉방이 필요한 다양한 실내 공간이 될 수 있다. 어떻든 간에, 존은 그 공간을 점유하는 사용자에 의해 다른 냉방 부하를 갖을 수 있다.
또한, 공조 단말기는 온습도 센서 유닛(미도시), 온도 조작부(미도시) 및 디스플레이부(미도시)를 포함한다. 구체적으로, 온습도 센서 유닛은 존의 온도 및 습도를 실시간 측정할 수 있다. 특히, 온습도 센서 유닛은 실내 온도 및 절대 습도를 측정할 수 있다.
디스플레이부는 측정된 온도 및 습도를 알려주는 제1 표시 및 운전비를 절감할 수 있는 실내 조건 중의 어느 일 조건에 해당하는 온도 및 습도를 알려주는 제2 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 표시는 온도 및 습도를 각각 숫자로 표현한 형태일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 표시는 이에 대응하는 평면좌표 상의 제1 점 및 제2 점으로 각각 제공될 수 있다.
도 2는 디스플레이부를 통해 표시되는 평면좌표 내에 도시된 그래프이다. 도 2를 참조하면 평면좌표의 x축은 실내 온도, y축은 절대 습도이다. 이 때, 측정된 온도 및 습도는 디스플레이부를 통해 평면좌표 상의 제1 점으로 표시될 수 있다. 즉, 공조 단말기는 사용자에게 현재 측정된 온도 및 습도를 실시간 시각적으로 알려줄 수 있다. 또한, 디스플레이부는 측정된 제1 점의 위치에서 운전비를 절감할 수 있는 제2 점의 위치를 제시할 수 있다. 이 때, 제2 점은 사용자에게 쾌적감을 제공할 수 있는 실내 조건에 부합된다.
구체적으로, 제2 점의 위치는 평면좌표 상의 a영역, b영역, c영역 및 d영역 중 어느 한 영역에 속할 수 있다. 이 때, 냉방 부하는 a영역에서 d영역으로 갈수록 감소하여 운전비가 절감된다. 따라서, 제2 점의 위치는 d영역에 속하는 것이 바람직하다.
a영역 내지 d영역은 모두 사용자에게 쾌적감을 제공할 수 있는 실내 조건에 부합하는 영역이다. 이 영역은 평면좌표 상의 사선 영역과 마름모꼴 내부 중 일부가 결합된 영역이다. 사선 영역은 ASHRAE가 추천하는 실내 조건(ASHRAE, Hand book, 1977)이고, 마름모꼴 내부는 캔서스 대학에서 추천하는 실내 조건이다.
사선 영역은 유효 온도 선도가 22℃ 내지 25.5℃ 이내이고, 절대 습도가 0.0042kg/kg 내지 0.012kg/kg 이내인 영역이다. 여기서, 유효 온도는 인체가 느끼는 온감 등의 감각에 대한 온도, 습도, 기류의 영향을 하나로 모아서 만든 쾌감의 지표이다. 그리고, 유효 온도 선도는 가벼운 복장의 성인이 근육운동을 하지 않고 풍속 0.25m/s 이하의 실내에 장시간 체재할 때의 온습도의 감각을 선으로 표시한 것이다. 그래프를 살펴보면, 유효 온도 선도는 30℃ 이상에서는 경사가 느리게 되어 이 범위에서는 온감이 공기의 절대 습도에 크게 좌우되나, 25℃ 이하에서는 경사가 급하게 되어 온감이 거의 공기 온도에 좌우됨을 알 수 있다.
사용자는 온도 조작부를 사용하여 존의 실내 온도를 점진적으로 변경할 수 있다. 즉, 사용자는 존의 실내 온도가 유효 온도로 환산할 때 22℃ 내지 25.5℃가 되도록 온도 조작부를 통해 온도를 변경 설정할 수 있다. 그 결과, 존의 실내 조건은 운전비가 절감되면서도 동시에 사용자에게 최적의 쾌적감을 제공할 수 있는 실내 조건으로 변경될 수 있다.
그러나, 예를 들어 표시된 제1 점의 위치가 a영역에 해당하는 실내 온도 25℃이고, 절대 습도가 0.005kg/kg인 경우 온도 조작부를 통해 온도를 달리 설정하더라도 b영역 내지 d영역으로 이동시킬 수 없다. 왜냐하면, a영역 역시 쾌적감을 제공할 수 있으며 실내 온도를 변경하더라도 절대 습도가 크게 달라지지 않기 때문이다.
또한, 디스플레이부는 절감되는 가상적인 운전비를 더 제시할 수 있다. 즉, 온도 조작부를 조작하여 제1 점이 제2 점의 위치로 이동될 때 절감되는 운전비를 표시할 수 있다. 또는, 이를 절감되는 에너지량으로 표시할 수도 있다.
밸브부(10)는 공조 단말기의 일측에 배치된다. 구체적으로 밸브부(10)는 저층에서 고층까지 각각 배치될 수 있다. 따라서, 변속 펌프부(20)에서 각 밸브부(10)까지의 위치, 거리 등은 서로 다르다. 또한, 전술한 것처럼 냉수는 배관을 통해 순환되는 유체이다. 그 결과, 변유량 시스템은 다양한 손실을 포함할 수 밖에 없어 냉방 부하의 변동에 따른 냉수의 적정 유량을 제어하는 것이 어렵게 된다.
제1 실시예에 따른 밸브부(10)는 유량과 차압을 동시에 제어할 수 있는 복합 밸브이다. 특히, 밸브부(10)는 컨트롤러부(40)에 의해 패스되는 유량이 자동적으로 제어될 수 있다. 구체적으로 밸브부(10)는 밸브부(10) 내에 설치된 액츄에이터의 동작으로 패스되는 유량을 가변적으로 조절할 수 있다. 따라서, 밸브부(10)는 냉방 부하를 고려하여 적절하게 선정되어야 한다.
변속 펌프부(20)는 밸브부(10)에 각각 냉수를 공급하는 역할을 한다. 그리고, 변속 펌프부(20)를 통해 토출되는 유량은 가변적이다. 이를 위해, 변속 펌프부(20)는 가변 토크를 발생시킨다. 한편, 변속 펌프부(20)의 성능은 회전수, 유량, 양정, 임펠러의 직경 등을 고려하여 결정된다.
또한, 변속 펌프부(20)의 상사 법칙은 다음과 같다. 유량은 회전수에 비례하고, 양정은 회전수의 제곱에 비례하며, 소비 동력(축 동력)은 회전수의 세제곱에 비례한다. 즉, 회전수의 감소에 따라 변속 펌프부(20)의 소비 동력은 큰 폭으로 절감될 수 있다.
도 3은 변속 펌프부(20)의 회전수 제어에 따른 소비 동력의 절감을 보여주는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 변속 펌프부(20)의 운전점은 펌프의 성능(특성) 곡선과 변유량 시스템의 저항 곡선의 교차점에서 결정된다.
그러나, 변속 펌프부(20)의 회전수가 감소되면 펌프의 성능 곡선은 도 2에 도시된 것처럼 좌하방으로 전체적으로 이동한다. 그 결과, 기존 운전점(A)은 새로운 유량과 양정을 갖는 다른 운전점(B)으로 이동한다. 동시에, 기존 소비 동력을 나타내는 점(C)의 위치도 새로운 위치로(D) 이동한다.
그 결과, 운전비가 절감될 수 있다. 특히, 회전수를 제어하는 방법은 변유량 시스템의 동력 규모가 크고, 냉방 부하가 다양하게 변화되는 경우일 때, 더 효과적이다.
인버터부(30)는 전기적으로 직류를 교류로 변환하는 장치이다. 예를 들어, 인버터부(30)는 220V의 전원으로부터 입력을 받아 전압과 주파수를 가변시킨 후 변속 펌프부(20) 내의 모터에 공급함으로써 변속 펌프부(20)의 회전수를 조정할 수 있다. 인버터부(30)는 변속 펌프부(20) 주변에 배치될 수도 있으나, 변속 펌프부(20) 내에 내장될 수도 있다.
입구 온도 측정부(50)는 밸브부(10)로 공급되는 냉수의 온도를 측정하기 위해 배치된다. 입구 온도 측정부(50)는 변속 펌프부(20)의 출구 측 냉수 공급 라인(82) 상에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니고 설계 변경 등에 의해 다른 위치에 배치될 수도 있다.
따라서, 입구 온도 측정부(50)는 변속 펌프부(20)의 입구 쪽에 배치될 수 있다. 왜냐하면, 냉동기(90)를 통해 열 교환되어 냉수 공급 라인(82)을 따라 흐르는 냉수의 온도는 거의 비슷하기 때문이다.
또한, 출구 온도 측정부(55)는 밸브부(10)에서 환수되는 냉수의 온도를 측정하기 위해 배치된다. 구체적으로, 출구 온도 측정부(55)는 냉수 회수 라인(84) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 입구 및 출구 온도 측정부(50)(55)에서 측정된 온도는 컨트롤러부로 전송된다.
컨트롤러부(40)는 온도 조작부를 통한 온도의 변경에 따른 냉방 부하의 변동을 감지할 수 있다. 즉, 컨트롤러부(40)는 변동된 냉방 부하에 대응되는 냉수의 총 필요 유량을 산출할 수 있다. 그러면, 컨트롤러부(40)는 총 필요 유량에 맞는 회전수를 계산하게 된다. 그리고, 컨트롤러부(40)는 새롭게 계산된 회전수 정보를 인버터부(30)에 제공하여 인버터부(30)를 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러부(40)는 변유량 시스템의 저항 곡선과 새롭게 계산된 회전수를 반영하는 변속 펌프부(20)의 성능 곡선을 사용하여 새로운 운전점을 판단할 수 있다. 그러면, 컨트롤러부(40)는 각 밸브부(10)에 유량을 제어하는 명령을 내릴 수 있다.
본 발명에 따른 변유량 시스템은 냉동기(90) 내의 냉수의 온도 차이를 일정하게 유지함으로써 냉동기(90)의 성적 계수를 항상 높게 유지하는 것을 목적으로 한다. 즉, 바람직한 제1 실시예에 따른 변유량 시스템에서 냉수의 온도는 서로 다른 두 값만 존재한다. 다시 말해, 특정한 냉방 부하에서 냉수의 온도는 밸브부(10)를 통과하기 전과 통과한 후로 구분된다.
살펴보면, 밸브부(10) 각각에서 환수되는 냉수의 온도는 각 존의 냉방 부하에 상관없이 전부 동일하다. 이를 위해, 밸브부(10)는 냉수 유량을 제어하는 방법을 사용한다. 구체적으로, 냉방 부하가 큰 존에 배치되는 밸브부(10)의 경우에는 패스되는 냉수 유량이 많고, 냉방 부하가 작은 경우에는 패스되는 냉수 유량이 적다.
또한, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 변유량 시스템은 각 존의 사용자에게 정당한 요금을 부과할 수 있다. 구체적으로, 입구 및 출구 온도 측정부(50)(55)에 의해 계산되는 냉수의 온도 차이(dT)와 밸브부(10)에서 패스되는 유량(L)을 곱하여 열용량(Q)을 산출할 수 있다. 이 때, 각 존은 서로 다른 냉방 부하를 갖기 때문에 패스되는 유량(L)만이 차이가 있게 된다.
그 결과, 종래 각 존마다 설치된 고가의 열량계를 더 이상 사용하지 않더라도 비교적 정확하고 간이하게 요금을 계산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 변유량 시스템을 도시한 개략도이다. 도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 변유량 시스템은 공조 단말기(92), 밸브부(10), 제1 정속 펌프부(22), 제2 변속 펌프부(24), 인버터부(30) 및 컨트롤러부(40)를 포함한다. 다만, 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 전술한 바, 이하 설명을 생략한다.
제1 정속 펌프부(22)는 밸브부(10)로 고정 유량의 냉수를 공급한다. 즉, 제1 정속 펌프부(22)는 일정한 회전수로 운전된다. 이 때, 제1 정속 펌프부(22)는 펌프의 성능 특성을 고려하여 최적의 효율로 운전될 수 있는 유량과 양정으로 작동된다.
또한, 제1 정속 펌프부(22)는 바이패스 라인(86)을 더 포함한다. 왜냐하면, 냉방 부하의 변동에 관계없이 항상 고정적으로 토출되는 유량이 순환될 수 있도록 하기 위함이다.
제2 변속 펌프부(24)는 고정 유량을 초과하는 부족 유량의 냉수를 더 공급하도록 제어된다. 즉, 토출되는 냉수의 유량은 냉방 부하의 변동에 따라 가변적이다. 따라서, 제2 변속 펌프부(24)는 부족 유량에 따라 회전수가 달라질 수 있다.
이 때, 인버터부(30)는 제2 변속 펌프부(24)의 회전수를 조정할 수 있다. 구체적인 제2 변속 펌프부(24)의 제어와 관해서는 전술한 제1 실시예의 변속 펌프부(20)에서 설명한 내용과 동일하다.
제1 정속 펌프부(22)와 제2 변속 펌프부(24)는 직렬 또는 병렬로 연결되어 운전될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 정속 및 제2 변속 펌프부(22)(24)는 직렬로 연결되어 있다.
구체적으로 제1 정속 펌프부(22)는 냉동기(90)에 내장되게 배치되며, 제2 변속 펌프부(24)는 냉수 공급 라인(82) 상에 배치될 수 있다. 그 결과, 제1 정속 펌프부(22)는 가까운 곳에 위치하는 존에 냉수를 공급하는 반면, 제2 변속 펌프부(24)는 멀리 떨어져 위치하는 존에 냉수를 공급하는 역할을 한다. 즉, 제2 변속 펌프부(24)는 제1 정속 펌프부(22)에서 토출되는 냉수를 이용하여 이를 더 멀리 위치하는 존에 공급하는 것이다.
따라서, 제1 정속 펌프부(22)는 회전수를 유지하는 정속 운전으로 에너지를 절감할 수 있고, 제2 변속 펌프부(24)는 인버터부(30)를 이용한 적절한 회전수 제어로 에너지를 추가적으로 절감할 수 있다.
그러나, 냉방 부하가 작아 총 필요 유량이 제1 정속 펌프부(22)가 공급하는 고정 유량 보다 작으면 제1 정속 펌프부(22)에서 토출되는 냉수의 일부는 바이패스 라인(86)을 통해 순환하게 된다.
제1 실시예에서 1대의 변속 펌프부를 포함하는 변유량 시스템은 효율적으로 운전 가능한 유량 범위가 전반적으로 작다. 그러나, 제2 실시예와 같이 제1 정속 및 제2 변속 펌프부(22)(24)를 포함하는 경우에는 고정 유량의 확보가 가능하기 때문에 유량 범위가 더 클 수 있다. 또한, 동일 조건에서 서로 운전 코스트를 대비하면 제1 정속 및 제2 변속 펌프부(22)(24)를 함께 사용하는 것이 에너지를 30% 이상 더 절감할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 밸브부 20: 변속 펌프부
22: 제1 정속 펌프부 24: 제2 변속 펌프부
30: 인버터부 40: 컨트롤러부
50: 입구 온도 측정부 55: 출구 온도 측정부
82: 냉구 공급 라인 84: 냉수 회수 라인
86: 바이패스 라인 90: 냉동기
92: 공조 단말기

Claims (13)

  1. 냉방 부하를 갖는 복수의 실내 존(zone)에 각각 배치되며, 상기 존의 온도 및 습도를 실시간 측정할 수 있는 온습도 센서 유닛과, 측정된 온도 및 습도가 쾌적감을 제공할 수 있는 소정의 실내 조건에 부합될 수 있게 상기 존의 온도를 변경할 수 있는 온도 조작부를 포함하는 공조 단말기;
    상기 공조 단말기의 일측에 배치되며 패스되는 유량이 가변적으로 제어되는 밸브부;
    상기 밸브부에 각각 냉수를 공급하되, 유량이 가변적으로 토출되는 변속 펌프부;
    상기 변속 펌프부의 회전수를 조정하는 인버터부; 및
    상기 온도 조작부를 통한 온도의 변경에 따른 냉방 부하의 변동을 감지하여 상기 냉수의 총 필요 유량을 산출하고 상기 회전수를 계산하여 상기 인버터부를 제어하는 컨트롤러부;를 포함하고,
    상기 밸브부는 상기 밸브부 각각에서 환수되는 냉수의 온도가 동일하게 각각의 유량이 제어되며,
    상기 밸브부로 공급되는 상기 냉수의 온도를 측정하는 입구 온도 측정부; 및
    상기 밸브부에서 환수되는 냉수의 온도를 측정하는 출구 온도 측정부;를 더 포함하고,
    상기 입구 및 출구 온도 측정부에 의해 계산된 상기 냉수의 온도 차이와 각각의 상기 밸브부에서 패스되는 유량을 곱하여 각각의 열량을 산출하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공조 단말기는 측정된 온도 및 습도를 알려주는 제1 표시 및 운전비를 절감할 수 있는 상기 실내 조건 중의 어느 일 조건에 해당하는 온도 및 습도를 알려주는 제2 표시를 제공하는 디스플레이부;를 더 포함하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표시는 x축 좌표가 실내 온도이고, y축 좌표가 절대 습도인 평면좌표 상의 제1 점 및 제2 점으로 각각 제공되는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 절감되는 가상적인 운전비를 더 제시하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브부의 유량은 상기 컨트롤러부에 의해 자동적으로 제어되는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러부는 상기 변유량 시스템의 저항 곡선 및 상기 변속 펌프부의 성능 곡선을 사용하여 변유량 시스템의 운전점을 판단하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 냉방 부하를 갖는 복수의 실내 존(zone)에 각각 배치되며, 상기 존의 온도 및 습도를 실시간 측정할 수 있는 온습도 센서 유닛과, 측정된 온도 및 습도가 쾌적감을 제공할 수 있는 소정의 실내 조건에 부합될 수 있게 상기 존의 온도를 변경할 수 있는 온도 조작부를 포함하는 공조 단말기;
    상기 공조 단말기의 일측에 배치되며 패스되는 유량이 가변적으로 제어되는 밸브부;
    냉동기 내에 내장되어 상기 밸브부로 고정 유량의 냉수를 공급하는 제1 정속 펌프부;
    냉수 공급 라인 상에 배치되어 상기 고정 유량을 초과하는 부족 유량의 냉수를 더 공급하되, 토출되는 냉수의 유량이 가변적인 제2 변속 펌프부;
    상기 제2 변속 펌프부의 회전수를 조정하는 인버터부; 및
    상기 온도 조작부를 통한 온도의 변경에 따른 냉방 부하의 변동을 감지하여 상기 냉수의 총 필요 유량을 산출하고 상기 회전수를 계산하여, 상기 인버터부 및 상기 밸브부를 제어하는 컨트롤러부;를 포함하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 공조 단말기는 측정된 온도 및 습도를 평면좌표 상의 제1 점으로 표시하고, 운전비를 절감할 수 있는 상기 실내 조건 중의 어느 제2 점의 위치를 제시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 총 필요 유량이 상기 고정 유량 보다 작으면, 상기 제1 정속 펌프부를 통해 토출되는 냉수는 바이패스 라인으로 순환되는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 정속 및 제2 변속 펌프부는 직렬 또는 병렬로 연결되어 운전되는 공조 단말기 및 복합 밸브를 이용한 운전비 절감형 냉수 변유량 시스템.
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