KR102123950B1 - 에너지 절감현황 표시 시스템, 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 절감 현황 표시 시스템, 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빌딩 에너지 제어 및 모니터링을 수행하는 BEMS(Building Energy Management System) 소프트웨어에서 건물 내에서의 에너지 제어에 있어서 엔탈피 제어 및 듀티 사이클 제어와 관련하여 절감 현황을 보다 사용자가 직관적으로 파악할 수 있도록 하는, 에너지 절감 현황 표시 시스템, 및 방법에 관한 것이다.

Description

에너지 절감현황 표시 시스템, 및 방법 {Energy Reduction Status Display System, and Method}

본 발명은 에너지 절감 현황 표시 시스템, 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빌딩 에너지 제어 및 모니터링을 수행하는 BEMS(Building Energy Management System) 소프트웨어에서 건물 내에서의 에너지 제어에 있어서 엔탈피 제어 및 듀티 사이클 제어와 관련하여 절감 현황을 보다 사용자가 직관적으로 파악할 수 있도록 하는, 에너지 절감 현황 표시 시스템, 및 방법에 관한 것이다.

건물 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)은 건물에 IT 기술을 활용하여 전기, 공조, 방범, 방재 같은 여러 건축 설비를 관리하는 시스템. 건물에서 쓰는 여러 가지 설비를 관리하여 쾌적한 환경을 조성하고 에너지 절감과 인건비 절감은 물론 건물 수명 연장을 목표로 하고 있다

이와 같은 BEMS의 주요 기능 중 하나는 에너지 절감 성과를 연산/가시화 하는 기능이다. 건물 전체의 에너지 사용량을 예측하거나, 과거의 운전 이력을 기반으로 비교하여 에너지 절감 성과를 표현하는 것은 대부분의 BEMS 관련 소프트웨어에서 구현하고 있지만, 공조기의 에너지 절감 성과에 대해 과거 이력 등을 포함하여 보다 직관적으로 표현하는 방법은 잘 구현되지 못하고 있다.

한편, 현재 BEMS 에서 공조기 대상의 에너지 절감 기능으로는 대표적으로, 엔탈피(Enthalpy) 제어, 듀티 싸이클(Duty Cycle) 제어가 있고, BEMS 를 구현하는 소프트웨어 혹은 기타 제어기에서 관리자가 엔탈피 제어, 듀티 싸이클 제어에 대한 기설정된 기간 동안 자동 운전 설정을 함으로써, BEMS에서 엔탈피 제어 및/또는 듀티 싸이클 제어를 수행할 수도 있고, 혹은 관리자가 수동으로 에너지 절감 기능과 관련된 모드 전환, 공조기의 덕트, 팬의 상태 제어 등을 수행할 수도 있다.

현재까지는 BEMS에서의 에너지 절감 기능의 수행 자체에 대한 연구가 이루어졌고, BEMS 에서의 상기 세부 에너지 절감 기능에 의한 효과를 보다 관리자가 직관적으로 인지하거나 혹은 관리자가 자신이 수동으로 빌딩의 에너지 제어에 대한 운전을 하는 경우에서의 효율성 정도를 직관적으로 인식하는 수단이 없어, BEMS에서의 세부 에너지 절감 기능의 효과를 명확하게 확인하거나 혹은 수동 운전을 보다 개선시킬 수 있는 가이드를 받기가 어려운 실정이다.

한국등록특허 10-1077369

본 발명의 목적은 빌딩 에너지 제어 및 모니터링을 수행하는 BEMS(Building Energy Management System) 소프트웨어에서 건물 내에서의 에너지 제어에 있어서 엔탈피 제어 및 듀티 사이클 제어와 관련하여 절감 현황을 보다 사용자가 직관적으로 파악할 수 있도록 하는, 에너지 절감 현황 표시 시스템, 및 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 가지는 컴퓨팅 장치에서 수행되는 에너지 절감현황 표시 방법으로서, 상기 에너지 절감현황 표시 방법은 엔탈피제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제1절감성과표시단계를 포함하고, 실내 공기가 흡기되는 환기구, 환기구에서 유입된 공기가 외부로 배기되는 배기구, 외부 공기가 흡기되는 외기구, 외부 공기 혹은 환기구에서 유입된 공기가 실내로 배기되는 급기구, 냉방코일, 환기팬, 및 흡기팬을 포함하는 공조기모듈에서의 상기 환기구측의 제1온습도정보, 상기 급기구측의 제2온습도정보, 상기 냉방코일과 상기 외기구 사이의 제3온습도정보, 상기 외기구측의 제4온습도정보, 상기 급기구측으로의 풍량정보를 수신하는 단계; 상기 제2온습도정보, 상기 제4온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 외기도입시의 코일부하예측값을 도출하는 단계; 상기 제1온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 환기회수시의 코일부하예측값을 도출하는 단계; 상기 제3온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 실제 코일부하예측값을 도출하는 단계; 상기 외기도입시의 코일부하예측값, 상기 환기회수시의 코일부하예측값, 및 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 에너지절감현황을 표시하는 제1표시단계를 포함하는, 에너지 절감현황 표시 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 외기도입시의 코일부하예측값을 도출하는 단계는 상기 제4온습도정보에 기초하여 외기엔탈피를 도출하고, 상기 제2온습도정보에 기초하여 급기엔탈피를 도출하고, 상기 외기도입시의 코일부하예측값은 상기 외기엔탈피와 상기 급기엔탈피의 차이 및 상기 풍량정보에 기초하여 도출된다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1표시단계는, 일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 기초하여 부하가 최대인 지점들을 이어주는 최대코일부하선을 도출하고, 상기 최대코일부하선을 표시하는 단계; 일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 기초하여 부하가 최소인 지점들을 이어주는 최저코일부하선을 도출하고, 상기 최저코일부하선을 표시하는 단계; 및 일정 시간구간에 대한 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 현재코일부하선을 도출하고, 상기 현재코일부하선을 표시하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1표시단계는 상기 최대코일부하선 혹은 상기 최저코일부하선 및 상기 현재코일부하선에 기초하여 상기 일정구간동안의 에너지절감량을 도출하는 단계; 상기 에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1표시단계는, 상기 시간축과 코일부하축의 2축공간에서 상기 최대코일부하선, 최저코일부하선, 및 현재코일부하선을 그래프형태로 표시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1표시단계는, 일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 외기도입시 코일부하선을 표시하는 단계; 일정 시간구간에 대한 상기 환기회수시의 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 환기회수시 코일부하선을 표시하는 단계; 및 일정 시간구간에 대한 상기 실제코일예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 현재코일부하선을 표시하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 에너지 절감현황 표시 방법은 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제2절감성과표시단계를 포함하고, 상기 제2절감성과표시단계는, 일반운전시의 일정 지점의 상기 환기팬 및 흡기팬의 전력사용량이 일정 시간구간 동안 유지된다고 가정하는 상태의 전력사용량에 해당하는 일반운전시팬부하를 도출하는 단계; 듀티싸이클 제어가 수행될 때의 상기 일정 시간구간 동안의 상기 환기팬 및 흡기팬의 전력사용량에 해당하는 현재팬부하를 도출하는 단계; 상기 일반운전시팬부하 및 상기 현재팬부하에 기초하여 상기 일정 시간구간 동안의 실시간에너지절감량을 도출하는 단계; 상기 현재팬부하, 및 상기 실시간에너지절감량에 기초하여 듀티싸이클제어에 의한 에너지절감현황을 표시하는 제2표시단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2표시단계는, 일정 시간구간에 대해 상기 현재팬부하의 일부 지점 혹은 전체지점을 이어주는 현재팬부하선을 표시하는 단계; 일정 시간구간에 대해 상기 실시간에너지절감량의 일부 지점 혹은 전체지점을 이어주는 실시간에너지절감량선을 표시하는 단계; 일정 시간구간에 대해 상기 실시간에너지절감량에 기초하여 상기 일정 시간구간 동안의 전체에너지절감량을 도출하는 단계; 상기 전체에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2표시단계는, 상기 시간축과 팬에너지부하의 2축공간에서 상기 현재팬부하선 및 상기 실시간에너지절감량선을 그래프형태로 표시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 시뮬레이션 모델링 없이 실시간으로 사용자가 자신의 시스템의 운전상태를 파악하기 용이한 에너지 절감 정보를 산출하여, 관리자가 보다 더욱 직관적으로 파악할 수 있게 하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 절감 기준값을 현 공조기의 운전 데이터를 활용하기 때문에, 실시간으로 비교 기준값과 현재값의 차이를 측정하고 가시화 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔탈피 제어에서는 최저기준과 최대기준 에서의 코일 부하의 차이를 공조기의 에너지 절감량의 기준값으로 제공함으로써, 보다 엔탈피 제어와 관련된 운전 가이드를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 듀티싸이클 제어에서는 전력에너지의 가상의 사용량을 기준값으로 하여 에너지 절감 현황을 도출하기 때문에, 보다 직관적인 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시뮬레이션이나 과거 운전 데이터 분석으로는 쉽지 않은 '공조기'의 에너지 절감 운전 성과를 가시화 할 수 있으며, 공조기의 절감량을 기준으로 열원 설비 (냉동기 / 냉각탑 / 냉수 펌프 / 냉각수 펌프) 등의 에너지 절감량도 연동하여 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, BEMS가 설비 운전의 보조적인 역할로서, BEMS에서는 운전 조건에 따른 에너지 사용량을 예상하여 운전자에게 제공하고, 실제 운전 제어는 설비 운전 담당자가 설비시스템을 이용하여 에너지 절감 운전을 하도록 하는 방법으로 BEMS가 추구하는 에너지 절감 제어를 실현할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조기 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공조기 모듈의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감현황 표시 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치 및 이와 관련된 공조기 모듈의 내부구성을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔탈피 제어에 따른 공조기모듈 내부에서의 공기의 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔탈피제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제1절감성과표시단계의 세부 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 6은 제1절감성과표시단계의 제1표시단계의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 6의 방법으로 수행된 에너지 절감현황 표시화면의 일 예를 도시한다.
도 8은 제1절감성과표시단계의 제1표시단계의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 8의 방법으로 수행된 에너지 절감현황 표시화면의 BMS 소프트웨어의 화면 일예를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제2절감성과표시단계의 세부 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 11은 제2절감성과표시단계와 관련된 듀티싸이클 제어의 절감현황을 개략적으로 도시한다.
도 12는 제2절감성과표시단계의 제2표시단계의 세부 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 13은 도 12의 방법으로 수행된 에너지 절감현황 표시화면의 BMS 소프트웨어의 화면 일예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅장치의 내부 하드웨어 구성을 예시적으로 도시한다.

이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 0의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조기 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공조기 시스템은 냉난방매체공급기(100), 1 이상의 공조기모듈(1000) 및 상기 1 이상의 공조기모듈(1000)이 냉난방에너지를 공급하는 내부공간을 포함한다.

공조기모듈(1000)은 상기 냉난방매체공급기(100)로부터 공급받은 냉매 혹은 난방매체를 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에 흐르게 하여, 공조기모듈(1000)을 지나가게 되는 공기가 냉각 혹은 가열되게 하여, 상기 내부공간에 냉방 혹은 난방을 제공할 수 있다.

BEMS 는 건물내의 여러 가지 에너지를 관리하는 시스템인데, 본 발명에서는 BEMS 의 기능 중 냉난방 공조기에 대한 관리 기능을 중심으로 본 발명의 에너지 절감현황 표시 방법을 설명하기로 한다.

상기 건물의 공조에서 사용되는 에너지는 공조기 모듈 자체의 구성요소(예를 들어, 팬)에서 사용되는 에너지 및 상기 냉난방매체공급기(100)(예를들어 냉동기)에서 사용되는 에너지가 될 수 있다. 이와 같은 에너지의 사용량 혹은 절약량을 예측하기 위해서는 일반적으로는 건물에 대한 모델링, 외부 환경에 대한 예측값들을 이용해왔다.

한편, 에너지 절감량을 산출하기 위해, 기준값 (비교대상)이 필요하다. 일반적으로 기준값은 에너지 시뮬레이션 결과, 과거 에너지 사용량, 설계값 등이 사용되었으나, 에너지 시뮬레이션은 건물, 공조기 및 환경 등에 대한 시뮬레이션 모델이 정교해야 한다.

또한, 시뮬레이션의 외부 입력변수로서 보통 '기상 예보 데이터'가 사용되는데, 그 정확성이 낮은 경우가 상당하며, 대부분 시뮬레이션 모델 자체도 건물의 내부 요소를 정확하게 반영하기 어렵고, 또한 건물 내부의 환경, 구성요소의 배치가 변경되는 경우에, 다시 시뮬레이션 모델을 개선해야 한다는 문제점이 있다.

또한, 과거 에너지 사용량을 비교할 경우, 에너지 사용 조건이 현재와 과거가 상이한 경우가 많아, 정확한 비교가 어려우며, 설계값은 실제 사용량과 상이한 경우가 많고, 매년 바뀌는 운전의 결과를 기준값에 적용할 수 없다.

대부분의 에너지 시뮬레이션은 '열원'의 생산 에너지 또는 건물의 부하 에너지를 계산하는데 유용하게 사용되지만, 공조기 수준의 에너지 사용량 / 부하량을 계산하는 것은 거의 불가능하다.

본 발명에서는 기존의 시뮬레이션, 모델링 없이 새로운 방법에 의하여 건물의 에너지 절감 성과를 구현하였다. 후술하는 본 발명의 실시예들에 따르면 시뮬레이션이나 과거 운전 데이터 분석으로는 쉽지 않은 공조기'의 에너지 절감 운전 성과를 가시화 할 수 있으며, 공조기의 절감량을 기준으로 열원 설비 (냉동기, 냉각탑, 냉수 펌프, 냉각수 펌프) 등의 에너지 절감량도 연동하여 산출할 수 있다.

본 발명에서는 BEMS가 설비 운전의 보조적인 역할로서, BEMS에서는 운전 조건에 따른 에너지 사용량을 예상하여 운전자에게 제공하고, 실제 운전 제어는 설비 운전 담당자가 설비시스템을 이용하여 에너지 절감 운전을 하도록 하는 방법으로 BEMS가 추구하는 에너지 절감 제어를 실현하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공조기 모듈의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공조기 모듈은 H 형태의 통로 구조를 가지고, H형태의 통로구조의 단부측에는 실내 공기가 흡기되는 환기구(1100.1), 환기구(1100.1)에서 유입된 공기가 외부로 배기되는 배기구(1100.2), 외부 공기가 흡기되는 외기구(1100.4), 외부 공기 혹은 환기구(1100.1)에서 유입된 공기가 실내로 배기되는 급기구(1100.3)를 포함한다.

상기 환기구(1100.1) 및 상기 급기구(1100.3)는 상기 공간(건물의 내부 공간)에 접하여 있고, 상기 배기구(1100.2) 및 상기 외기구(1100.4)는 외기에 접하고 있다.

배기구(1100.2), 및 외기구(1100.4)는 각각 배기댐퍼(1200.2), 및 외기댐퍼(1200.4)가 설치되어 있다, 또한, 추가적으로 상기 H자의 통로에서 가운데 부분, 즉 환기구(1100.1)-배기구(1100.2) 유로와 외기구(1100.4)-급기구(1100.3) 사이의 통로에는 혼합댐퍼(1200.5)가 설치되어 있다. 상기 공조기모듈(1000)의 제어부(2000)는 상기 댐퍼들 및 팬부의 동작을 제어함으로써, 복수의 모드로 공조기모듈(1000)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 이와 같은 공조기모듈(1000)의 전체 동작의 제어는 관리자가 일정 규칙에 따라 자동적으로 제어하도록 하거나, 자동적으로 제어하면서 관리자가 일부 조작을 하여 반자동적으로 제어하도록 하거나, 혹은 관리자가 수동으로 할 수 있다. 반드시 자동으로 공조기모듈(1000)을 제어하지 않는 이유는 외기의 환경이나 건물 내부의 사용현황이 변경됨에 따라 건물의 재실자들이 보다 최적의 환경에 있도록 하기 위함이다.

냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)은 도 1에 도시된 냉난방매체공급기(100)로부터 냉난방매체를 전달받고, 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에 냉난방매체가 흐르면서, 공조기모듈(1000)을 통과하는 공기와 열교환을 하여 실내공간의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 환기구(1100.1)측에는 환기팬(1400.1)이 설치되어 있고, 급기구(1100.3)측에는 급기팬(1400.2)이 설치되어 있다. 환기팬(1400.1)을 통하여 환기구(1100.1)측에서는 실내의 공기를 유입시킬 수 있고, 상기 급기팬(1400.2)을 통하여 공조기모듈(1000) 내부로 들어온 공기를 실내로 유입시킬 수 있다.

본 발명에 따른 공조기모듈(1000)에서는 에너지 절감현황을 산출하기 위하여 후술하는 바와 같이 공기의 엔탈피를 계산하여야 하는데, 이를 위하여 상기 공조기모듈(1000)의 구조에서, 환기구(1100.1)측에 환기온습도센서(1300.1), 급기구(1100.3)측의 급기온습도센서(1300.2), 혼합댐퍼(1200.5) 혹은 외기구(1100.4)와 상기 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 사이에 혼합온습도센서(1300.3), 외기구(1100.4)측의 외기온습도센서(1300.4)가 설치되어 있다. 또한, 추가적으로, 상기 급기구(1100.3)측으로 나가서 실내로 공급되는 공기의 유량을 산출하기 위하여 급기구(1100.3)측에 유량센서(1600)가 설치되어 있다. 상기 유량센서(1600)는 차압센서 등으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감현황 표시방법은 BEMS 소프트웨어에서 수행이 되고, BEMS 소프트웨어는 전술한 바와 같은 공조기모듈(1000)에서의 상기 환기구(1100.1)측의 제1온습도정보, 상기 급기구(1100.3)측의 제2온습도정보, 상기 냉방코일(1500.1)과 상기 외기구(1100.4) 사이의 제3온습도정보, 상기 외기구(1100.4)측의 제4온습도정보, 상기 급기구(1100.3)측으로의 풍량정보를 수신하고, 이를 통하여 가상적인 상황을 기준점으로 하여 에너지 절감현황을 표시한다.

본 발명에 따른 에너지 절감현황 표시방법은 별도의 모델링 없이 기존의 공조기모듈(1000)의 구조에서 센싱된 정보에 기초하여 보다 사용자에게 직관적으로 에너지 절감현황을 표시할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절감현황 표시 방법을 수행하는 컴퓨팅 장치 및 이와 관련된 공조기 모듈의 내부구성을 개략적으로 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼부(1200), 팬부(1400), 온습도센서부(1300), 유량센서(1600)는 제어부(2000)에 접속된다. 제어부(2000)는 상기 댐퍼부(1200), 팬부(1400)에 대해 제어신호를 송신하거나 온습도센서부(1300), 유량센서(1600)로부터 센싱값 등을 전달받을 수 있다.

상기 댐퍼부(1200)는 전술한 배기댐퍼(1200.2), 외기댐퍼(1200.4), 및 혼합댐처(1200.5)를 포함한다. 상기 팬부(1400)는 전술한 환기팬(1400.1), 급기팬(1400.2)을 포함한다. 상기 온습도센서부(1300)는 전술한 환기구(1100.1)측의 환기온습도센서(1300.1), 급기구(1100.3)측의 급기온습도센서(1300.2), 혼합댐퍼(1200.5) 혹은 외기구(1100.4)와 상기 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 사이의 혼합온습도센서(1300.3), 외기구(1100.4)측의 외기온습도센서(1300.4)를 포함한다.

컴퓨팅장치(3000)는 제어부(2000)와 데이터 교환을 할 수 있고, 컴퓨팅 장치에서 BEMS 소프트웨어가 수행된다. 도 3에서는 편의상 BEMS소프트웨어 중 본원 발명과 관련이 있는 엔탈피제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제1절감성과표시단계를 수행하는 제1절감성과표시부; 및 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제2절감성과표시단계를 수행하는 제2절감성과표시부를 표시하였다.

도 3의 컴퓨팅 장치의 하드웨어 구성의 일 예는 도 14를 참조하여 후술하기로 한다.

본 발명의 에너지 절감현황 표시방법은 BEMS의 기능 중 엔탈피 제어와 관련된 에너지 절감현황 및/또는 BEMS의 기능 중 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지 절감현황을 표시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔탈피 제어에 따른 공조기모듈(1000) 내부에서의 공기의 흐름을 개략적으로 도시한다.

엔탈피 제어는 환기 공기의 온습도 에너지(엔탈피)와 외기 공기의 온습도 에너지(엔탈피)를 비교하여, 외기를 활용하여 냉방에 활용하는 방법이다.

냉방에 있어서, 한여름의 냉방 중이나 한겨울의 난방중에는 대부분 환기공기를 순환시키는 것이 유리하지만, 환절기에는 외기를 도입할 때가 더 유리한 구간이 있다. 이러한 경우에 엔탈피 비교 제어방법을 이용하면 냉/난방 에너지를 절감할 수 있다.

공조기의 냉난방 코일에 걸리는 에너지 부하는 크게 이상적으로는 2개의 패턴을 보인다. 제1패턴은 환절기 패턴으로, 오전 외기 100%도입을 할 때 코일 부하가 적다가 오후에 온도가 높아지면서 환기 100% 회수가 더 유리하고, 저녁 시간에는 다시 외기를 도입할 때 더 유리한 형태이다. 제2패턴은 한 여름의 패턴으로 볼 수 있는데, 아침시간부터 하루 종일 환기회수의 코일 부하가 더 적은 경우이다. 다만, 제2패턴의 경우에도 한밤중과 새벽시간에만 일부 외기 도입이 유리한 구간이 잠깐 보일 수 있다.

공조기모듈(1000)에서는 상기 2가지 경우가 코일에 적용되는 최대/최소의 부하량이 되는데, 해당시간에 가장 코일부하가 적은 방식으로 공조기를 운전하는 것이 가장 에너지를 적게 사용하는 방식이고, 엔탈피 제어는 이를 이용하는 방식이다.

도 4의 (A)는 외기도입시의 공조기모듈(1000)의 동작을 도시한다. 이 경우, 혼합댐퍼(1200.5)를 폐쇄하고, 나머지 배기댐퍼(1200.2), 외기댐퍼(1200.4)는 모두 개방하여, 내부공간의 공기가 외기로 나가고, 외기의 공기가 내부공간으로 유입되면서, 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에 의하여 냉난방이 수행되는 형태이다.

도 4의 (B)는 환기회수시의 공조기모듈(1000)의 동작을 도시한다. 이 경우, 배기댐퍼(1200.2) 및 외기댐퍼(1200.4)를 폐쇄하고, 나머지 혼합댐퍼(1200.5) 를 모두 개방하여, 내부공간의 공기가 다시 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)을 통해 열교환을 하고, 다시 내부공간으로 유입되어 냉난방이 수행되는 형태이다.

엔탈피 제어는 외부 공기의 엔탈피와 내부 공기의 엔탈피를 비교하여 상기 도 4의 (A)의 동작형태 및 도 4의 (B)의 동작형태 사이에서 전환을 하는 것이다.

동작은 도 4의 (A) 혹은 도 4의 (B)의 100% 형태로 이루어질 수도 있지만, 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)가 각각 50%, 50% 정도의 비중을 차지하도록 혼합하여 이루어질 수도 있다.

BEMS는 자동적으로 엔탈피 제어를 하도록 하는 기능을 제공하나, 운전자가 수동으로 동작모드를 변경하는 경우나 혹은 다른 제어스케쥴에 따라 엔탈피 제어를 100% 그대로 따라가지 않는 경우가 있다. 예를 들어 에너지적으로는 환기회수가 유리하나, 재실인원이 급격하게 많아 지는 경우에 건물내부의 이산화탄소 농도가 높아지는 경우에는 운전자의 입력 혹은 다른 제어스케쥴에 따라서 외기도입으로 운영될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔탈피제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제1절감성과표시단계의 세부 단계들을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 제1절감성과표시단계는 엔탈피제어의 양극단 지점들을 기준으로 현재 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 부하예측값에 기초하여 현재의 냉난방효율을 보다 직관적으로 도시한다

제1절감성과표시단계는 실내 공기가 흡기되는 환기구(1100.1), 환기구(1100.1)에서 유입된 공기가 외부로 배기되는 배기구(1100.2), 외부 공기가 흡기되는 외기구(1100.4), 외부 공기 혹은 환기구(1100.1)에서 유입된 공기가 실내로 배기되는 급기구(1100.3), 냉방코일(1500.1), 환기팬(1400.1), 및 흡기팬을 포함하는 공조기모듈(1000)에서의 상기 환기구(1100.1)측의 제1온습도정보, 상기 급기구(1100.3)측의 제2온습도정보, 상기 냉방코일(1500.1)과 상기 외기구(1100.4) 사이의 제3온습도정보, 상기 외기구(1100.4)측의 제4온습도정보, 상기 급기구(1100.3)측으로의 풍량정보를 수신하는 단계(미도시); 상기 제2온습도정보, 상기 제4온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 외기도입시의 코일부하예측값을 도출하는 단계(S100); 상기 제1온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 환기회수시의 코일부하예측값을 도출하는 단계(S200); 상기 제3온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 실제 코일부하예측값을 도출하는 단계(S300); 및 상기 외기도입시의 코일부하예측값, 상기 환기회수시의 코일부하예측값, 및 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 에너지절감현황을 표시하는 제1표시단계(S400)을 포함한다.

단계 S100에서는 상기 제2온습도정보, 상기 제4온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 외기도입시의 코일부하예측값을 도출한다. 즉, 본 발명에서는 실제 공조기모듈(1000)의 동작모드와 관계 없이 현재 공조기모듈(1000)이 100% 외기도입으로 운전된다고 가정하에, 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 코일부하예측값을 도출한다.

상기 외기도입시의 코일부하예측값을 도출하는 단계는 상기 제4온습도정보에 기초하여 외기엔탈피를 도출하고, 상기 제2온습도정보에 기초하여 급기엔탈피를 도출한다. 이상적인 엔탈피값은 온도 및 습도에 따라 결정되고, 상기 컴퓨팅장치(3000)는 주어진 온도 및 습도에 대하여 공기의 엔탈피를 도출하는 알고리즘 혹은 매칭테이블을 가지고 있다.

따라서, 상기 외기도입시의 코일부하예측값은 상기 외기엔탈피와 상기 급기엔탈피의 차이 및 상기 풍량정보에 기초하여 도출된다. 구체적으로, 외기엔탈피는 상기 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에 의하여 엔탈피가 변화하고, 변화된 엔탈피는 상기 급기엔탈피로 확인할 수 있다. 또한, 엔탈피 변화량 X 흐른 공기량(혹은 풍량)은 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에서 사용된 에너지에 상응하기 때문에, 본원 발명에서는 별도의 시뮬레이션을 수행하지 않더라도, 100% 외기도입을 가정하였을 때의 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 부하를 실시간으로 도출할 수 있다.

단계 S200에서는 상기 제1온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 환기회수시의 코일부하예측값을 도출한다. 즉, 본 발명에서는 실제 공조기모듈(1000)의 동작모드와 관계 없이 현재 공조기모듈(1000)이 100% 환기회수로 운전된다고 가정하에, 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 코일부하예측값을 도출한다.

상기 환기회수시의 코일부하예측값을 도출하는 단계는 상기 제1온습도정보에 기초하여 환기엔탈피를 도출하고, 상기 제2온습도정보에 기초하여 급기엔탈피를 도출한다. 이상적인 엔탈피값은 온도 및 습도에 따라 결정되고, 상기 컴퓨팅장치(3000)는 주어진 온도 및 습도에 대하여 공기의 엔탈피를 도출하는 알고리즘 혹은 매칭테이블을 가지고 있다.

따라서, 상기 환기회수시의 코일부하예측값은 상기 환기엔탈피와 상기 급기엔탈피의 차이 및 상기 풍량정보에 기초하여 도출된다. 구체적으로, 환기엔탈피를 갖는 공기는 상기 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에 의하여 엔탈피가 변화하고, 변화된 엔탈피는 상기 급기엔탈피로 확인할 수 있다. 또한, 엔탈피 변화량 X 흐른 공기량(혹은 풍량)은 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에서 사용된 에너지에 상응하기 때문에, 본원 발명에서는 별도의 시뮬레이션을 수행하지 않더라도, 100% 환기회수를 가정하였을 때의 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 부하를 실시간으로 도출할 수 있다.

단계 S300에서는 상기 제3온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 실제코일부하예측값을 도출한다. 즉, 본 발명에서는 실제 공조기모듈(1000)의 동작모드에 따른 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2) 전후의 엔탈피 차이로 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 코일부하예측값을 도출한다.

상기 실제코일부하예측값을 도출하는 단계는 상기 제3온습도정보에 기초하여 실제로 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)로 유입되는 공기의 혼합엔탈피를 도출하고, 상기 제2온습도정보에 기초하여 급기엔탈피를 도출한다. 이상적인 엔탈피값은 온도 및 습도에 따라 결정되고, 상기 컴퓨팅장치(3000)는 주어진 온도 및 습도에 대하여 공기의 엔탈피를 도출하는 알고리즘 혹은 매칭테이블을 가지고 있다. 따라서, 이는 100% 환기회수 모드 혹은 100% 외기도입 모드 뿐만 아니라, 그 중간의 댐퍼부(1200)의 조작에 따른 50%환기회수-50%외기도입 모드에서의 실제 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에서의 엔탈피 변화를 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값과 동일한 기준으로 측정하고, 이를 토대로 에너지 절감현황에 대한 지표를 산출하여 이를 보다 직관적으로 표시할 수 있다.

따라서, 상기 실제코일부하예측값은 상기 혼합엔탈피와 상기 급기엔탈피의 차이 및 상기 풍량정보에 기초하여 도출된다. 구체적으로, 혼합엔탈피를 갖는 공기는 상기 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에 의하여 엔탈피가 변화하고, 변화된 엔탈피는 상기 급기엔탈피로 확인할 수 있다. 또한, 엔탈피 변화량 X 흐른 공기량(혹은 풍량)은 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)에서 사용된 에너지에 상응하기 때문에, 본원 발명에서는 별도의 시뮬레이션을 수행하지 않더라도, 100% 환기회수를 가정하였을 때의 냉방코일(1500.1) 혹은 난방코일(1500.2)의 부하를 실시간으로 도출할 수 있다.

상기 단계 100, 200, 300은 기설정된 시간 간격으로 실시간으로 수행됨이 바람직하고, 따라서 외기도입시의 코일부하예측값, 환기회수시의 코일부하예측값, 및 실제 코일부하예측값은 각각 복수의 시간구간에 대한 복수의 데이터를 포함한다.

상기 단계 400에서는 외기도입시의 코일부하예측값, 상기 환기회수시의 코일부하예측값, 및 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 에너지절감현황을 표시한다. 바람직하게는 일정 시간구간 동안의 코일부하예측값에 기초하여, 에너지사용량의 기설정된 기준의 상한선 및 하한선을 표시하고, 실제코일부하예측값을 도시함으로써, 보다 사용자가 자신의 운전범위에서 얼마나 엔탈피제어 기준 얼마나 에너지를 절감하였는지를 확인할 수 있다.

도 6은 제1절감성과표시단계의 제1표시단계(도 5에서의 단계 400)의 일 실시예를 개략적으로 도시하고, 도 7은 도 6의 방법으로 수행된 에너지 절감현황 표시화면의 일 예를 도시한다.

상기 제1표시단계(S400)는 일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 기초하여 부하가 최대인 지점들을 이어주는 최대코일부하선을 도출하고, 상기 최대코일부하선을 표시하는 단계(S410); 일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 기초하여 부하가 최소인 지점들을 이어주는 최저코일부하선을 도출하고, 상기 최저코일부하선을 표시하는 단계(S420); 및 일정 시간구간에 대한 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 현재코일부하선을 도출하고, 상기 현재코일부하선을 표시하는 단계(S430); 상기 제1표시단계는 상기 최대코일부하선 혹은 상기 최저코일부하선 및 상기 현재코일부하선에 기초하여 상기 일정구간동안의 에너지절감량을 도출하는 단계(S440); 및 기 에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계(S450);을 포함한다.

구체적으로, 도 7의 굵은 빨간색선 및 굵은 파란색선으로 도시된 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 해당한다. 단계 410은 각각 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에서 같은 시점에서 최대값을 갖는 점들을 이어서 최대코일부하선(외기도입시의 부하예측값에 해당할 수도 있고, 환기회수시의 부하예측값에 해당할 수 있은)을 표시하고, 단계 420은 각각 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에서 같은 시점에서 최소값을 갖는 점들을 이어서 최초코일부하선(외기도입시의 부하예측값에 해당할 수도 있고, 환기회수시의 부하예측값에 해당할 수 있은)을 표시한다.

이후, 단계 430에서는 실제 코일의 부하예측값에 해당하는 현재코일부하선(도 7에서는 실제운전부하선으로 도시)을 상기 최소코일부하선 및 최대코일부하선이 표시된 상태에서 중첩하여 표시한다. 이와 같은 방식으로 운전자는 자신이 과거 시점에서 이론적으로 에너지 사용량이 최대인 지점과 최소인 지점 사이에 어느 정도에서 운전을 하고 있었는지, 시간 지점별로 직관적으로 확인할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1표시단계는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 시간축과 코일부하축의 2축공간에서 상기 최대코일부하선, 최저코일부하선, 및 현재코일부하선을 그래프형태로 표시한다.

단계 440에서는 상기 최대코일부하선 혹은 상기 최저코일부하선 및 상기 현재코일부하선에 기초하여 상기 일정구간동안의 에너지절감량을 도출한다. 바람직하게는, 일정 시간구간 동안의 최대코일부하선과 현재코일부하선 사이의 공간의 면적을 계산하여, 실제 절감하였던 에너지절감량을 도출할 수 있다. 혹은 일정 시간구간 동안의 최저코일부하선과 현재코일부하선 사이의 공간의 면적을 계산하여, 더 절감할 수 있는 에너지량에 해당하는 에너지절감량을 도출할 수 있다.

다른 실시예에서는, 상기 최대코일부하선 및 상기 최저코일부하선 사이에 위치하는 현재코일부하선의 상대적인 비율 혹은 위치로 에너지절감량을 도시할 수 있다. 예를 들어, 일정시점에서 최대코일부하선이 50에 위치하고, 최저코일부하선이 20에 위치하고, 현재코일부하선이 35에 위치하는 경우에 이를 50% 절감효율지표로 표시할 수 있다. 또한, 다수의 시점에 대한 절감효율지표에 대해 평균값을 표시할 수도 있다.

도 8은 제1절감성과표시단계의 제1표시단계의 일 실시예를 개략적으로 도시하고, 도 9는 도 8의 방법으로 수행된 에너지 절감현황 표시화면의 BMS 소프트웨어의 화면 일예를 도시한다.

도 8에서의 상기 제1표시단계(S400)는, 일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 외기도입시 코일부하선을 표시하는 단계(S411); 일정 시간구간에 대한 상기 환기회수시의 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 환기회수시 코일부하선을 표시하는 단계(S421); 및 일정 시간구간에 대한 상기 실제코일예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 현재코일부하선을 표시하는 단계(S431); 상기 외기도입시 코일부하선 혹은 상기 환기도입시 코일부하선 및 상기 현재코일부하선에 기초하여 상기 일정구간동안의 에너지절감량을 도출하는 단계(S441); 상기 에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계(S451);를 포함한다.

도 8 및 도 9에서는 도 6 및 도 7과 비교시, 최대코일부하선 및 최저코일부하선을 도출하지 않고, 외기도입시 코일부하선 및 환기회수시 코일부하선을 그대로 표시한다는 점에서 차이가 있고, 나머지 구성은 동일하다.

한편, 단계 S441에서는 일정 시간구간 동안의 현재코일부하선과; 외기도입시 코일부하선 및 환기회수시 코일부하선 중 높은 부하선의 면적차이를 실제 절감하였던 에너지 절감량을 도출할 수 있다. 혹은 일정 시간구간 동안의 현재코일부하선과; 외기도입시 코일부하선 및 환기회수시 코일부하선 중 낮은 부하선의 면적차이를 더 절감할 수 있는 에너지량에 해당하는 에너지 절감량을 도출할 수 있다.

마찬가지로, 다른 실시예에서는, 상기 외기도입시 코일부하선 및 상기 환기회수시 코일부하선 사이에 위치하는 현재코일부하선의 상대적인 비율 혹은 위치로 에너지절감량을 도시할 수 있다. 예를 들어, 일정시점에서 외기도입시의 코일부하선이 50에 위치하고, 환기회수시의 코일부하선이 20에 위치하고, 현재코일부하선이 35에 위치하는 경우에 이를 50% 절감효율지표로 표시할 수 있다. 또한, 다수의 시점에 대한 절감효율지표에 대해 평균값을 표시할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제2절감성과표시단계의 세부 단계들을 개략적으로 도시한다. 도 11은 제2절감성과표시단계와 관련된 듀티싸이클 제어의 절감현황을 개략적으로 도시한다.

듀티싸이클제어는 실내가 설정 온도 이내로 동작하는 범위 내에서, 공조기모듈(1000)의 동작을 일정시간 동안 On과 Off를 반복하여 공조기 에너지를 절감하는 제어 방식이다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 공조기모듈(1000)의 팬부(1400)를 ON/OFF 함으로써, 듀티싸이클제어를 수행한다.

도 11을 참조하면, 파란색 선은 공조기가 계속 가동되는 것을 가정한 일반운전 전력량을 표시하고, 빨간색 선은 실제로 공조기가 간헐적으로 정지되는 듀티 싸이클 제어를 수행할 때의 전력량을 표시한다.

본 발명의 일 실시예에서는 일반운전 모드의 전력량 그래프와 듀티싸이클 모드의 전력량 그래프의 차이 면적만큼 에너지가 절간된다고 가정하고, 이에 대한 절감량을 표시한다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 제1절감성과표시단계에 추가적으로 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제2절감성과표시단계를 포함한다.

상기 제2절감성과표시단계는, 일반운전시의 일정 지점의 상기 환기팬(1400.1) 및 흡기팬의 전력사용량이 일정 시간구간 동안 유지된다고 가정하는 상태의 전력사용량에 해당하는 일반운전시팬부하를 도출하는 단계(S1100); 듀티싸이클 제어가 수행될 때의 상기 일정 시간구간 동안의 상기 환기팬(1400.1) 및 흡기팬의 전력사용량에 해당하는 현재팬부하를 도출하는 단계(S1200); 상기 일반운전시팬부하 및 상기 현재팬부하에 기초하여 상기 일정 시간구간 동안의 실시간에너지절감량을 도출하는 단계(S1300); 상기 현재팬부하, 및 상기 실시간에너지절감량에 기초하여 듀티싸이클제어에 의한 에너지절감현황을 표시하는 제2표시단계(S1400)를 포함한다.

단계 S1100에서는 일반운전시의 임의의 지점 혹은 기설정된 기준에 의한 지점(예를 들어 듀티싸이클이 시작되기 직전의 환기팬(1400.1) 및 흡기팬의 전력사용량)으로 전력사용량이 일정 시간구간 동안 유지된다고 가정한다. 혹은 실제 듀티싸이클에서 ON 지점에서의 환기팬(1400.1) 및 흡기팬의 부하를 일반운전시팬부하로 할 수 있다.

단계 S1200에서는 듀티싸이클 제어가 수행되는 상태에서의 현재팬부하를 도출한다. 현재팬부하는 상기 흡기팬 및 환기팬(1400.1)에서의 실측 전력량을 이용할 수도 있지만, 상기 일반운전시팬부하가 ON/OFF 된다고 가정하여 계산된 전력량에 해당할 수도 있다.

단계 S1300에서는 상기 일반운전시팬부하의 전력량 및 상기 현재팬부하의 전력량의 차이에 기초하여 실시간에너지절감량을 도출한다. 듀티싸이클 제어에서 ON 구간동안은 상기 실시간에너지절감량이 0에 수렴한다.

단계 S1400에서는 상기 S1100 내지 S1300에서 도출된 결과를 기초로 하여, 에너지절감현황을 도시한다.

도 12는 제2절감성과표시단계의 제2표시단계의 세부 단계들을 개략적으로 도시하고, 도 13은 도 12의 방법으로 수행된 에너지 절감현황 표시화면의 BMS 소프트웨어의 화면 일예를 도시한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제2표시단계(S1400)는 일정 시간구간에 대해 상기 현재팬부하의 일부 지점 혹은 전체지점을 이어주는 현재팬부하선을 표시하는 단계(S1410); 일정 시간구간에 대해 상기 실시간에너지절감량의 일부 지점 혹은 전체지점을 이어주는 실시간에너지절감량선을 표시하는 단계(S1420); 일정 시간구간에 대해 상기 실시간에너지절감량에 기초하여 상기 일정 시간구간 동안의 전체에너지절감량을 도출하는 단계; 및 상기 전체에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계;(S1430)를 포함한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제2표시단계는, 상기 시간축과 팬에너지부하의 2축공간에서 상기 현재팬부하선 및 상기 실시간에너지절감량선을 그래프형태로 표시한다.

도 13에서 도시된 바와 같이, 우측의 제1 레이어에서는 듀티싸이클 제어가 수행되는 현재팬부하선이 도시된 상태에서 절감량을 표시하고, 좌측의 제2 레이어에서는 일반 운전모드로 수행시의 예상 팬부하, 듀티싸이클 제어가 실시된 실제의 현재 팬부하, 및 상기 예상팬부하와 현재팬부하의 차이 혹은 상기 단계 S1430에서 도출된 전체에너지절감량에 해당하는 절감량이 디스플레이된다.

제2 레이어에서는 일반 운전모드로 수행시의 예상 팬부하(1400), 듀티싸이클 제어가 실시된 실제의 현재 팬부하(1400), 및 상기 예상 팬부하(1400)와 현재 팬부하의 차이 혹은 상기 단계 S1430에서 도출된 전체에너지절감량에 해당하는 절감량이 디스플레이된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 시뮬레이션 모델링 없이 실시간으로 정확한 에너지 절감 정보를 산출하여, 관리자가 보다 더욱 직관적으로 파악할 수 있게 하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 절감 기준값을 현 공조기의 운전 데이터를 활용하기 때문에, 실시간으로 비교 기준값과 현재값의 차이를 측정하고 가시화 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔탈피 제어에서는 최저기준과 최대기준 에서의 코일 부하의 차이를 공조기의 에너지 절감량의 기준값으로 제공함으로써, 보다 엔탈피 제어와 관련된 운전 가이드를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 듀티싸이클 제어에서는 전력에너지의 가상의 사용량을 기준값으로 하여 에너지 절감 현황을 도출하기 때문에, 보다 직관적인 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시뮬레이션이나 과거 운전 데이터 분석으로는 쉽지 않은 '공조기'의 에너지 절감 운전 성과를 가시화 할 수 있으며, 공조기의 절감량을 기준으로 열원 설비 (냉동기 / 냉각탑 / 냉수 펌프 / 냉각수 펌프) 등의 에너지 절감량도 연동하여 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, BEMS가 설비 운전의 보조적인 역할로서, BEMS에서는 운전 조건에 따른 에너지 사용량을 예상하여 운전자에게 제공하고, 실제 운전 제어는 설비 운전 담당자가 설비시스템을 이용하여 에너지 절감 운전을 하도록 하는 방법으로 BEMS가 추구하는 에너지 절감 제어를 실현할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅장치의 내부 구성을 예시적으로 도시한다.

도 14에 도시한 바와 같이, 컴퓨팅장치(11000)은 적어도 하나의 프로세서(processor)(11100), 메모리(memory)(11200), 주변장치 인터페이스(peripheral interface)(11300), 입/출력 서브시스템(I/Osubsystem)(11400), 전력 회로(11500) 및 통신 회로(11600)를 적어도 포함할 수 있다. 이때, 컴퓨팅장치(11000)은 상기 도 3의 컴퓨팅장치(3000)에 해당할 수 있다.

메모리(11200)는, 일례로 고속 랜덤 액세스 메모리(high-speed random access memory), 자기 디스크, 에스램(SRAM), 디램(DRAM), 롬(ROM), 플래시 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(11200)는 컴퓨팅장치(11000)의 동작에 필요한 소프트웨어 모듈, 명령어 집합 또는 그밖에 다양한 데이터를 포함할 수 있다.

이때, 프로세서(11100)나 주변장치 인터페이스(11300) 등의 다른 컴포넌트에서 메모리(11200)에 액세스하는 것은 프로세서(11100)에 의해 제어될 수 있다. 상기 프로세서(11100)은 단일 혹은 복수로 구성될 수 있고, 연산처리속도 향상을 위하여 GPU 및 TPU 형태의 프로세서를 포함할 수 있다.

주변장치 인터페이스(11300)는 컴퓨팅장치(11000)의 입력 및/또는 출력 주변장치를 프로세서(11100) 및 메모리 (11200)에 결합시킬 수 있다. 프로세서(11100)는 메모리(11200)에 저장된 소프트웨어 모듈 또는 명령어 집합을 실행하여 컴퓨팅장치(11000)을 위한 다양한 기능을 수행하고 데이터를 처리할 수 있다.

입/출력 서브시스템(11400)은 다양한 입/출력 주변장치들을 주변장치 인터페이스(11300)에 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 입/출력 서브시스템(11400)은 모니터나 키보드, 마우스, 프린터 또는 필요에 따라 터치스크린이나 센서등의 주변장치를 주변장치 인터페이스(11300)에 결합시키기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 다른 측면에 따르면, 입/출력 주변장치들은 입/출력 서브시스템(11400)을 거치지 않고 주변장치 인터페이스(11300)에 결합될 수도 있다.

전력 회로(11500)는 단말기의 컴포넌트의 전부 또는 일부로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어 전력 회로(11500)는 전력 관리 시스템, 배터리나 교류(AC) 등과 같은 하나 이상의 전원, 충전 시스템, 전력 실패 감지 회로(power failure detection circuit), 전력 변환기나 인버터, 전력 상태 표시자 또는 전력 생성, 관리, 분배를 위한 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

통신 회로(11600)는 적어도 하나의 외부 포트를 이용하여 다른 컴퓨팅장치와 통신을 가능하게 할 수 있다.

또는 상술한 바와 같이 필요에 따라 통신 회로(11600)는 RF 회로를 포함하여 전자기 신호(electromagnetic signal)라고도 알려진 RF 신호를 송수신함으로써, 다른 컴퓨팅장치와 통신을 가능하게 할 수도 있다.

이러한 도 14의 실시예는, 컴퓨팅장치(11000)의 일례일 뿐이고, 컴퓨팅장치(11000)은 도 14에 도시된 일부 컴포넌트가 생략되거나, 도 14에 도시되지 않은 추가의 컴포넌트를 더 구비하거나, 2개 이상의 컴포넌트를 결합시키는 구성 또는 배치를 가질 수 있다. 예를 들어, 모바일 환경의 통신 단말을 위한 컴퓨팅장치는 도 14에도시된 컴포넌트들 외에도, 터치스크린이나 센서 등을 더 포함할 수도 있으며, 통신 회로(1160)에 다양한 통신방식(WiFi, 3G, LTE, Bluetooth, NFC, Zigbee 등)의 RF 통신을 위한 회로가 포함될 수도 있다. 컴퓨팅장치(11000)에 포함 가능한 컴포넌트들은 하나 이상의 신호 처리 또는 어플리케이션에 특화된 집적 회로를 포함하는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어 양자의 조합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨팅장치를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 프로그램은 PC 기반의 프로그램 또는 모바일 단말 전용의 어플리케이션으로 구성될 수 있다. 본 발명이 적용되는 어플리케이션은 파일 배포 시스템이 제공하는 파일을 통해 이용자 단말에 설치될 수 있다. 일 예로, 파일 배포 시스템은 이용자 단말이기의 요청에 따라 상기 파일을 전송하는 파일 전송부(미도시)를 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨팅장치 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (9)

1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 가지는 컴퓨팅 장치에서 수행되는 에너지 절감현황 표시 방법으로서,
상기 에너지 절감현황 표시 방법은 엔탈피제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제1절감성과표시단계를 포함하고,
실내 공기가 흡기되는 환기구, 환기구에서 유입된 공기가 외부로 배기되는 배기구, 외부 공기가 흡기되는 외기구, 외부 공기 혹은 환기구에서 유입된 공기가 실내로 배기되는 급기구, 냉방코일, 환기팬, 및 흡기팬을 포함하는 공조기모듈에서의 상기 환기구측의 제1온습도정보, 상기 급기구측의 제2온습도정보, 상기 냉방코일과 상기 외기구 사이의 제3온습도정보, 상기 외기구측의 제4온습도정보, 상기 급기구측으로의 풍량정보를 수신하는 단계;
상기 제2온습도정보, 상기 제4온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 외기도입시의 코일부하예측값을 도출하는 단계;
상기 제1온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 환기회수시의 코일부하예측값을 도출하는 단계;
상기 제3온습도정보, 상기 제2온습도정보, 및 상기 풍량정보에 기초하여 실제 코일부하예측값을 도출하는 단계;
상기 외기도입시의 코일부하예측값, 상기 환기회수시의 코일부하예측값, 및 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 에너지절감현황을 표시하는 제1표시단계를 포함하는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 외기도입시의 코일부하예측값을 도출하는 단계는 상기 제4온습도정보에 기초하여 외기엔탈피를 도출하고, 상기 제2온습도정보에 기초하여 급기엔탈피를 도출하고,
상기 외기도입시의 코일부하예측값은 상기 외기엔탈피와 상기 급기엔탈피의 차이 및 상기 풍량정보에 기초하여 도출되는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 제1표시단계는,
일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 기초하여 부하가 최대인 지점들을 이어주는 최대코일부하선을 도출하고, 상기 최대코일부하선을 표시하는 단계;
일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값 및 상기 환기회수시의 코일부하예측값에 기초하여 부하가 최소인 지점들을 이어주는 최저코일부하선을 도출하고, 상기 최저코일부하선을 표시하는 단계; 및
일정 시간구간에 대한 상기 실제코일부하예측값에 기초하여 현재코일부하선을 도출하고, 상기 현재코일부하선을 표시하는 단계;를 포함하는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 3에 있어서,
상기 제1표시단계는 상기 최대코일부하선 혹은 상기 최저코일부하선 및 상기 현재코일부하선에 기초하여 일정구간 동안의 에너지절감량을 도출하는 단계;
상기 에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 3에 있어서,
상기 제1표시단계는,
시간축과 코일부하축의 2축공간에서 상기 최대코일부하선, 최저코일부하선, 및 현재코일부하선을 그래프형태로 표시하는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 제1표시단계는,
일정 시간구간에 대한 상기 외기도입시의 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 외기도입시 코일부하선을 표시하는 단계;
일정 시간구간에 대한 상기 환기회수시의 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 환기회수시 코일부하선을 표시하는 단계; 및
일정 시간구간에 대한 상기 실제 코일부하예측값의 일부 지점들 혹은 전체 지점들을 이어주는 현재코일부하선을 표시하는 단계;를 포함하는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 에너지 절감현황 표시 방법은 듀티싸이클 제어와 관련된 에너지절감성과를 표시하는 제2절감성과표시단계를 포함하고,
상기 제2절감성과표시단계는,
일반운전시의 일정 지점의 상기 환기팬 및 흡기팬의 전력사용량이 일정 시간구간 동안 유지된다고 가정하는 상태의 전력사용량에 해당하는 일반운전시팬부하를 도출하는 단계;
듀티싸이클 제어가 수행될 때의 상기 일정 시간구간 동안의 상기 환기팬 및 흡기팬의 전력사용량에 해당하는 현재팬부하를 도출하는 단계;
상기 일반운전시팬부하 및 상기 현재팬부하에 기초하여 상기 일정 시간구간 동안의 실시간에너지절감량을 도출하는 단계;
상기 현재팬부하, 및 상기 실시간에너지절감량에 기초하여 듀티싸이클제어에 의한 에너지절감현황을 표시하는 제2표시단계를 포함하는, 에너지 절감현황 표시 방법.

청구항 7에 있어서,
상기 제2표시단계는,
일정 시간구간에 대해 상기 현재팬부하의 일부 지점 혹은 전체지점을 이어주는 현재팬부하선을 표시하는 단계;
일정 시간구간에 대해 상기 실시간에너지절감량의 일부 지점 혹은 전체지점을 이어주는 실시간에너지절감량선을 표시하는 단계;
일정 시간구간에 대해 상기 실시간에너지절감량에 기초하여 상기 일정 시간구간 동안의 전체에너지절감량을 도출하는 단계;
상기 전체에너지절감량을 수치로 디스플레이하는 단계;를 포함하는, 에너지 절감현황 표시방법.

청구항 8에 있어서,
상기 제2표시단계는,
시간축과 팬에너지부하의 2축공간에서 상기 현재팬부하선 및 상기 실시간에너지절감량선을 그래프형태로 표시하는, 에너지 절감현황 표시방법.

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