KR101788045B1 - Heating and cooling apparatus using heat pump and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력요금의 변동에 대응하여 제어되는 히트펌프식 냉난방장치 및 이러한 냉난방장치를 제어하는 방법을 개시한다. 본 발명은 현재의 전력요금을 인식하는 단계; 실외기에서 공기와 열교환한 냉매를 이용하여 실내기에서 물의 온도를 조절하는 단계; 펌프를 이용하여 상기 온도조절된 물을 실내 배관에서 순환시키는 단계; 소정의 조건에 도달하면 상기 실외기의 압축기를 정지시키는 단계; 상기 압축기 정지후 소정의 지연시간이 경과하면 펌프를 정지시키는 단계; 그리고 상기 인식된 전력요금에 대응하여 상기 압축기를 정지 또는 작동시킬 여부를 판단하는 주기를 변화시키는 단계로 이루어지는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법 및 이러한 제어방법에 따른 작동되는 히트펌프식 냉난방장치를 제공한다. The present invention discloses a heat pump type air conditioner and a method of controlling such a heating and cooling apparatus, which are controlled in response to fluctuations in electric power charges. The present invention provides a method comprising: recognizing a current power charge; Adjusting the temperature of the water in the indoor unit using the refrigerant heat-exchanged with the air in the outdoor unit; Circulating the temperature-regulated water in an indoor pipe by using a pump; Stopping the compressor of the outdoor unit when a predetermined condition is reached; Stopping the pump when a predetermined delay time has elapsed after stopping the compressor; And changing a period for determining whether to stop or operate the compressor in correspondence with the recognized electric power charge, and a method of controlling the heat pump type air conditioner and a heat pump type air conditioner operated according to such a control method do.
Description
본 발명은 히트펌프식 냉난방장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력요금의 변동에 대응하여 제어되는 히트펌프식 냉난방장치 및 이러한 히트펌프식 냉난방장치를 제어하는 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pump type air conditioner and a control method thereof, and more particularly, to a heat pump type air conditioner and a method of controlling such a heat pump type air conditioner.
히트펌프식 냉난방장치는 기본적으로 히트펌프사이클에 기초한 냉매와 공기와의 열교환을 이용하여 급수원으로부터 공급된 물을 가열하거나 냉각시킨다. 이러한 가열 또는 냉각된 물을 이용하여 상기 히트펌프식 냉난방장치는 실내공간을 난방하거나 냉방할 수 있다. 또한, 상기 히트 펌프식 냉난방장치는 가열된 물을 사용자가 사용할 수 있도록 직접적으로 공급할 수도 있다. 상기 히트펌프식 냉난방장치는 이에 내장된 히트펌프 메커니즘으로 인해, 상기 실외 및 실내에 각각 제공되는 열교환기들, 냉매 압축을 위한 압축기, 냉각되거나 가열된 물의 순환을 위한 펌프, 및 송풍팬등으로 이루어진다. 그러나, 히트 펌프식 냉난방장치는 압축기 및 펌프등을 포함하고 있으므로, 다른 가전기기들에 비해 상대적으로 많은 전력을 필요로 한다. The heat pump type air conditioner basically heats or cools the water supplied from the water supply source by utilizing the heat exchange between the refrigerant and the air based on the heat pump cycle. By using the heated or cooled water, the heat pump type air conditioner can heat or cool the indoor space. Also, the heat pump type heating / cooling apparatus may directly supply heated water to be used by a user. The heat pump type cooling / heating apparatus includes heat exchangers provided in the outdoor and indoor areas, a compressor for compressing refrigerant, a pump for circulating cooled or heated water, and a blower fan due to the built-in heat pump mechanism . However, since the heat pump type air conditioner includes a compressor and a pump, it requires a relatively large amount of electric power as compared with other home appliances.
한편, 에너지 및 전력요금의 절약의 측면에서, 전력사용의 효율화를 위해 지능형 전력망(스마트 그리드(smart grid))가 개발되어 있다. 이러한 지능형 전력망은 기본적으로 전력수요에 따라서 전력요금이 달라지는 변동요금제를 수반한다. 이러한 변동요금제 하에서는 전력수요가 큰 시간대에서의 단위시간당 전력요금은 현저하게 증가되며, 전력수요가 상대적으로 적은 시간대에서의 전력요금은 낮게 설정된다.On the other hand, an intelligent power grid (smart grid) has been developed for efficiency of power use in terms of energy and electric power saving. Such an intelligent power grid basically involves a variable rate system in which electric power charges vary according to electric power demand. Under such a variable rate, the electricity rate per unit time in a time period with high power demand is significantly increased, and the electricity rate in a time period when power demand is relatively low is set low.
앞서 언급된 바와 같이, 히트펌프식 냉난방장치는 많은 전력을 소비하므로, 적어도 전력요금을 절약하기 위해서는 히트펌프식 냉난방장치가 이러한 변화되는 전력요금에 대응하여 적절하게 제어될 필요가 있다. As mentioned above, since the heat pump type air conditioner consumes a lot of electric power, at least the heat pump type air conditioner needs to be appropriately controlled in response to this changed electric power rate in order to save at least electric power charges.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 변화되는 전력요금하에서 전력사용을 적절하게 제어할 수 있는 히트펌프식 냉난방장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat pump type air conditioner and a control method thereof that can appropriately control the use of electric power under a changing electric power rate.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 현재의 전력요금을 인식하는 단계;실외기에서 공기와 열교환한 냉매를 이용하여 실내기에서 물의 온도를 조절하는 단계; 펌프를 이용하여 상기 온도조절된 물을 실내 배관에서 순환시키는 단계; 소정의 조건에 도달하면 상기 실외기의 압축기를 정지시키는 단계; 상기 압축기 정지후 소정의 지연시간이 경과하면 펌프를 정지시키는 단계; 그리고 상기 인식된 전력요금에 대응하여 상기 압축기를 정지 또는 작동시킬 여부를 판단하는 주기를 변화시키는 단계로 이루어지는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for controlling an indoor unit, comprising the steps of: recognizing a current electric charge; adjusting a temperature of water in an indoor unit using a refrigerant heat- Circulating the temperature-regulated water in an indoor pipe by using a pump; Stopping the compressor of the outdoor unit when a predetermined condition is reached; Stopping the pump when a predetermined delay time has elapsed after stopping the compressor; And changing a period for determining whether to stop or operate the compressor corresponding to the recognized power charge.
상기 전력요금 인식단계는 상기 히트펌프식 냉난방장치에서 전력회사로부터 상기 현재의 전력요금을 수신하는 단계로 이루어질 수 있으며, 상기 전력요금은 소정 단위시간당 전력요금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전력요금 인식단계는 상기 히트펌프식 냉난방장치에서 상기 전력요금을 실시간으로 수신하거나, 기 설정된 소정기간동안의 전력요금들을 포함하는 테이블로서 수신하는 단계로 이루어질 수 있다. The power charge recognition step may include receiving the current power charge from the power company in the heat pump type cooling and heating apparatus, and the power charge may be a power charge per predetermined unit time. Also, the power charge recognition step may include receiving the power charge in the heat pump type air conditioner in real time, or receiving the power charge as a table including power charges for a predetermined predetermined period.
상기 조절단계는 급수원으로부터 공급된 상온의 물을 상기 실내기에서 상기 냉매와의 열교환을 통해 가열 또는 냉각시키는 단계로 이루어질 수 있다. The adjusting step may include heating or cooling water at room temperature supplied from a water supply source through heat exchange with the refrigerant in the indoor unit.
상기 압축기 정지단계는 난방운전중, 상기 실내기에서 배출되는 가열된 물의 온도에 기초하여 압축기를 정지시키는 단계, 또는 냉방운전중 실내의 공기온도에 기초하여 압축기를 정지시키는 단계로 이루어질 수 있다. 상기 압축기 정지단계에 있어서, 상기 압축기 정지후에도 상기 펌프는 상기 소정의 지연시간동안 상기 실내기에서 기 가열되거나 냉각된 물을 상기 실내배관에 공급하도록 계속적으로 작동될 수 있다. Stopping the compressor may include stopping the compressor based on the temperature of the heated water discharged from the indoor unit during the heating operation or stopping the compressor based on the indoor air temperature during the cooling operation. In the stopping of the compressor, the pump can be continuously operated to supply the indoor pipe with the preheated or cooled water in the indoor unit for the predetermined delay time even after stopping the compressor.
상기 변화단계는 상기 인식된 전력요금이 소정기준값이상인지 여부에 따라 상기 판단주기를 서로 다르게 설정할 수 있다. 상기 변화단계에서 상기 인식된 전력요금이 소정기준값이상인 경우의 판단주기가 상기 전력요금이 소정기준값미만인 경우의 판단주기보다 길게 설정될 수 있다. The changing step may set the determination period differently depending on whether the recognized power charge is equal to or greater than a predetermined reference value. A determination period when the recognized power rate is equal to or greater than a predetermined reference value may be set longer than a determination period when the power rate is less than a predetermined reference value in the changing step.
보다 상세하게는, 상기 변화단계는 상기 인식된 현재 전력요금이 소정기준값 이상인지 판단하는 단계; 상기 전력요금이 소정 기준값 이상이라고 판단되는 경우, 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지 판단하는 주기를 상기 지연시간보다 크게 설정하는 단계로 이루어질 수 있다. 상기 설정단계는 상기 펌프 작동정지 이후에 소정시간이 경과되었는지 판단하는 단계와 상기 소정시간이 경과된 경우 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지 다시 판단하는 단계로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 설정단계에서 상기 펌프 작동정지 후 최소 2분이 경과된 후에 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지 여부를 다시 판단할 수 있다. More specifically, the changing step may include: determining whether the recognized current power charge is equal to or greater than a predetermined reference value; And setting a period for determining whether to activate or stop the compressor to be greater than the delay time when the power charge is determined to be equal to or greater than a predetermined reference value. The setting step may include determining whether a predetermined time has elapsed after the pump operation is stopped, and determining whether to operate or stop the compressor when the predetermined time has elapsed. In addition, it is possible to determine again whether the compressor is operated or stopped after a lapse of at least two minutes after the pump operation is stopped in the setting step.
다른 한편, 상기 변화단계는 상기 인식된 현재 전력요금이 소정기준값 이상인지 판단하는 단계; 상기 전력요금이 소정 기준값 미만이라고 판단되는 경우, 실시간으로 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지를 판단하는 단계로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 판단주기는 1초가 될 수 있다. On the other hand, the changing step may include: determining whether the recognized current power charge is equal to or greater than a predetermined reference value; And determining whether to activate or stop the compressor in real time if it is determined that the electric power charge is less than a predetermined reference value. Here, the determination period may be one second.
상술된 본 발명에 따른 제어방법 및 장치는 인식된 전력요금에 대응하여 상기 압축기를 정지 또는 작동시킬 여부를 판단하는 주기를 능동적으로 변화시킴으로써 상기 압축기의 작동에 종속적인 펌프를 소정시간동안 확실하게 정지시키며, 이에 따라 전력사용 및 전력요금을 크게 감소시킬 수 있다. The control method and apparatus according to the present invention can actively change the period for determining whether to stop or operate the compressor in response to the recognized power charge, thereby reliably stopping the pump, which is dependent on the operation of the compressor, Thereby greatly reducing power usage and power charges.
도 1은 스마트 그리드의 전체 구조를 나타내는 개략도;
도 2는 스마트 그리드내에 포함된 가정에서의 전력관리네트워크를 나타내는 개략도;
도 3은 에너지관리장치(EMS)의 일 예를 나타내는 도면;
도 4는 스마트 그리드에 포함되는 전력관리네트워크 및 이에 연결된 히트펌프식 냉난방장치를 나타내는 블록도;
도 5는 본 발명에 따른 히트펌프식 냉난방장치를 나타내는 개략도(schematic view); 그리고
도 6은 본 발명에 따른 히트펌프식 냉난방장치의 제어방법을 나타내는 순서도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic diagram illustrating the overall structure of a smart grid;
2 is a schematic diagram illustrating a power management network in a home contained within a smart grid;
3 is a diagram illustrating an example of an energy management device (EMS);
4 is a block diagram illustrating a power management network included in a smart grid and a heat pump type air conditioner connected thereto;
5 is a schematic view illustrating a heat pump type air conditioner according to the present invention; And
6 is a flowchart showing a control method of the heat pump type air conditioning apparatus according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히트펌프식 냉난방장치 및 이의 제어방법에 대한 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of a heat pump type air conditioner and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 스마트 그리드의 전체 구조를 나타내는 개략도이다. 스마트 그리드는 화력발전, 원자력발전 또는 수력발전을 통하여 전력을 발생시키는 통상적인 발전소와, 신재생에너지인 태양광 또는 풍력등을 이용한 태양광 발전소와 풍력발전소등를 포함한다.1 is a schematic diagram showing the entire structure of a smart grid. The Smart Grid includes conventional power plants that generate electricity through thermal power, nuclear power, or hydroelectric power, and photovoltaic power plants and wind power plants that use renewable energy such as solar or wind power.
상기 통상적인 발전소는 송전선을 통하여 급전소(power management center)로 전력을 보내고, 급전소는 변전소로 전력을 보내며, 이후 전력은 가정이나 사무실 같은 수요처로 분배된다. 신재생 에너지에 의하여 생산된 전력도 변전소로 보내져 각 수요처로 분배된다. 이러한 전력의 분배에 있어서, 변전소에서 송전된 전력은 전력저장장치를 거쳐서 사무실이나 각 가정으로 분배된다.The conventional power plant sends power to a power management center through a transmission line, the power supply sends power to a substation, and then the power is distributed to a consumer such as a home or an office. Power generated by renewable energy is also sent to the substation and distributed to each customer. In this distribution of power, the power transmitted from the substation is distributed to the office or each household through the power storage device.
가정용 전력네트워크(HAN, Home Area Network)를 사용하는 가정에서도 재생에너지인 태양광이나 PHEV(하이브리드 전기자동차, Plug in Hybrid Electric Vehicle)에 장착된 연료전지를 통하여 전력을 자체적으로 생산 및 공급할 수 있고, 남는 전기는 되팔 수 있다. 사무실이나 가정에는 계측장치(이하, 스마트 미터)가 마련되어서 사용되는 전력 및 전력요금을 실시간을 파악할 수 있고, 따라서 소비자는 현재 상황에 따라 전력소모량이나 전기요금을 줄이는 방안을 강구할 수 있다. 상기 발전소, 급전소, 저장장치 및 수요처는 양방향 통신이 되기 때문에 수요처는 일방적으로 전력을 공급받을 뿐만 아니라, 수요처의 상황을 저장장치, 급전소, 발전소로 통지할 수 있다. 따라서, 수요처의 상황에 맞게 전력생산 및 전력분배가 수행할 수 있다. Even at home using a home network (HAN), it is possible to produce and supply electric power through solar cells as renewable energy or fuel cells mounted on PHEV (Hybrid Electric Vehicle) The remaining electricity can be saved. In the office or home, a measuring device (hereinafter, a smart meter) is provided to grasp the power and electric charges to be used in real time, so that the consumer can find a way to reduce electric power consumption and electric charges according to the current situation. Since the power station, the power supply station, the storage device, and the customer are two-way communication, the customer can be informed not only of power supply but also of the situation of the customer to the storage device, the power supply station and the power plant. Therefore, power generation and power distribution can be performed according to the situation of the customer.
한편, 상기 스마트 그리드는 수요처의 실시간 전력관리 및 소요전력의 실시간 예측을 담당하는 에너지관리장치(EMS, Energy Management System) 및 전력의 소모량을 실시간으로 계측하는 계측장치(AMI,Advanced Metering infrastructure)을 포함하며, 이들은 스마트그리드에서 중추적인 역할을 담당한다. 스마트 그리드 하에서의 계측장치는 오픈 아키텍쳐를 근거로 하여 소비자를 통합하려는 기반기술로서 소비자에게는 전력을 효율적으로 사용하도록 하고, 전력공급자에게는 시스템상의 문제를 탐지하여 시스템을 효율적으로 운영할 수 있는 능력을 제공한다. 오픈아키텍쳐란 일반적인 통신망과는 달리 스마트 그리드 시스템에서 가전기기가 어느 제조업체에서 제조되었는지 상관없이 모든 가전기기가 서로 연결될 수 있도록 하는 기준을 의미한다. 따라서, 상기 스마트 그리드에서 사용되는 계측장치는 "가격 대 장치(Prices to Devices)" 와 같은 소비자 친화적인 효율적인 개념을 가능케 한다. Meanwhile, the smart grid includes an energy management system (EMS) and an Advanced Metering infrastructure (AMI) for real-time power management of a customer, real-time prediction of required power, and power consumption in real time , Which play a pivotal role in the smart grid. Measurement devices under the Smart Grid are based on the open architecture and are an underlying technology for integrating consumers. They provide efficient use of power to consumers, and power suppliers are able to detect system problems and efficiently operate the system . An open architecture is a standard that allows all appliances to be connected to each other, no matter which manufacturer manufactures the appliances in a smart grid system, unlike a typical network. Thus, the metering device used in the Smart Grid enables a consumer-friendly and efficient concept such as "Prices to Devices ".
보다 상세하게는, 전력관련정보(information related to electirc power 이하, 전력정보(electric power information)) 특히, 앞서 설명된 바와 같은 전체적인 수요에 따라 변동되는 전력가격정보가 가정의 외부에 위치된 스마트 그리드의 구성요소들로부터 각 가정에 설치된 에너지관리장치(EMS: Energy Management System 또는 Energy Management Server)와 스마트 미터로 제공된다. 또한, 각 가정내의 에너지관리장치(EMS)와 스마트 미터는 가정내에 배치된 가전기기와 통신을 하면서 이들로부터 전력사용과 관련된 정보들을 제공받을 수 있다. 이러한 정보교환의 관계를 고려할 때, 상기 전력정보는 전력회사에 의해 운영되는 가정 외부의 발전소, 급전소등으로부터 제공되는 가정에 공급되는 전력량 및 변화가능한 전력요금등(외부전력정보)과, 가정내의 가전기기들과 관련하여 계측되는 사용된 전력량 및 사용된 전력량에 따른 실제 청구될 전력요금등(내부전력정보)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 더 나아가, 상기 전력공급량 및 전력요금등은 가정외부에 배치되는 스마트 그리드의 구성요소들로부터 제공되므로 "외부전력요금"으로 정의될 수 있으며, 전력사용량 및 청구될 전력요금등은 가정내부에 배치되는 스마트 그리드의 구성요소들로부터 제공되므로 "내부전력요금"으로 추가적으로 정의될 수 있다. 따라서, 스마트 그리드 하에서 가정내에서 처리되는 전력정보는 전체적으로 전력공급량 및 전력요금인 외부전력정보와 전력사용량 및 청구될 전력요금인 내부전력정보를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 스마트미터는 기본적으로 상기 외부 및 내부 전력정보를 수신하거나 계측하며, 상기 에너지관리장치는 수신 및 계측된 전력정보를 사용자에게 제공하며, 상기 전력정보에 기초하여 가전기기들을 제어할 수 있다. 상술된 정의는 다음에 설명되는 본 발명의 설명에 계속적으로 적용된다. More specifically, information related to electric power information (hereinafter referred to as " electric power information "), in particular, electric power price information which varies according to overall demand as described above, It is provided as an energy management system (EMS: Energy Management System or Energy Management Server) and a smart meter installed in each household from components. In addition, the energy management device (EMS) and the smart meter in each home can communicate with home appliances disposed in the home and receive information related to the use of electric power from them. In consideration of the relationship of the information exchange, the power information includes an amount of electric power supplied to a home provided from a power plant or a power supply station outside the home operated by a utility company, a changeable electric power charge (external electric power information) The amount of power used to be measured in relation to the devices, and the actual charge amount to be charged (the internal power information) based on the amount of power used. Further, the power supply amount and the electric power charge can be defined as "external electric power charges" because they are provided from components of the Smart Grid disposed outside the home, and the electric power consumption and the electric power charges to be charged can be defined as smart Can be additionally defined as "internal power charges" since they are provided by components of the grid. Therefore, the power information processed in the home under the smart grid can be defined as including the external power information, which is the power supply amount and the electric power charge, and the internal electric power information, which is the electric power consumption and the electric power charge to be charged. Also, the smart meter basically receives or measures the external and internal power information, and the energy management device provides the received power information to the user, and controls the household appliances based on the power information . The above definitions continue to apply to the description of the present invention which will be described next.
이러한 정의하에서, 사용자는 에너지관리장치(EMS) 또는 상기 스마트 미터를 통해 전체적인 전력정보를 인식하고, 전력 및 관련비용을 절약하도록 이를 기초로 가전기기들을 수동으로 제어할 수 있다. 보다 상세하게는, 사용자는 상기 인식된 전력정보에 기초하여 가전기기들에게 직접 작동지시를 주거나, 에너지관리장치를 통해 가전기기들에게 작동지시를 간접적으로 줄 수 있다. 또한, 상기 에너지관리장치는 수신한 전력정보에 기초하여 에너지 및 관련 비용을 절약할 수 있도록 기 설정된 제어방법에 따라 가전기기들을 자동적으로 제어할 수도 있다. 즉, 상기 에너지관리장치 및 스마트 미터는 수신된 전력정보에 기초하여 가정내의 가전기기들을 통합적으로 관리하는 중앙제어장치(즉, 서버)로서 작용하게 된다. Under this definition, the user can manually control the appliances based on the energy management device (EMS) or the smart meter to recognize the overall power information and save power and associated costs accordingly. More specifically, the user can directly give an operation instruction to the home appliances based on the recognized power information or indirectly give an operation instruction to the home appliances through the energy management device. In addition, the energy management apparatus may automatically control the home appliances according to a predetermined control method so as to save energy and related costs based on the received power information. That is, the energy management device and the smart meter function as a central control device (i.e., a server) that integrally manages home appliances in the home based on the received power information.
또한, 상기 각 가전기기는 기본적으로 외부에서 주어진 지시 및 각 가전기기의 작동관련정보를 수신하며, 이러한 지시 및 정보에 기초하여 각 가전기기의 운전을 제어하는 제어장치를 갖는다. 가정에 에너지관리장치 및 스마트 미터가 제공되는 경우, 이러한 가전기기의 제어장치는 사용자에 의해 직접 주어지는 지시에 추가적으로 에너지관리장치에서 주어지는 지시를 받으며, 이러한 주어진 지시들에 따라 해당 가전기기를 제어한다. 더 나아가, 상기 가전기기는 자체적으로 에너지관리장치 및 스마트 미터의 기능을 추가적으로 갖도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게는, 이와 같은 가전기기는 앞서 설명된 바와 같은 이에 설치된 제어장치의 기본적인 기능이외에도 내부전력정보의 계측, 외부전력정보의 수신, 사용자에 대한 계측 및 수신된 전력정보의 제공, 계측 및 수신된 전력정보에 기초한 가전기기의 제어등을 수행하게 된다. 즉, 에너지관리장치 및 스마트 미터는 각각의 가전기기에 직접 제공되거나 통합될 수 있으며, 더 나아가, 해당 가전기기내에서 상기 가전기기의 제어장치와 물리적으로 통합될 수 있다. 이러한 경우, 각각의 가전기기는 전력정보에 기초한 제어를 위해 가정의 외부에 존재하는 스마트 그리트의 구성요소들과 직접적으로 상호작용(interact)이 가능한 독립적인 장치(stand-alone device)가 된다. 또한, 이러한 가전기기는 앞서 설명된 모든 전력관리 및 제어기능을 구비한 스마트 제어장치(smart contolling device)를 갖게 되거나 상기 가전기기의 제어장치 자체가 이와 같은 스마트 제어장치가 될 수 있다. In addition, each of the home appliances basically has a control device that receives instructions given from outside and operation-related information of the home appliances, and controls the operation of each home appliances based on the instructions and information. In the case where an energy management device and a smart meter are provided in the home, the control device of this home appliance receives the instruction given by the energy management device in addition to the instruction given directly by the user, and controls the corresponding home appliance in accordance with the given instructions. Further, the household appliance may be configured to additionally have a function of an energy management device and a smart meter. In more detail, such a household appliance may measure internal power information, reception of external power information, measurement of the user, provision of received power information, measurement and reception And controls the home appliances based on the power information. That is, the energy management device and the smart meter can be directly provided or integrated into each home appliance, and further, can be physically integrated with the home appliance control device in the home appliance. In this case, each home appliance is a stand-alone device that can interact directly with the components of the Smart Grit existing outside the home for control based on power information. In addition, such a home appliance may have a smart control device having all the power management and control functions described above, or the control device of the home appliance itself may be such a smart control device.
앞서 설명된 바와 같이, 스마트 그리드에서 공급자와 수요자간의 전력정보에 관한 실시간 통신이 가능하기 때문에, 전력공급조건 즉, 변동되는 전력요금에 대응하여 수요자의 전력사용을 조절시킬 수 있는 "실시간 요구 반응(demand response)"을 현실화 시킬 수 있다. 또한, 전력사용이 능동적으로 적절하게 조절될 수 있으므로, 스마트 그리드는 전력회사가 전력공급과 관련하여 수요자의 피크 수요(peak demand)를 맞추는데 소요되는 높은 비용을 줄일 수 있다. As described above, since the smart grid enables real-time communication of power information between a supplier and a consumer, it is possible to perform a real-time demand response demand response ". In addition, as power usage can be actively and appropriately regulated, the smart grid can reduce the high costs that utilities face in meeting peak demand for a consumer with regard to power supply.
도 2는 스마트 그리드내에 포함된 가정에서의 전력관리네트워크를 나타내는 개략도이다. 2 is a schematic diagram illustrating a power management network in a home contained within a Smart Grid.
상기 전력관리네트워크(10)는 스마트 미터(10)를 포함할 수 있다. 상기 스마트 미터(10)는 각 가정에 공급되는 전력량 및 전력요금과 같은 전력정보를 가정의 외부에 위치하는 스마트 그리드의 다른 구성요소들로부터 받을 수 있고, 가정 내에서 사용된 전력량 및 이에 따른 청구될 전력요금을 실시간으로 측정할 수 있다. 여기서 전력요금은 시간당 요금을 기준으로 제공되며, 전력사용량이 급격하게 증가되는 시간구간에서는 시간당 전력요금이 비싸지며, 전력사용량이 상대적으로 적은 시간구간(심야시간구간)에서는 시간당 전력요금이 싸진다. The
또한, 전력관리네트워크(10)은 상기 스마트미터(20)와 연결되어 전력관련정보를 수신하며, 하나 이상의 가전기기와 통신하면서 이들의 동작을 제어할 수 있는 에너지관리장치(30)를 가질 수 있다. 상기 에너지관리장치(EMS)(30)는 현재의 전력사용량, 전력요금등과 같은 전력정보 및 외부의 환경(온도,습도)과 같은 다양한 정보를 표시하는 디스플레이(31)을 가질 수 있으며, 사용자가 지시를 입력할 수 있게 하는 입력부(32)등을 갖는 단말장치가 될 수 있다. 상기 에너지관리장치(EMS)(30)는 다시 가정 내부의 네트워크망을 통하여 히트펌프식 냉난방장치(100), 냉장고(200), 세탁기 및 건조기(300), TV(400) 및 조리기기(500)와 같은 가전기기와 연결되며, 이들과 양방향 통신을 할 수 있다. 집안 내부에서의 통신은 무선 또는 PLC와 같은 유선통신방식을 통해 이루어질 수 있다. 각 가전기기도 다른 통신이 가능하도록 연결될 수 있다. 이러한 에너지관리장치(30) 및 스마트 미터(20)는 도면에 나타난 것과 같이 분리된 장치들로서 존재할 수 있지만, 한편으로 앞서 설명된 모든 해당 기능들을 수행하는 단일장치로 통합될 수 있다. In addition, the
도 3은 에너지관리장치(EMS)의 일 예를 나타내는 도면이며, 도시된 바와 같이, 상기 에너지관리장치(30)는 디스플레이(31)을 구비한 단말기 형태를 가지고 있다. FIG. 3 is a diagram showing an example of an energy management apparatus (EMS). As shown in FIG. 3, the
상기 디스플레이(31)는 현재 전력사용량, 누적된 히스토리에 의하여 예상되는 예상요금 및 이산화 탄소 발생량과 같은 전력사용정보, 현재 시간 구간의 전력요금 및, 다음 시간구간의 전력요금, 전력요금이 변하는 시간을 포함하는 실시간 전력정보, 그리고 날씨정보를 표시할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이(31)는 각 가전기기의 시간대별 전력소모량 및 그 변화를 나타내는 그래프를 포함하며, 제품별 전력공급 여부에 관한 사항도 ON/OFF 상태로 표시될 수 있다. The
이러한 디스플레이(31)의 일측에는 사용자가 필요에 따라 전기제품의 동작 등을 설정할 수 있는 입력부(32)가 마련된다. 이러한 입력부(32)를 이용하여 사용자는 자기가 사용하고자하는 전력량 또는 전력요금의 한계를 설정할 수 있고, 이러한 설정에 따라 에너지관리장치(EMS)(30)는 각 가전기기의 동작을 제어할 수 있게 된다.An
또한, 앞서 설명된 바와 같이, 각 가전기기(100-500)는 스마트 미터 및 에너지관리장치의 모든 전력관리 및 제어기능을 갖는 스마트 제어장치(40)를 가질 수 있다. 상기 스마트제어장치(40)는 상기 스마트 미터(20) 및 에너지관리장치(30)와 함께 가정에 제공될 수 있다. 또한, 스마트미터/에너지관리장치(20,30) 및 스마트제어장치(40)는 서로 독립적으로 동일한 기능들을 수행할 수 있으므로, 상기 스마트제어장치(40)은 상기 스마트 미터(20) 및 에너지관리장치(30)없이 단독으로 가정에 제공될 수 있으며, 스마트제어장치(40)없이 상기 스마트 미터(20) 및 에너지관리장치(30)만이 가정에 제공될 수 있다. 상기 스마트미터(20) 및 에너지관리장치(30)와 함께 가정내에 존재하는 경우, 각 가전기기들은 전력정보에 기초한 제어에 있어서 상기 스마트제어장치(40) 또는 에너지관리장치(30)에 의해 선택적으로 제어될 수 있다. 상기 스마트제어장치(40)만이 가정내에 제공되는 경우에는 상기 스마트제어장치(40)가 단독으로 상기 스마트미터 및 에너지관리장치의 모든 기능을 수행하게 된다. Further, as described above, each of the home appliances 100-500 may have a
상기 스마트제어장치(40)는 각 가전기기 자체에 통합된(integrated) 통합장치(41)가 될 수 있다. 이러한 통합장치(41)는 각 가전기기 외부에 노출되게 부착되거나 이의 내부에 설치될 수 있다. 또한, 상기 스마트 제어장치(40)은 상기 각 가전기기의 플러그(P)에 끼워지는 스마트어댑터(42)가 될 수도 있다. 상기 스마트 어댑터(42)는 가정내의 아웃렛(70)에 끼워지며, 전력선 통신을 이용하여 외부로부터 전력공급량 및 전력요금과 같은 전력정보를 수신하고 가전기기로부터 전력사용량 및 이에 따른 청구될 전력요금을 계측할 수 있다. 또한, 자체적으로 디스플레이를 가져 이러한 정보를 사용자에게 제공할 수도 있으며, 전력정보에 기초하여 가전기기의 작동을 제어할 수도 있다. The
상기 가정에 전력을 공급하는 곳은 일반적인 발전장비(화력, 원자력, 수력)을 구비하거나 신재생에너지(태양광, 풍력, 지열)등을 이용한 발전장비등을 구비한 전력회사(50)가 될 수 있다. 이외에도, 각 가정에 마련되는 보조전원(60)도 다른 전력공급원이 될 수 있다. 상기 보조전원(60)는 태양광 및 풍력 발전시설과 같은 자가발전시설(61)이나, 또한 가정이나 차량에 비치되는 연료전지(62)도 될 수 있다. 또한, 상기 보조전원(60)은 상기 자가발전시설(61)에서 생산된 전력을 저장할 수 있는 축전지(63)도 포함할 수 있다. The power supply to the household may be a
통상적으로 상기 보조전원(60)은 상기 스마트 미터(20)와 상기 에너지관리장치(40)에 생산된 전력량 및 저장된 전력량과 같은 전력정보를 제공한다. 그러나, 상기 스마트제어장치(40)가 가정내에 존재하는 경우, 상기 스마트제어장치(40)에 직접 상술된 전력정보를 제공할 수 있다. Typically, the
도 4는 스마트 그리드에 포함되는 전력관리네트워크 및 이에 연결된 히트펌프식 냉난방장치를 나타내는 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 히트펌프식 냉난방장치를 나타내는 개략도(schematic view)이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a power management network included in a smart grid and a heat pump type air conditioner connected thereto, and FIG. 5 is a schematic view illustrating a heat pump type air conditioner according to the present invention.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 전력공급원은 전력회사(50) 및/또는 보조전원(60)이 될 수 있다. 이러한 전력공급원은 상기 스마트미터(20) 및/또는 상기 에너지관리장치(30)와 연결될 수 있으며, 선택적으로는 상기 히트펌프식 냉난방장치(100)에 직접제공되는 스마트 제어 장치(40)와도 통신가능하게 연결될 수 있다. 전력공급원 및 스마트 미터(20)의 기능은 앞서 상세하게 설명되었으므로 추가적으로 설명되지 않으며, 참고적으로 다음에서는 에너지관리장치(30)의 구성(configuration)이 보다 상세하게 설명된다. First, as shown in FIG. 4, the power source may be the
상기 에너지관리장치(30)는 표시부(31), 입력부(32), 통신부(33) 및 제어부(34)를 포함한다. The
상기 표시부(31)는 앞서 도 3에서 도시된 디스플레이(31)에 해당하며, 전력정보를 포함하여 다양한 정보를 표시한다. 예를 들어, 상기 표시부(31)는 상기 정보를 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 이용하여 표시할 수 있다. 또한, 상기 표시부(31)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 또는 3차원 디스플레이(3D display)로 이루어질 수 있다. 상기 표시부(31)는 터치 스크린으로도 이루어질 수 있으며, 이러한 경우 상기 표시부(31)은 입력부(32)의 역할도 수행할 수 있다. 또한, 상기 표시부(31)은 사용자에게 여러가지 이벤트를 알려주기 위해 음향신호를 출력할 수 있는 모듈을 추가적으로 가질 수 있다. The
상기 입력부(32)는 사용자가 여러가지 제어를 위한 지시를 입력할 수 있게 한다. 상기 입력부(32)는 키 패드(key pad), 방향키, 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 이루어질 수 있다. The
상기 통신부(33)는 냉난방장치(100)를 포함하는 가전기기들 및 기타 다른 주변장치들과 통신하는 역할을 한다. 즉, 상기 통신부(33)는 상기 외부 및 내부전력정보 및 다른정보들을 수신하는 수신장치와 이러한 수신된 정보에 기초한 제어신호 및 다른 정보들을 송신하는 송신장치를 포함한다. 상기 통신부(33)은 원거리 통신 모듈이나, 근거리 통신모듈 등으로 구성될 수 있다. 먼저, 원거리 통신모듈은 유선/무선 인터넷 접속을 위한 모듈로 구성될 수 있다. 상기 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. 근거리 통신 모듈(short range communication module)은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 이 이용될 수 있다. The
상기 제어부(34)는 기본적으로 상기 표시부, 입력부, 통신부(31-33)의 작동을 제어한다. 또한, 상기 제어부(34)는 상기 입력부(32)에 의하여 사용자가 입력한 지시에 기초하여 상기 냉난방장치(100)를 포함한 가전기기들을 제어할 수 있다. 한편으로, 상기 제어부(34)는 전력정보 및 다른 여러가지 정보에 기초하여 기설정된 제어방법에 따라 상기 가전기기들을 제어할 수도 있다. The
이와 같은 에너지관리장치(30)의 구성은 동일하게 상기 스마트제어장치(40) 및 스마트 미터(20)에 적용될 수 있다. The configuration of the
본 발명에 따른 히트펌프식 냉난방장치(100)는 앞서 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 기본적으로 앞서 설명된 전력공급원(50,60), 스마트미터(20), 에너지관리장치(30)과 상호작용(interact)할 수 있도록 연결된다. 이러한 냉난방장치(100)의 구성(configuration)을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 2, the heat pump type cooling /
먼저 상기 냉난방장치(100)는 제어부(101)를 갖는다. 상기 제어부(101)는 기본적으로 상기 냉난방장치(100)의 모든 장치들의 작동을 제어한다. 보다 상세하게는, 상기 제어부(101)은 상기 냉난방장치에 주어진 지시 및 이의 작동관련정보를 수신하며, 이러한 지시 및 정보에 기초하여 상기 냉난방장치(100)의 작동을 제어한다. 상기 제어부(101)는 사용자의 직접적인 지시이외에도 상기 에너지관리장치(30)로부터 주어지는 지시도 수신한다. 한편, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 냉난방장치(100)의 일부로서 스마트제어장치(40)가 제공될 수 있으며, 이러한 경우 상기 제어부(101)은 상기 스마트제어장치(40)로부터 직접 지시를 받을 수 있다. 더 나아가, 상기 스마트 제어장치(40)는 점선으로 표시된 바와 같이 상기 제어부(101)와 물리적으로 통합될 수 있다. 즉, 상기 스마트 제어장치(40) 및 제어부(101)가 하나의 마이크로 프로세서, 소위 스마트 칩(smart chip)으로 통합될 수 있으며, 상기 제어부(101) 자체가 스마트 제어장치(40)가 된다. 따라서, 이와 같은 제어부(101), 즉 통합된 스마트제어장치(40)는 앞서 설명된 스마트 미터(20)와 에너지관리장치(30)의 모든 기능을 하나의 장치만으로 구현할 수 있다. 즉, 상기 제어부(101)는 사용된전력 및 이에 따른 청구될 요금의 계측, 공급된 전력량 및 전력요금의 수신, 사용자에 대한 수신 및 계측된 정보의 제공을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제어부(101)는 수신 및 계측된 정보에 기초하여 가전기기의 작동을 기설정된 제어방법에 따라 직접 제어할 수 있다. 따라서, 이러한 스마트제어장치(40) 또는 이와 통합된 제어부(101)에 의해 상기 스마트미터(20) 및 에너지관리장치(30)없이도 전력관리네트워크(10)는 운영될 수 있다. First, the cooling and
상기 냉난방장치(100)는 또한 전원부(102)를 가지며, 상기 전원부(102)는 상기 냉난방장치(100)에 전력을 공급하는 역할을 수행한다. 입력부(103)는 사용자가 상기 공기조화기(100)에 직접 작동지시를 줄 수 있도록 허용하며, 냉난방장치의 컨트롤 패널에 해당한다. 통신부(104)는 다양한 정보 및 지시를 받기 위해 상기 냉난방장치(100)와 스마트 그리드내의 다른 구성요소들을 연결시킨다. 즉, 상기 통신부(104)는 상기 외부 및 내부전력정보 및 다른 다양한 정보들을 수신하는 수신장치와 이러한 수신된 정보에 기초한 제어신호 및 다른 정보들을 송신하는 송신장치를 포함한다. 또한 상기 통신부(104)는 상기 에너지관리장치(30)의 통신부(33)와 동일한 여러가지 방식으로 스마트 그리드내의 다른 구성요소들과 통신할 수 있다. 센서부(105)는 상기 냉난방장치(100)의 작동상태 및 온도, 습도와 같은 작동과 관련된 조건들을 감지한다. 표시부(106)는 디스플레이 패널로 이루어지며, 냉난방장치(100)의 작동과 관련된 정보 뿐만 아니라 다양한 전력정보를 표시할 수 있다. The heating and
압축기(107)는 기본적으로 냉매를 흡입 및 가압한 후 토출하며, 이에 따라 냉매가 냉난방장치(100)내의 냉매관을 따라 순환하게 한다. 보다 상세하게는, 압축기(107)는 증발된 저온저압의 기체냉매를 흡입하여 응축온도에 해당되는 포화압력까지 냉매의 압력을 증가시킨다. 즉, 압축기(107)은 고온고압의 기체냉매를 토출한다. The
실외 열교환기(108)는 상기 냉난방장치(100)가 실내공간을 냉각하는 경우 즉 냉동사이클에 따라 작동하는 경우, 고온고압의 기체냉매를 주위의 공기나 냉각수와 열교환시킴으로써 기체냉매로부터 열을 제거한다. 따라서, 기체냉매는 고온,고압의 액체 냉매로 응축된다. 즉, 상기 실외 열교환기(108)는 냉방시 응축기로 작동한다. The
다른 한편, 상기 공기조화기(100)가 실내공간을 난방하는 경우, 즉 히트펌프사이클에 따라 작동하는 경우, 상기 실외 열교환기(108)는 열교환을 통해 냉매가 열을 흡수하게 하며, 이에 따라 저온, 저압의 액체냉매를 저온, 저압의 기체냉매로 기화시킨다. 즉, 상기 실외 열교환기(108)는 난방시 증발기로 작용한다. On the other hand, when the
팽창밸브(Expansion Valve)(109)는 액화된 고온 고압의 냉매를 급격하게 팽창시켜 저온, 저압의 냉매로 변환시켜 주는 장치이다.The
실내 열교환기(110)는 상기 실외 열교환기(108)과 반대로 작동한다. 보다 상세하게는, 난방시 즉, 히트펌프사이클로 작동시에는 상기 실내열교환기(110)는 응축기로서 작동한다. 이러한 실내 열교환기(110)와 인접하게 급수원에 연결된 배관이 설치된다. 따라서, 상기 실내 열교환기(110)은 상기 배관 및 이를 따라 유동하는 물에 열을 방출하므로 상기 물은 가열된다. 한편, 냉방시 즉, 냉동사이클로 작동시에는 상기 실내열교환기(110)는 증발기로서 작동한다. 따라서, 상기 실내 열교환기(110)는 주변의 배관내의 물로부터 열을 흡수하므로, 상기 물은 냉각된다. The indoor heat exchanger (110) operates in opposition to the outdoor heat exchanger (108). More specifically, the
제 1 팬(111)은 상기 실외 열교환기(108)에 제공되며, 공기와의 열교환이 잘 수행되도록 상기 실외 열교환기(108)에 공기를 불어준다. 펌프(113)는 상기 배관상에 설치되며, 상기 실내 열교환기(110)에서 가열되거나 냉각된 물을 가정내에 설치되는 배관을 따라 순환시킨다. The
앞서 설명된 압축기(107), 실외 열교환기(108) 및 제 1 팬(111)은 도 5에 도시된 실외기(130)내에 수용된다. 또한, 상기 실내 열교환기(110) 및 펌프(113)은 실내기(140)내에 수용된다. 상기 실외기(130)는 큰 소음을 발생시키므로 일반적으로 실외에 배치된다. 반면, 상기 실내기(140)는 외부환경에 의해 가열되거나 냉각된 물이 영향을 받지 않도록 실내에 배치된다. 또한, 상기 냉난방장치(100)는 상기 실내 열교환기(110)에 의해 가열된 물을 예비적으로 저장하는 저수조(141)을 갖는다. 상기 저수조(141)는 가열된 물의 온도를 유지하도록 저장된 물을 재가열하는 보조 히터를 가질 수 있다. 상기 저수조(141)로부터 가열된 물은 사용자가 다양한 용도로 사용할 수 있도록 수도꼭지나 샤워기를 통해 직접 공급될 수 있다. 또한, 상기 냉난방장치(100)는 가정의 바닥에 매립되는 바닥 배관(142)를 가질 수 있다. 상기 실내 열교환기(110)에서 가열된 물은 밸브(114)를 통해 상기 조수조(141)나 바닥배관(142)에 선택적으로 공급될 수 있다. 상기 가열된 물은 상기 바닥배관(142)를 순환하면서, 이에 인접한 바닥을 가열하며 이에 따라 실내를 난방하게 된다. 다른 한편, 상기 냉난방장치(100)은 라디에이터(143)를 포함하며, 상기 라디에이터(143)내에는 상기 실내기(140)에서 가열되거나 냉각된 물이 지나가는 배관을 갖는 일종의 보조 열교환기가 설치된다. 이러한 보조 열교환기는 열교환을 통해 주변의 공기를 가열하거나 냉각시킨다. 상기 라디에이터(143)내에는 제 2 팬(112)이 상기 보조열교환기에 인접하게 제공되며, 냉각되거나 가열된 공기를 실내공간내에 불어준다. The
앞서 설명된 바와 같이, 상기 냉난방장치(100)는 기본적으로 히트펌프 사이클에 기초하여 작동하면서, 상기 실외기(130)에서 외부의 공기와 열교환한 냉매를 이용하여 상기 실내기(140)에서 열교환을 통해 물을 가열한다. 따라서, 상기 냉난방장치(100)는 이러한 가열된 물을 이용하여, 상기 저수조(141)를 통해 사용자에게 뜨거운 물을 직접적으로 공급하거나, 상기 바닥배관(142) 및 라이에이터(143)을 통해 실내공간을 난방할 수 있다. 한편으로, 상기 냉난방장치(100)는 부가적으로 냉동사이클에 따라 작동하면서, 상기 실내기(140)에서 열교환을 통해 물을 냉각할 수 있으며, 냉각된 물을 사용하여 상기 라이에이터(143)를 통해 실내공간을 냉각할 수 있다. 이와 같은 냉난방장치(100)는 전기에 의해 작동되므로, 기존의 기름이나 가스를 사용하는 보일러에 비해 낮은 비용으로 작동될 수 있으며 공해를 유발시키지 않는다. 또한, 상기 냉난방장치(100)는 기존의 보일러와 비교할 때, 안전하며, 이의 설치 및 유지보수가 용이하다. 더 나아가, 하나의 냉난방장치(100)만으로 뜨거운 물의 공급/난방뿐만 아니라 냉방까지도 가능하게 하므로, 상기 냉난방장치(100)는 다기능성을 갖는다. As described above, the cooling /
도 6은 본 발명에 따른 냉난방장치의 제어방법을 나타내는 순서도이며, 이를 참조하여 본 발명에 따른 제어방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다. FIG. 6 is a flowchart showing a control method of the air conditioner according to the present invention, and a control method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
다른 설명이 없는 경우, 상기 아래의 제어방법은 가전기기의 일부이며, 또한 독립적인 장치로 제공되거나 가전기기의 제어부에 통합되는 스마트제어장치(40)에 의해 전체적으로 제어된다. 그러나, 이러한 본 발명의 제어방법이 스마트미터(20)/에너지관리장치(30) 뿐만 아니라 동일한 기능을 수행할수 있는 냉난방장치의 다른 제어장치에 의해 제어될 수 있음은 이해가능하다. 또한, 앞서 설명된 냉난방장치의 일반적인 구조에 추가적으로, 상기 제어방법에 요구되는 세부적인 구조와 기능은 다음의 제어방법의 세부적인 단계들과 함께 설명된다. In the absence of other explanations, the control method below is part of a home appliance and is entirely controlled by a
먼저, 상기 냉난방장치(100)는 작동중에 전력정보를 인식한다(S1). 상기 인식단계(S1)에서, 실제적으로 상기 스마트제어장치(40)가 상기 전력정보를 인식하게 된다. 여기서, 상기 전력정보는 앞서 설명된 바와 같이, 가정의 외부에 배치되는 스마트 그리드의 구성요소, 예를 들어 전력회사(50)로부터 수신되는 전력공급량 및 전력요금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력정보는 가정내부의 구성요소들, 즉 가전기기들로부터 스마트제어장치(40)에서 능동적으로 수신되거나 계측되는 실제 사용전력량 (냉난방장치 자체에서 사용된 전력량 포함) 및 이러한 사용전력량에 기초한 청구될 전력요금을 포함한다. 이러한 전력정보들중 전력사용을 억제하기 위해서는 상기 전력요금이 가장 중요한 파라메터가 되며, 이에 따라 다음에 설명되는 냉난방장치의 제어는 상기 전력정보중 전력요금을 기준으로 수행되며 설명된다. First, the cooling /
보다 상세하게는, 상기 인식단계(S1)에서 먼저, 상기 냉난방장치는 전력회사(50)로부터 상기 전력정보를 수신한다. 상기 수신단계에서, 상기 스마트제어장치(40)는 전력요금 및 다른 여러정보들을 포함하는 전력정보를 수신한다. 실제적으로 상기 전력요금은 소정 단위시간당 전력요금이 되며, 이러한 단위시간당 전력요금은 앞서 설명된 바와 같이, 전체적인 전력수요 및 전력생산량에 따라 변동된다. 일반적으로 상기 단위시간당 전력요금은 1시간당 전력요금이 될 수 있으나, 상기 소정 단위시간은 증가 또는 감소될 수도 있다. More specifically, in the recognition step (S1), the heating / cooling apparatus receives the power information from the power company (50). In the receiving step, the
이러한 단위시간당 전력요금을 포함하는 전력정보는 상기 스마트제어장치(40)에서 실시간으로 수신될 수 있다. 한편으로, 상기 스마트제어장치(40)는 소정 기간(time period)동안의 전력정보를 포함하는 테이블을 수신할 수도 있다. 즉, 상기 테이블은 소정기간동안의 서로 다른 단위시간당 전력요금들을 포함한다. 전력공급자, 예를 들어 전력회사는 전력 수요 및 전력생산을 예측하여 서로 다른 단위시간당 전력요금들을 포함하는 테이블, 즉 스케쥴을 미리 작성하고 이를 수요자에게 제공할 수 있다. 이러한 테이블은 일반적으로 하루동안 단위시간당 전력요금들을 포함하나, 더 길거나 더 짧은 시간기간동안의 단위시간당 전력요금들을 포함할 수 있다. The power information including the electric power charges per unit time can be received in real time in the
상기 수신단계이후, 공기조화기(100)의 스마트제어장치(40)는 상기 수신된 전력정보로부터 필요한 정보를 추출한다. 보다 상세하게는, 상기 스마트제어장치(40)는 수신된 전력정보로부터 전력요금정보를 추출하며, 이에 따라 전력요금을 최종적으로 인식하게 된다. 수신된 전력정보내에 포함된 다른 정보들도 마찬가지 방식으로 상기 스마트제어장치(40)에 의해 인식될 수 있다. After the reception step, the
상기 인식단계(S1) 완료후, 상기 냉난방장치(100)는 현재 전력요금이 소정기준값 이상인지 판단한다(S2). 상기 판단단계(S2)에서 상기 스마트제어장치(40)는 인식된 현재의 단위시간당 전력요금이 기 설정된 소정 기준값이상인지 판단한다. 상기 기준값은 예를 들어 과거 소정시간기간 (1주 또는 1달)동안의 모든전력요금들(즉, 모든 단위시간당 전력요금들)의 평균값이 될 수 있다. 다른 한편으로, 상기 기준값은 과거 소정시간동안의 해당 단위시간당 전력요금들의 평균값이 될 수도 있다. 따라서, 현재 전력요금이 상기 기준값이상이면, 현재의 전력요금은 상대적으로 비싸다는 것을 의미하며, 현재 전력요금이 상기 기준값미만이면, 현재의 전력요금이 상대적으로 싸다는 것을 의미할 수 있다. After completion of the recognition step S1, the heating and
한편, 상기 인식 및 판단단계(S1,S2)는 상기 냉난방장치(100)가 작동되는 동안 수행된다. 상기 냉난방장치(100)의 작동중 앞서 설명된 바와 같이, 상기 실외기(130)의 실외 열교환기(108)에서 히트펌프사이클 또는 냉동사이클에 따른 냉매와 외부공기와의 열교환이 이루어지며, 이러한 열교환을 위해 압축기(107)는 계속적으로 냉매를 압축하게 된다. 상기 열교환된 냉매를 이용하여, 상기 실내기(140)의 실내 열교환기(110)는 배관내의 물의 온도를 열교환을 통해 조절하게 된다. 즉, 상기 실내 열교환기(110)는 배관내의 물을 가열하거나 냉각하게 된다. 가열되거나 냉각된 물은 상기 펌프(113)에 의해 실내를 따라 연장되는 배관을 순환하게 되며, 상기 밸브(114)에 의해 저수조(141), 바닥배관(142) 및 라디에이터(143)에 선택적으로 공급된다. 이후, 기 설정된 조건에 도달했음에도 불구하고 상기 냉난방장치(100)를 추가적으로 작동시키면 전력이 낭비될 수 있다. 특히, 상기 실외기(130)의 열교환기(108)와 제 1 팬(111)과는 달리 압축기(107)는 고속으로 회전하는 모터의 동력을 사용하므로 상당히 많은 전력을 사용한다. 따라서, 불필요한 작동에 의한 전력의 낭비를 막기위해, 소정의 조건에 도달했는지를 판단하여, 상기 스마트제어장치(40)는 상기 실외기(130)의 압축기(107)를 정지시킬지 여부를 판단한다(S3). Meanwhile, the recognition and determination steps S1 and S2 are performed during the operation of the
보다 상세하게는, 난방운전의 경우, 상기 스마트제어장치(40)는 상기 실내기(140) 정확하게는 실내 열교환기(110)에서 배출되는 가열된 물의 온도가 소정의 온도에 도달하는 경우, 상기 압축기(107)를 정지시킨다. 이와는 다르게, 냉방운전의 경우, 상기 스마트제어장치(40)는 냉각될 실내공간의 온도가 소정의 온도에 도달하는 경우, 상기 압축기(107)를 정지시킨다. 한편, 만일 상기 가열된 물의 온도또는 실내공간의 온도가 소정 온도에 도달하지 않는 경우, 상기 압축기(107)는 추가적인 열교환을 통한 물의 가열 및 냉각을 위해 계속적으로 작동하며, 마찬가지로 펌프(113)도 계속적으로 작동한다(S4). More specifically, in the case of heating operation, the
상기 압축기(107)가 정지되면, 열교환된 냉매가 더 이상 상기 실내기(140)에 공급되지 않으므로, 상기 실내기(140)에서도 추가적으로 물이 가열되거나 냉각되지 않는다. 또한, 상기 실내기(140)에서 다른 장치들과 비교할 때, 모터의 동력을 사용하는 펌프(140)가 가장 많은 전력을 사용한다. 따라서, 마찬가지로 불필요한 전력의 사용을 억제하기 위하여, 상기 펌프(113)도 상기 압축기(107)가 정지된 후, 정지된다(S5). 그러나, 이미 상기 실내기(140)내의 배관에는 열교환에 의해 가열되거나 냉각된 물이 존재하게 된다. 따라서, 이러한 열교환된 물을 효과적으로 이용하기 위해서, 상기 펌프(113)는 상기 압축기(107)이 정지된 후 소정시간 후에 정지된다. 즉, 상기 압축기(107)가 정지된 시점에서 상기 펌프(113)가 정지되는 시점까지 소정의 지연시간이 존재하게 된다. 따라서, 상기 압축기(107)가 정지된 후라도 상기 소정의 지연시간동안 상기 펌프(113)은 계속적으로 작동하게 되며, 상기 실내기(140)에 기 가열되거나 냉각된 물을 실내 배관에 공급하게 된다. 상기 지연시간은 이러한 기 가열되거나 냉각된 물이 모두 실내 배관으로 유입되기에 충분한 시간을 확보하기 위해 바람직하게는 2분으로 설정될 수 있다. When the
상기 펌프(113) 정지 후에도 상기 바닥배관(142) 및 라디에이터(143)가 계속적으로 냉방 및 난방을 수행하기 위해서는 기 공급된 가열되거나 냉각된 물이 상기 실내배관을 순환할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 선택적으로 상기 펌프(113)는 정지단계(S5) 이후에도 상기 펌프(113)는 물을 순환시키기 위해 간헐적으로 구동될 수 있다. The heated or cooled water may need to be circulated through the indoor pipe in order for the
한편, 일단 압축기(107)가 작동하기 시작하면, 실외기(130)에서 공기와 열교환된 냉매에 의해 실내기(140)는 물을 가열하거나 냉각하며, 이러한 물은 바로 상기 실내배관에 공급되어야 한다. 또한, 계속적인 가열 및 냉각을 위해 물이 계속해서 상기 실내기(140)에 공급되어야 한다. 따라서, 일단 압축기(107)가 작동되면, 상기 펌프(113)도 함께 작동되어야 한다. 즉, 상기 펌프(113)의 작동은 상기 압축기(107)의 작동에 종속적이 된다. 이러한 경우, 만일 상기 압축기의 작동이 정지되어야 하는지 여부에 대한 판단 즉 상기 판단단계(S3)가 상기 지연시간동안 다시 수행되고, 이러한 판단단계(S3)에서 상기 압축기(107)가 작동되어야 한다고 판단되는 경우, 상기 압축기(107)가 작동됨과 동시에 상기 펌프(113)도 작동되어야 한다(S4). 따라서, 만일 상기 판단단계(S3)가 실시간적으로 계속 이루어진다면, 상기 압축기(107)가 간헐적으로 정지됨에도 불구하고 상기 펌프(113)은 소정시간후에 정지되지 못하고 실제적으로 계속적으로 작동되게 된다. 따라서, 불필요한 전력의 낭비가 발생될 수 있으며, 더 나아가 만일 상기 판단단계(S2)에서 현재 전력요금이 소정기준값이상인 경우 즉 전력요금이 상대적으로 비싼 경우, 실질적인 전력요금의 상승도 추가적으로 발생된다. On the other hand, once the
이러한 이유로, 만일 상기 판단단계(S2)에서 현재 전력요금이 소정기준값이상이면, 상기 스마트제어장치(40)는 상기 펌프 작동정지이후에 소정시간이 경과되었는지 판단하게 된다.(S6) 상기 판단단계(S6)에서 만일 소정시간이 경과된 경우에만 상기 스마트제어장치(40)는 상기 압축기(107)를 작동 또는 정지시킬 여부를 다시 판단하게 된다. 만일 상기 소정시간이 경과되지 않은 경우, 상기 스마트 제어장치(40)는 상기 펌프(113)의 정지상태를 계속적으로 유지시킨다. For this reason, if the current power charge is equal to or greater than the predetermined reference value in the determination step S2, the
따라서, 상기 판단단계(S3)가 수행된 후 다시 상기 판단단계(S3)가 수행될때까지의 시간, 즉 상기 판단단계(S3)의 수행주기는 적어도 상기 소정시간만큼 상기 지연시간보다 커지게 된다. 보다 상세하게는, 상기 펌프작동정지후 소정시간이 경과될 때까지, 즉 상기 판단단계(S3)의 주기가 경과될 때까지, 상기 판단단계(S3)가 수행되지 않는다. 따라서, 아무리 압축기(107)가 작동될 조건이 만족된다 하더라도, 상기 압축기(107)는 적어도 상기 판단단계(S3)가 수행될때까지는 계속적으로 정지상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 지연시간 이후의 상기 소정시간동안 상기 펌프(113)는 아무리 압축기(107)를 다시 작동시킬 조건이 만족된다 하더라도, 확실하게 정지상태를 유지하게 된다. 이러한 이유로, 전력요금이 상대적으로 높은 시간기간동안 펌프(113)는 불필요한 작동없이 상기 소정 시간동안 정지상태를 유지할 수 있으므로, 전력사용은 감소될 수 있으며 전력요금은 절약될 수 있다. 상기 소정시간, 즉 펌프(113)의 정지시간은 충분한 전력사용의 감소를 위해 약 2-3분으로 설정될 수 있다. 즉, 상기 펌프(113)의 작동정지후, 최소 2분 내지 3분이 경과된 수에야 상기 판단단계(S3)가 다시 수행된다. 상기 판단단계(S3)의 수행주기는 상기 지연시간(2분)과 상기 소정의 정지지속시간(2-3분)의 합에 해당하므로, 4-5분으로 설정된다. 공지된 바와 같이, 압축기(107)의 모터는 작동을 시작할 때 가장 많은 전력을 사용한다. 따라서, 이와 같이 충분한 판단단계(S3)의 주기로 인해, 상기 압축기(107)의 정지 및 작동의 반복이 감소되므로 전력사용 및 요금이 감소될 수 있다. Therefore, the time period from the execution of the determination step S3 to the execution of the determination step S3, that is, the execution period of the determination step S3, is greater than the delay time by at least the predetermined time. More specifically, the determination step (S3) is not performed until a predetermined time elapses after the pump operation is stopped, that is, until the period of the determination step (S3) elapses. Accordingly, even if the conditions for operating the
다른 한편, 상기 판단단계(S2)에서 현재 전력요금이 소정 기준값미만이면, 현재의 전력요금은 상대적으로 비싸지 않다. 따라서, 이러한 경우, 기설정된 조건을 참조하여 상기 압축기(107)가 작동되어야 하는지 여부가 계속적으로 판단되면, 상기 냉난방장치(100)는 사용자의 요구에 보다 빨리 반응할 수 있다. 따라서, 상기 판단단계(S2)에서 현재 전력요금이 소정 기준값미만이면, 상기 판단단계(S3)는 실시간, 바람직하게는 1초의 주기로 수행될 수 있다. On the other hand, if the current electricity rate is less than the predetermined reference value in the determination step S2, the current electricity rate is relatively inexpensive. Accordingly, in this case, if it is continuously determined whether the
앞서 설명된 바와 같이, 상술된 제어방법 및 장치는 상기 인식된 전력요금이 소정기준값이상인 경우의 판단주기를 상기 전력요금이 소정기준값미만인 경우의 판단주기보다 길게 설정한다. 즉, 상기 인식된 전력요금이 소정기준값이상인지 여부에 따라 상기 판단주기가 서로 다르게 설정된다. 따라서, 상술된 제어방법 및 장치는 상기 인식된 전력요금에 대응하여 상기 압축기를 정지 또는 작동시킬 여부를 판단하는 주기를 능동적으로 변화시킴으로써 상기 압축기의 작동에 종속적인 펌프를 소정시간동안 확실하게 정지시키며, 이에 따라 전력사용 및 전력요금을 크게 감소시킬 수 있다. As described above, the control method and apparatus described above sets the determination period when the recognized power rate is equal to or greater than the predetermined reference value to be longer than the determination period when the power rate is less than the predetermined reference value. That is, the determination period is set to be different depending on whether the recognized power charge is equal to or greater than a predetermined reference value. Thus, the above-described control method and apparatus actively change the period for determining whether to stop or operate the compressor in response to the recognized power charge, thereby reliably stopping the pump that is dependent on the operation of the compressor for a predetermined time , Thereby significantly reducing power usage and power costs.
10: 전력관리네트워크 20: 스마트미터
30: 에너지관리장치 40: 스마트제어장치
50: 전력회사 60: 보조전원
100: 히트펌프식 냉난방장치10: power management network 20: smart meter
30: Energy management device 40: Smart control device
50: power company 60: auxiliary power source
100: Heat pump type air conditioner
Claims (14)
실외기에서 공기와 열교환한 냉매를 이용하여 실내기에서 물의 온도를 조절하는 단계;
펌프를 이용하여 상기 온도조절된 물을 실내 배관에서 순환시키는 단계;
소정의 조건에 도달하면 상기 실외기의 압축기를 정지시키는 단계;
상기 압축기 정지후, 실내기에서 냉매와 미리 열교환한 물을 실내 배관에 공급하기 위하여 소정의 지연시간동안 펌프를 계속적으로 구동시키고, 소정의 지연시간이 경과하면 펌프를 정지시키는 단계; 그리고
상기 인식된 전력요금에 대응하여 상기 압축기를 정지 또는 작동시킬 여부를 판단하는 주기를 변화시키는 단계를 포함하고,
상기 지연시간은 냉매와의 열교환을 통해 기 가열되거나 냉각된 물이 모두 실내 배관으로 유입되기에 충분한 시간으로 설정되고,
상기 주기를 변화시키는 단계는 상기 인식된 전력요금이 소정기준값이상인지 여부에 따라 상기 판단주기를 서로 다르게 설정하며,
상기 주기를 변화시키는 단계에서 상기 인식된 전력요금이 소정기준값이상인 경우의 판단주기가 상기 전력요금이 소정기준값 미만인 경우의 판단주기보다 길게 설정되고,
상기 주기를 변화시키는 단계는 상기 인식된 현재 전력요금이 소정기준값 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 전력요금이 소정 기준값 이상이라고 판단되는 경우, 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지 판단하는 판단주기를 상기 지연시간보다 크게 설정하는 단계로 이루어지며,
상기 설정단계는 상기 펌프 작동정지 이후에 소정시간이 경과되었는지 판단하는 단계와 상기 소정시간이 경과된 경우 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지 다시 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법. Recognizing a current power charge;
Adjusting the temperature of the water in the indoor unit using the refrigerant heat-exchanged with the air in the outdoor unit;
Circulating the temperature-regulated water in an indoor pipe by using a pump;
Stopping the compressor of the outdoor unit when a predetermined condition is reached;
Continuously driving the pump for a predetermined delay time in order to supply the indoor pipe with water that has undergone heat exchange in advance with the refrigerant in the indoor unit after the compressor is stopped, and stopping the pump when the predetermined delay time elapses; And
And changing a period for determining whether to stop or operate the compressor in response to the recognized power charge,
The delay time is set to a time sufficient for all of the preheated or cooled water to flow into the indoor piping through heat exchange with the refrigerant,
Wherein the step of changing the period sets the determination period to be different according to whether the recognized power charge is equal to or greater than a predetermined reference value,
Wherein the determination period when the recognized power rate is equal to or greater than the predetermined reference value is set longer than the determination period when the power rate is less than the predetermined reference value,
Wherein the step of changing the period comprises: determining whether the recognized current power charge is equal to or greater than a predetermined reference value; And setting a determination period for determining whether to operate or stop the compressor to be greater than the delay time if the power charge is determined to be equal to or greater than a predetermined reference value,
Wherein the setting step comprises the steps of: determining whether a predetermined time has elapsed after the pump operation is stopped; and determining whether to operate or stop the compressor when the predetermined time has elapsed. Way.
상기 전력요금 인식단계는 상기 히트펌프식 냉난방장치에서 전력회사로부터 상기 현재의 전력요금을 수신하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the power charge recognition step comprises receiving the current power charge from the power company in the heat pump type air conditioner.
상기 전력요금은 소정 단위시간당 전력요금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the power charge is a power charge per predetermined unit time.
상기 전력요금 인식단계는 상기 히트펌프식 냉난방장치에서 상기 전력요금을 실시간으로 수신하거나, 기 설정된 소정기간동안의 전력요금들을 포함하는 테이블로서 수신하는 단계로 이루어지는 히트펌프식 냉난방장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the power charge recognition step comprises receiving the electric power charge in real time in the heat pump type air conditioner or receiving it as a table including electric power charges for a predetermined period of time.
상기 조절단계는 급수원으로부터 공급된 상온의 물을 상기 실내기에서 상기 냉매와의 열교환을 통해 가열 또는 냉각시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the adjusting step comprises heating or cooling water at room temperature supplied from a water supply source through heat exchange with the refrigerant in the indoor unit.
상기 압축기 정지단계는 난방운전중, 상기 실내기에서 배출되는 가열된 물의 온도에 기초하여 압축기를 정지시키는 단계, 또는 냉방운전중 실내의 공기온도에 기초하여 압축기를 정지시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방 장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the stopping the compressor includes stopping the compressor based on the temperature of the heated water discharged from the indoor unit during the heating operation or stopping the compressor based on the temperature of the room during the cooling operation. A method of controlling a pump type air conditioner.
상기 압축기 정지후에도 상기 펌프는 상기 소정의 지연시간동안 상기 실내기에서 기 가열되거나 냉각된 물을 상기 실내배관에 공급하도록 계속적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 냉난방장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the pump is continuously operated so as to supply the indoor pipe with the preheated or cooled water in the indoor unit for the predetermined delay time even after the compressor stops.
상기 설정단계에서 상기 펌프 작동정지 후 최소 2분이 경과된 후에 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방장치의 제어방법. The method according to claim 1,
Wherein the controller determines again whether the compressor should be operated or stopped after a lapse of at least two minutes after the pump operation is stopped in the setting step.
상기 변화단계는
상기 인식된 현재 전력요금이 소정기준값 이상인지 판단하는 단계;
상기 전력요금이 소정 기준값 미만이라고 판단되는 경우, 실시간으로 상기 압축기를 작동 또는 정지시킬지를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트펌프식 냉난방장치의 제어방법. The method according to claim 1,
The changing step
Determining whether the recognized current power charge is greater than or equal to a predetermined reference value;
And judging whether to activate or stop the compressor in real time if it is determined that the electric power charge is less than a predetermined reference value.
상기 판단주기는 1초인 것을 특징으로 하는 히트 펌프식 냉난방장치의 제어방법. 14. The method of claim 13,
Wherein the determination period is one second. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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