KR102557884B1 - 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템 - Google Patents

건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102557884B1
KR102557884B1 KR1020220099792A KR20220099792A KR102557884B1 KR 102557884 B1 KR102557884 B1 KR 102557884B1 KR 1020220099792 A KR1020220099792 A KR 1020220099792A KR 20220099792 A KR20220099792 A KR 20220099792A KR 102557884 B1 KR102557884 B1 KR 102557884B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling tower
cooling
cooling water
pump
water
Prior art date
Application number
KR1020220099792A
Other languages
English (en)
Inventor
최성식
Original Assignee
최성식
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 최성식 filed Critical 최성식
Priority to KR1020220099792A priority Critical patent/KR102557884B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102557884B1 publication Critical patent/KR102557884B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63—Electronic processing
    • F24F11/65—Electronic processing for selecting an operating mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0003—Exclusively-fluid systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/003—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus specially adapted for cooling towers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
    • F24F2140/10—Pressure
    • F24F2140/12—Heat-exchange fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
    • F24F2140/20—Heat-exchange fluid temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C2001/006—Systems comprising cooling towers, e.g. for recooling a cooling medium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템이 개시된다. 본 발명의 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템은 수냉식 냉동기의 응축에 쓰이는 냉각수를 재사용하기 위해 실외공기와 직접 접속시켜 냉각하되 냉각탑 팬이 일측에 마련되는 적어도 하나의 냉각탑(cooling tower); 상기 수냉식 냉동기와 상기 냉각탑의 일측에 연결되며, 상기 수냉식 냉동기 측에서 히팅(heating)된 냉각수가 상기 냉각탑으로 전달되는 라인을 이루는 냉각탑 라인; 상기 수냉식 냉동기와 상기 냉각탑의 타측에 연결되며, 상기 냉각탑의 작용으로 쿨링(cooling)된 냉각수가 상기 수냉식 냉동기로 전달되는 라인을 이루는 펌프 라인; 상기 펌프 라인 상에 마련되며, 상기 펌프 라인 상으로 흐르는 냉각수를 펌핑(pumping)하는 냉각수 펌프; 상기 냉각탑 팬을 위한 팬 인버터와, 상기 냉각수 펌프를 위한 펌프 인버터와, 냉각수의 온도 및 유량 컨트롤을 위한 컨트롤러(PLC, Programmable Logic Controller)를 구비하는 시스템 컨트롤 패널; 및 상기 컨트롤러에 의해 컨트롤되되 이상 조건을 경보하는 경보기를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 냉각탑 팬 또는 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 온도, 압력 또는 전류 센서값 또는 이들 값의 연산값을 기초로 상기 냉각탑 팬 또는 상기 냉각수 펌프가 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 컨트롤하는 것을 특징으로 한다.

Description

건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템{HEAT EXCHANGE CONTROL SYSTEM}
본 발명은, 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 건물의 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기를 적용함에 있어서 냉각수의 온도, 압력 또는 유량의 조절을 통해 적절한 온도의 냉각수량을 공급할 수 있어서 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구축할 수 있는, 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템에 관한 것이다.
건물(building)에는 공조 및 냉동을 위해 수냉식 냉동기 열교환 시스템이 사용된다. 수냉식 냉동기 열교환 시스템은 냉각탑 및 냉각수 펌프를 포함하며, 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 냉각수의 온도와 압력에 따라 장비를 운전하여 수냉식 냉동기의 열교환기에 냉각수를 공급하는 방식을 취한다.
하지만, 기존 시스템의 경우에는 대한민국특허청 등록번호 제10-2004939호(선행기술 1)와 대한민국특허청 공개번호 특2003-0075719호(선행기술 2) 등에 개시된 것처럼 그 구조적인 한계로 인해 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구현하기 어려운 문제점이 있다. 즉 기존 시스템은 장비의 특성과 부하량 변동에 따라 30%에서 100%의 가변 제어를 하며, 장비 모터의 과부하 전류시에만 트립하여 제어함에 따라 장비의 최적 제어가 어려울 수밖에 없다.
특히, 기존 시스템에는 장비 모터 보호를 위한 안전장치가 미흡하여 장비의 고장을 사전에 점검하거나 대처하기 어려운 문제점을 가지고 있다는 점에서 이를 해결하기 위한 기술 개발의 필요성이 대두된다.
대한민국특허청 등록번호 제10-2004939호 대한민국특허청 공개번호 특2003-0075719호
본 발명의 목적은, 건물의 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기를 적용함에 있어서 냉각수의 온도, 압력 또는 유량의 조절을 통해 적절한 온도의 냉각수량을 공급할 수 있어서 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구축할 수 있는, 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 냉각탑 팬과 냉각수 펌프의 필요 부하량을 산출, 제어 또는 적산하는 한편, 장비, 즉 냉각탑 팬과 냉각수 펌프의 운전 패턴을 분석하여 장비를 더욱 효율적인 최적의 조건으로 운전할 수 있게끔 유도함으로써 에너지 소비 전력량을 절감할 수 있는, 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 냉각탑 팬과 냉각수 펌프의 운전상태, 측정 계측값 등을 분석한 후, 장비의 자가진단 기능으로 자동 로테이션 운전 및 비정상 운전 상태를 통보 분석함으로써 장비를 보호하고 사고를 사전에 방지할 수 있도록 한, 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 수냉식 냉동기의 응축에 쓰이는 냉각수를 재사용하기 위해 실외공기와 직접 접속시켜 냉각하되 냉각탑 팬이 일측에 마련되는 적어도 하나의 냉각탑(cooling tower); 상기 수냉식 냉동기와 상기 냉각탑의 일측에 연결되며, 상기 수냉식 냉동기 측에서 히팅(heating)된 냉각수가 상기 냉각탑으로 전달되는 라인을 이루는 냉각탑 라인; 상기 수냉식 냉동기와 상기 냉각탑의 타측에 연결되며, 상기 냉각탑의 작용으로 쿨링(cooling)된 냉각수가 상기 수냉식 냉동기로 전달되는 라인을 이루는 펌프 라인; 상기 펌프 라인 상에 마련되며, 상기 펌프 라인 상으로 흐르는 냉각수를 펌핑(pumping)하는 냉각수 펌프; 상기 냉각탑 팬을 위한 팬 인버터와, 상기 냉각수 펌프를 위한 펌프 인버터와, 냉각수의 온도 및 유량 컨트롤을 위한 컨트롤러(PLC, Programmable Logic Controller)를 구비하는 시스템 컨트롤 패널; 및 상기 컨트롤러에 의해 컨트롤되되 이상 조건을 경보하는 경보기를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 냉각탑 팬 또는 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 온도, 압력 또는 전류 센서값 또는 이들 값의 연산값을 기초로 상기 냉각탑 팬 또는 상기 냉각수 펌프가 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 컨트롤하는 것을 특징으로 하는, 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템에 의해 달성된다.
상기 컨트롤러는 부하량에 따른 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 냉각수 온도, 압력 또는 유량을 감지하게 컨트롤하는 한편, 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 운전 소비전력을 감지하여 운전 상태를 비교 분석함으로써 비정상 운전 시 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 보호하고 경보를 통지함으로써 자동 로테이션 기능이 활성화하게 컨트롤할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 운전 소비전력을 감지하는 한편, 이상 고전류 또는 저전류 운전 시 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 보호하여 시스템 운전 정지가 사전에 방지되게 컨트롤할 수 있다.
상기 냉각탑 라인에 설치되되 냉각수의 입출구 온도를 감지하는 제1 및 제2 온도 감지센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 냉각탑 팬의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 정상운전 여부를 감지하기 위한 전류 센서값을 냉각수의 입출구 온도값과 비교 연산한 후, 연산값을 통해 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 컨트롤할 수 있다.
상기 펌프 라인에 설치되되 냉각수의 입출구 압력을 감지하는 제1 및 제2 압력 감지센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 정상운전 여부를 감지하기 위한 전류 센서값을 냉각수의 입출구 압력값과 비교 연산한 후, 연산값을 통해 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 컨트롤할 수 있다.
본 발명에 따르면, 건물의 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기를 적용함에 있어서 냉각수의 온도, 압력 또는 유량의 조절을 통해 적절한 온도의 냉각수량을 공급할 수 있어서 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각탑 팬과 냉각수 펌프의 필요 부하량을 산출, 제어 또는 적산하는 한편, 장비, 즉 냉각탑 팬과 냉각수 펌프의 운전 패턴을 분석하여 장비를 더욱 효율적인 최적의 조건으로 운전할 수 있게끔 유도함으로써 에너지 소비 전력량을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 냉각탑 팬과 냉각수 펌프의 운전상태, 측정 계측값 등을 분석한 후, 장비의 자가진단 기능으로 자동 로테이션 운전 및 비정상 운전 상태를 통보 분석함으로써 장비를 보호하고 사고를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 시스템에 대한 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3의 시스템에 대한 제어블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참고로 상세하게 설명한다. 실시예의 설명 중 동일 구성에 대해서는 같은 참조부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 시스템에 대한 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템은, 건물의 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기(10)를 적용함에 있어서 냉각수의 온도, 압력 또는 유량의 조절을 통해 적절한 온도의 냉각수량을 공급할 수 있어서 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구축할 수 있게끔 한다.
여기서, 수냉식 냉동기(10)란 건물, 즉 빌딩 내의 공조 및 냉동(냉방)을 위한 일련의 장비, 즉 공기조화(空氣調和) 장비(설비)를 일컫는데, 이러한 장비를 효율적으로 가동하기 위해서는 본 실시예와 같은 수냉식 냉동기 열교환 시스템이 필요하다.
특히, 앞서 기술한 것처럼 종전 시스템은 그 구조적인 한계로 인해 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구현하기 어렵고, 또한 장비 모터 보호를 위한 안전장치가 미흡하여 장비의 고장을 사전에 점검하거나 대처하기 어려웠지만, 본 시스템은 적절하면서 효율적인 컨트롤을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있게끔 한다.
본 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템(CONTROL SYSTEM)은 냉각탑(110, cooling tower), 냉각탑 라인(120), 펌프 라인(130), 냉각수 펌프(140), 시스템 컨트롤 패널(150)을 포함할 수 있다.
냉각탑(110)은 본 실시예처럼 수냉식 냉동기(10)의 응축에 쓰이는 냉각수를 재사용하기 위해 실외공기와 직접 접속시켜 냉각하는 열교환 장치를 일컫는다.
열교환 방식에 따라 향류형(向流型)과 직교류형으로 크게 나뉘며, 통풍 방식에 따라 자연 통풍식과 강제 통풍식으로 나눌 수 있는데, 본 실시예처럼 건물의 공기조화 장비용으로 사용할 때는 강제 통풍식이 주로 사용될 수 있다.
이러한 강제 통풍식의 적용을 위해 냉각탑(110)은 냉각탑 팬(111)을 포함한다. 냉각탑(110)의 개수와 그에 적용되는 냉각탑 팬(111)의 개수는 얼마든지 변경될 수 있다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다. 본 실시예의 경우, 복수 개의 냉각탑(110)이 적용되며, 이들은 함께 구동된다.
냉각탑 라인(120)은 수냉식 냉동기(10)와 냉각탑(110)의 일측에 연결되며, 수냉식 냉동기(10) 측에서 히팅(heating)된 냉각수가 냉각탑(110)으로 전달되는 라인을 이룬다.
그리고, 펌프 라인(130)은 수냉식 냉동기(10)와 냉각탑(110)의 타측에 연결되며, 냉각탑(110)의 작용으로 쿨링(cooling)된 냉각수가 수냉식 냉동기(10)로 전달되는 라인을 이룬다.
냉각수 펌프(140)는 펌프 라인(130) 상에 마련되며, 펌프 라인(130) 상으로 흐르는 냉각수를 펌핑(pumping)하는 역할을 한다. 냉각수 펌프(140)의 작용으로 냉각수가 순환될 수 있다. 즉 수냉식 냉동기(10)의 가동으로 뜨거워진 냉각수가 냉각탑 라인(120)을 통해 냉각탑(110) 쪽으로 흘러 냉각탑(110)의 작용으로 차가워진 후, 펌프 라인(130)을 통해 다시 수냉식 냉동기(10)로 흐를 수 있게 냉각수 펌프(140)가 냉각수를 펌핑한다. 이때, 앞서 기술한 것처럼 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)가 단순히 동작하면 장비의 효율이 떨어질뿐더러 에너지 효율도 낮아질 수밖에 없다.
시스템 컨트롤 패널(150)은 냉각탑 팬(111)을 위한 팬 인버터(151)와, 냉각수 펌프(140)를 위한 펌프 인버터(152)와, 냉각수의 온도 및 유량 컨트롤을 위한 컨트롤러(160, PLC, Programmable Logic Controller)를 포함한다.
그뿐만 아니라 시스템 컨트롤 패널(150)의 컨트롤러(160)에는 경보기(155)가 연결될 수 있다. 경보기(155)는 컨트롤러(160)에 의해 컨트롤되되 이상 조건을 경보하는 경보기(155)를 포함한다.
한편, 본 실시예에서 컨트롤러(160)는 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 온도, 압력 또는 전류 센서값 또는 이들 값의 연산값을 기초로 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)가 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 컨트롤한다.
특히, 본 실시예의 시스템 컨트롤 패널(150)에 마련되는 컨트롤러(160)는 계측값(온도, 압력, 유량), 운전 상태(기동/정지), 이상 경보(온도, 압력, 전류, 트립/경보) 등의 상태 신호를 수신하여 부하량에 따른 냉각수 온도, 유량을 유지하기 위해 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140), 그리고 이들에 부속될 수 있는 밸브류 등이 최적의 운전 조건으로 운전할 수 있게끔 컨트롤한다. 따라서, 장비, 즉 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 효율을 극대화시킬 수 있음은 물론 에너지 절감 및 장비 보호를 통한 장비의 수명 연장을 구현할 수 있다. 그뿐만 아니라 기존처럼 장비가 불필요하게 가동 정지하는 등의 시스템 사고 발생을 없앨 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예에서 컨트롤러(160)는 부하량에 따른 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 냉각수 온도, 압력 또는 유량을 감지하게 컨트롤하는 한편, 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)의 운전 소비전력을 감지하여 운전 상태를 비교 분석함으로써 비정상 운전 시 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)를 보호하고 경보를 통지함으로써 자동 로테이션 기능이 활성화하게 컨트롤한다.
그뿐만 아니라 컨트롤러(160)는 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 운전 소비전력을 감지하는 한편, 이상 고전류 또는 저전류 운전 시 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)를 보호하여 시스템 운전 정지가 사전에 방지되게 컨트롤한다.
이러한 컨트롤을 위해 본 시스템에서 냉각탑 라인(120)에는 냉각수의 입출구 온도를 감지하는 제1 및 제2 온도 감지센서(151,152)가 마련된다. 제1 및 제2 온도 감지센서(151,152)에 의한 온도 센싱값이 컨트롤러(160)로 전송되는데, 컨트롤러(160)는 냉각탑 팬(111)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 정상운전 여부를 감지하기 위한 전류 센서값을 냉각수의 입출구 온도값과 비교 연산한 후, 연산값을 통해 장비, 즉 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)를 컨트롤한다.
또한, 본 시스템에서 펌프 라인(130)에는 냉각수의 입출구 압력을 감지하는 제1 및 제2 압력 감지센서(181,182)가 마련된다. 제1 및 제2 압력 감지센서(181,182)에 의한 압력 센싱값이 컨트롤러(160)로 전송되는데, 컨트롤러(160)는 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 정상운전 여부를 감지하기 위한 전류 센서값을 냉각수의 입출구 압력값과 비교 연산한 후, 연산값을 통해 장비를 컨트롤한다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(160)는 중앙처리장치(161, CPU), 메모리(162, MEMORY), 그리고 서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(161)는 본 실시예에서 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 온도, 압력 또는 전류 센서값 또는 이들 값의 연산값을 기초로 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)가 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(162, MEMORY)는 중앙처리장치(161)와 연결된다. 메모리(162)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(161)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(163)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(160)는 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 온도, 압력 또는 전류 센서값 또는 이들 값의 연산값을 기초로 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)가 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(162)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(162)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 건물의 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기(10)를 적용함에 있어서 냉각수의 온도, 압력 또는 유량의 조절을 통해 적절한 온도의 냉각수량을 공급할 수 있어서 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구축할 수 있게 된다. 즉 수냉식 냉동기(10)의 열교환 기능을 원활하게 하기 위한 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 인버터, 밸브 등을 냉각수 온도, 압력, 유량 및 장비의 운전 전류를 분석하여 컨트롤함으로써 기존 대비 더 효율적인 운전을 통한 에너지 절감 효과와 장비의 안전 운전을 이룰 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예에 따르면, 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 필요 부하량을 산출, 제어 또는 적산하는 한편, 장비, 즉 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 운전 패턴을 분석하여 장비를 더욱 효율적인 최적의 조건으로 운전할 수 있게끔 유도함으로써 에너지 소비 전력량을 절감할 수 있다. 특히, 냉각수 펌프(140)의 최소 회전 유량으로 과부하 운전을 줄여 펌프의 효율을 극대화하여 에너지 절감을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 운전상태, 측정 계측값 등을 분석한 후, 장비의 자가진단 기능으로 자동 로테이션 운전 및 비정상 운전 상태를 통보 분석함으로써 장비를 보호하고 사고를 사전에 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 냉각탑 팬(111)과 냉각수 펌프(140)의 전류값을 토대로 운전 상태를 분석하여 자동으로 스마트 보호기능을 통한 장비의 자동 로테이션 기능을 활성화할 수 있기 때문에 장비를 보호하여 수명을 연장하고 안전사고를 예방할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템의 구성도이고, 도 4는 도 3의 시스템에 대한 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템 역시, 제1 및 제2 냉각탑(110a,110b, cooling tower), 냉각탑 라인(120), 펌프 라인(130), 냉각수 펌프(140), 컨트롤러(260)를 구비하는 시스템 컨트롤 패널(150)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 적용되는 제1 및 제2 냉각탑(110a,110b)은 각각 독립적으로 구동될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 냉각탑(110a,110b)에 제1 및 제2 냉각탑 작동 감지부(112a,112b)가 마련된다.
제1 냉각탑 작동 감지부(112a)는 제1 냉각탑(110a)의 작동 상태를 감지하고, 제2 냉각탑 작동 감지부(112b)는 제2 냉각탑(110b)의 작동 상태를 감지한다. 이들의 감지값은 컨트롤러(260)로 전송된다.
이에, 제1 및 제2 냉각탑(110a,110b)의 제1 및 제2 냉각탑 팬(111a,111b) 또는 냉각수 펌프(140)의 작용으로 수냉식 냉동기(10)에 의한 건물의 공조 또는 냉방이 진행되는 동안 제1 및 제2 냉각탑(110a,110b) 중 하나에 고장이나 이상이 발생하면, 이를 해당 제1 및 제2 냉각탑 작동 감지부(112a,112b)가 감지해서 정보를 컨트롤러(260)로 전송한다.
그러면 컨트롤러(260)는 이 정보를 받아 해당 냉각탑(110a,110b)의 냉각탑 팬(111a,111b)의 동작을 강제 정지시키는 한편, 경보기(155)로 경보를 발생시키고, 다른 쪽 냉각탑 팬(111a,111b)과 냉각수 펌프(140)가 좀 더 구동하게 자동 컨트롤한다. 이러는 과정에서 이상이 있는 쪽의 냉각탑(110a,110b)에 대한 유지보수가 진행될 수 있는데, 그러면 건물의 공조 또는 냉방이 중단되지 않는 이점이 있다. 한편, 경보기(155)로 경보를 발생시킬 때, 무선통신을 통해 관리자의 이동단말기로 정보를 함께 전송할 수도 있다.
본 실시예가 적용되더라도 건물의 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기(10)를 적용함에 있어서 냉각수의 온도, 압력 또는 유량의 조절을 통해 적절한 온도의 냉각수량을 공급할 수 있어서 최적의 건물 공조 및 냉동 시스템을 구축할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
10 : 수냉식 냉동기 110 : 냉각탑
111 : 냉각탑 팬 120 : 냉각탑 라인
130 : 펌프 라인 140 : 냉각수 펌프
150 : 시스템 컨트롤 패널 151 : 팬 인버터
152 : 펌프 인버터 155 : 경보기
160 : 컨트롤러 171,172 : 제1 및 제2 온도 감지센서
181,182 : 제1 및 제2 압력 감지센서

Claims (5)

  1. 수냉식 냉동기의 응축에 쓰이는 냉각수를 재사용하기 위해 실외공기와 직접 접속시켜 냉각하되 냉각탑 팬이 일측에 마련되는 제1 냉각탑(110a) 및 제2 냉각탑(110b)를 구비하는 냉각탑(cooling tower, 110);
    제1 냉각탑(110a)의 작동 상태를 감지하여 감지값을 컨트롤러(260)에 전송하는 제1 냉각탑 작동 감지부(112a);
    제2 냉각탑(110b)의 작동 상태를 감지하여 감지값을 컨트롤러(260)에 전송하는 제2 냉각탑 작동 감지부(112b);
    상기 수냉식 냉동기와 상기 냉각탑의 일측에 연결되며, 상기 수냉식 냉동기 측에서 히팅(heating)된 냉각수가 상기 냉각탑으로 전달되는 라인을 이루는 냉각탑 라인(120);
    상기 수냉식 냉동기와 상기 냉각탑의 타측에 연결되며, 상기 냉각탑의 작용으로 쿨링(cooling)된 냉각수가 상기 수냉식 냉동기로 전달되는 라인을 이루는 펌프 라인(130);
    상기 펌프 라인 상에 마련되며, 상기 펌프 라인 상으로 흐르는 냉각수를 펌핑(pumping)하는 냉각수 펌프(140);
    상기 냉각탑 팬을 위한 팬 인버터와, 상기 냉각수 펌프를 위한 펌프 인버터와, 냉각수의 온도 및 유량 컨트롤을 위한 컨트롤러(PLC, Programmable Logic Controller, 160)를 구비하는 시스템 컨트롤 패널(150);
    상기 컨트롤러(160)에 의해 컨트롤되되 이상 조건을 경보하는 경보기(155);
    를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 냉각탑 작동 감지부(112a,112b)는,
    제1 및 제2 냉각탑(110a,110b)의 제1 및 제2 냉각탑 팬(111a,111b) 또는 냉각수 펌프(140)의 작용으로 수냉식 냉동기(10)에 의한 건물의 공조 또는 냉방이 진행되는 동안 제1 및 제2 냉각탑(110a,110b) 중 하나에 고장이나 이상이 발생하면, 이를 감지해서 정보를 컨트롤러(260)로 전송하고,
    상기 컨트롤러(160)는,
    상기 제1 및 제2 냉각탑 작동 감지부(112a,112b)로부터 전달된 정보를 받아 해당 냉각탑(110a,110b)의 냉각탑 팬(111a,111b)의 동작을 강제 정지시키는 한편, 경보기(155)로 경보를 발생시키고, 다른 쪽 냉각탑 팬(111a,111b)과 냉각수 펌프(140)가 더 구동하게 자동 컨트롤하며,
    상기 컨트롤러(160)는,
    상기 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시, 온도, 압력 또는 전류 센서값 또는 이들 값의 연산값을 기초로 냉각탑 팬(111) 또는 냉각수 펌프(140)가 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 컨트롤하고,
    상기 컨트롤러(160)는,
    부하량에 따른 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 냉각수 온도, 압력 또는 유량을 감지하게 컨트롤하는 한편, 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 운전 소비전력을 감지하여 운전 상태를 비교 분석함으로써 비정상 운전 시 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 보호하고 경보를 통지함으로써 자동 로테이션 기능이 활성화하게 컨트롤하고,
    상기 컨트롤러(160)는,
    상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프의 운전 소비전력을 감지하는 한편, 이상 고전류 또는 저전류 운전 시 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 보호하여 시스템 운전 정지가 사전에 방지되게 컨트롤하고,
    상기 냉각탑 라인에 설치되되 냉각수의 입출구 온도를 감지하는 제1 및 제2 온도 감지센서를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 냉각탑 팬의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 정상운전 여부를 감지하기 위한 전류 센서값을 냉각수의 입출구 온도값과 비교 연산한 후, 연산값을 통해 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 컨트롤하고,
    상기 펌프 라인에 설치되되 냉각수의 입출구 압력을 감지하는 제1 및 제2 압력 감지센서를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 냉각수 펌프의 일반 운전모드 또는 에너지 절감을 위한 인버터 운전모드 시 정상운전 여부를 감지하기 위한 전류 센서값을 냉각수의 입출구 압력값과 비교 연산한 후, 연산값을 통해 상기 냉각탑 팬과 상기 냉각수 펌프를 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020220099792A 2022-08-10 2022-08-10 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템 KR102557884B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220099792A KR102557884B1 (ko) 2022-08-10 2022-08-10 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220099792A KR102557884B1 (ko) 2022-08-10 2022-08-10 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102557884B1 true KR102557884B1 (ko) 2023-07-19

Family

ID=87425626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220099792A KR102557884B1 (ko) 2022-08-10 2022-08-10 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102557884B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030075719A (ko) 2002-03-20 2003-09-26 한국건설기술연구원 냉각탑 일체형 멀티수냉식 컨덴싱 유닛 공조시스템
JP2012225629A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Hitachi Plant Technologies Ltd 冷熱源装置の運転制御システム
JP2013108681A (ja) * 2011-11-21 2013-06-06 Daikin Industries Ltd 空調システム
KR102004939B1 (ko) 2019-03-27 2019-07-30 주식회사 에이알 수냉식냉동기 냉수와 쿨링타워 냉각수를 조합한 공조냉각열원 에너지절약형 항온항습시스템과 그의 제어방법
JP2019522175A (ja) * 2016-07-15 2019-08-08 バーゲスト ビルディング パフォーマンス プライベート リミテッド 主制御装置での建物の改装により冷却システムの作動効率を改善する方法
JP6785852B2 (ja) * 2016-06-09 2020-11-18 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030075719A (ko) 2002-03-20 2003-09-26 한국건설기술연구원 냉각탑 일체형 멀티수냉식 컨덴싱 유닛 공조시스템
JP2012225629A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Hitachi Plant Technologies Ltd 冷熱源装置の運転制御システム
JP2013108681A (ja) * 2011-11-21 2013-06-06 Daikin Industries Ltd 空調システム
JP6785852B2 (ja) * 2016-06-09 2020-11-18 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
JP2019522175A (ja) * 2016-07-15 2019-08-08 バーゲスト ビルディング パフォーマンス プライベート リミテッド 主制御装置での建物の改装により冷却システムの作動効率を改善する方法
KR102004939B1 (ko) 2019-03-27 2019-07-30 주식회사 에이알 수냉식냉동기 냉수와 쿨링타워 냉각수를 조합한 공조냉각열원 에너지절약형 항온항습시스템과 그의 제어방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2467763B1 (en) Method and apparatus for efficiently coordinating data center cooling units
CN104132423B (zh) 空调系统防液击的控制方法及控制装置和空调系统
US9810463B2 (en) Integrated air conditioning system and control device thereof
CN104266307B (zh) 空调的保护方法和空调的保护装置
US20090151388A1 (en) Dedicated heat recovery chiller
CN105605842A (zh) 多模块机组的控制方法
US20190323720A1 (en) Method for improving operational efficiency of a cooling system through retrofitting a building with a master controller
CN103676998A (zh) 温度控制系统及其温度控制方法
CN109556232A (zh) 四通阀异常检测方法、装置及空调机组
EP2737263B1 (en) Hvac systems
US11668534B2 (en) Fan array fault response control system
CN106288568A (zh) 中央空调压缩机的高压保护控制方法及装置
KR102557884B1 (ko) 건물 공조 및 냉동을 위한 수냉식 냉동기 열교환기 제어 시스템
JP5286479B2 (ja) 冷水循環システム
AU2015282158A1 (en) Heat pump type chiller
US11953867B2 (en) Multi-pump control system
CN116964387A (zh) 用于监测热泵的方法、计算机程序产品和系统
KR101084949B1 (ko) 수배관 동파방지 기능을 구비한 히트펌프 시스템
JP2009109059A (ja) 空気調和装置
JP2018096551A (ja) 冷水循環システム
JP2022077246A (ja) 採熱システム
JP2018096553A (ja) 冷水循環システム
CN111474971A (zh) 预防水流量过低的控制方法和供水机
KR100284194B1 (ko) 열교환기를 이용한 항온 제어 시스템의 팬 필터 이상 감지장치와 방법
JP7030584B2 (ja) 熱源機台数制御装置、熱源システム、及び熱源機台数制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant