KR102085130B1 - 에너지 절감형 공조기 관리장치 - Google Patents

에너지 절감형 공조기 관리장치 Download PDF

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KR102085130B1 KR1020190027427A KR20190027427A KR102085130B1 KR 102085130 B1 KR102085130 B1 KR 102085130B1 KR 1020190027427 A KR1020190027427 A KR 1020190027427A KR 20190027427 A KR20190027427 A KR 20190027427A KR 102085130 B1 KR102085130 B1 KR 102085130B1
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Abstract

본 발명은 에너지 절감형 공조기 관리장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치는, 실외로부터 실내로 유입되는 흡기의 부하량과, 실내로부터 실외로 배출되는 배기의 부하량을 관리하는 흡배기 관리부와, 실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지농도 및 가스농도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리하는 환경정보 관리부와, 공조기의 전력정보를 관리하는 전력정보 관리부와, 상기 흡기의 부하량이 기 설정된 기준부하범위를 초과한 경우 상기 공조기의 공기순환을 중단시키고, 실내의 상기 환경정보가 기 설정된 환경범위를 벗어하는 경우 상기 공조기의 공기순환을 동작시키는 제어부를 포함한다.
이에 따라, 실내의 공기부하량에 따라 공기순환의 동작을 제어하여 전력소비량을 줄일 수 있다.

Description

에너지 절감형 공조기 관리장치{ENERGY SAVING AIR CONDITIONER MANAGEMENT APPARATUS}
본 발명은 에너지 절감형 공조기 관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 공기부하량을 정압으로 유지하면서 전력소비를 최소화하도록 제어하는 기술이 개시된다.
최근 실내 공기 질(IAQ : Indoor Air Quality)에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 관심은 점막의 자극 또는 건조, 버니 아이(burning eyes), 피로로 인한 두통과 같은, 특정되지 않은 증상에 대해 불평하는 다양한 실내 환경의 거주자의 보고에 의해 초기에 촉발되었다. 어떤 경우에 이들 증상들은 포름알데히드와 같은, 실내 공기의 특정 오염 물질의 높은 농도와 관련될 수 있기 때문에, 사람들이 나쁜 실내 공기 질에 대해 불평할 때마다 기후 조건 및 실내의 공기의 오염 물질을 측정하고 결정하는데 대한 관심이 증가하였다.
종래의 기술 중 대한민국 등록특허공보 제10-1591735호(2016년 2월 11일 공고)는 실내공기질의 예측을 통한 오염 정보 제공 방법에 관한 것으로, 다양한 유형의 오염원에 따라 오염물질을 측정하는 센서 장치로부터 발생되는 측정 데이터를 기초로 하여 오염물질의 농도를 예측하여 정보를 제공하고, 대형 건물에 설치된 공기정화장치의 공기정화 능력치를 현재 실내공기질의 오염 상태에 적용할 경우에 예상되는 공기정화 예측 정보를 제공함으로써 능동적으로 대형건물의 실내공기질을 관리할 수 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
그리고 이러한 기술을 바탕으로 사물 인터넷 기반 실내 공기 질 측정 및 분석 플랫폼 또한 다양하게 개발되는 추세이다. 이러한 플랫폼은 수집된 공기 질 데이터를 분석하여 사용자에게 분석 결과를 제공하는 것에 중점을 두고 있으며, 센서의 정확도가 조금 부족하더라도 사용자에게 실시간으로 현재 공기 질에 대한 알림을 제공하여 환기 및 대처를 유도하는 것이 중요하다.
더 나아가, 실시간으로 다양한 실내 공기 오염 물질을 감시하고, 공기부하량을 조절하여 냉난방 공조기에 따른 전력소비를 최소화할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 실내의 공기부하량에 따라 공기순환의 동작을 제어하여 전력소비량을 줄일 수 있는 에너지 절감형 공조기 관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 실내의 미세먼지농도에 따라 공조기를 오염정화모드로 동작하면서 전력소비량을 최소화할 수 있는 에너지 절감형 공조기 관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 복수의 공조기를 제어함에 있어서 사용자와의 거리에 따라 공기부하량의 세기를 가변시킬 수 있는 에너지 절감형 공조기 관리장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치는, 실외로부터 실내로 유입되는 흡기의 부하량과, 실내로부터 실외로 배출되는 배기의 부하량을 관리하는 흡배기 관리부와, 실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지농도 및 가스농도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리하는 환경정보 관리부와, 공조기의 전력정보를 관리하는 전력정보 관리부와, 상기 흡기의 부하량이 기 설정된 기준부하범위를 초과한 경우 상기 공조기의 공기순환을 중단시키고, 실내의 상기 환경정보가 기 설정된 환경범위를 벗어하는 경우 상기 공조기의 공기순환을 동작시키되 상기 환경정보에 따라 상기 공조기의 전력소비를 최소화시키는 공기정화모드를 선택하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력정보 관리부는 실내에 설치된 복수의 상기 공조기의 시간별 운전스케줄을 생성하고, 상기 제어부는 기 설정된 대기시간 이상 동작이 중단되는 상기 공조기의 대기전력을 차단하고, 상기 대기전력의 절감량을 누적하여 관리할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 실내의 사용자가 감지되는 경우, 제1 공조기와의 제1 거리정보와, 제2 공조기와의 제2 거리정보를 비교하여 상기 제1 공조기 및 상기 제2 공조기의 출력을 제어할 수 있다.
또한, 외부의 기상청서버와 통신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 환경정보 관리부는 상기 기상청서버로부터 제1 미세먼지정보를 획득하고, 실외에 설치된 센서로부터 제2 미세먼지정보를 획득하여 관리하고, 상기 제어부는 외기순환스케줄에 따라 상기 공조기의 공기순환을 동작시키되, 상기 제1 미세먼지정보와 상기 제2 미세먼지정보를 비교하여 기 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 제2 미세먼지정보를 기초로 상기 외기순환스케줄을 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 실내에 복수의 공조기가 설치된 경우, 상기 공조기의 동작 타이밍을 서로 다르게 조절하여 기 설정된 전체허용전력 내에서 동작하도록 할 수 있다.
이에 따라, 실내의 공기부하량에 따라 공기순환의 동작을 제어하여 전력소비량을 줄일 수 있다.
또한, 실내의 미세먼지농도에 따라 공조기를 오염정화모드로 동작하면서 전력소비량을 최소화할 수 있다.
또한, 복수의 공조기를 제어함에 있어서 사용자와의 거리에 따라 공기부하량의 세기를 가변시킬 수 있다.
도 1은 공조기 관리시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 공조기 관리시스템 중 공조기의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치의 동작흐름도이다.
도 5는 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치가 재실상태에 따라 복수의 공조기의 출력을 다르게 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치가 메인공조기와 서브공조기를 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치에서 복수의 공조기의 전력 타이밍을 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 공조기 관리시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 공조기 관리시스템 중 공조기의 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 공조기 관리시스템은 센서(10), 공조기(20), 전력량계(30) 및 공기관리장치(100)를 포함한다. 센서(10)는 실내의 환경정보를 수집하거나, 재실정보를 수집한다. 이 경우, 센서(10)는 온도, 습도, 미세먼지, 일산화탄소, 이산화탄소 등을 감지할 수 있다. 센서(10)는 복수로 형성되어 실내 또는 실외에 설치될 수 있으며, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 공기관리장치(100)로 환경정보나 재실정보를 전송한다.
공조기(20)는 냉방, 난방, 공기정화, 제습 등이 가능한 장치이다. 공조기(20)는 등으로 형성될 수 있다. 공조기(20)는 공기관리장치(100)에 의해 제어된다. 공조기(20)는 외기를 흡입하여 실내로 유입시키거나, 내기를 흡입하여 실외로 배출할 수 있다. 도 2를 참조하면, 예를 들어, 공조기(20)는 급기팬(21), 리턴팬(22), 유압댐퍼(23), 제1 모터(23-1), 필터(24), 열교환기(25), 배기댐퍼(26), 제2 모터(26-2), 리턴댐퍼(27), 제3 모터(27-1), 바이패스댐퍼(28), 제4 모터(28-1), 센서(29)를 포함한다.
이 경우, 급기팬(21)에 의해 외부공기(out air, OA)가 유압댐퍼(23), 필터(24), 열교환기(25)를 거쳐 실내로 유입되어 공급공기(supply air, SA)가 된다. 리턴 공기(return air, RA)는 센서(29)로부터 실내의 미세먼지농도, 가스농도 등에 따라 리턴팬(22)의 구동 여부가 제어된다. 이 경우, 리턴댐퍼(27) 또는 바이패스댐퍼(28) 중 어느 하나가 구동된다. 실내 미세먼지농도나 가스농도가 기준치를 초과하면 바이패스댐퍼(28)는 오프되고, 리턴댐퍼(27)가 구동되어 리턴에어(RA)는 배기댐퍼(26)를 통해 배출공기(exhaust air, EX)가 배출된다. 실내 미세먼지농도나 가스농도가 기준치 이하인 경우에는 리턴댐퍼(27)는 온되고, 바이패스댐퍼(28)는 오프된다. 이 경우, 리턴에어(RA)는 바이패스댐퍼(28)를 통해 리턴탬퍼(27)를 거쳐 필터(24), 열교환기(25)를 통과하여 공급공기(SA)로 사용된다. 이에 따라, 외부공기(OA)의 유입없이도 실내 부하량을 유지할 수 있어 에너지를 절감시킬 수 있다.
전력량계(30)는 배전함에 설치되어 실내 전력량을 측정한다. 전력량계(30)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 공기관리장치(100)로 전력정보를 전송한다. 이는 실시간으로 전력소비량을 판단하여 사용량을 조절하기 위함이다. 전력량계(30)는 대기전력정보를 포함하는 전력정보를 전송하는 것도 가능하다. 이는 공조기가 동작하지 않는 경우 대기전력 소모를 확인하기 위함이다.
공기관리장치(100)는 센서(10)로부터 실내 또는 실외에 설치된 센서(10)로부터 환경정보를 수집하게 된다. 공기관리장치(100)는 전력량계(30)로부터 실시간 전력정보를 획득한다. 공기관리장치(100)는 환경정보, 전력정보 등을 이용하여 실내 냉방, 난방, 환기 등의 부하량을 조절하여 전력소비를 최소화하고, 공기를 정화시키는 역할을 한다.
또한, 공기정화 관리시스템은 사용자 단말(40)을 더 포함할 수 있다. 사용자 단말(40)은 건물의 관리자나 매장의 사용자가 사용하는 단말이다. 사용자 단말(40)은 공기관리장치(100)로부터 실내의 환경정보, 전력정보 등을 실시간으로 제공받을 수 있다. 사용자 단말(40)은 원격에서 공기관리장치(100)를 제어하거나 모니터링할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 공조기 관리장치(100)에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치의 동작흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치(100)는 흡배기 관리부(110), 환경정보 관리부(120), 전력정보 관리부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치(100)는 초기에 실내 실내 공간에 대한 부피정보를 측정하여 공기부하량을 설정한다. 이 경우, 레이전 센서를 이용하여 측정된 부피정보를 이용할 수 있다. 이하, 초기에 실내 공간의 부피정보를 설정한 상태를 가정하고 에너지 절감형 공조기 관리장치(100)에 대해 설명하도록 한다.
흡배기 관리부(110)는 실외로부터 실내로 유입되는 흡기의 부하량과, 실내로부터 실외로 배출되는 배기의 부하량을 관리한다(S110). 흡배기 관리부(110)는 공기흡기덕트, 공기배기덕트, 필터, 열교환기, 급기팬, 모터, 바이패스댐퍼 등으로 구성되는 공조기의 흡기 및 배기의 부하량을 기 설정된 시간 주기로 수집한다. 흡배기 관리부(110)는 부하량정보를 제어부(140)로 출력한다.
환경정보 관리부(120)는 실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지농도 및 가스농도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리한다(S120). 환경정보 관리부(120)는 실내 및 실외에 설치된 센서를 이용하여 실내의 환경정보를 획득할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 환경정보 관리부(120)는 실외의 환경정보를 외부의 기상서버로부터 실시간으로 획득하여 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 실외의 환경정보를 실내의 위치정보에 따른 지역별 기상정보를 이용할 수도 있다. 환경정보 관리부(120)는 기 설정된 시간 주기로 실내 및 실외의 환경정보를 획득하여 관리한다. 환경정보는 내기의 실외 배출 및 외기의 실내 유입을 조절하기 위한 정보로 사용된다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 실내의 화재 여부를 감지하는 것도 가능하다. 예를 들어, 환경정보 관리부(120)는 온도센서, 가스농도, 전력량 중 적어도 하나를 이용하여 화재 여부를 감지할 수 있다. 이 경우, 환경정보 관리부(120)는 실내의 온도가 기 설정치를 초과하거나 온도 변화율이 기 설정치를 초과하는 경우 화재로 판단할 수 있다. 예를 들어, 공조기에 전력이 공급되지 않는데 온도가 높거나, CO2의 농도가 높은 경우에는 화재로 판단할 수 있다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 연기를 감지하여 화재 여부를 판단하는 것도 가능하다. 이 경우, 환경정보 관리부(120)는 화재시 발생하는 연기가 발광 다이오드로부터 나오는 적외선을 산란시켜 광전소자의 수광량이 변하여 작동하는 광전식 연기감지센서로 구현될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 이온화식 연기감지센서로 구현되는 것도 가능하다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 실내의 가스농도를 획득하여 사용자의 재실정보를 관리한다. 재실정보는 사용자 유무, 사용자 인원수, 사용자 활동성향 등을 포함하는 정보이다. 예를 들어, 환경정보 관리부(120)는 실내에 설치된 센서를 이용하여 이산화탄소와 같은 가스농도의 변화를 판단할 수 있다. 이 경우, 면적별 사용자 인원수, 활동성향에 따른 이산화탄소 변화량에 대한 기 설정된 특성테이블을 이용하는 것도 가능하다. 재실정보는 매장과 같이 불특정한 사람들이 왕래하는 공간에서 사용자 이용추이별 최적의 공조조건을 유지하기 위한 정보로 이용된다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 사용자 단말과 통신하여 사용자의 통신정보를 획득하여 재실정보를 업데이트하는 것도 가능하다. 환경정보 관리부(120)는 일정한 시간 주기로 가스농도와 통신정보를 업데이트한다. 예를 들어, 이산화탄소와 같은 가스농도를 기준으로 재실인원이 2명이라 판단되고, 해당 위치에 통신정보에서 서로 다른 3개의 통신정보가 획득되는 경우 재실인원을 3명으로 업데이트할 수 있다. 이 경우, 환경정보 관리부(120)는 외부의 통신서버를 통해 통신정보를 획득할 수 있다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 실내의 소리정보를 획득하여 재실정보를 업데이트하는 것도 가능하다. 이 경우, 소리정보는 실내의 음파에 대한 정보로 사람이 재실한 경우 발생하는 소리를 감지한다. 환경정보 관리부(120)는 일정한 시간 주기로 가스농도와 소리정보를 업데이트하여 재실정보를 업데이트 한다. 예를 들어, 이산화탄소와 같은 가스농도를 기준으로 재실인원이 2명이라 판단되고, 소리정보를 통해 3개의 서로 다른 음성주파수를 감지하는 경우 재실인원을 3명으로 업데이트할 수 있다. 이 경우, 소리정보는 음파감지센서를 통해 획득할 수 있다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 실내의 영상정보를 획득하여 재실정보를 업데이트하는 것도 가능하다. 이 경우, 영상정보를 카메라를 이용하여 영상에서 사람의 수를 분석할 수 있다. 예를 들어, 환경정보 관리부(120)는 적외선 카메라를 이용하여 실내에 존재하는 사람의 수를 파악할 수 있다. 환경정보 관리부(120)는 일정한 시간 주기로 가스농도와 영상정보를 업데이트하여 재실정보를 업데이트한다. 예를 들어, 이산화탄소와 같은 가스농도를 기준으로 재실인원이 2명이라 판단되고, 영상정보를 통해 3개의 서로 다른 객체가 감지하는 경우 재실인원을 3명으로 업데이트할 수 있다.
환경정보 관리부(120)는 가스정보 외에 통신정보, 소리정보 및 영상정보 중 적어도 하나 이상을 결합하여 재실정보를 업데이트할 수 있다. 이에 따라, 단순히 가스정보 외에 통신정보, 소리정보, 영상정보를 이용하여 재실정보의 정확도를 향상시킬 수 있다.
전력정보 관리부(130)는 실내에 설치된 공조기의 전력소비량을 획득하여 전력정보를 관리한다(S130). 전력정보 관리부(130)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 실내에 설치된 냉난방 공조기의 전력소비량을 기 설정된 시간 주기로 업데이트한다. 여기서, 전력정보는 전력소비량, 전력사용시간, 전력사용패턴 등을 포함하는 정보이다. 전력정보 관리부(130)는 전체 전력소비량과 각 공조기의 전력소비량을 관리할 수 있다. 전력정보 관리부(130)는 공조기 외에 전체 전력소비량에 대한 전력정보를 획득하여 관리하는 것도 가능하다. 이러한 전력정보는 공조기의 전력소비를 절감하기 위해 사용된다.
또한, 전력정보 관리부(130)는 각 공조기의 운전스케줄에 따라 기 설정된 대기시간 이상 동작이 중단되는 경우의 대기전력정보를 관리한다. 이는 대형쇼핑몰 등 실내 공간이 큰 경우 운전스케줄에 따라 동작하지 않는 공조기에 공급되는 대기전력량을 확인하기 위함이다. 전력정보 관리부(130)는 공조기의 동작이 기 설정된 시간 이상으로 중단되는 구간에서의 대기전력정보를 제어부(140)로 출력한다. 이는 불필요한 공조기의 대기전력을 차단하여 에너지를 절감하기 위함이다.
제어부(140)는 실내의 부하량정보, 환경정보 및 전력정보를 이용하여 공조기의 동작모드를 제어한다. 제어부(140)는 흡입된 공기의 부하량이 기준부하범위를 초과하는지 판단한다(S140). 이는 실내의 공기에 대한 정압을 유지하기 위함이다. 여기서, 기준부하범위는 실내공간의 부피정보에 따라 공기부하량이 정압을 유지하기 위해 유입되어야 하는 공기의 부하량을 의미한다.
제어부(140)는 흡입된 공기의 부하량이 기준부하범위를 초과하는 경우 공조기를 중단시킨다(S145). 이는 실내 공간으로 공기 유입량이 기준부하범위를 초과하는 경우라 판단된 경우에는 전체 설치된 공조기를 전부 또는 일부의 동작을 중단시켜 에너지를 절감사키기 위함이다.
또한, 제어부(140)는 흡입된 공기의 부하량이 기준부하범위를 초과하지 않는 경우이거나 공조기가 중단된 경우에 실내 환경정보가 기준환경범위를 초과하는지 판단한다(S150). 여기서 기준환경범위는 최적의 난방 또는 냉방조건에서 허용되는 공기오염정보를 의미한다. 제어부(140)는 실내 환경정보가 기준환경범위를 초과하지 않는 경우 S140 단계로 돌아가 흡입된 공기의 부하량을 판단한다.
제어부(140)는 실내 환경정보가 기준환경범위를 초과하는 경우 공조기를 오염정화모드로 동작시킨다(S160). 이 경우, 공조기의 오염정화모드는 적어도 2개 이상으로 설정될 수 있다. 제어부(140)는 복수의 오염정화모드 중 전력소비를 최소화할 수 있는 오염정화모드를 선택하여 에너지 소비를 최소화하면서 실내 공기오염도를 낮출 수 있다.
예를 들어, 오염정화모드의 경우 필터를 이용하는 제1 오염정화모드, 음이온을 대전시켜 정화시키는 제2 오염정화모드, 살균램프를 이용하여 정화시키는 제3 오염정화모드, 수처리를 통해 정화시키는 제4 오염정화모드가 있는 경우, 각 오염정화모드에 따른 전력소비를 판단하여 최적의 오염정화모드를 적어도 하나 이상을 선택할 수 있다. 이에 따라, 오염도가 낮은 경우에는 제1 오염정화모드를 동작시키고, 오염도가 높은 경우엔, 제1 오염정화모드 내지 제4 오염정화모드 중 적어도 2개 이상을 혼합하여 동작시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 실내의 복수의 공조기의 운전스케줄에 따른 전력정보를 획득하여 중단 중인 공조기의 대기전력을 차단시킬 수 있다. 이 경우, 공조기의 운전스케줄은 일정 기간 동안 공기 부하량과 전력소비량을 통해 학습된 최적의 공조기 운전조건을 의미한다. 예를 들어, 실내에 사람의 유출입이 많은 시간에는 공조기의 공기순환을 중단시키고, 유입되는 공기부하량이 적은 시간에는 외기를 흡입하거나 내기를 순환시키는 방식으로 운전상태를 설정할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 일정시간 동안 동작되지 않는 공조기는 대기전력을 차단시켜 추가적인 전력 소모를 줄일 수 있다. 대형매장이나 쇼핑몰의 경우 복수의 공조기가 사용되며, 이 경우 사용하지 않는 공조기의 대기전력을 차단시키고, 에너지 절감량정보를 생성한다.
또한, 제어부(140)는 실내에 복수의 공조기가 설치된 경우 전체허용전력 이내가 되도록 각 공조기의 동작 타이밍을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 공조기의 소비전력이 5kW이고, 제2 공조기의 소비전력 5kW인 경우, 전체허용전력이 8kW인 경우 제1 공조기와 제2 공조기의 동작 타이밍을 조절하여 전체 소비전력이 8kW 이내에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 전체허용전력은 전력소비량을 제한하여 에너지를 절감시키기 위해 설정된 전력을 의미한다. 제어부(140)는 설정된 온도나 습도 조건을 유지하기 위해 냉난방 공조기의 타이밍을 조절하여 전력소비량도 일정 이하로 조절하여 에너지를 절감시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 재실정보를 기초로 사용자의 위치나, 사용자수에 따라 공조기의 출력을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 실내에 복수의 공조기가 설치된 경우에는 각 공조기와 실내의 사용자와의 거리를 기준으로 공조기의 출력을 제어한다. 이 경우, 제어부(140)는 사용자 단말과의 통신정보나 레이저센서를 이용하여 거리정보를 생성할 수 있다. 실내에 재실한 사용자의 수에 따라 사용자수가 많을수록 공조기의 출력량이 증가하게 된다. 이에 따라, 복수의 공조기를 사용자 인원수에 따라 효과적으로 출력량을 조절하여 에너지를 절감시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치(100)는 통신부(150)를 더 포함할 수 있다. 통신부(150)는 외부의 사용자 단말과 통신한다. 통신부(150)는 외부의 서버와 통신하는 것도 가능하다. 제어부(140)는 환경정보 및 전력정보를 사용자 단말로 전송한다. 이러한 환경정보 및 전력정보는 건물관리자의 사용자 단말로 전송하여 실시간으로 실내의 환경정보의 변화량이나 전력정보의 변화량을 파악할 수 있다. 또한, 실내 공조기의 대기전력 차단에 따라 에너지절감정보를 전송하는 것도 가능하다.
환경정보 관리부(120)는 기상청서버로부터 제1 미세먼지정보를 획득하고, 실외에 설치된 센서로부터 제2 미세먼지정보를 획득하여 관리하게 된다. 환경정보 관리부(120)는 제1 미세먼지정보를 기초로 외부 공기의 실내 유입에 대한 외기순환스케줄을 설정한다. 예를 들어, 환경정보 관리부(120)는 외기의 실내 강제 유입을 위해 미세먼지농도가 낮은 시간 대로 흡입을 하도록 설정할 수 있다.
이 경우, 제어부(140)는 외기순환스케줄에 따라 공조기의 공기순환을 동작시킨다. 제어부(140)는 제1 미세먼지정보와 제2 미세먼지정보를 비교하여 기 설정 범위를 벗어나는 경우 제2 미세먼지정보를 기초로 외기순환스케줄을 변경시킨다. 이는 기상청서버로부터 획득한 제1 미세먼지정보는 실제 공조기가 설치된 지역 주변의 제2 미세먼지정보와 다를 수 있기 때문에 이를 보정하여 보다 정확한 미세먼지정보를 기초로 외기를 유입시킬 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 제어부(140)는 공조기의 고장이나 화재가 발생시 사용자 단말로 위험신호를 전송하는 것도 가능하다. 공조기가 일정 시간이상 전력의 변화량이 없는 경우 고장신호를 전송하고, 공조기 주변의 연기를 감지하는 경우 화재신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 신속하게 공조기의 이상 유무를 판단할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 통신부(150)를 통해 사용자의 위치정보를 실시간으로 획득하여 공조기의 동작스케줄을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 실내에 사람이 재실하지 않는 경우, 사용자의 위치가 실내 근처에 접근하면 공조기를 미리 가동시켜 실내 온도를 조절하도록 하는 것도 가능하다. 제어부(140)는 학습된 일별 재실정보를 분석하여 공조기의 동작스케줄을 설정한다. 이 경우, 제어부(140)는 실시간 측정된 재실정보에 기초하여 공조기의 동작스케줄을 업데이트하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치(100)는 평가부(160)를 더 포함할 수 있다. 평가부(160)는 사용자로부터 받은 피드백을 이용하여 현재의 공조조건을 수정하는데 사용된다. 평가부(160)는 현재의 공조조건에 대해 관리자로부터 평점을 입력받는 것도 가능하다. 이 경우, 복수의 사업장의 평가정보를 분석하여 평점이 높은 실내의 공조조건을 분석하여 변경할 수 있다. 평가부(160)는 사용자 단말로부터 일별, 월별, 분기별, 연별로 평가정보를 입력받을 수 있으며, 사용자가 원격에서 사용자 단말을 통해 제어하는 경우에 평가정보를 입력하도록 할 수 있다.
평가부(160)는 복수의 사용자로부터 입력된 평가정보를 기준으로 전자지도를 생성할 수 있다. 전자지도에는 건물의 위치정보와 평가정보가 표시되며, 각 건물에서의 환경정보, 전력정보 등이 표시될 수 있다. 이 경우, 같은 건물이라도 층수나 창문의 방향 등에 따라 환경정보, 전력정보가 달라질 수 있다. 전자지도에는 전력효율이 좋은 건물의 정보를 생성할 수 있으며, 이에 따른 냉방비나 난방비 등의 전력계통의 관리비가 산출될 수 있다. 이러한 평가정보는 부동산 중개업자 등에게 제공되어, 건물을 매수하거나 임대하여 사용하고자 하는 사람들에게 사전에 건물의 관리비정보를 예측하여 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치(100)는 필터관리부(170)를 더 포함할 수 있다. 필터관리부(170)는 공조기 내부에 교체형으로 삽입되는 필터의 교체주기를 관리한다. 필터관리부(170)는 필터에 대한 오염도정보를 기 설정된 시간주기로 획득하여 사용자 단말로 제공한다. 예를 들어, 필터의 공기압, 투광도, 무게를 이용하여 필터의 오염도정보를 생성한다. 모터의 출력에 비해 흡입되거나 배출되는 공기압이 기준치 미만으로 떨어지거나, 필터에 대한 투광도가 기준치 미만으로 낮아지거나, 필터의 무게가 기준치를 초과하는 경우에는 교체신호를 통신부(150)를 통해 사용자 단말로 전송할 수 있다. 필터관리부(170)는 필터에 대한 공기압, 투광도, 무게 중 적어도 2개 이상의 정보를 종합하여 필터의 오염도정보를 결정하는 것도 가능합니다.
도 5는 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치가 재실상태에 따라 복수의 공조기의 출력을 다르게 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 도 3에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치가 메인공조기와 서브공조기를 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 실내에 제1 공조기(20-1)와 제2 공조기(20-2)가 설치된 것을 기준으로 설명하도록 한다. 에너지 절감형 공조기 관리장치는 제1 공조기(20-1)와 제2 공조기(20-2)는 실내에 사용자가 재실한 경우 각 사용자와의 거리를 판단한다. 이 경우, 제1 공조기(20-1)와 제2 공조기(20-2)에는 레이저 센서가 설치되는 것이 가능하다. 제1 공조기(C2)로부터 측정된 제1 거리와, 제2 공조기(20-2)로부터 측정된 제2 거리를 비교하여 제1 거리가 더 짧은 경우 제1 공조기(20-1)의 출력량을 제2 공조기(20-2)의 출력량보다 증가시킬 수 있다. 이는 사용자의 위치에 따라 복수의 공조기(20-1, 20-2)를 효율적으로 관리하기 위함이다.
또한, 에너지 절감형 공조기 관리장치는 실내에 복수의 사용자(P1, P2)가 위치한 경우, 각 사용자와 각 공조기 간의 거리를 연산하여 관리하는 것도 가능하다. 이 경우, 제1 공조기(20-1)와 제2 공조기(20-2)로부터 최단거리에 있는 사용자 인원수에 따라 출력세기가 조절된다. 이에 따라, 상대적으로 사용자의 수가 적은 곳에는 전력소비가 낮아짐에 따라 전체적인 전력소비량을 줄일 수 있다.
도 6을 참조하면, 에너지 절감형 공조기 관리장치는 복수의 공조기 중 메인공조기(20-3)와 서브공조기(20-4)를 구분하여 제어할 수 있다. 메인공조기(20-3)는 주변의 적어도 하나 이상의 서브공조기(20-4)와 통신할 수 있다. 메인공조기(20-3)의 운전시 주변의 서브공조기(20-4)는 실내 공기를 출입문 쪽으로부터 흡입하거나, 배출하면서 공기순환을 보조하는 역할을 한다. 이 경우, 서브공조기(20-4)는 메인공조기(20-3)로부터 직접 제어신호를 받아 동작하거나, 에너지 절감형 공조기 관리장치와 통신하여 제어신호를 받아 동작할 수 있다. 복수의 서브공조기(20-4)는 이웃하는 서브공조기(20-4)로 신호를 순차적으로 전송하는 것도 가능하다. 서브공조기(20-4)는 고정형이나 이동형으로 형성될 수 있다.
도 7은 도 2에 따른 에너지 절감형 공조기 관리장치에서 복수의 공조기의 전력 타이밍을 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 제1 공조기, 제2 공조기 및 제3 공조기의 동작 타이밍을 나타내며, 이 경우 허용최대전력(일정한 주기 내에서 동작 시간 100%인 경우)이 각각 1100W, 1650W 및 2000W이고, 동작 주기가 1분이며, 전력 허용치는 3.3kW라고 가정하여 설명하도록 한다.
세번째 주기(cycle 3)를 비교하면, 제2 공조기가 턴-온되어 동작을 개시함과 동시에 제1 공조기의 동작이 잠시 멈춘다. 그리고 제2 공조기가 주기적으로 턴-오프(turn-off)되는 시간동안 제1 공조기가 턴-온되어 동작함으로써 동시 동작 구간이 0으로 맞추어 순간 소모 전력을 최소로 줄이는 효과가 있다.
한편 셋 이상의 공조기가 동작할 때 동시 동작 구간이 불가피하게 생길 경우(0초 초과)에는 적어도 셋 이상의 공조기들 중 적어도 어느 둘 이상의 공조기의 소모전력의 합이 최소이면서, 동시 동작 구간이 최소가 되는 조합으로 각 공조기의 타이밍을 제어한다.
즉, 또한 다섯번째 주기(cycle 5)를 비교하면, 제1 공조기 및 제2 공조기가 동작 개시 중에 제3 공조기가 소모전력 50%, 즉, 동작 시간 30초로 주기적으로 턴-온된다. 이때 제1 공조기와 제2 공조기의 소모 전력의 합은 2750W, 제2 공조기와 제3 공조기의 소모전력의 합은 3650W, 제3 공조기와 제1 공조기의 소모 전력의 합은 3100W이므로, 상기 조합 중에서 가장 작은 소모 전력의 합을 가지는 제1 공조기와 제2 공조기가 동시 동작 구간을 갖도록 동작 개시 타이밍을 제어한다. 따라서 제3 공조기의 동작 시간과 이격되어 제1 공조기 및 제2 공조기가 동시 동작 구간을 갖도록 개시 타이밍을 조절하면, 전체 공조기는 한 주기 내에서 순간 소모 전력은 30초 동안 2750W 및 이후 30초 동안 2000W로 안정적으로 동작하게 된다.
또한, 각 주기마다 동작하지 않는 공조기의 경우 대기전력을 차단하는 것도 가능하다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
10 : 센서
11 : 기상정보
20 : 공조기
20-1 : 제1 공조기
20-2 : 제2 공조기
20-3 : 메인공조기
20-4 : 서브공조기
21 : 급기팬
22 : 리턴팬
23 : 유압댐퍼
23-1 : 제1 모터
24 : 필터
25 : 열교환기
26 : 배기댐퍼
26-2 : 제2 모터
27 : 리턴댐퍼
27-1 : 제3 모터
28 : 바이패스댐퍼
28-1 : 제4 모터
29 : 센서
30 : 전력량계
40 : 사용자 단말
100 : 공조기 관리장치
110 : 흡배기 관리부
120 : 환경정보 관리부
130 : 전력정보 관리부
140 : 제어부
150 : 통신부
160 : 평가부
170 ; 필터관리부

Claims (5)

  1. 실외로부터 실내로 유입되는 흡기의 부하량과, 실내로부터 실외로 배출되는 배기의 부하량을 관리하는 흡배기 관리부;
    실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지농도, 통신정보, 가스농도 및 소리정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리하는 환경정보 관리부;
    공조기의 전력정보를 관리하는 전력정보 관리부;
    외부의 사용자 단말 및 외부의 기상청서버와 통신하는 통신부;
    상기 공조기 내부에 교체형으로 삽입되는 필터의 교체주기를 관리하되, 상기 필터에 흡입되거나 배출되는 공기압이 기준치 미만으로 떨어지거나, 상기 필터의 무게가 기준치를 초과하는 경우에는 교체신호를 상기 사용자 단말로 전송하는 필터관리부; 및
    복수의 상기 사용자 단말로부터 입력된 공조조건에 대한 평점인 평가정보와, 상기 전력정보가 표시되는 전자지도를 생성하고, 전력계통의 관리비정보를 예측하여 제공하는 평가부; 및
    상기 흡기의 부하량이 기 설정된 기준부하범위를 초과한 경우 상기 공조기의 공기순환을 중단시키고, 실내의 상기 환경정보가 기 설정된 환경범위를 벗어하는 경우 상기 공조기의 공기순환을 동작시키되 상기 환경정보에 따라 상기 공조기의 전력소비를 최소화시키는 공기정화모드를 선택하며, 상기 가스농도를 기준으로 판단한 재실인원과 상기 통신정보를 통해 판단한 재실인원이 서로 다른 경우 상기 통신정보를 기초로 재실정보를 업데이트하여 상기 공조기의 출력을 제어하되, 실내에 사용자가 감지되는 경우, 제1 공조기와의 제1 거리정보와, 제2 공조기와의 제2 거리정보를 비교하여 상기 제1 공조기 및 상기 제2 공조기의 출력을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 환경정보 관리부는,
    상기 기상청서버로부터 제1 미세먼지정보를 획득하고, 실외에 설치된 센서로부터 제2 미세먼지정보를 획득하여 관리하고, 상기 소리정보를 통해 서로 다른 음성주파수가 감지되는 경우 상기 재실정보를 업데이트하며,
    상기 제어부는,
    외기순환스케줄에 따라 상기 공조기의 공기순환을 동작시키되, 상기 제1 미세먼지정보와 상기 제2 미세먼지정보를 비교하여 기 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 제2 미세먼지정보를 기초로 상기 외기순환스케줄을 변경시키는 에너지 절감형 공조기 관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력정보 관리부는,
    실내에 설치된 복수의 상기 공조기의 시간별 운전스케줄을 생성하고,
    상기 제어부는,
    기 설정된 대기시간 이상 동작이 중단되는 상기 공조기의 대기전력을 차단하고, 상기 대기전력의 절감량을 누적하여 관리하는 에너지 절감형 공조기 관리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실내에 복수의 공조기가 설치된 경우, 상기 공조기의 동작 타이밍을 서로 다르게 조절하여 기 설정된 전체허용전력 내에서 동작하도록 하는 에너지 절감형 공조기 관리장치.
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