KR20060101863A - Ｈｖａｃ 시스템에서의 단일 통합 습도 및 환기 제어 - Google Patents

Ｈｖａｃ 시스템에서의 단일 통합 습도 및 환기 제어 Download PDF

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Abstract

HVAC 시스템은 빌딩 구조물의 실내 환경 특징을 제어하여 거주자를 안락하게 만들기 위해 사용된다. HVAC 시스템은 난방 시즌 및 냉방 시즌 중에 실내 온도 레벨, 실내 상대 습도 레벨 및 실내 신선한 공기 레벨을 조절하기 위해 하나의 단일 통합 중앙 제어를 포함한다. 추가로, 상기 단일 통합 중앙 제어는 빌딩 구조물 내의 체감 비율을 제어하기 위해 실내 송풍기를 선택적으로 작동/작동중지시키도록 작동할 수 있다. 또한, 빌딩 구조물의 내표면 상에서의 응축을 방지하기 위한 보호 특징이 사용자 선택가능 옵션으로서 포함된다.
중앙 제어 유닛, 실내 온도, 실내 상대 습도, 실외 온도, 사용자 인터페이스, 난방 모드, 냉방 모드, 환기장치

Description

ＨＶＡＣ 시스템에서의 단일 통합 습도 및 환기 제어{SINGLE INTEGRATED HUMIDITY AND VENTILATION CONTROL IN AN HVAC SYSTEM}
본원은 그 개시 내용 전체가 원용되는 2004년 1월 20일자로 출원된 미국 가출원 제60/537,528호를 우선권 주장한다.
본원은 난방 계절 및 냉방 계절의 양 계절 동안에 실내 환경을 관리하도록 작동될 수 있는 하나의 단일 통합 중앙 제어 유닛에 실내 온도 레벨, 실내 상대 습도 레벨, 및 실내 신선한 공기 레벨의 제어가 조합되어 있는 실내 중앙 HVAC(heating, ventilation, and air conditioning: 난방, 환기, 및 공조) 시스템에 관한 것이다.
HVAC 시스템은 빌딩 구조물의 실내 환경 특징을 제어하여 거주자를 안락하게 만들기 위해 사용된다. 통상적인 HVAC 시스템은 온도 제어 장치 또는 자동온도조절기(thermostat), 및 하나 이상의 가습기로 알려진 습도 제어 장치를 구비한다.
자동온도조절기는 실내 온도 레벨을 조절하기 위한 제어 장치로서 사용된다. 자동온도조절기는 실제 실내 온도를 감지하고, 사용자가 소망 실내 온도를 입력할 수 있게 한다. 실내 온도가 소망 레벨에서 벗어나면, 자동온도조절기는 사용자가 소정 설정을 달성하도록 난방 유닛 및/또는 공조 유닛과 그 관련 송풍기를 선택적 으로 작동 및 작동중지시킨다.
온도 제어에 추가적으로, 안락한 실내 환경을 제공하기 위해, 빌딩의 실내 상대 습도 조절 또한 종종 제공된다. 상대 습도는 주어진 기온에서의 최대 함수능(moisture capacity)에 대한 공기중 실제 수분 함량의 비율로서 정의된다. 온도가 증가할수록, 공기가 수증기 형태의 수분을 유지하는 능력도 증가하는 것으로 알려져 있다. 역으로, 온도가 감소할수록, 공기가 수분을 유지하는 능력은 감소하며, 일체의 과잉 수분은 공기와 접촉하는 표면에 물로서 응축된다.
따라서, 겨울 철에 차가운 실외 공기는 상대적으로 낮은 수분 함량을 갖지만 건물 내부 공기는 통상 가열된다. 특정 건물의 건축 품질에 따라서, 찬 건조 외기의 일부가 따뜻한 실내 공간으로 침입한 후 실내 온도로 가열된다. 이러한 현상은 실내 상대 습도를 효과적으로 감소시키며, 실내 공기는 매우 건조해진다.
이 겨울 건조 또는 낮은 실내 상대 습도를 해결하기 위해, 습도는 종종 중앙 난방 시스템의 일부로서 사용된다. 습도조절기는 가열된 공기에 수분을 도입하여 실내 상대 습도를 증가시키며, 통상적으로 가습기로 알려진 이차 제어 장치에 의해 제어된다. 가습기는 실제 실내 상대 습도를 감지하고, 사용자가 소망 실내 상대 습도 레벨을 설정할 수 있게 한다. 실내 상대 습도가 소망 레벨 이하로 떨어지면 가습기는 습도조절기를 작동시켜 공기에 수분을 추가한다. 소망 실내 상대 습도가 달성되면, 가습기는 습도조절기를 작동중지시킨다.
역으로, 높은 실내 상대 습도 문제를 해결하기 위해서는 환기장치로 알려진 장치가 종종 사용된다. 실내 상대 습도가 소정 레벨을 초과하면, 실내 상대 습도 를 감소시키기 위해 환기장치가 작동되어 제어된 양의 외기를 건물 외피에 도입한다. 또한, 환기장치는 실내 공기 품질을 향상시키기 위해 제어된 양의 신선한 외기를 도입하기 위해서도 사용된다. 환기장치는 또한 가습기에 의해 제어된다. 그러나, 환기장치를 제어하는 가습기는 통상, 습도조절기를 제어하는 가습기와 별개이며 추가로 제공된다.
온도 제어와 습도조절기 제어를 예를 들어 열가습기(thermidistat)와 같은 단일 제어기에 통합시키는 것이 알려져 있지만, 환기장치의 통합은 통상 이차 개별 가습기 제어의 추가를 필요로 한다. 따라서, 빌딩 구조물의 실내 환경 특징 전체에 대해 연중(年中:year round) 제어를 제공하려면, 사용자가 동일 HVAC 시스템의 상이한 기능들을 제어하기 위해 적어도 두 개의 제어 장치와 인터페이스 연결되어 있어야 한다. 이는 사용자를 혼란시킬 수 있다. 또한, 동일 HVAC 시스템의 기능을 제어하기 위해 다중 제어 장치가 필요하게 되면, 때로는 시스템이 최적 성능 레벨 이하로 작동되어 버리는 모순된 결과를 초래할 수도 있다.
결국, 오늘까지 실내 온도, 실내 상대 습도, 및 실내 신선한 공기 레벨과 같은 실내 환경 특징의 제어는 바람직하지 않은 다중 제어 장치의 사용을 필요로 했다. 따라서, 온도, 습도, 및 환기의 제어를 하나의 단일 통합 중앙 제어 유닛에 통합하는 HVAC 시스템을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 단일 통합 중앙 제어를 개시한다. 단일 통합 중앙 제어는 다양한 센서를 통해서 단일 통합 중앙 제어 유닛에 연통되는 실내 온도, 실내 상대 습도, 및 실외 온도와 같은 다양한 실제 환경 특징에 접근한다.
일 실시예에서, 단일 통합 중앙 제어 유닛은 사용자가 난방 중의 사용자 소망 실내 온도, 냉방 중의 사용자 소망 실내 온도, 난방 중의 사용자 소망 실내 상대 습도, 냉방 중의 사용자 소망 실내 상대 습도, 및/또는 소망 실내 신선한 공기 레벨과 같은 소정 실내 환경 특징을 입력하기 위한 입력 구조물을 갖는다. 다양한 실제 환경 입력 및 사용자 소망 입력에 기초하여, 단일 통합 중앙 제어 유닛은 사용자 소망 실내 환경 특징을 달성하기 위해 관련 송풍기, 가습기, 및 환기장치를 포함하는 난방 및 공조 시스템의 통합 중앙 제어를 제공한다.
난방 시즌에, 즉 실외 온도가 사용자 소망 실내 온도보다 낮을 때, 빌딩 구조물 내부 공기는 건조해지는 경향이 있는 바, 즉 실내 상대 습도가 낮아진다. 이러한 상황 하에서는, 실제 실내 온도를 사용자 소망 실내 난방 온도로 제어하는 것에 추가하여, 단일 통합 중앙 제어에 의해 실내 공기를 능동적으로 가습하는 작동이 이루어진다. 능동적 가습에는 습도조절기 및/또는 환기장치의 작동 및 작동중지를 밸런싱시키는 것이 포함된다. 난방 시즌에 통상 그러하듯이 실제 실내 상대 습도가 사용자 소망 실내 상대 습도보다 낮으면, 습도조절기가 작동되어 공기에 수분을 추가하여 실제 실내 상대 습도를 능동적으로 높인다. 역으로, 실제 실내 상대 습도가 사용자 소망 실내 상대 습도보다 높으면, 습도조절기는 차갑고 건조한 신선한 외기를 빌딩 구조물 내로 끌어들여 실제 실내 상대 습도를 효과적으로 낮춘다.
냉방 시즌에, 즉 실외 온도가 사용자 소망 실내 온도보다 높을 때, 빌딩 구조물 내부 공기는 축축해지거나 습해지는 경향이 있는 바, 즉 실내 상대 습도가 높아진다. 이러한 상황 하에서는, 실제 실내 온도의 제어에 추가하여, 단일 통합 중앙 제어에 의해 실내 공기를 능동적으로 제습(dehumidify)하는 작동이 이루어진다. 능동적 제습에는 에어컨에 의해 생성되는 출력 공기의 온도 및 에어컨과 연관된 송풍기에 의해 발생되는 공기유동의 레벨을 조절하는 것이 포함된다. 냉방 시즌에 통상 그러하듯이 실제 실내 상대 습도가 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도보다 높으면, 단일 통합 중앙 제어에 의해 에어컨의 온도가 사용자 소망 실내 냉방 온도 설정치보다 낮은 레벨로 조절되고 에어컨 관련 송풍기에 의해 생성되는 공기유동을 감소시킨다. 이는 실제 실내 온도를 효과적으로 사용자 소망 실내 냉각 온도에 근접 유지시키는 한편, 실제 실내 상대 습도를 감소시킨다. 역으로, 실제 실내 상대 습도가 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도보다 낮으면, 습도조절기는 따뜻하고 습한 신선한 외기를 빌딩 구조물 내로 끌어들여 실제 실내 상대 습도를 효과적으로 높인다.
또한, 냉방 시즌에, 단일 통합 중앙 제어는, 송풍기를 선택적으로 조절하고 실내 체감 비율(sensible ratio)을 효과적으로 제어(즉, 냉방 또는 체감 요구를 제습 또는 잠재 요구와 밸런싱)함으로써 실내 공기유동을 조절한다. 실내 공기유동을 조절함으로써, 공조 유닛은 상이한 비율의 체감 용량 및 잠재 용량을 실내 공간에 송출할 수 있다. 따라서, 체감 요구는 높지만(실내 온도를 유지하기 곤란) 잠재 요구가 전혀 없으면(습도가 소망 레벨 미만), 송출되는 공조 성능의 체감 비율을 증가시키기 위해 실내 공기유동이 증가된다. 역으로, 냉방 요구가 거의 없지만 습도는 소망 레벨보다 높으면, 체감 비율을 감소시키기 위해 실내 공기유동이 감소된다.
다른 실시예에서, 단일 통합 중앙 제어는 사용자의 옵션에 따라, 그 전체가 본원에 원용되는, 2004년 12월 17일자로 출원되고 공동 양도되어 동시-계류중이며 발명의 명칭이 "건물 외피 내부에서의 응축을 방지하기 위한 실내 공간에서의 최대 허용가능 습도의 결정(Determination of Maximum Allowable Humidity in Indoor Space to Avoid Condensation Inside Building Envelop)"인 미국 특허출원 제11/016,373호에 개시되어 있는, 빌딩 내표면에서의 응축을 방지하기 위한 보호 특징을 포함한다. 이러한 옵션은 실제 실내 및 실외 특징에 기초하여 빌딩 내표면에서의 응축을 방지하기 위해 소망 실내 상대 습도를 자동으로 조절한다.
이 실시예에서, 사용자 입력은 빌딩 소유자/거주자에 의해 입력되는 사용자 선택가능 난방 습도 레벨이다. 거주자는 약간 중간쯤에서 이를테면 5의 디폴트 값을 갖는 1-9의 소정 범위에서 난방 습도 레벨을 선택한다. 선택된 난방 습도 레벨은 이어서 단일 조절 인자(A*)를 결정하기 위해 사용된다. 이 실시예에서, 중앙 제어는 메모리에 저장된 전환 테이블을 사용하여 사용자가 선택한 난방 습도 레벨을 단일 조절 인자(A*)로 전환한다. 단일 조절 인자(A*)는 이후 사용자가 선택한 난방 습도 레벨에 기초하여 최대 허용가능 실내 상대 습도를 산출하기 위해 사용된다.
거주자는 통상 난방 습도 레벨을 응축이 발생할 수 있는 레벨의 바로 아래의 레벨로 설정한다. 이는 반복 과정을 통해서 달성된다. 거주자는 빌딩 외피 내에서 응축이 발생할 때까지 난방 습도 레벨을 선택적으로 증가시킨다. 거주자는 이후 선택적으로, 난방 습도를 응축이 발생한 레벨의 바로 아래의 레벨로 감소시킨다. 거주자가 응축을 방지하는데 필요한 실내 상대 습도 레벨을 선택하면, 중앙 제어는 사용자가 선택한 실내 상대 습도 레벨에 기초하여 실제 실내 상대 습도를 유지하고, 실제 실내 상대 습도를 연속적으로 조절하여 변화하는 환경 조건을 수용하는 한편 응축을 방지하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 사용자 입력은 설치시에 HVAC 시스템 설치자에 의해 입력된다. 사용자 입력은 빌딩 구조적 특징을 나타내며, 통상 빌딩 외피의 열절연 레벨을 나타낸다. 사용자 입력은 유사한 품질의 이전 가정에 대한 설치자의 과거 경험에 기초하여 설정될 수 있다. 이 실시예에서, 중앙 제어는 전환 테이블을 사용하여 연이어서 구조적 특징을 상기 단일 조절 인자(A*)로 전환하는데 사용된다. 단일 조절 인자(A*)는 이후 빌딩의 열절연 레벨에 기초하여 최대 허용가능 실내 상대 습도를 산출하는데 사용된다. 설치자에 의해 설정되면, HVAC 시스템은 실제 실내 상대 습도 레벨을 유지하고, 연속적으로 조절하여 변화하는 환경 조건을 수용하여 응축을 방지하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 특징들은 하기 상세한 설명 및 도면으로부터 가장 잘 이해될 수 있다.
도1은 빌딩 HVAC 시스템의 개략도이다.
도2는 노를 제어하기 위한 통합 중앙 제어, 에어컨, 습도조절기, 및 환기장 치, 및 송풍기를 포함하는 빌딩 HVAC 시스템의 상세 개략도이다.
도3은 예시적인 실내 상대 습도 입력의 상세도이다.
도4는 통합 중앙 제어 유닛의 난방 모드에서의 능동적 가습의 그래프이다.
도5는 통합 중앙 제어 유닛의 냉방 모드에서의 능동적 제습의 그래프이다.
도6은 예시적인 전환 테이블이다.
도7은 예시적인 허용가능 습도 테이블이다.
도8은 통합 중앙 제어 유닛의 신선한 공기 제어의 그래프이다.
도1에는 빌딩 HVAC 시스템(10)의 개략도가 도시되어 있다. 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 적어도 하나의 환경 센서(14)에 의해 감지되는 실제 환경 특징(E) 및 사용자가 사용자 인터페이스(16)에 입력한 사용자 입력(U)에 기초하여 다수의 실내 환경 특징을 조작하도록 작동될 수 있다. 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 적어도 하나의 장치(18)를 선택적으로 작동 및/또는 작동 중지시킴으로써 실내 환경 특징을 조작한다.
도2에는 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)을 포함하는 빌딩 HVAC 시스템의 상세 개략도가 도시되어 있다. 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 다수의 센서로부터 실제 환경 입력을 수신한다. 실내 온도 센서(20), 실내 상대 습도 센서(22), 및 실외 온도 센서(24)는 실제 실내 온도 입력(TI), 실내 상대 습도 입력(HI), 및 실제 실외 온도(TO)를 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)에 전송하도록 작동될 수 있다. 사 용자 인터페이스(16)는 사용자 입력을 수신하도록 작동될 수 있다. 사용자는 사용자 소망 실내 난방 온도 레벨 및 사용자 소망 실내 냉방 온도 레벨을 포함하는 사용자 소망 실내 온도 레벨(26), 사용자 소망 난방 습도 레벨(28A)(도3) 및 사용자 소망 냉방 습도 레벨(28B)(도3)을 포함하는 사용자 소망 실내 상대 습도 레벨(28), 및 사용자 소망 신선한 공기 레벨(30)을 입력한다.
사용자 인터페이스(16)는 사용자 소망 설정을 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)에 전송한다. 사용자 인터페이스(16)로부터 수신된 사용자 소망 설정과 다수의 센서로부터 수신된 실제 환경 입력의 비교에 기초하여, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 실제 실내 온도 레벨, 실제 실내 상대 습도 레벨, 및 실제 실내 신선한 공기 레벨을 조작하여 사용자 소망 설정을 달성하기 위해 적어도 하나의 장치(18)를 선택적으로 작동 및/또는 작동중지시키도록 작동될 수 있다. 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 장치(18)는 노(furnace, 18A), 에어컨(18B), 습도조절기(18C), 환기장치(18D), 상기 노(18A) 및 에어컨(18B)과 연관된 송풍기(32)를 포함하며, 이들은 모두 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)에 의해 제어된다.
단일 통합 제어 유닛(12)은 실내 온도 센서(20)에 의해 감지되는 실제 실내 온도(TI) 및 실외 온도 센서(24)에 의해 감지되는 실제 실외 온도(TO)의 비교에 기초하여 난방 모드 또는 냉방 모드로 작동한다. 사용자는 사용자 소망 실내 온도 레벨(26), 사용자 소망 실내 상대 난방 습도 레벨(28A), 및 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도 레벨(28B)을 입력한다. 실제 실내 온도(TI)가 실제 실외 온도(TO)보다 낮으면, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 난방 모드로 작동할 것이다. 역으로, 실제 실내 온도(TI)가 실제 실외 온도(TO)보다 높으면, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 냉방 모드로 작동할 것이다.
능동적 가습 모드로도 알려진 난방 모드에서, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 사용자 소망 실내 난방 온도 레벨을 달성하기 위해 필요한 만큼 관련 송풍기(32)를 포함하는 노(18A)를 조절하도록 작동될 수 있다. 습도조절기(18C) 및 환기 장치(18D)는 또한 사용자 소망 난방 실내 상대 습도 레벨(28B) 및 사용자 소망 실내 신선한 공기 레벨(30)을 달성하기 위해 필요한 만큼 조절된다.
단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 실제 실내 온도 센서(20), 실제 실내 상대 습도 센서(22), 및 사용자로부터 입력을 수신한다. 사용자 입력에는 사용자 소망 실내 난방 온도, 사용자 소망 실내 난방 습도 레벨(28A) 및 사용자 소망 실내 신선한 공기 레벨이 포함된다. 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 실제 실내 상대 습도(HI)를 사용자 소망 실내 난방 습도 레벨(28A)과 비교한다. 난방 시즌 중에 통상 그러하듯이 실제 실내 상대 습도(HI)가 사용자 소망 실내 상대 난방 습도 레벨(28A)보다 낮으면, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 습도조절기(18C)를 선택적으로 작동시켜 실제 실내 상대 습도(HI)를 사용자 소망 실내 상대 난방 습도 레벨(28A)에 근사한 값으로 증가시킨다. 실제 실내 상대 습도(HI)가 사용자 소망 실내 상대 난방 습도 레벨(28A)보다 높으면, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 환기장치(18D)를 선 택적으로 작동시켜 차갑고 건조한 신선한 외기를 빌딩 구조물 내로 유입함으로써 실제 실내 상대 습도(HI)를 사용자 소망 실내 상대 난방 습도 레벨(28A)에 근사한 값으로 효과적으로 감소시킨다.
도4에는 난방 모드 도중의 능동적 가습이 그래프로 도시되어 있다.
능동적 제습 모드로도 알려져 있는 냉방 모드에서, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은, 사용자 소망 실내 냉방 온도 레벨과 사용자 소망 실내 냉방 습도 레벨(28B) 및 사용자 소망 실내 신선한 공기 레벨(30)을 달성하기 위해 필요한 만큼 관련 송풍기(32)를 포함하는 에어컨(18B), 습도조절기(18C), 및 환기장치(18D)를 조절하도록 작동될 수 있다.
단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 실제 실내 온도 센서(20), 실제 실내 상대 습도 센서(22), 및 사용자로부터 입력을 수신한다. 사용자 입력에는 사용자 소망 실내 냉방 온도, 사용자 소망 실내 냉방 습도 레벨(28B) 및 사용자 소망 실내 신선한 공기 레벨이 포함된다. 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 실제 실내 상대 습도(HI)를 사용자 소망 실내 냉방 습도 레벨(28B)과 비교한다. 냉방 시즌에 통상 그러하듯이, 실제 실내 상대 습도(HI)는 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도 레벨(28B)보다 높을 수 있다. 그러면, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 에어컨(18B)에 의해 생성된 출력 공기의 온도를 사용자 소망 실내 냉방 온도보다 낮은 레벨로 선택적으로 조절하고, 관련 송풍기(32)에 의해 발생되는 공기유동을 감소시킨다. 이는 실제 실내 상대 습도(HI)를 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도 레벨(28B)에 근사한 값 으로 감소시킬 것이다. 실제 실내 상대 습도(HI)가 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도 레벨(28B)보다 낮으면, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 환기장치(18D)를 선택적으로 조절하여 따뜻하고 습한 신선한 외기를 빌딩 구조물 내로 유입시킨다. 이는 실제 실내 상대 습도(HI)를 사용자 소망 실내 상대 냉각 습도 레벨(28B)에 근사한 값으로 효과적으로 증가시킨다.
또한, 냉방 모드에서 작동할 때, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 송풍기(32)의 공기유동을 조절하여 냉방(체감) 요구를 제습(잠재) 요구와 밸런싱시키도록 작동될 수 있다. 체감 요구는 높지만(사용자 소망 실내 온도를 유지하기 곤란) 잠재 요구가 전혀 없으면(실제 실내 상대 습도가 사용자 소망 실내 상대 습도 미만), 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 송출되는 공조 용량의 체감 비율을 증가시키도록 송풍기(32)를 조절한다. 역으로, 냉방 요구가 거의 없지만(실제 실내 온도가 사용자 소망 실내 온도와 같거나 그보다 약간 낮음) 실제 실내 상대 습도가 사용자 소망 실내 상대 습도보다 높으면, 송풍기는 체감비율을 감소시키도록 조절된다.
도5에는 냉방 모드의 능동적 제습이 그래프로 도시되어 있다.
따라서, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)이 난방 모드로 작동될 때, 모든 환경 조작은 사용자 소망 실내 난방 온도 및 사용자 소망 실내 상대 난방 습도 레벨(28A)에 기초하여 산출된다. 역으로, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)이 냉방 모드에서 작동할 때, 모든 환경 조절은 사용자 소망 실내 냉방 온도 및 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도 레벨(28B)에 기초하여 산출된다. 따라서, 단일 통합 중앙 제 어 유닛(12)은 난방 시즌 및 냉방 시즌 도중에 사용자 소망 실내 환경 조건을 달성하는데 필요한 모든 장치(18)를 제어하도록 작동될 수 있다.
도3은 사용자가 사용자 소망 실내 상대 습도(28)를 입력하는 사용자 인터페이스(16)의 예시 화면을 도시한다. 사용자는 소망 난방 실내 상대 습도 레벨(28A) 및 소망 냉방 실내 상대 습도 레벨(28B)을 사용자 인터페이스(16)(도2)에 입력한다. 사용자 인터페이스(16)는 이후 사용자 입력을 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)에 송신한다. 물론, 이는 사용자 인터페이스(16)의 하나의 예시 화면일 뿐이다. 예를 들어 사용자 소망 실내 난방 온도, 사용자 소망 실내 냉방 온도 및 사용자 소망 신선한 공기 레벨과 같은 다른 형태의 입력을 사용자가 입력하기 위한 다른 화면이 사용될 수 있다.
사용자의 옵션에 따라, 빌딩 구조물의 내표면에서의 응축을 방지하기 위한 보호 특징도 포함된다. 이 특징은, 그 전체가 본원에 원용되는, 2004년 12월 17일자로 출원되고 공동 양도되어 동시-계류중이며 발명의 명칭이 "건물 외피 내부에서의 응축을 방지하기 위한 실내 공간에서의 최대 허용가능 습도의 결정"인 미국 특허출원 제11/016,373호에 개시되어 있다. 이 옵션에서, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 응축을 방지하기 위해 실내 및 실외 환경 특징에 기초하여 최대 허용가능 실내 상대 습도를 산출하며, 실제 실내 상대 습도를 조절하여 응축을 방지한다.
이 실시예에서, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 도6에 도시된 전환 테이블(CT: Conversion Table)을 사용하여 소유주 또는 시스템 설치자에 의해 사용자 인터페이스(16)에 입력된 정보를 조절 인자(A*)로 전환한다. 전환 이후, 단일 통 합 중앙 제어 유닛(12)은 하기 식에 기초하여 유효 델타 △T를 산출한다.
△T = A*(t2-t1)
유효 델타 △T를 산출한 후, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 도7에 도시된 허용가능 습도 테이블(AHT: Allowable Humidity Table)을 사용하여, 최대 허용가능 실내 상대 습도를 결정한다. 물론, 그러한 테이블에 비교될 기준 값을 결정하는 다른 방법도 본 발명의 범위에 포함된다. 테이블에 비교될 기준 값을 결정하기 위해 사용자 입력 및 환경 입력을 사용하는 어떤 방법도 본 발명의 범위에 포함된다.
최대 허용가능 실내 상대 습도를 결정한 후, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 실내 장치(18)를 선택적으로 작동/작동중지시켜 실제 실내 상대 습도를 산출된 최대 허용가능 실내 상대 습도보다 낮은 값으로 조절하여 응축이 방지되도록 작동될 수 있다.
이 옵션이 작동되면, 보다 차가운 실외 온도에서, 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 소망 또는 최대 허용가능 실내 상대 습도 레벨을 달성하는데 필요한 실제 실내 상대 습도를 감소시키기 위해 환기장치(18D)로부터 신선한 공기의 흡입량을 증가시킨다. 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)은 사용자 소망 신선한 공기 레벨을 달성하기 위해 신선한 공기를 도입하도록 작동될 수 있지만, 실내 환경 조건에 대한 영향을 최소화하기 위해 극단적인 (매우 덥거나 매우 추운) 외부 환경 조건에서 신선한 공기 흡입을 제한하거나 중단한다. 도8에는 습도조절기(18C) 및 환기장치(18D)를 사용하는 단일 통합 중앙 제어 유닛(12)의 신선한 공기 제어부의 그래프 가 도시되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 당업자라면 특정 실시예가 본 발명의 범위에 포함되는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 이하의 청구범위가 본 발명의 진정한 범위 및 내용을 결정하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (21)

  1. 중앙 제어 유닛을 포함하는 HVAC 시스템용 단일 통합 제어이며,
    상기 중앙 제어 유닛은 난방 시즌 및 냉방 시즌 중에 실제 실내 온도 레벨, 실제 실내 상대 습도 레벨, 및 실제 실내 신선한 공기 레벨을 조작하도록 작동될 수 있는 단일 통합 제어.
  2. 제1항에 있어서, 실내 온도 센서, 실내 상대 습도 센서, 및 실외 온도 센서를 더 포함하며, 상기 중앙 제어 유닛은 상기 실내 온도 센서, 상기 실내 상대 습도 센서, 및 상기 실외 온도 센서로부터 입력을 수신하도록 작동될 수 있는 단일 통합 제어.
  3. 제2항에 있어서, 사용자가 적어도 하나의 사용자 소망 실내 온도, 적어도 하나의 사용자 소망 실내 상대 습도, 및 사용자 소망 실내 신선한 공기 레벨을 입력하도록 작동할 수 있는 사용자 인터페이스를 더 포함하며, 상기 중앙 제어 유닛은 상기 적어도 하나의 사용자 소망 실내 온도, 상기 적어도 하나의 사용자 소망 실내 상대 습도, 및 상기 사용자 소망 실내 신선한 공기 레벨을 달성하도록 상기 실제 실내 온도 레벨, 상기 실제 실내 상대 습도 레벨, 및 상기 실제 실내 신선한 공기 레벨을 조작하기 위하여 상기 입력에 기초한 신호를 발생시키는 단일 통합 제어.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중앙 제어는 난방 모드 및 냉방 모드로 작동하는 단일 통합 제어.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중앙 제어가 상기 난방 모드로 작동할 때, 상기 적어도 하나의 사용자 소망 실내 온도는 사용자 소망 실내 난방 온도를 포함하고, 상기 적어도 하나의 사용자 소망 실내 상대 습도는 사용자 소망 실내 상대 난방 습도를 포함하는 단일 통합 제어.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실제 실내 신선한 공기 레벨은 상기 실제 실내 상대 습도 레벨이 상기 사용자 소망 실내 상대 난방 습도보다 높을 때 증가하는 단일 통합 제어.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실제 실내 신선한 공기 레벨은 상기 실내 상대 습도 레벨이 상기 사용자 소망 실내 상대 난방 습도보다 낮을 때 감소하는 단일 통합 제어.
  8. 제4항에 있어서, 상기 중앙 제어가 상기 냉방 모드로 작동할 때, 상기 적어도 하나의 사용자 소망 실내 온도는 사용자 소망 실내 냉방 온도를 포함하고, 상기 적어도 하나의 사용자 소망 실내 상대 습도는 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도를 포함하는 단일 통합 제어.
  9. 제8항에 있어서, 상기 실제 실내 상대 습도 레벨은 상기 실제 실내 상대 습도 레벨이 상기 사용자 소망 실내 상대 냉방 습도보다 낮을 때 증가하는 단일 통합 제어.
  10. 제8항에 있어서, 상기 실제 실내 상대 습도 레벨은 상기 실제 실내 상대 습도 레벨이 상기 냉방 실내 상대 습도보다 높을 때 증가하는 단일 통합 제어.
  11. 제3항에 있어서, 상기 중앙 제어 유닛은 HVAC 시스템의 적어도 하나의 장치를 선택적으로 작동 및 작동중지함으로써 상기 실제 실내 온도 레벨, 상기 실제 실내 상대 습도 레벨, 및 상기 실제 실내 신선한 공기 레벨을 조작하는 단일 통합 제어.
  12. 제2항에 있어서, 사용자 입력을 입력하기 위한 사용자 인터페이스를 더 포함하며, 상기 중앙 제어는 센서로부터 적어도 하나의 환경 입력을 수신하고, 상기 사용자 입력 및 상기 적어도 하나의 환경 입력에 기초하여 유효 델타를 산출하며, 상기 유효 델타에 기초하여 최대 허용가능 실내 상대 습도를 결정하고, 상기 실제 실내 상대 습도 레벨을 상기 최대 허용가능 실내 상대 습도보다 낮은 값으로 조절하는 단일 통합 제어.
  13. 제12항에 있어서, 상기 사용자 입력은 빌딩 구조물 특징을 나타내는 단일 통합 제어.
  14. 제12항에 있어서, 상기 사용자 입력은 사용자 선택가능한 습도 레벨인 단일 통합 제어.
  15. 단일 통합 중앙 제어 유닛,
    온도 제어 장치,
    습도 제어 장치,
    환기장치, 및
    송풍기 장치를 포함하는 HVAC 시스템이며,
    상기 단일 통합 중앙 제어 유닛은 난방 시즌 및 냉방 시즌 중에 사용자 소망 설정을 달성하기 위해 상기 온도 제어 장치, 상기 습도 제어 장치, 상기 환기장치, 및 상기 송풍기 장치를 조작하도록 작동될 수 있는 HVAC 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 송풍기는 체감 비율을 제어하도록 선택적으로 작동 및 작동중지되는 HVAC 시스템.
  17. HVAC 시스템 제어 방법이며,
    적어도 하나의 사용자 소망 실내 환경 특징을 단일 통합 중앙 제어에 입력하 는 단계와,
    적어도 하나의 실제 환경 특징을 측정하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 실제 환경 특징을 상기 단일 통합 중앙 제어에 전송하는 단계와,
    난방 시즌 및 냉방 시즌 중에 상기 적어도 하나의 사용자 소망 환경 특징 및 상기 적어도 하나의 실제 환경 특징에 기초하여 적어도 하나의 실제 실내 환경 특징을 중앙 제어하는 단계를 포함하는 HVAC 시스템 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서, 실제 실내 상대 습도가 소망 실내 상대 습도보다 높을 때와 실외 온도가 소정 온도보다 낮은 경우에 실제 실내 신선한 공기 레벨을 증가시키는 단계를 더 포함하는 HVAC 시스템 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서, 실제 실내 상대 습도가 소망 실내 상대 습도보다 낮을 때와 실외 온도가 소정 온도보다 낮은 경우에 실제 실내 신선한 공기 레벨을 감소시키는 단계를 더 포함하는 HVAC 시스템 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서, 실제 실내 상대 습도가 소망 실내 상대 습도보다 낮을 때와 실외 온도가 소정 온도보다 높은 경우에 실제 실내 신선한 공기 레벨을 증가시키는 단계를 더 포함하는 HVAC 시스템 제어 방법.
  21. 제17항에 있어서, 실제 실내 상대 습도가 소망 실내 상대 습도보다 높을 때와 실외 온도가 소정 온도보다 높은 경우에 실제 실내 신선한 공기 레벨을 감소시키는 단계를 더 포함하는 HVAC 시스템 제어 방법.
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