KR101653763B1 - 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 건물의 에너지 모델에서 예측한 시뮬레이션 데이터와 센서에서 측정한 실측 데이터를 비교하여, 그 차이를 통해 에너지 설비의 이상 여부를 검출할 수 있기 때문에, 이상 여부 검출을 위한 별도의 물리적 센서들을 설치할 필요가 없는 이점이 있다. 또한, 건물의 에너지 모델을 이용해 이상이 발생된 에너지 설비의 조치시 대안을 시뮬레이션하여, 조치가 이루어지는 동안 건물의 에너지 성능 변화가 최소화될 수 있는 최적의 조치 시기를 산출함으로써, 에너지 설비의 조치시 건물의 에너지 관리가 효율적으로 유지될 수 있다.

Description

건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법{Fault detection and diagnostics method of building energy facilities by building energy model}

본 발명은 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물 에너지 모델의 시뮬레이션 데이터와 실측 데이터를 비교하여 건물 내 에너지 설비의 이상 유무를 판단할 수 있는 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물 에너지 관리시스템(BEMS, Building Energy Management System)은 건물 내에서 사용하는 에너지를 효율적으로 관리해주는 시스템이다. 즉, 건물 내 에너지 관리 설비의 다양한 정보를 수집, 분석하여, 에너지 사용 효율을 개선하는 시스템이다. 상기 건물 에너지 관리시스템을 사용하면 평균 5~15%의 에너지를 절감할 수 있다. 따라서 최근에는 건물 에너지 소비에 대한 각종 법규와 기준이 강화되고, 에너지 절약의 필요성이 높아짐에 따라 건물 에너지 관리 시스템을 적극적으로 도입하는 추세이다. 상기 건물 에너지 관리 시스템은 건물의 특성에 따라 건물 에너지 모델을 구축하고, 구축된 건물 에너지 모델에 따라 건물의 에너지 설비들의 운전을 제어하고 관리한다.

그러나, 기존의 건물 에너지 관리 시스템을 구현하기 위한 건물의 에너지 모델은 건물의 시공 당시 초기에 구축되는 것으로서, 한번 구축되고 나면 건물이 수명을 다할때까지 그대로 이용하고 있다. 따라서, 건물 및 설비 시스템의 노후화나 교체 등으로 인해 변화하는 에너지 성능 변화가 반영되지 못하는 문제점이 있으며, 관리자가 경험에 의존하여 운전을 제어할 경우 에너지 낭비가 심하게 발생되는 문제점이 있다.

또한, 기존의 건물 에너지 관리 시스템에서는 에너지 설비의 이상 유무를 판단하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 사전에 에너지 설비마다 특성치를 규칙화하고 규칙에 어긋나면 고장신호를 검출하도록 하는 방법을 사용하는 경우, 에너지 설비의 노후화 등으로 특성이 변경될 때 이를 반영하지 못하여 정확도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 에너지 설비들의 고장을 검출하기 위해 검출 센서를 설치하는 방법의 경우, 검출하고자 하는 부분마다 각각 센서들을 설치하여야 하기 때문에, 비용이 많이 들고 관리가 어려우며, 고장 진단만이 가능하고 이상 현상에 대한 분석은 불가능한 문제점이 있다.

한국공개특허 10-2014-0088258

본 발명의 목적은, 보다 정확하게 에너지 설비의 이상 유무를 확인하고 조치할 수 있는 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법은, 복수의 에너지 설비들 중 적어도 하나를 운전시키는 단계와, 건물 에너지 모델로부터 상기 에너지 설비들의 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산하는 단계와, 센서가 상기 에너지 설비들의 에너지 성능에 대한 실측 데이터를 측정하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 비교하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 조건을 벗어나면, 상기 에너지 설비들의 이상을 판단하고 조치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법은, 복수의 에너지 설비들 중 적어도 하나를 운전시키는 단계와, 주기적으로 보정되는 건물 에너지 모델로부터 상기 에너지 설비들의 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산하는 단계와, 센서가 상기 에너지 설비들의 에너지 성능에 대한 실측 데이터를 측정하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 비교하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 조건을 벗어나면, 상기 에너지 설비들의 이상을 판단하는 단계와, 상기 복수의 에너지 설비들 중 이상이 발생된 에너지 설비를 찾아내는 단계와, 상기 건물 에너지 모델로부터 상기 이상이 발생된 에너지 설비의 조치시 대안을 시뮬레이션하여, 상기 건물의 에너지 성능 변화가 최소화되는 조치 시기를 산출하는 단계와, 상기 산출된 조치 시기에 상기 이상이 발생된 에너지 설비를 조치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법은, 조명 기기를 작동하는 단계와, 상기 조명 기기가 작동되는 동안 건물 에너지 모델로부터 실시간 구역별 상기 조명 기기의 에너지 사용량에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산하는 단계와, 상기 조명 기기가 작동되는 동안 센서로부터 실시간 구역별 상기 조명 기기의 에너지 사용량에 대한 실측 데이터를 측정하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 비교하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 조건을 벗어나면, 상기 조명 기기의 이상을 판단하는 단계와, 상기 조명 기기의 이상이 판단되면, 이상에 대한 알람을 발생하는 단계와, 상기 이상이 발생된 구역을 통보하는 단계와, 건물의 관리자가 상기 이상이 발생된 구역의 조명기기를 점검하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법은, 실내 온도를 설정하여, 냉난방 작동이 이루어지는 단계와, 상기 냉난방 작동이 이루어지는 동안 건물 에너지 모델로부터 실시간 구역별 상기 실내 온도에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산하는 단계와, 상기 냉난방 작동이 이루어지는 동안 센서로부터 실시간 구역별 상기 실내 온도에 대한 실측 데이터를 측정하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 비교하는 단계와, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 조건을 벗어나면, 상기 냉난방 작동의 이상을 판단하는 단계와, 상기 냉난방 작동의 이상이 판단되면, 이상에 대한 알람을 발생하는 단계와, 상기 이상이 발생된 구역을 통보하는 단계와, 건물의 관리자가 상기 이상이 발생된 구역에서 미리 설정된 순서에 따라 냉난방 작동에 영향을 주는 요소들을 순차적으로 점검하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 건물의 에너지 모델에서 예측한 시뮬레이션 데이터와 센서에서 측정한 실측 데이터를 비교하여, 그 차이를 통해 에너지 설비의 이상 여부를 검출할 수 있기 때문에, 이상 여부 검출을 위한 별도의 물리적 센서들을 설치할 필요가 없는 이점이 있다.

또한, 건물의 에너지 모델을 이용해 이상이 발생된 에너지 설비의 조치시 대안을 시뮬레이션하여, 조치가 이루어지는 동안 건물의 에너지 성능 변화가 최소화될 수 있는 최적의 조치 시기를 산출함으로써, 에너지 설비의 조치시 건물의 에너지 관리가 효율적으로 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법을 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법이 개략적으로 도시된 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명 기기의 이상 검출 방법의 일 예가 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방 기기의 이상 검출 방법의 일 예가 도시된 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법을 위한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법이 개략적으로 도시된 순서도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 건물의 특성에 따라 건물 에너지 모델(10)을 구축한다.(S1) 상기 건물의 특성은 차양과 창호 등과 같이 건물 에너지에 영향을 주는 건축 요소들과, 에너지 설비 등에 따라 설정되는 설정값들을 포함한다.

상기 건물 에너지 모델(10)은, 상기 건물의 관리자가 입력하는 건물 운영 데이터들(83)을 입력 변수들로 하고, 상기 건물의 에너지 성능에 영향을 미치는 각종 계수들을 포함하는 방정식이다. 상기 건물 에너지 모델(10)은 일반적인 Energy plus, eQUEST, ESP-r, TRNSYS 등 건물 에너지 시뮬레이션 프로그램에 국한되지 않고, 다양한 시뮬레이션 툴을 복합적으로 활용하여 구축한 복합 시뮬레이션 모델이고, 상기 건물에 대한 정보를 입력하면 상기 건물의 에너지 및 성능을 계산할 수 있는 방정식이다. 상기 건물 에너지 모델(10)은 상기 건물의 서버 등에 구축되고, 실시간으로 건물의 에너지 성능을 예측하는 데 사용된다. 상기 건물 에너지 모델(10)은 미들웨어(20)에 연계된다.

상기 건물 운영 데이터(83)는, 재실 스케줄, 상기 건물 에너지 설비의 작동 스케쥴, 냉,난방 설정 온도 및 각종 변수 등을 포함한다. 상기 건물 운영 데이터(83)는 상기 건물의 관리자가 후술하는 에너지 목표 관리 툴(70)을 통해 입력한다. 상기 에너지 목표관리 툴(70)은 상기 건물의 관리자가 건물의 운영 및 관리가 가능하도록 지원하는 소프트웨어이자 사용자 인터페이스(UI)이다. 상기 에너지 목표 관리 툴(70)은, 상기 건물의 관리자가 입력한 상기 건물 운영 데이터(83)를 상기 건물 에너지 모델(10)의 입력변수로 변환하여 송신하는 프로그램을 포함한다.

상기 계수들은, 상기 건물의 건축 요소들의 열관류율, 열전달 계수, 에너지 설비(40)의 성능 계수를 포함한다. 상기 건축 요소들은 상기 건물에 사용된 단열재, 차양, 창호 등을 포함한다. 상기 에너지 설비(40)는, 공조기, 송풍기 등을 포함한다.

본 실시예에서는, 상기 건물 에너지 모델(10)을 구축한 이후, 설정 주기가 경과하면 상기 건물 에너지 모델(10)을 보정하는 것으로 예를 들어 설명한다.(S2)(S3) 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 건물 에너지 모델(10)의 정확도가 검증되는 경우, 보정 단계를 생략하는 것도 물론 가능하다. 여기서, 상기 건물 에너지 모델(10)을 미리 설정된 설정 주기에 따라 보정하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 실시간 또는 무작위로 보정하거나, 상기 건축 요소들과 상기 에너지 설비 중 어느 하나의 교체시 보정하거나 관리자의 요청에 의해 보정하는 것도 물론 가능하다.

상기 건물 에너지 모델(10)을 보정하는 방법은 다음과 같다. 상기 건물 에너지 모델(10)로부터 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산한다. 상기 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터는 상기 에너지 설비(40)의 운용시 발생되는 실내 온도, 실내 습도 및 에너지 소비량 등을 포함한다. 또한, 복수의 센서들(50)이 에너지 성능에 대한 실측 데이터를 측정한다. 상기 센서들(50)은, 실내외 온도센서, 실내외 습도센서, 재실 감지 센서, 건물 에너지 설비의 작동 감지센서 및 에너지 소비량 측정기 등을 포함한다. 상기 센서들(50) 중에서 상기 에너지 성능값들을 측정하는 센서들은 검,교정된 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서는, 상기 실내 온도 센서, 실내 습도 센서 및 에너지 소비량 측정기 등이 상기 에너지 성능값을 측정하는 센서로 사용되는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 센서들(50)에서 측정된 측정값들은 모니터링 시스템(60)을 통해 표시된다. 상기 모니터링 시스템(60)은 상기 미들 웨어(20)에 의해 상기 건물 에너지 관리 시스템(BEMS)(32)과 연계된다.

상기에서 계산된 시뮬레이션 데이터와 상기에서 측정된 실측 데이터를 비교하여, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 범위를 벗어나면 상기 건물 에너지 모델(10)의 정확도가 저하되었다고 판단하여, 상기 건물 에너지 모델(10)을 보정한다.

상기 건물 에너지 모델(10)은 미리 설정된 보정 알고리즘을 통해 자동 보정한다. 상기 보정 알고리즘은, 상기 측정값과 상기 예측값의 차이가 최소가 되도록 상기 건물 에너지 모델(10)에 포함된 에너지 성능관련 계수들의 조합을 반복적인 시뮬레이션을 통해 찾아내는 최적화 기법을 사용하여 상기 계수들을 보정한다. 이 때, 상기 보정 알고리즘은, 상기 계수들의 보정 범위를 미리 설정하고, 상기 최적화 기법을 사용해서 상기 보정 범위 내에서 상기 계수들을 새로 도출한다. 상기 계수들은, 상기 건물의 건축 요소들의 열관류율, 열전달 계수, 에너지 설비의 성능 계수를 포함한다. 상기 건축 요소들은 상기 건물에 사용된 단열재, 차양, 창호 등을 포함한다. 상기 에너지 설비(40)는 공조기, 히터 등의 열원 설비, 조명 등 전기 설비 등을 모두 포함한다. 예를 들어, 상기 건물의 창호가 노후화되었거나 교체되었을 때, 초기의 건물 에너지 모델에 적용된 창호에 대한 계수로는 정확한 에너지 성능값을 도출할 수 없기 때문에, 상기 보정 알고리즘을 통해 창호에 대한 계수를 자동 보정하는 것이다. 물론, 상기 건물의 관리자가 상기 창호의 교체 이후 상기 건물 에너지 모델의 창호에 대한 계수를 직접 바꾸는 것도 가능하나, 본 실시예에서는 상기 측정값과 상기 예측값의 차이를 통해 상기 창호에 대한 계수를 자동 보정하는 것으로 설명한다.

상기와 같이, 상기 건물 에너지 모델(10)을 주기적으로 자동 보정함으로써, 실시간으로 변하는 기상 및 재실 조건을 반영하는 것은 물론이고, 상기 차양과 창호 등의 건축 요소들과, 에너지 설비의 노후화가 발생하더라도 상기 건물 에너지 모델(10)의 정확도를 유지할 수 있다.

한편, 상기 건물 에너지 모델(10)의 보정이 완료되거나 상기 건물 에너지 모델(10)이 보정없이 정확도가 유지되는 경우, 상기 에너지 설비(40)를 운전을 시작한다.(S4) 상기 에너지 설비(40)는 공조기, 히터 등의 열원 설비, 조명 등 전기 설비 등을 모두 포함한다.

상기 에너지 설비(40)의 운전이 시작되면, 상기 건물 에너지 모델(10)로부터 상기 에너지 설비들(40)의 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산한다.(S5) 즉, 상기 건물 에너지 모델(10)을 통해 상기 에너지 설비(40)의 운전을 실시간으로 시뮬레이션하여 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 예측한다. 상기 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터는, 상기 에너지 설비(40)의 운용시 발생되는 실내 온도, 실내 습도 및 에너지 소비량 등을 포함한다. 상기 시뮬레이션 데이터는 에너지 성능 예측 데이터 베이스(82)에 저장된다. 상기 에너지 성능 예측 데이터 베이스(82)는 원격 서버(85)에 연결된다.

또한, 상기 센서(50)가 상기 에너지 설비들(40)의 에너지 성능에 대한 실측 데이터를 측정한다.(S6) 상기 실측 데이터는 에너지 성능 측정 데이터 베이스(81)에 저장된다. 상기 에너지 성능 측정 데이터 베이스(81)는 상기 원격 서버(85)에 연결된다.

상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터는 이상검출 툴(FD TOOL, Fault Detection Tool)(90)에 표시한다. 상기 이상검출 툴(90)은 상기 건물의 관리자가 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터를 확인할 뿐만 아니라 상기 에너지 설비들(40)의 이상을 확인할 수 있도록 지원하는 소프트웨어이자 사용자 인터페이스(UI)이다.

상기 이상검출 툴(90)은, 상기 계산된 시뮬레이션 데이터와 상기 측정된 실측 데이터의 차이를 비교한다. 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 조건을 벗어나는지 여부를 판단한다.(S7) 여기서, 상기 설정 조건은, 미리 설정된 설정 범위와 상기 설정 범위를 벗어나는 기간을 포함한다. 즉, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 상기 설정 범위를 벗어나고, 상기 설정 범위를 벗어나는 기간이 미리 설정된 설정 기간을 경과할 경우, 상기 설정 조건을 벗어났다고 판단한다.

상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 상기 설정 조건을 벗어나면, 상기 에너지 설비들(40)에 이상이 있다고 판단한다.(S8)

상기 이상검출 툴(90)은, 상기 에너지 설비들(40)에 이상이 있다고 판단하면, 상기 복수의 에너지 설비들(40) 중에서 상기 이상이 발생된 에너지 설비를 찾아내어 상기 관리자에게 통보하고, 상기 관리자는 조치를 취한다.(S9)

상기 이상검출 툴(90)은 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이에 따라 미리 설정된 우선 점검 순서대로 이상을 판단하고 조치한다. 상기 우선 점검 순위는, 이전에 이상 발생시마다 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이와 그 차이에 따라 이상이 발생되었다고 판단된 요소들을 함께 저장하여 구축한 진단 데이터 베이스로부터 얻는다. 상기 이상검출 툴(90)은 상기 진단 데이터 베이스에 저장된 데이터를 이용하여 상기 우선 점검 순위를 설정하고, 새로운 데이터의 저장시 상기 우선 점검 순위가 업데이트된다. 상기 우선 점검 순위는 복수의 에너지 설비들이나 건축 요소들의 점검 순서 뿐만 아니라 이상이 발생된 에너지 설비들과 건축 요소들을 조치하는 순서도 포함된다. 상기 이상검출 툴(90)은, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 상기 진단 데이터 베이스에 저장된 데이터들과 비교 분석하여 상기 복수의 에너지 설비들(40) 중 이상 가능성이 많은 순서로 우선 점검 순위를 정하는 것도 가능하다.

또한, 상기 이상검출 툴(90)은 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 기저장된 데이터들과 비교 분석함으로써, 이상이 발생된 에너지 설비를 찾아낼 수 있을 뿐만 아니라, 구체적인 이상 원인도 진단할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명 기기의 이상 검출 방법의 일 예가 도시된 순서도이다.

도 3을 참조하여, 상기 에너지 설비(40)가 조명 기기일 경우 이상 검출 방법의 일 예를 설명한다.

상기 건물의 관리자나 사용자에 의해 상기 건물의 조명 기기가 작동된다.(S11)

상기 조명 기기가 작동되면, 상기 건물 에너지 모델(10)은 실시간 시뮬레이션을 통해 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산한다. 이 때, 상기 시뮬레이션 데이터는, 상기 건물의 각 구역별 소비되는 조명 에너지이다. (S12)

또한, 상기 센서들(50) 중 조명 에너지 소비량을 측정하는 센서는 상기 건물의 각 구역별 조명 에너지 사용량을 실시간으로 측정한다.(S13)

상기 시뮬레이션 데이터와 상기 측정된 실측 데이터는 상기 이상검출 툴(90)에 표시한다.

상기 건물 에너지 모델(10)로부터 계산된 조명 에너지와 상기 센서(50)로부터 측정된 조명 에너지의 차이를 미리 설정된 설정 조건과 비교한다.(S14) 여기서, 상기 설정 조건은, 미리 설정된 설정 범위와 상기 설정 범위를 벗어나는 기간을 포함한다. 즉, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 상기 설정 범위를 벗어나고, 상기 설정 범위를 벗어나는 기간이 미리 설정된 설정 기간을 경과할 경우, 상기 설정 조건을 벗어났다고 판단한다.

상기 설정 조건을 벗어나면, 상기 이상검출 툴(90)은 상기 조명 기기에 이상이 발생하였다고 판단하여 이상 알람을 발생한다.(S15)

또한, 상기 이상검출 툴(90)은 상기 건물내의 복수의 구역들 중에서 이상이 발생된 구역을 상기 건물의 관리자에게 통보한다.(S16) 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터는 상기 건물의 각 구역별로 측정되기 때문에, 이상이 발생된 구역을 찾아낼 수 있다.

상기 관리자에게 이상이 발생된 구역을 통보하면, 상기 관리자는 해당 구역에 가서 상기 이상이 발생된 조명 기기를 확인하고 점검할 수 있다. (S17)

따라서, 상기 구역들마다 상기 조명 기기의 이상 여부를 검출하는 센서를 부착할 필요가 없으므로, 비용 및 관리가 용이하면서도 상기 조명 기기의 이상 검출이 용이하다.

또한, 사전에 상기 조명 기기마다의 기기 특성에 대한 데이터가 구축되지 않더라도 상기 조명 기기의 사용 중 상기 조명 기기의 이상 여부 검출이 가능하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉난방 기기의 이상 검출 방법의 일 예가 도시된 순서도이다.

도 4를 참조하여, 상기 에너지 설비(40)가 냉난방 기기일 경우 이상 검출 방법의 일 예를 설명한다.

상기 건물의 관리자나 사용자에 의해 원하는 실내 온도가 설정되고, 그에 따라 상기 건물의 냉난방 기기가 작동된다.(S21)(S22) 여기서, 상기 냉난방 기기는 공조기와 히터 등의 열원 설비 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 냉난방 기기가 작동되면, 상기 건물 에너지 모델(10)은 실시간 시뮬레이션을 통해 상기 냉난방 기기의 작동시 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산한다. 이 때, 상기 시뮬레이션 데이터는, 상기 건물의 각 구역별 실내 온도이다.(S23)

또한, 상기 센서들(50) 중 실내 온도를 측정하는 센서는 상기 건물의 각 구역별 실내 온도를 실시간으로 측정한다.(S24)

상기 시뮬레이션 데이터와 상기 측정된 실측 데이터는 상기 이상검출 툴(90)에 표시한다.

상기 건물 에너지 모델(10)로부터 계산되어 예측된 실내 온도와 상기 센서(50)로부터 측정된 실내 온도의 차이를 미리 설정된 설정 조건과 비교한다.(S25)

상기 설정 조건을 벗어나면, 상기 이상검출 툴(90)은 상기 냉난방 기기에 이상이 발생하였다고 판단하여 이상 알람을 발생한다.(S26)

또한, 상기 이상검출 툴(90)은 상기 건물내의 복수의 구역들 중에서 이상이 발생된 구역을 상기 건물의 관리자에게 통보한다.(S27) 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터는 상기 건물의 각 구역별로 측정되기 때문에, 이상이 발생된 구역을 찾아낼 수 있다.

상기 관리자에게 이상이 발생된 구역을 통보하면, 상기 관리자는 해당 구역에 가서 상기 이상이 발생된 냉난방 작동에 영향을 주는 요소들을 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 확인하고 점검한다.

따라서, 상기 이상검출 툴(90)은, 상기 복수의 냉난방 작동에 영향을 주는 요소들 중에서 미리 정해진 우선 점검 순위를 표시하고, 상기 건물의 관리자는 상기 우선 점검 순위에 따라 상기 복수의 냉난방 작동에 영향을 주는 요소들을 순차적으로 점검한다. 상기 우선 점검 순위는, 이전에 이상 발생시마다 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이와 그 차이에 따라 이상이 발생되었다고 판단된 요소들을 함께 저장하여 구축한 진단 데이터 베이스로부터 얻는다. 상기 이상검출 툴(90)는 상기 진단 데이터 베이스에 저장된 데이터를 이용하여 상기 우선 점검 순위를 설정하고, 새로운 데이터의 저장시 상기 우선 점검 순위를 조정한다.

본 실시예에서는, 상기 냉난방 작동에 영향을 주는 요소들은 공조기, 히터 등의 열원 설비, 창호 등을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하고, 상기 우선 점검 순위가 공조기, 열원설비 및 창호 순으로 정해진 것으로 예를 들어 설명한다.

따라서, 상기 공조기의 이상 여부를 먼저 확인한다.(S28)

상기 관리자는 상기 공조기에 이상이 있다고 판단되면, 상기 공조기를 점검한다.(S29) 상기 공조기를 점검하는 방법은 수리 및 재설정을 포함한다.

한편, 상기 공조기를 점검 조치하기 이전에, 상기 건물 에너지 모델(10)을 이용해 상기 공조기의 점검 조치시 대안을 시뮬레이션할 수 있다. 예를 들어, 상기 공조기를 조치하기 위해 상기 공조기의 작동을 중단시킬 경우 해당 구역의 상태를 시뮬레이션하여, 조치가 이루어지는 동안 건물의 에너지 성능 변화가 최소화되는 최적의 조치 시기를 산출한다. 즉, 상기 건물의 에너지 성능 변화가 최소화되는 시기는 건물의 에너지 운영 관리 및 쾌적도에 대한 문제가 최소화될 수 시기이다. 상기와 같이, 최적의 조치 시기를 미리 산출하여, 최적의 조치 시기에 상기 공조기를 수리 또는 재설정함으로써, 건물의 에너지 관리가 효율적으로 유지될 수 있다.

한편, 상기 관리자가 상기 공조기에 이상이 없다고 판단되면, 상기 열원 설비의 이상 여부를 확인한다.(S30)

상기 관리자는 상기 열원 설비에 이상이 있다고 판단되면, 상기 열원 설비를 점검한다.(S31) 상기 열원 설비를 점검하는 경우에도, 점검 조치 이전에 상기 건물 에너지 모델(10)을 이용해 상기 열원 설비의 점검 조치시 대안을 시뮬레이션할 수 있다. 예를 들어, 상기 열원 설비를 조치하기 위해 상기 열원 설비의 작동을 중단시킬 경우 해당 구역의 상태를 시뮬레이션하여, 조치가 이루어지는 동안 건물의 에너지 성능 변화가 최소화되는 최적의 조치 시기를 산출한다. 즉, 상기 건물의 에너지 성능 변화가 최소화되는 시기는 건물의 에너지 운영 관리 및 쾌적도에 대한 문제가 최소화될 수 시기이다. 상기와 같이, 최적의 조치 시기를 미리 산출하여, 최적의 조치 시기에 상기 열원 설비를 수리 또는 재설정함으로써, 건물의 에너지 관리가 효율적으로 유지될 수 있다.

한편, 상기 관리자가 상기 열원 설비에 이상이 없다고 판단되면, 창호가 개방되는 등 사용자의 사용 미숙이라고 판단한다.(S32) 본 실시예에서는, 창호 개방인 것으로 예를 들어 설명하나, 상기 공조기와 열원 설비 외에 냉난방 성능에 영향을 주는 요소라면 어느 것이나 가능하다.

따라서, 상기 관리자는 사용자에게 상기 창호를 폐쇄하도록 알리거나 직접 조치를 취할 수 있다.(S33)

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 건물 에너지 모델 31: 건물 자동화 시스템
32: 건물 에너지 관리 시스템 40: 건물 에너지 설비
50: 센서 70: 에너지 목표 관리 툴
90: 이상검출 툴

Claims (14)

1. 복수의 에너지 설비들 중 적어도 하나를 운전시키는 단계와;
   단열재, 차양 및 창호를 포함하는 건축 요소와, 공조기와 히터를 포함하는 열원 설비, 조명을 포함하는 전기 설비를 포함하는 상기 에너지 설비에 따라 설정되고, 재실 스케줄, 상기 에너지 설비의 작동 스케줄, 냉,난방 설정 온도를 포함하는 건물 운영 데이터를 입력 변수로 하여 구축된 건물 에너지 모델로부터 상기 에너지 설비들의 에너지 성능에 대한 시뮬레이션 데이터를 계산하는 단계와;
   실내외 온도센서, 실내외 습도센서, 재실 감지 센서, 상기 에너지 설비의 작동 감지센서 및 에너지 소비량 측정기를 포함하는 센서가 상기 에너지 설비들의 에너지 성능에 대한 실측 데이터를 측정하는 단계와;
   상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이를 비교하는 단계와;
   상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 조건을 벗어나면, 상기 에너지 설비들의 이상을 판단하고 조치하는 단계와;
   상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이와, 그 차이에 따라 이상이 발생되었다고 판단된 에너지 설비에 대한 데이터를 저장하여 진단 데이터 베이스로 구축하는 단계와;
   상기 건물 에너지 모델을 미리 설정된 설정 주기에 따라 보정하는 단계를 포함하고,
   상기 이상을 판단하고 조치하는 단계는,
   상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 미리 설정된 설정 범위와 상기 설정 범위를 벗어나는 기간을 포함한 설정 조건을 벗어나면, 상기 진단 데이터 베이스로부터 상기 건축요소들과 상기 에너지 설비들의 우선 점검 순위 및 조치 순서를 설정하고,
   상기 에너지 설비를 조치하기 이전에 상기 건물 에너지 모델을 이용해 상기 에너지 설비를 포함한 해당 구역에 대한 대안을 시뮬레이션하여 조치가 이루어지는 동안 건물의 에너지 성능 변화가 최소화되는 최적의 조치 시기를 산출하여, 상기 최적의 조치 시기에 조치하고,
   상기 건물 에너지 모델을 보정하는 단계는, 상기 시뮬레이션 데이터와 상기 실측 데이터의 차이가 최소가 되도록 상기 건물 에너지 모델에서 상기 건축 요소들의 열관류율과 열전달 계수, 상기 에너지 설비의 성능 계수를 포함한 에너지 성능 관련 계수들의 조합을 반복적으로 시뮬레이션을 통해 찾아내는 최적화 기법을 이용해 상기 계수들을 보정하는 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 이상을 판단하고 조치하는 단계는,
   상기 건물내의 복수의 구역들 중에서 이상이 발생된 구역을 관리자에게 통보하는 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 건물 에너지 모델은, 상기 건물의 건축 요소들과, 상기 에너지 설비 중 어느 하나의 교체시 보정되는 건물 에너지 모델을 이용한 에너지 설비의 이상 검출 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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