KR20060021601A - 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 피크전력 제어에 있어서 냉난방능력에 따라 각 실내기의 운전제한시간을 최적화하여 공조효율을 높이고 사용자의 불편을 최소화할 수 있는 멀티 에어컨의 최대전력 제어방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 적어도 하나의 실외기와, 상기 적어도 하나의 실외기에 연결된 복수의 실내기를 가지는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법에 있어서, 최대전력제어신호가 발생하였는지 판단하고, 상기 최대전력제어신호가 발생하였으면 목표온도와 현재온도에 따라 한대 이상의 상기 실내기로 구성된 각 실내기 그룹의 온도편차를 구하고, 상기 온도편차에 따라 상기 각 실내기 그룹의 운전을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법{A peak power control method of a multi air conditioner}

도 1은 종래의 멀티 에어컨 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 피크전력신호 입력 시 실내기의 제어패턴을 도시한 도면이다

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 에어컨 시스템을 도시한 냉매유로도이다.

도 4는 도 3에 도시한 멀티 에어컨 시스템의 구성요소를 도시한 블럭도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 에어컨 시스템을 도시한 도면이다.

도 6는 도 5에 도시한 멀티 에어컨 시스템에서 피크전력신호 입력 시 실내기의 제어패턴을 도시한 도면이다.

도 7은 도 5에 도시한 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법을 도시한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실외기

19: 실외기 마이컴

20 : 실내기

24 : 실내기 마이컴

27 : 실내온도센서

30 : 중계기

40 : 중앙제어기

50 : 최대수요전력제어기

본 발명은 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피크전력신호 입력 시 운전이 제한되는 실내기를 최소화 및 최적화할 수 있는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 멀티 에어컨 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 실외기(1)와, 복수의 실외기(1)에 연결된 복수의 실내기(2)와, 복수의 실내기(2)를 제어하기 위한 명령을 입력하는 중앙제어기(3)와, 피크전력 감지 시 피크전력 사용상태를 중앙제어기(3)로 전달해 주는 최대수요전력제어기(7)를 포함한다. 또한, 각 실외기(1)와 복수의 실내기(2)에는 실외기 마이컴(4) 및 실내기 마이컴(5)이 마련되고, 중앙제어기(3)와 실외기 마이컴(4)의 사이에는 양자간의 인터페이스를 위한 중계기(6)가 마련된다. 기타 멀티 에어컨 시스템의 구성에 관해서는 대한민국 등록특허공보 10-0412411에 상세히 개시되어 있다.

이러한 멀티 에어컨 시스템에서 최대수요전력제어기(7), 중앙제어기(3), 중계기(6), 실외기(1) 및 실내기(2)는 특정한 통신방식으로 데이터 통신을 하면서 다 른 장치의 상태를 파악하거나 원하는 동작을 수행하도록 한다.

즉, 사용자가 각 실내기(2)에 제어명령을 입력하면 실내기 마이컴(5)은 수신된 데이터를 분석하여 사용자의 요구에 부합하도록 실내기(2)의 각 장치들을 제어한다. 또한 실내기 마이컴(5)은 수신된 데이터를 통신라인을 통해 실외기 마이컴(4)으로 전송하는데 실외기 마이컴(4)은 실내기 마이컴(5)에서 전송된 데이터를 분석하여 실외기(1)의 각 장치들을 제어한다.

이러한 종래의 멀티 에어컨 시스템의 운전이 시작되면 최대수요전력제어기(7)는 시스템의 전력을 주기적으로 감지하다가, 전력이 피크치를 초과하면 제어신호를 중앙제어기(3)에 출력하게 된다. 중앙제어기(3)는 각 실내기(2) 그룹에 피크전력에 따른 제어명령을 전송한다. 이에 따라 각 실내기(2) 그룹은 운전모드를 변경하여 도 2에 도시한 바와 같이 일률적으로 그룹1에 속하는 실내기(2)들을 운전주기의 50%에 해당하는 시간동안 운전 시킨 후 정지시키고, 그룹2에 속하는 실내기(2)들을 나머지 50%에 해당하는 시간동안 운전 시켜 실외기들(1)의 일률을 강제적으로 감소시키게 된다.

그러나 이와 같이 피크전력 제어신호가 들어왔을 때 각 실내기 별로 필요한 냉난방능력의 차이가 있는데도 불구하고 일률적으로 운전시간을 제한함으로써 공조효율이 떨어질 뿐만 아니라 운전제한시간이 과도하게 설정된 실내기가 설치된 공간의 사용자들의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 피크전 력 제어에 있어서 냉난방능력에 따라 각 실내기의 운전제한시간을 최적화하여 공조효율을 높이고 사용자의 불편을 최소화할 수 있는 멀티 에어컨의 최대전력 제어방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 적어도 하나의 실외기와, 상기 적어도 하나의 실외기에 연결된 복수의 실내기를 가지는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법에 있어서, 최대전력제어신호가 발생하였는지 판단하고, 상기 최대전력제어신호가 발생하였으면 목표온도와 현재온도에 따라 한대 이상의 상기 실내기로 구성된 각 실내기 그룹의 온도편차를 구하고, 상기 온도편차에 따라 상기 각 실내기 그룹의 운전을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 온도편차는, 상기 각 실내기 그룹 별로 모든 상기 실내기들의 목표온도와 현재온도의 차이를 구하고, 상기 목표온도와 현재온도의 차이 중 가장 큰 값을 상기 각 실내기 그룹의 온도편차로 선정하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 최대전력 제어방법은, 상기 온도편차에 따라 상기 각 실내기 그룹의 운전시간을 계산하고, 상기 운전시간에 따라 첫번째 상기 실내기 그룹부터 마지막 상기 실내기 그룹까지 순차적으로 운전 시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 에어컨 시스템은 실외기(10)와, 실외기(10)에 연결된 복수의 실내기(20)를 구비한다.

실외기(10)는 냉매를 압축하는 복수의 압축기(11)와, 각 압축기(11)에서 토출되는 냉매의 흐름방향을 조절하는 사방밸브(12)와, 각 압축기(11)에서 압축된 냉매를 전달 받아 외부공기와 열 교환하는 실외 열 교환기(13)와, 실외 열 교환기(13)로 강제송풍 하는 실외팬(14)과, 실외팬(14)을 회전시키는 실외팬 모터(15)를 포함한다.

또한 실외기(10)는 냉방운전 시에는 폐쇄되고 난방운전 시에는 개도를 조절하여 냉매를 팽창시키는 실외 전동변(16)과, 실외 전동변(16)에 병렬로 설치되어 냉방운전 시에만 냉매를 우회 시키는 체크밸브(17)와, 냉매를 가스상태로 압축기에 전달하기 위한 어큐뮬레이터(18)와, 실외기(10)의 각 장치들을 제어하고 실내기 마이컴(24)과 데이터 통신을 하는 실외기 마이컴(19)을 포함한다.

한편, 실내기(20)는 실내공기가 흡입된 후 열 교환이 수행되는 실내 열 교환기(21)와, 실내기(20)의 외부에서 실내공기가 흡입되어 실내 열 교환기(21)를 거친 후 다시 실내기(20)의 외부로 토출하도록 하는 실내팬(22)과, 실내팬(22)을 회전시키는 실내팬 모터(23)와 실내기(20)의 각 장치들을 제어하고 실외기 마이컴(19)과 데이터 통신을 하는 실내기 마이컴(24)을 포함한다.

또한, 실내 열 교환기(21)에 연결된 배관 중에서 냉방운전 시 냉매가 흡입되는 배관에는 냉매를 팽창시키는 실내 전동변(25)이 설치되고 ,냉방운전 시 실내 열 교환기(21)에서 배출된 냉매가 흐르는 배관에는 실내기(20) 자체에 고장이 발생하거나 실내기(20) 및 실외기(10) 사이에 통신이상이 발생되면 자동으로 또는 실내기 마이컴(24)의 제어명령에 의해 실내 열 교환기(21)를 흐르는 냉매의 흐름을 조절하 는 냉매조절밸브(26)가 설치된다. 그리고 실내온도를 감지하는 실내온도센서(27)가 실내기 마이컴(24)과 전기적으로 접속되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 에어컨 시스템은 도 3 및 도 4에 도시한 구성을 기본으로 하여 복수의 실내기(20)와, 복수의 실내기(20)가 연결된 복수의 실외기(10)에 복수의 실내기(20)를 제어하기 위한 명령을 입력하는 중앙제어기(30)와, 피크전력 감지 시 피크전력 사용상태를 중앙제어기(40)로 전달해 주는 최대수요전력제어기(50)와, 중앙제어기(40)와 실외기 마이컴(19) 사이의 인터페이스를 위한 중계기(30)가 마련되어 있다.

도 7을 참조하여 도 3 내지 도 5에 도시한 멀티 에어컨 시스템에서 최대전력 제어방법을 설명한다. 사용자가 각 실내기(20)의 제어명령을 입력하면 실내기 마이컴(24)과 실외기 마이컴(19)은 수신된 데이터를 분석하여 각 장치들의 운전을 시작 시킨다. 시스템의 운전이 시작되면 최대수요전력제어기는 시스템의 전력이 전력사용 허용범위의 최대값인 피크치를 초과하는지의 여부를 주기적으로 체크 하게 된다. 이와 같이 최대수요전력제어기는 전력이 피크치를 초과하여 피크제어신호가 발생하였는지의 여부를 판단한다.(S100)

판단결과, 피크제어신호가 발생하지 않은 경우 현재의 운전모드를 변경함이 없이 그대로 시스템을 운전 시킨다.

피크제어신호가 발생한 경우에 최대수요전력제어기는 피크전력의 사용상태를 중앙제어기로 전달해준다. 피크전력의 사용상태를 전달 받은 중앙제어기에서는 전체 시스템의 부하를 피크전력 이하로 조절하기 위한 제어명령을 각 실내기 마이컴 (24)과 실외기 마이컴(19)에 전달하게 된다. 중앙제어기가 피크전력 초과 시 시스템의 부하를 제어하는 방법은 다음과 같다.

우선 각 실내기 마이컴(24)은 실내온도센서(27)가 감지한 현재실내온도와 사용자가 입력한 목표온도와의 차이를 구한다. 도 6에 도시한 바와 같이 2개의 실내기 그룹으로 구성된 복수의 실내기1 내지 6(20)의 목표온도와 현재온도와의 차이를 계산한다.(S110)

그리고, 각 실내기 그룹별로 그룹내의 대표온도편차를 선정하게 된다. 각 그룹의 대표온도편차를 선정하는 방법은 각 실내기 그룹의 실내기들(20)의 목표온도와 현재온도의 차이 중 가장 큰 값을 대표온도편차로 한다. 도 6에 도시한 바와 같이 실내기 그룹1의 경우 실내기1(20)의 목표온도와 현재온도와의 차이는 5℃, 실내기2(20)는 2℃, 실내기3(20)은 2℃로 가장 큰 값인 실내기1(20)의 온도차이 5℃가 실내기 그룹1의 대표온도편차가 되는 것이다. 실내기 그룹2의 경우도 실내기4(20)의 목표온도와 현재온도의 차이가 1℃, 실내기5(20)는 2℃, 실내기6(20)은 1℃로 가장 큰 값인 실내기 5(20)의 온도차이 2℃가 실내기 그룹2의 대표온도편차가 되는 것이다.(S120)

각 실내기 그룹의 대표온도편차가 선정되면, 아래의 식을 이용하여 각 실내기 그룹의 운전시간을 계산한다.(S130)

(운전시간1 : 실내기 그룹1의 운전시간,

온도편차 N : 실내기 그룹N의 대표온도편차,

운전주기 : 모든 실내기 그룹의 운전이 완료되어 다시 반복될 때까지의 시간)

시스템의 운전주기가 15분이라고 가정할 경우, 실내기 그룹1의 운전시간은 5/(5+2) * 15로 운전주기 15분의 72%에 해당하는 10.7분이고, 실내기 그룹2의 운전시간은 2/(5+2) * 15로 운전주기 15분의 28%에 해당하는 4.3분이 된다.

각 실내기 그룹의 운전시간이 계산되었으면, 실내기 그룹1부터 운전을 시작한다.(S140) 실내기 그룹1의 운전시간 10.7분 동안 실내기 그룹1의 실내기1,2,3(20)을 운전 시킨다.(S150)

중앙제어기에서는 실내기 그룹 1이 전체 시스템의 마지막 그룹인지의 여부를 판단한다.(S160) 실내기 그룹1은 마지막 그룹이 아니기 때문에 그룹 번호(N=1)에 1을 더한 후(N=2) 150단계로 돌아간다.(S180)

150단계에서는 실내기 그룹2의 실내기4,5,6(20)을 4.3분의 운전시간동안 운전 시킨다.(S150) 중앙제어기에서는 실내기 그룹2가 전체 시스템의 마지막 그룹인지의 여부를 판단한다.(S160) 실내기 그룹2가 마지막 그룹이기 때문에 한 주기 동안의 전체 시스템의 운전이 끝난 것으로 판단하고, 최대수요전력제어기로부터 피크제어신호가 지속되고 있는지의 여부를 판단한다.(S170)

피크제어신호가 중단된 경우라면 시스템이 피크전력 이하로 돌아온 것으로 판단하고 피크전력 제어모드를 해제하고 정상운전상태로 복귀한다. 만약 피크제어신호가 계속 중이라면 110단계로 되돌아가게 된다.

110단계에서 다시 각 실내기들(20)의 목표온도와 현재온도의 차이를 구하고,(S110) 각 실내기 그룹의 대표온도편차를 선정한다. 실내기 그룹1의 경우, 사용자가 임의로 실내기1(20)의 목표온도를 22℃로 재조정하였기 때문에 실내기1(20)의 현재온도와 목표온도의 차이가 3℃, 실내기2(20)는 2℃, 실내기3(20)은 2℃로 대표온도편차는 3℃가 된다. 실내기 그룹2의 경우는 종전과 마찬가지로 실내기4(20)의 현재온도와 목표온도의 차이가 1℃, 실내기5(20)는 2℃, 실내기6(20)은 1℃로 대표온도편차는 2℃가 된다.(S120)

대표온도편차가 산출되었으면 각 그룹의 15분의 한 주기 동안의 운전시간을 계산한다. 실내기 그룹1의 경우 상기 기재된 운전시간 계산공신에 따라 3/(3+2) * 15로 9분이 되고, 실내기 그룹2의 경우 2/(3+2) *15로 6분이 된다.(S130)

각 실내기 그룹은 계산된 운전시간에 따라 실내기 그룹1부터 운전을 시작한다.(S140) 실내기 그룹1의 실내기1,2,3(20)은 9분 동안 운전 시킨 후 정지시키고,(S150) 실내기 그룹1이 마지막 그룹이 아니므로 그룹 번호를 하나 증가시켜,(S160, S180) 실내기 그룹2의 실내기4,5,6(20)을 6분 동안 운전 시킨 후 정지시킨다.(S150, S160)

이와 같은 과정을 매 주기마다 피크전력제어신호가 중단될 때까지 반복하게 된다.

이와 같이 멀티 에어컨 시스템에 피크전력제어신호 입력 시 각 실내기 그룹별로 목표온도와 현재온도의 차이가 커서 냉방능력이 많이 요구되는 실내기 그룹의 운전제한시간이 냉방능력이 상대적으로 적게 요구되는 실내기 그룹보다 작아지도록 제어가 이루어지게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 피크전력제어에 있어, 각 실내기의 냉방능력의 요구에 맞추어 각 실내기들의 운전시간을 조절하여 시스템의 공조효율을 최적화하고, 피크전력제어로부터 야기되는 사용자의 불편을 최소화 할 수 있다.

Claims (4)

1. 적어도 하나의 실외기와, 상기 적어도 하나의 실외기에 연결된 복수의 실내기를 가지는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법에 있어서,

   최대전력제어신호가 발생하였는지 판단하고,

   상기 최대전력제어신호가 발생하였으면 목표온도와 현재온도에 따라 한대 이상의 상기 실내기로 구성된 각 실내기 그룹의 온도편차를 구하고,

   상기 온도편차에 따라 상기 각 실내기 그룹의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도편차는, 상기 각 실내기 그룹 별로 모든 상기 실내기들의 목표온도와 현재온도의 차이를 구하고, 상기 목표온도와 현재온도의 차이 중 가장 큰 값을 상기 각 실내기 그룹의 온도편차로 선정하는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 최대전력 제어방법은,

   상기 온도편차에 따라 상기 각 실내기 그룹의 운전시간을 계산하고,

   상기 운전시간에 따라 첫번째 상기 실내기 그룹부터 마지막 상기 실내기 그 룹까지 순차적으로 운전 시키는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 운전시간은 아래 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 멀티 에어컨 시스템의 최대전력 제어방법.

   

   운전시간1 : 실내기 그룹1의 운전시간,

   온도편차N : 실내기 그룹N의 온도편차,

   운전주기 : 모든 실내기 그룹의 운전이 완료되어 다시 반복될 때까지의 시간

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