KR20050077995A - 가스 히트 펌프를 이용하는 자동 공기 조화기 시스템 및그의 제어 방법 - Google Patents

가스 히트 펌프를 이용하는 자동 공기 조화기 시스템 및그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 히트 펌프를 이용하는 자동 공기 조화기 시스템 및 그의 자동 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 자동 공기 조화기 시스템은 다수의 가스 히트 펌프 실외기와 공기 조화기 시스템 내에 설치된 다수의 직접 팽창 코일을 각 장비의 동작이 연계되도록 구비한다. 전자동 냉매 팽창 밸브와 제어 시스템 및/또는 건물 자동화 시스템과 통신망을 통하여 연결되고, 실내외의 냉난방 환경의 변화에 대응하여 실외기 및 공기 조화기 시스템을 자동 제어한다. 따라서 실외기의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전을 자동으로 제어되도록 구현함으로써, 불필요하고 연속적인 실외기의 운전을 방지하고, 에너지 소모를 최소화한다. 또한, 사용자의 단순한 조작에 의해 자동 공기 조화기 시스템의 운전의 편의성을 극대화하고 유지, 관리가 용이하다.

Description

가스 히트 펌프를 이용하는 자동 공기 조화기 시스템 및 그의 제어 방법{AUTOMATED AIR CONDITIONING SYSTEM USING GAS ENGINE HEAT PUMP AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 자동 공기 조화기 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 가스 히트 펌프(Gas engine Heat Pump : GHP)를 이용한 자동 공기 조화기 시스템 및 그의 자동 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 냉난방 시스템은 냉동기, 보일러, 냉각탑 및 공기 조화기를 이용하는 시스템으로서, 이는 냉동기와 보일러에서 냉수 및 온수를 생산해 공기 조화기의 냉온수 코일로 이송시켜 실내로 냉풍 및 온풍을 공급한다. 이러한 냉난방 시스템은 냉동기 가동 및 냉온수 이송용 전기 동력과 보일러 운전에 필요한 연료 소비가 크며, 장비 설치시 큰 면적이 소요되고 배관 구성이 복잡하여 공사비가 상승하는 문제점이 있다.
일반적으로 가스 히트 펌프를 이용하는 공기 조화기 시스템은 가스 히트 펌프로부터 발생된 냉매를 공기 조화기 내에 설치된 직접 팽창 코일에 제공하고 송풍기와, 급기 및 환기 덕트 등을 통해 실내의 토출구로 냉난방용 공기를 공급한다. 가스 히트 펌프는 가스 엔진과 히트 펌프를 포함하며, 공기 조화기와 실내 공간에 대응하여 다수(예컨대, 2 대 내지 12 대 정도)가 구비된다.
도 1을 참조하면, 일반적인 공기 조화기 시스템(10)은 가스 엔진(22)과 가스 히트 펌프(24)를 구비하는 적어도 하나 이상의 실외기(20)와, 냉매 팽창 코일(16)을 구비하는 공기 조화기(14)를 포함한다. 실외기(20)와 공기 조화기(14)는 냉매 배관(26)을 통해 연결되고, 공기 조화기(14) 및 냉매 팽창 코일(16)은 급기 및 환기 덕트(8)를 경유하여 실내(2)로/로부터 급기 및 환기 토출구(6, 4)를 통하여 냉난방용 공기를 공급/환기시킨다.
또한 상기 공기 조화기 시스템(10)은 제어판(12)을 구비하고, 통신망(18)을 통하여 제어판(12)과 냉매 팽창 코일(16)과 연결된다. 따라서 제어판(12)은 공기 조화기(14)의 동작 예를 들어, 공기 조화기(14)의 온/오프 제어와, 팬 센서(미도시됨) 등을 모니터링한다. 그러나 상기 제어판(12)은 단순히 공기 조화기(14)의 동작 만을 제어함으로써, 상기 공기 조화기 시스템(10)은 실외기(20)가 연속적으로 구동되며, 이는 다수의 실외기가 구비되는 경우에도 마찬가지이다.
그 결과, 실외기(20)의 과도 운전으로 연료 및 전기 소모가 많고, 지속적인 동작으로 장비 노화가 빠르게 진행되는 등의 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 국내 실용신안등록번호 제 20-0307425호(등록일 : 2003년 3월 3일)의 '멀티형 가스 히트 펌프 공기 조화 시스템'이 공개되어 있다. 상기 실용신안은 가스 엔진의 출력으로 히트 펌프를 가동시켜 공기 조화기에 공급하여 냉난방을 실시할 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 '멀티형 가스 히트 펌프 공기 조화 시스템'은 다수의 실외기와 공기 조화기의 가동에 대한 댓수 제어, 교번 운전, 부분 운전 및 순차 운전 등의 제어가 이루어지지 않으며, 또한 건물 자동화 시스템과의 연계되어 동작 제어가 불가능하다.
따라서 상기 공기 조화 시스템은 경제적인 장비의 운전 및 사용자의 운전 조작의 편의성을 제공하는 것에 대한 해결책을 제공하기 힘들다. 또한 실내에 공급되는 공기의 청정도 조절, 탈취, 살균 등 사용자의 다양한 요구와 상황에 대처하는 기능을 만족시키는데 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 통신망을 통하여 다양한 기능을 갖도록 제어 가능한 가스 히트 펌프식 자동 공기 조화기 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자 제어 시스템과 연계하고, 실내외의 환경 조건의 대응하여 실외기의 운전 상태를 제어하기 위한 공기 조화기 시스템의 제어 방법을 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실외기의 운전 상태를 제어하여 불필요하고 연속적인 실외기의 운전을 방지하여, 장비 마모 및 전기 동력과 연료의 소모를 최소화하여 경제성을 향상시키는 자동 공기 조화기 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기 조화기 시스템의 운전 조작시의 편의성을 극대화하여 유지 관리 및 운영의 생산성을 향상시키기 위한 자동 공기 조화기 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실내에 공급되는 공기의 청정도 유지, 탈취 및 살균 등의 실내 상태를 모니터링하여 거주자의 다양한 요구에 상응하는 쾌적하고 깨끗한 냉난방용 공기를 공급할 수 있는 자동 공기 조화기 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 가스 히트 펌프 방식의 자동 공기 조화기 시스템은, 실내의 냉난방 상태를 감지하기 위하여 실내에 적어도 하나 이상이 구비되는 센서부와; 가스 엔진 및 히트 펌프를 구비하는 적어도 하나의 실외기와; 상기 실외기로부터 냉매를 공급받아서, 상기 실내의 냉난방을 조절하기 위한 공기 조화기 및; 상기 실외기 및 상기 공기 조화기와 통신망을 통해 각각 연결되고, 상기 센서부로부터 상기 실내의 냉난방 상태를 모니터링하며, 상기 모니터링 결과에 따라 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 제어하는 제어 시스템을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템으로부터 상기 모니터링 정보에 대응하는 제어 신호를 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기가 인식하는 신호로 변환하여 출력하는 신호 변환 장치를 더욱 포함한다. 상기 신호 변환 장치는; 상기 실외기 및 상기 공기 조화기와 상기 통신망을 통하여 데이터 통신을 수행하기 위한 인터페이스부와, 상기 제어 신호를 상기 실외기 및 상기 공기 조화기가 인식하도록 신호 변환하여 상기 인터페이스부로 출력하는 신호 변환부 및, 상기 실외기 및 상기 공기 조화기의 동작을 감지하여 상기 제어 시스템으로 제공하고, 상기 신호 변환부로부터 상기 변환된 신호를 받아서 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기로 출력하는 제어부를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템과 통신망을 통해 연결되고, 상기 실외기 및 상기 공기 조화기의 동작을 상기 통신망을 통해 원격 제어하는 건물 자동화 시스템을 더욱 포함한다.
자동 공기 조화기 시스템의 자동 제어 방법은, 실내의 냉난방 환경을 감지하여 모니터링하는 단계와; 모니터링 결과, 실외기 및/또는 공기 조화기의 동작을 제어할 냉난방 환경 조건이면, 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계 및; 상기 제어 신호에 응답해서 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 구동하는 단계를 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어 신호를 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기가 인식할 수 있는 신호로 변환하는 단계를 더 포함한다. 상기 모니터링 중, 건물 자동화 시스템으로부터 원격 제어 신호가 입력되면, 상기 원격 제어 신호에 대응하여 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 제어하도록 하는 단계를 더 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 구동하는 단계는; 상기 냉난방 환경 조건에 대응하여 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전 중 적어도 어느 하나로 동작시킨다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 모니터링하는 단계는; 상기 실내에 적어도 하나 이상 구비되는 센서부로부터 상기 실내의 온도, 습도, 공기 청정도에 대한 감지 정보를 상기 통신망을 통해 받아서 처리한다. 또한, 상기 모니터링하는 단계는; 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기 시스템의 운전 상태에 따른 정보를 실시간으로 받아서 처리하는 것을 더 포함되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 냉난방용 제어 시스템 또는 건물 자동화 시스템을 통해 실내 냉난방 환경에 대응하여 실외기 및 공기 조화기 시스템의 운전 상태를 자동 제어한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동 공기 조화기 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면, 상기 자동 공기 조화기 시스템(100)은 실내(102)에 적어도 하나 이상 구비되는 센서부(미도시됨)와, 복수 대의 실외기(110)와, 공기 조화기 시스템(120)와, 신호 변환 장치(150) 및 냉난방용 자동 제어를 위한 제어 시스템(160)을 포함한다. 그리고 상기 구성 요소들이 상호 신호 전송 가능한 통신망(140)을 구비하고, 이를 통해 상기 구성 요소들이 연결된다. 상기 통신망(140)을 예를 들어, 전화 라인, LAN 및/또는 RS-232C 등으로 구비되며, 감지 정보 및 제어 신호를 전송한다.
상기 센서부는 실내(102)의 일정 위치에 구비되어 실내 공간의 온도, 습도 및 공기 청청도 등을 감지하여 상기 제어 시스템(160)으로 제공한다.
상기 실외기(110)는 각각 가스 히트 펌프의 구동원인 가스 엔진(112)과, 냉난방용 냉매를 순환시키는 히트 펌프(114)를 구비하고, 냉매 배관(132)을 통하여 상기 공기 조화기 시스템(120)과 연결된다. 상기 실외기(110)는 냉매 배관(132)을 경유하여 냉매를 상기 공기 조화기 시스템(120)로 공급한다.
상기 공기 조화기 시스템(120)은 직접 팽창 코일(124)과, 공기 조화기(122)와, 급기 및 환기 송풍기(126, 128)와, 급기 및 환기 덕트(130)를 포함하며, 상기 냉매 배관(132)을 통하여 상기 실외기(110)로부터 직접 팽창 코일(124)까지 연결된다. 상기 공기 조화기(122)는 각 기능별로 모듈 형태로 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 공기 조화기(122)는 도면에는 도시되지 않았지만, 믹싱 챔버, 프리/미디움 필터, 카본 필터, 광촉매 필터, 자외선 필터 및 기화식 가습기 등이 각각 모듈화되고, 이들이 체결되는 구조를 갖는다.
따라서 상기 실외기(110)와 상기 공기 조화기 시스템(120)은 냉매 배관(132)을 통해 연결되고, 공기 조화기(122) 및 냉매 팽창 코일(124)은 급기 및 환기 덕트(130)를 경유하여 실내(102)로/로부터 급기 및 환기 토출구(106, 104)를 통하여 냉난방용 공기를 공급/환기시킨다.
상기 제어 시스템(160)은 예컨대, 전형적인 컴퓨터 시스템, 프로그램어블 로직 컨트롤러(PLC) 등으로 구비되며, 도면에는 도시되지 않았지만, 중앙 처리 장치, 메모리 장치 및 입출력 장치를 포함한다. 따라서 상기 제어 시스템(160)은 냉난방을 위한 설정 정보(예를 들어, 온도, 습도 및 청정도 등)를 저장하고, 설정 정보에 대응하여 실외기(110) 및/또는 공기 조화기 시스템(120)의 운전을 제어한다. 특히, 본 발명에 의하면, 상기 제어 시스템(160)은 상기 센서부(미도시됨)로부터 감지 정보를 받아서 실내(102)의 냉난방 상태를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하여 실외기(110)의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전을 위한 제어 신호를 출력한다. 또한, 상기 제어 시스템(160)은 상기 공기 조화기 시스템(120)의 온/오프 제어, 팬 회전수 감지, 밸브 개폐 제어 등 운전 상태를 제어하거나 모니터링한다.
그리고 상기 신호 변환 장치(150)는 상기 제어 시스템(160)으로부터 제어 신호를 받아서 실외기(110) 및 공기 조화기 시스템(120)이 인식하는 신호로 변환하여 실외기(110) 및/또는 공기 조화기(122)로 출력한다. 예를 들어, 상기 신호 변환 장치(150)는 RS-232C를 통하여 상기 제어 시스템(160)으로부터 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기(122)로 상기 제어 신호를 출력하고, 상기 공기 조화기 시스템(120)으로부터 감지 정보를 상기 제어 시스템(160)으로 출력한다.
따라서 상기 자동 공기 조화기 시스템(100)은 가스 엔진(112)을 가동하고 이에 의한 구동력을 이용해 히트 펌프(114)에서 순환 사이클을 구성해 냉매를 압축 및 응축한다. 그 후, 공기 조화기 시스템(120)에 내장된 직접 팽창 코일(124)로 냉매를 공급하여 급기 및 환기 송풍기(126, 128)와, 급기 및 환기 덕트(130)를 통해 실내(102)로 냉난방 공기를 공급하여 냉방 및 난방을 실시하고 실내의 오염된 공기를 외부로 배출시킨다. 이 때, 상기 자동 공기 조화기 시스템(100)은 제어 시스템(160)에 의해 실내 냉난방 환경을 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하여, 실외기(110) 및 공기 조화기 시스템(120)의 운전을 자동 제어한다.
도 3은 도 2에 도시된 공기 조화기 시스템(100)의 자동 제어 수순을 나타내는 흐름도이다. 이 수순은 상기 제어 시스템(160)이 처리하는 프로그램으로써, 상기 프로그램은 상기 제어 시스템(160)의 저장부(미도시됨)에 구비된다.
도면을 참조하면, 상기 제어 시스템(160)은 단계 S200에서 실내(102)에 구비되는 다수의 센서부(미도시됨)로부터 실내의 냉난방 환경(예컨대, 온도, 습도, 공기 청정도 등)에 따른 감지 정보를 받아서 실시간으로 실내의 냉난방 환경을 모니터링한다.
단계 S202에서 모니터링 중, 감지 정보로부터 실외기(110)의 운전 제어가 필요한 경우가 발생되는지를 판별한다. 판별 결과, 운전 제어가 필요하면 이 수순은 단계 S204로 진행하여 실외기(110)의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하고, 상기 제어 신호는 상기 신호 변환 장치(150)에 의해 상기 실외기(110)가 인식 가능한 신호로 변환한다. 단계 S206에서 변환된 신호를 운전 제어가 필요한 실외기(110) 및/또는 공기 조화기 시스템(120)으로 전송하고 이어서 단계 S208에서 변환된 신호에 응답해서 실외기의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전 중 적어도 하나의 방식으로 구동되도록 제어한다. 이 때, 상기 제어 시스템(160)은 상기 공기 조화기 시스템(120)의 온, 오프 제어 뿐만 아니라, 운전 상태를 모니터링한다. 즉, 상기 공기 조화기 시스템(120)으로부터 운전 상태에 따른 팬 회전수, 이물질 여부 등을 감지하여 팬 회전수 및 밸브 개패 등을 제어한다.
따라서 상기 자동 공기 조화기 시스템(100)은 실내(102)의 냉난방 환경에 대응하여 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 운전을 자동 제어 및 상태를 실시간으로 모니터링한다.
계속해서, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 실시예는 상기 제 1 실시예의 자동 공기 조화기 시스템(100)와 함께 건물 자동화 시스템(170)을 통신망(140)을 통해 연결하고, 건물 자동화 시스템(170)으로부터 실외기(110)의 운전을 원격 제어 가능하도록 구비한 것이다. 따라서 도 2에 도시된 구성 요소들과 동일한 기능의 구성 요소들은 동일한 참조 번호를 기재하고, 여기서 이들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 상기 자동 공기 조화기 시스템(100')은 다수의 실외기(110)와, 상기 실외기(110)에 대응하여 냉매 직접 팽창 코일(124)을 구비하는 공기 조화기 시스템(120)과, 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)의 운전 상태를 모니터링하고, 모니터링에 따른 제반 운전을 제어하기 위한 제어 시스템(160)과, 상기 제어 시스템(160)으로부터 제어 신호를 받아서 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)이 인식 가능한 신호로 변환하는 신호 변환 장치(154) 및, 상기 제어 시스템(160)으로 상기 실외기(110) 및/또는 상기 공기 조화기 시스템(120)을 원격 제어하기 위한 건물 자동화 시스템(170)을 포함한다.
상기 공기 조화기 시스템(120)은 공기 조화기(122)와, 냉매 팽창 코일(124)과, 급기 및 환기 송풍기(126, 128)와, 자동 냉매 팽창 밸브(125)와, 자동 풍량 조절 댐퍼(121a ~ 121c) 및 공기 상태 측정 센서(123a, 123b)를 구비한다.
상기 신호 변환 장치(150)는 모터/센서 제어부(152)와, 신호 변환부(154) 및 인터페이스부(156)를 포함한다. 상기 모터/센서 제어부(152)는 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)의 동작을 감지하여 상기 제어 시스템(160)으로 제공하고, 상기 신호 변환부(154)로부터 상기 변환된 신호를 받아서 상기 실외기(110) 및/또는 상기 공기 조화기 시스템(120)으로 출력한다. 상기 신호 변환부(154)는 상기 제어 신호를 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)이 인식하도록 신호 변환하여 상기 인터페이스부(156)로 출력한다. 그리고 상기 인터페이스부(156)는 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)과 상기 통신망(140)을 통하여 데이터 통신을 수행한다.
구체적으로, 상기 자동 공기 조화기 시스템(100')의 동작을 살펴 보면, 다음과 같다.
즉, 상기 자동 공기 조화기 시스템(100')은 실외기(110)의 가스 엔진(미도시됨)에 의해 구동되는 히트 펌프(미도시됨)에 의해 냉매를 압축/응축의 사이클을 통해 순환시킨다. 실외기(110)로부터 공급 되는 냉매를 공기 조화기 시스템(120) 내에 설치된 직접 팽창 코일(124)에 연결하여 열교환하고, 직접 팽창 코일(124)에 급기 및 환기 송풍기(126, 128)에 의해 발생된 공기를 통과시켜 냉/온풍이 발생된다. 이어서 공기 조화기 시스템(120)과 실내를 연결하는 급기 및 환기 덕트(미도시됨)로 냉/온풍을 실내에 설치된 냉온풍 토출구(미도시됨)까지 이송해 실내로 공급시킨다.
이러한 동작 중, 상기 제어 시스템(160)은 실내에 구비되는 다수의 센서부를 통해 실내의 냉난방 환경(즉, 온도, 습도, 청정도 등) 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 실외기(110) 및/또는 공기 조화기 시스템(120)의 운전을 자동 제어한다.
이 때, 실외기(110)와 공기 조화기 시스템(120)의 제어를 위하여, 상기 제어 시스템(160)은 실외기(110) 및 공기 조화기 시스템(120)으로부터 신호 변환 장치(150)의 신호 변환부(154)와 모터/센서 제어부(152)를 통해 상기 공기 조화기 시스템(120)의 자동 냉매 팽창 밸브(125)와, 자동 풍량 조절 댐퍼(121a ~ 121c) 및 공기 상태 측정 센서(123a, 123b)를 통해 운전 상태에 따른 감지 정보를 받아들인다. 상기 신호 변환 장치(150)는 신호 변환부(154)와 모터/센서 제어부(152)에서 감지 정보를 해석, 정리하고 이를 인터페이스부(156) 즉, 범용 통신 어댑터 및 통신망(140)를 통해 상기 제어 시스템(160)으로 전송한다. 그리고 상기 제어 시스템(160)은 직접 팽창 코일(124)을 거치는 공기를 적정한 냉난방 상태로 자동 조절하기 위하여 실외기(110) 및 공기 조화기 시스템(120)의 상태 감시 및 운전을 제어한다.
더욱이, 상기 자동 공기 조화기 시스템(100')은 상기 제어 시스템(160)과 상기 건물 자동화 시스템(170)이 통신망을 통하여 상호 연결되고, 사용자가 상기 건물 자동화 시스템(170)을 이용하여 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)을 원격 조작, 관리할 수 있도록 구비된다.
이 실시예의 운전 방식은 사용자의 선택에 따라 건물 자동화 시스템(170) 또는 제어 시스템(160)에서 냉난방 및 중간기 운전을 선택하여 냉난방을 실시한다. 즉, 냉방시는 가스 히트 펌프 실외기(110)에서 냉방용 냉매를 공기 조화기 시스템(120) 내의 직접 팽창 코일(124)로 공급하여 급기 송풍기(128)에서 도입한 공기와 열교환을 통해 위 공기를 냉각, 감습, 살균 및 탈취 시킨후 실내로 공급한다. 난방시에는 난방용 냉매를 공급하여 실내에 공급되는 공기를 가열, 가습, 살균 및 탈취시켜 온풍을 공급하게 된다.
따라서 본 발명에 의하면, 여러 대의 가스 히트 펌프 실외기(110)와 공기 조화기 시스템(120) 내에 설치된 다수의 직접 팽창 코일(124)의 연결시 각 장비의 동작이 연계되도록 구성하였다. 이는 전자동 냉매 팽창 밸브(125)와 제어 시스템(160) 및 건물 자동화 시스템(170)과 연계하여, 실내외의 냉난방 조건의 변화에 따라 실외기 및 공기 조화기 시스템을 자동 제어한다. 즉, 실외기의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전을 구현함으로써, 불필요하고 연속적인 실외기의 운전을 방지하고, 전기 동력과 연료의 소모를 최소화한다. 따라서, 경제성을 향상시키는 동시에 자동 공기 조화기 시스템의 운전/조작시의 편의성을 극대화하여 유지 관리 및 운영의 생산성을 향상시킨다.
그리고 도 5는 도 4에 도시된 공기 조화기 시스템의 자동 제어 수순을 나타내는 흐름도이다. 이 수순은 상기 제어 시스템(160)이 처리하는 프로그램으로서, 상기 프로그램은 상기 제어 시스템(160)의 저장부(미도시됨)에 구비된다.
도면을 참조하면, 상기 제어 시스템(160)은 단계 S210에서 통신망을 통하여 건축 자동화 시스템(170)으로부터 원격 제어를 위한 제어 신호가 입력되는지를 판별한다. 판별 결과, 상기 건축 자동화 시스템(170)으로부터 상기 공기 조화기 시스템(120)을 제어하기 위한 제어 신호가 입력되면, 이 수순은 단계 S212로 진행하여 통신망을 통하여 상기 제어 신호를 수신하고, 단계 S214에서 실외기(110) 및 공기 조화기 시스템(120)이 인식할 수 있는 신호로 변환하여 출력한다.
이어서 단계 S216에서 상기 변환된 신호를 상기 실외기(110) 및/또는 상기 공기 조화기 시스템(120)으로 출력하여, 상기 건물 자동화 시스템(170)에 의해 상기 실외기(110) 및/또는 상기 공기 조화기 시스템(120)의 운전을 제어한다.
또한, 상기 단계 S210의 판별 결과, 건물 자동화 시스템(170)으로부터 원격 제어 신호가 없으면, 이 수순은 단계 S220으로 진행하여 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(160)이 직접 실내 냉난방 환경에 적합한 설정 정보 및 감지 정보에 대응하여 상기 실외기(110) 및 상기 공기 조화기 시스템(120)의 운전을 자동 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자의 세세한 설정이나 운전 명령없이 단순한 조작을 통해 수행될 수 있도록 공기 조화기 시스템(100 또는 100')을 자동화함으로써, 편의성과 효율성을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 실외기 운전의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전을 가능하도록 하여, 전력 및 원료 소모를 줄일 수 있다.
또한, 냉난방을 실시하지 않는 시기(예컨대, 봄, 가을철)에는 실외기의 가동을 정지하고, 공기 조화기의 자동화된 필터 및 자동 풍량 조절 댐퍼 등에 의해 실내로 살균, 탈취된 신선한 외부 공기를 공급하고 오염된 실내 공기를 실외로 배출할 수 있다.
예시적인 바람직한 실시예들을 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 잘 이해될 것이다. 따라서, 청구범위는 그러한 변형 예들 및 그 유사한 구성들 모두를 포함하는 것으로 가능한 폭넓게 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자동 공기 조화기 시스템은 통신망을 통해 가스 히트 펌프의 실외기와 공기 조화기를 유기적인 연동을 통해 조작/관리함으로써, 냉난방 시스템의 자동화를 구현한다.
뿐만 아니라, 공기 조화기 시스템의 자동 제어를 통해 실외기의 댓수 제어, 순차 운전, 교번 운전을 가능하도록 함으로써, 장비의 조기 노후화, 전력 및 연료 사용의 절감 등의 개선을 이룰 수 있다.
또한, 사용자에게는 쾌적한 실내 환경을, 장비 조작/운영자에게는 운영/유지상의 편리와 효율성을 제공할 수 있게 된다
도 1은 일반적인 가스 히트 펌프를 이용한 공기 조화기 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 조화기 시스템의 구성을 나타내는 블럭도;
도 3은 도 2에 도시된 공기 조화기 시스템의 자동 제어 수순을 나타내는 흐름도;
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 공기 조화기 시스템의 구성을 나타내는 블럭도; 그리고
도 5는 도 4에 도시된 공기 조화기 시스템의 자동 제어 수순을 나타내는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100, 100' : 자동 공기 조화기 시스템 110 : 실외기
112 : 가스 엔진 114 : 히트 펌프
120 : 공기 조화기 시스템 122 : 공기 조화기
124 : 냉매 팽창 코일 125 : 냉매 팽창 밸브
130 : 덕트 132 : 냉매 배관
140 : 통신망 150 : 신호 변환 장치
152 : 모터/센서 제어부 154 : 신호 변환부
156 : 인터페이스부 160 : 제어 시스템
170 : 건물 자동화 시스템

Claims (10)

  1. 가스 히트 펌프 방식의 자동 공기 조화기 시스템에 있어서:
    실내의 냉난방 상태를 감지하기 위하여 실내에 적어도 하나 이상이 구비되는 센서부와;
    가스 엔진 및 히트 펌프를 구비하는 적어도 하나의 실외기와;
    상기 실외기로부터 냉매를 공급받아서, 상기 실내의 냉난방을 조절하기 위한 공기 조화기 및;
    상기 실외기 및 상기 공기 조화기와 통신망을 통해 각각 연결되고, 상기 센서부로부터 상기 실내의 냉난방 상태를 모니터링하며, 상기 모니터링 결과에 따라 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 제어하는 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템으로부터 상기 모니터링 정보에 대응하는 제어 신호를 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기가 인식하는 신호로 변환하여 출력하는 신호 변환 장치를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 변환 장치는;
    상기 실외기 및 상기 공기 조화기와 상기 통신망을 통하여 데이터 통신을 수행하기 위한 인터페이스부와;
    상기 제어 신호를 상기 실외기 및 상기 공기 조화기가 인식하도록 신호 변환하여 상기 인터페이스부로 출력하는 신호 변환부 및;
    상기 실외기 및 상기 공기 조화기의 동작을 감지하여 상기 제어 시스템으로 제공하고, 상기 신호 변환부로부터 상기 변환된 신호를 받아서 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 시스템과 통신망을 통해 연결되고, 상기 실외기 및 상기 공기 조화기의 동작을 상기 통신망을 통해 원격 제어하는 건물 자동화 시스템을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템.
  5. 자동 공기 조화기 시스템의 자동 제어 방법에 있어서:
    실내의 냉난방 환경을 감지하여 모니터링하는 단계와;
    모니터링 결과, 실외기 및/또는 공기 조화기의 동작을 제어할 냉난방 환경 조건이면, 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계 및;
    상기 제어 신호에 응답해서 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템의 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 신호를 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기가 인식할 수 있는 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템의 제어 방법.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 모니터링 중, 건물 자동화 시스템으로부터 원격 제어 신호가 입력되면, 상기 원격 제어 신호에 대응하여 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 동작을 제어하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템의 제어 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동하는 단계는;
    상기 냉난방 환경 조건에 대응하여 상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기의 댓수 제어, 교번 운전, 순차 운전 및 부분 운전 중 적어도 어느 하나로 동작되는 것을 특징으로 하는 자동 공기 조화기 시스템의 제어 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는;
    상기 실내에 적어도 하나 이상 구비되는 센서부로부터 상기 실내의 온도, 습도, 공기 청정도에 대한 감지 정보를 상기 통신망을 통해 받아서 처리하는 것을 특징으로 자동 공기 조화기 시스템의 제어 방법.
  10. 제 4 항 및 제 9 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는;
    상기 실외기 및/또는 상기 공기 조화기 시스템의 운전 상태에 따른 정보를 실시간으로 받아서 처리하는 것을 더 포함하는 자동 공기 조화기 시스템의 제어 방법.
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