KR102647628B1 - 에너지 사용량 조절을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 급수 시스템에 의한 에너지 소비를 조절하는 컴퓨터로 구현된 방법을 개시한다. 상기 급수 시스템은 열 에너지를 주변으로부터 열 에너지 저장 매체로 전달하도록 구성된 히트 펌프 및 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함한다. 상기 급수 시스템은 상기 열 에너지 저장 매체에 의해 가열된 온수를 급수구에 제공하도록 구성된다. 상기 방법은, 상기 제어 모듈에 의해 수행되고, 상기 급수구에 제공되는 온수에 대한 제1온도를 설정하는 것; 상기 급수구에 제공되는 온수에 대한 제2온도를 설정하는 것, 이때, 상기 제2온도는 제1온도와 상이하고; 및 상기 급수구가 켜져 있다고 판정되면, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도를 제1온도와 제2온도 사이에서 교대시키는 것을 포함하고, 이때, 상기 제1온도 및/또는 상기 제2온도는 에너지 소비 목표에 기초하여 결정된다.

Description

에너지 사용량 조절을 위한 방법 및 시스템
본 개시는 공공서비스 소비를 관리하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시는, 물 및/또는 에너지를 공급하는 가정용 환경뿐 아니라, 상업용, 공공용 및 기타 환경에서, 에너지 소비를 능동적으로 조절하는 방법들 및 시스템들과 관련된다.
상업용 환경(setting)에서든 가정용 환경에서든, 온수는 일년내내 하루종일 필요하다. 온수를 공급하려면 깨끗한 물과 가열원이 모두 필요하다. 물을 사용자에 의해 설정된 미리결정된 온도까지 가열하여 온수를 공급하기 위해서, 보통의 중앙집중식 급수 시스템에는 가열 시스템이 제공되는데, 사용되는 가열원은 전형적으로 하나 이상의 전기 가열 요소들 또는 천연가스 연소이다. 일반적으로, 에너지(예를 들어, 가스 또는 전기) 수요가 많은 기간 동안에는, 공공서비스 공급업체들은, 고객에게 공급하기 위한 에너지를 더 많이 구매해야 하는 추가 비용을 부분적으로 충당하고 또한 불필요한 에너지 사용을 부분적으로 줄이게 하기 위해서, 에너지의 단위 비용을 인상한 피크 요금(peak tariff)을 시행할 것이다. 그리고 나서, 에너지 수요가 적은 기간 동안에는, 공공서비스 공급업체들은, 에너지의 단위 비용을 인하한 오프-피크 요금(off-peak tariff)을 시행하여, 고객들이 피크 시간대를 대신하여 이러한 오프-피크 시간대 동안에 에너지를 사용하도록 전환을 장려하여, 시간에 걸쳐 전체적으로 더 균형 잡힌 에너지 소비를 달성하게 한다. 하지만, 이러한 전략들은, 고객이 항상 요금의 변화를 인지하고 자신들의 소비 습관들을 바꾸려는 의식적인 노력을 기울일 때에 효과적이다.
공공서비스로서의 깨끗한 물은 현재 많은 관심을 받고 있다. 깨끗한 물이 부족해짐에 따라, 깨끗한 물의 절약에 대해 대중을 교육하기 위한 노력은 물론, 물의 흐름을 줄여주는 통기성(aerated) 샤워기들과 수도꼭지들, 움직임이 감지되지 않으면 물의 흐름을 정지시키는 움직임 센서가 장착된 샤워기들과 수도꼭지들과 같은, 물 소비를 줄이는 시스템들과 디바이스들의 개발에도 많은 노력이 기울여지고 있다. 하지만, 이러한 시스템들과 디바이스들은, 단일의 특정 용도로만 한정되어 있으며, 문제가 되는 물 소비 습관에는 제한적인 영향만 미친다.
에너지 소비가 환경에 미치는 영향에 대한 우려가 커지면서, 가정에서 온수를 공급하는 방식으로서, 히트 펌프(heat pump) 기술들을 사용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있다. 히트 펌프는, 열 에너지를 열원에서 열 저장소로 전달하는 디바이스이다. 히트 펌프는 열 에너지를 열원에서 열 저장소로 전달하는 작업을 수행하기 위해 전기를 필요로하지만, 일반적으로 적어도 3 또는 4의 성능 계수를 가지므로, 전기 저항 히터들(전기 가열 요소들)보다 일반적으로 효율이 더 높다. 이는, 동일한 전기 사용량 하에서, 전기 저항 히터들에 비해, 히트 펌프들을 통해 3배 또는 4배의 열량이 사용자들에게 제공될 수 있음을 의미한다.
열 에너지를 전달하는 열 전달 매체를 냉매라고 한다. 열 에너지는, 공기(예를 들어, 외부 공기, 또는, 집안의 더운 방에서 나오는 공기) 또는 지열원(예를 들어, 지열 루프 또는 물이 채워진 시추공)으로부터 열수집 교환기(a receiving heat exchanger)에 의해서 추출되어서 포함된 냉매로 전달된다. 이제, 더 높은 에너지의 냉매가 압축되고, 냉매의 온도가 상당히 상승되고, 여기서 지금의 이 뜨거운 냉매가 열교환기를 통해서 온수 루프로 열에너지를 교환한다. 온수 공급과 관련하여, 히트 펌프에 의해 추출된 열은, 열 에너지 저장소의 역할을 하는 단열 탱크의 물로 전달될 수 있으며, 온수는 나중에 필요할 때에 사용될 수 있다. 온수는, 필요에 따라, 예를 들어, 수도꼭지, 샤워기, 라디에이터와 같은, 하나 이상의 급수구들로 전용(divert)될 수 있다. 하지만, 히트 펌프는, 일반적으로, 물을 원하는 온도까지 가열하는 데에 전기 저항 히터들에 비해 더 많은 시간이 필요하다.
서로 다른 가정들, 직장들, 상업 공간들이 온수 사용량에 대한 서로 다른 요구 사항들과 선호도를 가지기 때문에, 히트 펌프들이 전기 히터들의 실질적인 대안이 될 수 있도록, 새로운 온수 공급 방식들이 요구된다. 또한, 에너지와 물을 절약하기 위해서 에너지와 깨끗한 물의 소비를 조절하는 것이 바람직할 수 있지만, 공공서비스 소비량을 조절하는 것이 간단히 사용량을 일괄적으로 제한하는 것일 수는 없다.
따라서, 에너지 소비를 조절할 수 있는 개선된 방법들과 시스템들을 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 관련하여, 본 기술의 하나의 양상은 급수 시스템에 의한 에너지 소비를 조절하는 컴퓨터로 구현된 방법을 제공한다. 급수 시스템은 열 에너지를 주변으로부터 열 에너지 저장 매체로 전달하도록 구성된 히트 펌프 및 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함한다. 급수 시스템은 열 에너지 저장 매체에 의해 가열된 물을 급수구에 제공하도록 구성된다. 상기 방법은, 제어 모듈에 의해 수행되고, 급수구에 제공될 온수에 대한 제1온도를 설정하는 것, 급수구에 제공될 온수에 대한 제2온도를 설정하는 것 - 제2온도는 제1온도와 서로 다름 -, 급수구가 켜져 있다고 판정되면 급수구에 공급되는 온수의 온도를 제1온도와 제2온도 사이에서 교대하는 것 - 제1온도 및/또는 제2온도는 에너지 소비 목표에 기초하여 결정됨 - 을 포함한다.
본 기술의 실시예들에 따르면, 샤워기와 같은 급수구가 켜지면(개방), 급수구에 제공되는 온수의 온도가 제1온도와 제2온도 사이에서 교대된다. 급수구에 공급되는 물의 온도를 더 따뜻한 온도와 더 차가운 온도 사이에서 조절함으로써, 전체 기간 동안 물의 온도를 더 따뜻한 온도로 유지할 때와 비교하여, 급수구에 공급할 물을 가열하기 위해 소비되는 에너지를 줄일 수 있다. 급수구에 제공되는 온수의 온도를 제1온도와 제2온도 사이에서 교대하는 것이 급수 시스템에 의한 에너지 소비를 에너지 소비 목표의 수준으로 또는 그 이하의 수준으로 조절하도록, 제1온도 및/또는 제2온도가 사람 조작자에 의해 설정되거나 또는 급수 시스템에 맞추어진 에너지 효율 고려사항에 따라 설정될 수 있는 에너지 소비 목표에 기초하여 결정될 수 있다. 이렇게 하면, 원하는 수준의 에너지 소비 절감을 달성하지 못할 수 있는 임의의 온도들을, 사용자가 수동으로 설정하게 되는 것을 피할 수 있다. 본 실시예는, 히트 펌프에 의해 주변으로부터 전달된 열을 저장하는 열 에너지 저장소에 의해 물이 가열되는 경우에, 온수를 사용할 때마다의 에너지 요구량를 줄임으로써, 열 에너지 저장소에 저장된 동일한 양의 에너지가 더 오래 지속되게 하거나 온수를 더 많은 급수구들에 공급하게 할 수 있다는 점에서, 특히 관련이 있다. 이렇게 하면, 급수 시스템은 전기 가열 요소들을 사용하는 것과 같은 에너지 효율이 낮은 다른 물 가열 수단에 대한 의존도를 줄일 수 있으므로, 급수 시스템의 전반적인 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.
일부 실시예에서, 제어 모듈은 타이머를 포함할 수 있고, 본 방법은 급수구에 제공되는 온수의 온도가 제1온도로 교대될 때, 타이머를 0으로 초기화하여 제1경과시간을 기록하는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 제1경과시간이 제1시간임계값을 초과하였다고 판정되면, 급수구에 제공되는 온수의 온도를 제2온도로 교대하는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 모듈은 타이머를 포함할 수 있고, 본 방법은 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도가 제2온도로 교대될 때, 타이머를 0으로 초기화하여 제2경과시간을 기록하는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 제2경과시간이 제2시간임계값을 초과하였다고 판정되면, 급수구에 제공되는 온수의 온도를 제1온도로 교대하는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1시간임계값 및/또는 제2시간임계값은 사용자에 의해 설정될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1시간임계값 및/또는 제2시간임계값은 1분의 배수일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1온도는 제2온도보다 높을 수 있고, 제1시간임계값은 제2시간임계값보다 높을 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 사용자로부터 제1온도의 입력을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 방법은 사용자로부터 제2온도의 입력을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
제1온도와 제2온도는, 예를 들어, 에너지 소비 고려사항들 및/또는 건강 고려사항들에 기초하여, 제어 모듈의 공장설정에 기초하여 미리결정될 수 있다.
일부 실시예에서, 급수구에 제공되는 온수의 온도는 급수구의 1회 사용 동안에 제1온도에서 제2온도로 1회만 교대될 수 있다.
일부 실시예에서, 급수구에 제공되는 온수의 온도는 급수구의 1회 사용 동안 제1온도와 제2온도 사이에서 복수회 교대될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1온도와 제2온도는 35℃ 내지 44℃ 범위 내에 있을 수 있다.
서로 다른 사용자들은 수온에 대한 서로 다른 선호도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 본 방법은 복수의 사용자 프로파일들을 저장하는 것을 더 포함할 수 있으며, 각 프로파일은 급수구의 복수의 사용자들 중 하나에 대응하고 또한 대응하는 제1온도를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 각 프로파일은 대응하는 제2온도를 포함할 수 있다.
본 기술의 또 하나의 양상은, 급수 시스템의 작동을 제어하기 위한 제어 모듈을 제공하는데, 급수 시스템은 열 에너지를 주변으로부터 열 에너지 저장 매체로 전달하도록 구성된 히트 펌프와 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하며, 급수 시스템은 열 에너지 저장 매체에 의해 가열된 물을 급수구에 제공하도록 구성되고, 제어 모듈은 전술한 바와 같은 방법을 구현하도록 구성된다.
본 기술의 또 다른 양상은, 급수구에 온수를 공급하기 위한 급수 시스템을 제공한다. 상기 급수 시스템은: 열 에너지를 저장하도록 구성된 열 에너지 저장소; 열 에너지 저장소에 저장된 열 에너지를 사용하여 급수 시스템에 의해 공급될 물을 가열하도록 구성되며 열 에너지 저장소의 근방에 배치된 열 교환기; 열 에너지를 주변으로부터 열 에너지 저장소로 전달하도록 구성된 히트 펌프; 및 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함한다. 제어 모듈은: 급수구에 제공될 온수에 대한 제1온도를 설정하고; 급수구에 제공될 온수에 대한 제2온도를 설정하고, 제2온도는 제1온도와 서로 다르고; 및 급수구가 켜져 있다고 판정되면, 급수구에 제공되는 온수의 온도를 제1온도와 제2온도 사이에서 교대시키도록 구성되며, 이때, 제1온도 및/또는 제2온도는 에너지 소비 목표에 따라 결정된다.
일부 실시예에서, 급수 시스템은, 상기 급수 시스템에 의해 공급될 물을 가열하도록 구성된 하나 이상의 전기 가열 요소들을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 급수구는 샤워기일 수 있다.
본 발명은 또한, 제21항에 청구된 바와 같은 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 기술의 구현들의 각각은 상술한 대상들 및/또는 양상들 중 적어도 하나를 포함하지만, 이들 모두를 포함할 필요는 없다. 상술한 목적을 달성하기 위한 시도로부터 얻어진 본 기술의 다른 양상들은 상기 목적을 만족시키지 않을 수도 있고 및/또는 본 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 다른 목적들을 만족시킬 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
본 기술의 구현예들의 추가적인 및/또는 대안적인 특징들, 양상들 및 장점들은 다음의 설명, 첨부된 도면들 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
이제, 본 개시의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 예시적인 급수 시스템의 개략적인 시스템 개요도이다.
도 2는, 제1 실시예에 따른, 도 1의 급수 시스템에 의해 소비되는 에너지를 조절하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 3은, 제2 실시예에 따른, 도 1의 급수 시스템에 의해 소비되는 에너지를 조절하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
전술한 바와 같이, 본 개시는, 히트 펌프를 사용하거나 히트 펌프에 의해 보조되는, 온수를 공급하기 위한 다양한 접근법들을 제공하고, 그리고 일부의 경우들에서는, 물과 에너지의 낭비를 줄이기 위해 물과 에너지를 포함하는 공공서비스의 사용량을 조절하기 위한 다양한 접근법들을 제공한다.
급수 시스템
본 기술들의 실시예들에서, 냉수와 온수는 중앙집중식 급수 시스템에 의해 가정용 또는 상업용 환경의 건물의 수도꼭지들, 샤워기들, 라디에이터들 등을 포함하는 복수의 급수구들에 공급된다. 예시적인 급수 시스템(100)이 도 1에 도시되어 있다.
본 실시예에서, 급수 시스템(100)은 제어 모듈(110)을 포함한다. 제어 모듈(110)은, 급수 시스템의 다양한 요소들에 통신적으로 결합되고 또한 그들을 제어하도록 구성된다. 상기 급수 시스템의 다양한 요소들은, 시스템의 내부 및 외부의 물의 흐름을 제어하도록 배치된 하나 이상의 밸브 형태의 흐름 제어기(130), 열을 주변으로부터 추출하고 그 추출된 열을 물을 가열하는 데에 사용되도록 열 에너지 저장소(150)에 축적하도록 구성된 (지열원(ground source) 또는 공기열원(air source)) 히트 펌프(140), 및 전기 가열 요소들(160)에 공급되는 에너지 양이 제어됨으로써 냉수를 원하는 온도로 직접 가열하도록 구성된 하나 이상의 전기 가열 요소(160)를 포함한다. 열 에너지 저장소(150)에 의해 가열되거나 또는 전기 가열 요소들(160)에 의해 가열된 온수는, 나중에 필요에 따라 및 필요할 때, 하나 이상의 급수구들 및/또는 중앙가열 시스템으로 보내진다. 실시예들에서, 히트 펌프(140)는, 열 에너지 저장 매체가 작동 온도에 도달할 때까지, 열을 주변으로부터 추출하여 열 에너지 저장소(150) 내의 열 에너지 저장 매체로 전달하고, 그리고 나서, 예를 들어 송수관(mains)으로부터의 냉수가 열 에너지 저장 매체에 의해 원하는 온도까지 가열될 수 있다. 그리고 나서, 온수는 시스템 내의 다양한 급수구들에 공급될 수 있다.
본 실시예에서, 제어 모듈(110)은 복수의 센서들(170-1, 170-2, 170-3, ..., 170-n)로부터 입력을 수신하도록 구성된다. 복수의 센서들(170-1, 170-2, 170-3, ..., 170-n)은, 예를 들어, 실내 및/또는 실외에 배치된 하나 이상의 기온 센서들, 하나 이상의 수온 센서들, 하나 이상의 수압 센서들, 하나 이상의 타이머들, 하나 이상의 동작 센서들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 거주자가 휴대하며 통신 채널을 통해 제어 모듈과 통신중인 스마트폰의 GPS 신호 수신기, 달력, 일기 예보 앱과 같은, 급수 시스템(100)에 직접 연결되지 않은 다른 센서들을 포함할 수도 있다. 제어 모듈(110)은, 본 실시예에서, 예를 들어, 흐름 제어기(130)에 의해 열 에너지 저장소(150) 또는 전기 가열 요소들(160)로의 물의 흐름을 제어하여 물을 가열하기 위한 다양한 제어 기능들을 수행하기 위해, 수신된 입력을 사용하도록 구성된다.
선택적으로, 하나 이상의 머신러닝 알고리즘(MLA)(120)이, 제어 모듈(110)에서, 예를 들어 제어 모듈(110)의 프로세서(도시되지 않음)에서 또는 제어 모듈(110)로부터 원격지에 있는 서버에서 실행될 수 있고, 통신 채널을 통해 제어 모듈(110)의 프로세서와 통신할 수 있다. 예를 들어, MLA(120)는 제어 모듈(110)에 의해 수신된 입력 센서 데이터를 사용하여, 예를 들어 하루 중의 시간, 한 주의 요일, 특정날짜(예를 들어, 계절의 변화(seasonal changes), 공휴일), 점유율(occupancy) 등에 기초한 물과 에너지의 기본적인(baseline) 사용량 패턴을 수립(establish)하도록 훈련될 수 있다. 그리고 나서, 학습된 사용량 패턴은, 제어 모듈(110)에 의해 수행되는 다양한 제어 기능들을 결정하거나 경우에 따라서는 개선하기 위해 사용될 수 있고, 및/또는 예를 들어, 사용자가 그들의 공공서비스 사용량을 분석할 수 있게 하고 및/또는 공공서비스 사용량을 보다 효율화하기 위한 제안들을 제공하기 위한 보고서를 생성하는 데에 사용될 수 있다.
히트 펌프는 물을 가열하는 데에 일반적으로 전기 저항 히터에 비해 더 에너지 효율적이지만, 히트 펌프는 열 에너지 저장 매체가 물을 가열하는 데에 사용될 수 있기에 앞서서 그것이 원하는 작동 온도에 도달하게 하기 위해 충분한 양의 열 에너지를 열 에너지 저장 매체로 전달하기 위한 시간을 필요로하므로; 따라서, 히트 펌프는 동일한 양의 물을 동일한 온도로 가열하는 데에 전기 저항 히터에 비해 더 오래 걸린다. 일부 실시예들에서, 히트 펌프(140)는, 예를 들어, 가열시 고체에서 액체로 변화하는 상변화 물질(PCM)을 열 에너지 저장 매체로서 사용할 수 있다. 이 경우, 히트 펌프에 의해 추출된 열 에너지가 열 저장 매체의 온도를 높이는 데에 사용될 수 있기 전에, PCM을 (고체화되도록 허용된 경우) 고체에서 액체로 변화시키기 위한 추가 시간이 필요할 수 있다. 이러한 방식으로 물을 가열하는 것은 느리지만, 물을 가열하기 위해 소비되는 에너지의 총량은 전기 가열 요소들로 물을 가열하는 것에 비해 적고, 이로써 전반적으로 에너지가 절약되고 온수 공급에 드는 비용이 절감된다.
상변화 물질
본 실시예들에서, 상변화 물질은 히트 펌프용 열 저장 매체로서 사용될 수 있다. 상변화 물질의 하나의 적합한 클래스는, 가정용 온수 공급기를 위한 관심있는 온도에서 고체-액체 상변화를 일으키고 및 히트 펌프와 함께 사용하기 위한, 파라핀 왁스들이다. 특별히 주목되는 점은, 파라핀 왁스들이 섭씨 40 내지 60도(℃) 범위의 온도에서 녹는다는 것이며, 이 범위 내에서 특정 용도들에 적합한 서로 다른 온도들에서 녹는 왁스들이 발견될 수 있다. 전형적인 잠열 용량은 약 180kJ/kg과 230kJ/kg의 사이이며, 비열 용량은 대략 액체 상태에서 2.27Jg-1K-1이고 고체 상태에서 2.1Jg-1K-1이다. 융해(fusion)의 잠열을 이용하여 매우 많은 양의 에너지가 저장될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 상변화 액체를 그것의 녹는점 이상으로 가열하면, 더 많은 에너지가 저장될 수 있다. 예를 들어, 오프-피크 구간 동안 전기 요금이 상대적으로 낮을 때, 히트 펌프는, 열 에너지 저장소를 정상 온도보다 높은 온도로 "충전"하여 열 에너지 저장소를 "과열"시키도록 작동될 수 있다.
적합한 왁스의 선택은, 히트 펌프가 약 51℃의 온도에서 작동하도록 요구하며 예를 들어 주방/욕실 수도꼭지들, 사워기 등에 적합한 일반 가정용 온수를 위한 약 45℃의 만족스러운 온도로 물을 가열할 수 있는, n-트리코산 C23 또는 파라핀 C20-C33과 같은, 녹는점이 약 48℃인 것일 수 있다. 원한다면, 수온을 낮추기 위해, 냉수가 흐름에 추가될 수 있다. 히트 펌프의 온도 성능이 고려된다. 일반적으로, 히트 펌프에 의해 가열된 유체의 입력 온도와 출력 온도 사이의 최대 차이는, 5℃ 내지 7℃ 범위로 유지되는 것이 바람직하지만, 10℃까지 높아질 수도 있다.
파라핀 왁스들이 열 에너지 저장 매체로 사용하기에 선호되는 물질이지만, 다른 적합한 물질들도 사용될 수 있다. 예를 들어, 염수화물들(salt hydrates)이 본 발명의 실시예들과 같은 잠열 에너지 저장 시스템들에 적합하다. 여기서, 염수화물들은 무기염들과 물의 혼합물이며, 상변화는 그들의 물의 전부 또는 대부분을 잃는 것을 수반한다. 상전이 과정에서, 수화물 결정들은 무수(또는, 수분이 적은(less aqueous)) 염과 물로 분리된다. 염수화물들의 장점은, 파라핀 왁스보다 훨씬 높은 열전도율을 갖고(2배 내지 5배 높음), 상변화로 인한 부피 변화가 훨씬 적다는 것이다. 현재의 용도에 적합한 염수화물은, 녹는점이 약 48℃ 내지 49℃이고 잠열이 200~220kJ/kg인 Na2S2O3·5H2O이다.
에너지 조절
수많은 연구들에 따르면 피부 건강을 위한 최적의 샤워물 또는 목욕물의 온도는, 체온보다 몇 도밖에 높지 않은 약 37℃와 41℃ 사이이다. 하지만, 많은 사람들은 더 높은 수온에서 샤워하거나 목욕하는 데에 익숙해져 있다. 이는, 피부 건강에 영향을 미칠뿐만 아니라 필요 이상으로 물을 가열하기 위해 더 많은 에너지가 사용된다는 점에서 에너지 소비에도 영향을 미친다. 따라서, 본 기술은 샤워 및 목욕물의 수온을 조절하여 에너지 소비를 조절하는, 방법들 및 시스템들을 제공한다.
본 기술은, 훨씬 높은 수온에 익숙한 대부분의 사용자에 대해, 샤워물 또는 목욕물의 온도의 급격한 변화가 사용자로 하여금 새로운 수온에 적응할 가능성을 감소시킬 수 있는 많은 불편함을 초래할 것이라는 점을 인식한다. 따라서, 본 기술은 샤워물의 온도를 조절하는 2가지 접근 방식을 제공한다. 첫번째 접근 방식에서는, 샤워물의 온도를 사용자가 선호하는 수온에서 선택된 최적의 수온(예를 들어, 41℃)으로 서서히 낮춘다. 이 접근 방식은, 원하는 경우에, 목욕물의 온도를 조절하도록 구현될 수 있다. 두번째 접근 방식에서는, 샤워물의 온도가, 1회의 샤워 동안, 더 높은 수온과 더 낮은 수온 사이에서(예를 들어, 37℃와 41℃ 사이) 조절된다.
점진적인 온도 감소
도 2는 제1 실시예에 따라 샤워물의 온도를 조절하는 컴퓨터로 구현된방법을 보여준다.
제1 실시예에서, 온수는 전술한 급수 시스템(100)에 의해 샤워기에 공급된다. 제어 모듈(110)은, 점진적 온도 감소 프로그램(200)을 구현하도록 구성되어, 샤워물의 온도를 소정 기간에 걸쳐 목표 온도까지 점진적으로 감소시킨다. 제어 모듈(110)에는 타이머가 제공된다(도시되지 않음). 설정(setup) 단계에서, S201에서, 사용자 선호 수온(T1)이 프로그램(200)에 입력되고, S202에서, 목표 수온(T3)이 프로그램(200)에 입력된다. 사용자 선호 수온(T1)은, 프로그램(200)이 실행되기 전에 사용자가 정상적으로 설정한 샤워물의 온도를 나타내며, 예를 들어 45℃일 수 있다. 목표 수온(T3)은 사용자가 적응하고자 하는 샤워물의 온도(예를 들어, 38℃)를 나타내거나 또는 예를 들어 에너지 소비 목표 및/또는 건강상 이점의 고려사항들에 기초하여 공장설정에 의해 미리결정된 최적의 수온(예를 들어, 41℃)을 나타낸다.
프로그램(200)이 처음 구현될 때, 제어 모듈(110)은 타이머를 개시하여 프로그램(200)이 처음 구현된 시점(개시 시간)으로부터의 경과 시간을 기록한다. 그리고 나서, S203에서, 제어 모듈(110)이 샤워기가 켜진 것(개방)을 감지하면, S204에서, 제어 모듈(110)이 프로그램(200)이 구현된 이후로부터 타이머에 의해 기록된 경과 시간(t)이 수온 감소를 위해 미리결정된 제1시간임계값(t1)을 초과했는지를 판정한다. 제1시간임계값(t1)은 공장설정에 의해 미리결정되거나 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 예를 들어, 1일, 수일, 1주일 등이 될 수 있다.
S204에서, 경과 시간(t)이 제1시간임계값(t1)보다 작은 것으로 판정되면, 제어 모듈(110)은, S205에서, 샤워물의 온도를 제1온도(T1), 즉, 사용자 선호 수온으로 설정한다. 그리고 나서, 본 방법은, 샤워가 끝나면, 제어 모듈(110)이 샤워기가 다시 켜진 것을 다시 감지하게 되는 다음 번까지, S203으로 복귀한다.
S204에서, 경과 시간(t)이 제1시간임계값(t1)을 초과하는 것으로 판정되면, S206에서, 제어 모듈(110)은 경과 시간(t)이 미리결정된 제2시간임계값(t2)을 초과했는지를 판정한다. 제2시간임계값(t2)은, 다시, 공장설정에 의해 미리결정되거나 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 예를 들어 제1시간임계값(t1)의 배수일 수 있고(예를 들어, t1은 1주일이고, t2는 2주일 수 있음), 또는 제2시간임계값(t2)은 제1시간임계값(t1)과는 독립적으로 설정될 수 있다(예를 들어, t1은 1주일이고, t2는 20일일 수 있음).
S206에서, 경과 시간(t)이 제2시간임계값(t2)보다 작다고(하지만, 제1시간임계값(t1)을 초과함) 판정되면, S207에서, 제어 모듈(110)이 샤워물의 온도를 제2온도(T2)로 설정한다. 제2온도(T2)는, 제1온도(T1)보다 낮은 온도이지만 최적 온도(T3)보다는 높은 온도이며, 사용자에 의해 설정될 수 있거나 사용자 선호 온도(T1)와 목표 온도(T3)에 기초하여 계산될 수 있는데, 예를 들어 T2는 T1과 T3 사이의 중간 온도일 수 있다(예를 들어, T1이 45℃이고 T3가 41℃이면, T2는 43℃일 수 있음). 그리고 나서, 본 방법은, 샤워가 끝나면, 제어 모듈(110)이 샤워기가 다시 켜진 것을 다시 감지하게 되는 다음 번까지, S203으로 복귀한다.
S206에서, 경과 시간(t)이 제2시간임계값(t2)을 초과한다고 판정되면, S208에서, 제어 모듈(110)이 샤워물의 온도를 목표 수온인 제3온도(T3)로 설정한다.
도 2는, 설명의 편의를 위해, 하나의 중간 수온(T2)을 도시한다. 하지만, 당업자에게는, 대응하는 중간 시간 임계값들에서 복수의 중간 수온들을 갖는 하나 이상의 중간 단계들이 가능하며, 또한, 예를 들어, 사용자 선호 온도(T1)와 최종 최적 온도(T3) 사이에 큰 차이가 있을 때에 가끔씩 바람직할 수 있다는 것이 명백할 것이다. T1이 45℃이고 T3이 41℃인 상기한 예시에서, 프로그램(200)을 구현하는 제어 모듈(110)은 샤워물의 온도를, 1주 후에 44℃로 설정한 다음, 2주 후에 43℃, 3주 후에 42℃, 그리고 최종적으로 4주 후에 41℃로 설정할 수 있다. 대안적으로, 중간 단계는 완전히 생략될 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 샤워들을 위해 물을 가열하는 데에 소비되는 에너지를 점진적으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 피부 건강을 잠재적으로 개선할 수 있다. 특히, 본 실시예는, 히트 펌프(140)에 의해서 주변으로부터 전달된 열을 저장하는 열 에너지 저장소(150)에 의해 샤워 물이 가열되는 경우, 샤워들을 위한 에너지 요구량을 줄임으로써 열 에너지 저장소(150)에 저장된 에너지가 주방 및 욕실 수도꼭지들에 온수를 공급하는 것과 같은 다른 용도들로 전환될 수 있다는 점에서, 의미가 있다. 이렇게 하면, 급수 시스템(100)은 에너지 효율이 낮은 전기 가열 요소들(160)에 덜 의존할 수 있으므로, 급수 시스템(100)은 전체적으로 에너지 효율이 더 높아질 수 있게 된다.
교대 온도 조절
도 3은 제2 실시예에 따른 샤워물의 온도를 조절하는 방법을 도시한 도면이다.
제1 실시예와 유사하게, 제2 실시예에서는, 전술한 급수 시스템(100)에 의해 온수가 샤워기에 공급된다. 제어 모듈(110)은 샤워 중에 샤워물의 온도를 높은 수온과 낮은 수온 사이에서 교대시키면서 조절하는(이것은 여러 번 번갈아 전환될 수 있지만, 1회의 샤워 중에 1회만 변경될 수 있음) 온도 조절 프로그램(300)을 구현하도록 구성된다. 제어 모듈(110)에는 타이머(도시되지 않음)가 제공된다. 설정 단계에서, S301에서, 최고 수온(T4)이 프로그램(300)에 입력되고, S302에서, 최저 수온(T5)이 프로그램(300)에 입력된다. 최고 수온(T4)과 최저 수온(T5)은, 샤워 중에 제어 모듈(110)이 교대시킬 수온들(예를 들어, 각각 41℃ 및 38℃)이며, 이들은 사용자에 의해 수동으로 설정되거나 에너지 소비 고려사항들 및/또는 건강상 이점의 고려사항들에 기초하여 공장설정에 의해 미리결정될 수 있다. 예를 들어, 이것은, 가변적이지만, 6분 동안, 1분은 높았다가 1분은 낮았다가 할 수 있다. 이것은, 가변적이며, 사용자들에 맞추어 프로파일링되거나, MLA들과 요금 비용들을 통해 최적화될 수 있다. 일부 실시예에서, 온도(T4)는 사용자에 의해 선호되는 온도로 수동 설정될 수 있고, 온도(T5)는 미리결정된 에너지 소비(절약) 목표를 달성하기 위해 사용자에 의해 수동으로 설정된 또는 제어 모듈(110)에 의해 자동으로 설정된 미리결정된 온도만큼 T4보다 낮은 온도로 설정될 수 있으며; 대안적으로, 사용자가 낮은 온도(T5)를 설정하고 제어 모듈이 미리결정된 에너지 소비 목표에 따라 높은 온도(T4)를 결정할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제어 모듈(110)은, 예를 들어, MLA를 사용하여 결정된 사용자 선호도에 의해 안내되는 미리결정된 에너지 소비 목표를 달성하기 위해, 온도들(T4 및 T5) 모두를 조정하도록 구성될 수 있다. 미리결정된 에너지 소비 목표는, 샤워 사용을 위해서 특정하게 설정될 수 있고, 예를 들어 사용자 프로파일에 기초하여 서로 다른 사용자에 대해 서로 다를 수 있고, 하루 중 서로 다른 시간에 따라 및/또는 서로 다른 계절에 따라 다를 수 있고, 또는, 에너지 소비를 특정의 지출 목표 아래로 유지하거나 에너지 소비의 비용을 특정의 양만큼 절감하기 위해, 통상적으로 또는 샤워 사용의 시간에서, 제어 모듈(110)에 의해 에너지 요금에 기초하여 자동으로 설정될 수 있다. 에너지 소비 목표에 기초하여 최고 및 최저 수온(T4 및 T5) 중 적어도 하나 또는 둘 다를 조정함으로써, 급수 시스템(100)은, 원하는 에너지 소비 목표에 맞지 않는 임의의 온도들을 설정할 수 있는 사람 조작자로부터의 수동 입력을 방지함으로써, 원하는 수준의 에너지 소비 절약을 달성할 수 있다.
프로그램(300)이 구현될 때, S303에서, 샤워기가 켜져 있는 것이 감지되면, S304에서, 제어 모듈(110)은 샤워기의 수온을 최고 수온(T4)으로 설정하고 타이머의 시간(t)을 0으로 설정한다.
그리고 나서, 제어 모듈(110)은 타이머를 지속적으로 모니터링하고, S305에서, 시간(t)이 제4시간임계값(t4)에 도달했는지를 판정한다. 시간(t)이 제4시간임계값(t4)에 도달하지 않은 경우, 제어 모듈(110)은 샤워물의 온도를 T4로 유지하고, 타이머를 계속 모니터링한다.
S305에서, 제어 모듈(110)이 시간(t)이 제4시간임계값(t4)에 도달했다고 판정하면, S306에서, 제어 모듈(110)은 예를 들어 샤워기에 공급되는 물에서 온수의 비율을 감소시킴으로써 샤워물의 온도를 최고 수온(t4)에서 최저 수온(t5)으로 변경하도록, 급수 시스템(100)을 제어한다. 동시에, 제어 모듈(110)은 타이머의 시간(t)을 0으로 리셋한다.
제어 모듈(110)은 다시 타이머를 지속적으로 모니터링하고, S307에서, 시간(t)이 제5시간임계값(t5)에 도달했는지를 판정한다. 시간(t)이 제5시간임계값(t5)에 도달하지 않은 경우, 제어 모듈(110)은 샤워물의 온도를 T5로 유지하고, 타이머를 계속 모니터링한다.
S307에서, 제어 모듈(110)이 시간(t)이 제5시간임계값(t5)에 도달했다고 판정하면, 제어 모듈(110)은, 예를 들어 샤워기에 공급되는 물에서 온수의 비율을 초기 수준으로 되돌림으로써 샤워물의 온도를 최저 수온(T5)에서 최고 수온(T4)으로 되돌리도록, 급수 시스템(100)을 제어한다. 다시, 제어 모듈(110)은 타이머의 시간(t)을 0으로 리셋하고, 타이머를 지속적으로 모니터링한다.
본 실시예에서, 제어 모듈(110)은, 1회의 샤워 동안, 샤워물의 온도를 최고 수온(T4)과 최저 수온(T5) 사이에서 주기적으로 교대시킴으로써 샤워물의 온도를 조절한다. 수온 변화(즉, T4 및 T5)가 발생하는 빈도는, 사용자에 의해 수동으로 설정되거나 공장설정에 의해 미리결정될 수 있다. 예를 들어, t4와 t5는, 예를 들어 1분으로 동일할 수 있고, 또는, t4와 t5는, 예를 들어 샤워가 5분 동안 따뜻한 설정으로 유지된 다음에 1분 동안 차가운 설정으로 변경되도록, t4는 5분과 같고 t5는 1분과 같게끔 서로 다를 수 있다. 또한, 추가적인 조절 방법은, 1분 T4, 1분 T5, 1분 T4, 1분 T5일 수도 있다. 정현파 유형의 온도 곡선을 생성하면, 평균 온도가 T4보다 낮아질 것이다. 사용자들에 의해 탐색될 수 있고 구현될 수 있는 다양한 조합들이 존재한다. 이들은, 예시들일 뿐이며, 가변적이고, 특정 사용자들에 맞추어 프로파일링될 수 있으며, 또는, MLA들과 요금 비용들을 통해 최적화될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 샤워기가 켜진 것(개방)을 감지하면, 제어 모듈(110)은 샤워기가 처음 켜질 때의 샤워물의 온도를 최저 수온(T5)으로 먼저 설정할 수 있다. 제4시간임계값(T4) 이후에, 제어 모듈(110)은 샤워물의 온도를 최고 수온(T4)으로 교대시킬 수 있으며, 제5시간임계값(T5) 이후에 샤워물의 온도를 다시 최저 수온(T5)으로 교대시키고, 이후에 샤워기가 꺼질(폐쇄) 때까지 수온들(T4 및 T5) 사이를 번갈아 교대시킬 수 있다.
또 하나의 대안적인 실시예에서, 샤워기가 켜진 것을 감지하면, 제어 모듈(110)은 샤워물의 온도를 최고 수온(T4)(또는, 최저 수온(T5))으로 먼저 설정하고, 그리고 나서, 소정 기간 이후에, 샤워물의 온도를 최저 수온(T5)(또는, 최고 수온(T4))으로 교대시키고, 샤워기가 꺼질 때까지 샤워물의 온도를 T5(또는, T4)로 유지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 샤워물의 온도를 더 따뜻한 온도와 더 차가운 온도 사이에서 조절함으로써, 샤워물의 온도를 전체 시간 동안 따뜻한 온도로 유지할 때와 비교하여, 샤워들을 위한 물을 가열하기 위해 소비되는 에너지를 줄일 수 있다. 본 실시예는, 제1 실시예와 유사하게, 샤워 물이 열 에너지 저장소(150)에 의해 가열되는 경우에, 샤워들을 위한 에너지 요구량을 줄임으로써 열 에너지 저장소(150)에 저장된 에너지가 다른 급수구들에 온수를 공급하는 것과 같은 다른 용도들로 전환될 수 있다는 점에서, 특히 의미가 있다. 이렇게 하면, 급수 시스템(100)은 에너지 효율이 낮은 전기 가열 요소들(160)에 덜 의존할 수 있으므로, 급수 시스템(100)은 전체적으로 에너지 효율이 더 높아질 수 있게 된다.
당업자에게는 본 명세서에 개시된 실시예들이 독립적으로 또는 조합하여 구현될 수 있음이 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 실시예들은, 제어 모듈(110)의 MLA(120)와 같은, 하나 이상의 머신러닝 알고리즘을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 학습 단계 동안, MLA(120)는, 사용자의 선호하는 샤워물의 온도를 설정할 수 있고, 또한, 예를 들어, 소정 기간에 걸쳐 사용자에 의해 설정된 샤워물의 온도의 임의의 변동에 기초하여, 사용자에게 허용될 수 있는 샤워물의 온도의 변동을 설정할 수 있다. 따라서, 예를 들어, MLA(120)는, 시작 수온, 최적 수온 및 설정된 허용가능한 변동에 기초하여, 소정 기간에 걸쳐 사용자를 위한 점진적으로 낮아지는 샤워물의 온도를 설정하도록 배치될 수 있다. 더욱, MLA(120)는 예를 들어, 사용자의 선호 수온에 기초하여 샤워물의 최고 온도와 샤워물의 최저 온도를 설정할 수 있고, 또한, 허용가능한 변동에 기초하여 1회의 샤워 동안 교대시킬 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예들은, 프로그램들(200 및/또는 300)이 복수의 사용자들 각각에 대해 서로 다르게 구현되는 방식으로, 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(110)은, 복수의 사용자 프로파일들을 가능하게 하여, 각 사용자가 온도들(T1, T2, T3, T4 및/또는 T5)에 대한 서로 다른 선호들 및 서로 다른 시간 임계값들(t1, t2, t4 및/또는 t5)을 설정할 수 있게 된다.
당업자라면 알 수 있듯이, 본 기술들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구체화될 수 있다. 따라서, 본 기술들은, 전적으로 하드웨어 실시예의 형태, 전적으로 소프트웨어 실시예의 형태, 또는 소프트웨어와 하드웨어를 결합한 실시예의 형태를 취할 수 있다.
더욱, 본 기술들은, 컴퓨터로 판독가능한 프로그램 코드가 구현된 컴퓨터로 판독가능한 매체를 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터로 판독가능한 매체는 컴퓨터로 판독가능한 신호 매체 또는 컴퓨터로 판독가능한 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터로 판독가능한 매체는, 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체의 시스템, 장치, 또는 디바이스, 또는 앞서 설명한 것들의 적절한 조합일 수 있지만, 이에 국한되지는 않는다.
본 기술들의 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는, 객체지향 프로그래밍 언어들 및 종래의 절차적 프로그래밍 언어들을 포함하는 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다.
예를 들어, 본 기술들의 동작들을 수행하기 위한 프로그램 코드는, C와 같은 종래의 프로그래밍 언어로 된(해석된 또는 컴파일된) 소스, 객체 또는 실행가능 코드, 또는 어셈블리 코드, ASIC(주문형 집적회로) 또는 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이)를 설정하거나 제어하기 위한 코드, 또는 VerilogTM 또는 VHDL(초고속 집적회로 하드웨어 기술형 언어)과 같은 하드웨어 설명 언어용 코드를 포함할 수 있다.
프로그램 코드는 사용자의 컴퓨터에서 전적으로 실행되거나, 일부는 사용자의 컴퓨터에서 그리고 일부는 원격 컴퓨터에서 실행되거나, 원격 컴퓨터 또는 서버에서 전적으로 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자 컴퓨터에 연결될 수 있다. 코드 컴포넌트들은, 절차들, 방법들 등으로 구체화될 수 있으며, 네이티브 명령어 세트의 직접적인 기계 명령어들로부터 고수준 컴파일된 또는 해석된 언어 구성들(constructs)에 이르기까지의, 임의의 추상적(abstraction) 수준들의 명령어들 또는 명령어들의 시퀀스들의 형태를 취할 수 있는, 하위 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
또한, 본 기술들의 바람직한 실시예들에 따른 논리적 방법의 전부 또는 일부가, 본 방법의 단계들을 수행하기 위한 논리 요소들을 포함하는 논리 장치에서 적절하게 구체화될 수 있고, 그러한 논리 요소들은, 예를 들어, 프로그래머블 로직 어레이 또는 주문형 집적회로의 논리 게이트들과 같은 부품들을 포함할 수 있다는 것이, 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 논리 배열은, 예를 들어 고정된 또는 전송가능한 캐리어 매체를 사용하여 저장 및 전송될 수 있는 가상 하드웨어 기술형 언어를 사용하여, 그러한 배열 또는 회로에서 논리 구조들을 일시적 또는 영구적으로 구축하기 위한 요소들을 활성화함으로써, 더욱 구체화될 수 있다.
본 명세서에 인용된 실시예들 및 조건적 표현(conditional language)은, 독자가 본 기술의 원리들을 이해할 수 있도록 도움을 주기 위한 것이며, 본 기술들의 범위를 구체적으로 인용된 실시예들 및 조건들로 한정하기 위한 것이 아니다. 당업자는, 본 명세서에 명시적으로 설명되거나 도시되지는 않았지만, 그럼에도 불구하고, 본 기술의 원리들을 구현하고 첨부된 청구범위에 의해 정의된 범위 내에 포함되는, 다양한 배치들을 고안할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 상술한 설명은, 이해를 돕기 위해, 본 기술의 비교적 단순화된 구현들을 설명할 수 있다. 당업자가 이해할 수 있듯이, 본 기술의 다양한 구현예들은 더 복잡할 수 있다.
몇몇의 경우들에서, 본 기술에 대한 수정들의 유용한 예시들이라고 여겨지는 것들이, 또한 기재될 수 있다. 이는 단지 이해를 돕기 위한 것이며, 반복하지만, 본 기술의 범위를 한정하거나 그 한계들을 설정하기 위한 것이 아니다. 이러한 수정들은, 완전한 리스트가 아니며, 당업자는 본 기술의 범위 내에서 다른 수정들을 할 수 있다. 또한, 수정들의 예시들이 명시되지 않은 경우, 수정이 불가능하다거나 및/또는 설명된 것이 본 기술의 해당 요소를 구현하는 유일한 방법이라고 해석되어서는 안된다.
또한, 본 명세서에서 기술의 원리들, 양상들 및 구현들, 그리고 그들의 구체적인 실시예들을 열거하는 모든 기재들은, 현재 알려져 있거나 미래에 개발될 수 있는 그들의 구조적 및 기능적 등가물들을 모두 포함하도록 의도된다. 따라서, 예를 들어, 당업자에게는, 본 명세서의 모든 블록 다이어그램들이, 본 기술의 원리들을 구체화하는 예시적인 회로망의 개념적 형태들(views)을 나타낸다는 것으로 이해될 것이다. 마찬가지로, 모든 순서도들, 흐름도들, 상태 전환도들, 유사-코드 등이, 컴퓨터로 판독가능한 매체에 실질적으로 표현되어, 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 (그러한 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되지 않았더라도) 실행될 수 있는 다양한 프로세스를 나타낸다는 것으로 이해될 것이다.
"프로세서"라고 표시된 임의의 기능 블록을 포함하는, 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은, 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 연계하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 사용하여 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공되는 경우, 기능들은 하나의 전용 프로세서에 의해서 또는 하나의 공유 프로세서에 의해서 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들에 의해서 제공될 수 있다. 더욱, "프로세서" 또는 "컨트롤러"라는 용어의 명시적인 사용이, 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 지칭하는 것으로 해석되어서는 안되며, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어 저장을 위한 읽기전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 비휘발성 저장소를 암시적으로 포함할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 다른 (종래의 및/또는 맞춤형) 하드웨어도 포함될 수 있다.
소프트웨어 모듈들 또는 소프트웨어일 것이라고 암시되는 모듈들은, 본 명세서에서, 순서도의 요소들 또는 프로세스 단계들의 성능을 나타내는 기타 요소들의 임의의 조합 및/또는 텍스트 설명으로 표현될 수 있다. 이러한 모듈은, 명시적으로 또는 암시적으로 도시된 하드웨어에 의해 실행될 수 있다.
당업자에게는, 본 기술들의 범위를 벗어나지 않으면서도 전술한 예시적인 실시예들에 대해 많은 개선들 및 수정들이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 급수 시스템에 의한 에너지 소비량을 조절하기 위한 컴퓨터로 구현되는 방법으로서, 상기 급수 시스템은 열 에너지를 주변으로부터 열 에너지 저장 매체로 전달하도록 구성된 히트 펌프, 및 온도 센서들, 압력 센서들 및 타이머들을 포함하는 복수의 센서들부터 입력을 수신하며 상기 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하고, 상기 급수 시스템은 상기 열 에너지 저장 매체에 의해 가열된 온수를 급수구에 제공하도록 구성되고, 상기 방법은 상기 제어 모듈에 의해 수행되고, 또한 상기 방법은:
    상기 급수구에 제공되는 온수에 대한 제1온도를 설정하는 것;
    상기 급수구에 제공되는 온수에 대한 제2온도를 설정하는 것 - 상기 제2온도는 상기 제1온도와 서로 다름 -; 및
    상기 급수구가 켜져 있다고 판정되면, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도를 상기 제1온도와 상기 제2온도 사이에서 교대시키는 것 - 상기 제어 모듈은, 학습된 물 및 에너지 사용량 패턴을 결정하기 위해서 상기 복수의 센서들로부터의 입력들을 사용하여 훈련된 머신러닝 알고리즘(MLA)을 실행하고, 또한, 상기 제어 모듈은, 사용자로 하여금 상기 MLA에 의해 결정된 상기 학습된 물 및 에너지 사용량 패턴에 의해 안내된 미리결정된 에너지 소비 목표를 달성하도록 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 중 적어도 하나를 설정함 - 을 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 타이머를 더 포함하고,
    상기 방법은, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도가 상기 제1온도로 교대될 때, 상기 타이머를 0으로 초기화하여 제1경과시간을 기록하는 것을 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1경과시간이 제1시간임계값을 초과하였다고 판정되면, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도를 제2온도로 교대하는 것을 더 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도가 상기 제2온도로 교대될 때, 상기 타이머를 0으로 초기화하여 제2경과시간을 기록하는 것을 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2경과시간이 제2시간임계값을 초과하였다고 판정되면, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도를 상기 제1온도로 교대하는 것을 더 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1시간임계값 및/또는 상기 제2시간임계값은 사용자에 의해 설정되는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1시간임계값 및/또는 상기 제2시간임계값은 1분(a minute)의 배수인, 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1온도는 상기 제2온도보다 높고, 상기 제1시간임계값은 상기 제2시간임계값보다 높은, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 상기 제1온도의 입력을 수신하는 것을 더 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 상기 제2온도의 입력을 수신하는 것을 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 급수구에 제공되는 온수의 온도가 상기 급수구를 1회 사용하는 동안 상기 제1온도에서 상기 제2온도로 1회만 교대되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 급수구에 제공되는 온수의 온도가 상기 급수구를 1회 사용하는 동안 상기 제1온도와 상기 제2온도 사이에서 복수회 교대되는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1온도와 상기 제2온도는 35℃ 내지 44℃의 범위인, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    복수의 사용자 프로파일들을 저장하는 것을 더 포함하고,
    각 프로파일은, 상기 급수구의 복수의 사용자들 중 하나씩에 대응하고 또한 대응하는 제1온도를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    각 프로파일은, 대응하는 제2온도를 포함하는, 방법.
  16. 급수 시스템의 작동을 제어하기 위한 제어 모듈로서,
    상기 급수 시스템은 열 에너지를 주변으로부터 열 에너지 저장 매체로 전달하도록 구성된 히트 펌프 및 상기 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하며,
    상기 급수 시스템은 열 에너지 저장 매체에 의해 가열된 물을 급수구에 제공하도록 구성되고,
    상기 제어 모듈은 제1항에 기재된 방법을 구현하도록 구성된, 제어 모듈.
  17. 급수구에 온수를 공급하기 위한 급수 시스템으로서, 상기 급수 시스템은:
    열 에너지를 저장하도록 구성된 열 에너지 저장소;
    상기 열 에너지 저장소에 저장된 열 에너지를 사용하여 상기 급수 시스템에 의해 공급될 물을 가열하도록 구성되며, 상기 열 에너지 저장소의 근방에 배치된 열 교환기;
    열 에너지를 주변으로부터 상기 열 에너지 저장소로 전달하도록 구성된 히트 펌프; 및
    온도 센서들, 압력 센서들 및 타이머들을 포함하는 복수의 센서들부터 입력을 수신하며 상기 급수 시스템의 작동을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하고,
    상기 제어 모듈은,
    상기 급수구에 제공될 온수에 대한 제1온도를 설정하고;
    상기 급수구에 제공될 온수에 대한 제2온도를 설정하고 - 상기 제2온도는 상기 제1온도와 서로 다름 -; 및
    상기 급수구가 켜져 있다고 판정되면, 상기 급수구에 제공되는 온수의 온도를 상기 제1온도와 상기 제2온도 사이에서 교대시키도록 구성되고, 또한,
    상기 제어 모듈은, 학습된 물 및 에너지 사용량 패턴을 결정하기 위해서 상기 복수의 센서들로부터의 입력들을 사용하여 훈련된 머신러닝 알고리즘(MLA)을 실행하고, 그리고
    상기 제어 모듈은, 사용자로 하여금 상기 MLA에 의해 결정된 상기 학습된 물 및 에너지 사용량 패턴에 의해 안내된 미리결정된 에너지 소비 목표를 달성하도록, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 중 적어도 하나를 설정하는, 급수 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 급수 시스템은, 상기 급수 시스템에 의해 공급되는 물을 가열하도록 구성된 하나 이상의 전기 가열 요소들을 더 포함하는, 급수 시스템.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 급수구는 샤워기인, 급수 시스템.
  20. 컴퓨터 시스템에서 실행될 때, 상기 컴퓨터 시스템이 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 지시하기 위해, 컴퓨터로 판독가능한 저장 매체에 저장된, 컴퓨터 프로그램.
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