KR200277148Y1

KR200277148Y1 - 에너지 절약 컨트롤장치

Info

Publication number: KR200277148Y1
Application number: KR2020020007308U
Authority: KR
Inventors: 윤대성
Original assignee: 윤대성
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2002-05-30

Abstract

본 고안은 실내의 허용 온습도값을 벗어나지 않는 범위내에서 외기조건과 가장 근접한 실내 온습도조건이 자동 설정됨에 따라 최소의 에너지로 항온항습 목적을 달성할 수 있는 에너지 절약 컨트롤장치에 관한 것으로서,

특히, 소정형상으로 제작된 본체와, 이 본체 내부로 각종 운전조건에 따라 팬, 냉방, 난방, 가습, 제습운전, 운전상황표시, 운전조건설정이 총괄 포함되는 제어수단은 물론이고, 제어동작에 따라 운전되는 구동부가 마련된 통상의 항온항습기 또는 공기조화기에 있어서, 외기의 온도를 감지하는 외기온도감지부(11)와, 외기의 습도를 감지하는 외기습도감지부(12)가 포함된 외기온습도감지기(1); 온도 및 습도감지부로 터 인가되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(21)를 포함하며, 또한 A/D변환부(21)를 통해 입력된 온도/습도값과 실내온습도제어기(3)의 설정부(32) 세팅값을 독출시켜 비교연산하는 제어부(22)가 구비된 에너지절약컨트롤러(2); 상기 외기온습도검출기(1)로부터 외부공기의 온도 및 습도값을 입력받아 실내 온습도제어기(3)의 현재 세팅값과 외기 온습도값을 비교하여 항온항습기가 최소한의 에너지로 운전할 수 있는 실내 온습도값으로 연산하는 한편, 연산된 값이 상기 세팅값으로 변경되도록 실내온습도제어기(3)로 전송한 것을 특징으로 한 에너지절약 컨트롤장치.

Description

에너지 절약 컨트롤장치{The device of an energy saving control}

본 고안은 항온항습에 필요한 실내의 공기조화장치에 설치되어 외기변동에 따라 실내 온습도 설정값을 변경할 수 있는 에너지 절약 컨트롤장치에 관한 것으로서, 특히 실내의 허용 온습도값을 벗어나지 않는 범위내에서 외기조건과 가장 근접한 실내 온습도조건이 자동 설정됨에 따라 최소의 에너지로 항온항습 목적을 달성할 수 있는 에너지 절약 컨트롤장치에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 통상적인 항온항습기 및 공조장치 등은 외기의 온습도와 관계없이 사계절 동일한 실내 온습도를 유지하기 위해 여름철에는 실내제습을 위한 냉동기를 가동하는 반면, 겨울철에는 실내 가습을 위해 보일러 가동 및 냉난방 가습장치를 연중 가동하는 비효율적인 방식으로 운영되고 있는 바, 그에따른 에너지 비용 소모가 매우 컸다.

한편, 최근에는 대한민국 실용신안등록출원 제99-9273호의 "항온항습기용 마이컴컨트롤러"가 소개되어 있는 바, 이 항온항습기용 마이컴컨트롤러는 실내 온습도값을 감지하여 실내 온습도값과 세팅값을 비교함으로써 외기조건과 상관없이 실내온습도를 항상 일정하게 유지시킨다.

위와같이 제어되는 항온항습실의 경우 온도조건은 세팅값에서 ±2∼5 ℃, 그리고 습도조건은 세팅값에서 ±5∼10%의 허용 한계를 가지고 있으며 이러한 허용한계내에서 온습도의 변경이 가능하다. 그리고, 항온항습기 또는 공기조화장치가 이러한 허용한계를 만족하는 최소한의 운전만을 수행할 경우 많은 에너지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있으나, 전술한 항온항습기용 마이컴컨트롤러의 경우 외부공기의 조건에 따라 수시로 온습도값을 수동으로 세팅해야 하는 번거러움 문제점이 있었다.

따라서 본 고안의 목적은 실내의 허용 온습도값을 벗어나지 않는 범위내에서 외기조건과 가장 근접한 실내 온습도조건을 설정함에 따라 가장 적은 비용의 에너지로 항온항습 목적을 달성할 수 있는 에너지 절약 컨트롤장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안이 적용된 에너지 절약 컨트롤장치의 구성을 도시한 블록도,

도 2는 도 1의 동작 흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 외기온습도검출기, 2 : 에너지절약컨트롤러,

3 : 실내온습도제어기.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 소정형상으로 제작된 본체와, 이 본체내부로 각종 운전조건에 따라 팬, 냉방, 난방, 가습, 제습운전, 운전상황표시, 운전조건설정이 총괄 포함되는 제어수단은 물론이고, 제어동작에 따라 운전되는 구동부가 마련된 통상의 항온항습기 또는 공기조화기에 있어서, 외기의 온도를 감지하는 외기 온도감지부와, 외기의 습도를 감지하는 외기습도감지부가 포함된 외기온습도감지기; 온도 및 습도감지부로터 인가되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부를 포함하며, 또한 A/D변환부를 통해 입력된 온도/습도값과 실내온습도제어기의 설정부 세팅값을 독출시켜 비교연산하는 제어부가 구비된 에너지절약컨트롤러; 상기 외기온습도검출기로부터 외부공기의 온도 및 습도값을 입력받아 실내 온습도제어기의 현재 세팅값과 외기 온습도값을 비교하여 항온항습기가 최소한의 에너지로 운전할 수 있는 실내 온습도값으로 연산하는 한편, 연산된 값이 상기 세팅값으로 변경되도록 실내온습도제어기로 전송한 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하며 본 고안의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안이 적용된 에너지 절약 컨트롤장치의 구성을 도시한 블록도이며, 도 2는 도 1의 동작 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안 에너지 절약 컨트롤장치는 크게, 실외온습도검출기(1), 에너지절약컨트롤러(2), 실내온습도제어기(3)로 나뉠 수 있는 바,

통상 실내온습도제어기(3)는 소정형상으로 제작된 본체와, 이 본체 내부로 각종 운전조건에 따라 팬, 냉방, 난방, 가습, 제습운전, 운전상황표시, 운전조건설정이 총괄 포함되는 제어수단은 물론이고, 제어동작에 따라 운전되는 구동부가 마련됨은 당연하다.

이러한 에너지절약컨트롤러는 다수의 실내온습도제어기를 동시에 제어할 수 있을뿐 아니라, 기존 실내온습도제어기에 에너지절약컨트롤러만 적용해도 무방하다.

이를 구체적으로 설명하면 먼저, 참조부호 34는 교류전압을 직류전압으로 강하 및 정류하여 공급하는 정전압부이며, 31은 실내온습도제어기를 총괄 제어하며 입력된 최적설정조건에 따라 지연, 작동시간별로 적절한 제어출력신호를 인가하는 제어부이고, 35는 상기 제어부의 제어신호에 따라 팬구동되는 팬구동부이다.

부호 36은 설정부 세팅 온도이상 상승되면 상기 제어부의 제어신호에 의해 설정온도까지 냉방운전을 실시하는 냉방운전구동부이며, 37은 설정부 세팅온도이하로 하강되면 상기 제어부의 제어신호에 의해 설정온도까지 난방운전을 실시하는 난방운전구동부이고, 38은 설정습도 이하로 하강되면 상기 제어부의 제어신호에 의해 설정습도까지 가습운전을 실시하는 가습운전구동부이다.

또한, 39는 설정습도 이상 상승되면 상기 제어부의 제어신호에 의해 설정습도까지 제습운전을 실시하는 제습운전구동부이며, 33은 설정부의 데이터값과 동작패턴, 시스템의 동작에 필요한 프로그램을 저장하고 있으며 필요에 따라 제어부에서 독출한다.

상기 실외온습도검출기(1)는 외기의 온도를 감지하여 에너지절약컨트롤러에 (2) 입력하여 주는 외기온도감지부(11)와, 외기의 습도를 감지하여 에너지절약컨트롤러(2)에 입력하여 주는 외기습도감지부(12)가 포함되어 있는 반면,

상기 에너지절약컨트롤러(2)는 온도 및 습도감지부로터 인가되는 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(21)를 포함하며, 또한 A/D변환부(21)를 통해 입릭된 온도/습도값과 실내온습도제어기(3)의 설정부(32) 세팅값을 독출시켜 비교연산하는 제어부(22)가 구비된다.

그리하여, 외기온습도검출기(1)로부터 외부공기의 온도 및 습도값을 입력받아 실내온습도제어기(3)의 현재 설정부(32)의 세팅값과 비교연산하되 실내온습도제어기(3)가 최소한의 에너지로 운전할 수 있는 실내 온습도값을 결정하는데, 이때 결정된 온습도값을 다시 설정부(32)로 전송하여 변경시킴으로써 이후의 운전조건으로 세팅케 하는 것이다.

이상의 설명은 본 고안의 일 실시예에 불과하며, 본 고안의 그 구성요지 범위내에서 외부 원격제어 모니터링 위한 통신출력기능 포함등 얼마든지 변경 및 개조가 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 도 2를 근거로 상세히 설명하면 다음과 같다.

실내온습도제어기(3)는 통상 사용자가 설정부(32)를 통해 조건을 미리 입력하면 그에따른 동작을 자동으로 수행됨은 당연하며, 예컨대, 설정온도조건에서 온도조건이 상승한 것으로 조작하면 제어부(31)는 냉방운전을 온시키며, 온도조건을 하강한 것으로 조작하면 난방운전을 진행한다.

또한, 설정습도조건에서 습도조건이 하강된 깃으로 조작하면 가습운전을 진행하고, 습도조건이 상승한 것으로 조작되면 제습운전을 실행하되 당연히 설정습도 조건까지 운전하다가 정지한다.

이와같은 실내온습도제어기(3)는 외기조건에 따라 설정부(32)의 세팅값이 자동 변경되는데, 외기온도감지부(11)의 온도센서를 통해 현재 외기온도를 감지하며, 또한 외기습도감지부(12)의 습도센서를 통해 현재 외기습도를 감지한다(S11)(12).

상기 동작에 의해 감지된 온도 및 습도신호는 A/D변환부(21)를 통해 제어부(22)에 입력되는데, 이때 제어부(22)는 실내온습도제어기(3) 설정부(32)의 세팅값을 읽는다.

단계S13은 메모리된 데이터값과 상기 온도 및 습도값을 비교하여 연산하는 데, 이때 상하한값이 있을 경우는 상하한값으로(S15), 상하한값이 없을 경우는 연산 세팅된 값(S16)으로 결정한다(S17).

단계S17이후 에너지절약컨트롤러(2)는 결정된 값을 실내온습도제어기(3)로 전송하고 이 전송된 값은 설정부 세팅값으로 자동 수정되며, 이 수정된 값으로 운전을 진행한다.

예컨대, 하계냉방일 경우 외기조건 온도/습도를 33 ℃, 55%RH, 세팅값 22 °C, 50%RH일때, 미리 외기조건별 세팅값으로 설정한 값으로 연산한 (에너지절약컨트롤러) 26.5 ℃, 67.8%RH로 선정되나, 이때 상한값이 25 ℃, 60%RH일 경우 에너지 절약컨트롤러는 25 ℃, 60%RH값을 실내온습도제어기로 전송하여 설정부의 설정값으로 결정시킨다.

이결과 냉수코일 전후 엔탈피차는 일반 실내조건일 경우 5.3K cal/Kg이나 에너지절약컨트롤러에 의한 연동제어시 상하한값을 설정치 않을 경우 2.1Kcal/Kg'(일반조건의 39.6%의 에너지비용)으로, 상하한값을 설정할 경우 3.2Kcal/Kg'(일반조건의 60%의 에너지 비용)으로 항온항습목적을 달성 할 수 있다.(첨부기술자료 No.1 참조)

동계운전일 경우 외기조건 온도/습도를 0 ℃, 60%RH, 세팅값 22 ℃, 50%RH일때, 미리 외기조건별 세팅값으포 설정한 값으로 연산한 (에너지절약컨트롤러) 18 ℃, 30%RH로 선정되나, 이때 상한값이 19 ℃, 40%RH일 경우 에너지절약컨트롤러는 19 ℃, 40%RH값을 실내온습도제어기로 전송하여 설정부의 설정값으로 결정시킨다.

여기서, 필요공급가습량 엔탈피차는 일반 실내조건일 경우 0.0059Kg/Kg'이나 에너지절약컨트롤러에의한 연동제어시 상하한값을 설정치 않을 경우 0.0015Kg/Kg'(일반조건의 25.4%의 에너지비용)으로, 상하한값을 설정할 경우 0.0031Kg/Kg'(일반조건의 52.5%의 에너지비용)으로 항온항습 목적을 달성 할 수 있다.

(첨부기술자료 No.2참조)

기술자료 No.1 - 하계 냉방시의 에너지 절감예

1)기본조건

① 외기조건

- 온도 : 33℃

- 상대습도 : 55%RH

- 절대습도 : x=0.0175kg/kg'

- 공기 중 엔탈피: i= 18.6kcal/kg'

② 일반 항온 항습시의 실내 공기 조건

- 온도 : 22℃

- 상대 습도 : 50%RH

③ 에너지 절약 콘트롤 장치 설치시 실내 공기 조건

- 온도 : 26.5℃

- 상대습도 : 67.8%RH

④ 에너지 절약 콘트롤 장치 설치후 상한값 설정시 실내 공기 조건

- 온도 : 26℃

- 상대습도 : 60%RH

⑤ 외기 유입량 : 공조 순환풍량의 25%

⑥ 실내 공기의 현열비 : 0.9

2) 냉수 코일 전후의 엔탈피차

① 일반 항온 항습 조건시 : Δi=5.3kcal/kg'

② 에너지 절약 콘트롤 장치 설치시

- 상한값을 설정치 않을 때 : Δi=2.1kcal/kg'(일반조건의 39.6%)

- 상한값을 설정할 경우 : Δi=3.2kcal/kg'(일반조건의 60%)

기술자료 No.2 - 동계 냉방시의 에너지 절감예

1)기본조건

① 외기조건

- 온도 : 0℃

- 상대습도 : 60%RH

- 절대습도 : x=0.0023kg/kg'

② 일반 항온 항습시의 실내 공기 조건

- 온도 : 22℃

- 상대 습도 : 50%RH

- 절대습도 : x=0.0082kg/kg'

③ 에너지 절약 콘트롤 장치 설치시 실내 공기 조건

- 온도 : 18℃

- 상대습도 : 30%RH

- 절대습도 : x=0.0038kg/kg'

- 온도 : 19℃

- 상대습도 : 40%RH

- 절대습도 : x=0.0054kg/kg'

2) 필요 공급 가습량

① 일반 항온 항습 조건시 : Δx=0.0059kgl/kg'

② 에너지 절약 콘트롤 장치 설치시

- 하한값을 설정치 않을 때 : Δx=0.0015kg/kg'(일반조건의 25.4%)

- 하한값을 설정할 경우 : Δx=0.003kg/kg'(일반조건의 52,5%)

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 실내의 허용 온습도값을 벗어나지 않는 범위내에서 외기조건과 가장 근접한 실내 온습도조건을 설정함에 따라 가장 적은 비용의 에너지로 항온항습 목적을 달성할 수 있는 효과가 있다.

Claims

소정형상으로 제작된 본체와, 이 본체 내부로 각종 운전조건에 따라 팬, 냉방, 난방, 가습, 제습운전, 운전상황표시, 운전조건설정이 총괄 포함되는 제어수단은 물론이고, 제어동작에 따라 운전되는 구동부가 마련된 통상의 항온항습기 또는 공기 조화기에 있어서,

외기의 온도를 감지하는 외기온도감지부(11)와, 외기의 습도를 감지하는 외기습도감지부(12)가 포함된 외기온습도감지기(1);

온도 및 습도감지부로터 인가되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(21)를 포함하며, 또한 A/D변환부(21)를 통해 입력된 온도/습도값과 실내 온습도제어기(3)의 설정부(32) 세팅값을 독출시켜 비교연산하는 제어부(22)가 구비된 에너지절약컨트롤러(2);

상기 외기온습도검출기(1)로부터 외부공기의 온도 및 습도값을 입력받아 실내 온습도제어기(3)의 현재 세팅값과 외기 온습도값을 비교하여 항온항습기가 최소한의 에너지로 운전할 수 있는 실내 온습도값으로 연산하는 한편, 연산된 값이 상기 세팅값으로 변경되도록 실내온습도제어기(3)로 전송한 것을 특징으로 한 에너지절약 컨트롤장치.