KR102458325B1 - 쾌적 온도를 이용한 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템 - Google Patents

쾌적 온도를 이용한 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템 Download PDF

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홍원진
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Abstract

쾌적 온도를 이용한 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템이 개시된다. 개시된 냉난방기 제어 장치는 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 장치로서, 온도 센서에 측정된 상기 구역의 실내 온도 및 기상 서버에서 제공된 상기 구역의 날씨 정보를 각각 수신하는 통신부와, 상기 날씨 정보에 기초하여 상기 구역의 쾌적 온도를 설정하고, 상기 실내 온도 및 상기 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다. 이 때, 상기 쾌적 온도는, 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 포함한다.

Description

쾌적 온도를 이용한 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템{Apparatus and method for controlling air conditioner using comfortable temperature and system comprising the apparatus}
본 발명의 실시예들은 모든 계절에 대해 실내 구역의 온도를 쾌적하게 유지함과 함께 냉난방기의 소모 전력이 최소화되도록 냉난방기의 구동을 제어하는 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
냉난방기(또는 공기 조화기)는 냉동 사이클을 이용하여 사람이 활동하기 알맞게 실내 온도를 쾌적하게 유지하는 장치이다. 냉난방기는 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환 후 이를 실내로 토출하는 작용에 의해 실내를 냉방시키거나, 반대 작용에 의해 실내를 난방시킨다.
일반적으로, 냉난방기는 사람의 직접적인 조작에 의해 구동이 제어된다. 일례로, 여름철에서, 실내 온도가 높은 경우 사용자는 냉난방기를 턴 온시키고, 높은 실내 온도를 빨리 감소시키기 위해 턴 온된 냉난방기의 희망 온도(desired temperature)를 낮게 설정한다.
한편, 식당, 카페, 사무실 등의 공간에는 많은 사용자들이 위치하며, 일반적으로 공간의 관리자가 냉난방기의 구동을 직접적으로 제어한다. 그러나, 관리자의 무지(無知) 또는 무관심으로 인해 냉난방기가 효율적으로 구동되지 못하는 문제점이 있다.
일례로, 여름철에서, 관리자가 냉난방기의 희망 온도를 높게 설정하는 경우 사용자들이 더위를 느낄 수 있고, 관리자가 냉난방기의 희망 온도를 낮게 설정하는 경우 사용자들이 추위를 느낄 수 있다. 이에 따라, 사용자들이 불편함을 느끼게 된다. 더욱이, 여름철에서 냉난방기의 희망 온도가 낮게 설정되는 경우, 냉난방기의 전력 소모가 증가되며, 이에 따라 공간의 전기 비용이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 관리자가 냉난방기를 직접적으로 조작하지 않으면서도 냉난방기를 효율적으로 구동시키는 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 불필요한 냉난방기의 구동을 방지할 수 있는 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 냉난방기의 전력 소모를 최소화시킬 수 있는 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 실내 구역의 날씨 정보에 기초하여 쾌적 온도를 효율적으로 설정할 수 있는 냉난방기 제어 장치 및 방법과 상기 장치를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 장치는, 온도 센서에 측정된 상기 구역의 실내 온도 및 기상 서버에서 제공된 상기 구역의 날씨 정보를 각각 수신하는 통신부; 상기 날씨 정보에 기초하여 상기 구역의 쾌적 온도를 설정하고, 상기 실내 온도 및 상기 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하되, 상기 쾌적 온도는, 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 포함한다.
이 때, 상기 냉난방기 제어 장치는 상기 구역의 외부에 설치된 관리 서버 또는 상기 냉난방기와 인접하여 상기 구역에 구비되거나 상기 냉난방기에 내장되어 구비되는 제어 모듈이다.
또한, 상기 오프 쾌적 온도는 상기 냉난방기의 상태를 변환할 때 사용되며, 상기 냉난방기의 상태 변환은, 턴 오프에서 턴 온으로 상기 냉난방기의 상태를 변환하는 제1 상태 변경 및 턴 온에서 턴 오프로 상기 냉난방기의 상태를 변환하는 제2 상태 변경을 포함한다.
또한, 상기 온 쾌적 온도는 상기 냉난방기의 희망 온도를 설정할 때 사용된다.
또한, 상기 냉난방기의 냉방 모드 시, 상기 냉난방기의 구동에 의해 상기 온 쾌적 온도는 상기 오프 쾌적 온도보다 미리 정의된 임계 온도만큼 높게 설정된다.
또한, 상기 냉난방기의 난방 모드 시, 상기 냉난방기의 구동에 의해 상기 온 쾌적 온도는 상기 오프 쾌적 온도보다 상기 임계 온도만큼 낮게 설정된다.
또한, 상기 임계 온도는 상기 냉난방기의 구동 특성에 기초하여 정의된다.
또한, 상기 제어부는, 상기 구역의 대상 일의 날씨 정보에 따라 미리 정의된 상기 기준 일의 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정한다.
또한, 상기 기준 일은 구름 및 강수가 없는 맑은 날과 대응된다.
또한, 상기 날씨 정보는 일의 평균 실외 온도를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 실외 온도와 상기 구역의 상기 기준 일의 실외 온도 사이의 온도 차이를 산출하고, 상기 온도 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정한다.
또한, 상기 제어부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 대상 일의 상기 쾌적 온도를 설정한다.
Figure 112022035821849-pat00001
여기서, △Ta는 상기 온도 차이, α는 온도 조정 파라미터를 각각 의미함.
또한, 상기 날씨 정보는 일의 구름양을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 구름양과 상기 구역의 상기 기준 일의 구름량의 구름양 차이를 산출하고, 상기 구름양 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정한다.
또한, 상기 제어부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 대상 일의 상기 쾌적 온도를 설정한다.
Figure 112022035821849-pat00002
여기서, △C는 상기 구름량 차이, β는 구름양 조정 파라미터를 각각 의미함.
또한, 상기 날씨 정보는 일의 강수 정보를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 강수와 상기 구역의 상기 기준 일의 강수의 강수 차이를 산출하고, 상기 강수 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정한다.
또한, 상기 일의 강수 정보는 일의 강수 확률 및 일의 강수 타입을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 강수 확률이 미리 설정된 임계 확률 이상인 경우 강수 발생으로 판단하고, 상기 강수 확률이 상기 임계 확률 미만인 경우 강수 미발생으로 판단하며, 상기 제어부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 대상 일의 상기 쾌적 온도를 설정한다.
Figure 112022035821849-pat00003
여기서, △R는 비에 대한 제1 강수 차이, △S는 눈에 대한 제2 강수 차이, γ는 비 조정 파라미터, δ는 눈 조정 파라미터를 각각 의미함.
또한, 상기 날씨 정보는 일의 평균 실외 온도, 일의 평균 구름양, 일의 강수 정보를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 평균 실외 온도와 상기 구역의 상기 기준 일의 평균 실외 온도 사이의 온도 차이, 상기 구역의 상기 대상 일의 평균 구름양과 상기 구역의 상기 기준 일의 평균 구름량의 구름양 차이 및 상기 구역의 상기 대상 일의 강수와 상기 구역의 상기 기준 일의 강수의 강수 차이를 산출하고, 상기 온도 차이, 상기 구름양 차이 및 상기 강수 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정한다.
또한, 상기 기준 쾌적 온도 및 상기 대상 일의 쾌적 온도 각각은 일에 포함되는 순차적인 기간 별로 설정된다.
또한, 상기 기준 일에 포함된 기준 기간의 기준 쾌적 온도인 대표 기준 쾌적 온도에 미리 정의된 기간 보정 파라미터를 적용하여 상기 기간 별 기준 쾌적 온도가 설정되고, 상기 설정 파라미터는 상기 기준 일의 일출/일몰 시간 및 상기 기준 일의 평균 실외 온도 중 적어도 하나에 기초하여 정의된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 시스템은, 상기 구역의 실내 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 온도 센서로부터 상기 실내 온도를 수신하는 게이트웨이; 기상 서버로부터 제공된 상기 구역의 날씨 정보 및 상기 게이트웨이에서 전송된 상기 실내 온도를 각각 수신하고, 상기 날씨 정보에 기초하여 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 설정하고, 상기 실내 온도, 상기 오프 및 온 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 관리 서버; 및 상기 게이트웨이를 통해 상기 관리 서버에서 전송된 상기 구동 제어 신호를 수신하고, 상기 구동 제어 신호를 상기 냉난방기로 전송하는 제어 모듈;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 방법은, 프로세서 기반의 장치에서 수행되는 것으로서, 기상 서버에서 제공된 상기 구역의 날씨 정보를 수신하는 단계; 상기 날씨 정보에 기초하여 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 설정하는 단계; 상기 구역에서 측정된 실내 온도를 수신하는 단계; 및 상기 실내 온도, 상기 오프 및 온 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 오프 쾌적 온도를 사용하여 냉난방기를 턴 온시킬지 여부를 결정하거나 냉난방기를 턴 오프시킬지 여부를 결정함으로써, 사용자에게 쾌적한 실내 구역 환경을 제공하면서 불필요한 냉난방기의 구동을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉난방기가 턴 온된 경우 또는 턴 오프된 냉난방기가 턴 온될 것으로 결정된 경우, 온 쾌적 온도를 사용하여 냉난방기의 희망 온도를 설정할 수 있다. 이에 따라, 사용자에게 쾌적한 실내 구역 환경을 제공하면서 냉난방기의 전력 소모를 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 실외 날씨 정보를 이용하여 쾌적 온도를 월 별 및 기간 별로 설정함으로써, 실내 구역에 위치한 사용자가 느끼는 실내 온도에 대한 불쾌감을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방기 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 온도 변화 함수의 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 온도 변화 함수의 그래프를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 냉난방기를 제어하기 위한 사전 정보 획득 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방기 제어 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간(1)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 공간(1)은 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d)을 포함한다. 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d)은 내벽에 의해 서로 구분될 수 있다. 내벽에 의해 구분됨으로써, 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 각각의 실내 온도 및 습도는 서로 다를 수 있다.
복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에는 냉난방기(20), 온습도 센서(30) 및 제어 모듈(40)이 각각 설치될 수 있다. 또한, 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 중 적어도 일부의 구역(10b)에는 게이트웨이(50)가 설치될 수 있다. 한편, 도 1에 도시되지 않았지만, 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 중 특정 구역에는 액세스 포인트(60, 도 2 참조)가 더 설치될 수 있다.
이하, 게이트웨이(50)가 설치된 구역(10b)를 대상 구역(10)으로 가정하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 모두에 대해 후술하는 본 발명의 내용이 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방기 제어 시스템(2)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 냉난방기 제어 시스템(2)은 온습도 센서(30), 제어 모듈(40), 게이트웨이(50), 액세스 포인트(60) 및 관리 서버(70)를 포함한다.
온습도 센서(30)는 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 측정할 수 있다. 이를 위해, 온습도 센서(30)는 온도 센서 모듈 및 습도 센서 모듈을 포함할 수 있다.
온습도 센서(30)는 사람이 주로 활동하는 영역의 온도 및 습도를 측정할 수 있는 위치에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 온습도 센서(30)는 냉난방기(20)에 내장될 수도 있다.
온습도 센서(30)는 대상 구역(10) 내의 다른 전자 장치와 통신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 온습도 센서(30)는 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일례로, 온습도 센서(30)는 블루투스 통신 모듈을 구비할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제어 모듈(40)은 냉난방기(20)의 구동을 제어하기 위한 구동 제어 신호를 냉난방기(20)로 전송하는 장치일 수 있다. 제어 모듈(40)은 냉난방기(20)와 인접한 대상 구역(10)의 특정 부분에 설치될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 구동 제어 신호는, 관리 서버(70)에서 생성되며, 액세스 포인트(60) 및 게이트웨이(50)를 통해 관리 서버(70)에서 제어 모듈(40)로 전송될 수 있다.
이를 위해, 제어 모듈(40)은 근거리 통신 모듈 및 적외선 통신(IrDA, infrared data association) 모듈을 포함할 수 있다. 일례로, 제어 모듈(40)은 블루투스 통신 모듈을 구비할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트웨이(50)는 온습도 센서(30), 제어 모듈(40) 및 액세스 포인트(60) 각각과 통신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 게이트웨이(50)는 온습도 센서(30) 및 제어 모듈(40)과의 통신 연결을 위한 제1 근거리 통신 모듈과, 액세스 포인트(60)와의 통신 연결을 위한 제2 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일례로, 제1 근거리 통신 모듈은 블루투스 통신 모듈일 수 있고, 제2 근거리 통신 모듈은 WiFi(Wireless fidelity) 통신 모듈일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트웨이(50)는 온습도 센서(30)로부터 실내 온도 및 습도 정보를 수신한 후 액세스 포인트(60)로 전송할 수 있다. 또한, 게이트웨이(50)는 액세스 포인트(60)로부터 후술할 냉난방기(20)의 구동 제어 신호를 수신한 후 제어 모듈(40)로 전송할 수 있다. 더불어, 게이트웨이(50)는 제어 모듈(40)로부터 냉난방기(20)의 구동 관련 데이터를 수신할 수도 있다.
액세스 포인트(60)는 게이트웨이(50)와 관리 서버(70) 간의 통신을 중계할 수 있다. 이를 위해, 액세스 포인트(60)는 제2 근거리 통신 모듈 및 원거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
관리 서버(70)는 냉난방기(20)를 실제적으로 제어하는 장치일 수 있다. 관리 서버(70)는 액세스 포인트(60) 및 기상 서버(80)와 통신 연결될 수 있다. 관리 서버(70)는 액세스 포인트(60)로부터 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도 정보를 수신할 수 있고, 기상 서버(80)로부터 대상 구역(10)의 날씨 정보를 수신할 수 있다. 관리 서버(70)는 실내 온도 및 습도 정보 및 대상 구역(10)의 날씨 정보를 이용하여 냉난방기(20)의 구동 제어 신호를 생성할 수 있고, 구동제어 신호를 액세스 포인트(60)로 전송할 수 있다.
기상 서버(80)는 행정 구역 별로 날씨 정보(기상 정보)를 제공하는 서버일 수 있다. 날씨 정보는 예측된 정보일 수 있다. 날씨 정보는 일의 시간대 별 날씨 정보 및 일의 평균 날씨 정보를 포함할 수 있다. 일의 시간대 별 날씨 정보는 실외 온도, 구름양, 강수 확률, 습도 등을 포함할 수 있고, 일의 평균 날씨 정보는 최저 실외 온도, 최고 실외 온도, 평균 구름양, 평균 강수 확률, 평균 습도 등을 포함할 수 있다. 날씨 정보는 현재 일의 날씨 정보 및 과거 일의 날씨 정보를 모두 포함할 수 있다. 한편, 구름양은 일사량과 대응될 수 있다.
이하, 관리 서버(70)를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버(70)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 관리 서버(70)는 일(day) 단위로 냉난방기(20)의 구동을 제어할 수 있으며, 통신부(710), 제어부(720) 및 저장부(730)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상세하게 설명한다.
통신부(710)는 액세스 포인트(60) 및 기상 서버(80)와 통신을 수행하는 모듈일 수 있다. 일례로, 통신부(710)는 유무선으로 구현되는 원거리 통신 모듈을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 통신부(710)는 온습도 센서(30)에서 측정된 실내 온도 및 습도 정보를 수신할 수 있고, 기상 서버(80)에서 제공된 대상 구역(10)의 날씨 정보를 수신할 수 있다.
제어부(720)는 메모리 및 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리일 수 있고, 관리 서버(70)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령어 또는 데이터를 저장할 수 있다. 프로세서는 중앙처리장치(CPU), 애플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
제어부(720)는 통신부(710)를 제어할 수 있으며 냉난방기(20)의 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 통신부(710)를 통해 대상 구역(10)의 실내 온도 정보, 실내 습도 정보, 대상 구역(10)의 날씨 정보가 수신될 수 있으며, 제어부(720)는 상기 수신된 정보들에 기초하여 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 구동 제어 신호를 생성하기 위해, 제어부(720)는 상기 정보들을 이용하여 가공 정보(processing information)를 산출할 수 있다.
한편, 제어부(720)는 냉난방기(20)를 제어하고자 하는 시점(제어 시점)에서 실시간으로 가공 정보를 생성할 수도 있고, 제어 시점의 이전에 가공 정보를 미리 생성할 수도 있다.
저장부(730)는 냉난방기(20)의 제어 명령 및 제어 모듈(40)의 상태 정보 등을 저장할 수 있다.
한편, 제어부(720)는 다양한 정보를 이용하여 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 다양한 정보는, 쾌적 온도, 대상 구역(10)의 열 특성, 대상 구역(10)의 제1 및 제2 온도 변화량을 포함할 수 있다. 이 때, 쾌적 온도, 대상 구역(10)의 제1 및 제2 온도 변화량은 대상 구역(10)의 날씨 정보에 기초하여 제어부(720)에서 산출될 수 있다.
이하, 상기한 정보들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
1. 쾌적 온도
쾌적 온도는 대상 구역(10)에 위치한 사용자가 쾌적하다고 느끼는 체감 온도로 정의될 수 있다.
쾌적 온도는 계절 별로 상이하게 설정될 수 있다. 일례로, 여름철의 쾌적 온도는 겨울철의 쾌적 온도보다 높을 수 있다.
쾌적 온도는 냉난방기(20)를 제어하고자 하는 대상 일에 포함된 기간 별로 상이하게 설정될 수도 있다. 여기서, 복수의 기간은 대상 일에 포함된 순차적인 시간 구간을 의미할 수 있다.
복수의 기간은 공간(1) 또는 대상 구역(10)에 대한 운영 스케줄에 기초하여 설정될 수 있다. 일례로, 공간(1)이 카페이고, 카페의 영업 시간이 "8:00~20:00"인 경우, 운영 스케줄은 "7:00~21:00"로 설정될 수 있다.
기간의 길이, 즉 기간에 대한 단위 시간은 다양하게 설정될 수 있다. 일례로, 기간을 정의하는 단위 시간은 1시간으로 설정될 수 있다. 따라서, "7:00~7:59"의 기간에서의 쾌적 온도와 "8:00~8:59"의 기간에서의 쾌적 온도는 개별적으로 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단위 시간은 다양하게 설정될 수도 있다.
한편, 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도(off comfortable temperature) 및 온 쾌적 온도(on comfortable temperature)를 포함할 수 있다. 오프 쾌적 온도는 냉난방기(20)가 턴 오프(turn off)된 경우에서 대상 구역(10)에 위치한 사용자가 쾌적하다고 느끼는 체감 온도로 정의될 수 있다. 온 쾌적 온도는 냉난방기(20)가 턴 온(turn on)된 경우에서 대상 구역(10)에 위치한 사용자가 쾌적하다고 느끼는 체감 온도로 정의될 수 있다.
구체적으로, 냉난방기(20)의 구동, 일례로 냉난방기(20)에서의 냉풍/온풍의 출력으로 인해 사용자의 체감 온도는 서로 상이할 수 있다. 즉, 외부 자극에 따라서 사용자의 체감 온도는 변화한다. 일례로, 냉풍이 사용자의 피부에 접촉하는 경우 체감 온도는 낮아질 수 있으며, 온풍이 사용자의 피부에 접촉하는 경우 체감 온도는 높아질 수 있다.. 따라서, 관리 서버(70)는 외부 자극에 따른 사용자의 체감 온도 변화를 적용하여 쾌적 온도를 오프 쾌적 온도와 온 쾌적 온도로 구분하고, 오프 쾌적 온도와 온 쾌적 온도를 모두 이용하여 냉난방기(20)의 구동을 제어할 수 있다.
실시예에 따르면, 오프 쾌적 온도는 냉난방기(20)의 상태를 변환할 때 사용될 수 있다. 이 때, 냉난방기(20)의 상태 변환은, 턴 오프에서 턴 온으로 냉난방기(20)의 상태를 변환하는 제1 상태 변환 및 턴 온에서 턴 오프로 냉난방기(20)의 상태를 변환하는 제2 상태 변환을 포함할 수 있다. 즉, 오프 쾌적 온도는 턴 오프된 냉난방기(20)를 턴 온시킬지 여부를 결정할 때 사용되거나, 턴 온된 냉난방기(20)를 턴 오프시킬지 여부를 결정할 때 사용될 수 있다. 관리 서버(70)는 오프 쾌적 온도를 사용함으로써, 사용자에게 쾌적한 실내 구역 환경을 제공하면서 불필요한 냉난방기(20)의 구동을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
실시예에 따르면, 냉난방기(20)가 턴 온된 경우 또는 턴 오프된 냉난방기(20)가 턴 온될 것으로 결정된 경우, 온 쾌적 온도는 냉난방기(20)의 희망 온도를 설정할 때 사용될 수 있다. 관리 서버(70)는 온 쾌적 온도를 사용함으로써, 사용자에게 쾌적한 구역 환경을 제공하면서 냉난방기(20)의 전력 소모를 최소화시킬 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 복수의 기간 각각에서 오프 쾌적 온도 및 온 쾌적 온도가 개별적으로 설정될 수 있다. 이 때, 기간 별로, 오프 쾌적 온도 및 온 쾌적 온도는 상이할 수 있다.
실시예에 따르면, 온 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도보다 미리 정의된 임계 온도만큼 높게 또는 낮게 설정될 수 있다. 이는 상술한 "외부 자극에 따른 사용자의 체감 온도 변화"에 의한 것이다.
즉, 오프 쾌적 온도가 설정되고, 오프 쾌적 온도에 임계 온도를 가산 또는 감산하여 온 쾌적 온도가 설정될 수 있다. 이에 따라, 오프 쾌적 온도 및 온 쾌적 온도의 설정이 간소화될 수 있다.
일례로서, 냉난방기(20)가 냉방 모드로 구동되는 경우, 냉풍에 의해 사용자의 체감 온도는 낮아질 수 있으므로, 온 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도보다 임계 온도만큼 높게 설정될 수 있다. 또한, 냉난방기(20)가 난방 모드로 구동되는 경우, 온풍에 의해 사용자의 체감 온도는 높아질 수 있으므로, 온 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도보다 임계 온도만큼 낮게 설정될 수 있다.
한편, 임계 온도는 고정된 온도값일 수도 있다. 일례로, 임계 온도는 1°C일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 임계 온도는 냉난방기(20)의 구동 특성에 기초하여 정의될 수 있다. 냉난방기(20)의 구동 특성은, 냉난방기(20)의 구동 효율, 냉난방기(20)의 설치 위치, 냉난방기(20)의 생산 년도, 냉난방기(20)의 설치 높이 등을 포함할 수 있다. 냉난방기(20)의 구동 효율은 냉난방기(20)의 특정 희망 온도 시의 구동 효율로 정의될 수 있다.
실시예에 따르면, 오프 쾌적 온도 및 온 쾌적 온도는 온도 구간 형식으로 설정될 수 있다. 즉, 오프 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도 구간으로 설정될 수 있고, 온 쾌적 온도는 온 쾌적 온도 구간으로 설정될 수 있다. 일례로, 오프 쾌적 온도 구간은 "22.5°C~23.5°C"로 설정될 수 있고, 온 쾌적 온도 구간은 "23.5°C~24.5°C"로 설정될 수 있다.
실시예에 따르면, 기준 일의 기준 쾌적 온도가 미리 설정되고, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 쾌적 온도에 대상 일의 날씨 정보를 반영하여 설정될 수 있다. 즉, 대상 구역(10)의 대상 일의 날씨 정보에 따라 기준 일의 기준 쾌적 온도를 조정하여 대상 일의 쾌적 온도가 설정될 수 있다.
여기서, 기준 일은 대상 일이 포함된 대상 월(month)의 특정 일로 정의될 수 있다. 그리고, 기준 일은 구름 및 강수가 없는 맑은 날(sunny day)과 대응될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기준 쾌적 온도는 대상 일의 순차적인 기간 별로 설정될 수 있다. 또한, 기간 별로, 기준 쾌적 온도에 기초하여 오프 쾌적 온도를 설정할 수 있고, 온 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도에 임계 온도를 가산 또는 감산하여 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따르면, 기준 일에 포함된 기준 기간의 기준 쾌적 온도인 대표 기준 쾌적 온도가 미리 설정될 수 있다. 일례로, 기준 일은 구름 및 강수가 없는 맑은 날이고, 기준 기간은 "3:00~3:59"일 수 있다. 기준 쾌적 온도는 기상 서버(80)에서 수신한 기준 일의 기준 시간의 날씨 정보에 기초하여 미리 설정될 수 있다.
실시예에 따르면, 대표 기준 쾌적 온도에 미리 정의된 기간 보정 파라미터가 적용되어 기간 별 기준 쾌적 온도가 설정될 수 있다. 여기서, 기간 보정 파라미터는 기준 일의 일출/일몰 시간 및 기준 일의 평균 실외 온도 중 적어도 하나에 기초하여 정의될 수 있다.
일례로, 기준 일이 포함된 기준 월의 특정 일인 경우, 기준 일의 일출/일몰 시간은 기준 월에 포함된 복수의 일의 평균 일출/일몰 시간일 수도 있고, 기준 일의 평균 실외 온도는 기준 월에 포함된 복수의 일의 평균 실외 온도일 수 있다. 기준 월의 복수의 일의 평균 일출/일몰 시간 및 평균 실외 온도는 기상 서버(80)에서 제공된 기준 월의 날씨 정보에 기초하여 산출될 수 있다.
이하, 기준 쾌적 온도에 대상 일의 날씨 정보를 반영하여 쾌적 온도를 설정하는 관리 서버(70)의 제어부(720)의 동작을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 이 때, 후술할 제어부(720)의 동작은 기간 별로 동일하게 수행될 수 있고, 오프 쾌적 온도 및 온 쾌적 온도 각각에 대해 동일하게 적용될 수 있다.
1.1. 실외 온도를 고려한 쾌적 온도의 설정
실시예에 따르면, 제어부(720)는 대상 일의 실외 온도와 기준 일의 실외 온도 사이의 온도 차이를 산출하고, 대상 일과 기준 일의 온도 차이에 따라 기준 쾌적 온도를 조정하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
여기서, 대상 일 및 기준 일의 실외 온도는, 대상 일 및 기준 일의 기간 별 실외 온도일 수도 있고, 대상 일 및 기준 일의 평균 실외 온도일 수도 있다. 이 때, 대상 일의 평균 실외 온도 및 기준 일의 평균 실외 온도는 기상 서버(80)에서 제공될 수 있다. 또는, 제어부(720)는 기상 서버(80)로부터 대상 일 및 기준 일 각각의 최저 및 최고 실외 온도를 수신하고, 최저 및 최고 실외 온도에 기초하여 대상 일 및 기준 일 각각의 평균 실외 온도를 산출할 수 있다.
세부적으로, 기준 일과 대상 일의 실외 온도가 동일한 경우, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도와 동일할 수 있다. 그리고, 대상 일의 실외 온도가 기준 일의 실외 온도보다 높은 경우, 외부 자극(온도)에 따른 사용자의 체감 온도 변화에 따라, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도보다 낮아져야 한다. 또한, 대상 일의 실외 온도가 기준 일의 실외 온도보다 낮은 경우, 외부 자극(온도)에 따른 사용자의 체감 온도 변화에 따라, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도보다 높아져야 한다. 따라서, 제어부(720)는 기준 일의 실외 온도와 대상 일의 실외 온도를 비교하여 기준 쾌적 온도를 조정함으로써 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
일례로서, 제어부(720)는 아래의 수학식 1에 기초하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
Figure 112022035821849-pat00004
여기서, △Ta는 대상 일과 기준 일의 온도 차이, α는 온도 조정 파라미터를 각각 의미한다. 그리고, 온도 조정 파라미터는 냉난방기(20)가 냉방 모드인지 난방 모드인지에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다.
아래의 표 1 및 2는, 수학식 1에 따라서, 실외 온도에 따른 대상 일의 쾌적 온도를 산출하는 개념을 표현하고 있다. 이 때, 쾌적 온도는 쾌적 온도 구간으로 정의하였다
Figure 112022035821849-pat00005
Figure 112022035821849-pat00006
1.2. 구름양을 고려한 쾌적 온도의 설정
실시예에 따르면, 제어부(720)는 대상 일의 구름양과 기준 일의 구름양 사이의 구름양 차이를 산출하고, 대상 일과 기준 일의 구름양 차이에 따라 기준 쾌적 온도를 조정하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다. 구름양은 일사량과 대응될 수 있다.
여기서, 대상 일 및 기준 일의 구름양은 대상 일 및 기준 일의 기간 별 구름양일 수도 있고, 대상 일 및 기준 일의 평균 구름양일 수도 있다. 이 때, 대상 일 및 기준 일 각각의 기간 별 구름양 또는 평균 구름양은 기상 서버(80)에서 제공될 수 있다.
세부적으로, 기준 일과 대상 일의 구름양이 동일한 경우, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도와 동일할 수 있다. 그리고, 대상 일의 구름양이 기준 일의 구름양보다 높은 경우, 대상 일의 일사량이 기준 일의 일사량보다 낮으므로, 외부 자극(일사량)에 따른 사용자의 체감 온도 변화에 따라, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도보다 높아져야 한다. 또한, 대상 일의 구름양이 기준 일의 구름양보다 낮은 경우, 대상 일의 일사량이 기준 일의 일사량보다 높으므로, 외부 자극(일사량)에 따른 사용자의 체감 온도 변화에 따라, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도 보다 낮아져야 한다. 따라서, 제어부(720)는 기준 일의 구름양과 대상 일의 구름양을 비교하여 기준 쾌적 온도를 조정함으로써 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
일례로서, 제어부(720)는 아래의 수학식 2에 기초하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
Figure 112022035821849-pat00007
여기서, △C는 대상 일과 기준 일의 구름양 차이, β는 구름양 조정 파라미터를 각각 의미한다. 그리고, 구름양 조정 파라미터는 냉난방기(20)가 냉방 모드인지 난방 모드인지에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다.
한편, 구름양은 레벨로 정의될 수 있다. 일례로, 구름양의 레벨은 5단계일 수 있으며, 낮은 레벨에서 높은 레벨로 갈수록 구름양은 많아진다.
아래의 표 3은, 수학식 2에 따라서, 구름양에 따른 대상 일의 쾌적 온도를 산출하는 개념을 표현하고 있다. 이 때, 쾌적 온도는 쾌적 온도 구간으로 정의하였다. 또한, 구름양은 레벨로 설정되고, 기준 일은 구름이 없는 레벨 1로 설정된다.
Figure 112022035821849-pat00008
1.3. 강수 여부에 따른 쾌적 온도의 설정
실시예에 따르면, 제어부(720)는 대상 일의 강수와 기준 일의 강수 사이의 강수 차이를 산출하고, 대상 일과 기준 일의 강수 차이에 따라 기준 쾌적 온도를 조정하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
여기서, 대상 일 및 기준 일의 강수는 대상 일 및 기준 일의 기간 별 강수일 수도 있고, 대상 일 및 기준 일의 평균 강수일 수도 있다. 이 때, 대상 일 및 기준 일 각각의 기간 별 강수 또는 평균 강수는 기상 서버(80)에서 제공될 수 있다.
세부적으로, 일(대상 일 및 기준 일)의 강수 정보는 일의 강수 확률 및 일의 강수 타입을 포함할 수 있다. 강수 확률은 퍼센트로 표현될 수 있고, 강수 타입은 눈, 비 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(720)는, 강수 확률이 미리 설정된 임계 확률 이상인 경우 강수 발생으로 판단할 수 있고, 강수 확률이 임계 확률 미만인 경우 강수 미발생으로 판단할 수 있다. 임계 확률은 실험적 또는 경험적으로 설정될 수 있으며, 일례로, 80%일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 기준 일은 강수가 없는 날일 수 있다. 그리고, 여름철에 비가 내리는 경우, 사용자는 비가 내리지 않는 날보다 더 춥게 느낄 수 있다. 또한, 겨울철에 눈이 내리는 경우, 사용자는 눈이 내리지 않는 날보다 더 따뜻하게 느낄 수 있다.
따라서, 기준 일에 강수가 발생하지 않는 것으로 가정하면, 대상 일에 강수가 발생하지 않는 경우, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도와 동일할 수 있다. 그리고, 대상 일에 비가 내리는 경우, 외부 자극에 따른 사용자의 체감 온도 변화에 따라, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적 온도보다 높아져야 한다. 또한, 대상 일에 눈이 내리는 경우, 외부 자극에 따른 사용자의 체감 온도 변화에 따라, 대상 일의 쾌적 온도는 기준 일의 쾌적온도 보다 낮아져야 한다. 따라서, 제어부(720)는 기준 일의 강수와 대상 일의 강수를 비교하여 기준 쾌적 온도를 조정함으로써 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
일례로서, 제어부(720)는 아래의 수학식 3에 기초하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
Figure 112022035821849-pat00009
여기서, △R는 비에 대한 제1 강수 차이, △S는 눈에 대한 제2 강수 차이, γ는 비 조정 파라미터, δ는 눈 조정 파라미터를 각각 의미한다. 그리고, 비 조정 파라미터 및 눈 조정 파라미터는 냉난방기(20)가 냉방 모드인지 난방 모드인지에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다.
아래의 표 4은, 수학식 3에 따라서, 강수에 따른 대상 일의 쾌적 온도를 산출하는 개념을 표현하고 있다. 이 때, 쾌적 온도는 쾌적 온도 구간으로 정의하였다. 또한, 비 및 눈이 내리는 경우 R 및 S는 "1"의 값을 가지고, 비 및 눈이 내리지 않는 경우 R 및 S은 "0"의 값을 가진다. 더불어, 기준 일은 강수가 발생하지 않는 날로서 R 및 S는 "0"으로 설정된다.
Figure 112022035821849-pat00010
1.4. 실외 온도, 구름양 및 강수 여부를 모두 고려한 쾌적 온도의 설정
실시예에 따르면, 제어부(720)는, 대상 일의 실외 온도와 기준 일의 실외 온도 사이의 온도 차이, 대상 일의 구름양과 기준 일의 구름양 사이의 구름양 차이 및 대상 일의 강수와 기준 일의 강수 사이의 강수 차이에 따라 기준 쾌적 온도를 조정하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다. 이는 앞서 설명한 내용과 유사하다.
일례로서, 제어부(720)는 아래의 수학식 4에 기초하여 대상 일의 쾌적 온도를 설정할 수 있다.
Figure 112022035821849-pat00011
여기서, 온도 조정 파라미터(α), 구름양 조정 파라미터(β), 비 조정 파라미터(γ) 및 눈 조정 파라미터(δ)는 실내 온도, 구름양, 강수 여부가 단독으로 고려되었을 때의 값과 상이할 수도 있다.
요컨대, 관리 서버(70)는 쾌적 온도를 일 별 및 기간 별로 설정함과 동시에 대상 구역(10)의 날씨 정보를 이용하여 쾌적 온도를 조정함으로써, 외부의 날씨에 적합하게 쾌적한 실내 구역의 실내 온도를 구현할 수 있으며, 이에 따라 대상 구역(10)에 위치한 사용자가 느끼는 실내 온도에 대한 불쾌감을 사전에 방지할 수 있다.
2. 제1 온도 변화량
제1 온도 변화량은 냉난방기(20)가 턴 오프되었을 때의 대상 구역(10)의 단위 시간당 온도 변화량으로 정의될 수 있다.
제1 온도 변화량은 대상 구역(10)의 열 특성에 기초하여 설정될 수 있다. 이 때, 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 각각의 열 특성은 상이할 수 있으며, 따라서 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 별로 제1 온도 변화량이 개별적으로 설정될 수 있다.
여기서, 대상 구역(10)의 열 특성은 "외부의 환경 변화가 대상 구역(10)의 실내 온도 변화에 미치는 영향력"과 관계될 수 있다.
일례로, 특정 구역의 실내 온도 변화는 다른 구역의 실내 온도 변화에 비해 실내외 온도차에 상대적으로 영향을 더 많이 받을 수 있고, 이에 따라 특정 구역은 다른 구역에 비해 실내 온도의 변화량이 더 높을 수 있다.
실시예에 따르면, 열 특성은 실내외 온도차에 따른 영향력과 비례하는 관계를 가질 수 있다. 즉, 실내외 온도차에 따른 영향력이 낮을수록 대상 구역(10)의 열 특성은 낮게 설정될 수 있고, 실내외 온도차에 따른 영향력이 높을수록 대상 구역(10)의 열 특성은 높게 설정될 수 있다. 다시 말해, 대상 구역(10)의 열 특성이 낮을수록 실내외 온도차가 커지더라도 대상 구역(10)의 온도는 유지되거나, 적게 변화될 수 있다.
실시예에 따르면, 대상 구역(10)의 열 특성은 대상 구역(10)과 공간(1)의 외측 사이의 이격 거리 및 대상 구역(10)의 단열 효율 중 적어도 하나에 기초하여 미리 설정될 수 있다. 일례로, 대상 구역(10)의 단열 효율은, 대상 구역(10)의 내벽 마감재의 재질, 대상 구역(10)에 구비된 문 및/또는 창문의 개수, 문 및/또는 창문의 설치 방향, 창문의 열코팅 필름 처리의 유무, 창문의 선팅도 등을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 이격 거리가 클수록, 대상 구역(10)의 단열 효율내벽 마감재의 단열 효율이 높을수록 열 특성은 낮은 값을 가질 수 있다. 열 특성이 낮은 경우, 실내외 온도차가 커지더라도 대상 구역(10)의 실내 온도 변화량은 열 특성이 높은 다른 구역에 비해 상대적으로 낮을 수 있다.
더불어, 제1 온도 변화량은 대상 구역(10)의 실내 온도와 대상 구역(10)의 실외 온도의 차이값인 제1 온도 차이에 더 기초하여 설정될 수 있다. 여기서, 제1 온도 차이는 실내 온도에서 실외 온도를 감산한 값으로 정의될 수 있다. 제1 온도 차이가 클수록 냉난방기(20)의 턴 오프 시 대상 구역(10)의 단위 시간당 온도 변화량은 커질 수 있다.
요컨대, 제1 온도 변화량은 제1 온도 차이 및 대상 구역(10)의 열 특성에 기초하여 설정될 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 온도 변화량은 미리 정의된 함수, 즉 제1 온도 변화 함수로 정의될 수 있다. 제1 온도 변화량은 2차 함수의 형태를 가질 수 있다. 이 때, 제1 온도 변화 함수의 변수는 실내외 온도 차이일 수 있고, 제1 온도 변화 함수의 상수는 대상 구역(10)의 열 특성에 기초하여 미리 정의될 수 있고, 제1 온도 변화 함수의 출력은 제1 온도 변화량일 수 있다. 이 때, 제1 온도 변화 함수의 변수(즉, 실내외 온도 차이)에 제1 온도 차이가 대입되어 제1 온도 차이에 따른 제1 온도 변화량이 산출될 수 있다. 제1 온도 변화 함수는 아래의 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112022035821849-pat00012
여기서, △TD(i-o)는 실내외 온도 차이, f(△TD(i-o))는 제1 온도 변화량, a, b, c 각각은 대상 구역(10)의 열 특성에 의해 정의되는 파라미터를 각각 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 온도 변화 함수의 그래프를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 실내외 온도 차이가 증가할수록 제1 온도 변화 함수의 출력값은 비선형적으로 증가할 수 있다.
3. 제2 온도 변화량
제2 온도 변화량은 냉난방기(20)가 턴 온되었을 때의 대상 구역(10)의 단위 시간당 온도 변화량으로 정의될 수 있다.
제2 온도 변화량은 대상 구역(10)의 열 특성에 기초하여 설정될 수 있다. 이 때, 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 각각의 열 특성은 상이할 수 있으며, 따라서 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 별로 제2 온도 변화량이 개별적으로 설정될 수 있다.
제2 온도 변화량을 설정하기 위한 대상 구역(10)의 열 특성은 대상 구역(10)과 공간(1)의 외측 사이의 이격 거리, 대상 구역(10)의 내벽 마감재의 단열 효율 및 냉난방기(20)의 구동 특성 중 적어도 하나에 기초하여 미리 설정될 수 있다. 즉, 제2 온도 변화량은 냉난방기(20)의 턴 온을 가정하므로, 제2 온도 변화량을 설정하기 위한 대상 구역(10)의 열 특성은 냉난방기(20)의 구동 특성을 고려해야 한다. 상술한 바와 같이, 냉난방기(20)의 구동 특성은 냉난방기(20)의 구동 효율, 냉난방기(20)의 설치 위치, 냉난방기(20)의 생산 년도를 포함할 수 있다.
또한, 제2 온도 변화량은 대상 구역(10)의 실내 온도와 대상 구역(10)의 실외 온도의 차이값인 제1 온도 차이에 더 기초하여 설정될 수 있다. 제1 온도 차이에 대한 설명은 상술하였다.
더불어, 제2 온도 변화량은 냉난방기(20)의 희망 온도(즉, 냉난방기(20)가 구동될 때의 설정 온도)에 더 기초하여 설정될 수 있다. 일례로, 냉난방기(20)가 난방 모드로 구동되는 경우, 냉난방기(20)가 높은 희망 온도로 구동될수록 대상 구역(10)의 실내 온도는 더욱 빠르게 증가할 수 있다. 또한, 냉난방기(20)가 냉방 모드로 구동되는 경우, 냉난방기(20)가 낮은 희망 온도로 구동될수록 대상 구역(10)의 실내 온도는 더욱 빠르게 감소할 수 있다. 따라서, 제2 온도 변화량은 냉난방기(20)의 희망 온도를 고려해야 한다.
요컨대, 제2 온도 변화량은 제1 온도 차이, 대상 구역(10)의 열 특성 및 냉난방기(20)의 희망 온도에 기초하여 설정될 수 있다.
실시예에 따르면, 제2 온도 변화량은 미리 정의된 함수, 즉 희망 온도 별 제2 온도 변화 함수로 정의될 수 있다. 희망 온도 별 제2 온도 변화 함수는 2차 함수의 형태를 가질 수 있다. 이 때, 희망 온도 별 제2 온도 변화 함수의 변수는 실내외 온도 차이일 수 있고, 제1 온도 변화 함수의 상수는 대상 구역(10)의 열 특성 및 냉난방기(20)의 희망 온도에 기초하여 미리 정의될 수 있고, 제2 온도 변화 함수의 출력은 제2 온도 변화량일 수 있다. 이 때, 제2 온도 변화 함수의 변수(즉, 실내외 온도 차이)에 제1 온도 차이가 대입되어 제1 온도 차이에 따른 제2 온도 변화량이 산출될 수 있다. 제2 온도 변화 함수는 상술한 수학식 5와 유사하게 표현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 온도 변화 함수의 그래프를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 냉난방기(20)의 희망 온도 별로 그래프가 표현될 수 있다. 이 때, 실내외 온도 차이가 증가할수록 제1 온도 변화 함수의 출력값은 비선형적으로 증가할 수 있다. 더불어, 냉난방기(20)의 희망 온도가 높을수록 제2 온도 변화량은 증가할 수 있다.
이하, 오프 쾌적 온도, 온 쾌적 온도, 제1 온도 변화량 및 제2 온도 변화량을 이용하여 냉난방기(20)의 구동을 제어하는 관리 서버(70)의 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 냉난방기(20)를 제어하기 위한 사전 정보 획득 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 방법은 대상 구역(10)을 포함하는 공간(1)의 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 모두에 적용될 수 있다.
도 6에 도시된 흐름도에서, 1열에 도시된 단계들은 온습도 센서(30)에서 수행되는 단계들이며, 2열에 도시된 단계들은 게이트웨이(50)에서 수행되는 단계들이며, 3열에 도시된 단계들은 액세스 포인트(60)에서 수행되는 단계들이고, 4열에 도시된 단계들은 관리 서버(70)에서 수행되는 단계들이고, 5열에 도시된 단계들은 기상 서버(80)에서 수행되는 단계들이다.
이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명한다.
단계(S602)에서, 기상 서버(80)는 대상 구역(10)의 날씨 정보를 관리 서버(70)로 전송할 수 있다. 단계(S604)에서, 관리 서버(70)는 대상 구역(10)의 날씨 정보를 획득할 수 있다.
대상 구역(10)의 날씨 정보는 기상 서버(80)에서 제공될 수 있다. 여기서, 대상 구역(10)의 날씨 정보는 대상 일의 현재 및 과거의 날씨 정보를 포함할 수 있다.
단계(S606)에서, 온습도 센서(30)는 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 측정할 수 있다.
단계(S608)에서, 온습도 센서(30)는 제1 근거리 통신을 통해 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 게이트웨이(50)로 전송할 수 있다.
단계(S610)에서, 게이트웨이(50)는 제2 근거리 통신을 통해 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 액세스 포인트(60)로 전송할 수 있다.
단계(S612)에서, 액세스 포인트(60)는 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 관리 서버(70)로 전송할 수 있다.
단계(S614)에서, 관리 서버(70)는 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 획득할 수 있다.
한편, 단계(S602) 내지 단계(S604)는 단계(S606) 내지 단계(S614)보다 선행하여 수행될 수도 있고, 단계(S602) 내지 단계(S604)는 단계(S606) 내지 단계(S614)와 동시에 수행될 수도 있다. 또한, 단계(S602) 내지 단계(S604)는 대상 일 별로 1회만 수행될 수 있다. 더불어, 단계(S606) 내지 단계(S614)는 대상 일에서 주기적으로 수행될 수 있다. 일례로, 주기는 10분일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방기(20) 제어 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 방법은 대상 구역(10)을 포함하는 공간(1)의 복수의 구역(10a, 10b, 10c, 10d) 모두에 적용될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 방법은 대상 구역(10)에 설치되는 냉난방기(20)를 제어하는데 사용될 수 있고, 도 6에 도시된 방법 이후에 수행될 수 있으며, 관리 서버(70)에서 수행될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 방법은 기간 별로 수행될 수 있다. 이 때, 도 7에 도시된 방법은 기간의 시작 시점에서 수행될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 방법은 턴 오프되어 있는 냉난방기(20)를 턴 온시키나 냉난방기(20)의 턴 오프를 유지하는 방법에 대한 흐름도일 수 있다. 따라서, 냉난방기(20)는 턴 오프되어 있다.
또한, 후술하는 제1 기간은 운영 스케줄(일례로, 7:00~21:00)의 시작 기간(일례로, 7:00~7:59)일 수 있으며, 후술하는 제2 기간은 운영 스케줄의 시작 기간 이후의 기간(일례로, 8:00~8:59)일 수 있다.
한편, 제2 기간에 사용자가 대상 구역(10)으로 입장할 수 있다. 이 경우, 제1 기간과 제2 기간의 사이의 시간 구간은 대상 구역(10)을 예열 또는 예냉하기 위한 시간 구간일 수 있다. 다만, 이는 발명을 설명하기 위한 일례일 뿐, 제1 기간의 시작 시점은 사용자에 의해 자유롭게 설정될 수 있다.
이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.
단계(S710)에서, 관리 서버(70)는 대상 구역(10)의 제1 기간의 실내 온도와 대상 구역(10)의 제1 기간의 실외 온도의 차이인 제1 온도 차이를 산출할 수 있다. 즉, 관리 서버(70)는 제1 기간에서의 실내외 온도 차이를 산출할 수 있다.
여기서, 제1 기간의 실내 온도는 제1 기간의 시작 시점에서 측정된 대상 구역(10)의 실내 온도일 수 있다. 그리고, 제1 기간의 실외 온도는 기상 서버에서 제공될 수 있다.
단계(S720)에서, 관리 서버(70)는 제1 온도 차이 및 대상 구역(10)의 열 특성에 기초하여 제1 기간의 제1 온도 변화량을 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 온도 변화량은 냉난방기(20)가 턴 오프되었을 때의 대상 구역(10)의 단위 시간당 온도 변화량일 수 있고, 단위 시간은 1시간일 수 있다. 관리 서버(70)는 상술한 제1 온도 변화 함수에 제1 온도 차이를 대입하여 제1 기간의 제1 온도 변화량을 산출할 수 있다.
단계(S730)에서, 관리 서버(70)는 제1 기간의 실내 온도 및 제1 기간의 제1 온도 변화량에 기초하여 제2 기간의 오프 실내 온도를 예측할 수 있다.
이 때, 제2 기간의 오프 실내 온도는 냉난방기(20)가 턴 오프된 경우의 제2 기간의 실내 온도일 수 있다. 일례로서, 제2 기간의 오프 실내 온도는 제2 기간의 시작 시점의 오프 실내 온도일 수 있다.
일례로, 단위 시간이 제1 기간의 시간 길이와 동일한 경우, 관리 서버(70)는 제1 기간의 실내 온도와 제1 기간의 제1 온도 변화량을 합산하여 제2 기간의 오프 실내 온도를 예측할 수 있다.
단계(S740)에서, 관리 서버(70)는 제2 기간의 오프 실내 온도와 제2 기간의 오프 쾌적 온도를 비교하여 턴 오프된 냉난방기(20)의 구동을 제어하기 위한 동작을 수행할 수 있다.
즉, 관리 서버(70)는 제2 기간의 오프 실내 온도와 제2 기간의 오프 쾌적 온도를 비교하여 턴 오프된 냉난방기(20)를 턴 온시키는 동작을 수행하거나 냉난방기(20)의 턴 오프를 유지하는 동작을 수행할 수 있다.
도 8은 단계(S740)의 일례를 도시한 도면이다. 이 때, 오프 쾌적 온도는 오프 쾌적 온도 구간으로 설정될 수 있다.
단계(S741)에서, 관리 서버(70)는 제2 기간의 오프 실내 온도가 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간에 포함되지 여부를 판단할 수 있다.
제2 기간의 오프 실내 온도가 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간에 포함된 것으로 판단된 경우, 관리 서버(70)는 제1 기간에서 냉난방기(20)를 턴 온하기 위한 구동 제어 신호를 생성하지 않을 수 있다. 이 경우, 제1 기간에서 냉난방기(20)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있다.
구체적으로, 제2 기간의 오프 실내 온도가 25°C로 예측되고, 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간이 24.5°C~25.5°C로 설정된 경우, 제2 기간의 오프 실내 온도가 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간에 포함된다. 이 때, 사용자가 제2 기간에 대상 구역(10)으로 입장한 경우, 냉난방기(20)를 구동하지 않아도 사용자는 쾌적함을 느낄 수 있다. 따라서, 사용자의 쾌적함을 보장하면서 냉난방기(20)의 불필요한 전력 소모를 방지하기 위해, 관리 서버(70)는 냉난방기(20)의 턴 오프 상태를 유지할 수 있다.
반대로, 제2 기간의 오프 실내 온도가 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간에 포함되지 않는 것으로 판단된 경우, 관리 서버(70)는, 단계(S743)에서 제1 기간에서 냉난방기(20)를 턴 온하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있고, 단계(S744)에서 생성된 구동 제어 신호를 냉난방기(20)로 전송할 수 있다.
구체적으로, 제2 기간의 오프 실내 온도가 27°C로 예측되고, 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간이 24.5°C~25.5°C로 설정된 경우, 제2 기간의 오프 실내 온도가 제2 기간의 오프 쾌적 온도 구간에 포함되지 않는다. 이 때, 사용자가 제2 기간에 대상 구역(10)으로 입장한 경우, 대상 구역(10)의 실내 온도가 너무 높아서 사용자는 불쾌감을 느낄 수 있다. 따라서, 사용자의 쾌적함을 보장하기 위해, 관리 서버(70)는 냉난방기(20)의 동작 상태를 턴 오프 상태에서 턴 온 상태로 변환할 수 있다.
한편, 구동 제어 신호는 냉난방기(20)의 구동 개시 정보와 냉난방기(20)의 희망 온도 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라, 냉난방기(20)는 제1 기간 동안 냉난방기(20)의 희망 온도로 구동될 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 냉난방기(20)의 희망 온도를 설정하는 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 냉난방기(20)의 희망 온도를 설정하는 단계(S733)의 제1 실시예의 흐름도를 도시한 도면이다.
단계(S910)에서, 관리 서버(70)는 제1 온도 차이, 대상 구역(10)의 열 특성, 냉난방기(20)의 희망 온도 및 제2 온도 변화량의 관계 정보에 기초하여 제1 온도 차이에 따른 희망 온도 별 제2 온도 변화량을 산출할 수 있다.
여기서, 상기 관계 정보는 상술한 희망 온도 별 제2 온도 변화 함수와 대응될 수 있다(도 5 참조). 즉, 관리 서버(70)는 희망 온도 별 제2 온도 변화 함수 각각에 제1 온도 차이를 대입하여 희망 온도 별 제2 온도 변화량을 산출할 수 있다.
단계(S920)에서, 관리 서버(70)는 제1 기간의 실내 온도 및 희망 온도 별 제2 온도 변화량에 기초하여 희망 온도 별 제2 기간의 온 실내 온도를 예측할 수 있다.
이 때, 제2 기간의 온 실내 온도는 냉난방기(20)가 턴 온된 경우의 제2 기간의 실내 온도일 수 있다. 일례로서, 제2 기간의 온 실내 온도는 제2 기간의 시작 시점의 온 실내 온도일 수 있다.
일례로, 단위 시간이 제1 기간의 시간 길이와 동일한 경우, 관리 서버(70)는, 제1 기간의 실내 온도와 희망 온도 별 제1 기간의 제2 온도 변화량을 합산하여 희망 온도 별 제2 기간의 온 실내 온도를 예측할 수 있다.
단계(S930)에서, 관리 서버(70)는 희망 온도 별 제2 기간의 온 실내 온도 중 제2 기간의 온 쾌적 온도에 도달하는 적어도 하나의 제2 시간의 온 실내 온도를 선택할 수 있다.
일례로서, 냉난방기가 냉방 모드인 경우에서, 희망 온도 별 제2 기간의 온 실내 온도가 각각 23.4°C, 23.8°C, 24.6°C, 25.1°C, 25.5°C로 예측되고 제2 기간의 온 쾌적 온도 구간이 23.6°C~24.7°C로 설정되는 경우, 관리 서버(70)는 23.8°C 및 24.6°C를 선택할 수 있다.
단계(S940)에서, 관리 서버(70)는 선택된 적어도 하나의 제2 시간의 온 실내 온도를 구현하기 위한 적어도 하나의 희망 온도 중 최소 전력 희망 온도를 선택할 수 있다.
상술한 일례에서, 23.8°C 및 24.6°C가 선택된 경우, 관리 서버(70)는 23.8°C를 구현하기 위한 희망 온도 A와 24.6°C를 구현하기 위한 희망 온도 B를 산출할 수 있다. 이 때, 냉난방기(20)가 냉방 모드이므로, 희망 온도 A는 희망 온도 B보다 전력 소모가 클 수 있다. 따라서, 관리 서버(70)는 최소 전력을 소모하는 희망 온도 B를 선택할 수 있다.
단계(S950)에서, 관리 서버(70)는 최소 전력 희망 온도로 냉난방기(20)를 턴 온시키기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.
정리하면, 관리 서버(70)는, 상기 관계 정보에 기초하여, 제2 기간의 온 실내 온도가 제2 기간의 온 쾌적 온도에 도달되면서 최소의 전력을 소모하는 냉난방기(20)의 최소 전력 희망 온도를 산출하고, 최소 전력 희망 온도로 냉난방기(20)를 턴 온시키기 위한 구동 제어 신호를 생성하여 냉난방기(20)를 구동시킬 수 있다.
구체적으로, 냉난방기(20)의 냉방 모드로 구동되고, 사용자가 냉난방기(20)를 직접적으로 제어하는 것으로 가정하면, 대상 구역(10)의 실내 온도가 너무 높은 경우, 사용자는 대상 구역(10)의 실내 온도를 빨리 감소시키기 위해 냉난방기(20)의 희망 온도를 최소 온도로 설정할 수 있다. 이 경우, 대상 구역(10)의 실내 온도는 빨리 감소되지만 냉난방기(20)의 전력 소모가 급격하게 증가될 수 있으며, 최악으로 피크 전력까지 도달될 수 있다. 결국 전기 요금이 급격하게 증가하게 되어 사업자에게 비용 부담이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 경우, 상술한 내용에 따라 냉난방기(20)를 구동함으로써, 온 쾌적 온도에 도달되도록 대상 온도의 실내 온도를 천천히 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 사용자에게 쾌적한 실내 온도를 보장하면서도 최소 전력으로 냉난방기(20)를 구동할 수 있는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 냉난방기(20)의 희망 온도를 설정하는 단계(S733)의 제2 실시예의 흐름도를 도시한 도면이다.
단계(S1010) 내지 단계(S1040)는 상술한 단계(S910) 내지 단계(S940)과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
단계(S1050)에서, 관리 서버(70)는 대상 일의 평균 온도와 대상 일의 평년 평균 온도의 차이값 및/또는 대상 구역(10)의 제1 기간의 실내 습도에 기초하여 최소 전력 희망 온도를 보정할 수 있다. 그리고, 단계(S1060)에서, 관리 서버(70)는 보정된 최소 전력 희망 온도로 냉난방기(20)를 턴 온시키기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 대상 일의 평균 온도가 대상 일의 평년 평균 온도보다 높거나 낮으면, 최소 전력 희망 온도로 냉난방기(20)를 구동한다 하더라도 대상 구간의 온 쾌적 온도에 도달하지 못하거나 도달하는 시간이 늦어지는 문제점이 있다. 따라서, 관리 서버(70)는 대상 일의 평균 온도와 대상 일의 평년 평균 온도의 차이값에 기초하여 최소 전력 희망 온도를 보정할 수 있다.
일례로, 냉난방기(20)의 난방 모드에서, 대상 일의 평균 온도가 대상 일의 평년 평균 온도보다 많이 낮은 경우, 최소 전력 희망 온도를 높게 보정할 수 있다.
또한, 특히 여름철에서 실내 습도는 쾌적한 구역 환경에 영향을 미친다. 즉, 대상 구역(10)의 실내 습도가 많이 높은 경우, 사용자는 불쾌감을 느낄 수 있다. 한편, 냉난방기(20)의 구동 특성 상, 냉난방기(20)의 희망 온도가 낮아질수록 대상 구역(10)의 실내 습도가 감소된다. 따라서, 사용자에게 쾌적한 구역 환경을 제공하기 위해, 냉난방기(20)가 냉방 모드로 구동되고, 대상 구역(10)의 제1 기간의 실내 습도가 미리 설정된 임계 습도 이상인 경우, 최소 전력 희망 온도를 낮게 보정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 냉난방기(20)의 희망 온도를 설정하는 단계(S733)의 제3 실시예의 흐름도를 도시한 도면이다.
단계(S1110)에서, 관리 서버(70)는, 2 이상의 기간 각각에 대해, 제1 온도 차이, 대상 구역(10)의 열 특성, 냉난방기(20)의 희망 온도 및 제2 온도 변화량의 관계 정보에 기초하여 제1 온도 차이에 따른 희망 온도 별 제2 온도 변화량을 산출할 수 있다.
여기서, 2 이상의 기간은 제1 기간의 이후의 기간일 수 있으며, 제2 기간을 포함할 수 있다. 일례로, 2 이상의 기간은 제2 기간 및 제3 기간을 포함할 수 있되, 제1 기간이 "7:00~7:59"인 경우, 제2 기간은 "8:00~8:59"일 수 있고, 제3 기간은 "10:00~10:59"일 수 있다.
단계(S1120)에서, 관리 서버(70)는, 2 이상의 기간 각각에 대해, 제1 기간의 실내 온도 및 희망 온도 별 제2 온도 변화량에 기초하여 희망 온도 별 제2 기간의 온 실내 온도를 예측할 수 있다.
단계(S1130)에서, 관리 서버(70)는, 2 이상의 기간 각각에 대해, 희망 온도 별 제2 기간의 온 실내 온도 중 제2 기간의 온 쾌적 온도에 도달하는 적어도 하나의 제2 시간의 온 실내 온도를 선택할 수 있다.
단계(S1140)에서, 관리 서버(70)는, 2 이상의 기간 각각에 대해, 선택된 적어도 하나의 제2 시간의 온 실내 온도를 구현하기 위한 적어도 하나의 희망 온도 중 최소 전력 희망 온도를 선택할 수 있다.
단계(S1150)에서, 관리 서버(70)는 2 이상의 기간 각각에 대한 최소 전력 희망 온도 중 가장 작은 전력을 소모하는 제1 희망 온도를 선택할 수 있다. 그리고, 단계(S1160)에서, 관리 서버(70)는 제1 희망 온도로 냉난방기(20)를 턴 온시키기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다
요컨대, 단계(S1110) 내지 단계(S1140)는 2 이상의 기간 각각에 대해 수행되는 상술한 단계(S910) 내지 단계(S940)와 대응될 수 있다. 그러나, 상술한 단계(S910) 내지 단계(S940)는 제2 기간만을 고려하여 사용자의 쾌적함을 보장하면서 냉난방기(20)의 불필요한 전력 소모를 방지하기 위한 단계이지만, 단계(S1110) 내지 단계(S1150)는 제2 기간뿐만 아니라 제2 기간의 이후의 기간을 더 고려하여 사용자의 쾌적함을 보장하면서 냉난방기(20)의 불필요한 전력 소모를 방지하기 위한 단계이다. 따라서, 2 이상의 기간 모두에서 사용자의 쾌적한 환경을 유지하면서 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 11에 도시되지 않았지만, 상술한 단계(S1050)과 유사한 제1 희망 온도의 보정 단계가 더 수행될 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 11에서 설명한 내용은 관리 서버(70)가 아닌 제어 모듈(40)에서 수행될 수도 있다. 이 경우, 제어 모듈(40)은 고성능의 프로세서 기반의 제어부를 포함하며, 상술한 제2 근거리 통신 모듈 및 적외선 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 제어 모듈(40)은 액세스 포인트(60) 및 게이트웨이(50)를 통해 기상 서버(80)로부터 대상 구역(10)의 날씨 정보를 획득할 수 있고, 게이트웨이(50)를 통해 온습도 센서(30)에서 측정된 대상 구역(10)의 실내 온도 및 습도를 획득할 수 있다. 또한, 온습도 센서(30) 및 제어 모듈(40)은 냉난방기(20)에 내장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(40)은 온습도 센서(30)로부터 실내 온도 및 습도를 직접 획득할 수도 있다. 제어 모듈(40)의 수행 동작은 상술한 설명과 유사하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 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 본 발명을 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), 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 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 장치에 있어서,
    온도 센서에 측정된 상기 구역의 실내 온도 및 기상 서버에서 제공된 상기 구역의 날씨 정보를 각각 수신하는 통신부; 및
    상기 날씨 정보에 기초하여 상기 구역의 쾌적 온도를 설정하고, 상기 실내 온도 및 상기 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하되,
    상기 쾌적 온도는, 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 구역의 대상 일의 날씨 정보에 따라 미리 정의된 기준 일의 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉난방기 제어 장치는, 상기 구역의 외부에 설치된 관리 서버 또는 상기 냉난방기와 인접하여 상기 구역에 구비되거나 상기 냉난방기에 내장되어 구비되는 제어 모듈인, 냉난방기 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오프 쾌적 온도는 상기 냉난방기의 상태를 변환할 때 사용되며,
    상기 냉난방기의 상태 변환은, 턴 오프에서 턴 온으로 상기 냉난방기의 상태를 변환하는 제1 상태 변경 및 턴 온에서 턴 오프로 상기 냉난방기의 상태를 변환하는 제2 상태 변경을 포함하는, 냉난방기 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온 쾌적 온도는 상기 냉난방기의 희망 온도를 설정할 때 사용되는, 냉난방기 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉난방기의 냉방 모드 시, 상기 냉난방기의 구동에 의해 상기 온 쾌적 온도는 상기 오프 쾌적 온도보다 미리 정의된 임계 온도만큼 높게 설정되는, 냉난방기 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉난방기의 난방 모드 시, 상기 냉난방기의 구동에 의해 상기 온 쾌적 온도는 상기 오프 쾌적 온도보다 미리 정의된 임계 온도만큼 낮게 설정되는, 냉난방기 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 임계 온도는 상기 냉난방기의 구동 특성에 기초하여 정의되는, 냉난방기 제어 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기준 일은 구름 및 강수가 없는 맑은 날과 대응되는, 냉난방기 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 날씨 정보는 일의 평균 실외 온도를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 실외 온도와 상기 구역의 상기 기준 일의 실외 온도 사이의 온도 차이를 산출하고, 상기 온도 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 대상 일의 상기 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.

    Figure 112022035821849-pat00013

    여기서, △Ta는 상기 온도 차이, α는 온도 조정 파라미터를 각각 의미함.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 날씨 정보는 일의 구름양을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 구름양과 상기 구역의 상기 기준 일의 구름양의 구름양 차이를 산출하고, 상기 구름양 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 대상 일의 상기 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.

    Figure 112022072707618-pat00014

    여기서, △C는 상기 구름양 차이, β는 구름양 조정 파라미터를 각각 의미함.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 날씨 정보는 일의 강수 정보를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 강수와 상기 구역의 상기 기준 일의 강수의 강수 차이를 산출하고, 상기 강수 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 일의 강수 정보는 일의 강수 확률 및 일의 강수 타입을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 강수 확률이 미리 설정된 임계 확률 이상인 경우 강수 발생으로 판단하고, 상기 강수 확률이 상기 임계 확률 미만인 경우 강수 미발생으로 판단하며,
    상기 제어부는 아래의 수학식에 기초하여 상기 대상 일의 상기 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.

    Figure 112022035821849-pat00015

    여기서, △R는 비에 대한 제1 강수 차이, △S는 눈에 대한 제2 강수 차이, γ는 비 조정 파라미터, δ는 눈 조정 파라미터를 각각 의미함.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 날씨 정보는 일의 평균 실외 온도, 일의 평균 구름양, 일의 강수 정보를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 구역의 상기 대상 일의 평균 실외 온도와 상기 구역의 상기 기준 일의 평균 실외 온도 사이의 온도 차이, 상기 구역의 상기 대상 일의 평균 구름양과 상기 구역의 상기 기준 일의 평균 구름양의 구름양 차이 및 상기 구역의 상기 대상 일의 강수와 상기 구역의 상기 기준 일의 강수의 강수 차이를 산출하고, 상기 온도 차이, 상기 구름양 차이 및 상기 강수 차이에 따라 상기 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 기준 쾌적 온도 및 상기 대상 일의 쾌적 온도 각각은 일에 포함되는 순차적인 기간 별로 설정되는, 냉난방기 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기준 일에 포함된 기준 기간의 기준 쾌적 온도인 대표 기준 쾌적 온도에 미리 정의된 기간 보정 파라미터를 적용하여 상기 기간 별 기준 쾌적 온도가 설정되고,
    상기 기간 보정 파라미터는 상기 기준 일의 일출/일몰 시간 및 상기 기준 일의 평균 실외 온도 중 적어도 하나에 기초하여 정의되는, 냉난방기 제어 장치.
  19. 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 시스템에 있어서,
    상기 구역의 실내 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 온도 센서로부터 상기 실내 온도를 수신하는 게이트웨이;
    기상 서버로부터 제공된 상기 구역의 날씨 정보 및 상기 게이트웨이에서 전송된 상기 실내 온도를 각각 수신하고, 상기 날씨 정보에 기초하여 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 설정하고, 상기 실내 온도, 상기 오프 및 온 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 관리 서버; 및
    상기 게이트웨이를 통해 상기 관리 서버에서 전송된 상기 구동 제어 신호를 수신하고, 상기 구동 제어 신호를 상기 냉난방기로 전송하는 제어 모듈;을 포함하고,
    상기 관리 서버는, 상기 구역의 대상 일의 날씨 정보에 따라 미리 정의된 기준 일의 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 오프 쾌적 온도 및 온 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 시스템.
  20. 프로세서 기반의 장치에서 수행되며, 실내의 구역에 설치된 냉난방기를 제어하는 방법에 있어서,
    기상 서버에서 제공된 상기 구역의 날씨 정보를 수신하는 단계;
    상기 날씨 정보에 기초하여 상기 냉난방기의 턴 오프 시 상기 구역에 위치한 사용자의 체감 쾌적 온도인 오프 쾌적 온도 및 상기 냉난방기의 턴 온 시 상기 사용자의 체감 쾌적 온도인 온 쾌적 온도를 설정하는 단계;
    상기 구역에서 측정된 실내 온도를 수신하는 단계; 및
    상기 실내 온도, 상기 오프 및 온 쾌적 온도에 기초하여 상기 냉난방기의 구동 제어 신호를 생성하는 단계;를 포함하되,
    상기 설정하는 단계는, 상기 구역의 대상 일의 날씨 정보에 따라 미리 정의된 기준 일의 기준 쾌적 온도를 조정하여 상기 대상 일의 쾌적 온도를 설정하는, 냉난방기 제어 방법.
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