KR102500304B1 - CO2 control method for variable air volume system - Google Patents

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KR102500304B1 KR1020180117081A KR20180117081A KR102500304B1 KR 102500304 B1 KR102500304 B1 KR 102500304B1 KR 1020180117081 A KR1020180117081 A KR 1020180117081A KR 20180117081 A KR20180117081 A KR 20180117081A KR 102500304 B1 KR102500304 B1 KR 102500304B1
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Abstract

본 발명은 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 공조기를 연계하여 변풍량 터미널 유닛 시스템의 최소풍량 제어 및 실내 이산화탄소 농도를 제어하되, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 존(zone)의 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 증가시켜 실내 이산화탄소 농도를 제어하고, 변풍량 터미널 유닛의 제어만으로 실내 이산화탄소 농도가 제어되지 않을 경우, 배기덕트 내 환기 이산화탄소 농도가 기준 이하이면, 외기도입량을 증가시키기 전 실내 환기 풍량을 증가시킴으로써, 냉ㆍ난방 에너지 및 공조 에너지를 절감할 수 있는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system, and more particularly, to control the minimum air volume and indoor carbon dioxide concentration of a variable air volume terminal unit system in conjunction with an air conditioner, The indoor carbon dioxide concentration is controlled by increasing only the air volume of the variable air volume terminal unit, and if the indoor carbon dioxide concentration is not controlled only by the control of the variable air volume terminal unit, and the ventilation carbon dioxide concentration in the exhaust duct is below the standard, the indoor carbon dioxide concentration is lowered before increasing the outdoor air intake volume. It relates to a carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system capable of saving cooling/heating energy and air conditioning energy by increasing ventilation air volume.

Description

변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법 {CO2 control method for variable air volume system}Carbon dioxide integrated control method for variable air volume system {CO2 control method for variable air volume system}

본 발명은 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 공조기를 연계하여 변풍량 터미널 유닛 시스템의 최소풍량 제어 및 실내 이산화탄소 농도를 제어하되, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 존(zone)의 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 증가시켜 실내 이산화탄소 농도를 제어하고, 변풍량 터미널 유닛의 제어만으로 실내 이산화탄소 농도가 제어되지 않을 경우, 배기덕트 내 환기 이산화탄소 농도가 기준 이하이면, 외기도입량을 증가시키기 전 실내 환기 풍량을 증가시킴으로써, 냉ㆍ난방 에너지 및 공조 에너지를 절감할 수 있는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system, and more particularly, to control the minimum air volume and indoor carbon dioxide concentration of a variable air volume terminal unit system in conjunction with an air conditioner, The indoor carbon dioxide concentration is controlled by increasing only the air volume of the variable air volume terminal unit, and if the indoor carbon dioxide concentration is not controlled only by the control of the variable air volume terminal unit, and the ventilation carbon dioxide concentration in the exhaust duct is below the standard, the indoor carbon dioxide concentration is lowered before increasing the outdoor air intake volume. It relates to a carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system capable of saving cooling/heating energy and air conditioning energy by increasing ventilation air volume.

국내 전체 에너지 소비량에서 건물부분이 차지하는 비중은 25% 이상이며, 중ㅇ대형 건물에서의 에너지 소비가 계속 증가하고 있는 실정이다. 변풍량 시스템의 경우 에너지 절약에 대한 관심이 고조되면서, 대형건물에서 많이 채택되고 있다. Buildings account for more than 25% of total energy consumption in Korea, and energy consumption in medium and large buildings continues to increase. In the case of a variable air volume system, as interest in energy saving increases, it is widely adopted in large buildings.

변풍량 시스템의 제어를 위해서는 각 존별 설치된 터미널 유닛의 제어가 필수적이다. 일반적인 변풍량 시스템의 터미널 유닛은 피크부하를 바탕으로 최소풍량과 최대풍량을 설정하고 실내에 설치된 온도센서를 이용하여 제어한다. 실내온도가 상승하면 실내 온도감지기는 이를 감지하여 댐퍼조작기에 신호를 보내 급기 풍량을 증가시켜 적정 실내온도를 유지하고, 실내온도가 떨어지면 실내 온도 감지기는 감소된 부하(온도)를 감지하여 댐퍼조작기에 신호를 보내면 설정점을 유지하기 위하여 풍량을 감소시킨다. 최소 풍량 급기 시에도 실내온도가 설정점 이하로 떨어질 경우 재열코일의 밸브가 작동되어 실내온도조건을 설정 범위에서 유지시킨다.To control the variable air volume system, it is essential to control the terminal units installed in each zone. The terminal unit of a general variable air volume system sets the minimum and maximum air volumes based on the peak load and controls them using a temperature sensor installed in the room. When the room temperature rises, the room temperature sensor senses it and sends a signal to the damper controller to increase the supply air volume to maintain the proper room temperature. A signal will reduce the airflow to maintain the set point. Even when the minimum air volume is supplied, if the room temperature falls below the set point, the valve of the reheat coil operates to maintain the room temperature condition within the set range.

관련 기술로는 국내공개특허 제2009-0010888호(공개일 2009.01.30, 명칭 : 공조 제어장치 및 공조 제어방법)가 있다.As a related technology, there is Korean Patent Publication No. 2009-0010888 (published on 2009.01.30, name: air conditioning control device and air conditioning control method).

기존의 변풍량 터미널 유닛의 시스템은 도 1에서 도시된 바와 같이 같이 컨트롤러(controller), 온도감지기(thermostat), 댐퍼조작기(actuator), 댐퍼(damper), 재열코일(heating coil), 풍량 측정기(flow station)로 구성된다. 실내온도가 상승하면 실내 온도감지기는 이를 감지하여 댐퍼조작기에 신호를 보내 급기 풍량을 증가시켜 적정 실내온도를 유지하고, 실내온도가 떨어지면 실내 온도 감지기는 감소된 부하(온도)를 감지하여 댐퍼조작기에 신호를 보내면 설정점을 유지하기 위하여 풍량을 감소시킨다. 최소 풍량 급기 시에도 실내온도가 설정점 이하로 떨어질 경우 재열코일의 밸브가 작동되어 실내온도조건을 설정 범위에서 유지시킨다.As shown in FIG. 1, the system of the conventional variable air volume terminal unit includes a controller, a thermostat, an actuator, a damper, a reheating coil, and a flow measuring device. station). When the room temperature rises, the room temperature sensor senses it and sends a signal to the damper controller to increase the supply air volume to maintain the proper room temperature. A signal will reduce the airflow to maintain the set point. Even when the minimum air volume is supplied, if the room temperature falls below the set point, the valve of the reheat coil operates to maintain the room temperature condition within the set range.

일반적으로 한 대의 공조기가 담당하는 다수의 존을 제어하게 될 경우 터미널 유닛의 최소풍량이 아주 중요하고, 각각의 존의 상황에 맞게 터미널 유닛이 제어되어야만 한다. 일반적인 터미널 유닛의 제어는 실내 온도의 변화에 따라 풍량이 조절된다.In general, when one air conditioner controls multiple zones, the minimum air volume of the terminal unit is very important, and the terminal unit must be controlled according to the situation of each zone. Control of a general terminal unit adjusts the air volume according to the change in room temperature.

일반적으로 기존의 변풍량 터미널 유닛의 최소풍량은 최대풍량의 약 40~50%의 값으로 고정되어 제어되며, 터미널 유닛의 풍량은 실내 온도에 비례하며 풍량을 공급하게 된다. 하지만 고정된 최소풍량은 실내 공간의 다양한 변화에 대응하기 어려워 최적제어를 위하여 시스템의 운전 및 부하 상황의 예측이 중요하다. 일반적으로 건물 부하 산정은 정상상태의 부하를 예측하거나, 동적 시뮬레이션을 통하여 비정상상태의 부하를 예측할 수 있다. 하지만 시뮬레이션의 경우 수많은 변수들의 실시간 변화를 적용하는 것 또한 어렵다. 대부분의 건물 부하 산정은 설계 단계에서 HVAC 시스템의 용량 산정에 활용하기 위하여 정상상태의 부하 계산이 주를 이루며, 운영 및 제어 단계에서는 실시간 부하를 예측하고 시스템 제어에 사용은 전무한 실정이다.In general, the minimum air volume of an existing variable air volume terminal unit is fixed and controlled at a value of about 40 to 50% of the maximum air volume, and the air volume of the terminal unit is supplied in proportion to the room temperature. However, the fixed minimum air volume is difficult to respond to various changes in the indoor space, so it is important to predict the operation and load conditions of the system for optimal control. In general, building load estimation can predict the load in the steady state or the load in the abnormal state through dynamic simulation. However, in the case of simulation, it is also difficult to apply real-time changes in numerous variables. In most building load calculations, steady-state load calculations are mainly used to calculate the capacity of the HVAC system in the design stage, and there is no use in system control and prediction of real-time load in the operation and control stages.

아울러, 기존의 터미널 유닛의 풍량의 경우 실내 온도를 위해서만 제어가 되고, 실내 공기질을 위한 풍량 제어는 제한적으로 이루어지고 있다. 이때 실내 공기질 판단 기준은 CO2 농도를 기준으로 하며, 기존의 실내 공기질 제어방안에서는 실내 CO2 농도를 제어하기 위하여 공조기의 외기도입량만을 제어한다.In addition, the air volume of the existing terminal unit is controlled only for indoor temperature, and the air volume control for indoor air quality is limited. At this time, the indoor air quality judgment criterion is based on the CO2 concentration, and in the existing indoor air quality control method, only the air intake amount of the air conditioner is controlled to control the indoor CO2 concentration.

이처럼 실내 CO2 농도 제어를 위하여 외기도입량을 증가시키게 되면 외기온도에 따라 과도한 공조기의 코일 에너지가 사용되며, 여름이나 겨울철의 경우에는 외기와 실내의 온도 차가 크기 때문에 보다 큰 냉난방 에너지를 사용하게 되는 문제점이 있었다.In this way, when the outside air intake is increased to control the indoor CO2 concentration, excessive air conditioner coil energy is used depending on the outside air temperature. there was.

따라서 기존의 변풍량 시스템의 제어 방안에 대하여 실내 CO2 농도 문제가 발생할 경우 터미널 유닛의 풍량 제어와 공조기의 풍량을 적절히 제어하여, 외기도입시간을 지연시키고, 외기도입량을 줄여 실내 CO2 농도를 제어하는 방안이 필요하다.Therefore, in the case of indoor CO2 concentration problems with respect to the control method of the existing variable air volume system, a method of controlling the indoor CO2 concentration by properly controlling the air volume of the terminal unit and the air conditioner to delay the outdoor introduction time and reduce the outdoor air introduction volume need this

국내공개특허 제2009-0010888호(공개일 2009.01.30, 명칭 : 공조 제어장치 및 공조 제어방법)Korean Patent Publication No. 2009-0010888 (published on 2009.01.30, name: air conditioning control device and air conditioning control method)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 공조기를 연계한 변풍량 터미널 유닛 시스템의 최소풍량 제어 및 실내 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 것으로, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 존(zone)의 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 증가시켜 실내 이산화탄소 농도를 제어하고, 변풍량 터미널 유닛의 제어만으로 실내 이산화탄소 농도가 제어되지 않을 경우, 배기덕트 내 환기 이산화탄소 농도가 기준 이하이면, 리턴 댐퍼 개도율을 증가시켜 리턴 풍량을 이용하여 전체 공급 풍량을 증가시키는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and the present invention is to control the minimum air volume and indoor carbon dioxide concentration of a variable air volume terminal unit system linked to an air conditioner, and to control a zone where the indoor carbon dioxide concentration is higher than a standard Indoor CO2 concentration is controlled by increasing only the air volume of the variable air volume terminal unit, and if the indoor CO2 concentration is not controlled only by the control of the variable air volume terminal unit, if the ventilation CO2 concentration in the exhaust duct is below the standard, the return damper opening rate is increased. The purpose of this is to increase the total supply air volume by using the return air volume.

즉, 본 발명은 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 경우, 무조건 신선 외기를 도입하는 것을 지양하여 냉ㆍ난방 에너지 및 공조 에너지 절감을 목적으로 한다.That is, an object of the present invention is to reduce cooling/heating energy and air conditioning energy by refraining from unconditionally introducing fresh outdoor air when the indoor carbon dioxide concentration is higher than a standard.

본 발명은 풍량센서(410), 공급온도센서(420), 실내온도센서(430) 및 실내 이산화탄소 센서(441)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 급기댐퍼 액추에이터(453) 및 재열 코일 밸브(460)의 작동을 조절하는 변풍량 터미널 유닛 제어부(510)와, 상기 변풍량 터미널 유닛 제어부(510) 및 배기덕트(100) 내에 설치된 환기 이산화탄소 센서(442)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 배기댐퍼 액추에이터(451), 외기댐퍼 액추에이터(452), 공급팬 가변 주파수 제어장치(481)의 작동을 조절하는 공조기 제어부(520)를 포함하여 형성되는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 있어서, 실내온도에 따라 냉방모드 또는 난방모드를 선택하는 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100); 실내온도가 실내 설정온도에 도달하면 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 CO2 농도측정 단계(S200); 및 실내 이산화탄소 센서에서 측정된 농도가 설정농도보다 큰 경우, 환기모드가 설정되는 단계(S300); 를 포함하되, 상기 냉방모드, 난방모드 및 환기모드는 난방부하 또는 환기를 고려한 최소 풍량을 통해 결정된 변풍량 터미널 유닛(T)의 최소 풍량을 적용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an air supply damper actuator 453 and a reheat coil valve 460 based on information received through the air volume sensor 410, the supply temperature sensor 420, the room temperature sensor 430, and the indoor carbon dioxide sensor 441. Based on the information received through the variable air volume terminal unit controller 510 that controls the operation of the variable air volume terminal unit controller 510 and the ventilation carbon dioxide sensor 442 installed in the exhaust duct 100, the exhaust damper actuator ( 451), an outdoor air damper actuator 452, and an air conditioner control unit 520 for controlling the operation of a supply fan variable frequency control device 481. A cooling/heating mode setting step of selecting a mode or a heating mode (S100); CO2 concentration measuring step (S200) of measuring the indoor carbon dioxide concentration when the indoor temperature reaches the indoor set temperature; and setting a ventilation mode when the concentration measured by the indoor carbon dioxide sensor is greater than the set concentration (S300); Including, the cooling mode, the heating mode, and the ventilation mode are characterized in that they are performed by applying the minimum air volume of the variable air volume terminal unit (T) determined through the minimum air volume considering the heating load or ventilation.

또한, 상기 환기모드가 설정되는 단계(S300)는 다수개의 존(zone) 중 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 존의 상기 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 일정 비율로 증가시키는 제1단계(S310); 상기 급기댐퍼(310)의 개도율이 100%에 도달한 상태에서도 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 경우, 상기 배기덕트(200) 및 외기덕트(100) 사이에 리턴패스(101) 상에 설치된 리턴댐퍼(111)의 개도율을 증가시켜 순환되는 리턴풍량을 일정 비율로 증가시키는 제2단계(S320); 상기 리턴댐퍼(111)의 개도율이 100%에 도달한 상태에서도 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상이거나, 실내 이산화탄소 센서(441) 및 환기 이산화탄소 센서(442)에서 측정된 농도가 모두 기준치 이상인 경우, 외기댐퍼(100)의 개도율을 증가시켜 외기도입율을 일정 비율로 증가시키는 제3단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of setting the ventilation mode (S300) may include a first step (S310) of increasing only the air volume of the variable air volume terminal unit in a zone having an indoor carbon dioxide concentration equal to or higher than a reference value among a plurality of zones (S310); When the indoor carbon dioxide concentration is higher than the reference value even when the opening rate of the air supply damper 310 reaches 100%, the return damper installed on the return path 101 between the exhaust duct 200 and the outdoor air duct 100 ( a second step (S320) of increasing the amount of circulated return air at a constant rate by increasing the opening rate of 111); Even when the opening rate of the return damper 111 reaches 100%, if the indoor carbon dioxide concentration is greater than the reference value or if both the concentrations measured by the indoor carbon dioxide sensor 441 and the ventilation carbon dioxide sensor 442 are greater than the reference value, the outdoor air damper A third step of increasing the open rate of 100 to increase the outdoor air intake rate at a constant rate; It is characterized by consisting of.

또한, 상기 변풍량 터미널 유닛(T)의 최소 풍량은 난방부하를 고려한 최소 풍량과 환기를 고려한 최소 풍량 중 큰 값을 이용하며, 난방부하를 고려한 최소 풍량과, 환기를 고려한 최소 풍량은 하기의 수학식 1 내지 6에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the minimum air volume of the variable air volume terminal unit T uses the larger value of the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation. It is characterized in that it is calculated by Equations 1 to 6.

Figure 112018096898115-pat00001
(수학식 1)
Figure 112018096898115-pat00001
(Equation 1)

Figure 112018096898115-pat00002
Figure 112018096898115-pat00002

Figure 112018096898115-pat00003
Figure 112018096898115-pat00003

Figure 112018096898115-pat00004
(수학식 2)
Figure 112018096898115-pat00004
(Equation 2)

Figure 112018096898115-pat00005
Figure 112018096898115-pat00005

Figure 112018096898115-pat00006
Figure 112018096898115-pat00006

Figure 112018096898115-pat00007
Figure 112018096898115-pat00007

Figure 112018096898115-pat00008
(수학식 3)
Figure 112018096898115-pat00008
(Equation 3)

Figure 112018096898115-pat00009
(수학식 4)
Figure 112018096898115-pat00009
(Equation 4)

Figure 112018096898115-pat00010
(수학식 5)
Figure 112018096898115-pat00010
(Equation 5)

Figure 112018096898115-pat00011
(수학식 6)
Figure 112018096898115-pat00011
(Equation 6)

Figure 112018096898115-pat00012
Figure 112018096898115-pat00012

Figure 112018096898115-pat00013
Figure 112018096898115-pat00013

또한, 상기 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법은 상기 환기모드 수행 시 공급온도가 재설정되며, 상기 공급온도가 하기의 수학식 7에 의해 계산될 수 있다.In addition, in the carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system, the supply temperature is reset when the ventilation mode is performed, and the supply temperature may be calculated by Equation 7 below.

Figure 112018096898115-pat00014
(V : 공급 풍량) (수학식 7)
Figure 112018096898115-pat00014
(V: Supply air volume) (Equation 7)

또한, 상기 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100)는 실내온도가 실내 냉방 설정온도보다 높을 경우, 냉방모드가 설정되며, 실내온도가 실내 난방 설정온도보다 낮을 경우, 난방모드가 설정될 수 있다.In the cooling/heating mode setting step (S100), the cooling mode may be set when the indoor temperature is higher than the indoor cooling set temperature, and the heating mode may be set when the indoor temperature is lower than the indoor heating set temperature.

또한, 상기 냉방모드에서는 풍량이 냉방 부하에 의해 결정되며, 변풍량 터미널 유닛(T)의 최대 풍량 및 최소 풍량 사이에서 실내 설정온도를 유지하기 위해 외기댐퍼(210), 배기댐퍼(110), 급기댐퍼(310) 및 공급팬(482)이 작동될 수 있다.In addition, in the cooling mode, the air volume is determined by the cooling load, and the outside air damper 210, the exhaust damper 110, and the air supply air are used to maintain the indoor set temperature between the maximum air volume and the minimum air volume of the variable air volume terminal unit T. The damper 310 and the supply fan 482 may be operated.

또한, 상기 난방모드에서는 상기 수학식 1 내지 수학식 6에 의해 난방부하를 고려한 최소 풍량과, 환기를 고려한 최소 풍량 중 큰 값으로 결정된 최소 풍량으로 풍량이 결정되며, 급기 설정 온도 유지를 위해 재열 코일 밸브(460)가 작동될 수 있다.In addition, in the heating mode, the air volume is determined by the minimum air volume determined by the larger value of the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation by Equations 1 to 6, and the reheating coil to maintain the set air supply temperature. Valve 460 may be actuated.

또한, 상기 공기조화 시스템 제어방법은 환기모드 수행으로 이산화탄소 농도가 설정농도 이하로 내려가면 실내온도에 따라 냉ㆍ난방모드를 재설정하는 단계(S400); 를 포함할 수 있다.In addition, the air conditioning system control method may include resetting the cooling/heating mode according to the room temperature when the carbon dioxide concentration falls below the set concentration by performing the ventilation mode (S400); can include

이에 따라, 본 발명의 공기조화 시스템 제어방법은 공조기를 연계하여 변풍량 터미널 유닛 시스템의 최소풍량 제어 및 실내 이산화탄소 농도를 제어하되, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 존(zone)의 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 증가시켜 실내 이산화탄소 농도를 제어하고, 변풍량 터미널 유닛의 제어만으로 실내 이산화탄소 농도가 제어되지 않을 경우, 배기덕트 내 환기 이산화탄소 농도가 기준 이하이면, 리턴 댐퍼 개도율을 증가시켜 리턴 풍량을 이용하여 전체 공급 풍량을 증가시킴으로써, 냉난방 에너지 및 공조 에너지 절감할 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the air conditioning system control method of the present invention controls the minimum air volume and the indoor carbon dioxide concentration of the variable air volume terminal unit system in conjunction with the air conditioner, but the air volume of the variable air volume terminal unit in the zone where the indoor carbon dioxide concentration is higher than the standard. If the indoor CO2 concentration is not controlled only by controlling the variable air volume terminal unit, and the ventilation CO2 concentration in the exhaust duct is below the standard, the return damper opening rate is increased to control the total air volume using the return air volume. There is an advantage in that heating and cooling energy and air conditioning energy can be saved by increasing the supplied air volume.

즉, 본 발명은 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 경우, 무조건 신선 외기를 도입하는 것을 지양하여 불필요한 냉난방 에너지 공조 에너지 절감할 수 있다.That is, the present invention can save unnecessary cooling and heating energy and air conditioning energy by avoiding the unconditional introduction of fresh outdoor air when the indoor carbon dioxide concentration is higher than the standard.

아울러, 본 발명은 실내부하 및 실내 환기량을 고려하여 환경에 따라 유동적인 최소풍량을 바탕으로 실내 이산화탄소 농도의 문제 발생 시 터미널 유닛의 풍량을 제어함으로써, 실내 공기질을 개선하여 쾌적함을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of improving comfort by improving indoor air quality by controlling the air volume of the terminal unit when a problem occurs in the indoor carbon dioxide concentration based on the minimum air volume that is flexible according to the environment in consideration of the indoor load and the amount of ventilation. there is

덧붙여 설명하면, 기존의 변풍량 터미널 유닛 시스템에서는 고정된 최소 풍량을 공급하고, 실내 온도만을 제어했으며, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상일 경우 제어가 불가능했던 반면, 본 발명에서는 기존의 실내 온도 제어뿐만 아니라, 실내 이산화탄소 농도를 제어하여 재실자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.In addition, in the conventional variable air volume terminal unit system, a fixed minimum air volume was supplied, only the indoor temperature was controlled, and control was impossible when the indoor carbon dioxide concentration was higher than the standard, whereas in the present invention, not only the conventional indoor temperature control, It is possible to provide a comfortable environment to occupants by controlling the indoor carbon dioxide concentration.

또한, 본 발명은 유동적인 최소 풍량의 적용으로 인해, 재실인원이 없을 경우에도 에너지가 낭비되던 것을 방지하고, 변풍량 터미널 유닛의 재열 에너지 및 공조기의 팬 에너지 등을 절감할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of preventing energy from being wasted even when there is no occupant and saving reheat energy of a variable air volume terminal unit and fan energy of an air conditioner due to the application of a flexible minimum air volume.

도 1은 종래의 공기조화 시스템의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화 시스템의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법 평가를 위한 시뮬레이션 스케쥴을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 단일 덕트 변풍량 터미널 유닛 시스템의 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 Trnsys를 통해 구현한 공기조화 시스템 제어방법의 시뮬레이션 다이어그램.
도 8은 본 발명에 따른 이산화탄소 농도 산정 모델의 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법을 적용한 연간 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
도 10은 기존 고정된 최소풍량을 사용하는 변풍량 터미널 유닛과 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법의 월간 공조 에너지 소비량을 비교한 도면.1 is a schematic diagram of a conventional air conditioning system;
2 is a configuration diagram of an air conditioning system according to the present invention.
3 is a schematic diagram of an air conditioning system according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating an air conditioning system control method according to the present invention.
5 is a diagram showing a simulation schedule for evaluating an air conditioning system control method according to the present invention.
6 is a schematic diagram of a single duct variable air volume terminal unit system according to the present invention.
7 is a simulation diagram of an air conditioning system control method implemented through Trnsys according to the present invention.
8 is a schematic diagram of a carbon dioxide concentration calculation model according to the present invention.
9 is a view showing annual simulation results applying the air conditioning system control method according to the present invention.
10 is a diagram comparing monthly air conditioning energy consumption of a variable air volume terminal unit using an existing fixed minimum air volume and an air conditioning system control method according to the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the air conditioning system control method according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 풍량센서(410), 공급온도센서(420), 실내온도센서(430) 및 실내 이산화탄소 센서(441)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 급기댐퍼 액추에이터(453) 및 재열 코일 밸브(460)의 작동을 조절하는 변풍량 터미널 유닛 제어부(510)와, 상기 변풍량 터미널 유닛 제어부(510) 및 배기덕트(100) 내에 설치된 환기 이산화탄소 센서(442)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 배기댐퍼 액추에이터(451), 외기댐퍼 액추에이터(452), 공급팬 가변 주파수 제어장치(481)의 작동을 조절하는 공조기 제어부(520)를 포함하여 형성되는 변풍량 시스템의 냉방모드, 난방모드 및 환기모드를 적절히 제어하는 방법에 관한 것이다.Air supply damper actuator 453 and reheat coil valve 460 based on information received through the air volume sensor 410, supply temperature sensor 420, room temperature sensor 430, and indoor carbon dioxide sensor 441 Exhaust damper actuator based on the information received through the variable air volume terminal unit controller 510 that controls the operation of the variable air volume terminal unit controller 510 and the ventilation carbon dioxide sensor 442 installed in the variable air volume terminal unit controller 510 and the exhaust duct 100 451, the outdoor air damper actuator 452, and the air conditioner control unit 520 that controls the operation of the supply fan variable frequency controller 481 to appropriately control the cooling mode, heating mode, and ventilation mode of the variable air volume system formed. It's about how to do it.

먼저, 상기 변풍량 시스템의 구성을 간략히 살펴보면,First, briefly reviewing the configuration of the variable air volume system,

상기 공기조화 시스템은 실내의 공기를 외부로 유출시키는 통로인 배기덕트(100)를 포함하며, 상기 배기덕트(100)를 통해 유출되는 배기량은 배기댐퍼(110)에 의해 조절된다.The air conditioning system includes an exhaust duct 100, which is a passage through which indoor air is discharged to the outside, and an exhaust amount discharged through the exhaust duct 100 is controlled by an exhaust damper 110.

외기덕트(200)는 외부공기로부터 공기를 건물 내로 흡수하는 통로이며, 상기 외기덕트(200)를 통해 유입되는 외기량은 외기댐퍼(210)에 의해 조절된다.The outdoor air duct 200 is a passage for absorbing air from outside air into the building, and the amount of outdoor air introduced through the outdoor air duct 200 is controlled by the outdoor air damper 210 .

상기 외기덕트(200) 상에는 실내로 외기가 공급될 수 있도록 공급팬(482) 및 공급팬 가변 주파수 제어장치(481)가 구비된다.A supply fan 482 and a supply fan variable frequency controller 481 are provided on the outside air duct 200 so that outside air can be supplied indoors.

급기덕트(300)는 공기조화장치로부터 실내로 공급되는 공기의 통로이며, 급기량을 측정하기 위한 풍량센서(410)와, 상기 급기덕트(300)를 통과하는 공기의 압력을 측정하기 위한 정압센서(미도시)가 추가적으로 설치될 수 있다. 이때, 상기 급기덕트(300)를 통해 유입되는 공기량은 급기댐퍼(310)에 의해 조절된다.The air supply duct 300 is a passage for air supplied from the air conditioner to the room, and includes an air volume sensor 410 for measuring the amount of air supplied and a static pressure sensor for measuring the pressure of the air passing through the air supply duct 300. (not shown) may be additionally installed. At this time, the amount of air introduced through the air supply duct 300 is controlled by the air supply damper 310.

상기 급기덕트(300) 상에는 공급온도센서(420)가 더 구비되어, 실내로 공급되는 공기의 온도를 측정하게 된다.A supply temperature sensor 420 is further provided on the air supply duct 300 to measure the temperature of the air supplied to the room.

상기 환기 이산화탄소 센서(442)는 배기덕트(100) 상에 설치되어 유출되는 실내 공기 내에 포함된 이산화탄소 농도를 측정하고, 상기 실내 이산화탄소는 실내에 인접하여 설치되어 실내 이산화탄소 농도를 측정하게 된다.The ventilation carbon dioxide sensor 442 is installed on the exhaust duct 100 to measure the concentration of carbon dioxide contained in outflowing indoor air, and the indoor carbon dioxide is installed adjacent to the room to measure the concentration of indoor carbon dioxide.

즉, 상기 환기 이산화탄소 센서(442)는 다수개의 존(Zone1, Zone2)에서 배기되는 리턴 풍량이 합쳐지는 패스 상에 설치되어, 외부로 배출되는 풍량 내 이산화탄소 농도를 측정한다.That is, the ventilation carbon dioxide sensor 442 is installed on a path where the return air volumes exhausted from the plurality of zones (Zone1, Zone2) are combined, and measures the carbon dioxide concentration in the air volume discharged to the outside.

상기 배기덕트(200) 및 외기덕트(100) 사이에는 리턴패스(101)가 연결되며, 상기 리턴패스(101) 상에는 리턴댐퍼(111)가 설치된다.A return path 101 is connected between the exhaust duct 200 and the outside air duct 100, and a return damper 111 is installed on the return path 101.

상기 변풍량 터미널 유닛 제어부(510)는 풍량센서(410), 공급온도센서(420), 실내온도센서(430) 및 실내 이산화탄소 센서(441)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 급기댐퍼 액추에이터(453) 및 재열 코일 밸브(460)의 작동을 조절한다.The variable air volume terminal unit controller 510 controls the air supply damper actuator 453 based on the information received through the air volume sensor 410, the supply temperature sensor 420, the room temperature sensor 430, and the room carbon dioxide sensor 441. and the operation of the reheat coil valve 460 is controlled.

또, 상기 공조기 제어부(520)는 상기 외기댐퍼 액추에이터(452), 배기댐퍼 액추에이터(451)를 작동시켜 외기댐퍼(210), 배기댐퍼(110) 및 리턴댐퍼(111)의 개도량을 조절할 뿐만 아니라, 상기 공급팬 가변 주파수 제어장치(481)를 제어하여 상기 공급팬(482)의 작동을 조절한다.In addition, the air conditioner control unit 520 operates the outside air damper actuator 452 and the exhaust damper actuator 451 to adjust the opening amount of the outside air damper 210, the exhaust damper 110 and the return damper 111. , The operation of the supply fan 482 is controlled by controlling the supply fan variable frequency controller 481 .

상술한 바와 같은 구성을 갖는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 대해 설명하면,If the carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system having the above configuration is described,

본 발명에 따른 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법은 실내온도에 따라 냉방모드 또는 난방모드를 선택하는 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100); 실내온도가 실내 설정온도에 도달하면 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 CO2 농도측정 단계(S200); 및 실내 이산화탄소 센서에서 측정된 농도가 설정농도보다 큰 경우, 환기모드가 설정되는 단계(S300); 을 포함한다.The carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system according to the present invention includes a cooling/heating mode setting step (S100) of selecting a cooling mode or a heating mode according to the room temperature; CO2 concentration measuring step (S200) of measuring the indoor carbon dioxide concentration when the indoor temperature reaches the indoor set temperature; and setting a ventilation mode when the concentration measured by the indoor carbon dioxide sensor is greater than the set concentration (S300); includes

상기 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100)와, CO2 농도측정 단계(S200) 및 환기모드 설정 단계(S300)의 순서는 필요에 따라 변경될 수도 있으며, 동시에 수행될 수도 있다.The order of setting the cooling/heating mode (S100), measuring the CO2 concentration (S200), and setting the ventilation mode (S300) may be changed as needed or may be performed simultaneously.

변풍량 터미널 유닛(T)에서의 최소 풍량은 실내 공기질 및 에너지 소비량과 밀접한 관계가 있다. 만약, 최소풍량이 상대적으로 높게 설정되어 있다면, 실내 부하가 작을 경우 과도한 팬 에너지와 재열 코일 에너지를 소비하게 되며, 반대로 너무 낮게 설정된 경우 적절한 난방능력, 환기량 및 성층화 현상을 일으킬 수 있다.The minimum air volume in the variable air volume terminal unit T is closely related to indoor air quality and energy consumption. If the minimum air volume is set relatively high, excessive fan energy and reheating coil energy will be consumed when the indoor load is small.

따라서 기존의 고정된 최소풍량으로 인한 문제점을 개선하기 위해, 본 발명에서는 상기 냉방모드, 난방모드 및 환기모드 시 난방부하를 고려한 최소 풍량, 또는 환기를 고려한 최소 풍량을 적용하여 수행된다.Therefore, in order to improve the problem caused by the existing fixed minimum air volume, the present invention applies the minimum air volume considering the heating load or the minimum air volume considering ventilation in the cooling mode, heating mode, and ventilation mode.

이때, 상기 최소 풍량은, 실내 난방부하, 공기 밀도, 공기 비열, 공급 공기 온도, 실내 온도, 재실 인원, 재실 인원당 필요 외기도입량, 바닥면적, 바닥면적당 필요 외기도입량에 따라 유동적으로 변화하게 된다.At this time, the minimum air volume is flexibly changed according to indoor heating load, air density, specific heat of air, supply air temperature, room temperature, number of occupants, amount of outdoor air intake required per occupant, floor area, and required outdoor air intake per floor area.

상기 최소 풍량은 난방부하를 고려한 최소 풍량과 환기를 고려한 최소 풍량 중 큰 값을 이용하며, 난방부하를 고려한 최소 풍량과, 환기를 고려한 최소 풍량은 하기의 수학식 1 내지 수학식 6에 의해 계산된다.The minimum air volume uses the larger value of the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation, and the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation are calculated by Equations 1 to 6 below .

Figure 112018096898115-pat00015
(수학식 1)
Figure 112018096898115-pat00015
(Equation 1)

Figure 112018096898115-pat00016
Figure 112018096898115-pat00016

Figure 112018096898115-pat00017
Figure 112018096898115-pat00017

Figure 112018096898115-pat00018
(수학식 2)
Figure 112018096898115-pat00018
(Equation 2)

Figure 112018096898115-pat00019
Figure 112018096898115-pat00019

Figure 112018096898115-pat00020
Figure 112018096898115-pat00020

Figure 112018096898115-pat00021
Figure 112018096898115-pat00021

이때 상기 수학식 2에서의

Figure 112018096898115-pat00022
및
Figure 112018096898115-pat00023
는 존의 상태에 따라 달리 적용할 수 있으며, 사무용도로 사용되는 공간의 경우에는 ASHRAE Standard 62.1에서 제시한 L/sㅇperson, 0.3 L/sㅇm2를 사용할 수도 있다. At this time, in Equation 2
Figure 112018096898115-pat00022
and
Figure 112018096898115-pat00023
can be applied differently depending on the condition of the zone, and in the case of a space used for office purposes, L/sㅇperson, 0.3 L/sㅇm2 presented in ASHRAE Standard 62.1 can be used.

특히, 본 발명에서는 다수의 존을 담당하는 공조기의 외기도입량 산정 시 각 존의 외기도입비율 중 가장 크리티컬(critical)한 존의 외기도입비율을 이용하여 시스템의 외기도입비율을 보정하여야 하며, 이는 다음 수학식 3 내지 6을 통하여 계산된다.In particular, in the present invention, when calculating the air intake rate of air conditioners in charge of multiple zones, the outdoor air intake rate of the system should be corrected using the outdoor air intake rate of the most critical zone among the outdoor air intake rates of each zone. It is calculated through Equations 3 to 6.

Figure 112018096898115-pat00024
(수학식 3)
Figure 112018096898115-pat00024
(Equation 3)

Figure 112018096898115-pat00025
(수학식 4)
Figure 112018096898115-pat00025
(Equation 4)

Figure 112018096898115-pat00026
(수학식 5)
Figure 112018096898115-pat00026
(Equation 5)

Figure 112018096898115-pat00027
(수학식 6)
Figure 112018096898115-pat00027
(Equation 6)

Figure 112018096898115-pat00028
Figure 112018096898115-pat00028

Figure 112018096898115-pat00029
Figure 112018096898115-pat00029

한편, 상기 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100)에서는 실내온도가 실내 냉방 설정온도보다 높을 경우, 냉방모드가 설정되며, 실내온도나 실내 난방 설정온도보다 낮을 경우, 난방모드가 설정되어 수행된다.Meanwhile, in the cooling/heating mode setting step (S100), the cooling mode is set when the indoor temperature is higher than the indoor cooling set temperature, and the heating mode is set and performed when the indoor temperature is lower than the indoor temperature or the indoor heating set temperature.

즉, 상기 냉방모드는 실내 냉방 설정 온도보다 높을 경우 수행되며, 이때의 풍량은 냉방 부하에 의해 결정된다.That is, the cooling mode is performed when the indoor cooling temperature is higher than the indoor cooling set temperature, and the air volume at this time is determined by the cooling load.

이때, 상기 변풍량 터미널 유닛 제어부(510)는 변풍량 터미널 유닛(T)의 최대 풍량과 최소 풍량 사이에서 실내 설정온도를 유지하기 위해, 상기 급기댐퍼 액추에이터(453), 배기댐퍼 액추에이터(451) 및 외기댐퍼 액추에이터(452)에 신호를 보내 급기댐퍼(310), 배기댐퍼(110) 및 외기댐퍼(210)의 개도량을 적절히 조절하여 급기 풍량을 증가시킨다.At this time, the variable air volume terminal unit control unit 510 maintains the indoor set temperature between the maximum air volume and the minimum air volume of the variable air volume terminal unit T, the air supply damper actuator 453, the exhaust damper actuator 451 and A signal is sent to the outside air damper actuator 452 to appropriately adjust the opening amounts of the air supply damper 310, the exhaust damper 110, and the outside air damper 210 to increase the air supply air volume.

상기 난방모드는 실내온도가 실내 난방 설정온도보다 낮을 경우 수행되며, 상기 수학식 1 내지 수학식 6에 의해 난방부하를 고려한 최소 풍량과, 환기를 고려한 최소 풍량 중 큰 값으로 결정된 최소 풍량으로 풍량이 결정된다.The heating mode is performed when the indoor temperature is lower than the indoor heating set temperature, and the air volume is determined by the minimum air volume determined by the larger value of the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation by Equations 1 to 6 above. It is decided.

상술한 바와 같은 방법으로 결정된 최소 풍량 급기 시에도 실내온도가 설정온도 이하로 떨어질 경우, 상기 변풍량 터미널 유닛 제어부(510)는 상기 재열 코일 밸브(460)를 작동시켜 실내온도 조건을 설정 범위에서 유지시킨다.When the room temperature falls below the set temperature even when the air supply with the minimum air volume determined by the method described above falls below the set temperature, the variable air volume terminal unit controller 510 operates the reheat coil valve 460 to maintain the room temperature condition within the set range. let it

만약, 최소풍량이 상대적으로 높게 설정되어 있다면, 실내 부하가 작을 경우 과도한 팬 에너지와 재열 코일 에너지를 소비하게 되며, 반대로 너무 낮게 설정된 경우 적절한 난방능력, 환기량 및 성층화 현상을 일으킬 수 있다.If the minimum air volume is set relatively high, excessive fan energy and reheating coil energy will be consumed when the indoor load is small.

다음으로, 본 발명의 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법은 실내온도가 실내 설정온도에 도달하면 실내 이산화탄소 농도를 측정하게 된다.Next, in the carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system of the present invention, the indoor carbon dioxide concentration is measured when the indoor temperature reaches the indoor set temperature.

이때, 상기 실내 이산화탄소 센서(441)에서 측정된 실내 이산화탄소 농도가 1000ppm 이상으로 기준보다 높을 경우, 환기모드가 설정되어 수행된다.At this time, when the indoor carbon dioxide concentration measured by the indoor carbon dioxide sensor 441 is higher than the standard by 1000 ppm or more, the ventilation mode is set and performed.

특히, 본 발명에서 상기 환기모드가 설정되는 단계(S300)는 다수개의 존(zone) 중 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 존의 상기 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 일정 비율로 증가시키는 제1단계(S310); 상기 급기댐퍼(310)의 개도율이 100%에 도달한 상태에서도 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 경우, 상기 배기덕트(200) 및 외기덕트(100) 사이에 리턴패스(101) 상에 설치된 리턴댐퍼(111)의 개도율을 증가시켜 순환되는 리턴풍량을 일정 비율로 증가시키는 제2단계(S320); 상기 리턴댐퍼(111)의 개도율이 100%에 도달한 상태에서도 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상이거나, 실내 이산화탄소 센서(441) 및 환기 이산화탄소 센서(442)에서 측정된 농도가 모두 기준치 이상인 경우, 외기댐퍼(110)의 개도율을 증가시켜 외기도입율을 일정 비율로 증가시키는 제3단계;로 이루어진다.In particular, in the present invention, the step of setting the ventilation mode (S300) is a first step (S310) of increasing only the air volume of the variable air volume terminal unit in a zone having an indoor carbon dioxide concentration equal to or higher than a reference value among a plurality of zones (S310). ; When the indoor carbon dioxide concentration is higher than the reference value even when the opening rate of the air supply damper 310 reaches 100%, the return damper installed on the return path 101 between the exhaust duct 200 and the outdoor air duct 100 ( a second step (S320) of increasing the amount of circulated return air at a constant rate by increasing the opening rate of 111); Even when the opening rate of the return damper 111 reaches 100%, if the indoor carbon dioxide concentration is greater than the reference value or if both the concentrations measured by the indoor carbon dioxide sensor 441 and the ventilation carbon dioxide sensor 442 are greater than the reference value, the outdoor air damper A third step of increasing the open rate of 110 to increase the outdoor air intake rate at a constant rate;

다시 말해, 본 발명에서 상기 환기모드는 먼저 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 존의 변풍량 터미널 유닛(T)의 풍량을 조절하고, 이렇게 하더라도 이산화탄소 농도가 기준치 이하로 떨어지지 않으면, 공조기의 리턴댐퍼(111)의 개도율을 증가시켜 리턴풍량을 증가시키고, 그 결과에 따라 외기도입 여부를 결정하게 된다.In other words, in the present invention, the ventilation mode first adjusts the air volume of the variable air volume terminal unit (T) in the zone where the carbon dioxide concentration is higher than the standard value, and even if the carbon dioxide concentration does not fall below the standard value, the return damper 111 of the air conditioner The return air volume is increased by increasing the opening rate, and depending on the result, whether or not to introduce outdoor air is determined.

이에 따라, 본 발명은 기존에 무조건 외기도입량을 증가시켰던 방법에 비해 냉ㆍ난방 에너지를 절감할 수 있도록 한다.Accordingly, the present invention makes it possible to save cooling and heating energy compared to the conventional method of unconditionally increasing the amount of air intake.

상기 환기모드에서는 변풍량 터미널 유닛(T)의 풍량이 기존 풍량에서 일정 비율만큼 점차 증가 하여 실내로 공급된다.In the ventilation mode, the air volume of the variable air volume terminal unit T is gradually increased by a predetermined ratio from the existing air volume and supplied to the room.

예를 들어, 터미널 유닛의 풍량은 기존 풍량에서 최대풍량의 10%씩 증가하며 공급되고, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이하로 낮아질 때까지 증가하게 된다.For example, the air volume of the terminal unit is supplied increasing by 10% of the maximum air volume from the existing air volume, and increases until the indoor carbon dioxide concentration is lowered below the standard.

상기 환기모드는 실내 이산화탄소 농도가 설정농도 이하가 될 때 중지되며, 이후에 변풍량 터미널 유닛(T)의 풍량은 실내 온도에 따른 풍량으로 공급된다.The ventilation mode is stopped when the indoor carbon dioxide concentration is less than the set concentration, and then the air volume of the variable air volume terminal unit T is supplied according to the room temperature.

상술한 바와 같이, 실내 이산화탄소 농도를 제어하기 위하여 풍량을 증가시키게 되면 실내 부하가 요구하는 풍량보다 필요 이상 공급되어 냉난방 에너지가 낭비된다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 실내 CO2 농도를 제어하지 못하여 변풍량 터미널 유닛 시스템이 환기 모드로 작동할 경우 실내 설정 온도를 유지할 수 있도록 하기의 수학식 7을 이용하여 공급온도를 재설정한다.As described above, when the air volume is increased to control the indoor carbon dioxide concentration, the air volume required by the indoor load is supplied more than necessary, and cooling and heating energy is wasted. In order to solve this problem, in the present invention, when the indoor CO2 concentration cannot be controlled and the variable air volume terminal unit system operates in the ventilation mode, the supply temperature is reset using Equation 7 below so that the indoor set temperature can be maintained.

Figure 112018096898115-pat00030
(V : 공급 풍량) (수학식 7)
Figure 112018096898115-pat00030
(V: Supply air volume) (Equation 7)

즉, 환기모드 작동 시 재열코일의 급기 설정온도는 상기 수학식 7에 의하여 재설정 되고, 환기모드가 끝날 경우 재열코일의 급기 설정온도는 난방모드를 따른다.That is, when the ventilation mode operates, the set air supply temperature of the reheat coil is reset by Equation 7, and when the ventilation mode ends, the set air supply temperature of the reheat coil follows the heating mode.

일반적으로, 여름철 냉방모드 시에는 풍량이 증가하면서 외기가 도입되므로, 이산화탄소 농도가 1000ppm 이상으로 올라가는 경우가 거의 없다. 따라서 환기모드는 난방모드 후에 수행되는 경우가 대부분이다.In general, since outside air is introduced while the air volume increases during the cooling mode in summer, the carbon dioxide concentration rarely rises above 1000 ppm. Therefore, in most cases, the ventilation mode is performed after the heating mode.

다음으로, 본 발명의 공기조화 시스템 제어방법은 환기모드 수행으로 이산화탄소 농도가 설정농도 이하로 내려가면 실내온도에 따라 냉ㆍ난방모드를 재설정하는 단계(S400)를 수행하게 된다.Next, in the air conditioning system control method of the present invention, when the carbon dioxide concentration falls below the set concentration by performing the ventilation mode, the step of resetting the cooling/heating mode according to the room temperature (S400) is performed.

본 발명의 공기조화 시스템 제어방법은 상기 냉방모드 또는 난방모드와 함께 환기모드를 반복적으로 수행하며 실내 온도 및 공기질을 쾌적하게 유지시킬 수 있다.The air conditioning system control method according to the present invention repeatedly performs the ventilation mode together with the cooling mode or the heating mode, and can maintain indoor temperature and air quality comfortably.

이에 따라, 본 발명의 공기조화 시스템 제어방법은 공조기를 연계하여 변풍량 터미널 유닛 시스템의 최소풍량 제어 및 실내 이산화탄소 농도를 제어하되, 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 존(zone)의 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 증가시켜 실내 이산화탄소 농도를 제어하고, 변풍량 터미널 유닛의 제어만으로 실내 이산화탄소 농도가 제어되지 않을 경우, 배기덕트 내 환기 이산화탄소 농도가 기준 이하이면, 리턴 댐퍼 개도율을 증가시켜 리턴 풍량을 이용하여 전체 공급 풍량을 증가시킴으로써, 냉난방 에너지 및 공조 에너지 절감할 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the air conditioning system control method of the present invention controls the minimum air volume and the indoor carbon dioxide concentration of the variable air volume terminal unit system in conjunction with the air conditioner, but the air volume of the variable air volume terminal unit in the zone where the indoor carbon dioxide concentration is higher than the standard. If the indoor CO2 concentration is not controlled only by controlling the variable air volume terminal unit, and the ventilation CO2 concentration in the exhaust duct is below the standard, the return damper opening rate is increased to control the total air volume using the return air volume. There is an advantage in that heating and cooling energy and air conditioning energy can be saved by increasing the supplied air volume.

즉, 본 발명은 실내 이산화탄소 농도가 기준 이상인 경우, 무조건 신선 외기를 도입하는 것을 지양하여 불필요한 냉난방 에너지 공조 에너지 절감할 수 있다.That is, the present invention can save unnecessary cooling and heating energy and air conditioning energy by avoiding the unconditional introduction of fresh outdoor air when the indoor carbon dioxide concentration is higher than the standard.

아울러, 본 발명은 실내부하 및 실내 환기량을 고려하여 환경에 따라 유동적인 최소풍량을 바탕으로 실내 이산화탄소 농도의 문제 발생 시 터미널 유닛의 풍량을 제어함으로써, 실내 공기질을 개선하여 쾌적함을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of improving comfort by improving indoor air quality by controlling the air volume of the terminal unit when a problem occurs in the indoor carbon dioxide concentration based on the minimum air volume that is flexible according to the environment in consideration of the indoor load and the amount of ventilation. there is

또한, 본 발명은 유동적인 최소 풍량의 적용으로 인해, 재실인원이 없을 경우에도 에너지가 낭비되던 것을 방지하고, 변풍량 터미널 유닛의 재열 에너지 및 공조기의 팬 에너지 등을 절감할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of preventing energy from being wasted even when there is no occupant and saving reheat energy of a variable air volume terminal unit and fan energy of an air conditioner due to the application of a flexible minimum air volume.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법에 대한 시뮬레이션 평가에 관한 것으로, 도 5는 시뮬레이션 스케쥴을 나타낸 도면을, 도 6은 단일 덕트 변풍량 터미널 유닛 시스템의 개략도를, 도 7은 Trnsys를 통해 구현한 시뮬레이션 다이어그램을 나타낸다.5 to 7 relate to simulation evaluation of the air conditioning system control method according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a simulation schedule, FIG. 6 is a schematic diagram of a single duct variable air volume terminal unit system, and FIG. It shows the simulation diagram implemented through Trnsys.

먼저 도 5를 참조하면, 도 5-(a)는 근로일(Working days)을, 도 5-(b)는 비근로일(Weekends)을 각각 나타내며, 부하 예측 모델이 적용된 변풍량 터미널 유닛 제어 방안 평가를 위해 시뮬레이션 프로그램은 TRNSYS 17을 사용하였다. TRNSYS는 건물 상세 해석 프로그램으로서 사용자가 컴포넌트(Component)들을 서로 연결하여 시뮬레이션을 수행하게 된다. 아울러 건물의 모델링은 Google Sketch Up 프로그램을 통하여 대상건물을 모델링 하였고, 건물의 상세정보는 TRNBuild를 통하여 입력하였다. 건물의 HVAC 시스템은 TRNSYS의 Simulation studio를 통하여 모델링하였다. 이때 TRNSYS는 건물 상세 해석 프로그램으로서 사용자가 컴포넌트(Component)들을 서로 연결하여 시뮬레이션을 수행하게 된다.First, referring to FIG. 5, FIG. 5- (a) shows working days and FIG. 5- (b) shows non-working days (Weekends), respectively, and a variable air volume terminal unit control scheme to which a load prediction model is applied. For evaluation, TRNSYS 17 was used as a simulation program. TRNSYS is a detailed building analysis program that allows users to connect components to each other to perform simulations. In addition, the building was modeled through the Google Sketch Up program, and the detailed information of the building was entered through TRNBuild. The building's HVAC system was modeled through TRNSYS' Simulation studio. At this time, TRNSYS is a detailed building analysis program, and the user connects components to each other to perform simulation.

이때 대상건물은 경상북도 경산시에 위치한 Y대학 내 건물을 선정하였다. 시뮬레이션 대상 공간은 연구 및 실험실 용도로 사용 중이며, 단일덕트 변풍량 시스템이 설치되어 있다. 대상공간의 모델링을 위한 상세 입력 값은 아래의 표와 같다.At this time, the building in Y University located in Gyeongsan-si, Gyeongsangbuk-do was selected as the target building. The simulation target space is being used for research and laboratory purposes, and a single duct variable air volume system is installed. Detailed input values for modeling the target space are shown in the table below.

ListList ContentsContents BuildingsBuildings Location
Use
Space sizeLocation
Use
Space size Gyeongsan, Korea
Laboratory
5.4m*7.2m*3mGyeongsan, Korea
laboratory
5.4m*7.2m*3m SystemSystem AHUs
Terminal unitAHUs
Terminal unit Single duct VAV system
Terminal unit with reheat coilSingle duct VAV system
Terminal unit with reheat coil OperatingOperating
conditionsconditions Schedule
Set point temperatureSchedule
Set point temperature 24 hours
24℃24 hours
24℃ LoadLoad
conditionsconditions Occupant

Light
EquipmentOccupant

Light
Equipment Seated, Light work, typing 150W/person
3W/m2
16W/m2 Seated, light work, typing 150W/person
3 W/m 2
16 W/m 2

아울러 대상 공간은 공조 실험을 위한 연구 및 실험실로서, HVAC 실험 장비가 구축되어 있을 수 있다. 그리고 상기 대상 공간은 공조장치로 단일 덕트 변풍량 시스템이 구축되어 있다. 이때 상기 단일 덕트 변풍량 시스템은 도 6에서 도시되어 있다.In addition, the target space is a research and laboratory for air conditioning experiments, and HVAC test equipment may be built. In the target space, a single duct variable air volume system is constructed as an air conditioner. At this time, the single duct variable air volume system is shown in FIG. 6 .

이어 도 6을 참조하면 각 존별 터미널 유닛에서 필요 풍량을 산정한 후 공조기의 풍량을 산출하여 공급 팬을 제어하도록 이루어질 수 있으며, 각 존별 필요 풍량에 대하여 터미널 유닛의 댐퍼를 제어하도록 이루어질 수 있다. 그리고 실내 온도가 설정온도 이하로 내려갈 경우 터미널 유닛은 난방모드로 변환되어 재열코일이 작동할 수 있다. 존에서 환기되는 풍량은 컨트롤러에서 외기도입량을 산정한 뒤 전체 풍량에서 외기도입량의 차이만큼을 리턴풍량으로 사용하며, 남은 풍량에 대해서는 배기하도록 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 6, after calculating the required air volume in the terminal unit for each zone, the air volume of the air conditioner may be calculated to control the supply fan, and the damper of the terminal unit may be controlled for the required air volume for each zone. Also, when the indoor temperature falls below the set temperature, the terminal unit is converted into a heating mode and the reheating coil can operate. The amount of air ventilated in the zone may be configured such that the controller calculates the air intake amount, uses a difference between the outdoor air intake amount and the outdoor air intake amount as the return air flow amount, and exhausts the remaining air flow amount.

그리고 본 발명은 터미널 유닛의 제어를 통해 실내 환경을 제어할 수 있으며, 열원장치로는 냉온수를 생산할 수 있는 공랭식 히트펌프가 설치될 수 있다. 이와 같은 대상 건물에 설치된 HVAC 시스템 및 부하 예측 모델을 Trnsys 17을 통해 구현하였으며, 사용된 시스템 타입 및 계통의 계략도는 도 7에서 나타나 있다.In addition, the present invention can control the indoor environment through the control of the terminal unit, and an air-cooled heat pump capable of producing hot and cold water can be installed as a heat source device. The HVAC system installed in the target building and the load prediction model were implemented through Trnsys 17, and a schematic diagram of the system type and system used is shown in FIG. 7 .

도 8은 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법으로, 도 8은 이산화탄소 농도 산정 모델의 개략도를 나타낸다. 8 is an air conditioning system control method according to the present invention, and FIG. 8 shows a schematic diagram of a carbon dioxide concentration calculation model.

도 8을 참조하면, 본 발명은 각 실내에 공급된 환기 풍량을 평가하기 위하여, 시스템 모델과, IAQ 모델을 통합할 수 있다. 그리고 이산화탄소 농도는 일반적으로 재실자와 연관하여 오염물의 발생 및 재실인당 환기율 산정에 필요한 지표이므로, 이산화탄소 농도 산정 모델에서 건물의 오염물질은 대부분 재실자에 의해 발생한다고 가정하고, 아래의 수학식 8과 같이 질량 보존 방정식을 이용하여 모델을 구축하였다. 이때 이산화탄소 농도 산정 모델은 아래의 세 가지를 가정을 통해 이루어져 아래의 수학식 9 내지 수학식 11을 산출할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the present invention may integrate a system model and an IAQ model in order to evaluate the amount of ventilation air supplied to each room. In addition, since carbon dioxide concentration is generally an indicator necessary for calculating the generation of pollutants related to occupants and the ventilation rate per occupant, it is assumed that most of the pollutants in the building are generated by occupants in the carbon dioxide concentration calculation model, and as shown in Equation 8 below, the mass A model was built using the conservation equation. At this time, the carbon dioxide concentration calculation model is made through the following three assumptions, and Equations 9 to 11 below can be calculated.

① 대상공간은 기계환기가 이루어지고 균일하게 혼합된다① The target space is mechanically ventilated and mixed uniformly.

② 재실자는 유일한 이산화탄소 발생원이다.② Occupants are the only source of carbon dioxide.

③ 건물의 침기는 고려하지 않는다.③ Invasion of the building is not considered.

Figure 112018096898115-pat00031
(수학식 8)
Figure 112018096898115-pat00031
(Equation 8)

Figure 112018096898115-pat00032
(수학식 9)
Figure 112018096898115-pat00032
(Equation 9)

Figure 112018096898115-pat00033
(수학식 10)
Figure 112018096898115-pat00033
(Equation 10)

Figure 112018096898115-pat00034
(수학식 11)
Figure 112018096898115-pat00034
(Equation 11)

{여기에서,{From here,

Figure 112018096898115-pat00035
: 공급 풍량
Figure 112018096898115-pat00035
: Supply air volume

Figure 112018096898115-pat00036
: 환기 풍량
Figure 112018096898115-pat00036
: Ventilation air volume

Figure 112018096898115-pat00037
: 외기 도입량
Figure 112018096898115-pat00037
: Outside air introduction amount

Figure 112018096898115-pat00038
: 누기량
Figure 112018096898115-pat00038
: Air leakage amount

Figure 112018096898115-pat00039
: 공급 CO2 농도
Figure 112018096898115-pat00039
: Supply CO 2 concentration

Figure 112018096898115-pat00040
: 환기 CO2 농도
Figure 112018096898115-pat00040
: Ventilation CO 2 concentration

Figure 112018096898115-pat00041
: 외기 CO2 농도
Figure 112018096898115-pat00041
: Outdoor CO 2 concentration

Figure 112018096898115-pat00042
: 재실자당 CO2 발생량
Figure 112018096898115-pat00042
: CO 2 emission per occupant

Figure 112018096898115-pat00043
: 재실자 수
Figure 112018096898115-pat00043
: number of occupants

Figure 112018096898115-pat00044
: 시상수(time constant)}
Figure 112018096898115-pat00044
: time constant}

그리고 공조기의 환기 CO2 농도는 아래의 수학식 12 내지 수학식 14를 이용하여 산정 할 수 있다. 각 존의 환기 CO2 농도에 대하여 질량 평형 방정식을 이용하여 공조기 환기 CO2 농도를 산정한다.And the ventilation CO 2 concentration of the air conditioner can be calculated using Equations 12 to 14 below. Calculate the ventilation CO 2 concentration of the air conditioner using the mass balance equation for the ventilation CO 2 concentration of each zone.

Figure 112018096898115-pat00045
(수학식 12)
Figure 112018096898115-pat00045
(Equation 12)

Figure 112018096898115-pat00046
(수학식 13)
Figure 112018096898115-pat00046
(Equation 13)

Figure 112018096898115-pat00047
(수학식 14)
Figure 112018096898115-pat00047
(Equation 14)

그리고 공조기의 급기 CO2 농도는 아래의 수학식 15 내지 수학식 17을 이용하여 산정할 수 있다.In addition, the supply air CO 2 concentration of the air conditioner can be calculated using Equations 15 to 17 below.

Figure 112018096898115-pat00048
(수학식 15)
Figure 112018096898115-pat00048
(Equation 15)

Figure 112018096898115-pat00049
(수학식 16)
Figure 112018096898115-pat00049
(Equation 16)

Figure 112018096898115-pat00050
(수학식 17)
Figure 112018096898115-pat00050
(Equation 17)

도 9 및 도 10은 앞선 시뮬레이션 과정을 거쳐 나타난 결과에 대한 것으로, 도 9는 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법을 적용한 연간 시뮬레이션 결과를, 도 10은 기존 변풍량 터미널 유닛과 본 발명에 따른 공기조화 시스템 제어방법의 월간 공조 에너지 소비량을 비교한 도면이다. 9 and 10 relate to the results obtained through the preceding simulation process, FIG. 9 shows annual simulation results applying the air conditioning system control method according to the present invention, and FIG. 10 shows the existing variable air volume terminal unit and the air conditioning system according to the present invention. It is a diagram comparing the monthly air conditioning energy consumption of the conditioning system control method.

먼저 도 9를 참조하면, 대상 공간의 실내 환경 평가를 위한 설정값은, 실내온도 24℃, 실내 이산화탄소 농도 1000ppm을 기준으로 하였다. 연중 실내 온도는 24ㅁ1℃를 유지하는 것을 알 수 있었고, 실내 공기질의 경우 최대 650ppm을 유지하며 설정값을 제어하는 것을 확인하였다. 또한 터미널 유닛의 최소풍량의 경우 최대 풍량의 10~25%사이를 나타내며, 기존의 30% 고정된 최소풍량을 사용 하는 것 보다 낮은 풍량으로도 실내 환경을 제어 할 수 있는 것으로 확인되었다. 따라서 불필요하게 과공급되던 풍량이 재설정 되었으며, 이에 따른 팬에너지, 냉난방에너지 및 재열 에너지의 소비가 감소할 수 있음을 확인하였다.Referring first to FIG. 9 , set values for evaluating the indoor environment of a target space are based on an indoor temperature of 24° C. and an indoor carbon dioxide concentration of 1000 ppm. It was found that the indoor temperature was maintained at 24ㅁ1℃ throughout the year, and in the case of indoor air quality, it was confirmed that the set value was controlled while maintaining a maximum of 650ppm. In addition, the minimum air volume of the terminal unit is between 10 and 25% of the maximum air volume, and it was confirmed that the indoor environment can be controlled even with a lower air volume than using the existing 30% fixed minimum air volume. Therefore, it was confirmed that the air volume, which was unnecessarily oversupplied, was reset, and thus the consumption of fan energy, cooling/heating energy, and reheat energy could be reduced.

이어 도 10을 참조하면, 본 발명은 기존 고정된 최소풍량을 사용하는 변풍량 터미널 유닛 대비, 여름철 10~18%, 겨울철 28~38%의 공조 에너지 소비량이 절감되고, 연간 약 20%의 에너지 소비량을 절감 할 수 있는 것으로 결과가 산출되었다.10, the present invention reduces air conditioning energy consumption by 10 to 18% in summer and 28 to 38% in winter compared to a variable air volume terminal unit using a conventional fixed minimum air volume, and energy consumption of about 20% per year The result was calculated as being able to reduce

발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is diverse, and anyone having ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs can use various It goes without saying that modifications are possible.

1 : 공기조화 시스템
T : 변풍량 터미널 유닛
A : 공조기
100 : 배기덕트 110 : 배기댐퍼
200 : 외기덕트 210 : 외기댐퍼
300 : 급기덕트 310 : 급기댐퍼
410 : 풍량센서 420 : 공급온도센서
430 : 실내온도센서
441 : 실내 이산화탄소 센서 442 : 환기 이산화탄소 센서
451 : 배기 댐퍼 액추에이터 452 : 외기 댐퍼 액추에이터
453 : 급기 댐퍼 액추에이터
460 : 재열 코일 밸브
470 : 재열 코일
481 : 공급팬 가변 주파수 제어장치
482 : 공급팬
510: 변풍량 터미널 유닛 제어부 510 : 공조기 제어부
S100 : 냉ㆍ난방 모드 설정 단계
S200 : CO2 농도측정 단계
S300 : 환기모드 설정 단계
S400 : 냉ㆍ난방모드를 재설정하는 단계1: Air conditioning system
T : variable air volume terminal unit
A: air conditioner
100: exhaust duct 110: exhaust damper
200: outdoor air duct 210: outdoor air damper
300: air supply duct 310: air supply damper
410: air volume sensor 420: supply temperature sensor
430: room temperature sensor
441: indoor carbon dioxide sensor 442: ventilation carbon dioxide sensor
451: Exhaust damper actuator 452: Exhaust damper actuator
453: air supply damper actuator
460: reheat coil valve
470: reheat coil
481: supply fan variable frequency control device
482: supply fan
510: variable air volume terminal unit control unit 510: air conditioner control unit
S100: Cooling/heating mode setting step
S200: CO2 concentration measurement step
S300: Ventilation mode setting step
S400: Step of resetting cooling/heating mode

Claims (8)

풍량센서(410), 공급온도센서(420), 실내온도센서(430) 및 실내 이산화탄소 센서(441)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 급기댐퍼 액추에이터(453) 및 재열 코일 밸브(460)의 작동을 조절하는 변풍량 터미널 유닛 제어부(510)와, 상기 변풍량 터미널 유닛 제어부(510) 및 배기덕트(100) 내에 설치된 환기 이산화탄소 센서(442)를 통해 전달받은 정보를 바탕으로 배기댐퍼 액추에이터(451), 외기댐퍼 액추에이터(452), 공급팬 가변 주파수 제어장치(481)의 작동을 조절하는 공조기 제어부(520)를 포함하여 형성되는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법에 있어서,
실내온도에 따라 냉방모드 또는 난방모드를 선택하는 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100);
실내온도가 실내 설정온도에 도달하면 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 CO2 농도측정 단계(S200); 및
실내 이산화탄소 센서에서 측정된 농도가 설정농도보다 큰 경우, 환기모드가 설정되는 단계(S300); 를 포함하되,
상기 냉방모드, 난방모드 및 환기모드는 난방부하 또는 환기를 고려한 최소 풍량을 통해 결정된 변풍량 터미널 유닛(T)의 최소 풍량을 적용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
Based on the information received through the air volume sensor 410, the supply temperature sensor 420, the room temperature sensor 430, and the room carbon dioxide sensor 441, the operation of the air supply damper actuator 453 and the reheat coil valve 460 is controlled. An exhaust damper actuator 451 based on the information received through the variable air volume terminal unit controller 510 that controls the variable air volume and the ventilation carbon dioxide sensor 442 installed in the variable air volume terminal unit controller 510 and the exhaust duct 100, In the carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system formed by including an air conditioner control unit 520 that controls the operation of an outdoor damper actuator 452 and a supply fan variable frequency controller 481,
A cooling/heating mode setting step of selecting a cooling mode or a heating mode according to the room temperature (S100);
CO2 concentration measuring step (S200) of measuring the indoor carbon dioxide concentration when the indoor temperature reaches the indoor set temperature; and
When the concentration measured by the indoor carbon dioxide sensor is greater than the set concentration, setting a ventilation mode (S300); Including,
The cooling mode, the heating mode and the ventilation mode are performed by applying the minimum air volume of the variable air volume terminal unit (T) determined through the minimum air volume considering the heating load or ventilation Carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system.
 제 1항에 있어서,
상기 환기모드가 설정되는 단계(S300)는
다수개의 존(zone) 중 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 존의 상기 변풍량 터미널 유닛의 풍량만을 일정 비율로 증가시키는 제1단계(S310);
급기댐퍼(310)의 개도율이 100%에 도달한 상태에서도 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상인 경우, 상기 배기덕트(200) 및 외기덕트(100) 사이에 리턴패스(101) 상에 설치된 리턴댐퍼(111)의 개도율을 증가시켜 순환되는 리턴풍량을 일정 비율로 증가시키는 제2단계(S320);
상기 리턴댐퍼(111)의 개도율이 100%에 도달한 상태에서도 실내 이산화탄소 농도가 기준치 이상이거나, 실내 이산화탄소 센서(441) 및 환기 이산화탄소 센서(442)에서 측정된 농도가 모두 기준치 이상인 경우, 외기댐퍼(100)의 개도율을 증가시켜 외기도입율을 일정 비율로 증가시키는 제3단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
According to claim 1,
The step of setting the ventilation mode (S300) is
A first step (S310) of increasing only the air volume of the variable air volume terminal unit in a zone having an indoor carbon dioxide concentration equal to or higher than a reference value among a plurality of zones (S310);
Even when the air supply damper 310 has reached 100% opening rate, if the indoor carbon dioxide concentration is higher than the reference value, the return damper 111 installed on the return path 101 between the exhaust duct 200 and the outdoor air duct 100 A second step (S320) of increasing the circulated return air volume at a constant rate by increasing the opening rate of );
Even when the opening rate of the return damper 111 reaches 100%, if the indoor carbon dioxide concentration is greater than the reference value or if both the concentrations measured by the indoor carbon dioxide sensor 441 and the ventilation carbon dioxide sensor 442 are greater than the reference value, the outdoor air damper A third step of increasing the open rate of 100 to increase the outdoor air intake rate at a constant rate; Carbon dioxide integrated control method of variable air volume system, characterized in that consisting of.
 제 2항에 있어서,
상기 변풍량 터미널 유닛(T)의 최소 풍량은
난방부하를 고려한 최소 풍량과 환기를 고려한 최소 풍량 중 큰 값을 이용하며, 난방부하를 고려한 최소 풍량과, 환기를 고려한 최소 풍량은 하기의 수학식 1 내지 6에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
Figure 112018096898115-pat00051
(수학식 1)
Figure 112018096898115-pat00052

Figure 112018096898115-pat00053

Figure 112018096898115-pat00054
(수학식 2)
Figure 112018096898115-pat00055

Figure 112018096898115-pat00056

Figure 112018096898115-pat00057

Figure 112018096898115-pat00058
(수학식 3)
Figure 112018096898115-pat00059
(수학식 4)
Figure 112018096898115-pat00060
(수학식 5)
Figure 112018096898115-pat00061
(수학식 6)
Figure 112018096898115-pat00062

Figure 112018096898115-pat00063

According to claim 2,
The minimum air volume of the variable air volume terminal unit T is
Variable air volume, characterized in that the larger value of the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation is used, and the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering the ventilation are calculated by Equations 1 to 6 below. Carbon dioxide integrated control method of the system.
Figure 112018096898115-pat00051
(Equation 1)
Figure 112018096898115-pat00052

Figure 112018096898115-pat00053

Figure 112018096898115-pat00054
(Equation 2)
Figure 112018096898115-pat00055

Figure 112018096898115-pat00056

Figure 112018096898115-pat00057

Figure 112018096898115-pat00058
(Equation 3)
Figure 112018096898115-pat00059
(Equation 4)
Figure 112018096898115-pat00060
(Equation 5)
Figure 112018096898115-pat00061
(Equation 6)
Figure 112018096898115-pat00062

Figure 112018096898115-pat00063

 제 3항에 있어서,
상기 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법은
상기 환기모드 수행 시 공급온도가 재설정되며,
상기 공급온도가 하기의 수학식 7에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
Figure 112018096898115-pat00064
(V : 공급 풍량) (수학식 7)
According to claim 3,
The carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system
When the ventilation mode is performed, the supply temperature is reset,
Carbon dioxide integrated control method of variable air volume system, characterized in that the supply temperature is calculated by Equation 7 below.
Figure 112018096898115-pat00064
(V: Supply air volume) (Equation 7)
 제 4항에 있어서,
상기 냉ㆍ난방 모드 설정 단계(S100)는
실내온도가 실내 냉방 설정온도보다 높을 경우, 냉방모드가 설정되며,
실내온도가 실내 난방 설정온도보다 낮을 경우, 난방모드가 설정되는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
According to claim 4,
The cooling/heating mode setting step (S100)
When the indoor temperature is higher than the indoor cooling set temperature, the cooling mode is set.
A carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system, characterized in that when the indoor temperature is lower than the indoor heating set temperature, the heating mode is set.
 제 5항에 있어서,
상기 냉방모드에서는
풍량이 냉방 부하에 의해 결정되며,
변풍량 터미널 유닛(T)의 최대 풍량 및 최소 풍량 사이에서 실내 설정온도를 유지하기 위해 외기댐퍼(210), 배기댐퍼(110), 급기댐퍼(310) 및 공급팬(482)이 작동되는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
According to claim 5,
In the cooling mode
The air volume is determined by the cooling load,
Characterized in that the outdoor air damper 210, the exhaust damper 110, the air supply damper 310, and the supply fan 482 operate to maintain the indoor set temperature between the maximum air volume and the minimum air volume of the variable air volume terminal unit (T). Carbon dioxide integrated control method of variable air volume system with
 제 5항에 있어서,
상기 난방모드에서는
상기 수학식 1 내지 수학식 6에 의해 난방부하를 고려한 최소 풍량과, 환기를 고려한 최소 풍량 중 큰 값으로 결정된 최소 풍량으로 풍량이 결정되며,
급기 설정 온도 유지를 위해 재열 코일 밸브(460)가 작동되는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.
According to claim 5,
In the heating mode
According to Equations 1 to 6, the air volume is determined as the minimum air volume determined by the larger value of the minimum air volume considering the heating load and the minimum air volume considering ventilation,
A carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system, characterized in that the reheat coil valve 460 is operated to maintain the supply air set temperature.
 제 1항에 있어서,
상기 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법은
환기모드 수행으로 이산화탄소 농도가 설정농도 이하로 내려가면 실내온도에 따라 냉ㆍ난방모드를 재설정하는 단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 변풍량 시스템의 이산화탄소 통합 제어 방법.According to claim 1,
The carbon dioxide integrated control method of the variable air volume system
resetting the cooling/heating mode according to the room temperature when the carbon dioxide concentration falls below the set concentration by performing the ventilation mode (S400); Carbon dioxide integrated control method of a variable air volume system comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113932397B (en) * 2020-07-13 2023-09-15 海信空调有限公司 Air conditioner and air conditioning room size identification method
CN114838471A (en) * 2022-03-11 2022-08-02 青岛海尔空调器有限总公司 Fresh air system and control method, device, equipment and storage medium thereof
CN114811907B (en) * 2022-03-14 2024-01-26 青岛海信日立空调系统有限公司 Air conditioner control method and air conditioner
CN115111652B (en) * 2022-07-05 2023-11-24 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Fresh air conditioner and control method thereof
KR102646161B1 (en) * 2023-07-11 2024-03-11 주식회사 옴니벤트 Air conditioning system for large buildings

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711262B1 (en) 2005-12-08 2007-05-22 주식회사 나라컨트롤 Variable air volume heating ventilating air conditioning system and method
JP2012063104A (en) 2010-09-17 2012-03-29 Mitsubishi Jisho Sekkei Inc Air conditioning control device, air conditioning control system, and air conditioning control method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009030820A (en) 2007-07-24 2009-02-12 Yamatake Corp Air-conditioning control device and its method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100711262B1 (en) 2005-12-08 2007-05-22 주식회사 나라컨트롤 Variable air volume heating ventilating air conditioning system and method
JP2012063104A (en) 2010-09-17 2012-03-29 Mitsubishi Jisho Sekkei Inc Air conditioning control device, air conditioning control system, and air conditioning control method
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