KR20080114147A

KR20080114147A - 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080114147A
Application number: KR1020070063441A
Authority: KR
Inventors: 김철호; 최은정
Original assignee: 김철호; 최은정
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-12-31
Also published as: KR100877756B1

Abstract

본 발명은 건물의 에너지 사용을 줄이기 위한 에너지 절약 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물내 공간별 예약관리에 의해 예약된 공간에 대해서만 냉난방 공급 및 조명사용을 위한 에너지 사용기기 사용을 허가하고, 각 공간별 에너지 사용기기는 실시간 검침되며 무선 또는 유선방식에 의해 건물전체에 대한 에너지 사용량을 효과적으로 제어할 수 있도록 이루어진 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법은, 건물내 공간에는 공간별 예약정보에 따라 사용허가 되고 각각의 에너지 사용량이 실시간 검침되는 조명기기·온도조절기·댐퍼조절기·재실센서기·팬코일유니트 등의 에너지 사용기기와, 에너지 사용기기를 무선제어하면서 이의 검침 데이터가 저장되는 팬코일유니트 제어기가 구비되고; 건물내 일측에는 공간별 예약정보에 따라 팬코일유니트 제어기의 작동을 무선제어하고, 팬코일유니트 제어기로 전달된 에너지 사용기기의 에너지 사용량 검침 데이터가 저장되며, 검침 데이터를 근거로 각 공간별 에너지 사용량, 건물 전체 에너지 사용량, 건물 냉난방 부하량 및 냉난방 에너지 사용기기의 사용 대수를 산출하는 건물제어장치를 포함하여 시스템을 구성한다.

또한, 예약관리단계와, 공간별 제어방법 결정단계와, 공실제어단계와, 예약공간 제어단계와, 에너지 사용량 산출단계로 이루어지는 방법에 의해 공간별 예약 정보에 따라 건물내 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있도록 이루어진다.

공실제어, 재실제어, 예약관리, 냉난방, 팬코일유니트, 에너지 절약.

Description

공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지 절약 시스템 및 방법{Energy saving system and method for unoccupied control based on space reservation and management}

도 1은 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템을 보여주는 개략적인 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 적용되는 건물제어장치를 보여주는 개략적인 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 적용되는 팬코일유니트 제어기를 보여주는 개략적인 도면.

도 4(a)(b)는 본 발명의 일실시예에 적용되는 에너지 사용기기를 보여주는 개략적인 도면.

도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 조명스위치를 내장한 온도조절기를 보여주는 도면.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 공실제어장치를 포함한 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템을 보여주는 개략적인 도면.

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 적용되는 공실제어장치를 보여주는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법을 보여주는 흐름도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템

10 : 건물제어장치

20 : 팬코일유니트 제어기

30 : 에너지 사용기기

40 : 공실제어장치

본 발명은 건물의 에너지사용을 줄이기 위한 에너지 절약 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물내 공간별 예약관리에 의해 예약된 공간에 대해서만 냉난방 공급 및 조명사용을 위한 에너지 사용기기 사용을 허가하고, 각 공간별 에너지 사용기기는 실시간 검침되며 무선 또는 유선방식에 의해 건물전체에 대한 에너지 사용량을 효과적으로 제어할 수 있도록 이루어진 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업이 발전함에 따라 건물의 수가 늘어가고 있으며, 각 건물은 냉난방 및 시설의 운영에 많은 에너지를 사용하고 있다. 건물에서 소비되는 에너지 사용량은, 국가전체 에너지 사용량 중 약 22.3%를 차지하고 있으며 매해마다 늘어 나고 있는 추세여서 국가 산업 및 경제 전반에 관계되는 문제로 대두되고 있다.

그리고, 건물 소유주, 입주사, 사용자 입장에서 건물의 에너지 소비량은 곧 금전적인 지출과 연결되므로 비효율적인 건물의 에너지 소비는 상당한 금전적 부담을 주는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 건물에서 소비하는 에너지의 사용을 효율적이고 체계적으로 관리하는 것이 요구된다.

종래에는 일반적으로 대형건물에는 난방 및 냉방을 효율적으로 제어하기 위하여 팬코일유니트를 다수개 설치하고 있으며, 이러한 종래의 팬코일유니트는 존(zone)별 제어, 즉 각 층별 또는 구간별 제어를 하거나 개별 팬코일유니트에 온도조절기를 부착하여 각 팬코일유니트가 설치된 공간의 온도에 따라서 팬코일유니트의 동작을 제어하였다.

그러나, 이러한 종래의 방법은 온도에 의하여 제어되는 방식으로 건물내 각 공간(사무실, 회의실, 강의실, 일반룸 등)이 여러개 존재할 경우 사람이 있는 경우와 없는 경우에 관계없이 온도에 따라서만 작동되므로, 사람이 없는 공간에도 팬코일유니트가 작동되어 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.

또한, 건물내의 에너지를 사용하는 기기들과 건물전체에 대한 일괄적인 냉난방 형식을 취하고 있기 때문에 건물내 사용자 즉, 재실자가 존재하는 공간이 건물의 일부분을 차지하더라도 해당 구간 또는 건물 전체를 모두 제어해야 하기 때문에 불필요한 에너지 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 건물내 각각의 공간을 예약관리를 통해 에너지 사용을 제어할 수 있도록 이루어진 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 공간별 에너지 사용기기를 개별적으로 제어하고, 실시간 사용량을 검침하여 전체 건물내 에너지 사용량을 효율적으로 제어할 수 있도록 이루어진 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법은, 건물내 일측에 설치되어 예약정보에 따라 공간별 에너지 사용을 제어하는 건물제어장치를 구성하고, 각 공간별로 상기 건물제어장치에 의해 제어되는 팬코일유니트 제어기와, 에너지 사용기기를 포함하여 이루어진다.

보다 상세하게는, 건물내 공간(사무실, 회의실, 강의실, 일반룸 등)의 소모되는 에너지 사용량을 줄이기 위한 에너지 절약 시스템에 있어서,

상기 공간에는 공간별 예약정보에 따라 사용허가 되고 각각의 에너지 사용량이 실시간 검침되는 조명기기·온도조절기·댐퍼조절기·재실센서기·팬코일유니트 등의 에너지 사용기기와, 상기 에너지 사용기기를 무선제어하면서 이의 검침 데이터가 저장되는 팬코일유니트 제어기가 구비된다.

또한, 상기 건물내 일측에는 상기 공간별 예약정보에 따라 상기 팬코일유니 트 제어기의 작동을 무선제어하고, 상기 팬코일유니트 제어기로 전달된 상기 에너지 사용기기의 에너지 사용량 검침 데이터가 저장되며, 상기 검침 데이터를 근거로 각 공간별 에너지 사용량, 건물 전체 에너지 사용량, 건물 냉난방 부하량 및 냉난방 에너지 사용기기의 사용 대수를 산출하는 건물제어장치를 포함하여 구성된다.

이에 따라, 상기 공간별 예약정보에 따라 건물내 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 건물제어장치는, 상기 팬코일유니트 제어기와 연결되는 통신부와; 각 공간별 층/호실의 공간정보·사용일자·사용시간·냉난방 또는 조명사용여부·희망온도 등의 예약정보가 입력되는 데이터 입력부와; 각 공간별 예약상태, 각 공간별 에너지 사용량, 건물 전체 냉난방 부하량, 냉난방 기기 사용 대수, 각 공간별 필요 풍량 데이터 등의 건물내 이용되는 에너지 사용량과 사용상태를 표시하거나 출력하는 데이터 출력부와; 상기 데이터 입력부를 통해 입력된 예약정보와, 에너지 사용기기의 에너지 소비량과, 팬코일유니트 제어기를 통해 입력된 에너지 사용기기의 실제 에너지 사용량과 이에 따른 공간별 에너지 사용량이 저장되는 데이터베이스부와; 상기 데이터베이스부에 입력된 데이터를 근거로 예약정보를 처리하고, 각 공간별 에너지 사용량과 전체 건물의 에너지 사용량을 산출하며, 이에 따라 건물내 사용되는 냉난방 에너지 사용기기의 대수를 산출하고, 상기 데이터 입력부, 데이터 출력부, 데이터베이스부, 통신부를 제어신호를 통해 제어하는 중앙제어부와; 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 중앙제어부는, 예약정보에 따라 제어신호를 통해 각 공간별 팬코 일유니트 제어기의 사용허가를 처리하는 예약관리 처리부와, 상기 팬코일유니트 제어기를 통한 에너지 사용기기의 에너지 사용량과 에너지 사용기기의 에너지 소비량을 근거로 각 공간별 에너지 사용량을 산출하는 검침 산출부와, 상기 공간별 에너지 사용량을 근거로 건물 전체의 에너지 사용량을 산출하고 이에 따라 건물 전체의 에너지 부하량을 산출하는 부하량 산출부와, 상기 건물 전체의 에너지 사용량과 에너지 부하량을 근거로 냉난방을 위한 에너지 사용기기의 사용대수를 선택하는 기기 가동대수 선택부를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 검침 산출부에서 공간별 에너지 사용량은 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고 이를 근거로 산출된다.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=온수유량*(온수입구온도-온수출구온도)*가동시간*장비효율

냉방사용량=냉수용량*(냉수입구온도-냉수출구온도)*가동시간*장비효율

전력량=팬모터 소비전력량*가동시간*장비효율

<<댐퍼>>

난방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

냉방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간

이때, 필요에 따라 상기 팬코일유니트는 아래에 같이 산출된다.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=난방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

냉방사용량=냉방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

전력량=팬모터소비전력량1*가동시간*장비효율

(난방용량1, 냉방용량1, 팬모터 소비전력량1은 장비업체에서 제시사양 또는 설계치 냉난방용량이며, 공급온도효율은 공급기준온도와 실제공급온도의 차를 비교하는 효율임.)

그리고, 상기 팬코일유니트 제어기는, 팬, 밸브, 냉온수배관, 팬모터가 구비된 팬코일유니트에 형성되며, 설치된 해당 공간의 예약정보와 에너지 사용기기의 에너지 사용량 검침 데이터와 상기 에너지 사용기기의 작동상태 데이터가 저장된 유니트 메모리부와, 건물제어장치의 통신부와 연결되어 작동제어신호 및 데이터를 받고 에너지 사용기기와 연결되어 이의 작동제어신호를 보내는 유니트 통신부와, 팬/밸브의 상태와 공간내 에너지 사용기기의 상태 및 검침된 에너지 사용량이 입력되고 출력되는 입출력부와, 상기 입출력부/ 통신부/ 메모리부를 제어신호에 의해 제어하고 상기 유니트 메모리부의 데이터를 근거로 에너지 사용기기를 제어하는 유니트 제어부와, 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

이때, 필요에 따라 상기 유니트 통신부는, 이웃하는 공간내의 팬코일유니트 제어기와 건물제어장치를 연결하는 중계기 역할을 하도록 중계모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 입출력부는, 팬코일유니트와 연결되고 냉수 또는 온수를 공급하여 냉난방을 제어하는 팬코일유니트의 팬속도/ 밸브의 열고 닫힘 제어 및 냉온수 입구온도/ 냉온수 출구온도/ 냉온수 유량/ 팬모터 전력량이 검침되는 팬코일유니트 입출력부와, 댐퍼조절기와 연결되고 댐퍼조절기의 풍량을 조절하기 위한 급기댐퍼의 비례제어 및 급기풍량/ 급기온도가 검침되어 입력되는 댐퍼조절기 입출력부와, 온도조절기와 연결되고 현재온도 및 설정온도를 기준으로 팬코일유니트 팬속도 및 댐퍼조절기의 댐퍼의 비례제어하는 온도조절기 입출력부와, 조명기기와 연결되고 조명 전력사용량이 검침되어 입력되는 조명기기 입출력부와, 재실센서의 작동과 타이머의 작동을 제어하는 재실센서 입출력부를 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 댐퍼조절기, 온도조절기, 조명기기, 재실센서기와 같은 에너지 사용기기는, 무선통신수단을 이용하여 팬코일유니트 제어기와 연결되어 제어신호를 받는 통신부와, 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 실시간 검침하여 팬코일유니트 제어기로 전달하는 입출력부와, 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 온도조절기는, 입출력부와 연결된 퇴실버튼을 포함하여 상기 퇴실버튼의 가동시 공간의 냉난방 공급이 중단되도록 구성된다.

또한, 상기 조명기기는, 해당 공간내에 설치된 다수개의 조명과, 상기 조명의 작동을 제어하는 조명회로에 의해 연결된 조명 스위치와, 팬코일유니트 제어기와 연결된 조명스위치모듈로 구성되며, 상기 조명스위치모듈내에 통신부, 전원부, 입출력부를 구성하여, 해당 공간의 사용자는 상기 조명 스위치에 의해 조명사용을 선택할 수 있도록 이루어진다.

한편, 필요에 따라 상기 온도조절기는 조명스위치모듈이 포함되어 조명스위치를 내장한 온도조절기로서, 공간내의 온도 및 조명을 제어하고, 상기 조명스위치모듈과 연결된 전원부를 사용하여 별도의 전원부가 필요하지 않도록 구성된다.

그리고, 본 발명의 또다른 실시예로 필요에 따라 상기 각 공간에는, 상기 건물제어장치와는 별도로 팬코일유니트 제어기의 작동을 무선제어하여 공간내 에너지 사용기기의 작동을 제어하는 공실제어장치를 더 포함하여 구비된다.

이때, 상기 공실제어장치는, 공간내 사용자가 공간을 사용하기 위한 사용일자/ 사용시간/ 냉난방 또는 조명사용여부/ 희망온도를 입력하고 출력하는 입출력부와, 상기 사용자의 입력상태와 에너지 사용기기의 사용상태를 보여주는 디스플레이부와, 무선통신수단에 의해 상기 건물제어장치와 팬코일유니트 제어기와 연결되는 통신부와, 상기 입출력부와 통신부를 제어신호에 의해 제어하는 제어부와, 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다.

이어서 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템을 이용한 에너지 절약방법은 다음과 같은 단계를 거친다.

건물내 각 공간내에 설치된 에너지 사용기기와, 공간내에 설치되어 상기 에너지 사용기기를 제어하는 팬코일유니트 제어기와, 상기 건물 일측에 설치되어 상기 팬코일유니트 제어기를 제어하는 건물제어장치가 구비된 건물내의 에너지 절약방법에 있어서,

상기 건물내 각 공간별 사용을 위한 예약정보와 상기 에너지 사용기기의 에너지 소비량이 상기 건물제어장치에 입력 저장되는 예약관리단계와; 상기 예약관리단계의 예약정보에 따라 상기 건물제어장치에 의해 각 공간이 예약된 공간인지 빈공간(공실) 인지를 판단하고, 예약된 공간과 공실의 에너지 기기 사용허가 및 제어를 결정하여 상기 팬코일유니트 제어기에 전달하는 공간별 제어방법 결정단계와; 상기 공간별 제어방법 결정단계에서 빈공간(공실)으로 판단시 공실내의 팬코일유니트 제어기에 의해 공실내 설정된 최저온도 유지를 위한 에너지 사용기기의 사용만이 허가되어 제어되는 공실제어단계와; 상기 공간별 제어방법 결정단계에서 예약된 공간으로 판단시 해당 공간내의 팬코일유니트 제어기에 의해 에너지 사용기기의 사용이 허가되고, 사용된 에너지량은 실시간으로 검침되는 예약공간 제어단계와; 상기 공실제어단계와 예약공간 제어단계에 따라 제어되는 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지사용량은 건물제어장치로 전달되고, 이를 근거로 상기 건물제어장치는 공간별 에너지 사용량·건물 전체의 에너지 사용량·건물내의 에너지 부하량을 산출하며, 예약 해당 공간의 사용자에게 사용한 에너지량에 대한 사용요금을 부과하는 에너지 사용량 산출단계로 이루어진다.

이에 따라, 건물내 각각의 공간은 예약정보에 따라 에너지 사용기기의 사용이 제어되고, 실시간 검침된 에너지 사용량에 따라 건물내 공간별 에너지 사용량을 효율적으로 관리하여 에너지를 절약할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 예약관리단계의 예약정보는, 예약 해당 공간의 층/호실 공간정보와, 해당 공간의 사용일자, 해당 공간의 사용시간, 해당 공간의 냉난방공급 여부, 해당 공간의 조명 사용여부, 해당 공간의 희망온도인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공실제어단계는, 사용자에 의한 해당 공간내의 냉난방 공급, 조명사용, 온도설정, 냉온수 밸브 사용이 차단되고, 최저온도 유지를 위한 해당 공간내의 에너지 사용 기기의 실시간 에너지 사용량 검침이 이루어져 팬코일유니트 제어기를 통해 건물제어장치로 전달되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 필요에 따라 건물내 각 공간에는 공간별 팬코일유니트 제어기와 연결되어 이를 제어하는 공간제어장치가 구비되는데, 이때, 상기 공실제어단계는, 해당 공간을 예약하지 않은 사용자가 상기 공간제어장치에 의해 공간내 팬코일유니트 제어기 및 에너지 사용기기의 사용이 가능하게 되고, 에너지 사용량은 실시간 검침되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 예약공간 제어단계는, 예약된 해당 공간내의 희망온도에 따라 냉난방 공급 및 조명이 지속적으로 사용가능하고, 재실센서를 통한 공간내의 재실자 비감지시와 조명의 꺼짐, 퇴실에 따라 에너지 사용기기 즉 냉난방 공급 및 조명의 사용은 중단되며, 상기 에너지 사용기기의 에너지 사용량은 실시간으로 검침되어 팬코일유니트 제어기를 통해 건물제어장치로 전달된다.

그리고, 상기 에너지 사용량 산출단계는, 각 공간별 팬코일유니트 제어기를 통해 전달받은 공간 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 근거로 건물제어장치에서 공간별 에너지 사용량, 건물내 에너지 사용량과 총 냉난방 부하량을 산출하고, 건물내 최저 온도유지를 위한 에너지 사용기기의 사용을 결정하여 이를 제어하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 에너지 사용량 산출단계는, 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고 이를 근거로 공간별 에너지 사용량이 산출되는 것을 특징으로 한다.

<<팬코일유니트>>

전력량=팬모터 소비전력량*가동시간*장비효율

<<댐퍼>>

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간

그리고, 필요에 따라 상기 팬코일유니트는 다음의 공식을 이용하여 산출된다.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=난방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

냉방사용량=냉방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

전력량=팬모터소비전력량1*가동시간*장비효율

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지 절약 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템을 보여주는 개략적인 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템(1)은, 건물(2) 일측에 건물내 에너지를 사용하는 모든 기기의 작동을 제어하거나 그 에너지 사용량을 검침·저장하여 건물내 사용 에너지를 적정수준으로 유지하는 건물제어장치(10)를 설치하고, 상기 건물내 각 공간별로 설치된 에너지 사용기기(30)의 작동상태를 제어하며 상기 건물제어장치(10)와 무선 연결되어 제어되는 팬코일유니트 제어기(20)를 상기 공간별로 설치하여 이루어진다.

이때, 상기 건물제어장치(10)에는 각 공간(사무실, 회의실, 강의실, 일반룸 등)별로 사용가능한 예약정보(즉, 사용일자, 사용시간, 냉난방 또는 조명사용여부, 공간내 희망온도)가 입력되고, 상기 예약정보에 따라 팬코일유니트 제어기(20) 및 에너지 사용기기(30)의 작동을 허가해 건물내 에너지 사용을 제어하게 된다. 또한, 상기 에너지를 사용하는 모든 기기는 그 에너지 사용량이 실시간 검침되고 이를 근거로 상기 건물제어장치(10)는 건물 전체의 에너지 사용량을 산출하여 이를 근거로 건물내 에너지 부하량에 따라 건물내의 냉난방을 위한 에너지 사용기기의 대수를 선택 제어한다.

이러한 상기 각 공간에 설치되는 상기 에너지 사용기기(30)는 조명기기, 온도조절기, 댐퍼조절기, 재실센서기, 팬코일유니트 등의 에너지를 사용하는 기기로, 팬코일유니트 제어기(20)의 제어신호에 따라 그 작동상태가 결정된다.

먼저, 상기 건물제어장치(10)는 예약정보가 입력되고 건물내 공간별로 에너지 사용을 1차적으로 제어할 수 있도록 건물의 일측 즉, 건물을 제어하는 중앙제어 공간내에 설치된다.

상기 건물제어장치(10)는, 상기 공간별 예약정보와 상기 팬코일유니트 제어기(20)를 통한 에너지 사용기기(30)의 사용량 검침 데이터가 저장되며, 이를 근거로 각 공간별 에너지 사용량 및 건물 냉난방 부하량 및 공간별 팬코일유니트 제어기(20)의 작동을 제어하도록 구성된다.

또한, 상기 건물제어장치(10)는 일측에 무선통신수단이 구비되는데, 상기 무선통신수단을 통해 예약정보에 따라 상기 팬코일유니트 제어기(20)로 작동 제어신호를 보내게 된다.

그리고, 상기 팬코일유니트 제어기(20)는, 바람직하게 냉난방을 공급하기 위한 팬, 팬모터, 밸브를 포함하여 구성된 팬코일유니트 상에 구비되는 것으로, 상기 건물제어장치(10)에서 전해지는 예약정보와 작동 제어신호에 따라 일측에 구비된 무선통신수단에 의해 개별적인 각각의 에너지 사용기기(30)의 작동상태를 제어하고, 상기 에너지 사용기기(30)에서 검침된 에너지 사용량 데이터를 상기 건물제어 장치(10)로 무선통신수단을 이용하여 전송한다.

또한, 상기 팬코일유니트 제어기(20)는 필요에 따라 이웃하는 공간내의 팬코일유니트 제어기(20)와 상호 연결되어 중계기 역할을 하도록 구성된다. 다시 말하면, 시스템(1)이 구비된 건물(2)의 크기에 따라 상기 팬코일유니트 제어기(20)가 각각 구비된 공간은 다수개가 형성될 수 있으며 이러한 경우 거리에 따라 상기 팬코일유니트 제어기(20)와 건물제어장치(10)와의 제어가 용이하지 못한 경우가 있다. 이때 이웃하는 팬코일유니트 제어기(20)가 중계기 역할을 하여 건물제어장치(10)에 의한 해당공간내의 팬코일유니트 제어기(20)의 제어가 용이하도록 한다.

이와 같이 구성되는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템(1)에 의해 건물(2) 내의 각각의 공간은 공간별로 예약된 공간에 한해서만 에너지 사용이 허가되어 공간별 에너지 사용기기(30)의 사용이 가능하고, 검침된 에너지 사용기기의 에너지 사용량 데이터에 따라 건물 전체의 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있다.

또한, 상기 예약된 공간내에서 검침된 에너지 사용량에 따라 상기 예약된 공간을 예약하여 사용하는 사용자에게 요금을 부과하여 에너지를 절감하도록 이루어진다.

이때, 상기 건물제어장치(10)와 팬코일유니트 제어기(20)의 통신 방식은 바람직하게, RF통신모듈을 이용한 무선통신수단이 이용되며, 필요에 따라 유선을 이용한 방식이 사용가능하다.

도 2는 도 1에 적용되는 건물제어장치를 보여주는 개략적인 도면이고, 도 3 은 도 1에 적용되는 팬코일유니트 제어기를 보여주는 개략적인 도면이다.

이를 참조하여, 보다 상세하게 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지 절약 시스템(1)을 참조하면 다음과 같다.

먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 상기 건물제어장치(10)는 공간별 사용자의 예약정보에 따라 각 공간별 팬코일유니트 제어기(20)를 통해 각각의 에너지 사용기기(30) 사용을 제어하기 위하여, 크게 데이터 입력부(11), 데이터 출력부(12), 통신부(13), 데이터베이스부(14), 전원부(15), 중앙 제어부(16)로 구성된다.

이때, 상기 데이터 입력부(11)는 건물내 공간별로 이를 사용하고자 하는 사용자가 입력하는 예약정보가 입력되는데, 상기 예약정보는 바람직하게 공간정보(층,호실)가 입력되고, 공간의 사용일자와 사용시간이 입력되며, 냉난방 에너지 기기의 사용에 따른 냉난방 공급여부와 조명 사용여부 및 공간내 공급 희망온도가 입력된다.

그리고, 상기 데이터 출력부(12)는, 각 공간별 예약관리 상태와, 각 공간별 에너지 사용량, 건물 전체 에너지 사용량 및 이에 따른 냉난방 부하량, 이에 따른 냉난방 기기 사용대수, 팬코일유니트 제어기 사용상태, 각 공간별 풍량 데이터 등 건물내 이용되는 에너지 사용량과 사용상태를 모니터상에 표시하거나 출력기를 이용하여 출력한다.

또한, 상기 통신부(13)는 상기 팬코일유니트 제어기(20)와 연결되도록 구성된다. 이때 상기 통신부(13)를 통해 건물제어장치(10)는 팬코일유니트 제어기가 설치된 해당 공간내의 에너지 사용기기(30) 사용 제어신호를 보내고, 상기 에너지 사 용기기(30)에서 검침된 에너지 사용량이 팬코일유니트 제어기(20)의 유니트 통신부를 통해 상기 건물제어장치(10)로 전달된다.

이때, 상기 통신부(13)는 바람직하게는 RF무선통신 모듈을 이용한 무선통신수단으로 구비되며 필요에 따라 유선통신을 위한 유선통신 모듈에 의해 신호의 송출, 수신 기능을 수행한다.

그리고, 상기 데이터베이스부(14)는, 건물내 각 공간별 에너지 사용량 및 각종 정보가 입력되는데, 보다 상세하게는 상기 데이터 입력부(11)를 통해 입력된 공간별 예약정보와, 각 공간별 에너지를 사용하는 에너지 사용기기(30)의 정해진 에너지 소비량 즉, 댐퍼의 최대풍량 및 팬코일유니트 냉난방 용량, 팬코일유니트 소비전력량, 조명 소비전력량 등의 데이터가 저장되고, 각 공간별 에너지 사용기기(30)가 실제 사용한 에너지 사용량 즉, 팬코일유니트 열사용량 및 전력사용량, 댐퍼 열사용량, 조명 전력 사용량 등의 데이터 및 이에 따른 공간별 에너지 사용량이 저장된다.

이러한 데이터는 상기 중앙제어부(16)에 의해 건물내 에너지 사용량 및 에너지 부하량 산출에 대한 근거로 사용된다.

한편, 상기 건물제어장치(10)의 중앙제어부(16)는 건물내의 에너지를 사용하는 모든 기기의 작동과 예약관리를 제어하는 곳으로, 상기 데이터베이스부(14)에 저장된 데이터를 근거로 에너지 부하량에 따라 건물 전체에 필요한 냉난방 에너지 사용기기의 사용대수를 산출하고, 상기 데이터 입력부(11), 데이터 출력부(12), 데이터베이스부(14), 통신부(13)를 제어신호를 통해 제어하게 된다.

보다 상세하게, 상기 중앙제어부(16)는, 각 공간별 에너지 사용량과 전체 건물의 에너지 사용량을 산출하기 위해, 데이터베이스부(14)에 저장된 예약정보를 이용하여 팬코일유니트 제어기(20)에 상기 예약정보와 에너지 사용기기 사용허가 제어신호를 통신부(13)에 보내는 각 공간별 예약관리 처리부와, 상기 팬코일유니트 제어기(20)에서 제공하는 해당 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량 검침 데이터와 에너지 사용기기(30)의 정해진 에너지 소비량과 각 공간별 에너지 사용기기(30)가 실제 사용한 에너지 사용량을 비교하여 이를 근거로 각 공간별 에너지 사용량을 산출하여 데이터베이스부에 보내는 각 공간별 에너지 사용기기 검침 산출부와, 상기 각 공간별 에너지 사용량을 근거로 건물전체에 필요한 냉난방 부하량 즉, 에너지 부하량을 산출하는 부하량 산출부와, 상기 거물전체의 에너지 사용량과 이를 근거로 산출된 에너지 부하량을 고려하여 팬코일유니트 제어기에 의해 가동되는 냉난방을 위한 에너지 사용기기의 사용대수를 선택하는 기기 가동대수 선택부를 포함하여, 이에 따른 기능을 수행한다.

이때, 상기 검침 산출부에서 산출되는 각 공간별 에너지 사용량은 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고, 이를 근거로 산출되어 저장된다.

<<팬코일유니트>>

전력량=팬모터 소비전력량*가동시간*장비효율

또는,

난방사용량=난방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

냉방사용량=냉방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

<<댐퍼>>

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간

이어서, 도 1과 도 3을 참조하면, 상기 팬코일유니트 제어기(20)는, 통상의 팬, 밸브, 냉온수배관, 팬모터가 구비된 팬코일유니트내에 형성되는데, 상기 팬코일유니트를 비롯한 각 공간별 에너지 사용기기를 제어할 수 있도록, 크게 유니트 입출력부(21), 유니트 통신부(22), 유니트 메모리부(23), 전원부(24), 유니트 제어 부(25)로 구성된다.

이에 따라 구성된 상기 팬코일유니트 제어기(20)는 각 공간별로 설치되어 건물제어장치(10)로 부터 제어기가 설치된 해당 공간의 예약 정보에 따라 작동신호를 받아 상기 공간내에 설치된 조명기기, 온도조절기, 댐퍼조절기, 재실센서기 등의 에너지 사용기기 사용을 제어하고, 에너지 사용량을 실시간 검침하여 건물제어장치(10)로 전달한다.

이를 위해, 상기 팬코일유니트 제어기(20)의 유니트 입출력부(21)는, 공간별 에너지 사용기기의 상태와 에너지 사용 검침량이 입력되는데, 이를 위해, 팬코일유니트와 연결되고 팬코일유니트의 팬속도(저/중/고), 밸브의 open/close(열고 닫힘), 냉온수 입구온도, 냉온수 출구온도, 냉온수 유량, 팬모터 전력사용량이 검침되는 팬코일유니트 입출력부와, 댐퍼조절기와 연결되고 댐퍼조절기의 풍량을 조절하기 위한 급기댐퍼의 비례제어 및 급기풍량 및 급기온도가 검침되어 입력되는 댐퍼조절기 입출력부와, 온도조절기와 연결되고 이에 의한 해당 공간내 현재온도 및 설정온도를 기준으로 팬코일유니트 팬속도 및 댐퍼조절기의 댐퍼의 비례제어하는 온도조절기 입출력부와, 조명기기와 연결되고 조명 전력사용량이 검침되어 입력되는 조명기기 입출력부와, 재실센서의 작동과 타이머의 작동을 제어하는 재실센서 입출력부를 포함하여 구성되어, 에너지 사용기기의 상태와 에너지 사용량 검침기능을 수행한다.

그리고, 상기 팬코일유니트 제어기(20)의 유니트 통신부(22)는 건물제어장치(10)와 연결되어 각 공간별 제어상태와 에너지 사용기기 상태가 정보교환되고, 각 공간별 에너지 사용기기(30)와 연결되어 각 에너지 사용기기의 제어와 검침된 에너지 사용량이 정보교환될 수 있도록 구성되는데, 이를 위해 건물제어 장치(10)와 연결되는 중앙무선통신모듈과 에너지 사용기기(30)와 연결되는 에너지 사용기기 무선통신모듈이 구성된다.

이때, 상기 무선통신모듈은 필요에 따라 유선통신모듈이 사용가능하다.

또한, 상기 유니트 통신부(22)는 건물의 크기에 따라 이웃하는 공간내의 팬코일유니트 제어기와 연결되어 이의 정보 및 에너지 사용량을 건물제어장치(10)로 전달하는 중계모듈을 이용한 중계기의 역할을 수행하기도 한다.

한편, 상기 팬코일유니트 제어기(20)의 유니트 메모리부(23)는 입출력부(21)와 통신부(22)에서 전달된 사항이 유니트 제어부(25)를 통해 데이터화되어 저장되는 곳으로, 설치된 해당 공간의 제어를 위한 예약정보 및 에너지 사용기기 작동상태 데이터와, 각각의 에너지 사용기기에서 측정된 에너지 사용량 검침데이터가 저장된다.

보다 상세하게는, 상기 건물제어장치(10)의 데이터입력부에 입력된 예약정보, 공간내 재실자의 감지를 통한 재실자 감지 데이터, 조명스위치 ON/OFF 상태 데이터, 퇴실버튼 ON/OFF 상태 데이터가 저장되고, 팬코일유니트의 열 또는 전력사용량, 댐퍼 열사용량, 조명 전력사용량과 같은 에너지 사용량이 저장된다.

이어서, 상기 팬코일유니트 제어기(20)의 유니트 제어부(25)는, 상기 입출력부(21), 통신부(22), 메모리부(23)를 제어신호를 통해 통제하고, 해당공간 실내의 설정온도와 실온도를 비교하여 팬코일유니트의 팬속도와 온도차 비교에 따라 풍량 을 제어하는 등 내부의 제어로직에 의해 상기 메모리부(23)에 저장된 데이터를 근거로 공간내 에너지 사용기기의 제어를 실행한다.

그리고, 상기 팬코일유니트 제어기(20)는 팬코일유니트의 전원부(24)에 연결되어 전력 에너지를 공급받는다.

한편, 상기 팬코일유니트 제어기(20)는 각 공간별로 팬코일유니트에 설치되어 에너지 사용기기를 제어하는데, 각 공간별 크기에 따라 상기 팬코일유니트 제어기(20)가 구비되지 않은 일반적인 에너지 사용기기로서의 팬코일유니트가 다수개 상기 공간내에 설치될 수 있다.

이때, 상기 팬코일유니트는 상기 팬코일유니트 제어기(20)를 구비한 팬코일유니트에 의해 작동이 제어되고, 팬속도, 밸브상태, 냉온수 입출구온도, 전력량 등을 실시간 검침하여 상기 팬코일유니트 제어기(20)로 전달하거나 제어신호를 받게 된다.

도 4(a)(b)는 본 발명의 실시예에 적용되는 에너지 사용기기를 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 적용되는 조명스위치를 내장한 온도조절기를 보여주는 구성도이다.

도 4(a)(b)를 참조하면, 각 공간내에 설치되는 에너지 사용기기(30)는, 통신부(31)와 전원부(32), 입출력부(33)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 통신부(31)는 각 공간별로 구비된 팬코일유니트 제어기(20)와 연결될 수 있도록 RF모듈을 이용한 무선통신수단이 구비되어 제어신호를 받고, 상기 전원부(32)는 각 에너지 사용기기의 전원을 공급하게 된다.

또한, 상기 입출력부(33)는 각각의 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 실시간으로 검침하고, 스위치와 연결되어 각각의 에너지 사용기기의 작동상태를 직접적으로 제어가능하게 한다.

한편, 도시하진 않았지만 각각의 에너지 사용기기는 검침된 에너지 사용량이 저장되는 별도의 메모리부(미도시.)와 제어로직에 의해 기기의 작동을 제어하는 제어부(미도시.)를 포함하여 독립된 기기로서 사용이 가능하다.

이러한, 상기 공간내 구비되는 에너지 사용기기(30)는 재실센서(a), 댐퍼조절기(b), 온도조절기(c), 조명기기(d), 별도의 팬코일유니트(e)가 있을 수 있으며, 상기 재실센서(a)는 공간내 재실자를 감지하여 재실센서 모듈(a1)을 구성하는 입출력부(33a)를 통해 팬코일유니트 제어기(20)에 알려주고 타이머(34a)가 구비되어 설정된 시간, 예를 들어 0∼60분,에 따라 팬코일유니트 제어기(20)에 신호를 보내 에너지 사용기기(30)의 사용을 제어할 수 있게 한다.

그리고, 상기 댐퍼조절기(b)는 공간내 설치된 덕트를 통해 차가운 공기 또는 더운 공기를 공급, 즉 냉난방을 공급하게 되는데 이러한 공기의 풍량을 제어하기 위해 급기댐퍼의 비례제어 및 급기풍량, 급기온도가 댐퍼조절기 모듈(b1)의 입출력부(33b)를 통해 검침되어 팬코일유니트 제어기(20)로 전달되고 이에 따라 작동 상태가 제어된다.

또한, 상기 온도조절기(c)는 팬코일유니트 제어기(20)의 제어신호에 따라 온도조절기 모듈(c1)을 이용하여 현재온도 및 설정온도를 기준으로 팬코일유니트의 팬속도 및 댐퍼조절기의 댐퍼를 비례제어하게 되며, 공실제어를 위한 스위치 즉, 퇴실버튼(35c)이 구비되어 상기 퇴실버튼 가동시 공간내의 냉난방 공급은 중단된다.

그리고, 상기 조명기기(d)는 각 공간내에 설치된 다수개의 조명(d1)과, 상기 조명(d1)의 작동을 제어하는 조명회로에 의해 연결된 조명 스위치(36d) 및 조명스위치모듈(d2)로 구성된다.

해당 공간의 사용자(재실자)는 릴레이와 조명회로로 연결된 상기 조명 스위치(36d)를 이용하여 조명(d1) 사용을 선택조절 할 수 있으며, 상기 조명스위치모듈(d2)은 각 공간별 크기에 따라 다수개 설치된다.

한편, 상기 조명기기(d)에서 사용되는 에너지 즉, 전력량은 모듈(d2)내의 입출력부(33d)를 통해 해당 공간내의 팬코일유니트 제어기(20)로 검침값을 전달한다.

그리고, 도 4(b)와 같이, 공간의 크기에 따라 해당 공간내 구비되는 팬코일유니트 제어기(20)가 포함된 팬코일유니트 외에 별도의 팬코일유니트(e)가 다수개 구비될 수 있다.

이때, 상기 팬코일유니트(e)는 설치된 공간내의 냉수 또는 온수를 공급하여 냉난방을 공급하게 되는데, 도 4(a)에 도시된 공간내의 다른 에너지 사용기기(30)와 동일하게 통신부(31e), 전원부(32e), 입출력부(33e)가 구성된 팬코일유니트모듈(e1)을 구비하며, 상기 입출력부(33e)를 통해 냉온수 입구온도, 냉온수 출구온도, 냉온수 유량, 팬모터 전력량 및 밸브의 상태, 팬속도가 검침되어 팬코일유니트 제어기(20)로 전달되고 상기 팬코일유니트 제어기(20)와 통신부의 제어신호에 따라 작동이 제어된다.

한편, 도 4(a)와 도 5를 참조하면, 상기 온도조절기는 조명기기의 조명스위치모듈이 포함되어 조명스위치를 내장한 온도조절기(50)로서 사용된다.

이때, 상기 조명스위치를 내장한 온도조절기(50)는, 각 공간별 온도제어와 조명제어를 팬코일유니트 제어기(20)의 제어신호에 따라 함께 수행하는 것으로, 조명스위치(36d)와 조명(d1)이 연결된 조명회로의 공급 전원부(52)를 사용하여 별도의 전원공급원이 필요하지 않도록 구성된다.

이를 위해, 상기 조명스위치를 내장한 온도조절기(50)는, 조명/온도 모듈(f)로 통신부(51), 전원부(52), 입출력부(53)가 구성되고, 퇴실버튼(35c)과 조명스위치(36d)가 구비된다.

이때, 상기 통신부(51)는 각 공간별로 구비된 팬코일유니트 제어기(20)와 연결될 수 있도록 RF무선통신모듈을 이용한 무선통신수단이 구비되고, 입출력부(53)를 통해 각 에너지 사용기기의 전력량, 즉 에너지 사용량은 실시간으로 검침되어 팬코일유니트 제어기(20)로 전달된다.

또한, 상기 입출력부(53)로 전달된 공간별 실내온도와 설정온도값에 따라 팬코일유니트 제어기(20)에 의해 기기의 작동이 제어된다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따라 공실제어장치를 포함한 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템을 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 적용되는 공실제어장치를 보여주는 도면이다.

한편, 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템(1)은, 건물(2)에 구성함에 있어서 또다른 실시예로, 상기 건물(2)의 각 공간 별로 예약된 정보에 따라 건물제어 장치(10)의 팬코일유니트 제어기(20)의 작동 제어신호가 없더라도, 각 공간별 사용자(재실자)에 의해 상기 팬코일유니트 제어기(20)를 통해 에너지 사용기기(30)의 작동을 제어할 수 있도록 공실제어장치(40)가 더 포함되어 이루어진다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일실시예에 따라 건물내 각 공간은 건물제어장치(10)에 입력된 예약정보에 의해서 상기 해당 공간에 구비된 팬코일유니트 제어기(20)를 통한 에너지 사용기기(30)의 사용이 허가되는데, 빈 공간(공실)제어에 있어서, 뜻하지 않게 빈 공간(공실)을 이용해야 하는 경우가 있다. 이때, 상기 건물제어장치(10)를 통하지 않고 상기 공실을 이용하고자 하는 사용자가 재실자가 되어 공간내 구비된 상기 공실제어장치(40)를 통해 팬코일유니트 제어기(20)의 작동을 제어할 수 있다.

이때, 상기 공실제어장치(40)에 의한 각 공간의 사용상태는 무선통신수단에 의해 상기 건물제어장치(10)로 그 사용상태가 알려지게 되고, 팬코일유니트 제어기(20)를 통해 에너지 사용기기(30)의 작동상태와 검침된 에너지 사용량 값은 상기 건물제어장치(10)로 전달되어 데이터화된다.

이를 위해, 상기 공실제어장치(40)는, 도 7을 참조하면, 공실 입출력부(41), 공실 통신부(42), 공실 전원부(44), 공실 제어부(45)로 구성되며, 재실자가 확인할 수 있도록 디스플레이부(43)를 필요에 따라 더 구성한다.

상기 공실 입출력부(41)는 건물내 사용하고자 하는 공간의 사용자 즉, 재실자가 상기 공간을 사용하기 위한 정보를 입력하는 곳으로, 바람직하게는 예약정보 와 동일한 내용을 입력하게 된다.

다시 말하면, 상기 공실제어장치(40)의 사용에 따라 자동적으로 공간정보(층, 호실), 사용일자, 사용시간이 입력되고, 재실자는 냉난방 공급여부, 조명사용 여부, 실내희망온를 입력할 수 있다. 이는 제어부(45)의 제어신호에 따라 통신부(42)를 통해 상기 건물제어장치(10)로 전달된다.

그리고, 상기 통신부(42)는 RF모듈을 이용한 무선통신수단을 이용하여 상기 건물제어장치(10)와 연결되고, 팬코일유니트 제어기(20)와는 유니트 유선통신모듈에 의해 연결된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템은, 1차적으로 건물내 공간별 에너지 사용기기에 사용되는 에너지를 예약정보에 따라 사용허가하여 빈 공간(공실)의 불필요한 에너지 사용을 줄이고, 2차적으로 예약된 공간에서도 팬코일유니트 제어기를 통한 에너지 사용기기의 사용 제어로 불필요한 에너지 사용을 줄이며, 3차적으로 상기 예약된 공간내의 사용자 재실자의 냉난방 사용량 및 조명 전력량 즉, 에너지 사용량을 실시간 검침하여 에너지를 절감한다.

도 8은 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법을 보여주는 흐름도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템(1)을 이용한 에너지절약 방법은, 건물내에 사용되는 에너지를 사용하고자 하는 공간별로 사용허가를 내어 전체 건물내에 사용되는 에너지를 최소 화한다.

이를 위해 상기 공실제어 에너지 절약 방법은, 예약정보관리단계(S1), 공간별 제어방법 결정단계(S2), 공실제어단계(S3), 예약공간 제어단계(S4), 에너지사용량 산출단계(S5)로 이루어진다.

먼저, 상기 예약정보 관리단계(S1)는, 각 건물내의 공간별 사용을 위해 예약정보와 기기의 에너지 사용량이 입력 저장되는 단계이다.

이에 따라, 건물내의 건물제어장치에는 각 공간의 에너지 사용 기기의 에너지소비량이 입력되어 저장되고, 각 공간을 이용하고자 하는 사용자는 해당 공간의 공간정보(층, 호실) 및, 공간별 사용일자, 사용시간, 냉난방공급 여부, 조명사용 여부, 사용 공간의 희망온도가 저장된다.

그리고, 상기 공간별 제어방법 결정단계(S2)는 상기 예약정보 관리단계(S1)의 데이터를 근거로 건물내 공간별 제어방법을 결정하게 된다.

이때, 예약된 공간은 예약공간 제어단계(S4)에 따라 에너지 사용이 제어되고, 예약되지 않은 빈공간 즉, 공실은 공실제어단계(S3)에 따라 에너지 사용이 제어된다.

상기 공실제어단계(S3)에서는, 예약되지 않은 공간내의 재실자는 상기 공간의 냉난방, 조명사용이 불가능하다. 보다 상세하게는, 상기 빈공간(공실)에는 냉난방 공급이 차단되고 조명이 OFF 상태를 유지하며, 재실자의 온도설정 및 조명사용이 불가능하다. 또한, 팬코일유니트의 냉온수 밸브는 CLOSE 상태를 유지한다.

그러나, 상기 공실제어단계(S3)에서도 공간내 구비된 팬코일유니트 제어 기(20)에 의해 공간내의 에너지 사용기기의 에너지 사용량은 실시간으로 검침되며, 상기 검침된 값은 상기 팬코일유니트 제어기를 통해 건물제어장치(10)에 전달되어 저장된다. 이때, 상기 팬코일유니트 제어기와 건물제어장치는 무선통신방식에 의해 연결된다.

이어서, 상기 예약공간 제어단계(S4)에서는, 건물제어장치에 입력된 예약정보에 따라 사용자는 공간내 재실자로서, 상기 해당 공간내의 냉난방 및 조명사용이 가능하다.

보다 상세하게는, 상기 예약정보에 따라 예약 희망온도에 맞게 냉난방 공급이 되고 조명은 ON 상태를 유지한다. 또한, 재실자의 온도조절기를 통한 온도설정에 따른 냉난방은 지속적으로 공급 즉, 사용가능하다. 한편, 공간내 설치된 에너지 사용기기 중 재실센서를 통해 상기 예약된 공간내의 재실자가 비감지될 때는 냉난방 및 에너지 사용기기의 사용이 제한되어 에너지를 절감한다. 더불어, 재실자의 설정에 따라 조명이 OFF 상태일 때는 일정시간 이후 예약된 공간이 빈 공간(공실)로 판단하여 냉난방의 공급은 중단된다. 그러나, 예약된 시간동안 재실자의 설정에 따라 조명이 다시 ON 상태가 되면 냉난방의 공급은 지속된다.

한편, 온도조절기 또는 조명스위를 내장한 온도조절기의 스위치부(퇴실버튼)의 가동시 해당 공간내의 냉난방 공급은 중단된다.

그리고, 상기 공실제어단계(S3)와 동일하게 공간내 구비된 팬코일유니트 제어기(20)에 의해 공간내의 에너지 사용기기의 에너지 사용량은 실시간으로 검침되며, 상기 검침된 값은 상기 팬코일유니트 제어기를 통해 건물제어장치(10)에 전달 되어 저장된다. 이때, 상기 팬코일유니트 제어기와 건물제어장치는 무선통신방식에 의해 연결된다.

이어서, 상기 에너지 사용량 산출단계(S5)에서는, 건물의 건물제어장치는 각 공간별 팬코일유니트 제어기를 통해 전달받은 공간별 에너지 사용량을 근거로 각 공간별 에너지사용량을 실시간으로 산출하게 된다. 또한, 상기 각 공간별 에너지 사용량을 합하여 총 냉난방 부하량을 산출하고, 상기 총 냉난방 부하량을 이용하여 건물내 일정 온도유지를 위한 최소 대수의 팬코일유니트의 사용을 결정하여 이를 제어한다.

이에 따라, 평소 건물내는 일정한 온도, 예를 들어 겨울내 동파방지를 위한 최소 난방과 실내온도 최저 5℃를 유지한다.

한편, 상기 예약된 공간을 예약하여 사용한 사용자는, 상기 건물제어장치에서 산출된 값을 근거로 사용한 에너지 사용량 만큼의 요금을 내게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템 및 방법은 예약된 정보에 따라 냉난방 공급 및 조명사용, 에너지 사용기기의 사용을 허가하여 공실시 불필요한 에너지 사용을 1차적으로 줄이고, 예약된 공간내의 공간제어 장치를 이용한 제어에 따라 2차적으로 불필요한 에너지 사용을 줄이며, 예약된 공간내의 재실자 냉난방사용량 및 에너지 사용기기 사용 전력량을 실시간 검침하여 사용요금을 부과함으로써 3차적인 에너지를 절감하는 효과가 있다.

Claims

건물내 공간(사무실, 회의실, 강의실, 일반룸 등)의 소모되는 에너지 사용량을 줄이기 위한 에너지 절약 시스템에 있어서,

상기 공간에는 공간별 예약정보에 따라 사용허가 되고 각각의 에너지 사용량이 실시간 검침되는 조명기기·온도조절기·댐퍼조절기·재실센서기·팬코일유니트 등의 에너지 사용기기와;

상기 에너지 사용기기를 무선제어하면서 이의 검침 데이터가 저장되는 팬코일유니트 제어기가 구비되고;

상기 건물내 일측에는 상기 공간별 예약정보에 따라 상기 팬코일유니트 제어기의 작동을 무선제어하고, 상기 팬코일유니트 제어기로 전달된 상기 에너지 사용기기의 에너지 사용량 검침 데이터가 저장되며, 상기 검침 데이터를 근거로 각 공간별 에너지 사용량, 건물 전체 에너지 사용량, 건물 냉난방 부하량 및 냉난방 에너지 사용기기의 사용 대수를 산출하는 건물제어장치를 포함하여;

상기 공간별 예약정보에 따라 건물내 에너지 사용량을 효율적으로 관리할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 건물제어장치는,

상기 팬코일유니트 제어기와 연결되는 통신부와;

각 공간별 층/호실의 공간정보·사용일자·사용시간·냉난방 또는 조명사용여부·희망온도 등의 예약정보가 입력되는 데이터 입력부와;

각 공간별 예약상태, 각 공간별 에너지 사용량, 건물 전체 냉난방 부하량, 냉난방 기기 사용 대수, 각 공간별 필요 풍량 데이터 등의 건물내 이용되는 에너지 사용량과 사용상태를 표시하거나 출력하는 데이터 출력부와;

상기 데이터 입력부를 통해 입력된 예약정보와, 에너지 사용기기의 에너지 소비량과, 팬코일유니트 제어기를 통해 입력된 에너지 사용기기의 실제 에너지 사용량과 이에 따른 공간별 에너지 사용량이 저장되는 데이터베이스부와;

상기 데이터베이스부에 입력된 데이터를 근거로 예약정보를 처리하고, 각 공간별 에너지 사용량과 전체 건물의 에너지 사용량을 산출하며, 이에 따라 건물내 사용되는 냉난방 에너지 사용기기의 대수를 산출하고, 상기 데이터 입력부, 데이터 출력부, 데이터베이스부, 통신부를 제어신호를 통해 제어하는 중앙제어부와;

전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 중앙제어부는,

예약정보에 따라 제어신호를 통해 각 공간별 팬코일유니트 제어기의 사용허가를 처리하는 예약관리 처리부와,

상기 팬코일유니트 제어기를 통한 에너지 사용기기의 에너지 사용량과, 에너지 사용기기의 에너지 소비량을 근거로 각 공간별 에너지 사용량을 산출하는 검침 산출부와,

상기 공간별 에너지 사용량을 근거로 건물 전체의 에너지 사용량을 산출하고 이에 따라 건물 전체의 에너지 부하량을 산출하는 부하량 산출부와,

상기 건물 전체의 에너지 사용량과 에너지 부하량을 근거로 냉난방을 위한 에너지 사용기기의 사용대수를 선택하는 기기 가동대수 선택부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 3항에 있어서,

상기 검침 산출부에서 공간별 에너지 사용량은 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고 이를 근거로 산출되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=온수유량*(온수입구온도-온수출구온도)*가동시간*장비효율

냉방사용량=냉수용량*(냉수입구온도-냉수출구온도)*가동시간*장비효율

전력량=팬모터 소비전력량*가동시간*장비효율

<<댐퍼>>

난방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

냉방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간
제 3항에 있어서,

상기 검침 산출부에서 공간별 에너지 사용량은 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고 이를 근거로 산출되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=난방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

냉방사용량=냉방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

전력량=팬모터소비전력량1*가동시간*장비효율

(난방용량1, 냉방용량1, 팬모터 소비전력량1은 장비업체에서 제시사양 또는 설계치 냉난방용량이며, 공급온도효율은 공급기준온도와 실제공급온도의 차를 비교하는 효율임.)

<<댐퍼>>

난방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

냉방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간
제 1항에 있어서, 상기 팬코일유니트 제어기는, 팬, 밸브, 냉온수배관, 팬모터가 구비된 팬코일유니트에 형성되며,

설치된 해당 공간의 예약정보와, 에너지 사용기기의 에너지 사용량 검침 데이터와, 상기 에너지 사용기기의 작동상태 데이터가 저장된 유니트 메모리부와,

건물제어장치의 통신부와 연결되어 작동제어신호 및 데이터를 받고, 에너지 사용기기와 연결되어 이의 작동제어신호를 보내는 유니트 통신부와,

팬, 밸브의 상태와, 공간내 에너지 사용기기의 상태 및 검침된 에너지 사용량이 입력되고 출력되는 입출력부와,

상기 입출력부, 통신부, 메모리부를 제어신호에 의해 제어하고, 상기 유니트 메모리부의 데이터를 근거로 에너지 사용기기를 제어하는 유니트 제어부와,

전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
도 6항에 있어서,

상기 유니트 통신부는, 이웃하는 공간내의 팬코일유니트 제어기와 건물제어장치를 연결하는 중계기 역할을 하도록 중계모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 입출력부는, 팬코일유니트와 연결되고 냉수 또는 온수를 공급하여 냉난방을 제어하는 팬코일유니트의 팬속도, 밸브의 열고 닫힘 제어 및 냉온수 입구온도, 냉온수 출구온도, 냉온수 유량, 팬모터 전력량이 검침되는 팬코일유니트 입출력부와,

댐퍼조절기와 연결되고, 댐퍼조절기의 풍량을 조절하기 위한 급기댐퍼의 비례제어 및 급기풍량, 급기온도가 검침되어 입력되는 댐퍼조절기 입출력부와,

온도조절기와 연결되고, 현재온도 및 설정온도를 기준으로 팬코일유니트 팬속도 및 댐퍼조절기의 댐퍼의 비례제어하는 온도조절기 입출력부와,

조명기기와 연결되고, 조명 전력사용량이 검침되어 입력되는 조명기기 입출력부와,

재실센서의 작동과 타이머의 작동을 제어하는 재실센서 입출력부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 1항 또는 제 6항에 있어서,

상기 댐퍼조절기, 온도조절기, 조명기기, 재실센서기, 팬코일유니트 제어기가 구비되지 않은 팬코일유니트와 같은 에너지 사용기기는, 무선통신수단을 이용하여 팬코일유니트 제어기와 연결되어 제어신호를 받는 통신부와, 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 실시간 검침하여 팬코일유니트 제어기로 전달하는 입출력부와, 전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 온도조절기는, 입출력부와 연결된 퇴실버튼을 포함하여 상기 퇴실버튼의 가동시 공간의 냉난방 공급이 중단되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 조명기기는, 해당 공간내에 설치된 다수개의 조명과, 상기 조명의 작동을 제어하는 조명회로에 의해 연결된 조명 스위치와, 팬코일유니트 제어기와 연결된 조명스위치모듈로 구성되며, 상기 조명스위치모듈내에 통신부, 전원부, 입출력부를 구성하여, 해당 공간의 사용자는 상기 조명 스위치에 의해 조명사용을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 온도조절기는 통신부·전원부·입출력부를 구비한 조명스위치모듈이 포함되어 조명스위치를 내장한 온도조절기로서, 공간내의 온도 및 조명을 제어하고, 상기 조명스위치모듈과 연결된 전원부를 사용하여 별도의 전원부가 필요하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절 약 시스템.
제 1항, 제 2항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 각 공간에는, 상기 건물제어장치와는 별도로 팬코일유니트 제어기의 작동을 무선제어하여 공간내 에너지 사용기기의 작동을 제어하는 공실제어장치를 더 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
제 13항에 있어서,

상기 공실제어장치는, 공간내 사용자가 공간을 사용하기 위한 사용일자, 사용시간, 냉난방 또는 조명사용여부, 희망온도를 입력하고 출력하는 입출력부와,

상기 사용자의 입력상태와 에너지 사용기기의 사용상태를 보여주는 디스플레이부와,

무선통신수단에 의해 상기 건물제어장치와 팬코일유니트 제어기와 연결되는 통신부와,

상기 입출력부와 통신부를 제어신호에 의해 제어하는 제어부와,

전원을 공급하는 전원부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 시스템.
건물내 각 공간내에 설치된 에너지 사용기기와, 공간내에 설치되어 상기 에 너지 사용기기를 제어하는 팬코일유니트 제어기와, 상기 건물 일측에 설치되어 상기 팬코일유니트 제어기를 제어하는 건물제어장치가 구비된 건물내의 에너지 절약방법에 있어서,

상기 건물내 각 공간별 사용을 위한 예약정보와, 상기 에너지 사용기기의 에너지 소비량이 상기 건물제어장치에 입력 저장되는 예약관리단계와;

상기 예약관리단계의 예약정보에 따라 상기 건물제어장치에 의해 각 공간이 예약된 공간인지 빈공간(공실) 인지를 판단하고, 예약된 공간과 공실의 에너지 기기 사용허가 및 제어를 결정하여 상기 팬코일유니트 제어기에 전달하는 공간별 제어방법 결정단계와;

상기 공간별 제어방법 결정단계에서 빈공간(공실)으로 판단시 공실내의 팬코일유니트 제어기에 의해 공실내 설정된 최저온도 유지를 위한 에너지 사용기기의 사용만이 허가되어 제어되는 공실제어단계와;

상기 공간별 제어방법 결정단계에서 예약된 공간으로 판단시 해당 공간내의 팬코일유니트 제어기에 의해 에너지 사용기기의 사용이 허가되고, 사용된 에너지량은 실시간으로 검침되는 예약공간 제어단계와;

상기 공실제어단계와 예약공간 제어단계에 따라 제어되는 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지사용량은 건물제어장치로 전달되고, 이를 근거로 상기 건물제어장치는 공간별 에너지 사용량·건물 전체의 에너지 사용량·건물내의 에너지 부하량을 산출하며, 예약 해당 공간의 사용자에게 사용한 에너지량에 대한 사용요금을 부과하는 에너지 사용량 산출단계로 이루어져;

건물내 각각의 공간은 예약정보에 따라 에너지 사용기기의 사용이 제어되고, 실시간 검침된 에너지 사용량에 따라 건물내 공간별 에너지 사용량을 효율적으로 관리하여 에너지를 절약할 수 있는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.
제 15항에 있어서,

상기 예약관리단계의 예약정보는, 예약 해당 공간의 층/호실 공간정보와, 해당 공간의 사용일자, 해당 공간의 사용시간, 해당 공간의 냉난방공급 여부, 해당 공간의 조명 사용여부, 해당 공간의 희망온도인 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.
제 15항에 있어서,

상기 공실제어단계는, 사용자에 의한 해당 공간내의 냉난방 공급, 조명사용, 온도설정, 냉온수 밸브 사용이 차단되고, 최저온도 유지를 위한 해당 공간내의 에너지 사용 기기의 실시간 에너지 사용량 검침이 이루어져 팬코일유니트 제어기를 통해 건물제어장치로 전달되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.
제 15항 또는 제 17항에 있어서,

건물내 각 공간에는 공간별 팬코일유니트 제어기와 연결되어 이를 제어하는 공간제어장치가 구비되고,

상기 공실제어단계는, 해당 공간을 예약하지 않은 사용자가 상기 공간제어장치에 의해 공간내 팬코일유니트 제어기 및 에너지 사용기기의 사용이 가능하게 되고, 에너지 사용량은 실시간 검침되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.
제 15항에 있어서,

상기 예약공간 제어단계는, 예약된 해당 공간내의 희망온도에 따라 냉난방 공급 및 조명이 지속적으로 사용가능하고, 재실센서를 통한 공간내의 재실자 비감지시와 조명의 꺼짐, 퇴실에 따라 에너지 사용기기 즉 냉난방 공급 및 조명의 사용은 중단되며, 상기 에너지 사용기기의 에너지 사용량은 실시간으로 검침되어 팬코일유니트 제어기를 통해 건물제어장치로 전달되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.
제 15항에 있어서,

상기 에너지 사용량 산출단계는, 각 공간별 팬코일유니트 제어기를 통해 전달받은 공간 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 근거로 건물제어장치에서 공간별 에너지 사용량, 건물내 에너지 사용량과 총 냉난방 부하량을 산출하고, 건물내 최저 온도유지를 위한 에너지 사용기기의 사용을 결정하여 이를 제어하는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.
제 20항에 있어서,

상기 에너지 사용량 산출단계는, 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고 이를 근거로 공간별 에너지 사용량이 산출되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=온수유량*(온수입구온도-온수출구온도)*가동시간*장비효율

냉방사용량=냉수용량*(냉수입구온도-냉수출구온도)*가동시간*장비효율

전력량=팬모터 소비전력량*가동시간*장비효율

<<댐퍼>>

난방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

냉방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간
제 20항에 있어서,

상기 에너지 사용량 산출단계는, 다음의 공식을 이용하여 각 공간별 에너지 사용기기의 에너지 사용량을 검침하고 이를 근거로 공간별 에너지 사용량이 산출되는 것을 특징으로 하는 공간 예약관리를 기반으로 한 공실제어 에너지절약 방법.

<<팬코일유니트>>

난방사용량=난방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

냉방사용량=냉방용량1*가동시간*공급온도효율*장비효율

전력량=팬모터소비전력량1*가동시간*장비효율

(난방용량1, 냉방용량1, 팬모터 소비전력량1은 장비업체에서 제시사양 또는 설계치 냉난방용량이며, 공급온도효율은 공급기준온도와 실제공급온도의 차를 비교하는 효율임.)

<<댐퍼>>

난방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

냉방사용량=풍량*댐퍼개도율(0-100%)*(급기온도-실내온도)*가동시간*비열1

(비열1 : 공기의 비열 0.24 ㎉/㎏·℃)

<<조명 전력사용량>>

전력사용량=조명소비전력량*가동시간