KR102362252B1

KR102362252B1 - 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102362252B1
Application number: KR1020210166783A
Authority: KR
Inventors: 윤홍익; 김중권; 신규상; 최덕신; 강형철; 주숙희
Original assignee: 성한 주식회사
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-02-14

Abstract

본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템은: 건물의 공조장비를 제어하는 공조장비 제어부에서 수신되는 공조장비의 운전상태 센싱정보에 기초하여 공조장비를 제어하는 관제서버; 상기 공조장비 제어부와 상기 관제서버의 사이에 구비되어 상기 공조장비의 운전상태 센싱정보를 수신하여 이를 상기 관제서버로 전달하는 통신부; 상기 관제서버에 연결되어 상기 관제서버에서 수집 및 생성되는 데이터를 저장하는 저장부; 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 자동으로 생성하는 온열 쾌적환경 설정부; 실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하는 유효드래프트온도 생성부; 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도와 실내 제어습도를 산출하는 실내 제어 온/습도 산출부; 및, 습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 상기 공조장비의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 상기 관제서버에 설정하여 제어하는 온열쾌적성 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 온열 쾌적지수로 실용성이 높은 유효드래프트온도(EDT)를 적용하고, 온도 제어만 가능한 유효드래프트온도(EDT)의 단점을 보완하여 습도 제어도 가능하도록 하며, 재실자가 희망온도 및 희망습도를 설정하여 온열 쾌적범위를 산출하는 방식이 아니라 냉난방 모드 및 냉난방 설정온도와 설정 상대습도에 따라 유효드래프트온도(EDT) 기반의 온열 쾌적범위를 자동으로 설정하고, 실내온도 및 실내 상대습도가 온열 쾌적범위를 벗어나지 않도록 공조장비를 제어하면서 냉난방 쾌적모드나 절약모드의 선택에 따른 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위에 따라 정격운전, 부분부하운전, 비냉방운전, 비난방운전 등 에너지 소비가 차이 있는 운전유형이 자동으로 설정되어 공조장비를 제어함으로써 에너지가 절약되도록 할 수 있는 공조제어시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.

Description

온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법 {air conditioning control system and method for thermal comfort control and energy saving}

본 발명은 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉난방 쾌적모드 및 절약모드의 선택에 따라 온열 쾌적지수인 유효드래프트온도(Effective Draft Temperature, EDT)를 기반으로 자동으로 설정된 온열 쾌적범위 내에서 실내온도 및 실내 상대습도를 제어할 뿐만 아니라, 유효드래프트온도(EDT)에 따라 정격운전, 부분부하운전 및 송풍 등의 냉난방 운전유형이 자동으로 설정되어 공조장비를 제어함으로써 건물 재실자들의 온열쾌적감을 만족시키면서 소비 에너지도 절약되도록 할 수 있는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

건물의 공조제어시스템은 재실자에게 쾌적한 냉난방 환경을 제공하면서 공조장비의 소비 에너지를 절약하는 것을 목표로 기술이 발전하고 있다. 종래의 대부분의 건물에 사용되는 공조제어시스템의 제어 방식은 재실자가 원하는 냉난방 희망온도를 설정하거나 실내온도가 일정한 온도 범위 내에서 유지되도록 제어하는 설정온도 제어방식이 일반적이었다. 이러한 이유로, 재실자가 만족할 만큼의 온열쾌적감은 충분히 보장되지 못하여 재실자에게 불쾌감을 유발하게 되는 경우가 흔히 발생하고 있다.

상기한 설정온도 제어 방식의 문제점을 해결하기 위하여 건물의 실내 온열쾌적감을 측정하여 쾌적범위 내에서 공조시스템을 제어할 수 있는 쾌적범위제어 방식이 도입되고 있다.

온열쾌적감을 측정할 수 있는 대표적인 온열환경 지표로는 예상온열감(Predicted Mean Vote, PMV) 및 유효드래프트온도(Effective Draft Temperature, EDT) 등이 있다.

예상온열감(PMV)은 재실자와 주위 환경 사이의 열교환을 기초로 제안된 물리적으로 타당한 지표이지만, 재실자의 활동량, 재실자의 의복 착용량, 평균복사온도, 실내 상대습도, 실내 기류속도 등 고려해야 하는 변수가 많아서 실내에 온도계, 습도계, 복사온도계, 기류속도계 등 여러 가지 측정 센서를 설치해야 하는 등의 비용이 많이 소요되기 때문에 실용적으로 사용하기가 쉽지 않은 단점이 있다.

한편, 유효드래프트온도(EDT)는 건물의 공조구역에서 재실자의 쾌적한 상태를 나타내는 지표로서 단순하고 사용하기가 쉬운 모델이고, 일사량에 따른 복사의 영향이 크게 작용하지 않는 것으로 판단되는 공간에서는 적용이 수월하고 계산 및 판단이 간단하다는 장점이 있다.

이러한 유효드래프트온도(EDT)를 측정하기 위해서 필요한 변수는 실내온도, 냉난방 설정온도, 실내 기류속도이며, 유효드래프트온도(EDT)는 다음의 수식에 의해 구하게 된다.

M: 실내 기류속도가 쾌적 범위에 미치는 영향을 나타내는 계수로서, 냉방모드시 8.0, 난방모드시 9.1을 적용함.

여기서, EDT는 유효드래프트온도(℃), Ti는 실내온도(℃), Ta는 냉난방 설정온도(℃), Va는 실내 기류속도(m/s)임.

상기 수식에 의하면, 실내 기류속도가 0.35 m/s 이하일 때를 기준으로 할 때에, 유효드래프트온도(EDT)의 쾌적 범위는 냉방시 -1.7 ~ 1.1 ℃, 난방시 -2.2 ~ 2.0 ℃로 나타나게 된다.

그러나, 유효드래프트온도(EDT)는 실내온도는 제어하지만 쾌적한 습기 상태를 유지하기 위해서 요구되는 실내 상대습도는 제어하지 않기 때문에 실내온도가 상승했음에도 불구하고 실내 상대습도를 그대로 유지하는 경우에는 재실자들이 습한 상태에 놓이게 될 수 있고, 실내온도가 감소했음에도 불구하고 실내 상대습도를 그대로 유지하는 경우에는 재실자들이 건조한 상태에 놓이게 될 수 있어 온열쾌적감을 충분히 만족시킬 수가 없게 된다.

종래기술에 따른 습도 및 엔탈피 기반 건물 환기 제어 방법의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-1274935호(2013년06월07일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.

특허문헌 1은 실내의 엔탈피 및 쾌적범위 엔탈피를 기반으로 온열쾌적감을 줄 수 있고 실내 공기질을 향상시킬 수 있는 건물 환기 제어 방법이며, 온열 쾌적지수는 예상온열감(PMV) 지수를 선택하고 있으나 예상온열감(PMV)을 측정할 때 많은 변수 중에서 실내온도 및 수증기 분압 변수만으로 단순화하여 측정하며, 실내 엔탈피는 실내 온도 및 상대습도로 산출하고 실외 엔탈피는 실외 온도 및 상대습도로 산출하여 예상온열감(PMV) 쾌적범위 엔탈피를 연산하고, 실내 엔탈피가 쾌적범위 엔탈피에 이르도록 하는 환기량을 연산하여 환기장치를 가동하는 방식이다.

그러나, 특허문헌 1은 실내 엔탈피가 쾌적범위 내에 있도록 습도 및 엔탈피를 제어하는 환기 제어 방식으로서, 냉난방 설정온도와 설정 상대습도에 따라 실내온도 및 실내 상대습도를 제어하여 습공기 상태를 변경하는 냉난방 공조 제어 방식과는 다르다.

한편, 종래기술에 따른 희망 온열 쾌적지수 기반의 사용자 맞춤형 온도/습도 제어장치 및 방법의 일 예가 대한민국 특허등록번호 제10-1275147호(2013년06월10일자 등록, 이하 '특허문헌 2'라 함) 등에 개시되어 있다.

특허문헌 2는, 온열 쾌적지수로 예상온열감(PMV) 지수를 지원함에 따라서 실내온도, 실내 상대습도, 복사온도 및 기류속도는 센서로부터 측정하고, 재실자의 활동량, 재실자의 의복 착용량은 정해진 기본값으로 설정하고 있으며, 재실자가 희망하는 온도와 습도를 입력받아 희망 예상온열감(PMV) 지수를 설정하여 운전하고, 운전 상태에서 재실자가 온열쾌적감이 충족되지 않았을 경우에는 반복적으로 희망하는 온도와 습도를 다시 입력받아 희망 예상온열감(PMV) 지수를 보정하면서 사용자 맞춤 제어가 되도록 한다.

그러나, 특허문헌 2는 온열 쾌적지수로 예상온열감(PMV)을 적용하여 많은 측정 센서가 필요함에 따라서 실용성이 떨어지며, 재실자가 희망하는 온도와 습도를 입력하게 함으로써 재실자가 임의로 희망온도를 설정하거나 범위를 확장하는 경우에는 과냉방 또는 과난방이 발생하여 온열쾌적감을 만족시키지 못하는 상태가 될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-1274935호(2013년06월07일자 등록) 대한민국 특허등록번호 제10-1275147호(2013년06월10일자 등록)

본 발명의 목적은, 온열 쾌적지수로서 실용성이 높은 유효드래프트온도(EDT)에 기반하여 자동으로 설정된 온열 쾌적범위 내에서 실내온도뿐만 아니라 실내 상대습도까지도 제어하도록 공조장비가 운용되게 함으로써, 재실자가 편안하게 온열쾌적감을 충분히 만족하도록 할 수 있는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 냉난방 쾌적모드나 절약모드의 선택에 따른 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위에 따라 정격운전, 부분부하운전, 비냉방운전, 비난방운전 등 에너지 소비가 차이 나게 되는 운전유형들이 자동으로 설정되어 공조장비를 제어하도록 함으로써, 에너지 소비가 절약되도록 할 수 있는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템은: 건물의 공조장비를 제어하는 공조장비 제어부에서 수신되는 공조장비의 운전상태 센싱정보에 기초하여 공조장비를 제어하는 관제서버; 상기 공조장비 제어부와 상기 관제서버의 사이에 구비되어 상기 공조장비의 운전상태 센싱정보를 수신하여 이를 상기 관제서버로 전달하는 통신부; 상기 관제서버에 연결되어 상기 관제서버에서 수집 및 생성되는 데이터를 저장하는 저장부; 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 자동으로 생성하는 온열 쾌적환경 설정부; 실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하는 유효드래프트온도 생성부; 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도와 실내 제어습도를 산출하는 실내 제어 온/습도 산출부; 및, 습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 상기 공조장비의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 상기 관제서버에 설정하여 제어하는 온열쾌적성 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 온열 쾌적환경 설정부는 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 냉난방 모드별로 냉난방 설정 상대습도(RHa) 값을 이용한 수식들에 의해 산출하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어방법은: 온열 쾌적환경 설정부를 통해 건물의 공조구역별로 냉난방 모드, 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도를 관제서버에서 획득하는 냉난방 환경정보 획득 단계; 상기 냉난방 환경정보 획득 단계에서 획득한 냉난방 환경정보를 바탕으로 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 상기 온열 쾌적환경 설정부를 통해 자동으로 생성하는 온열 쾌적범위 자동 생성 단계; 유효드래프트온도 생성부를 통해 상기 관제서버로부터 건물의 공조구역별로 실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하는 유효드래프트온도 생성 단계; 실내 제어 온/습도 산출부를 통해 냉난방 설정온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도를 산출하는 실내 제어온도 산출 단계; 상기 실내 제어 온/습도 산출부를 통해 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내 제어온도를 바탕으로 실내 제어습도를 산출하는 실내 제어습도 산출 단계; 및, 습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 온열쾌적성 제어부를 통해 상기 유효드래프트온도(EDT)를 바탕으로 공조장비의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 상기 관제서버에 설정하여 제어하는 온열쾌적성 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 온열 쾌적지수로 실용성이 높은 유효드래프트온도(EDT)를 적용하고, 온도 제어만 가능한 유효드래프트온도(EDT)의 단점을 보완하여 습도 제어도 가능하도록 하며, 재실자가 희망온도 및 희망습도를 설정하여 온열 쾌적범위를 산출하는 방식이 아니라 냉난방 모드 및 냉난방 설정온도와 설정 상대습도에 따라 유효드래프트온도(EDT) 기반의 온열 쾌적범위를 자동으로 설정하고, 실내온도 및 실내 상대습도가 온열 쾌적범위를 벗어나지 않도록 공조장비를 제어하면서 냉난방 쾌적모드나 절약모드의 선택에 따른 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위에 따라 정격운전, 부분부하운전, 비냉방운전, 비난방운전 등 에너지 소비가 차이 있는 운전유형이 자동으로 설정되어 공조장비를 제어함으로써 에너지가 절약되도록 할 수 있는 공조제어시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.

좀더 구체적으로는, 건물의 공조구역별로 설정된 냉난방 설정온도와 설정 상대습도를 바탕으로 냉난방 모드(냉방 쾌적모드, 냉방 절약모드, 난방 쾌적모드, 난방 절약모드)의 선택에 따라 재실자의 온열쾌적감을 만족시키는 온열 쾌적범위를 자동으로 생성하고, 건물의 공조구역별로 온열 쾌적지수인 유효드래프트온도(EDT)를 생성하여 유효드래프트온도(EDT)가 온열 쾌적범위를 벗어나지 않도록 실내 제어온도를 산출하며, 실내 절대습도는 변동되지 않고 일정하게 유지될 수 있도록 하여 실내온도의 변동에 따른 난방시 습한 상태나 냉방시 건조한 상태가 되지 않도록 실내 제어습도를 산출함으로써, 온열 쾌적범위 내에서 유효드래프트온도(EDT)의 변동에 따른 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 관제서버에 설정하고, 냉난방 쾌적모드나 절약모드의 선택에 따른 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위에 따라 정격운전, 부분부하운전, 비냉방운전, 비난방운전 등 에너지 소비 차이가 있는 운전유형이 자동으로 설정되어 공조장비를 제어함으로써, 재실자들이 보다 편안하게 온열쾌적감을 느끼면서 소비 에너지도 절약되도록 온열 쾌적범위 내에서 실내온도와 실내 상대습도를 제어할 수 있는 공조제어시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어방법을 나타낸 제어 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법에 의해 달성되는 냉방 쾌적모드와 난방 쾌적모드의 온열 쾌적범위를 나타낸 습공기선도,
도 4는 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법에 의해 달성되는 냉방 절약모드와 난방 절약모드의 온열 쾌적범위를 나타낸 습공기선도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 냉방 쾌적모드에서 온열 쾌적범위 내 온도 및 습도 제어 방법을 상세하게 나타낸 습공기선도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 난방 쾌적모드에서 온열 쾌적범위 내 온도 및 습도 제어 방법을 상세하게 나타낸 습공기선도,
도 7은 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법에 의한 냉방 쾌적모드와 냉방 절약모드의 실내 제어온도, 실내 제어습도 및 운전유형의 일실시예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템 및 그 제어방법에 의한 난방 쾌적모드와 난방 절약모드의 실내 제어온도, 실내 제어습도 및 운전유형의 일실시예를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 관제서버(110)와, 통신부(120)와, 저장부(130)와, 온열 쾌적환경 설정부(140)와, 유효드래프트온도 생성부(150)와, 실내 제어 온/습도 산출부(160)와, 온열쾌적성 제어부(170)를 포함한다.

관제서버(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 건물의 공조장비(10)를 제어하는 공조장비 제어부(20)에서 수신되는 공조장비(10)의 운전상태 센싱정보에 기초하여 공조장비(10)를 제어하도록 구비된다.

즉, 본 발명에 따른 관제서버(110)는 공조장비(10)를 제어하는 공조장비 제어부(20)인 건물자동제어시스템(BAS)에서 전송되는 센싱 데이터와 실내온도, 실내 상대습도, 냉난방 실내 제어온도, 냉난방 실내 제어습도, 냉난방 모드 등의 냉난방 환경정보 및 운전유형을 바탕으로 공조장비 제어부(20)를 통해 공조장비(10)를 제어하게 된다.

여기서, 공조장비(10)는 열원장비인 실외기와 수요장비인 실내기를 포함할 수 있으며, 열원장비는 냉동기, 히트펌프 실외기, 에어컨 실외기, 직팽식 공조기 실외기가 포함될 수 있고, 수요장비는 팬 코일 유닛, 공조기, 히트펌프 실내기, 에어컨 실내기, 직팽식 공조기 실내기 등이 포함될 수 있다.

통신부(120)는 공조장비 제어부(20)와 관제서버(110)의 사이에 구비되어 공조장비(10)의 운전상태 센싱정보를 수신하여 이를 관제서버(110)로 전달하도록 구비된다.

즉, 본 발명에 따른 통신부(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 관제서버(110)에 연결되며 공조장비(10)를 제어하는 공조장비 제어부(20)와 연결되어 공조장비(10)의 제어 신호를 공조장비 제어부(20)에 전송하고, 공조장비(10)의 작동 상태 및 공조장비(10)에 설치되는 센서들의 센싱 데이터를 관제서버(110)로 전송하도록 한다.

저장부(130)는 관제서버(110)에 연결되어 관제서버(110)에서 수집 및 생성되는 데이터를 저장하도록 구비된다.

즉, 본 발명에 따른 저장부(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 관제서버(110)를 통해 수집 및 생성되는 냉난방 환경정보, 유효드래프트온도(EDT), 유효드래프트온도 목표값(ET), 냉난방 실내 제어온도, 냉난방 실내 제어습도, 공조장비 운전상태 등의 데이터를 저장하게 된다.

온열 쾌적환경 설정부(140)는 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 자동으로 생성하도록 구비된다.

즉, 본 발명에 따른 온열 쾌적환경 설정부(140)는 공조장비(10)가 설치된 건물의 공조구역별로 냉난방 모드, 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도를 관제서버(110)에서 획득하여 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 자동으로 생성하게 된다.

여기서, 온열 쾌적환경 설정부(140)는 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 냉난방 모드별로 후술할 [표 1]에서와 같이 냉난방 설정 상대습도(RHa) 값을 이용한 수식들에 의해 산출하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 온열 쾌적환경 설정부(140)에서 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 자동으로 산출하도록 함으로써, 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록 온열쾌적성 제어부(170)가 공조장비(10)의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 관제서버(110)에 설정하여 용이하게 제어하도록 할 수 있다.

유효드래프트온도 생성부(150)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하도록 구비된다.

즉, 본 발명에 따른 유효드래프트온도 생성부(150)는 관제서버(110)로부터 건물의 공조구역별로 실내 온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하게 된다.

실내 제어 온/습도 산출부(160)는 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도와 실내 제어습도를 산출하도록 구비된다.

온열쾌적성 제어부(170)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조장비(10)의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 관제서버(110)에 설정하여 제어하도록 구비된다.

좀더 구체적으로, 온열쾌적성 제어부(170)는 유효드래프트온도 생성부(150)에서 생성된 유효드래프트온도(EDT)를 바탕으로 공조장비(10)의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 관제서버(110)에 설정하여 제어하게 된다.

이에 따라, 온열 쾌적지수로 실용성이 높은 유효드래프트온도(EDT)를 적용하고, 온도 제어만 가능한 유효드래프트온도(EDT)의 단점을 보완하여 습도 제어도 가능하도록 하며, 재실자가 희망온도 및 희망습도를 설정하여 온열 쾌적범위를 산출하는 방식이 아니라 냉난방 모드 및 냉난방 설정온도와 설정 상대습도에 따라 유효드래프트온도(EDT) 기반의 온열 쾌적범위를 자동으로 설정하고, 실내온도 및 실내 상대습도가 온열 쾌적범위를 벗어나지 않도록 공조장비를 제어하면서 냉난방 쾌적모드나 절약모드의 선택에 따른 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위에 따라 정격운전, 부분부하운전, 비냉방운전, 비난방운전 등 에너지 소비가 차이 있는 운전유형이 자동으로 설정되어 공조장비를 제어함으로써, 재실자가 편안하게 온열쾌적감을 충분히 만족하도록 할 수 있는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어가 이뤄지도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉난방 환경정보 획득 단계(S10)와, 온열 쾌적범위 자동 생성 단계(S20)와, 유효드래프트온도 생성 단계(S30)와, 실내 제어온도 산출 단계(S40)와, 실내 제어습도 산출 단계(S50)와, 온열쾌적성 제어 단계(S60)를 포함한다.

냉난방 환경정보 획득 단계(S10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 온열 쾌적환경 설정부(140)를 통해 공조장비(10)가 설치된 건물의 공조구역별로 냉난방 모드, 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도를 관제서버(110)에서 획득하는 단계를 포함한다.

온열 쾌적범위 자동 생성 단계(S20)는 상기 냉난방 환경정보 획득 단계(S10)에서 획득한 냉난방 환경정보인 냉난방 설정 상대습도를 바탕으로 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 온열 쾌적환경 설정부(140)를 통해 자동으로 생성하는 단계를 포함한다.

유효드래프트온도 생성 단계(S30)는 유효드래프트온도 생성부(150)를 통해 관제서버(110)로부터 건물의 공조구역별로 실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하는 단계를 포함한다.

실내 제어온도 산출 단계(S40)는 실내 제어 온/습도 산출부(160)를 통해 냉난방 설정온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도를 산출하는 단계를 포함한다.

실내 제어습도 산출 단계(S50)는 실내 제어 온/습도 산출부(160)를 통해 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내 제어온도를 바탕으로 실내 제어습도를 산출하는 단계를 포함한다.

온열쾌적성 제어 단계(S60)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 온열쾌적성 제어부(170)를 통해 상기 유효드래프트온도(EDT)를 바탕으로 공조장비(10)의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 관제서버(110)에 설정하여 제어하는 단계를 포함한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 건물의 공조구역별 냉난방 환경정보 획득 단계(S10)에서는 관제서버(110)에서 건물의 공조구역별로 냉난방 모드, 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내온도, 실내 상대습도, 기류속도 등의 냉난방 환경정보를 매 5분마다 가져온다.

냉난방 모드인 냉방 쾌적모드, 냉방 절약모드, 난방 쾌적모드, 난방 절약모드와 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도는 관제서버(110)에 기 설정되어 있으며, 실내온도, 실내 상대습도 및 기류속도는 온도센서, 습도센서 및 기류속도센서에 의해 각각 계측된 정보가 관제서버(110)에 저장되어 있다.

냉방 쾌적모드와 난방 쾌적모드의 온열 쾌적범위는 도 3에 도시된 바와 같으며, 냉방 쾌적모드에서는 냉방 설정온도 26℃, 냉방 설정 상대습도 50%, 실내 기류속도 0.1 m/s인 경우에 실내온도가 23.9℃ ~ 26.7 ℃ 범위에 있을 때 온열 쾌적범위에 속하고, 난방 쾌적모드에서는 난방 설정온도 20℃, 냉방 설정 상대습도 50%, 실내 기류속도 0.1 m/s인 경우에 실내온도가 17.3℃ ~ 21.5 ℃ 범위에 있을 때 온열 쾌적범위에 속하며, 온열 쾌적범위는 냉난방 설정온도와 설정 상대습도에 따라서 달라지고, 습도가 낮으면 온열 쾌적범위에 속하는 실내온도는 높아지고 습도가 높으면 온열 쾌적범위에 속하는 실내온도는 낮아진다.

냉방 절약모드와 난방 절약모드의 온열 쾌적범위는 도 4에 도시된 바와 같으며, 냉방 절약모드에서는 냉방 설정온도 26℃, 냉방 설정 상대습도 50%, 실내 기류속도 0.1 m/s인 경우에 실내온도가 24.7℃ ~ 27.2℃ 범위에 있을 때 온열 쾌적범위에 속하고, 난방 절약모드에서는 난방 설정온도 20℃, 난방 설정 상대습도 50%, 실내 기류속도 0.1 m/s인 경우에 실내온도가 16.2℃ ~ 20.5℃ 범위에 있을 때 온열 쾌적범위에 속하며, 온열 쾌적범위는 냉난방 설정온도와 설정 상대습도에 따라서 달라지고, 습도가 낮으면 온열 쾌적범위에 속하는 실내온도는 높아지고 습도가 높으면 온열 쾌적범위에 속하는 실내온도는 낮아진다.

도 2의 온열 쾌적범위 자동 생성 단계(S20)에서는 냉난방 모드별 유효드래프트온도 목표값(ET: ET1 ~ ET5)을 다음의 [표 1]에 있는 수식에 적용하여 자동으로 생성하게 된다.

여기서, RHa는 냉난방 설정 상대습도(%), ET1 ~ ET5는 유효드래프트온도(EDT) 범위에 따른 유효드래프트온도 목표값(ET, ℃)임.

냉방 쾌적모드와 냉방 절약모드별로 냉방 설정 상대습도가 50%, 55%, 60%인 경우에 상기 [표 1]에 있는 수식에 적용하여 자동으로 생성된 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 2]와 같다.

상기 [표 2]에 의하면, 냉방 쾌적모드에서 설정 상대습도가 50%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -1.7 ~ 1.1, 설정 상대습도가 55%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -1.9 ~ 0.8, 설정 상대습도가 60%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -2.2 ~ 0.5이다.

냉방 절약모드에서 설정 상대습도가 50%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -0.9 ~ 1.6, 설정 상대습도가 55%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -1.1 ~ 1.3, 설정 상대습도가 60%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -1.4 ~ 1.0이다.

한편, 난방 쾌적모드와 난방 절약모드별로 냉방 설정 상대습도가 50%, 45%, 40%인 경우에 상기 [표 1]에 있는 수식에 적용하여 자동으로 생성된 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 3]과 같다.

상기 [표 3]에 의하면, 난방 쾌적모드에서 설정 상대습도가 50%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -2.2 ~ 2.0, 설정 상대습도가 45%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -2.1 ~ 2.3, 설정 상대습도가 40%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -1.9 ~ 2.5이다.

난방 절약모드에서 설정 상대습도가 50%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -3.3 ~ 1.0, 설정 상대습도가 55%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -3.2 ~ 1.3, 설정 상대습도가 40%인 경우의 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위는 -3.0 ~ 1.5이다.

도 2의 유효드래프트온도 생성 단계(S30)에서는 건물의 공조구역별 냉난방 환경정보 획득 단계(S10)에서 획득한 냉난방 모드, 실내온도, 실내 상대습도, 냉난방 제어온도, 기류속도를 다음의 수식에 적용하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하게 된다.

M: 냉방모드 시 8.0, 난방모드 시 9.1

여기서, EDT는 유효드래프트온도(℃), Ti는 실내온도(℃), Ta는 냉난방 설정온도(℃), Va는 실내 기류속도(m/s), M은 실내 기류속도가 쾌적범위에 미치는 영향을 나타내는 계수임.

도 2의 실내 제어온도 산출 단계(S40)에서는 유효드래프트온도(EDT) 쾌적범위 별로 유효드래프트온도(EDT)가 유효드래프트온도 목표값(ET)에 도달하도록 제어할 수 있는 실내 제어온도(Tc)를 산출하며, 실내 제어온도(Tc)는 냉난방 설정온도(Ta), 실내 기류속도(Va) 및 냉난방 모드별로 상기 [표 1]에서 자동으로 생성된 유효드래프트온도 목표값(ET)을 다음의 수식에 적용하여 산출하게 된다.

M: 냉방모드 시 8.0, 난방모드 시 9.1

여기서, Tc는 냉난방 실내 제어온도(℃), Ta는 냉난방 설정온도(℃), M은 실내 기류속도가 쾌적범위에 미치는 영향을 나타내는 계수, Va는 실내 기류속도(m/s), ET는 냉난방 쾌적모드 유효드래프트온도 목표값(ET)임.

도 2의 실내 제어습도 산출 단계(S50)에서는 실내 제어온도 산출 단계(S40)에서 산출된 실내 제어온도(Tc)에 따라 관제서버(110)에 설정하여 제어해야 하는 실내 상대습도인 실내 제어습도(RHc)를 산출하며, 실내 제어습도(RHc)는 냉난방 설정온도(Ta)와 냉난방 설정 상대습도(RHa)인 실내 습공기 상태의 절대습도를 일정하게 할 때의 실내 제어온도(Tc)의 상대습도이고, 냉난방 설정온도(Ta), 냉난방 설정 상대습도(RHa), 냉난방 설정온도(Ta)와 냉난방 설정 상대습도(RHa)의 노점온도(Td)와 실내 제어온도(Tc)를 다음의 수식에 적용하여 산출하게 된다.

여기서, Td는 노점온도(℃), Ta는 냉난방 설정온도(℃), RHa는 냉난방 설정 상대습도(%), Tc는 실내 제어온도(℃), RHc는 실내 제어습도(%)임.

예컨대, 여름철의 냉방 쾌적모드에서 공조장비(10)를 운용하는 방식은 도 5에 도시된 바와 같으며, 냉방 설정온도가 26℃이고 냉방 설정 상대습도가 50%인 경우(a)에, 현재 실내온도는 28℃이고 실내 상대습도가 55%로 고온이면서 다소 습도가 높은 상태일 때(b)에는, 온열 쾌적범위를 벗어나 있으므로 습공기 상태를 변화시켜서 유효드래프트온도(EDT)의 상한 유효드래프트온도 목표값(ET5)인 1.1이 되는 상태(c)에 도달하도록 실내 제어온도와 실내 제어습도를 산출하여 관제서버(110)에 설정하고 실내 제어온도와 실내 제어습도에 도달할 때까지 실내온도를 낮추며 실내 상대습도도 낮추는 냉각감습을 하도록 공조장비(10)를 제어하고, 이후에는 실내 절대습도를 일정하게 유지하면서 실내온도가 냉방 설정온도인 26℃가 되는 상태(a)를 지나 유효드래프트온도(EDT)의 하한 유효드래프트온도 목표값(ET1)인 -1.7이 되는 상태(d)에 도달할 때까지 실내 제어온도와 실내 제어습도에 대한 설정값을 변경하면서 실내가 시원하면서도 쾌적한 습도가 유지되도록 실내온도는 낮아지고 실내 상대습도는 높아지며 실내 절대습도는 일정하게 되는 현열냉각을 하도록 공조장비(10)를 제어하며, 이후 유효드래프트온도(EDT)의 상한 유효드래프트온도 목표값(ET5)인 1.1이 되는 상태(c)에 다시 도달할 때까지 송풍모드로 실내에 기류를 발생시켜 재실자의 쾌적감을 유지시키면서 에너지는 절약할 수 있는 방식으로 공조장비(10)를 운용하고, 냉방 쾌적모드 및 냉방 절약모드에서 설정온도와 냉방 설정 상대습도가 다른 경우에도 상기와 같은 방식으로 공조장비(10)를 운용한다.

한편, 겨울철의 난방 쾌적모드에서 공조장비(10)를 운용하는 방식은 도 6에 도시된 바와 같으며, 난방 설정온도가 20℃이고 난방 설정 상대습도가 50%인 경우(a)에, 현재 실내온도는 16.5℃이고 실내 상대습도가 45%로 저온이면서 다소 상대습도가 낮은 상태일 때(b)에는, 온열 쾌적범위를 벗어나 있으므로 습공기 상태를 변화시켜서 유효드래프트온도(EDT)의 하한 유효드래프트온도 목표값(ET1)인 -2.2가 되는 상태(c)에 도달하도록 실내 제어온도와 실내 제어습도를 산출하여 관제서버(110)에 설정하고 실내 제어온도와 실내 제어습도에 도달할 때까지 실내온도를 높이며 실내 상대습도도 높이는 가열가습을 하도록 공조장비(10)를 제어하고, 이후에는 실내 절대습도를 일정하게 유지하면서 실내온도가 난방 설정온도인 20℃가 되는 상태(a)를 지나 유효드래프트온도(EDT)의 상한 유효드래프트온도 목표값(ET1)인 2.0이 되는 상태(d)에 도달할 때까지 실내 제어온도와 실내 제어습도에 대한 설정값을 변경하면서 실내가 따뜻하면서도 쾌적한 습도가 유지되도록 실내온도는 높아지고 실내 상대습도는 낮아지며 실내 절대습도는 일정하게 되는 현열가열을 하도록 공조장비(10)를 제어하며, 이후 유효드래프트온도(EDT)의 하한 유효드래프트온도 목표값(ET5)인 -2.2가 되는 상태(c)에 다시 도달할 때까지 송풍모드로 실내에 기류를 발생시켜 재실자의 쾌적감을 유지시키면서 에너지는 절약할 수 있는 방식으로 공조장비(10)를 운용하고, 난방 쾌적모드 및 난방 절약모드에서 설정온도와 냉방 설정 상대습도가 다른 경우에도 상기와 같은 방식으로 공조장비(10)를 운용한다.

도 2의 온열쾌적성 제어 단계(S60)에서는 냉방 쾌적모드, 냉방 절약모드, 난방 쾌적모드 및 난방 절약모드에 따라 온열 쾌적범위 자동 생성 단계(S20)에서 생성된 유효드래프트온도(EDT) 목표값(ET1 ~ ET5)과 유효드래프트온도 생성 단계(S30)에서 생성된 유효드래프트온도(EDT)의 범위를 온열쾌적성 제어부(170)가 비교하여 공조장비(10)의 운전유형을 설정하게 된다.

유효드래프트온도(EDT)의 범위에 따른 냉방 모드 운전유형과 유효드래프트온도(EDT)와 냉방 모드 운전유형에 따라서 설정되는 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 4]와 같다.

여기서, EDT는 유효드래프트온도(℃), ET1 ~ ET5는 유효드래프트온도(EDT) 범위에 따른 유효드래프트온도 목표값(ET, ℃)임.

냉방 쾌적모드 운전유형에 따라서 설정되는 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 5]와 같다.

한편, 냉방 절약모드 운전유형에 따라서 설정되는 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 6]과 같다.

상기 냉방 쾌적모드 또는 냉방 절약모드에서는 재실자의 온열쾌적성을 만족시켜주기 위하여 유효드래프트온도(EDT)가 쾌적범위인 ET1 ~ ET5 내에서 유지되도록 관제서버(110)에 유효드래프트온도(EDT)에 따른 공조장비(10)의 냉방 운전유형을 설정하고, 실내 제어온도 산출 단계(S40)에서 산출된 실내 제어온도와 실내 제어습도 산출 단계(S50)에서 산출된 실내 제어습도를 설정하여 공조장비 제어부(20)가 공조장비(10)를 제어할 수 있게 한다.

공조장비(10) 중에서 압축기의 회전 속도를 조절하여 제어할 수 있는 히트펌프(전기 히트펌프, 가스 히트펌프 및 지열 히트펌프 등)를 대상으로 하면 냉방 운전유형은 정격운전(고속), 부분부하운전(중속), 부분부하운전(저속), 비냉방운전(송풍)으로 구분할 수 있다.

부분부하운전(중속)과 부분부하운전(저속)은 재실자의 온열쾌적감을 만족시키면서 공조장비(10) 실외기의 압축기 회전 속도를 저하시킴으로써 에너지를 절감할 수 있다.

정격운전(고속)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET4를 초과할 때 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하면서 공조장비(10)의 정격용량이 출력될 수 있도록 압축기의 회전 속도를 고속으로 설정하여 신속하게 냉방이 되도록 가동하는 방식이다.

부분부하운전(중속)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET4에서 ET2로 감소하는 동안 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하되 공조장비(10)의 정격용량 이하로 출력되도록 압축기의 회전 속도를 중속으로 설정하여 냉방이 되도록 가동하는 방식이다.

부분부하운전(저속)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET2에서 ET1으로 감소하는 동안 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하되 공조장비(10)의 정격용량 이하로 출력되도록 압축기의 회전 속도를 저속으로 설정하여 냉방이 되도록 가동하는 방식이다.

비냉방운전(송풍)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET1에 도달하면 다시 유효드래프트온도(EDT)가 ET5에 도달할 때까지 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하지 않고 공조장비(10) 실내기의 팬(fan)만 가동하여 실내에 기류를 발생시켜 재실자의 쾌적감을 유지시키는 방식이다.

유효드래프트온도(EDT) 범위에 따른 난방 모드 운전유형과 유효드래프트온도(EDT)와 난방 모드 운전유형에 따라서 설정되는 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 7]과 같다.

난방 쾌적모드 운전유형에 따라서 설정되는 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 8]과 같다.

(단위: ℃)

한편, 난방 절약모드 운전유형에 따라서 설정되는 유효드래프트온도 목표값(ET)은 다음의 [표 9]와 같다.

상기 난방 쾌적모드 또는 난방 절약모드에서는 재실자의 온열쾌적성을 만족시켜주기 위하여 유효드래프트온도(EDT)가 쾌적범위인 ET1 ~ ET5 내에서 유지되도록 관제서버(110)에 유효드래프트온도(EDT)에 따른 공조장비(10)의 난방 운전유형을 설정하며, 난방 실내 제어온도를 산출하고 설정하여 공조장비 제어부(20)가 공조장비(10)를 제어할 수 있게 한다.

공조장비(10) 중에서 압축기의 회전 속도를 조절하여 제어할 수 있는 히트펌프(전기 히트펌프, 가스 히트펌프 및 지열 히트펌프 등)를 대상으로 하면 난방 운전유형은 정격운전(고속), 부분부하운전(중속), 부분부하운전(저속), 비난방운전(송풍)으로 구분할 수 있다.

정격운전(고속)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET2에 미달할 때 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하면서 공조장비(10)의 정격용량이 출력될 수 있도록 압축기의 회전 속도를 고속으로 설정하여 신속하게 난방이 되도록 가동하는 방식이다.

부분부하운전(중속)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET2에서 ET4로 증가하는 동안 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하되 공조장비(10)의 정격용량 이하로 출력되도록 압축기의 회전 속도를 중속으로 설정하여 난방이 되도록 가동하는 방식이다.

부분부하운전(저속)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET4에서 ET5로 증가하는 동안 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하되 공조장비(10)의 정격용량 이하로 출력되도록 압축기의 회전 속도를 저속으로 설정하여 냉방이 되도록 가동하는 방식이다.

비난방운전(송풍)은 유효드래프트온도(EDT)가 ET5에 도달하면 다시 유효드래프트온도(EDT)가 ET1에 도달할 때까지 공조장비(10) 실외기의 압축기를 가동하지 않고 공조장비(10) 실내기의 팬(fan)만 가동하여 실내에 기류를 발생시켜 재실자의 쾌적감을 유지시키는 방식이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 냉방 쾌적모드와 냉방 절약모드 시 냉방 설정온도 26℃, 냉방 설정 상대습도 50%, 실내 기류속도 0.1 m/s일 때 실내 제어온도, 실내 제어습도 및 운전유형을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 난방 쾌적모드와 난방 절약모드 시 난방 설정온도 20℃, 난방 설정 상대습도 50%, 실내 기류속도 0.15 m/s일 때 실내 제어온도, 실내 제어습도 및 운전유형을 나타낸 도면이다.

이에, 본 발명에 따르면, 건물의 공조구역별로 설정된 냉난방 설정온도와 설정 상대습도를 바탕으로 냉난방 모드(냉방 쾌적모드, 냉방 절약모드, 난방 쾌적모드, 난방 절약모드)의 선택에 따라 재실자의 온열쾌적감을 만족시키는 온열 쾌적범위를 자동으로 생성하고, 건물의 공조구역별로 온열 쾌적지수인 유효드래프트온도(EDT)를 생성하여 유효드래프트온도(EDT)가 온열 쾌적범위를 벗어나지 않도록 실내 제어온도를 산출하며, 실내 절대습도는 변동되지 않고 일정하게 유지될 수 있도록 하여 실내온도의 변동에 따른 난방시 습한 상태나 냉방시 건조한 상태가 되지 않도록 실내 제어습도를 산출함으로써, 온열 쾌적범위 내에서 유효드래프트온도(EDT)의 변동에 따른 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 관제서버(110)에 설정하고, 냉난방 쾌적모드나 절약모드의 선택에 따른 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위에 따라 정격운전, 부분부하운전, 비냉방운전, 비난방운전 등 에너지 소비에 있어서 차이가 있는 운전유형이 자동으로 설정되어 공조장비(10)를 제어하도록 함으로써, 재실자들이 보다 편안하게 온열쾌적감을 느끼면서 소비 에너지도 절약되도록 온열 쾌적범위 내에서 실내온도와 실내 상대습도를 제어할 수 있는 공조제어시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.

상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 공조장비 20 : 공조장비 제어부
100 : 공조제어시스템 110 : 관제서버
120 : 통신부 130 : 저장부
140 : 온열 쾌적환경 설정부 150 : 유효드래프트온도 생성부
160 : 실내 제어 온/습도 산출부 170 : 온열쾌적성 제어부

Claims

건물의 공조장비(10)를 제어하는 공조장비 제어부(20)에서 수신되는 공조장비(10)의 운전상태 센싱정보에 기초하여 공조장비(10)를 제어하는 관제서버(110);
상기 공조장비 제어부(20)와 상기 관제서버(110)의 사이에 구비되어 상기 공조장비(10)의 운전상태 센싱정보를 수신하여 이를 상기 관제서버(110)로 전달하는 통신부(120);
상기 관제서버(110)에 연결되어 상기 관제서버(110)에서 수집 및 생성되는 데이터를 저장하는 저장부(130);
냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 자동으로 생성하는 온열 쾌적환경 설정부(140);
실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하는 유효드래프트온도 생성부(150);
냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도와 실내 제어습도를 산출하는 실내 제어 온/습도 산출부(160); 및
습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 상기 공조장비(10)의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 상기 관제서버(110)에 설정하여 제어하는 온열쾌적성 제어부(170);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 온열 쾌적환경 설정부(140)는 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 냉난방 모드별로 다음의 표에 있는 수식들에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어시스템.

여기서, RHa는 냉난방 설정 상대습도(%), ET1 ~ ET5는 유효드래프트온도(EDT) 범위에 따른 유효드래프트온도 목표값(ET, ℃)임.
온열 쾌적환경 설정부(140)를 통해 건물의 공조구역별로 냉난방 모드, 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도를 관제서버(110)에서 획득하는 냉난방 환경정보 획득 단계(S10);
상기 냉난방 환경정보 획득 단계(S10)에서 획득한 냉난방 환경정보를 바탕으로 냉난방 모드별로 유효드래프트온도(EDT)의 온열 쾌적범위와 유효드래프트온도 목표값(ET)을 상기 온열 쾌적환경 설정부(140)를 통해 자동으로 생성하는 온열 쾌적범위 자동 생성 단계(S20);
유효드래프트온도 생성부(150)를 통해 상기 관제서버(110)로부터 건물의 공조구역별로 실내온도와 실내 기류속도 정보를 획득하여 유효드래프트온도(EDT)를 생성하는 유효드래프트온도 생성 단계(S30);
실내 제어 온/습도 산출부(160)를 통해 냉난방 설정온도, 유효드래프트온도 목표값(ET)을 바탕으로 실내 제어온도를 산출하는 실내 제어온도 산출 단계(S40);
상기 실내 제어 온/습도 산출부(160)를 통해 냉난방 설정온도, 냉난방 설정 상대습도, 실내 제어온도를 바탕으로 실내 제어습도를 산출하는 실내 제어습도 산출 단계(S50); 및
습공기선도 상에서 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위를 벗어난 경우, 절대습도는 고정된 상태로 온도와 상대습도만 변하게 하는 현열냉각 또는 현열가열을 포함하는 제어 수행을 통해 실내 공기의 온습도 상태가 온열쾌적범위 내로 다시 들어오도록, 온열쾌적성 제어부(170)를 통해 상기 유효드래프트온도(EDT)를 바탕으로 공조장비(10)의 운전유형과 냉난방 실내 제어온도 및 실내 제어습도를 상기 관제서버(110)에 설정하여 제어하는 온열쾌적성 제어 단계(S60);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 온열 쾌적제어와 에너지 절약을 위한 공조제어방법.