KR102157072B1 - 공조장치 또는 공조시스템의 온도 제어장치 및 방법 - Google Patents

공조장치 또는 공조시스템의 온도 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공조장치의 온도제어 방법이, 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하는 과정과, 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정과, 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정하는 과정과, 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 과정으로 이루어진다.
여기서 고정상수 및 가변상수는 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 특징을 가진다.

Description

공조장치 또는 공조시스템의 온도 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING A COMFORT TEMPERATURE IN AIR CONDITIONING DEVICE OR SYSTEM}
본 발명은 공조장치 및 시스템에서 쾌적온도를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공조장치 또는 빌딩 내 공조 시스템은 설정된 온도로 실내의 온도를 제어한다. 그러나 이런 공조 제어 방법을 통해서는 쾌적성(comfortness)과 에너지 절감을 동시에 만족시키기 어렵다. 또한 빌딩 등과 같은 건물에 설치된 공조 시스템은 에너지 절감을 위해 설정온도 제어, 영역제어, CO2 레벨제어, pre-cooling 등의 기술을 이용하여 다양한 형태로 에너지를 절감하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 이러한 제어 방식은 에너지 절감에 초점이 맞추어져 있기 때문에, 실내의 쾌적온도를 제어하는 데 있어서 한계를 가진다.
실내 온열 쾌적감을 나타내는 지표로 널리 사용되고 있는 PMV(predicted mean vote)는 실험실 환경에서 다수의 실험 결과를 바탕으로 재실자의 온열감(thermal perception)을 표현하는 방법이다. 따라서 현실의 다양한 환경에 적용하여 재실자의 온열감을 예측하는 데에는 한계가 있다. 이러한 PMV의 문제점을 보완하기 위해 실제 재실 환경에서의 실험 결과에 기반을 둔 적응쾌적(Adaptive comfort) 이론이 등장하였다.
본 발명의 실시예에 따른 공조장치 및 공조시스템은 적응쾌적 이론을 사용할 수 있도록 모델링하고 해당 모델을 공조 장치 및 시스템에 적용해 재실자의 쾌적성을 만족하면서 에너지 절감 운전이 가능한 빌딩 제어 장치, 시스템 및 방법을 제안한다.
공조장치의 온도제어 방법이, 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하는 과정과, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정과, 상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정하는 과정과, 상기 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 과정으로 이루어지며, 상기 고정상수 및 가변상수는 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 특징을 가진다.
공조장치가, 실외온도를 측정하는 외기온도감지부와, 감지되는 실외온도 데이터들과 운전조건에 따른 고정상수 및 가변상수 값들을 저장하는 저장부와, 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하며, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정한 후, 상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정한 후, 상기 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어하에 상기 쾌적온도로 실내온도를 제어하는 온도조절부로 구성되며, 상기 고정상수 및 가변상수는 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 특징을 가진다.
공조시스템이, 실외기에 설치되어 실외온도를 측정하는 외기온도감지부와, 각각 서로 다른 위치에 설치되어 실내 온도를 제어하는 복수의 실내기들과, 상기 실외기 및 실내기들 간의 데이터 통신을 제어하는 게이트웨이와, 감지되는 실외온도 데이터들과 운전조건에 따른 고정상수 및 가변상수 값들을 저장하는 저장부와, 상기 게이트웨이를 통해 실외기 및 실내기들과 통신하며, 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하고, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정한 후, 상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정한 후, 상기 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 마스터 컨트롤러로 구성되며, 상기 고정상수 및 가변상수는 운전조건에 따라 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 특징을 가진다.
공조시스템의 온도제어 방법이, 실외기를 통해 측정된 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하는 과정과, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정과, 상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정하는 과정과, 상기 설정된 쾌적온도로 실내기들의 실내 온도를 제어하는 과정으로 이루어지며,
상기 고정상수 및 가변상수는 상기 운전조건에 따라 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 특징을 가진다.
본 발명에서 제안하는 알고리즘을 통해 빌딩 공조 시스템을 제어하게 되면, 재실자의 쾌적성을 보장하면서 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 냉난방모드 구분, 내주부/외주부 구분, 우선순위모드, 습도보상제어 등의 추가적인 파라미터의 도입으로 보다 정확한 실내 쾌적온도를 계산할 수 있는 장점이 있다.
또한, Static 모드로 동작할 경우 온도 센서 이외의 다른 입력 센서가 필요하지 않아서 설치 및 운영비가 절감되는 효과가 있다. 일반적으로 시스템 에어컨은 온도 센서를 내장하고 있기 때문에 사실상 추가적인 설비가 필요하지 않다. PMV 기반의 다른 알고리즘을 사용하는 경우 습도센서, CO2센서, 재실센서 등의 추가적인 설비가 필요하여 기축 건물의 경우 설비 부담이 있고, 투자대비 비용회수 기간이 긴 반면 본 발명을 적용하면 다른 알고리즘 대비해서 비용회수 측면에서 장점을 갖는다. 단, Dynamic 모드의 경우 시시각각 변하는 동적인 환경을 반영하기 위해 추가적인 입력 파라미터를 도입할 수도 있다.
본 발명은 에너지 절감 운전을 위해 빌딩 관리 시스템의 복잡한 기능을 파악하지 않아도 아이콘 형태의 알고리즘 메뉴를 선택하는 것 만으로 공조기를 쾌적제어 알고리즘으로 운영하는 것이 가능하다. 일반적으로 빌딩제어 솔루션은 숙련된 엔지니어에 의해서 운영되는 현실을 감안할 때, 쉬운 사용자 운영 환경을 제공한다는 것은 본 발명의 큰 장점 중 하나이다.
또한 본 발명은 적응쾌적 모델의 적용을 위해 사용되는 계수 A, B, C 값을 계산의 부하를 줄이기 위해 미리 산출한 값을 사용하는 방식과, 빌딩 환경에 맞게 동적으로 계산하는 방법을 선택적으로 사용할 수 있게 함으로써 다양한 빌딩 환경에 최적화된 쾌적온도를 얻어낼 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 실외지수 가중치 평균온도 대한 쾌적온도의 산포도를 도시하는 도면
도 2는 공조장치의 구성을 도시하는 도면
도 3은 공조장치에서 쾌적온도를 설정하여 실내 온도를 제어하는 절차를 도시하는 흐름도
도 4는 공조장치에서 쾌적온도를 설정하여 실내 온도를 제어하는 다른 실시예의 절차를 도시하는 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공조시스템의 구성을 도시하는 도면
도 6은 공조시스템에서 공조장치들을 제어하기 위한 제어로직의 예를 도시하는 도면
도 7은 공조시스템에서 건물 내에 설치된 공조장치들의 온도를 제어하는 절차를 도시하는 흐름도
이하 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공조장치 및 공조 시스템은 재실자의 쾌적성과 에너지 절감을 동시에 만족시키기 위해 적응쾌적 알고리즘을 제안한다. 또한 상기 적응쾌적 알고리즘의 사용을 쉽게 하기 위해 아이콘 형태의 사용자 환경을 제공하여 간단한 설정값의 입력만으로 해당 알고리즘의 적용이 가능하도록 한다.
상기 적응쾌적 알고리즘은 인간이 느끼는 온열감이 주변의 온도에 따라 달라진다는 이론에 따른 것으로, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같이 실행할 수 있다. 먼저 상기 공조 장치/시스템은 설정된 수의 이전 날짜들의 실외온도들을 수집하여 이전 실외지수 가중치 평균 온도를 산출하고, 이전 실외지수 가중치 평균 온도를 이용하여 해당 시간의 실외지수 가중치 평균온도를 예측한다. 그리고 상기 공조 장치/시스템은 해당 시간의 실외지수 가중치 평균 온도와 회귀분석(regression analysis)을 통해 구한 쾌적도 데이터를 적용하여 쾌적온도를 계산한다. 이후 상기 공조 장치/시스템은 계산된 상기 쾌적온도를 적용하여 온도를 제어한다.
ISO7730에 의하면, 열쾌적감이란 열환경에 만족을 나타내는 기분의 상태 라고 정의하고 있으며, 온열 쾌적지수는 객관적인 지표로 -5부터 +5까지 나타내며, '0'일때 가장 쾌적하고, -0.5에서 +0.5의 범위일때 일반적인 쾌적범위가 된다. 여기서 상기 쾌적온도는 상기와 같은 조건을 만족하는 범위의 온도를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 공조장치 및/또는 공조시스템은 설정된 일정기간의 실외 온도를 수집하여 실외지수 가중치 평균온도를 계산하고, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따라 고정상수 및 가변상수를 결정하며, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 상수(고정상수 및 가변상수)를 이용하여 공조장치/시스템의 쾌적 온도를 설정한다. 여기서 상기 실외온도를 이용하여 실내의 쾌적온도를 산출하는 방법을 사용하면 공조장치가 위치되는 지역의 환경적 특성을 반영할 수 있다.
먼저 상기 실외지수 가중치 평균온도는 설정된 기간의 실외온도를 이용하여 구할 수 있다. 이를 위하여, 먼저 기준일 이전의 설정된 기간 동안의 실외온도를 수집하고, 수집된 실외온도들에 각각 대응되는 가중치를 곱한 후 평균화하여 이전 실외온도 가중치 평균온도를 계산한 후, 상기 이전 실외온도 가중치 평균온도와 기준일의 실외온도에 각각 설정된 가중치를 곱하여 현재 실외온도 가중치 평균온도를 구할 수 있다.
두 번째로 상기 고정상수 및 가변상수는 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 특징을 가진다. 여기서 상기 고정상수 및 가변상수는 운전조건에 따라 서로 다른 값들을 가질수 있으며, 이는 각 운전조건 또는 복수의 운전조건들을 설정하고, 설정된 운전조건에서 상기 실외지수 가중치 평균온도의 변화에 따른 쾌적온도의 분포를 회귀분석을 통해 구할 수 있다. 따라서 상기 고정상수 및 가변상수는 냉방/난방 모드, 습도조절 여부 및/또는 공조장치의 설치 위치에 따라 각각 다르게 설정될 수 있으며, 공조장치/공조시스템은 이런 고정상수 및 가변상수 테이블을 저장할 수 있다.
세 번째로 상기 운전조건은 냉방/난방모드, 습도 조절 여부 및/또는 실내기의 설치위치 등이 될 수 있으며, 또한 쾌적온도의 우선순위 모드 등이 될 수 있다. 먼저 상기 냉방모드 또는 난방모드는 상기 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 결정될 수 있으며, 설정 온도 이하이면 난방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 냉방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정한다. 두 번째로 상기 습도조절 여부는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 습도 보상 모드의 설정 여부를 검사한 후 습도 보상이 설정되었으면 습도 보상의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 온도기반의 가변상수 및 고정상수를 설정한다. 세 번째로 공조장치의 설치 위치는 창문과의 거리에 따라 내주부 또는 외주부에 설치될 수 있으며, 이는 공조장치의 식별정보에서 확인할 수 있다. 따라서 쾌적온도 설정시 공조장치의 설치 위치를 검사한 후 내주부에 설치되었으면 내주부에 대응되는 가변 상수 및 고정상수를 설정하고, 외주부에 설치되었으면 외주부의 가변상수 및 고정상수를 설정하며, 설치위치를 고려하지 않는 경우에는 내주부 및 외주부를 통합하는 전체 위치의 가변상수 및 고정상수를 설정한다. 네 번째로 우선순위모드는 에너지절감모드, 표준모드 및/또는 쾌적우선모드를 포함할 수 있으며, 에너지절감모드인 경우 냉방/난방 모드에 따라 설정된 쾌적온도에 일정 온도를 더하고/빼서 쾌적온도를 재설정하고, 쾌적우선모드이면 일정온도를 빼며/더하여 쾌적온도를 재설정하며, 표준온도이면 설정된 쾌적온도로 제어한다.
본 발명의 실시예에서는 기준일은 어제가 되며, 상기 설정된 기간은 어제에서 8일전의 기간으로 가정한다.
도 1은 실외지수 가중치 평균온도 대한 쾌적온도(comfort termperature according to the running mean outdoor termerature)의 산포도를 도시하는 도면이다. 상기 지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포는 도 1에 도시된 바와 같은 패턴으로 나타난다. 즉, 쾌적온도의 분포는 참조번호 100과 같이 실험적으로 구해질 수 있으며, 이런 쾌적온도의 패턴은 참조번호100과 같이 일정온도까지는 고정된 값 B를 가지며, 일정 온도 이상에서는 각도 A를 가지면서 선형적으로 증가되는 특성을 가진다. 상기 도 1에서 Trm은 실외지수 가중치 평균온도(exponentially weighted running mean temperature)이며, Tc는 쾌적온도(comfort temperature)이다. 이때 상기 쾌적온도의 분포를 분석하면, 일정 Trm까지는 고정적인 값(도 1에서 참조번호 130과 같은 B 값, 이하 고정상수라 칭한다)을 유지하며, 이후에는 쾌적온도가 일정 기울기(A: 이하 가변상수라 칭함)로 선형적으로 증가되는 특성을 가짐을 알 수 있다.
따라서 실외온도와 실내 쾌적온도의 관계를 나타내는 상기 A 및 B 값을 실외온도 데이터와 재실자의 쾌적도 데이터를 기반으로 회귀분석을 통해 구하고, 온도 제어시 공조장치/시스템에서 실외온도에 따라 상기 A 및 B값을 적용하여 자동으로 쾌적온도를 산출할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 쾌적온도는 실외지수 가중치 평균온도에 가변정수 A(실외지수 가중치 평균온도에 따라 선형적으로 증가하는 기울기 값)를 곱하고, 이런 곱셈에 의해 계산된 값에 상기 고정변수 B를 더하여 구할 수 있다.
여기서 상기 실외지수가중치 평균온도 Trm 및 쾌적온도를 구하는 방법을 살펴본다. 그리고 본 발명의 실시예에서 사용되는 약어들은 하기 <표 1>과 같이 정의한다.
Trm : 실외지수가중치 평균온도(exponentially weighted running mean temperature)
Tout(n) : 기준일의 외기온도(outdoor temperature for a day)
a,b,c,d,e,f : 일별 외기온도 가중치(coefficient for a mean outdoor temperature)
Tcomf(n) : 쾌적온도(Comfort temperature)
Tcomf(n).max : 최대 쾌적온도(Maximum comfort temperature)
Tcomf(n).min : 최소 쾌적온도(Minimum comfort temperature)
α : 통계적인 계수값(coefficient for people's thermal perception)
A, B : 회귀분석을 통해 얻은 기울기, 상수값
먼저 본 발명은 쾌적온도를 구하기 위하여 일정 날짜 이전의 실외온도들을 수집하여 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다. 이때 이전 날짜의 일주일 실외기온을 수집하는 경우에는 하기 <수학식 1>과 같이 해당 시간 바로 전의 실외지수가중치 평균온도Trm(n-1)를 산출할 수 있다. 하기 <수학식 1>은 기준일 날짜(여기서는 어제) 이전의 일주일 간의 실외온도(즉, 2일전에서 8일전 까지의 실외온도)를 수집하여 기준일(어제) 이전의 실외지수가중치 평균온도Trm(n-1)를 산출하는 예를 나타내고 있다. 여기서 상기 날짜는 시간이 될 수도 있다.
Figure 112013110471080-pat00001
상기 <수학식 1>은 지난 7개의 날짜간격(일주일)(또는 7시간) 동안 측정된 실외 온도 Tout(n-2) - Tout(n-8)에 각각 다른 가중치 a - f를 주어 바로 전 날짜(또는 시간)의 평균온도를 구한다. 여기서 Tout(n-2)- Tout(n-8)은 2일전에서 8일전 까지의 외기온도(outdoor temperature for a day)를 나타낸다. 그리고 상기 일별 외기온도 가중치(coefficient for a mean outdoor temperature) a,b,c,d,e,f는 각각 1과 0 사이의 다른 가중치 값을 가지며, 날짜가 멀어질수록 작은 값을 가지도록 설정한다. (1 > a > b > c > d > e > f > 0). 따라서 상기 <수학식 1>에 의해 기준일(어제) 이전의 실외지수가중치 평균온도Trm(n-1)를 산출하면, 2일전에서 8일전 사이의 실외온도들에 대한 실외지수 가증치의 평균온도를 구할 수 있다.
두 번째로 상기 <수학식 1>에 의해 산출된 이전의 실외지수가중치 평균온도Trm(n-1)를 이용하여 해당 날짜(기준일)의 실외지수가중치 평균온도Trm(n)를 산출한다. 하기 <수학식 2>는 현재(기준일)의 실외지수가중치 평균온도Trm(n)를 구하는 방법을 나타내고 있다.
Figure 112013110471080-pat00002
상기 <수학식 2>를 살펴보면, 현재 실외지수 가중치 평균온도Trm(n)는 바로 전 날짜(어제) 실외 온도(Tout(n-1)와 상기 <수학식 1>에서 계산되는 이전 실외지수 가중치 평균온도 Trm(n-1)에 가중치 계수를 곱해서 현재 실외지수 가중치 평균온도Trm(n)를 구한다. 이때 가중치 α 값은 0에서 1사이의 값이고, McCartney에 의하면 0.8이 가장 적합한 값이라고 알려져 있다.
세 번째로 상기 이전 실외지수 가중치 평균온도Trm(n-1)를 이용하여 현재 실외지수 가중치 평균온도Trm(n)를 구한 후, 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도Trm(n)에 회귀분석을 통해 구한 A 및 B값을 적용하여 실내 쾌적온도 Tcomf(n)을 계산한다. 하기 <수학식 3>은 본 발명의 실시예에 따라 실내 쾌적온도 Tcomf(n)을 계산하는 방법을 나타낸다.
Figure 112013110471080-pat00003
상기 <수학식 3>에서 실외온도와 쾌적온도 간의 관계를 나타내는 상수 값 A 및 B는 회귀분석을 통해 구할 수 있다. 즉, 상기 가중치 평균온도와 실험적으로 얻은 쾌적온도 분포의 관계를 회귀분석(regression analysis)을 통해 구하면, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 특정 가중치 평균온도보다 작은 가중치 평균온도에서는 일정한 값 B를 유지하며, 이후의 가중치 평균온도에서 선형적인(linear)으로 증가하는 특성을 가짐을 알 수 있다. 따라서 상기 <수학식 3>에 나타낸 바와 같이 현재 실외지수 가중치 평균온도 Trm(n)를 계산한 후, 상기 Trm(n)에서 선형 변수 A를 곱하고, 이후 고정변수인 A를 더하면 실내 쾌적온도 Tcomf(n)를 구할 수 있다.
또한 상기 쾌적온도Tcomf(n)는 사용자에 의해 조절될 수도 있다. 즉, 하기 <수학식 4>와 같이 쾌적온도Tcom(n)에서 특정 상수 C를 빼거나 더하여 실내쾌적 온도의 최대값 또는최소값으로 운영할 수도 있다.
Figure 112013110471080-pat00004
상기한 바와 같이 실외온도와 실내 쾌적온도의 관계를 나타내는 A, B 값은 실험을 통해 설정된 기간(예를들면 일주일)의 실외온도 데이터와 재실자의 쾌적도 데이터를 기반으로 회귀분석을 통해 얻게 된다. 이 때, 해당 상수값 A 및 B는 실험을 진행한 지역의 환경적 특성(즉, 실외온도의 값)이 반영된 결과로 나타나게 된다. 때문에 회귀분석을 통해 얻어진 A, B 값의 경우 해당 알고리즘을 적용시킬 빌딩에 적합하도록 해당 빌딩의 재실자 환경을 반영하면 보다 효과적인 제어가 가능하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 쾌적지수 Tcomf(n)를 구하며, 상기 Tcomf(n)를 이용하여 공조장치/시스템에서 실내온도를 다양한 형태로 제어할 수 있다.
먼저 온도 제어모드를 2가지로 구분하여 실외 지수가중치 평균온도가 10ㅀC를 기준으로 초과하면 냉방모드, 이하이면 난방모드로 제어할 수 있다. 두 번째로 설정값 사용 모드(static Mode)와 수동입력 모드(Dynimic Mode)를 두어 지역별로 미리 계산해 놓은 값을 사용하는 방식과, 빌딩 재실자 환경을 반영하여 동적으로 계수를 계산하여 실내 쾌적온도를 제어할 수 있다. 세 번째로 재실자의 반응을 바탕으로 운전모드에 따라 표준모드, 에너지 절약모드, 쾌적모드의 운전 모드 중 선택하여 실내 온도를 제어할 수 있도록 한다. 네 번째로 실내 가중치 평균온도를 구하기 위하여 실내 상대습도를 고려한 A, B 값을 이용하여 실내 쾌적온도를 제어할 수 있다. 다섯 번째로 창문과의 거리에 따라 외주부(Exterior Zone)와 내주부(Interior Zone)를 나누어 다른 A, B 값을 적용하고, 거리가 짧은 경우에는 전체(All Zone)로 구분하여 실내 쾌적온도를 제어할 수 있다.
이하의 설명에서는 먼저 댁내 등에서 단독으로 사용할 수 있는 공조장치의 구성 및 동작을 살펴보고, 이후 빌딩 등에서 사용할 수 있는 공조 시스템의 구성 및 동작을 살펴보기로 한다.
도 2는 공조장치의 구성을 도시하는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 공조장치는 제어부200, 저장부210, 외기온도감지부220, 표시부230, 입력부240, 온도조절부250 및 실내감지부260 등을 포함하여 구성된다.
외기온도감지부220은 실외에 설치되며, 실외의 외기온도를 감지한다. 상기 외기온도감지부220은 공조장치의 실외기에 장착될 수 있으며, 또는 외기온도를 측정할 수 있는 실외의 특정 위치에 장착될 수도 있다. 또한 상기 외기온도감지부220은 유선으로 공조장치에 연결될 수 있으며, 또는 무선(예를들면 Wifi, bluetooth, Zigbee, z-wave 등)으로 공조장치와 통신할 수도 있다.
표시부230은 공조장치의 구동 및 설정에 따른 정보와 현재 실내환경 등을 디스플레이한다. 입력부240은 상기 공조장치의 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는다. 상기 표시부230 및 입력부240은 일체형의 터치스크린으로 구성할 수 있다.
실내감지부260은 실내온도 감지부263, 습도 감지부265 및 CO2감지부267 등으로 구성될 수 있으며, 실내 환경에 영향을 미치는 실내온도, 습도 및 CO2의 양 등을 감지할 수 있다.
저장부210은 본 발명의 실시예에 따라 쾌적온도를 제어하는 프로그램들 및 데이터들을 저장한다. 특히 상기 저장부210은 본 발명의 실시예에 따라 설정된 기간의 외기온도들을 저장하며, 쾌적온도를 산출하기 위한 다양한 조건의 A 및 B 값들을 저장한다.
제어부200은 상기 외기온도감지부220에서 수집된 이전의 설정기간의 실외지수 가중치 평균온도를 산출하고, 이를 이용하여 기준일의 실외지수 가중치 평균온도를 산출하며, 산출된 실외지수 가중치 평균온도에 설정된 조건의 A 및 B 값을 적용하여 쾌적온도를 결정한다.
온도조절부250은 냉방 구동부253, 난방 구동부255 및 습도 조절부257 등을 포함할 수 있다. 상기 온도조절부250은 상기 제어부200에서 출력되는 쾌적온도로 구동되어 실내의 온도를 조절한다. 여기서 상기 온도조절부250에 대한 상세한 설명은 당업자에 의해 일반적으로 공지된 기술이므로, 상세한 기술설명은 생략한다.
상기와 같은 구성을 가지는 공조장치의 제어부200은 설정된 시간 간격으로 외기온도감지부220을 통해 실외온도를 감지하며, 감지된 실외온도를 저장부210에 저장한다. 이때 설정된 시간 간격(주기)는 1일 1회 이상으로 설정할 수 있다. 예를들면 실외온도는 낮과 밤이 다르며, 아침/저녁과 낮의 온도가 다르다. 따라서 실내온도를 일정하게 유지하기 위해서는 실외온도를 일정시간 간격(예를들면 밤, 아침, 낮, 저녁 등)으로 감지하는 것이 좋다. 그리고 상기와 같이 감지되는 실외온도는 설정시간 간격으로 저장부210에 저장한다. 또한 상기 외기온도감지부220을 구비하지 않을 수도 있다. 이런 경우 상기 제어부200은 외부의 서버(예를들면 날씨 및 기온등을 제공하는 서버)를 통해 공조장치가 위치된 지역의 실외온도들을 수집할 수도 있다.
그리고 적응쾌적 알고리즘으로 운전이 시작되면, 상기 제어부200은 저장부210에 저장된 해당 시간 대의 실외온도들을 억세스하여 이전 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다. 여기서 상기 이전 실외지수 가중치 평균온도는 기준일 이전의 설정된 날짜들(예를들면 기준일로부터 이전의 일주일 주기)에서 해당하는 시간대에 감지된 실외온도들을 수집하여 계산할 수 있다. 즉, 상기 제어부200은 이전 실외지수 가중치 평균온도를 산출하기 위하여, 저장부210에 저장된 실외온도 데이터 혹은 외부의 날씨서버에서 최근 며칠 간의 온도데이터를 수집한다. 이때 상기 실외온도를 수집하는 기간은 한정하지 않고 확장될 수 있다. 이후 상기 제어부200은 상기 <수학식 1>과 같은 방법으로 수집된 실외온도 데이터들에 대하여 각각 날짜별 가중치를 주어 기준일 이전의 실외 지수가중치 평균온도를 계산하며, 그 결과를 이용하여 상기 <수학식 2>와 현재 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다.
이후 상기 제어부200은 상기 <수학식 3>과 같이 현재 실외지수 가중치 평균온도에 A를 곱하고 상수 B를 더하여 실내 쾌적온도 Tcomf를 결정한다. 상기 A, B 값은 실험적으로 미리 계산해 놓은 값을 사용하거나 계산을 통해서 동적으로 적용할 수 있다. 이후 상기 제어부200은 상기 결정된 쾌적온도에 따라 상기 온도조절부250을 제어하여 실내 온도를 제어한다. 이때 상기 제어부200은 실내감지부260에서 감지되는 실내온도를 분석한 후, 실내온도가 설정된 쾌적온도를 유지하도록 상기 온도조절부250을 제어한다.
도 3은 공조장치에서 쾌적온도를 설정하여 실내 온도를 제어하는 절차를 도시하는 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 사용자가 입력부240을 통해 적응쾌적 알고리즘으로 운전을 시작하면, 상기 제어부200은 311단계에서 이를 감지하고, 313단계에서 현재의 시간에 대응되는 이전의 설정된 기간들의 실외온도 데이터를 수집한다. 그리고 상기 수집된 이전의 실외온도 데이터들을 이용하여 상기 <수학식 1>과 같이 이전 실외온도 가중치 평균온도를 계산한다. 여기서 상기 <수학식 1>은 2일전에서 8일전까지의 이전 일주일 기간 동안의 실외온도 데이터 Tout(n-2) - Tout(n-8)를 이용하며, 각각 해당하는 날짜의 실외온도에 각각 대응되는 날짜의 가중치 1 - f를 곱한 후 이들을 가산하고((Tout(n-2) + aTout(n-3) + bTout(n-4) + cTout(n-5) + dTout(n-6) + eTout(n-7) + fTout(n-8) ), 상기 가산된 결과값을 가중치들의 합산값(1+a+b+c+d+e+f)으로 나누어 구할 수 있다. 이때 상기 가중치 1- f는 가장 최근의 날짜 가중치가 크도록 설정하며, 가중치는 1보다는 작고 0보다는 크도록 설정한다(1>a>b>c>d>e>f>0). 따라서 상기 이전 실외지수 가중치 평균온도는 이전의 설정된 기간 동안에 감지된 실외온도들을 각각 설정된 가중치로 곱한 후 평균화하여 구할 수 있다.
이후 상기 제어부200은 315단계에서 상기 이전 실외지수 가중치 평균온도를 이용하여 현재의 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다. 현재의 실외지수 가중치 평균온도는 상기 <수학식 2>와 같이 계산할 수 있다. 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도는 상기 이전 실외지수 평균온도에 설정된 가중치α를 곱하고, 또한 어제의 실외온도(Tout(n-1))에 가중치를 곱한 후, 이를 가산하여 구할 수 있다. 이때 어제의 실외온도(Tout(n-1))의 가중치는 1-α로써, 실외지수 가중치 평균온도를 더 크게 반영하기 위해서는 상기 가중치 α는 0.5보다 큰 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 현재 실외지수 가중치 평균온도를 구한 후, 상기 제어부200은 317단계에서 이를 이용하여 쾌적온도를 설정한다. 이때 상기 쾌적온도는 실외지수 가중치 평균온도와 재실자의 쾌적도를 회귀분석하여 실험을 통해 얻어진 상수 A 및 B값을 이용하여 구할 수 있다. 즉, 실험을 통해 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적도를 회귀분석을 하면, 상기 가중치 평균온도와 재실자가 느끼는 쾌적온도는 도 1에 도시된 바와 같이 일정 온도에서 선형적으로 증가하는 특정을 가진다. 즉, 상기 쾌적온도는 도 1에 도시된 바와 같이 실외지수 가중치 평균온도가 10도 정도까지는 B 값으로 유지되며, 10도 이후에서 A의 기울기로 선형적으로 증가되는 특정을 가짐을 알 수 있다. 따라서 상기 <수학식 2>와 같이 구해지는 현재의 실외지수 가중치 평균온도에 A를 곱하고, 이 결과 값에 B를 더하면 쾌적온도를 구할 수 있다. 또한 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 냉방모드 또는 난방모드의 쾌적온도를 설정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도가 10도를 기준으로 초과하면 냉방모드의 쾌적온도를 설정할 수 있으며, 그 보다 낮으면 난방모도의 쾌적온도를 설정할 수 있다.
상기와 같이 쾌적온도를 설정한 후, 상기 제어부100은 319단계에서 상기 설정된 쾌적온도에 따라 온도조절부250을 제어하여 온도를 조절한다. 이때 상기 설정된 쾌적온도가 냉방모드의 쾌적온도이면 상기 제어부100은 온도조절부250의 냉방구동부253을 쾌적온도로 제어하여 냉방모드를 수행하며, 난방모드의 쾌적온도이면 상기 제어부100은 온도조절부250의 난방구동부255를 제어하여 난방모드를 수행한다. 그리고 상기와 같이 쾌적온도로 실내온도를 제어하면서, 상기 제어부100은 실내감지부260을 통해 실내온도를 감지하며, 실내온도가 설정된 쾌적온도로 유지되도록 상기 온도조절부250을 제어한다. 상기 쾌적온도는 다음 설정시간까지 유지된다.
이때 온도는 일교차를 가지게 된다. 즉, 실외온도는 일출전의 시간이 가장 낮고 한낮의 시간이 가장 높다. 따라서 공조장치는 실외온도의 변화에 따라 쾌적온도를 다시 설정하는 것이 좋다. 이때 설정시간이 되면, 상기 제어부200은 321단계에서 이를 감지하고, 상기 외기온도 감지부220으로부터 실외온도를 감지한 후, 저장부210에 해당의 날짜 및 시간에 실외온도 데이터를 저장한다. 그리고 상기 제어부200은 313단계로 되돌아가 저장부210에서 설정 기간의 날짜들의 해당 시간의 실외온도 데이터를 수집한 후 상기 <수학식 1>과 같은 방법으로 이전 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다. 그리고 315단계에서 상기 계산된 이전 실외지수 가중치 평균온도 및 어제 날짜의 해당 시간의 실외온도 데이터를 이용하여 현재 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다. 이후 상기 제어부200은 317단계에서 설정시간에서 계산된 현재 실외지수 가중치 평균온도에 A 및 B를 적용하여 쾌적온도를 다시 산출한다. 이후 상기 제어부100은 새롭게 설정된 쾌적온도를 적용하여 실내온도를 제어한다. 이때 쾌적온도를 설정하는 시간을 짧게하면 온도변화에 따라 정밀하게 쾌적온도를 설정할 수 있다.
상기와 같은 쾌적온도 제어는 공조장치를 오프시킬 때 까지 반복 수행되며, 상기 공조 오프 요구가 발생되면 상기 제어부200은 323단계에서 이를 감지하고 공조 제어를 종료한다.
도 4는 공조장치에서 쾌적온도를 설정하여 실내 온도를 제어하는 다른 실시예의 절차를 도시하는 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 공조장치를 온시키면 상기 제어부200은 411단계에서 이를 감지하고, 413단계에서 설정된 기간들의 실외온도들을 수집한 후, 이를 이용하여 이전 실외지수 가중치 평균온도를 계산한다. 이후 상기 제어부200은 415단계에서 상기 이전 실외지수 가중치 평균온도 및 기준일의 실외온도를 이용하여 현재 실외지수 가중치 평균온도를 계산한 후, 417단계에서 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도에 A 및 B를 적용하여 쾌적온도를 구한다. 이때 상기 제어부200은 상기 쾌적온도를 계산할 때, 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도에 따라 냉방모드 또는 난방모드의 쾌적온도로 계산할 수 있다. 즉, 상기한 바와 같이 상기 현재 실외지수 가중치 평균온도가 10도 이하이면 난방모드의 쾌적온도가 될 수 있으며, 10도 이상이면 냉방모드의 쾌적온도가 될 수 있다.
이후 상기 제어부200은 공조장치를 제어하기 위한 우선순위모드을 분석하여 실제 온도를 제어하기 위한 쾌적온도를 설정한다. 여기서 우선순위모드는 난방모드 또는 냉방모드에서 실내온도를 제어하기 위한 에너지절감모드, 표준모드, 최대 쾌적 우선모드 등으로 구성될 수 있다. 이런 경우 상기 쾌적온도의 설정은 상기 <수학식 4>와 같이 설정할 수 있다. 이때 냉방모드에서, 상기 제어부200은 에너지절감모드이면 419단계에서 이를 감지하고 421단계에서 Tcomf+C로 쾌적온도를 설정할 수 있으며, 최대 쾌적제어모드이면 419단계에서 이를 감지하고425단계에서 Tcomf-C로 쾌적온도를 설정할 수 있으며, 노말모드이면 419단계에서 이를 감지하고 423단계에서 Tcomf로 쾌적온도를 설정할 수 있다. 또한 난방모드에서, 상기 제어부200은 에너지절감모드이면 419단계에서 이를 감지하고 421단계에서 Tcomf-C로 쾌적온도를 설정할 수 있으며, 최대 쾌적제어모드이면 419단계에서 이를 감지하고 425단계에서 Tcomf+C로 쾌적온도를 설정할 수 있으며, 노말모드이면 419단계에서 이를 감지하고 423단계에서 Tcomf로 쾌적온도를 설정할 수 있다.
상기와 같이 쾌적온도를 설정한 후, 상기 제어부200은 427단계에서 온도조절부250을 제어하여 설정된 쾌적온도로 실내온도를 제어한다. 그리고 상기와 같이 설정된 쾌적온도로 실내온도를 제어하는 상태에서 설정시간이 되면, 상기 제어부200은 현재 시간의 온도를 상기 저장부210에 저장하고, 413단계로 되돌아가 상기와 같은 절차를 반복 수행하면서 다시 설정된 시간에서의 쾌적온도를 구하는 동작을 수행한다. 그리고 상기와 같은 동작은 공조장치를 오프시킬 때까지 반복 수행되며, 공조장치를 오프시키면 상기 제어부200은 431단계에서 이를 감지하고 공조장치의 동작을 종료시킨다.
이때 상기 쾌적온도를 구할 때 , 상기 제어부100은 실내 습도를 고려하여 쾌적온도를 구할 수도 있다. 이는 후술하는 공조시스템의 쾌적온도 제어 절차에서 설명하기로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 공조장치는 장치의 실내온도를 제어하기 위한 쾌적온도를 실외온도를 이용하여 설정한다. 이를 위하여 제어부200은 내부에 저장된 저장부210의 데이터베이스 혹은 외부의 날씨서버에서 최근 며칠 간의 실외 온도데이터를 수집하며, 이때 실외 온도 데이터는 기간을 한정하지 않고 확장될 수 있다. 이후 상기 제어부200은 수집된 날짜들의 실외온도데이터들에 대하여 각각 대응되는 날짜별 가중치를 주어 상기 <수학식 1>과 같이 하루 전 날의 지수가중치 평균온도를 계산하고, 그 결과를 이용해 상기 <수학식 2>와 같이 해당 일의 지수가중치 평균온도를 계산한다.
이후 상기 제어부200은 지수가중치 평균온도에 따라 냉방 또는 난방모드를 구분하고, 우선순위모드 및/또는 습도 보상제어 여부 등을 판단하면 쾌적온도 계산을 위한 A, B 값을 선택할 수 있게 된다. 최종적으로 상기 제어부200은 상기 <수학식 3>과 같이 해당 일의 지수가중치 평균에 계수 A를 곱하고 상수 B를 더하면 최종적으로 실내 쾌적온도 Tcomf를 얻어낼 수 있다. 이 때, 사용되는 A, B 값은 실험적으로 미리 계산해 놓은 값을 사용하거나 계산을 통해서 동적으로 적용할 수 있다. 일반적으로 댁내에 설치되는 공조장치와 같은 경우에는 미리 계산해 놓은 상수값 A 및 B를 사용하여 계산에 따른 부담을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공조장치 및 공조시스템은 쾌적제어를 위해 적응쾌적 알고리즘을 사용하며, 로직에디터를 통해 적응쾌적 알고리즘을 구현할 수 있다. 이때 상기 쾌적제어 알고리즘의 계산식에서 사용되는 계수는 정적인 방법, 동적인 방법 중 선택해서 운영할 수 있으며, CO2센서, 재실센서, 출입관리 데이터베이스 등에서 재실 현황을 파악하고 이를 활용해 쾌적제어 알고리즘에 반영할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공조시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 상기 공조시스템은 빌딩, 병원 등과 같은 환경에 설치될 수 있다.
상기 도 5를 참조하면, 워크스테이션(workstation)500은 공조시스템의 관리자가 사용하는 단말 장치로, 마스터컨트롤러(master controller)510와 연결되어 하부에 연결된 장비들을 모니터링하고 제어할 수 있도록 사용자 인터페이스를 제공한다. 하나의 워크스테이션500은 여러 개의 마스터컨트롤러510들을 관리할 수 있다.
마스터컨트롤러510은 빌딩 내의 모든 디바이스와 연결된 가장 상위의 디바이스로서, 각 장비의 상태정보를 수집하고 제어하며, 외부로부터 날씨 정보를 가져오거나 내부의 데이터베이스를 통해 Historical한 날씨 정보를 가져오는 기능을 포함한다. 또한 DDC(Direct Digital Control)551-55L들을 통해서 다른 벤더(vender)의 장비(예를들면 조명561, 센서562, 보안56L 등)에 대해서도 제어 및 모니터링을 하는 것이 가능하다.
게이트웨이(gateway)520은 같은 기능의 하위 디바이스를 관리하는 장비로서, 보통 같은 제품군의 디바이스를 묶어서 제어하는 역할을 한다. 상기 게이트웨어520은 LED조명 게이트웨이, SAC(System Air Conditioner) 게이트웨이 등이 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 공조시스템에서 상기 게이트웨이520은 SAC 게이트웨이가 될 수 있다. 상기 SAC 게이트웨이520은 공조장치의 실내기(indoor device) 531 - 53N 및 실외기(outdoor device) 541- 54M 등과 연결되어 정보의 수집, 제어를 수행하며, 자체 저장공간 및 프로세싱 기능을 통해 스케쥴 제어와 같은 간단한 형태의 제어로직 탑재가 가능하다.
실내기531-53N은 온도 제어 범위에 따라 가변적으로 설치될 수 있다. 즉, 상기 실내기531-53N은 서로 다른 층에 설치될 수 있으며, 또한 같은 층에서도 창가(외주부) 또는 창가에 이격된 위치(내주부) 등에 설치될 수 있다. 또한 실외기541-54M은 하나 또는 그 이상으로 구비될 수 있으며, 설치되는 위치도 다양할 수 있다. 상기 실외기541-54M은 실외온도를 감지하기 위한 외기온도감지부가 설치될 수 있다. 또한 상기 외기온도감지부는 상기 실외기541-54M과 독립적으로 설치될 수도 있다.
본 발명의 실시에에서 상기 마스터 콘트롤러510은 상기 실외기531-53N의 식별정보(실내기 ID), 설치 층, 설치위치(외주부, 내주부 등) 등을 포함하는 정보를 구비하며, 온도 제어시 상기 실내기531-53N의 식별정보를 확인하여 해당 실내기의 설치 층 및 위치를 확인할 수 있다. 상기 마스터콘트롤러510은 온도제어시 상기 외기온도 감지부로부터 실외온도를 감지하여 저장하며, 이때 외기온도감지부가 복수개로 설치된 경우, 외기온도감지부의 위치 정보와 함께 실외온도를 저장할 수 있다. 또한 상기 외기온도감지부에서 출력되는 실외온도를 날짜별/시간별로 저장하며, 쾌적온도 산출 시점(즉, 설정시간)에서 날짜별로 해당 시간대의 실외온도들을 이용하여 실외지수 가중치 평균온도를 구하고, 실내기531-53N의 설치 위치, 우선순위모드 등에 따라 각각 대응되는 상수 A 및 B 값을 적용하여 쾌적온도들을 설정하고, 상기 설정된 쾌적온도들을 대응되도록 실내기531-53N을 제어한다.
상기와 같은 구성을 가지는 공조시스템은 각 공조장치, 즉 실내기531-53N들을 효율적으로 제어할 수 있어야 한다. 이를 위하여 워크스테이션500 및/또는 마스터 컨트롤러510은 빌딩 관리자가 쉽게 에너지절감 알고리즘을 적용할 수 있도록 제어로직의 저작 환경을 제공한다. 여기서 상기 제어 로직이란 공조시스템의 관리자가 워크스테이션500을 통해 말단의 장비들(실내기 531-53N)을 독립적으로 운영/제어하기 위한 조건들을 리스트로 저작한 로직으로써, 이런 제어로직은 마스터 컨트롤러510이나 워크스테이션500에 소프트웨어 형태로 저장한다. 공조시스템은 이러한 제어로직을 통해서 각각의 디바이스를 연결할 수 있고 장비간의 제어를 수행할 수 있다.
도 6은 공조시스템에서 공조장치들을 제어하기 위한 제어로직의 예를 도시하는 도면이다. 상기 도 6을 참조하면, 적응쾌적 알고리즘을 쉽게 적용하기 위하여, 관리자는 워크스테이션500 또는 마스터컨트롤러510을 위하여 각 실내기531-53N을 제어할 수 있어야 있어야 한다. 이때 상기 실내기531-53N의 쾌적온도를 설정하기 위한 입력인자들은 도 6에 도시된 바와 같이 최근 수일간의 외부온도정보(weather info), 동작모드, 우선순위모드 (priority mode), 상수 A 및 B 등이 될 수 있다.
여기서 상기 동작모드는 static mode와 dynamic 모드가 될 수 있다. 상기 static mode는 미리 계산된 상수값 A 및 B를 이용하여 쾌적온도를 설정하는 모드이며, dynamic mode는 해당 건물(빌딩, 병원 등) 환경에서 측정된 상수 값 A 및 B에 기반하여 쾌적온도를 계산하는 모드이다. 상기 워크스테이션500 또는 마스트 컨트롤러510은 상기 도 6과 같이 표시되는 제어로직에서 상기 동작모드 영역의 입력(예를들면 touch 등)에 static mode 또는 dynamic 모드를 토글하여 표시하며, 관리자의 선택에 따라 원하는 동작모드를 설정할 수 있다.
또한 상기 우선순위모드(priority mode)는 에너지절감우선모드(energy), 표준모드(normal), 쾌적우선모드(comfort)를 선택할 수 있는 모드이다. 즉, 상기 쾌적온도를 구한 후 상기 설정된 쾌적온도에서 설정된 상수값 C로 쾌적온도를 보정할 수 있다. 즉, 냉방모드의 경우, 계산된 쾌적온도 Tcomf를 그대로 사용하고자 하면 표준모드를 선택하고, 쾌적온도 이상으로 온도를 제어하고자 하는 경우에는 에너지 절감모드를 선택(이런 경우 쾌적온도는 Tcomf+C로 설정됨)하며, 쾌적온도보다 낮게 제어하고자 하는 경우에는 쾌적우선모드를 선택(이런 경우 쾌적온도는 Tcomf-C로 설정됨)할 수 있다. 또한 난방모드의 경우, 계산된 쾌적온도 Tcomf를 그대로 사용하고자 하면 표준모드를 선택하고, 쾌적온도 보다 낮은 온도로 제어하고자 하는 경우에는 에너지 절감모드를 선택(이런 경우 쾌적온도는 Tcomf-C로 설정됨)하며, 쾌적온도보다 높게 제어하고자 하는 경우에는 쾌적우선모드를 선택(이런 경우 쾌적온도는 Tcomf+C로 설정됨)할 수 있다. 상기 워크스테이션500 또는 마스트 컨트롤러510은 상기 도 6과 같이 표시되는 제어로직에서 상기 우선순위모드 영역의 입력(예를들면 touch 등) 횟수에 따라 에너지절감모드, 표준모드 또는 쾌적우선모드를 토글하여 표시하며, 관리자의 선택에 따라 원하는 우선순위모드를 설정할 수 있다.
또한 관리자는 표시되는 제어로직에서 constant A 또는 constant B 영역을 선택하여 원하는 상수값을 수동 입력할 수 있다. 상기 도 6과 같은 제어로직을 통해 원하는 모드 또는 상수값을 입력하면, 마스터 컨트롤러510은 해당하는 실내기의 쾌적온도 Tcomf를 설정할 수 있다.
이때 상기 실외지수가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포는 상기 도 1과 같은 패턴으로 나타나게 된다. 이때 상기 쾌적온도는 공조시스템을 운영하는 다양한 조건에 따라 다르게 설정된다. 따라서 이런 조건에 따라 상기 constant A 또는 constant B 값을 설정하여야 원하는 조건의 쾌적온도를 설정할 수 있다. 상기 조건들은 냉방/난방모드, 습도 및/또는 실내기의 설치 위치 등이 될 수 있다. 먼저 실외 지수가중치 평균온도에 따라 냉방모드 또는 난방모드를 설정할 수 있다. 여기서 상기 실외지수 가중치 평균온도가 10ㅀC를 기준으로 초과하면 냉방모드, 이하이면 난방모드로 제어할 수 있다. 또한 실내 가중치 평균온도를 구하기 위하여 실내 상대습도를 고려한 A, B 값을 이용하여 실내 쾌적온도를 제어할 수 있으며, 창문과의 거리에 따라 외주부(Exterior Zone)와 내주부(Interior Zone)를 나누어 다른 A, B 값을 적용하고, 거리가 짧은 경우에는 전체(All Zone)로 구분하여 실내 쾌적온도를 제어할 수 있다. 이런 경우 상기 constant A 또는 constant B 값은 하기 <표 2>와 같이 설정할 수 있다.
zone 구분 A B
온도기반쾌적모델 냉방 전체 0.2 - 0.3 18 - 22
외주부 0.2 - 0.3 18 - 22
내주부 0.2 - 0.3 18 - 22
난방 전체 0.06 - 0.08 22 - 26
외주부 0.05 - 0.07 22 - 26
내주부 0.01 - 0.02 22 - 26
습도보상쾌적모델 냉방 전체 0.3 - 0.4 18 - 22
외주부 0.2 - 0.3 18 - 22
내주부 0.3 - 0.4 18 - 22
난방 전체 0.06 - 0.08 22 - 26
외주부 0.04 - 0.06 22 - 26
내주부 0.01 - 0.02 22 - 26
상기 마스터 컨트롤러510은 상기 <표 2>와 같은 상수 A 및 B 값을 저장하고 있으며, 설정된 시간에서 쾌적온도를 계산할 때 실내기의 조건에 따라 적절한 상수 A 및 B 값을 선택하여 쾌적온도를 구할 수 있다. 그리고 상기 쾌적온도를 계산한 후, 상기 마스터 컨트롤러510은 설정된 조건에 따라 쾌적온도를 설정하여 공조시스템의 실내기들을 제어할 수 있다. 즉, 상기 마스터 컨트롤러510은 재실자의 반응을 바탕으로 운전모드에 따라 표준모드, 에너지절약모드, 쾌적우선모드의 운전 모드 중 선택하여 실내 온도를 제어할 수 있다.
도 7은 공조시스템에서 건물 내에 설치된 공조장치들의 온도를 제어하는 절차를 도시하는 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 마스터 컨트롤러510은 적응쾌적 알고리즘으로 운전이 시작되면 711단계에서 시스템 내부에 저장된 데이터베이스 혹은 외부의 날씨서버에서 최근 며칠 간의 실외온도 데이터를 수집한다. 여기서 상기 실외 온도 데이터를 수집하는 기간은 일주일로 가정하고 있지만, 그 기간을 한정하지 않고 수집할 수도 있다. 또한 상기 시스템 내부의 데이터 베이스에 저장되는 실외온도 데이터는 실외에 설치된 외기온도 감지부로 획득할 수 있으며, 상기 외기온도감지부는 상기한 바와 같이 실외기541-54M에 설치될 수 있고 또는 실외기와 독립적으로 설치될 수도 있다.
상기와 같이 이전의 실외온도 데이터들을 수집한 후, 상기 마스터 컨트롤러510은 수집된 이전의 실외온도 데이터들을 이용하여 상기 <수학식 1>과 같이 이전 실외온도 가중치 평균온도를 계산한다. 상기 이전 실외지수 가중치 평균온도는 이전의 설정된 기간 동안에 감지된 실외온도들을 각각 설정된 가중치로 곱한 후 이를 평균화하여 구할 수 있다. 상기 <수학식 1>은 2일전에서 8일전 까지의 동일한 시간에서 감지된 실외온도 데이터들을 각각 대응되는 가중치로 곱한 후 이를 평균화하여 이전 실외지수 가중치 평균온도 Trm(n-1)을 계산한다. 이후 상기 마스터 컨트롤러510은 상기 <수학식 2>와 같이 이전 실외지수 가중치 평균온도 Trm(n-1) 및 기준일의 실외온도를 이용하여 현재의 실외지수 가중치 평균온도 Trm(n)을 구한다. 여기서 기준인은 1일 전이 될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 기준일을 어제로 설정하고, 어제의 실외온도 및 이전 실외지수 가중치 평균온도를 이용하여 현재의 실외지수 가중치 평균온도를 구하는 방법을 사용하고 있지만, 오늘의 실외온도를 사용할 수도 있다. 이런 경우 기준일은 오늘이 되며, 이전 실외지수 가중치 평균온도는 1일전에서 7일전의 실외온도를 이용하여 구할 수 있다.
여기서 상기 실외온도 가중치 평균온도는 외기온도 감지부의 수에 따라 하나 이상으로 계산될 수 있다. 즉, 한 개의 외기온도감지부가 설치된 경우, 상기 마스터 컨트롤러510은 한 개의 실외온도 가중치 평균온도를 계산할 수 있다. 그러나 두 개 이상의 외기온도감지부들이 설치되고 이들 각 외기온도감지부가 서로 다른 크기를 가지는 실외온도들을 감지하는 경우, 상기 마스터 컨트롤러510은 두 개 이상의 실외온도 가중치 평균온도를 계산할 수 있다. 이런 경우 쾌적온도 설정시 실내기531-53N들의 설치 위치를 확인한 후, 외기온도감지부와 실내기들의 설치 위치를 분석하여 각각 서로 다른 쾌적온도를 설정할 수도 있다.
이후 상기 마스터 컨트롤러510은 715단계에서 계산된 현재의 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 실내기531-53N의 난방 또는 냉방모드로 설정한다. 즉, 현재의 실외지수 가중치 평균온도가 10도 보다 낮으면 상기 마스터 컨트롤러510은 715단계에서 이를 감지하고 719단계에서 실내기531-53N들을 난방모드로 설정하고, 현재의 실외지수 가중치 평균온도가 10도 보다 높으면 상기 마스터 컨트롤러510은 715단계에서 이를 감지하고 717단계에서 실내기531-53N들을 냉방모드로 설정한다.
또한 상기 마스터 컨트롤러510은 721단계에서 실내기의 설치 위치를 분석한다. 즉, 상기 마스터 컨트롤러510은 각 실내기531-53N의 설치 위치를 알고 있으며, 이런 실내기들의 위치에 따라 723단계에서 내주부로 설정하거나 또는 727단계에서 외주부로 설정하고, 내주부 및 외주부 설치 위치를 고려하지 않는 경우는 725단계에서 전체로 설정한다. 또한 상기 마스터 컨트롤러510은 731단계에서 습도 고려 여부를 분석한다. 즉, 상기 마스터 컨트롤러510은 습도조절이 설정되었으면 735단계에서 습도보상 적응쾌적 모델로 설정하고, 그렇지 않으면 733단계에서 온도기반 적응 쾌적모델로 설정한다.
상기와 같이 쾌적온도를 설정하기 위한 조건들(냉방/난방모드, 창문과의 거리 조건, 습도조절 여부 등)을 확인한 후, 상기 마스터 컨트롤러510은 751단계에서 해당하는 조건의 A 및 B 값을 선택하여 쾌적온도를 계산한다. 즉, 지수가중치 평균온도에 따라 냉난방모드를 구분하고, Zone 모드, 습도보상제어 여부 등을 판단하면, 상기 마스터 컨트롤러510은 상기 <표 2>에서 쾌적온도 계산을 위한 A, B 값을 선택할 수 있게 된다. 그리고 상기 마스터 컨트롤러 510은 상기 선택된 A 및 B값을 이용하여 쾌적온도를 계산할 때, 상기 <수학식 3>에 나타낸 바와 같이 해당 일의 지수가중치 평균에 계수 A를 곱하고 상수 B를 더하면 최종적으로 실내 쾌적온도 Tcomf를 계산한다.
이후 상기 마스터 컨트롤러510은 761단계에서 우선순위모드를 분석한 후, 그 결과에 따라 763단계 - 767단계에서 최종적인 쾌적온도를 설정한다. 이때 우선순위모드는 상기한 바와 같이 에너지 절감모드, 표준모드 또는 쾌적우선모드가 될 수 있다. 이때 상기 마스터 컨트롤러510은 표준모드이면 765단계에서 상기 751단계에서 계산된 쾌적온도를 그대로 설정하며, 에너지 절감모드이면 763단계에서 냉방모드는 Tcomf+C로 설정하고 난방모드인 경우에는 Tomf-C로 설정하며, 쾌적우선모드이면 767단계에서 냉방모드는 Tcomf-C로 설정하고 난방모드인 경우에는 Tomf+C로 설정한다. 즉, 운영모드에 따라 계산된 쾌적온도는 최종적으로 빌딩관리자가 선택한 우선순위모드에 의해 쾌적온도를 설정할 수 있으며, 에너지절감우선모드, 표준모드, 쾌적우선모드 3가지에 따라 상기 <수학식 4>와 같이 최종 쾌적온도를 결정하게 된다. 일반적으로 C값을 2도 정도로 정해놓고 이를 더하거나 빼서 에너지절감우선모드와 쾌적우선모드로 운영한다. 하지만 C 값은 고정된 것이 아니고 변경될 수 있다.
상기와 같이 쾌적온도를 설정한 후, 상기 마스터 컨트롤러510은 설정된 쾌적온도를 실내기 531-53N에 전송하여 각 실내기531-53N들이 설정된 쾌적온도로 온도를 조절하도록 제어한다. 이때 실내기531-53N들의 온도 제어 조건이 서로 다른 경우, 상기 마스터 컨트롤러510은 각 조건들의 A 및 B 값들을 적용하여 쾌적온도를 설정할 수 있다. 그리고 상기 실내기531-53N의 설치 위치 및 운전 조건들을 분석하여 각각 대응되는 쾌적온도를 전송할 수도 있다.
또한 상기 도 7과 같은 쾌적온도 설정 절차는 설정된 시간에서 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 실외온도는 하루를 주기로 밤, 아침, 낮, 저녁 등에 따라 서로 다른 온도로 감지될 것이다. 따라서 온도가 변화되는 구간들을 쾌적온도를 설정하는 시간들로 설정하고, 설정된 시간에서 위와 같은 동작을 반복하여 실외온도에 따른 적절한 쾌적온도를 결정할 수 있다.
또한 상기 A, B 값은 실험적으로 미리 계산해 놓은 값을 사용(static mode)하거나 계산을 통해서 동적으로 적용(dynamic mode)할 수 있다. 즉, 일반적인 목적의 오피스 빌딩에서는 static mode로 설정하여 미리 계산해 놓은 상수 A, B 값을 사용하여 계산에 따른 부담을 줄여 운영할 수 있고, 병원, 공장, 어린이집 등의 특별한 목적을 갖는 빌딩에서는 동적으로 해당 상수 A, B값을 계산하여 사용할 수 있다. 빌딩 관리자는 자신이 관리하는 빌딩의 사용 목적에 맞게 운영모드(static, dynamic)를 선택하여 알고리즘을 운영할 수 있다. 이때 상기 Dynamic 운영모드의 경우 쾌적온도를 구하기 위해 부가적인 파라미터를 도입할 수 있는데, 재실자 수 및 온도 환경을 반영하기 위해서 CO2센서, 재실센서, 실내온도, 출입관리 데이터베이스 등을 활용해 A, B 값을 구하는데 활용할 수 있다. 이 때, 각 파라미터는 적용 환경에 맞추어 적절하게 조합을 해서 사용할 수 있다.
위의 과정은 정해진 시간 주기마다 반복되며 쾌적온도를 계산하고 계산된 결과에 의해 공조시스템이 운영된다. 시스템에어컨의 경우 궁극적으로 실내기 팬의 RPM제어, 압축기의 운전 주기 변경, EEV 개도 변경 등을 통해 실내 온도의 제어가 가능하다.
현재 빌딩 공조 시스템은 구축시에 실내 공조를 위해 중앙공조 대신 시스템 에어컨을 설치하는 경우가 많아지고 있다. 습도 센서, CO2센서, 재실센서 등의 부가적인 제어 장비의 설치를 통한 공조 제어는 비용 부담이 따르게 되고, 기축 건물의 경우에는 설치 공사에 따른 운영 부담도 따르게 된다. 중소형 빌딩 환경에서는 센서 등의 설치 없이 간단하게 빌딩 제어 시스템만을 도입하여 기존에 설치된 시스템 에어컨의 실내기, 실외기에 내장된 온도 센서를 이용해 비용부담 없이 쾌적제어 알고리즘을 적용할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 공조시스템은 재실자의 쾌적성을 보장하면서 에너지 절감 효과를 얻을 수 있으며, 냉난방모드 구분, 내주부/외주부 구분, 우선순위모드, 습도보상제어 등의 추가적인 파라미터의 도입으로 보다 정확한 실내 쾌적온도를 계산할 수 있다. 또한, Static 모드로 동작할 경우 온도 센서 이외의 다른 입력 센서가 필요하지 않아서 설치 및 운영비를 절감할 수 있다. 일반적으로 시스템 에어컨은 온도 센서를 내장하고 있기 때문에 사실상 추가적인 설비가 필요하지 않다. 그러나 Dynamic 모드의 경우 시시각각 변하는 동적인 환경을 반영하기 위해 추가적인 입력 파라미터를 도입할 수도 있다. 또한 본 발명의 공조시스템은 에너지 절감 운전을 위해 빌딩 관리 시스템의 복잡한 기능을 파악하지 않아도 도 6과 같이 아이콘 형태의 알고리즘 메뉴를 선택하는 것만으로 공조기를 쾌적제어 알고리즘으로 운영하는 것이 가능하다. 일반적으로 빌딩제어 솔루션은 숙련된 엔지니어에 의해서 운영되는 현실을 감안할 때, 쉬운 사용자 운영 환경을 제공한다는 것은 본 발명의 큰 장점 중 하나이다. 또한 본 발명은 적응쾌적 모델의 적용을 위해 사용되는 계수 A, B, C 값을 계산의 부하를 줄이기 위해 미리 산출한 값을 사용하는 방식과, 빌딩 환경에 맞게 동적으로 계산하는 방법을 선택적으로 사용할 수 있게 함으로써 다양한 빌딩 환경에 최적화된 쾌적온도를 얻어낼 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 공조장치의 온도제어 방법에 있어서,
    설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하는 과정과,
    상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정과,
    상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정하는 과정과,
    상기 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 과정으로 이루어지며,
    상기 고정상수 및 가변상수는 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정은
    상기 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 설정 온도 이하이면 난방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 냉방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실외지수 가중치 평균온도를 계산하는 과정은,
    기준일 이전의 설정된 기간 동안의 실외온도를 수집하는 과정과,
    수집된 실외온도들에 각각 대응되는 가중치를 곱한 후 평균화하여 이전 실외온도 가중치 평균온도를 계산하는 과정과,
    상기 이전 실외온도 가중치 평균온도와 기준일의 실외온도에 각각 설정된 가중치를 곱하여 현재 실외온도 가중치 평균온도를 계산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준일은 어제이며, 기준일 이전의 설정된 기간은 2일전에서 8일전의 일주일 기간인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 쾌적온도로 실내온도를 제어하는 과정은
    설정시간이 되면 상기 현재의 실외온도를 해당 날짜의 해당하는 시간과 함께 저장하고, 상기 설정시간에 대응되는 실외온도들을 수집하여 상기 실외지수 가중치 평균온도를 설정하는 과정으로 진행하여 쾌적온도를 다시 설정하는 과정을 더 포함하며,
    상기 설정시간은 하루의 시간에서 적어도 2개의 복수 시간들로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 쾌적온도를 설정한 후 설정된 우선순위모드를 분석하는 과정과,
    상기 냉방모드에서 상기 우선순위모드가 에너지 절감모드이면 상기 쾌적온도에 설정된 온도를 더하여 상기 쾌적온도를 재설정하고, 쾌적우선모드이면 상기 쾌적온도에 설정된 온도를 감산하여 상기 쾌적온도를 재설정하며, 표준모드이면 상기 쾌적온도를 그대로 유지하는 과정과,
    상기 난방모드에서 상기 우선순위모드가 에너지 절감모드이면 상기 쾌적온도에 설정된 온도를 감산하여 상기 쾌적온도를 재설정하고, 쾌적우선모드이면 상기 쾌적온도에 설정된 온도를 더하여 상기 쾌적온도를 재설정하며, 표준모드이면 상기 쾌적온도를 그대로 유지하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정은
    습도 보상 모드의 설정 여부를 검사한 후, 습도 보상이 설정되었으면 습도 보상의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 온도기반의 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 공조장치에 있어서,
    실외온도를 측정하는 외기온도감지부와,
    감지되는 실외온도 데이터들과 운전조건에 따른 고정상수 및 가변상수 값들을 저장하는 저장부와,
    설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하며, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정한 후, 상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정한 후, 상기 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 제어부와,
    상기 제어부의 제어하에 상기 쾌적온도로 실내온도를 제어하는 온도조절부로 구성되며,
    상기 고정상수 및 가변상수는 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 설정 온도 이하이면 난방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 냉방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 기준일 이전의 설정된 기간 동안의 실외온도를 수집하고, 수집된 실외온도들에 각각 대응되는 가중치를 곱한 후 평균화하여 이전 실외온도 가중치 평균온도를 계산한 후, 상기 이전 실외온도 가중치 평균온도와 기준일의 실외온도에 각각 설정된 가중치를 곱하여 현재 실외온도 가중치 평균온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기준일은 어제이며, 기준일 이전의 설정된 기간은 2일전에서 8일전의 일주일 기간인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 설정시간이 되면 상기 현재의 실외온도를 해당 날짜의 해당하는 시간과 함께 저장하고, 상기 설정시간에 대응되는 실외온도들을 수집하여 상기 실외지수 가중치 평균온도를 설정하는 과정으로 진행하여 쾌적온도를 다시 설정하며, 상기 설정시간은 하루의 시간에서 적어도 2개의 복수 시간들로 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 난방모드 또는 냉방의 운전조건을 결정한 후 습도 보상 모드의 설정 여부를 검사하며, 습도 보상이 설정되었으면 설정된 운전조건의 설정된 습도 보상의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 온도기반의 가변상수 및 고정상수를 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 공조시스템의 온도제어 방법에 있어서,
    실외기에 설치되어 실외온도를 측정하는 외기온도감지부와,
    각각 서로 다른 위치에 설치되어 실내 온도를 제어하는 복수의 실내기들과,
    상기 실외기 및 실내기들 간의 데이터 통신을 제어하는 게이트웨이와,
    감지되는 실외온도 데이터들과 운전조건에 따른 고정상수 및 가변상수 값들을 저장하는 저장부와,
    상기 게이트웨이를 통해 실외기 및 실내기들과 통신하며, 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하고, 상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정한 후, 상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정한 후, 상기 설정된 쾌적온도로 실내 온도를 제어하는 마스터 컨트롤러로 구성되며,
    상기 고정상수 및 가변상수는 운전조건에 따라 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 마스터 컨트롤러는
    상기 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 설정 온도 이하이면 상기 설정된 운전조건에 대응되는 난방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 상기 설정된 운전조건에 냉방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 마스터 컨트롤러는
    내주부 및 외주부에 대한 가변상수 및 고정상수를 설정한 후 각각 대응되는 쾌적온도를 설정하며, 실내기의 설치 위치정보에 따라 내주부에 설치된 실내기 및 외주부에 설치된 실내기에 각각 대응되는 쾌적온도 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 마스터 컨트롤러는
    습도 보상 조건이면 상기 고정상수 및 가변상수는 습도 보상의 가변상수 및 고정상수를 설정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 마스터 컨트롤러는 기준일 이전의 설정된 기간 동안의 실외온도를 수집하고, 수집된 실외온도들에 각각 대응되는 가중치를 곱한 후 평균화하여 이전 실외온도 가중치 평균온도를 계산한 후, 상기 이전 실외온도 가중치 평균온도와 기준일의 실외온도에 각각 설정된 가중치를 곱하여 현재 실외온도 가중치 평균온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 공조시스템의 온도제어 방법에 있어서,
    실외기를 통해 측정된 설정 기간의 실외온도들에 대한 실외지수 가중치 평균온도를 계산하는 과정과,
    상기 실외지수 가중치 평균온도 및 운전조건에 따른 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정과,
    상기 실외지수 가중치 평균온도에 상기 가변 상수를 곱하고 상기 고정상수를 더하여 쾌적온도를 설정하는 과정과,
    상기 설정된 쾌적온도로 실내기들의 실내 온도를 제어하는 과정으로 이루어지며,
    상기 고정상수 및 가변상수는 상기 운전조건에 따라 실외지수 가중치 평균온도와 쾌적온도의 분포의 관계를 회귀분석을 통해 구한 상수이며, 상기 쾌적온도의 분포는 고정 상수 크기에서 상기 실외지수 가중치 평균온도에 따라 가변상수의 기울기로 선형 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 가변상수 및 고정상수를 설정하는 과정은
    상기 실외지수 가중치 평균온도를 분석하여 설정 온도 이하이면 상기 설정된 운전조건에 대응되는 난방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하고, 그렇지 않으면 상기 설정된 운전조건에 냉방모드의 가변상수 및 고정상수를 설정하며,
    상기 운전조건은 습도조절 설정여부 및 실내기의 내주부 또는 외주부 위치이며,
    상기 가변상수 및 고정상수는 상기 습도조절 및 실내기 위치에 따라 각각 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.



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