KR101932468B1 - 공기조화기 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

공기조화기 시스템 및 이의 동작방법이 개시된다. 본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 이의 동작방법은, 전력요금이 최대가 되는 피크타임시 내기 및 외기의 엔탈피값에 따라 실내에 유입되는 실외공기의 유량을 조절하고 요구되는 실외압축기의 구동을 조절함으로써 피크타임시의 전력소비량을 줄이고 공기조화기 시스템의 운전 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

공기조화기 시스템 및 이의 동작 방법{AIR CONDITIONER SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING OF THE SAME}

본 발명은 공기조화기 시스템 및 이의 동작방법에 관한 것으로, 특히 피크타임시 소비전력량을 감소시킬 수 있는 공기조화기 시스템 및 이의 동작방법에 관한 것이다.

공기조화기는 보다 편안하고 쾌적한 생활 환경을 조성하기 위해 소정 공간의 공기를 최적의 상태로 조화시키기 위한 장치로서, 차량이나 사무실 또는 가정 등과 같은 실내 한 공간 또는 벽면에 설치되어 실내를 냉방하거나 또는 난방한다.

이와 같은 공기조화기에는 응축기 및 압축기가 장착된다. 그리고 상기 공기조화기는 주로 실외기에 설치되는 2차측유로와, 증발기가 장착되고, 주로 실내기에 형성되는 1차측유로로 구분된다. 이러한 공기조화기는 1차측유로 및 2차측유로가 분리되어 설치되는 분리형 공기조화기와 1차측유로 및 2차측유로가 일체로 성형되는 일체형 공기조화기로 나눌 수 있다. 그리고, 각 실내 공간에는 1차측유로가 형성되는 실내기가 구비된 분리형 공기조화기와, 각 실내 공간을 덕트로 연결하여 실내 공기를 조화시키는 덕트형 공기조화기로 나눌 수 있다.

그리고 최근 공기조화기는 냉·난방 외에 실내의 오염된 공기를 흡입하여 필터링 한 후 깨끗한 공기를 실내로 재투입하는 공기 정화기능과, 다습한 공기를 건습공기로 만들어 실내로 재투입하는 제습기능 등 여러가지 부가적인 기능이 추가되고 있다.

상기 덕트형 공기조화기는 냉난방이 필요한 영역과 필요하지 않은 영역을 구분하여 개별 영역마다 냉풍 또는 온풍을 독립적으로 공급할 수 있도록 덕트의 중간에 댐퍼를 설치하거나, 또는 영역의 개수에 따라 복수 개의 냉난방 기구를 독립적으로 설치하고 있다.

도 1 및 도 2는 일반적인 공기조화기, 특히 덕트형 공기조화기의 예시를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 덕트형 공기조화장치는, 건물(도면에선 2층 주택)의 외부에 고정 설치하는 한 개의 실외기(1)와, 실외기(1)의 제1 교환기(1b)와 냉매관으로 연결하여 상기한 건물의 지하실이나 별채 등에 고정 설치하는 냉온풍기(2)와, 냉온풍기(2)의 급기구와 배기구에 각각 연결하여 상기한 건물의 각 층 벽채에 분리 매설하는 급기덕트(3) 및 배기덕트(4)와, 급기덕트(3)와 배기덕트(4)의 중간에 설치하여 실외공기와 실내공기의 유로를 개방하거나 또는 차폐하는 댐퍼유닛(5a~5d)을 포함한다.

그리고 상기 실외기(1)는 케이스의 내부에 설치하여 냉매가스를 압축하는 한 개 이상의 압축기(1a)와, 압축기(1a)에 냉매관으로 연결하여 냉매가스를 응축(냉방운전시)하거나 잠열을 흡수(난방운전시)하는 제1 열교환기(1b)와, 냉매가스의 압력을 감압팽창하는 팽창기구(1c)와, 외부의 공기를 제1 열교환기(1b)로 공급하여 그 열교환기 (1b)의 열교환성능을 높이는 실외팬(미도시)으로 이루어져 있다.

냉온풍기(2)는 케이스의 내부에 상기한 제1 열교환기(1b)에 일단을 연결하는 동시에 팽창기구(1c)에 타단을 연결하는 제2 열교환기(2a)와, 제2 열교환기(2a)의 하류에 위치하여 냉풍 또는 온풍을 상기한 급기덕트(3)로 유도하는 급기팬(미도시)으로 이루어져 있다. 냉온풍기의 케이스는 그 내부에 상기한 제2 열교환기(2a)와 급기팬(미도시)을 수용하도록 대체로 "유(U)"자 모양의 공기유로를 형성하고, 그 공기유로의 급기측에는 급기덕트(3)를, 배기측에는 배기덕트(4)를 각각 연결하고 있다.

급기덕트(3)와 배기덕트(4)는 전술한 바와 같이 냉온풍기(2)의 급기구와 배기구에 연결하여 해당 영역(Z1,Z2)에 분관 매설하고, 각 급기덕트(3)와 배기덕트 (4)에는 해당 영역에 냉풍이나 온풍을 공급하는 토출구(3a)와 실내공기를 순환하도록 흡입하는 흡입구(4a)를 형성하고 있다.

댐퍼유닛(5a~5d)은 냉풍이나 온풍을 해당 영역으로 구분하여 공급할 수 있도록 그 해당 영역(Z1,Z2)에 매설된 급기덕트(3)의 중간과 배기덕트(4)의 중간에 설치하는 일종의 밸브로서, 예를 들어 써모스태트(온도제어장치)에 의해 검출된 해당 영역의 온도나 습도값과 설정값을 비교하여 자동으로 온/오프 할 수 있도록 제어부(미도시)에 연결되거나 또는 수동으로 조작하도록 설계된다.

댐퍼유닛(5a~5d)을 구비한 덕트형 공기조화장치는 일반적으로 다음과 같이 동작한다.

예를 들어, 2층 주택의 경우 각 층(해당 영역)(Z1,Z2)의 부하를 검출하여 그 부하가 설정값 이상이면 각각의 급기덕트(3)를 통해 냉풍 또는 온풍을 동시에 공급하는 반면 그 중 어느 한 쪽 영역만이 설정값 이상이면 해당 영역(Z1,Z2)의 급기덕트(3)를 통해 냉풍 또는 온풍을 구분하여 공급한다.

구체적으로, 냉방운전시에는 실외기(1)의 압축기(1a)가 구동하여 냉매가스를 압축하고, 이 냉매가스는 실외기(1)의 제1 열교환기(1b)에서 응축되어 팽창기구(1c)를 통과한 후 냉온풍기(2)의 제2 열교환기(2a)를 거치면서 배기덕트(4)를 통해 공기유로로 흡입된 공기와 열전달하여 냉기를 발생하며, 이 냉기는 급기팬(미도시)에 의해 급기구를 통해 급기덕트(3)로 이동한다. 이때, 각 층(Z1,Z2)의 부하가 모두 설정값 이상인 경우, 자동 제어이면 제어부에 의해 자동으로 댐퍼유닛(5a~5d)의 개도가 개방(ON)되고 수동 제어이면 사용자 조작을 통해 각 댐퍼유닛(5a~5d)를 개방하여 냉온풍기(2)에서 생성된 냉기가 상기한 각각의 급기덕트(3)로 이동하면서 각 층을 냉방하게 된다. 그리고, 어느 한 층(Z1,Z2)의 부하가 설정값 이하인 경우에는 부하가 높은 쪽의 댐퍼만 자동 또는 수동으로 개방하여 냉온풍기(2)에서 생성된 냉기가 해당 영역의 급기덕트(3)로만 이동하도록 함으로써 해당 층만을 냉방할 수 있다. 한편, 난방운전시에도 상기 기술한 냉방운전시의 싸이클과 유사하지만 냉매의 순환이 덕트형 냉동사이클을 따라 역순으로 수행된다는 점이 상이하다. 여기서, 상술한 덕트형 공기조화장치는, 써모스태트(온도제어장치)를 이용한 제어명령에 근거하여 실내기와 실외기를 제어한다. 즉, 사용자 조작 또는 실내 부하변수 등에 의하여 계산된 정보인, 압축기의 온/오프 제어신호에 따라 실내기 및 실외기를 최소운전 또는 최대운전으로 제어한다.

그러나, 상기 기술한 공기조화기는 전력소모량이 급격하게 증대되는 피크타임에 관계없이 써모스태트(온도제어장치)를 이용한 제어명령에 근거하여서만 운전하기 때문에, 전력요금이 최대가 되는 피크타임구간에서의 전력소비량이 많아지게 되면 부과되는 전력요금이 다른 구간에서보다 훨씬 증가하게 된다. 반면, 전력요금의 감소만을 고려하여 피크타임시 공기조화기의 운전을 중단하거나 설정값를 높이면 부과될 전력요금은 줄어들더라도 사용자의 만족도는 충족되지 못하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들은, 전력요금이 최대가 되는 피크타임시 일정 조건에 따라 실내공기 및 실외공기의 유로의 개폐를 조절하고 압축기의 가동을 조절함으로써 전력소비량은 줄이고 제품의 효율성은 향상시킨 공기조화기 시스템 및 이의 동작방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기 시스템은, 실내공기 및 실외공기의 유로를 연결하는 댐퍼유닛 및 실외압축기를 구비한 공기조화기와; 피크타임시, 상기 실내공기의 엔탈피와 상기 실외공기의 엔탈피를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 에너지관리장치;를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지관리장치는, 상기 실내공기의 엔탈피가 상기 실외공기의 엔탈피보다 크면, 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하고 상기 실외압축기의 구동을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지관리장치는, 실내온도, 실외온도, 및 설정온도 정보를 이용하여 상기 실내공기 엔탈피 및 실외공기 엔탈피를 계산하는 엔탈피산출부와; 상기 비교 결과에 따라 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 제어명령을 출력하는 작동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기조화기 시스템의 동작방법은, 공기조화기의 피크타임을 감지하는 단계와; 피크타임시, 실내공기 엔탈피 및 실외공기 엔탈피를 비교하는 단계와; 상기 비교 결과에 따라 상기 공기조화기에 구비된 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 비교 결과, 상기 실내공기 엔탈피가 상기 실외공기 엔탈피 보다 크면, 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하여 실외공기를 도입하고 상기 공기조화기에 구비된 실외압축기의 구동을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 이의 동작방법은, 전력요금이 최대가 되는 피크타임시 내기 및 외기의 엔탈피값에 따라 실내에 유입되는 실외공기의 유량을 조절함으로써 피크타임구간에서의 전력소비량은 감소시키고 공기조화기 시스템의 운전 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 제고된다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화 시스템 및 이의 동작방법은, 피크타임구간에서 일정 조건을 만족하는 경우, 실외압축기의 구동을 조절하도록 제어함으로써 부품 사용시간 감소에 따른 제품의 수명증가를 기대할 수 있고, 실외압축기 사용으로 인해 발생하는 에너지를 절약할 수 있는 효과가 제공된다.

도 1은, 일반적인 공기조화기를 개략적으로 보인 도면;
도 2는, 도 1에 도시된 공기조화기의 실내기 및 실외기의 구성을 상세하게 보인 도면;
도 3은, 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 구성을 도시한 블록도;
도 4는, 본 발명에 따른 공기조화기 시스템에서 내기 및 외기의 엔탈피 조건에 대응하는 공기조화기 제어동작을 나타낸 도면;
도 5 및 6은, 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 예시적인 동작을 보인 흐름도.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기 시스템 및 이의 동작방법을 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 공기조화기 시스템은, 실내 및 실외 공기의 유량을 제어하는 댐퍼유닛(110)과 압축기(170)를 구비한 공기조화기(100)와, 상기 공기조화기(100)와 연결되는 에너지관리장치(200)를 포함하여 이루어진다. 상기 공기조화기 시스템은, 전력계측장치(400)와 온도제어장치(300)를 더 포함한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에서, 상기 시스템은, 실내공기 및 실외공기의 유로를 연결하는 댐퍼유닛과 실외압축기를 구비한 공기조화기(100)를 포함하고, 피크타임시 상기 실내공기의 엔탈피와 상기 실외공기의 엔탈피를 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 에너지관리장치(200)를 포함하여 이루어진다.

상기 시스템에서, 공기조화기(100)는 댐퍼유닛(110) 및 압축기(170)를 포함한다. 그리고 상기 공기조화기(100)는 온도제어장치(300)로부터 전송되는 제어신호 또는 에너지관리장치(200)로부터 전송되는 제어신호에 근거하여 공기조화기의 동작을 제어하는 마이컴(150)과, 연결된 외부 장치와 하나 이상의 데이터 또는 신호를 송수신하는 통신부(130)를 더 포함한다.

상기 댐퍼유닛(110)은 배기유로와 급기유로 사이에 설치되어 공기의 유로를 조절한다. 즉, 댐퍼유닛(110)의 개도가 개방되면 실외 공기가 실내로 유입되어 공기가 조화되고, 상기 댐퍼유닛(110)의 개도가 차폐되면 외기와 내기의 유로가 차단되어 실내가 밀폐된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 댐퍼유닛(110)은 피크타임시, 마이컴(150)으로부터 전달된 제어신호에 근거하여 개도가 제어된다. 여기서, 비례제어(Proportional Control)란, 자동 제어 방식의 하나로서, 미세한 변화신호를 그대로 재현하여 장치를 제어하는 것을 의미한다. 따라서, 비례제어는 온/오프 방식의 제어보다 더욱 유연하고 정밀한 제어가 가능하다. 예를 들어, 제어신호에 근거하여 댐퍼유닛(110)이 개방되면 공기조화기의 급기유로 및 배기유로가 연통되고, 그에 따라 급기유로에 실외공기가 유입된다.

댐퍼유닛(110)은 통상 공기조화기(100)의 급기덕트(3, 도1 및 도2)의 테두리를 따라 장착된다. 이때, 공기조화기(100)에 구비된 댐퍼유닛(110)이 복수이면, 전달된 제어신호에 따라 각각의 댐퍼유닛(110)들이 독립적으로 제어되도록 설계된다.

상기 실외압축기(170)는, 수령한 냉매를 고압고온으로 압축한다. 상기 실외압축기(170)는, 댐퍼유닛(110)의 작동에 따라 실외공기가 실내에 도입되도록 개방되면 가동이 불필요하므로, 동작을 중단한다. 반면, 상기 댐퍼유닛(110)이 환기 목적의 최소 개도만을 유지하고, 그리고 예컨대 냉방모드시 실내온도값이 설정온도값보다 높으면, 실외압축기(170)의 구동을 유지한다. 나아가 댐퍼유닛(110)의 개방 여부는 실외온도, 실외습도, 실내온도, 실내습도, 설정온도 등의 정보에 기초한 엔탈피값에 의하므로, 상기 실외압축기 또한, 상기 정보에 기초하여 구동이 조절된다.

상기 마이컴(150)은, 연결된 온도제어장치(300) 또는 에너지관리장치(200)로부터 제공된 제어신호를 분석하고, 분석 결과에 따라 대응하는 유닛의 구동을 제어한다. 또, 상기 마이컴(150)은 하나 이상의 입력부(미도시)를 통해 사용자로부터 입력받은 설정정보, 전력사용의 이력정보, 상태값의 누적 정보, 및 외부장치로부터 제공되는 전력량 등을 실시간으로 파악하여 유닛의 구동을 제어한다. 여기서, 상기 각 정보 및 전력량 등은 실제로는 이하에 기술되는 통신부(150)를 통해 송수신된다. 또한, 상기 마이컴(150)은 연결된 에너지관리장치(200)로부터 전달받은 엔탈피비교값이나 그에 의한 제어신호에 따라 댐퍼유닛(110)의 개도를 비례제어한다. 또한, 에너지관리장치로 전송받은 제어신호 또는 데이터에 따라 실외압축기(170)의 구동을 조절한다.

상기 통신부(150)는, 공기조화기(100)와 연결된 외부장치와 하나 이상의 데이터 또는 신호를 송수신한다. 구체적으로 연결된 외부장치로부터 온도정보, 습도정보, 설정온도정보, 설정습도정보 등을 마이컴(150)에 전달하고 공기조화기(100)의 상태 정보 등을 외부장치로 전달한다. 또한, 상기 통신부(150)는 연결된 전력계측장치(400)로부터 공기조화기(100)의 실내기 및 실외기에 의한 전력소비량을 전달받고, 산출된 사용전력량을 상기 실외기, 실내기, 및 연결된 외부장치에 전달할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공기조화기 시스템은, 전력계측장치(400) 및 온도제어장치(300)를 더 포함한다.

상기 전력계측장치(400)는, 하나 이상의 통신선, 예를 들어 BACnet(Building Automation and Control Networks) 등의 통신 프로토콜을 통해 연결되거나, RS-485 통신 혹은 LAN 등을 통해 공기조화기(100)와 연결된다. 상기 전력계측장치(400)에의해 계측된 소비전력값은 공기조화기(100)에 제공된다. 그리고 상기 전력계측장치(400)에 의해 계측된 소비전력값은, 스마트미터 또는 스마트 그리드와는 별도로 공기조화기(100)의 피크타임을 감지하는데 이용될 수 있다.

상기 온도제어장치(300)는 하나 이상의 통신선, 예를 들어 펄스 통신 방식을 통해 상기 공기조화기(100)와 연결되어 입력받은 설정온도 정보를 제공한다. 상기 설정온도 정보는 에너지관리장치(200)에 전달되어 실외공기 및 실내공기의 엔탈피값을 산출하는데 이용된다. 이를 위해, 상기 온도제어장치(300)는 사용자 입력을 받기 위한 하나 이상의 키입력부(미도시)와 검출된 온도 및/또는 설정된 온도를 표시하기 위한 디스플레이부(미도시)를 구비할 수 있다. 또, 온도제어장치(300)는 온도 및/또는 습도를 감지하는 하나 이상의 센서부(미도시)를 구비할 수 있다. 그런 경우, 상기 온도제어장치(300)는 공기조화기의 배기덕트 및 급기덕트 가까이에 설치되는 것으로 구현될 수 있다. 이와 같이, 온도제어장치(300)에 의해 검출된 외기 온도 및 내기 온도와 설정온도 정보가 에너지관리장치(200)에 제공되어 엔탈피를 산출하는데 이용된다.

상기 에너지관리장치(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔탈피산출부(210) 및 작동제어부(230)를 포함하여 이루어진다. 상기 에너지관리장치(200)는 하나 이상의 통신선을 통해 상기 공기조화기(100)와 연결된다. 그리고, 상기 에너지관리장치(200)는 상기 기술된 하나 이상의 온도제어장치(300)와 연결될 수 있다. 나아가, 상기 에너지관리장치(200)는 연결된 외부장치로부터 전달받은 온도 및/또는 습도 정보와 계산된 엔탈피값을 구비된 화면(미도시)에 표시할 수 있고, 상기 화면에는 사용자 입력을 받을 수 있도록 조작가능한 하나 이상의 입력키들(미도시)을 구비할 수도 있다.

상기 엔탈피산출부(210)는 공기조화기(100)에 구비된 하나 이상의 센서를 통해 검출된 온도 및/또는 습도 정보를 이용하여 실외 및 실내 공기의 엔탈피값를 산출한다. 즉, 배기덕트 및 급기덕트에 각각 설치된 센스를 이용하여 실외공기와 실내공기의 온도 및/또는 습도를 검출하고, 상기 엔탈피산출부(210)는 검출된 정보를 이용하여 실외공기의 엔탈피와 실내공기의 엔탈피를 각각 계산한다. 그런 다음 계산된 실외공기 및 실내공기의 엔탈피값을 서로 비교하여 그 비교값을 생성한다. 일 실시예에서, 상기 실내공기 엔탈피가 상기 실외공기 엔탈피보다 크고 상기 검출된실내온도가 설정온도보다 낮으면, 상기 댐퍼유닛를 비례제어하여 실외공기를 도입하고, 상기 실외압축기에 인가되는 소비전력이 감소되도록 상기 실외압축기의 구동을 조절한다.

이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 공기조화기 시스템에서 내기 및 외기의 엔탈피 조건에 대응하는 공기조화기(100)의 제어동작을 표 형태로 보여주고 있다. 도 4를 참조하여 보다 상세하게 기술하면, 외기 엔탈피값과 실내 엔탈피값을 비교한 결과, 실외공기의 엔탈피값이 실내공기의 엔탈피값보다 작으면 외기를 도입하기 위해 댐퍼유닛의 개도를 비례제어한다. 구체적인 개도값은 환기를 위한 댐퍼유닛(110)의 최소개방을 최소값으로 하고 댐퍼유닛(110)의 완전개방을 최대값으로 하는 범위내에서 비례제어된다. 댐퍼유닛(110)의 개도제어를 통해 급기유로와 배기유로가 연통되면 외기에 의하여 실내냉방 또는 난방이 수행된다. 한편, 외기 엔탈피값과 실내 엔탈피값을 비교한 결과, 실외공기의 엔탈피값이 실내공기의 엔탈피값보다 크면 외기를 도입할 필요가 없으므로, 댐퍼유닛(110)은 최소한의 환기를 위한 목적의 개도만을 유지하도록 한다. 즉, 상기 실내공기의 엔탈피값이 상기 실외공기의 엔탈피값보다 작으면, 상기 댐퍼유닛의 개도를 차폐하거나 또는 최소 개도로 유지한다. 상기 실내공기의 온도 및/또는 습도의 검출은 상기 에너지관리장치(200)와 연결된 복수의 온도제어장치(300)에 의하여 획득될 수도 있다. 구체적으로, 복수의 온도제어장치(300)를 통해 온도 및 상대습도를 동시에 검출하여 엔탈피산출부(210)에 제공함으로써 엔탈피값을 계산할 수 있다. 이를 위해, 복수의 온도제어장치(300)가 공기조화기(100)의 급기덕트 및 배기덕트 또는 복수의 댐퍼들에 설치될 수 있다.

일 실시예에서 상기 엔탈피산출부(210)는 실내온도, 실외온도, 그리고 공기조화기(100)의 설정온도 정보를 이용하여 상기 실내공기 엔탈피와 실외공기 엔탈피를 계산한다. 그리고 공기조화기(100)의 설정온도 정보는 온도제어장치(300)에 입력된 설정값으로부터 획득될 수 있다. 보다 구체적으로, 실내공기 엔탈피가 실외공기 엔탈피보다 크고 상기 실내공기의 온도가 상기 설정온도보다 낮으면, 상기 댐퍼유닛(110)을 비례제어하여 실외공기를 도입하고, 상기 실외압축기(170)에 인가되는 소비전력이 감소되도록 상기 실외압축기(170)의 구동을 조절한다. 한편, 실내공기 엔탈피가 실외공기 엔탈피보다 작거나 또는 실내공기 엔탈피가 실외공기 엔탈피보다는 크지만 상기 검출된 실내온도가 상기 설정온도보다 높으면, 상기 댐퍼유닛(110)은 환기를 위한 최소 개도만을 유지하도록 한다.

상기 작동제어부(230), 예를 들어 액추에이터(actuator), 는 에너지를 이용하여 댐퍼유닛(110)의 움직임을 조절하도록 한다. 또한, 작동제어부(230)는 상기 비교 결과에 따라 댐퍼유닛(170)의 개도를 비례제어하는 제어명령을 출력한다. 보다 구체적으로, 상기 작동제어부(230)는 엔탈피산출부(210)에 의해 산출된 실외공기 및 실내공기의 엔탈피값의 비교결과에 따라 공기조화기(100)의 댐퍼유닛(110)을 비례제어하는 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는 공기조화기(100)의 마이컴(150)에 전달되어 분석되고, 분석된 신호에 따라 댐퍼유닛(110)의 개도가 비례제어된다.

엔탈피산출부(210) 및 작동제어부(230)는 본 발명에 따른 공기조화기(100)가 피크타임시에 구동되는 경우에 작동된다. 즉, 엔타피산출부(210)는 공기조화기(100)의 피크타임시, 실내외의 온도 및/또는 습도 정보를 이용하여 실외공기의 엔탈피값과 실내공기의 엔탈피값을 산출하고, 산출된 엔탈피값들의 비교를 수행한다. 또, 상기 작동제어부(230)는 공기조화기(100)의 피크타임시, 상기 엔탈피 비교값을 제공받아 실외공기 엔탈피값이 실내공기 엔탈피값보다 작으면 댐퍼유닛(110)의 개도를 비례제어하는 제어신호를 생성하여 마이컴(150)에 전달한다.

소비전력이 최대가 되는 시간구간에서는 전력요금이 최대가 되며, 이러한 구간이 피크타임이다. 즉, 하루 중 전력요금이 가장 비싸지는 구간인 피크타임시에는 다른 시간대에서 동일한 전력량을 소비할 때보다 더 많은 전력요금이 책정되기 되므로, 에너지 절약 및 전력요금의 감소를 위하여 상기와 같은 조건에 해당하는 경우 외기의 도입을 통해 실내의 냉방 또는 난방을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 피크타임은 일반적으로 전력공급원에서 전력소비량이 가장 많은 특정 시간대를 미리 정해놓을 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 일 실시예에서 상기 피크타임은 하나 이상의 통신선을 통해 공기조화기(100)에 연결된 스마트 그리드 또는 스마트 미터를 통해 감지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 피크타임은 계측된 소비전력값을 이용하여 감지될 수 있다. 이를 위해, 공기조화기(100)는 예를 들어, 실외기와 연결된 하나 이상의 전력계측장치(400)를 더 구비할 수 있다.

다시 도 4의 표를 참조하면, 에너지관리장치(200)는 피크타임시 외기 엔탈피값과 실내 엔탈피값을 비교한다. 비교 결과, 외기 엔탈피값이 더 큰 경우(조건 1 및 조건 2), 외기 댐퍼유닛의 개도를 환기를 목적으로 하는 최소 개방으로 유지한다. 따라서, 최소한의 실외공기만이 실내로 유입되며 실외압축기는 종전과 마찬가지로 구동한다. 상기 비교결과, 실내 엔탈피값이 더 큰 경우(조건 3 및 조건 4)에는, 예를 들어 엑추에이터를 통해 외기 댐퍼의 개도를 비례제어한다. 여기서, 상기 개도값은, 환기 목적의 최소 개도에서 완전 개방까지의 개도 범위를 개도값으로 한다. 또한, 외기 엔탈피값보다 실내 엔탈피값이 더 큰 경우에는 외기의 도입으로 공기조화기(100)의 냉방 또는 난방이 이루어지므로, 실외압축기(170)의 구동을 조절하여 소비전력을 감소시킨다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 실외 엔탈피값보다 실내 엔실탈피값이 크면, 실외압축기(170)에 인가되는 소비전력을 감소시키기 위해 상기 실외압축기(170)의 구동수, 구동 속도, 및 구동 주파수 중 적어도 하나를 조절한다.

도 5 및 6은, 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 일 예시 동작을 나타낸다. 먼저, 도 5를 참조하면, 상기 시스템은 공기조화기의 전력 피크타임을 감지한다(S10). 피크타임은, 예를 들어 공기조화기(100)에 연결된 스마트미터, 스마트 그리드를 이용하여 감지된다. 또한, 전력계측장치를 통해 계측된 소비전력값을 이용하여 공기조화기의 피크타임을 감지할 수도 있다. 피크타임이되면, 획득한 실내온도, 실내습도, 실외온도, 실외습도, 및 설정온도/설정습도를 이용하여 실내공기 엔탈피와 실외공기 엔탈피를 산출한다. 그런 다음 산출된 실내공기 엔탈피값과 실외공기 엔탈피값을 비교한다(S20). 비교 결과에 따라, 공기조화기에 구비된 댐퍼유닛의 개도를 비례제어한다(S30). 구체적으로, 실외공기 엔탈피값이 더 크면, 댐퍼유닛은 환기목적을 위한 최소 개도만을 유지한다. 실외공기 엔탈피값이 실내공기 엔탈피값보다 더 작으면, 댐퍼유닛을 개방하여 외기를 실내로 도입함으로써 외기에 의한 냉방 또는 난방을 수행한다. 이에 의하면, 피크타임시 전력소비량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공기조화기의 에너지사용 효율을 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 다른 예시 동작을 보여준다. 먼저, 공기조화기의 전력 피크타임을 감지한다(S100). 피크타임은 상기 기술한 바와 같이, 스마트미터, 스마트 그리드, 계측된 소비전력값을 이용하여 감지한다. 그럼 다음 센서 또는 온도제어장치에 의해 실내온도 및 실외온도를 검출한다(S200). 이때, 상기 센서 또는 온도제어장치는 배기덕트와 급기덕트에 설치되어 각각 외기 온도와 실내 온도를 검출한다. 다른 실시예에서는, 실내습도 및 실외습도를 검출하도록 하거나 또는 온도제어장치에 입력된 설정온도 및 설정습도를 검출하는 것으로 구현될 수 있다. 검출된 정보들은 엔탈피값을 계산하는데 이용된다. 계산된 실외공기 엔탈피값과 실내공기 엔탈피값을 비교한다(S300). 비교결과, 실외공기 엔탈피값이 더 크면 댐퍼유닛을 차폐하거나 또는 최소만 개방하도록 한다(S350). 다른 실시예에서는 단계(S300)에서 실내공기 엔탈피값이 더 크더라도 공기조화기의 냉방모드에서 실내온도값이 설정온도값보다 높은 경우에는 상기와 마찬가지로 댐퍼유닛을 차폐하거나 최소만 개방하도록 제어한다. 한편 상기 비교결과, 실내공기 엔탈피값이 더 크면 외기 댐퍼유닛을 전부 개방하거나 적어도 최소 개방되도록 비례제어한다(S400). 이에 의하면 외기 도입에 의하여 냉방 또는 난방이 이루어지므로 실외압축기의 가동을 조절하여 소비전력량을 줄인다(S500). 예를 들어, 실외압축기의 가동수를 감소시키거나 또는 실외압축기의 가동속도를 줄임으로써 달성할 수 있다. 이와 같이 구현된 공기조화기 시스템의 동작 방법에 따르면 피크타임시 소비전력은 줄이고 에너지효율은 향상시킬 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 전력요금이 최대가 되는 피크타임시 실내공기 및 실외공기의 엔탈피값에 따라 실내에 유입되는 실외공기의 유량을 조절하고, 실내공기 엔탈피값이 더 크면 실외압축기의 구동을 조절하여 실외기에 의한 소비전력량을 감소시킴으로써 소모되는 전력량을 감소시킴과 동시에 에너지 사용의 효율성은 향상시킬 수 있다.

100 - 공기조화기 110 - 댐퍼유닛
130 - 통신부 150 - 마이컴
170 - 압축기 200 - 에너지관리장치
210 - 엔탈피산출부 230 - 작동제어부
300 - 온도제어장치 400 - 전력계측장치

Claims (15)

1. 실내공기 및 실외공기의 유로를 연결하는 댐퍼유닛과 실외압축기를 구비한 공기조화기;
   상기 공기조화기의 피크타임시, 상기 실내공기의 엔탈피와 상기 실외공기의 엔탈피를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 에너지관리장치;를 포함하고,
   상기 피크타임은 상기 공기조화기의 소비전력값을 계측하여 감지되고,
   상기 피크타임에 엔탈피의 비교 결과,
   상기 실외공기의 엔탈피가 상기 실내공기의 엔탈피보다 큰 경우이면 상기 댐퍼유닛의 개도는 최소 개도로 유지하면서 상기 실외압축기의 구동을 유지하고,
   상기 실내공기의 엔탈피가 상기 실외공기의 엔탈피보다 큰 경우이면 상기 댐퍼유닛의 개도를 최소 개도에서 완전 개도 사이의 범위로 비례제어하면서 상기 실외압축기의 구동 개수, 속도, 및 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 실내공기의 엔탈피가 상기 실외공기의 엔탈피보다 크고 실내온도가 설정온도보다 낮으면,
   상기 댐퍼유닛을 비례제어하여 실외공기를 도입하고, 상기 실외압축기에 인가되는 소비전력이 감소되도록 상기 실외압축기의 구동을 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 피크타임은, 스마트미터 또는 스마트그리드를 이용하여 감지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템.
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 에너지관리장치는,
   실내온도, 실외온도, 및 설정온도 정보를 이용하여 상기 실내공기의 엔탈피 및 실외공기의 엔탈피를 계산하는 엔탈피산출부; 및
   상기 비교 결과에 따라 상기 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 제어명령을 출력하는 작동제어부;를 포함하고,
   상기 엔탈피산출부와 상기 작동제어부는, 상기 공기조화기가 피크타임시에 구동되는 경우에 한하여 작동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 실내온도 및 실외온도 정보는 상기 댐퍼유닛에 구비된 하나 이상의 센서에 의해 획득되고,
   상기 설정온도 정보는 하나 이상통신선을 통해 상기 공기조화기에 연결되는 온도제어장치에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 에너지관리장치는,
   상기 실내공기의 엔탈피가 상기 실외공기의 엔탈피보다 작은 경우, 상기 댐퍼유닛의 개도를 차폐하거나 또는 최소 개도로 유지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템.
10. 실내공기 및 실외공기의 유로를 연결하는 댐퍼유닛과 실외압축기를 구비한 공기조화기의 소비전력값을 계측하여 피크타임을 감지하는 단계;
    피크타임시, 실내공기 엔탈피 및 실외공기 엔탈피를 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 상기 공기조화기에 구비된 댐퍼유닛의 개도를 비례제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 피크타임에서의 엔탈피의 비교 결과,
    상기 실외공기의 엔탈피가 상기 실내공기의 엔탈피보다 큰 경우이면 상기 댐퍼유닛의 개도는 최소 개도로 유지하면서 상기 실외압축기의 구동은 유지하고,
    상기 실내공기의 엔탈피가 상기 실외공기의 엔탈피보다 큰 경우이면 상기 댐퍼유닛의 개도를 최소 개도에서 완전 개도 사이의 범위로 비례제어하면서 상기 실외압축기의 구동 개수, 속도, 및 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 동작방법.
11. 삭제
12. 제10 항에 있어서,
    상기 감지하는 단계는,
    스마트미터 또는 스마트그리드를 이용하여 공기조화기의 피크타임을 감지하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 동작방법.
13. 삭제
14. 제10 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    상기 공기조화기의 실내온도 및 실외온도 정보를 이용하여 상기 공기조화기의 실내공기 엔탈피 및 실외공기 엔탈피를 계산하고, 상기 계산된 값들의 크기를 상호 비교하는 단계인 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 동작방법.
15. 제10 항에 있어서,
    비교 결과, 상기 실내공기 엔탈피가 상기 실외공기 엔탈피보다 작으면, 상기 댐퍼유닛의 개도를 차폐하거나 또는 최소 개도로 유지하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 동작방법.

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