KR20050034085A - 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법 - Google Patents

에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법에 관한 것으로, 특히 인버터 에어컨의 냉방 구현시 실내외 온도 변화에 따른 인버터 압축기의 운전주파수 제어를 위해 실내기의 정격 냉방용량에 실내외 온도 및 설정온도에 따른 보정을 수행하여 요구냉방능력을 산출함으로써 원활한 냉방능력 구현이 가능한 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법에 관한 것이다.

Description

에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법{Method for Controlling Cool Air Load Calculation of Air-conditioner}
본 발명은 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인버터 에어컨의 냉방 구현시 실내외 온도 변화에 따른 인버터 압축기의 운전주파수 제어를 위해 실내기의 정격 냉방용량에 실내외 온도 및 설정온도에 따른 보정을 하여 요구냉방능력을 산출함으로써 원활한 냉방능력 구현이 가능한 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법에 관한 것이다.
일반적인 인버터 에어컨은 실내외 온도 변화에 따른 압축기 운전 주파수 제어를 실내 흡입온도와 설정온도의 온도차가 기준치 이상이면 압축기 운전 주파수를 정격 기준 주파수로 운전하고, 온도차가 기준치 이하이면 운전 주파수를 특정단위로 낮추어 운전한다. 그리고, 실외 온도 변화에 대해 보정하여 운전 주파수를 설정하여 사이클의 용량을 제어한다.
또한, 기본적인 실내외온도와 설정온도를 기반으로 복잡한 비례적분 및 퍼지제어를 적용하고 있다.
그러나, 이와 같은 제어방법은 운전 주파수 제어를 위해 많은 실내외 온도에 대한 구간별 제어 영역이 요구되기 때문에 그에 따른 데이터의 용량 증가로 비싼 실내외기 마이컴을 적용시켜야 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 실내외 온도차를 통한 운전 주파수 제어는 단실 에어컨에서는 특별한 제어문제는 발생하지 않으나, 다실의 멀티 에어컨에서는 온도변수가 실내기 수에 해당되는 만큼 늘어나 버리기 때문에 데이터 처리 과정이 매우 복잡하고 제어방법을 설정하기도 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 인버터 에어컨의 냉방 구현시 실내외 온도 변화에 따른 인버터 압축기의 운전주파수 제어를 위해 실내외 온도 및 설정온도에 따른 요구냉방능력을 산출함으로써 원활한 냉방능력 구현이 가능한 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법은, 정격 냉방 용량을 갖는 에어컨의 냉방부하를 산출하는 방법에 있어서, 실내기의 정격 냉방 용량에 외기 온도 보상 계수와 실내 온도 보상 계수 및 설정 온도 보상 계수를 보상시켜 요구 냉방 능력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에어컨의 요구 냉방 능력은,
수학식 를 이용하여 산출한다.
여기서, Qreq = 요구 냉방 용량[W], Qbase = 실내기의 정격 냉방 용량[W], COD = 외기 온도 보상 계수, CID = 실내 온도 보상 계수, CSET = 설정 온도 보상 계수, tj = 실외 온도[℃], ti = 실내 온도[℃], tset =설정 온도[℃] 이다.
또한, 상기 외기 온도 보상 계수(COD)는,
수학식 를 이용하여 산출한다.
여기서, k는 0이 아닌 임의의 값이고, 23은 실외온도 하한치 이다.
상기 실내 온도 보상 계수(CID)는,
수학식 를 이용하여 산출한다.
여기서, 16은 실내온도 하한치이다.
또한, 상기 설정 온도 보정 계수(Cset)는,
수학식 를 이용하여 산출한다.
여기서, 은 정격 부하를 나타내는 설정온도와 실내온도의 차이다.
이와 같이, 본 발명은 인버터 에어컨의 냉방 구현시 실내외 온도 변화에 따른 인버터 압축기의 운전주파수 제어를 위해 실내기의 정격 냉방 용량에 실내외 온도 및 설정온도에 따른 보정을 수행하여 요구냉방능력을 산출함으로써 원활한 냉방능력 구현이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에서는 한국 산업 규격 KS 9306의 건물 부하 계산을 근간으로 요구 부하량을 계산하였다.
여기서 BLC(33)은 실외 온도 33 [℃]에서 실내 온도를 27 [℃]로 유지하는 냉방 부하량으로 정격 표시 냉방 능력과 같은 값이다.
즉, KS9306에서의 건물부하계산은 정격 냉방 부하량에 외기 온도 보상 계수를 곱한 것이다. 그러므로 본 발명에서도 같은 방식으로 요구 냉방 부하를 계산하였다.
다만, 본 발명에서는 실내기의 정격 냉방 용량에 외기 온도 보상 계수 이외에 실내 온도 보상 계수 및 설정 온도 보상 계수를 보상시켜 요구 냉방 능력을 산출하였다. 그 요구 냉방 능력 산출식은 아래의 수학식1과 같다.
여기서, Qreq = 요구 냉방 용량[W], Qbase = 실내기의 정격 냉방 용량[W], COD = 외기 온도 보상 계수, CID = 실내 온도 보상 계수, CSET = 설정 온도 보상 계수, tj = 실외 온도[℃], ti = 실내 온도[℃], tset =설정 온도[℃] 이다.
도 1 은 본 발명에 의한 외기온도보상계수와 외기온도와의 관계 그래프이다.
상기 외기 온도 보상 계수(COD)는 상기에서 서술한 바와 같이 KS9306 에서 제시한 것과 같은 개념의 보상 계수를 사용하여 수학식 2로 정의 하였다.
다만, 외기 온도가 실외온도 하한치 23 [℃] 이하 조건에서도 에어컨이 작동해야 하므로 도 1에 도시한 바와 같이, 23 [℃] 조건에서 0 이 아닌 임의의 k 값을 같도록 수정 계수식을 조정하였다.
도 2 는 본 발명에 의한 실내온도보상계수와 실내온도와의 관계 그래프이다.
실내 온도 보정 계수(CID)는 수학식 3과 같이 정의 하였다.
도 2에 도시한 바와 같이, 실내 온도 하한치 16 [℃] 기점을 0, 실내 온도 27 [℃] 기점을 1.0 으로 하여 선형 보간 하였다. 하한 점을 16 [℃]로 한 이유는 당사 에어컨은 설정 온도를 16 [℃] 미만으로 설정할 수 없으므로 실내 온도가 16 [℃] 이하인 경우 요구 냉방 용량이 0이 되기 때문이다.
단, 리모컨의 설정온도는 제조사마다 다르게 채용이 되므로 제품 실정에 준하여 설정온도 하한치를 조정하면 된다. 타사의 경우 18℃를 적용하는 경우도 많으며, 일본은 주로 16℃를 활용하고 있다.
도 3 은 본 발명에 의한 설정온도보상계수와 온도차(실내온도와 설정온도 사이의 차)와의 관계 그래프이다.
설정 온도 보정 계수(CSET)를 다음 식과 같이 정의 하였다.
설정 온도 보정 계수를 결정하는데 사용한 변수는 설정 온도와 실내 온도의 차이다.
여기서 ΔTrating 은 정격 부하를 나타내는 설정온도와 실내온도의 차이다. 이는 개발자가 시스템의 구성 및 용도에 맞게 설정해야 하는 부분이다.
이와 같이, 본 발명은 인버터 에어컨의 냉방 구현시 실내외 온도 변화에 따른 인버터 압축기의 운전주파수 제어를 위해 실내기의 정격 냉방 용량에 실내외 온도 및 설정온도에 따른 보정을 수행하여 요구냉방능력을 산출함으로써 원활한 냉방능력 구현이 가능하다.
또한, 복수개 이상의 실내기를 구비하는 인버터 멀티 에어컨에서는 각 실내의 상이한 온도 및 상이한 부하 조건에 대해서 실내 전체 요구냉방능력으로 환산하여 표준화 방식을 채택하기 때문에 인버터 압축기의 운전 주파수 알고리즘 설정 방법이 부하조건에 보다 정확하게 제시될 수 있으며, 여러가지 조건에 의한 제어사양 증가가 없기 때문에 마이컴 등의 용량이 커지지 않게 되는 이점이 있다.
본 발명에 의한 실내기의 요구 냉방 능력을 산출하는 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
운전조건이 실내 25 [℃], 실외 32 [℃], 설정온도 21 [℃] 이고, 실내기가 RAS-066CR(6평형)일 경우에,
단실에서의 정격 냉방 능력은 표시 냉방 면적 6 [평](18.7 [m2])의 정격 표시 냉방 능력은 2300[W] 이다.
다음으로, 실외 온도 보정 계수를 수학식2를 이용해 연산하면 다음과 같다.
k = 0.1 로 설정한다.
이어서, 실내 온도 보정 계수는 수학식3을 이용해 연산하면
이다.
그리고, 설정 온도 보정 계수는 ΔTrating = 4 [℃]로 설정하여 수학식4를 이용해 연산하면,
이다.
따라서, 요구 냉방 능력은 수학식1을 통해 다음과 같이 구해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 인버터 에어컨의 냉방 구현시 실내외 온도 변화에 따른 인버터 압축기의 운전주파수 제어를 위해 실내기의 정격 냉방 용량에 실내외 온도 및 설정온도에 따른 보정을 수행하여 요구냉방능력을 산출함으로써 원활한 냉방능력 구현이 가능하다.
또한, 복수개 이상의 실내기를 구비하는 인버터 멀티 에어컨에서는 각 실내의 상이한 온도 및 상이한 부하 조건에 대해서 실내 전체 요구냉방능력으로 환산하여 표준화 방식을 채택하기 때문에 인버터 압축기의 운전 주파수 알고리즘 설정 방법이 부하조건에 보다 정확하게 제시될 수 있으며, 여러가지 조건에 의한 제어사양 증가가 없기 때문에 마이컴 등의 용량이 커지지 않는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 외기온도보상계수와 외기온도와의 관계 그래프.
도 2 는 본 발명에 의한 실내온도보상계수와 실내온도와의 관계 그래프.
도 3 은 본 발명에 의한 설정온도보상계수와 온도차(실내온도와 설정온도 사이의 차)와의 관계 그래프.

Claims (5)

  1. 정격 냉방 용량을 갖는 에어컨의 냉방부하를 산출하는 방법에 있어서,
    실내기의 정격 냉방 용량에 외기 온도 보상 계수와 실내 온도 보상 계수 및 설정 온도 보상 계수를 보상시켜 요구 냉방 능력을 산출하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에어컨의 요구 냉방 능력은,
    수학식
    를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법.
    (여기서, Qreq = 요구 냉방 용량[W], Qbase = 실내기의 정격 냉방 용량[W], COD = 외기 온도 보상 계수, CID = 실내 온도 보상 계수, CSET = 설정 온도 보상 계수, tj = 실외 온도[℃], ti = 실내 온도[℃], tset =설정 온도[℃] 이다.)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외기 온도 보상 계수(COD)는,
    수학식
    를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법.
    (여기서, k는 0이 아닌 임의의 값이고, 23은 실외온도 하한치 이다.)
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실내 온도 보상 계수(CID)는,
    수학식
    를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법.
    (여기서, 16은 실내온도 하한치이다.)
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 설정 온도 보정 계수(Cset)는,
    수학식
    를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 에어컨의 냉방부하 산출 제어 방법.
    (여기서, 은 정격 부하를 나타내는 설정온도와 실내온도의 차이다.)
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