KR102290345B1 - 스마트시티와 제로에너지 빌딩을 구현하기 위한 공동주택용 에너지 관리 시스템 - Google Patents

스마트시티와 제로에너지 빌딩을 구현하기 위한 공동주택용 에너지 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

세대 내의 전자기기, 홈네트워크 시스템이 마련된 복수의 단위세대로 구획되는 공동주택의 냉난방을 관리하는 공동주택용 융합 에너지 관리 시스템을 제시하며, 난방을 위한 온열유체를 생성하여 상기 단위세대로 공급하는 온열공급기; 냉방을 위한 냉열유체를 상기 단위세대로 공급하는 냉열공급기; 공기조화에 의한 냉방 또는 난방을 수행하는 팬코일유닛; 바닥난방을 수행하는 시스템분배기; 상기 온열유체를 순환시키는 난방순환펌프; 상기 냉열유체를 순환시키는 냉방순환펌프; 상기 단위세대로 유입되는 온열유체의 유량을 제어하는 난방밸브; 상기 단위세대로 유입되는 냉열유체의 유량을 제어하는 냉방밸브; 및 상기 단위세대 각각의 상기 홈네트워크 시스템과 통신하면서 상기 난방밸브 및 상기 냉방밸브의 밸브데이터값을 취합하여 상기 공동주택에 대한 상기 온열유체 및 상기 냉열유체의 필요유량을 도출하며, 도출된 상기 필요유량을 기반으로 상기 난방순환펌프 및 상기 냉방순환펌프의 작동을 제어하는 중앙제어반을 포함한다.

Description

스마트시티와 제로에너지 빌딩을 구현하기 위한 공동주택용 에너지 관리 시스템{ENERGY MANAGEMENT SYSTEM OF APPARATMENT HOUSE FOR IMOLEMENTING SMART CITY AND ZERO-ENERGY BUILDING}
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 공동주택용 에너지 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단위세대로 구획된 공동주택의 바닥난방 및 공조냉난방을 위한 온열유체 및 냉열유체의 필요유량을 정확하게 도출하면서 냉, 난방 장치류 및 홈네트워크 시스템과 융합하여 운용함으로써 에너지 절약은 물론 스마트시티를 구현할 수 있는 스마트시티와 제로에너지 빌딩을 구현하기 위한 공동주택용 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 근래의 건축물에는 공조 방식을 이용한 중앙 공조 냉난방 시스템이 개발 및 시공되고 있다.
일반적인 중앙 공조 냉난방 시스템은, 건물의 기계실에 설치된 보일러 및 냉동기를 통해 유체를 단위세대로 공급하여 단위세대의 공조 냉난방을 수행하고, 지역난방지구의 경우에는 지역난방열원을 단위세대로 공급하고 있다.
여기서, 일반적인 중앙 공조 냉난방 시스템은 보일러 및 냉동기(지역난방지구의 경우에는 지역난방열원)를 제어함에 있어서, 단위세대로 공급되는 유체의 압력과 단위세대에서 회수되는 유체의 압력차를 이용하여 순환펌프 인버터 제어를 통해 보일러 및 냉동기의 부하를 제어하고 있다.
그런데, 상기와 같은 인버터 제어방식은 냉난방 설비를 이루는 팽창탱크나 차압밸브의 오류, 에어포켓 발생에 의한 오류 등에 의해 정확한 제어가 이루어지지 못하거나 전혀 제어가 이루어지지 않는 문제점이 있다.
최근에 시공되는 공동주택은 세대 내의 각종 전자기기나 전등 및 전열 등을 하나로 제어할 수 있는 홈네트워크 시스템이 구축되어 있다.
이에 따라, 바닥난방 및 공조냉난방을 위한 설비를 제어하면서 공동주택의 홈네트워크 시스템과 융합하여 저비용 고효율을 발휘할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
관련된 선행기술로서, 한국 등록특허공보 제10-1015395호에 개시된 '에너지 절약영 냉난방 시스템'이 있다.
구체적으로, 선행기술은 천정형 FCU(Fan Coil Unit)를 설치하여 급속난방 및 냉방기능을 함께 구현할 수 있도록 하고, 열병합발전소 및 연료전지에서 발생하는 폐열을 이용하여 난방기능을 구현할 수 있도록 함과 아울러 FCU와 다기능 열교환기에서 환수되는 냉수 혹은 온수로 연료전지의 폐열을 냉각시킬 수 있도록 하는 기술이다.
그런데, 이와 같은 선행기술은 바닥난방과 공조 냉난방을 함께 수행할 수는 있으나 냉난방을 위한 온열유체나 냉열유체의 필요유량을 정확하게 도출하여 설비를 운용할 수 없는 구성이다.
즉, 선행기술은 각 단위세대에서 요구되는 유체의 유량에 따라 냉난방 설비를 운용하지 못하고, 일괄제어나 인버터 방식으로 제어하기 때문에 불필요한 에너지를 낭비하는 문제점이 있다.
또한, 선행기술은 단위세대 내의 홈네트워크 시스템과 융합하여 제어할 수 없는 문제점도 있다.
이에 따라, 상기와 같은 선행기술의 한계점을 극복하기 위한 새로운 기술이 요구되고 있다.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 홈네트워크 시스템이 구축된 단위세대로 온열유체 및 냉열유체를 공급함으로써 바닥난방 및 공조 냉난방을 수행할 수 있으며, 특히 온열유체 및 냉열유체의 필요유량을 도출하여 난방순환펌프, 냉동기 및 냉방순환펌프의 작동을 제어함으로써 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있는 공동주택용 에너지 관리 시스템을 제시하는 데 목적이 있다.
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 단위세대에 구축된 홈네트워크 시스템과 냉난방 장치를 융합하여 제어할 수 있고, 홈네트워크 시스템을 매개로 냉방밸브 및 난방밸브의 상태 데이터를 중앙제어반으로 제공함으로써 필요유량을 정확하게 도출할 수 있는 공동주택용 에너지 관리 시스템을 제시하는 데 목적이 있다.
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 홈네트워크 시스템과 융합하여 냉난방 설비를 제어하면서 데이터를 제공함으로써 에너지 절약은 물론 스마트 시티를 구축할 수 있는 데이터들을 제공할 수 있는 공동주택용 에너지 관리 시스템을 제시하는 데 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 공동주택용 에너지 관리 시스템의 일 실시예에 따르면, 세대 내의 전자기기, 전등 및 전열 중 적어도 하나를 원격제어하는 홈네트워크 시스템이 마련된 복수의 단위세대로 구획되는 공동주택의 냉난방을 관리하는 공동주택용 에너지 관리 시스템에 있어서, 상기 공동주택의 기계실에 설치되어 난방을 위한 온열유체를 생성하여 상기 단위세대로 공급하는 온열공급기; 상기 공동주택의 기계실에 설치되어 냉방을 위한 냉열유체를 생성하여 상기 단위세대로 공급하는 냉열공급기; 상기 단위세대 각각에 설치되어 상기 냉열유체 또는 상기 온열유체를 매개로 작동하면서 공기조화에 의한 냉방 또는 난방을 수행하는 적어도 하나의 팬코일유닛; 상기 단위세대 각각의 바닥면에 설치되어 상기 온열유체를 순환시키면서 바닥난방을 수행하는 시스템분배기; 상기 온열유체를 상기 기계실에서 상기 단위세대로 순환시키는 난방라인 상에 설치되어 상기 온열유체를 순환시키는 난방순환펌프; 상기 냉열유체를 상기 기계실에서 상기 단위세대로 순환시키는 냉방라인 상에 설치되어 상기 냉열유체를 순환시키는 냉방순환펌프; 상기 난방라인 상에 설치되어 상기 홈네트워크 시스템에 의한 실내온도의 설정을 통해 작동하면서 상기 단위세대로 유입되는 온열유체의 유량을 제어하는 난방밸브; 상기 냉방라인 상에 설치되어 상기 홈네트워크 시스템에 의한 실내온도의 설정을 통해 작동하면서 상기 단위세대로 유입되는 냉열유체의 유량을 제어하는 냉방밸브; 및 상기 공동주택에 설치되어 상기 단위세대 각각의 상기 홈네트워크 시스템과 통신하면서 상기 난방밸브 및 상기 냉방밸브의 밸브데이터값을 취합하여 상기 공동주택에 대한 상기 온열유체 및 상기 냉열유체의 필요유량을 도출하며, 도출된 상기 필요유량을 기반으로 상기 난방순환펌프 및 상기 냉방순환펌프의 작동을 제어하는 중앙제어반을 포함할 수 있다.
또한, 상기 난방밸브는, 상기 홈네트워크 시스템을 매개로 상기 중앙제어반에 의해 작동이 제어되고, 상기 중앙제어반의 제어에 의한 상기 난방순환펌프의 출력변동에 따라 상기 온열유체의 유량을 비례제어할 수 있다.
또한, 상기 냉방밸브는, 상기 홈네트워크 시스템을 매개로 상기 중앙제어반에 의해 작동이 제어되고, 상기 홈네트워크 시스템을 통한 온도설정에 따라 온오프될 수 있다.
또한, 상기 온열공급기는, 상기 온열유체를 직접적으로 생성하는 보일러; 및 지역난방시설에서 공급되는 중온수를 매개로 상기 온열유체를 생성하는 열교환기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉열공급기는, 지역난방시설에서 공급되는 온수를 이용하면서 냉동사이클을 통해 상기 냉열유체를 생성하는 저유량 저온수 2단 흡수식 냉동기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템은, 상기 난방라인 및 상기 냉방라인 상에 제각기 설치되어 상기 단위세대로 공급되는 상기 온열유체 및 상기 냉열유체의 열량을 제각기 측정하여 상기 중앙제어반으로 제공하는 적산열량계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 관리 시스템은, 상기 단위세대에 설치되어 상기 팬코일유닛 및 상기 시스템분배기의 작동을 위한 실내온도를 설정하면서 상기 홈네트워크 시스템과 통신하는 개별온도제어기를 더 포함할 수 있다.
전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 온열공급기 및 난방순환펌프에 의한 온열유체와 냉열공급기 및 냉방순환펌프에 의한 냉열유체를 단위세대로 공급함으로써 단위세대의 바닥난방 및 공조 냉난방을 중앙제어반에서 제어할 수 있는 공동주택용 에너지 관리 시스템을 제시할 수 있다.
특히, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 중앙제어반이 냉방밸브 및 난방밸브의 밸브데이터값을 통해 냉온열유체의 필요유량을 도출하여 난방순환펌프 및 냉방순환펌프의 작동을 제어함으로써 냉난방 순환펌프가 단위세대의 부하값에 맞게 최적화 운전되므로 에너지 낭비를 방지할 수 있는 공동주택용 에너지 관리 시스템을 제시할 수 있다.
또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 단위세대에 구축된 홈네트워크 시스템과 냉난방 장치를 융합하여 제어할 수 있고, 홈네트워크 시스템을 매개로 냉방밸브 및 난방밸브의 상태 데이터를 중앙제어반으로 제공함으로써 에너지 절약과 함께 스마트 시티를 구축할 수 있는 데이터를 제공할 수 있는 공동주택용 에너지 관리 시스템을 제시할 수 있다.
개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템을 구성하는 난방설비를 나타내는 계통도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템을 구성하는 냉방설비를 나타내는 계통도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템에 의한 단위세대의 냉난방 구성을 나타내는 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템을 구성하는 난방설비를 나타내는 계통도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템을 구성하는 냉방설비를 나타내는 계통도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템에 의한 단위세대의 냉난방 구성을 나타내는 구성도이다.
일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10)은 아파트나 오피스텔 또는 생활형 숙박시설과 같이 바닥난방과 공조 냉난방이 모두 설치되는 공동주택에 적용되어 냉난방을 위한 에너지를 관리하기 위한 시스템이다.
일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 홈네트워크 시스템(100), 온열공급기(200), 냉열공급기(300), 팬코일유닛(400), 시스템분배기(500), 난방순환펌프(600), 냉방순환펌프(700), 난방밸브(800), 냉방밸브(900) 및 중앙제어반(1000)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 홈네트워크 시스템(100), 온열공급기(200), 팬코일유닛(400), 시스템분배기(500), 난방순환펌프(600), 난방밸브(800) 및 중앙제어반(1000)의 구성을 통해 난방설비(11)를 구성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 홈네트워크 시스템(100), 냉열공급기(300), 팬코일유닛(400), 냉방순환펌프(700), 냉방밸브(900) 및 중앙제어반(1000)의 구성을 통해 냉방설비(12)를 구성할 수 있다.
상기 홈네트워크 시스템(100)은 단위세대 내에 구축되어 세대 내의 각종 전자기기나 전등 및 전열기구를 원격 제어할 수 있는 환경을 제공하는 시스템이다.
구체적으로, 홈네트워크 시스템(100)은 단위세대의 내부에서는 전자 기기들이 유·무선 네트워크를 통해 상호 커뮤니케이션하고 외부에서는 인터넷을 통해 상호 접속이 가능한 환경을 제공하며, 단순히 전가기기를 원격 조종하는 기능(홈 오토메이션)뿐 아니라 가전제품끼리의 데이터 송수신을 통해 정보교류, 모니터링, 보안에 이르는 첨단 기능을 자동으로 조절 및 제어할 수 있다.
예컨대, 홈네트워크 시스템(100)은 공유기(게이트웨이)를 통해 외부에서 웹이나 스마트폰을 통해 가스나 전자제품을 끄고 켤 수 있을 뿐만 아니라 교육 · 영화 · 게임 등 멀티미디어 콘텐츠를　TV를 통해 접할 수 있다. 또한 침입탐지센서와 주방　TV폰 등을 통해 집안 보안상태를 확인하고 비상시 경찰 등에 연락할 수 있다.
이러한 홈네트워크 시스템(100) 용도에 따라 컴퓨터를 중심으로 집안의 정보통신기기를 엮어주는 데이터 네트워크,　TV　및 오디오 등을 한데 엮는 A/V 네트워크, 백색가전을 위시한 가전기기들의 정보가전 네트워크, 방범/방재 및 냉난방 가스제어 등 제어를 위한 제어 네트워크로 크게 구분할 수 있으며, Ethernet,　PLC,　IEEE　1394, 홈　PNA, RS485통신 등과 같은 유선 기술과,　IEEE　802.11　WLAN,　IEEE　802.15　WPAN,　UWB와 같은 무선 기술,　UPnP,　HAVI,　JINI,　HNCP(Home　Network　Control　Protocol) 등과 같은 기술을 통해 구축될 수 있다.
여기서, 홈네트워크 시스템(100)은 단위세대 내에 설치된 월패드에 구축될 수 있으며, 유무선 네트워크를 통해 후술되는 팬코일유닛(400), 시스템분배기(500), 난방밸브(800), 냉방밸브(900) 및 중앙제어반(1000)과 연결되어 상호 데이터를 통신할 수 있다.
상기 온열공급기(200)는 난방을 위한 온열유체를 생성하여 단위세대로 공급하는 구성요소이다.
이러한 온열공급기(200)는 공동주택의 기계실에 설치되는 보일러 및 열교환기 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
구체적으로, 온열공급기(200)는 보일러로 구성되어 공동주택의 기계실에 설치될 경우에는 후술되는 중앙제어반(1000)의 제어에 의해 작동하면서 난방을 위한 온열유체를 직접적으로 생성할 수 있으며, 열교환기로 구성될 경우에는 지역난방시설에서 공급되는 중온수와의 열교환을 통해 온열유체를 생성하여 단위세대로 공급할 수 있다.
이러한 온열공급기(200)는 기계실과 단위세대를 연결하는 난방라인(11a)에 연결되어 온열유체를 난방라인(11a)으로 순환시킬 수 있다.
상기 냉열공급기(300)는 냉방을 위한 냉열유체를 생성하여 단위세대로 공급하는 구성요소이다.
이러한 냉열공급기(300)는 통상의 냉동사이클이 구비된 냉동기로 구성되어 냉동사이클과의 열교환을 통해 냉열유체를 생성할 수 있으며, 저유량 저온수 2단 흡수식 냉동기로 구성될 수도 있다.
저유량 저온수 2단 흡수식 냉동기는 알려진 바와 같이 지역난방시설에서 공급되는 온수를 이용하여 냉방용 냉열유체를 생성할 수 있다.
이러한 저유량 저온수 부분 부하에 대응하여 비례운전될 수 있으며, 냉수 온도차(5℃)를 유지함으로써 에너지 절약을 25%이상 실현할 수 있다.
상기 팬코일유닛(400)은 공조에 의한 냉방 또는 난방을 수행하기 위한 구성요소이다.
이러한 팬코일유닛(400)은 적어도 하나로 구성되어 단위세대에 설치될 수 있으며, 냉열공급기(300)에서 공급되는 냉열유체를 매개로 작동하면서 냉풍을 제공하거나 온열공급기(200)에서 공급되는 온열유체를 매개로 작동하면서 온풍을 제공함으로써 단위세대의 냉난방을 수행할 수 있다.
이러한 팬코일유닛(400)은 사용자에 의해 제어되는 개별온도제어기(1200)에 의한 실내온도 설정과 홈네트워크 시스템(100)의 제어에 의해 작동할 수 있으며, 작동상태의 데이터를 홈네트워크 시스템(100)으로 전송할 수 있다.
개별온도제어기(1200)는 팬코일유닛(400) 및 홈네트워크 시스템(100)에 유무선으로 연결되어 팬코일유닛(400)의 작동을 위한 실내온도를 직접적으로 설정할 수 있으며, 홈네트워크 시스템(100)의 제어를 통해 팬코일유닛(400)의 작동을 위한 실내온도를 설정할 수도 있다.
상기 시스템분배기(500)는 단위세대의 바닥난방을 수행하기 위한 구성요소이다.
이러한 시스템분배기(500)는 단위세대의 바닥면에 설치되어 온열공급기(200)에서 공급되는 온열유체를 바닥면으로 순환시키면서 바닥난방을 수행할 수 있다.
여기서, 시스템분배기(500)는 사용자에 의해 제어되는 개별온도제어기(1200)에 의한 실내온도 설정과 홈네트워크 시스템(100)의 제어에 의해 작동할 수 있으며, 작동상태의 데이터를 홈네트워크 시스템(100)으로 전송할 수 있다.
개별온도제어기(1200)는 시스템분배기(500) 및 홈네트워크 시스템(100)에 유무선으로 연결되어 시스템분배기(500)의 작동을 위한 실내온도를 직접적으로 설정할 수 있으며, 홈네트워크 시스템(100)의 제어를 통해 시스템분배기(500)의 작동을 위한 실내온도를 설정할 수도 있다.
여기서, 개별온도제어기(1200)는 하나의 부재로 구성되어 팬코일유닛(400) 및 시스템분배기(500)를 작동시킬 수 있으며, 복수의 부재로 구성되어 팬코일유닛(400) 및 시스템분배기(500)를 각각 작동시킬 수 있다.
상기 난방순환펌프(600)는 도 1에 도시된 바와 같이 난방설비(11)를 이루면서 온열공급기(200)의 온열유체를 기계실에서 단위세대로 순환시키기 위한 펌핑압력을 제공하는 구성요소이다.
구체적으로, 난방순환펌프(600)는 기계실에서 단위세대로 연장되는 난방라인(11a) 상에 설치되어 후술되는 중앙제어반(1000)에 의해 작동하면서 단위세대에서 요구되는 온열유체를 펌핑하여 단위세대로 공급할 수 있다.
이러한 난방순환펌프(600)는 부분부하에 대응이 가능한 펌프로 구성될 수 있으며, 단위세대들에서 요구되는 온열유체의 필요유량에 대응하도록 중앙제어반(1000)에 의해 출력이 제어될 수 있다.
상기 냉방순환펌프(700)는 도 2에 도시된 바와 같이 냉방설비(12)를 이루면서 냉열공급기(300)의 냉열유체를 기계실에서 단위세대로 순환시키기 위한 펌핑압력을 제공하는 구성요소이다.
구체적으로, 냉방순환펌프(700)는 기계실에서 단위세대로 연장되는 냉방라인(12a) 상에 설치되어 후술되는 중앙제어반(1000)에 의해 작동하면서 단위세대에서 요구되는 냉열유체를 펌핑하여 단위세대로 공급할 수 있다.
이러한 냉방순환펌프(700)는 부분부하에 대응이 가능한 펌프로 구성될 수 있으며, 단위세대들에서 요구되는 냉열유체의 필요유량에 대응하도록 중앙제어반(1000)에 의해 출력이 제어될 수 있다.
한편, 냉방라인(12a) 및 난방라인(11a)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 각각 바이패스라인(15) 및 바이패스밸브(15a)가 마련되어 냉열유체 및 온열유체를 각각 냉열공급기(300) 및 온열공급기(200)로 바이패스 시킬 수 있다.
상기 난방밸브(800)는 난방설비(11)를 이루는 난방라인(11a) 상에 설치되어 단위세대 내로 유입되는 온열유체의 유량을 제어하는 구성요소이다.
구체적으로, 난방밸브(800)는 홈네트워크 시스템(100)에 유무선으로 연결되어 상호 통신할 수 있으며, 홈네트워크 시스템(100) 또는 개별온도제어기(1200)에 의한 실내온도 설정을 통해 작동하면서 단위세대로 공급되는 온열유체의 유량을 제어할 수 있다.
이러한 난방밸브(800)는 데이터 전송 기능을 갖는 복합밸브 또는 밸런싱밸브로 구성되어 홈네트워크 시스템(100)과 유무선으로 연결되어 상호 통신할 수 있으며, 부하측의 부하변화, 즉 개별온도제어기(1200)의 온도 설정에 따라 온열유체의 유량을 비례제어하면서 밸브의 개도율과 같은 밸브상태를 나타내는 밸브데이터값을 홈네트워크 시스템(100)으로 전송할 수 있다.
상기 냉방밸브(900)는 냉방설비(12)를 이루는 난방라인(12a) 상에 설치되어 단위세대 내로 유입되는 냉열유체의 유량을 제어하는 구성요소이다.
구체적으로, 냉방밸브(900)는 홈네트워크 시스템(100)에 유무선으로 연결되어 상호 통신할 수 있으며, 홈네트워크 시스템(100) 또는 개별온도제어기(1200)에 의한 실내온도 설정을 통해 작동하면서 단위세대로 공급되는 냉열유체의 유량을 제어할 수 있다.
이러한 냉방밸브(900)는 데이터 전송 기능을 갖는 복합밸브 또는 밸런싱밸브로 구성되어 홈네트워크 시스템(100)과 유무선으로 연결되어 상호 통신할 수 있으며, 부하측의 부하변화, 즉 개별온도제어기(1200)의 온도설정에 따라 온오프되거나 냉열유체의 유량을 비례제어하면서 밸브의 온오프상태나 개도율과 같은 밸브상태를 나타내는 밸브데이터값을 홈네트워크 시스템(100)으로 전송할 수 있다.
상기 중앙제어반(1000)은 단위세대에서 요구되는 온열유체 및 냉열유체의 필요유량을 도출하여 도출된 필요유량을 기반으로 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)의 작동이나 출력을 자동제어함으로써 불필요한 에너지 낭비를 방지하는 구성요소이다.
구체적으로, 중앙제어반(1000)은 공동주택의 관리실에 설치되는 서버 시스템으로 구성되어 각 단위세대의 홈네트워크 시스템(100)과 유무선으로 연결되면서 상호 통신할 수 있으며, 전술한 난방밸브(800) 및 냉방밸브(900)의 밸브데이터값 즉, 밸브들의 온오프 상태나 개도율 상태와 같은 밸브데이터값을 전송받아 취합할 수 있다.
그리고, 중앙제어반(100)은 취합된 각 단위세대의 밸브데이터값을 기반으로 공동주택 전체에 대한 필요유량을 환산하여 도출할 수 있으며, 도출된 필요유량을 기반으로 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)의 작동 및 출력을 제어할 수 있다.
이에 따라, 중앙제어반(100)은 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)를 단위세대의 부하값에 맞게 최적화하여 운전할 수 있으므로 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10)을 이루는 난방라인(11) 및 냉방라인(12)에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 적산열량계(1200)가 각각 구비될 수 있다.
상기 적산열량계(1200)는 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌브(700)의 작동에 의해 단위세대로 공급되는 온열유체 및 냉열유체의 열량을 제각기 측정하여 중앙제어반(100)으로 제공할 수 있다.
이러한 적산열량계(1200)는 본 기술이 속하는 분야에 알려진 모든 구성이 적용될 수 있다.
상기와 같은 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10)의 운용방법을 설명한다.
단위세대를 냉방 또는 난방 할 경우, 팬코일유닛(400) 또는 시스템분배기(500)는 개별온도제어기(1200)에 의한 온도설정이나 홈네트워크 시스템(100)에 의한 온도설정을 통해 작동하면서 공조에 의한 냉난방 또는 바닥난방을 수행할 수 있다.
이때, 난방밸브(800) 또는 냉방밸브(900)는 개별온도제어기(1200) 또는 홈네트워크 시스템(100)을 통해 작동하면서 설정온도에 따라 단위세대로 공급되는 온열유체 또는 냉열유체의 유량을 제어할 수 있다.
그리고, 난방밸브(800) 또는 냉방밸브(900)는 상태정보를 이루는 밸브데이터값을 홈네트워크 시스템(100)으로 제각기 제공할 수 있다.
중앙제어반(1000)은 공동주택의 온열공급기(200) 및 냉열공급기(300)의 작동을 제어할 수 있으며, 각 단위세대의 홈네트워크 시스템(100)과 통신하면서 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)의 작동을 제어하여 온열유체 및 냉열유체를 각 단위세대로 공급할 수 있다.
이때, 중앙제어반(1000)은 각 단위세대의 홈네트워크 시스템(100)과 통신하면서 난방밸브(800) 및 냉방밸브(900)의 밸브데이터값을 전송받아 취합한 후, 취합된 각 단위세대의 밸브데이터값을 공동주택 전체에 대한 필요유량으로 환산하여 도출할 수 있으며, 도출된 필요유량을 기반으로 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)의 작동 및 출력을 제어할 수 있다.
이에 따라, 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)를 단위세대에서 요구되는 온열유체 또는 냉열유체 부하값에 맞게 최적화된 상태로 운용됨으로써 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 일 실시예에 따른 공동주택용 에너지 관리 시스템(10) 에 의하면, 단위세대의 바닥난방 및 공조 냉난방을 중앙제어반(1000)에서 제어하면서 냉온열유체의 필요유량을 도출하여 난방순환펌프(600) 및 냉방순환펌프(700)의 작동을 제어함으로써 냉난방 순환펌프가 에너지의 낭비 없이 최적화된 상태로 운용될 수 있다.
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 공동주택용 에너지 관리 시스템
11 : 난방설비
12 : 냉방설비
100 : 홈네트워크 시스템
200 : 온열공급기
300 : 냉열공급기
400 : 팬코일유닛
500 : 시스템분배기
600 : 난방순환펌프
700 : 냉방순환펌프
800 : 난방밸브
900 : 냉방밸브
1000 : 중앙제어반
1100 : 적산열량계
1200 : 개별온도제어기

Claims (7)

  1. 세대 내의 전자기기, 전등 및 전열 중 적어도 하나를 원격제어하는 홈네트워크 시스템이 마련된 복수의 단위세대로 구획되는 공동주택의 냉난방을 관리하는 공동주택용 에너지 관리 시스템에 있어서,
    상기 공동주택의 기계실에 설치되어 난방을 위한 온열유체를 생성하여 난방라인을 통해 상기 단위세대로 공급하는 온열공급기;
    상기 공동주택의 기계실에 설치되어 냉방을 위한 냉열유체를 생성하여 상기 난방라인과 분리된 냉방라인을 통해 상기 단위세대로 공급하는 냉열공급기;
    상기 단위세대 각각에 설치되어 상기 냉열유체 또는 상기 온열유체를 매개로 작동하면서 공기조화에 의한 냉방 또는 난방을 수행하는 적어도 하나의 팬코일유닛;
    상기 단위세대 각각의 바닥면에 설치되어 상기 온열유체를 순환시키면서 바닥난방을 수행하는 시스템분배기;
    상기 온열유체를 상기 기계실에서 상기 단위세대로 순환시키는 난방라인 상에 설치되어 상기 온열유체를 순환시키는 난방순환펌프;
    상기 냉열유체를 상기 기계실에서 상기 단위세대로 순환시키는 냉방라인 상에 설치되어 상기 냉열유체를 순환시키는 냉방순환펌프;
    상기 난방라인 상에 설치되어 상기 홈네트워크 시스템에 의한 실내온도의 설정을 통해 작동하면서 상기 단위세대로 유입되는 온열유체의 유량을 제어하는 난방밸브;
    상기 냉방라인 상에 설치되어 상기 홈네트워크 시스템에 의한 실내온도의 설정을 통해 작동하면서 상기 단위세대로 유입되는 냉열유체의 유량을 제어하는 냉방밸브; 및
    상기 공동주택에 설치되어 상기 단위세대 각각의 상기 홈네트워크 시스템과 통신하면서 상기 난방밸브 및 상기 냉방밸브의 온오프상태 및 개도율상태를 취합하여 상기 공동주택에 대한 상기 온열유체 및 상기 냉열유체의 필요유량을 도출하며, 도출된 상기 필요유량을 기반으로 상기 난방순환펌프 및 상기 냉방순환펌프의 작동을 제어하는 중앙제어반을 포함하는 공동주택용 에너지 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 난방밸브는,
    상기 홈네트워크 시스템을 매개로 상기 중앙제어반에 의해 작동이 제어되고, 상기 중앙제어반의 제어에 의한 상기 난방순환펌프의 출력변동에 따라 상기 온열유체의 유량을 비례제어하는, 공동주택용 에너지 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉방밸브는,
    상기 홈네트워크 시스템을 매개로 상기 중앙제어반에 의해 작동이 제어되고, 상기 홈네트워크 시스템을 통한 온도설정에 따라 온오프되는, 공동주택용 에너지 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온열공급기는,
    상기 온열유체를 직접적으로 생성하는 보일러; 및
    지역난방시설에서 공급되는 중온수를 매개로 상기 온열유체를 생성하는 열교환기 중 적어도 하나를 포함하는 공동주택용 에너지 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉열공급기는,
    지역난방시설에서 공급되는 온수를 이용하면서 냉동사이클을 통해 상기 냉열유체를 생성하는 저유량 저온수 2단 흡수식 냉동기를 포함하는 공동주택용 에너지 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 관리 시스템은,
    상기 난방라인 및 상기 냉방라인 상에 제각기 설치되어 상기 단위세대로 공급되는 상기 온열유체 및 상기 냉열유체의 열량을 제각기 측정하여 상기 중앙제어반으로 제공하는 적산열량계를 더 포함하는 공동주택용 에너지 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 관리 시스템은,
    상기 단위세대에 설치되어 상기 팬코일유닛 및 상기 시스템분배기의 작동을 위한 실내온도를 설정하면서 상기 홈네트워크 시스템과 통신하는 개별온도제어기를 더 포함하는 공동주택용 에너지 관리 시스템.
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