KR20100131819A - Air conditioner and optimum energy using pmv control managing method thereof - Google Patents

Air conditioner and optimum energy using pmv control managing method thereof Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An air conditioner, capable of the minimization of energy consumption and an energy optimization method through PMV control are provided to operate the air conditioner under the condition minimizing the energy consumption by controlling the factors determining thermal comfort sensation. CONSTITUTION: An air conditioner comprises an input part(11), a driving part(15), a sensor(13) and a controller(20). The information about the drive of an air-conditioner is inputted through the input part. The driving part operates the heating mode and cooling mode of the air-conditioner. The sensor senses the indoor environment and outdoor environment.

Description

공기조화기 및 그 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법{AIR CONDITIONER AND OPTIMUM ENERGY USING PMV CONTROL MANAGING METHOD THEREOF}Air conditioner and its PMP control method for energy optimization {AIR CONDITIONER AND OPTIMUM ENERGY USING PMV CONTROL MANAGING METHOD THEREOF}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 온열 쾌적감을 결정하는 인자들을 조절하여 재실자가 희망하는 온열 쾌적감을 만족시킬 수 있는 경우중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건으로 공기조화기의 운전을 제어하는 공조기 및 그 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air conditioner, and in particular, an air conditioner that controls the operation of an air conditioner in a condition that minimizes energy consumption in a case where a patient can satisfy a desired thermal comfort by adjusting factors that determine the thermal comfort. And an energy optimization management method through the PMV comfort control.

일반적으로, 공기조화기에는 실내의 차가운 공기를 따뜻하게 하여 실내로 공급하는 난방장치와, 실내의 뜨거운 공기를 차갑게 하여 실내로 공급하는 냉방장치가 있다.In general, an air conditioner includes a heating device that warms indoor cold air and supplies it to a room, and a cooling device that supplies cold indoor hot air to a room.

또한, 냉방기능과 난방기능을 겸한 냉난방장치가 있으며, 오염된 실내공기를 청정시키는 청정기능과 실내의 습도를 일정습도로 유지시키는 가습 및 제습기능도 포함된 공기조화기가 있다.In addition, there is a cooling and heating device that has a cooling function and a heating function, and an air conditioner that includes a cleaning function to clean the contaminated indoor air and a humidification and dehumidification function to maintain the humidity of the room at a constant humidity.

이러한 공기조화기는 구동을 중앙에서 제어하여 공기조화기를 구동시키는 중앙 제어식 공기조화기와 개별적으로 공기조화기의 구동을 제어하는 개별 제어식 공 기조화기의 2가지로 방식이 있을 수 있다.Such an air conditioner may be of two types: a centrally controlled air conditioner for controlling the driving of the air conditioner and an individually controlled air conditioner for individually controlling the driving of the air conditioner.

한편, 종래의 공기조화기는 재실자가 설정하는 희망온도에 따라 실내의 온도를 유지할 수 있도록 냉난방 운전을 수행한다.On the other hand, the conventional air conditioner performs the heating and cooling operation to maintain the room temperature according to the desired temperature set by the occupants.

이러한 냉난방 운전을 수행하는 공기조화기의 전력부하는 급속도로 증가하고 있어 냉난방에 의한 전력부하의 조절 및 제어는 에너지 사용 효율 극대화 측면에서 매우 중요한 사항이다.Since the power load of the air conditioner that performs the cooling and heating operation is rapidly increasing, the control and control of the power load by the cooling and heating are very important in terms of maximizing energy use efficiency.

그러나, 종래의 공기조화기는 재실자가 입력하는 희망온도에 따라 냉난방 운전을 하기 때문에, 온열 쾌적감(PMV: Predicted Mean Vote)을 고려하지 않기 때문에 재실자들의 온열 쾌적감을 만족시키기가 쉽지 않았다.However, since the conventional air conditioner operates the heating and cooling according to the desired temperature input by the occupants, it is not easy to satisfy the thermal comfort of the occupants because it does not consider the thermal comfort (PMV).

이에, 재실자들의 온열 쾌적감을 만족시킬 수 있도록 공기조화기의 운전을 제어하였다. Thus, the operation of the air conditioner was controlled to satisfy the thermal comfort of the occupants.

그러나, 종래의 온열 쾌적감을 고려한 공기조화기의 운전방법은 전력소비 및 에너지 소비량을 고려하지 않고, 현재 온열 쾌적지수를 재실자가 희망하는 온열 쾌적지수가 되도록 공기조화기를 제어하였다. 이에 공기조화기의 에너지 소비량의 증가에 따라 전기 사용료가 증가하는 문제점이 있다.However, the operation method of the conventional air conditioner considering the thermal comfort, without considering power consumption and energy consumption, controlled the air conditioner so that the current thermal comfort index desired thermal comfort index. Accordingly, there is a problem in that the electricity fee increases as the energy consumption of the air conditioner increases.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 온열 쾌적감을 결정하는 인자들을 조절하여 재실자가 희망하는 온열 쾌적감을 만족시킬 수 있는 경우중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건으로 공기조화기의 운전을 제어하는 공기조화기 및 그 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, the operation of the air conditioner to the condition that can minimize the energy consumption during the case that can satisfy the desired thermal comfort of the occupants by adjusting the factors that determine the thermal comfort The purpose of the present invention is to provide an air conditioner for controlling the energy and an energy optimization management method through the PMV comfort control.

본 발명의 다른 목적은 재실자로부터 입력되는 착의량, 활동량, 희망 온열 쾌적감 및 재실자수 등을 고려하여 운전가능한 조건 중 에너지 소비를 최소화할 수 있도록 하는 운전조건으로 공기조화기를 운전할 수 있도록 제어하는 공기조화기 및 그 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to control the operation of the air conditioner to operate the air conditioner to minimize the energy consumption of the operating conditions in consideration of the amount of wear, activity, the desired thermal comfort and number of occupants It is to provide an energy optimization management method through the control of the harmonic and its PMV.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 공기조화기는, 희망 온열 쾌적감을 고려하여 공기조화기의 운전을 제어하는 공기조화기에 있어서, 상기 공기조화기의 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는 입력부; 난방 및 냉방모드로 구동시키는 구동부; 실내 환경 및 외부 환경을 감지하는 감지부; 및 현재 온열 쾌적감이 상기 입력부를 통해 설정된 희망 온열 쾌적감이 되도록 상기 외부 환경을 고려하여 상기 실내 환경을 조절하는 운전조건 중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건을 선택하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.An air conditioner according to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the air conditioner for controlling the operation of the air conditioner in consideration of the desired thermal comfort, input information about the operation and setting of the air conditioner Receiving input unit; A driving unit for driving in a heating and cooling mode; A sensing unit sensing an indoor environment and an external environment; And a control unit for controlling the driving unit by selecting a condition for minimizing energy consumption among operating conditions for adjusting the indoor environment in consideration of the external environment such that the current thermal comfort becomes a desired thermal comfort set through the input unit. Include.

여기서, 상기 구동부는, 상기 냉방모드로 구동하는 냉방 구동부; 및 상기 난방모드로 구동하는 난방 구동부를 포함하되, 상기 제어부의 제어하에 상기 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건에서 냉방 구동부 및 난방 구동부 중 적어도 하나가 구동된다.Here, the drive unit, a cooling drive unit for driving in the cooling mode; And a heating driving unit driving in the heating mode, wherein at least one of the cooling driving unit and the heating driving unit is driven under the condition of minimizing the energy consumption under the control of the controller.

여기서, 상기 제어부는, 현재 온열 쾌적 지수를 연산하고, 상기 현재 온열 쾌적 지수에서 상기 희망 온열 쾌적지수가 될 수 있도록 실내 환경에 영향을 주는 복수의 변수(요소)의 값들을 변경하며, 획득되는 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 연산부; 상기 복수의 운전조건에 따른 각 경우의 에너지 소비량의 대소를 비교하고, 그 비교결과 최소의 에너지를 소비하는 운전조건을 출력하는 비교부; 및 상기 최소의 에너지를 소비하는 운전조건으로 상기 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.Herein, the control unit calculates a current thermal comfort index, changes values of a plurality of variables (elements) affecting an indoor environment so as to be the desired thermal comfort index from the current thermal comfort index, and obtains a plurality of values obtained. An operation unit for calculating an energy consumption amount of each operation condition of the; A comparison unit for comparing the magnitude of energy consumption in each case according to the plurality of operation conditions and outputting a driving condition consuming minimum energy as a result of the comparison; And a driving controller which controls the driving unit under an operating condition consuming the minimum energy.

여기서, 상기 입력부는, 터치 스크린으로서 현재의 실내 환경을 디스플레이한다.Here, the input unit displays the current indoor environment as a touch screen.

여기서, 상기 입력부는, 희망 온열감, 활동량, 착의량 및 재실인원을 터치방식으로 입력받고, 실내 환경을 디스플레이하는 상기 터치 스크린인 것을 특징으로 한다.Here, the input unit is characterized in that the touch screen to receive the desired sense of warmth, activity amount, the amount of wear and the number of people in the touch method, and display the indoor environment.

여기서, 상기 연산부는, 상기 실내 환경에 따라 현재 온열 쾌적지수와 입력되는 활동량과 착의량에 대응하는 활동열량과 의복단열계수를 셋팅(setting)값으로 하고, 상기 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값을 연산하는 온열 쾌적지수 연산부; 및 상기 복수의 변수값들의 조합으로 이루어진 복수의 운전조건 각각 의 에너지 소비량을 연산하는 에너지 연산부를 포함한다.Here, the operation unit may be set to a current heating comfort index, the amount of active heat input corresponding to the amount of activity and clothing wear and clothing insulation coefficient as a setting value, and satisfying the desired thermal comfort index. A thermal comfort index calculator for calculating a variable value; And an energy calculation unit for calculating an energy consumption amount of each of a plurality of operating conditions including a combination of the plurality of variable values.

여기서, 상기 온열 쾌적지수 연산부는, 아래의 수학식 1을 통해 현재 및 희망 온열 쾌적지수(PMV)를 연산하되, Here, the thermal comfort index calculation unit calculates the current and desired thermal comfort index (PMV) through Equation 1 below,

상기 희망 온열 쾌적지수 연산시, 활동열량과 의복단열계수를 셋팅값(고정값)으로 하고, 상기 셋팅값을 제외한 상기 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수에 해당하는 변수값들을 연산한다.In calculating the desired thermal comfort index, the calorific value of the activity and the clothing insulation coefficient are set as fixed values, and variable values corresponding to a plurality of variables satisfying the thermal comfort index except for the setting value are calculated.

(수학식 1)(Equation 1)

Figure 112009034583567-PAT00001
Figure 112009034583567-PAT00001

여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미하고, 상기 tair는 실내온도, 상기 tmrt는 복사온도, 상기 fcl은 착의시의 피부 노출면적비, 상기 tcl은 의복표면온도를 의미한다.Where M is the calorific value of activity, I cl is the clothing insulation coefficient, t air is the room temperature, t mrt is the radiation temperature, f cl is the skin exposure area ratio at the time of wearing, and t cl is the clothing surface Means temperature.

여기서, 상기 온열 쾌적지수 연산부는, 아래의 수학식 2를 통해 의복 표면온도(tcl), 착의시의 피부 노출면적(fcl) 및 인체표면의 대류 열전달률(hc)을 연산한다.Here, the thermal comfort index calculation unit calculates the garment surface temperature (t cl ), the skin exposed area (f cl ) and the convection heat transfer rate (h c ) of the human body surface through the following equation (2).

(수학식 2)(Equation 2)

Figure 112009034583567-PAT00002
Figure 112009034583567-PAT00002

여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 W는 외부일, 상기 tmrt는 복사온도를 의미하고, 상기 v는 기류속도, 상기 ta는 실내온도, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미한다.Here, M is the amount of active heat, W is the external day, t mrt is the radiation temperature, v is the air flow rate, ta is the room temperature, and I cl is the clothing insulation coefficient.

여기서, 상기 변수는, 실내온도(ta), 복사온도(tmrt), 습도부분압(Pa) 및 기류속도(V)가 된다.Here, the variable is the room temperature t a , the radiation temperature t mrt , the humidity partial pressure Pa, and the air flow rate V.

본 발명의 다른 면에 따른 공기조화기의 운전 제어방법은, 희망 온열 쾌적감을 고려하여 공기조화기의 운전을 제어하는 방법에 있어서, 실내 환경 및 외부 환경을 감지하는 단계; 상기 공기조화기의 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는 단 계; 및 상기 입력되는 공기조화기의 구동 및 설정 정보에 따라 현재 온열 쾌적감이 설정되는 희망 온열 쾌적감이 되도록 상기 외부 환경을 고려하여 상기 실내 환경을 조절하는 운전조건 중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건을 선택하여 상기 공기조화기의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an air conditioner, the method including controlling an operation of an air conditioner in consideration of desired thermal comfort, comprising: sensing an indoor environment and an external environment; Receiving information regarding driving and setting of the air conditioner; And a condition in which energy consumption can be minimized among operating conditions in which the indoor environment is adjusted in consideration of the external environment such that the desired thermal comfort is set in accordance with driving and setting information of the input air conditioner. Selecting the step of controlling the driving of the air conditioner.

여기서, 상기 실내 환경 및 외부 환경을 감지하는 단계는, 실내온도를 감지하는 단계; 습도를 감지하는 단계; 외기 온도를 감지하는 단계; 및 외기의 습도를 감지하는 단계를 포함한다.The detecting of the indoor environment and the external environment may include: detecting an indoor temperature; Sensing humidity; Sensing outside temperature; And sensing the humidity of the outside air.

여기서, 상기 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는 단계는, 착의량, 활동량, 희망 온열 쾌적지수 및 재실자수에 대한 정보를 입력받는 것을 특징으로 한다.Here, the step of receiving the information on the driving and setting, characterized in that for receiving information on the amount of wear, activity, the desired thermal comfort index and the number of occupants.

여기서, 상기 공기조화기의 구동을 제어하는 단계는, 상기 실내 환경에 따라 현재 온열 쾌적지수와 입력되는 활동량과 착의량에 대응하는 활동열량과 의복단열계수를 셋팅(setting)값으로 하고, 상기 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값을 연산하는 단계; 및 상기 복수의 변수값들의 조합으로 이루어진 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 단계를 포함한다.The controlling of the operation of the air conditioner may include setting an active heat amount and a clothing insulation coefficient corresponding to a current thermal comfort index, an input amount of activity and a wearing amount according to the indoor environment, and setting the desired value. Calculating a plurality of variable values satisfying the thermal comfort index; And calculating an energy consumption amount of each of the plurality of operating conditions including the combination of the plurality of variable values.

여기서, 상기 복수의 변수값을 연산하는 단계는, 아래의 수학식 3을 통해 희망 온열 쾌적지수를 연산하되, 활동열량과 의복단열계수를 셋팅값으로 하고, 상기 셋팅값을 제외한 상기 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수에 해당하는 변수값들을 연산하는 것을 특징으로 한다.In the calculating of the plurality of variable values, the desired thermal comfort index may be calculated by using Equation 3 below, and the heating comfort index may be set as an active calorie and clothing insulation coefficient, and the thermal comfort index excluding the setting value may be calculated. Compute variable values corresponding to a plurality of variables to satisfy.

(수학식 3)(Equation 3)

Figure 112009034583567-PAT00003
Figure 112009034583567-PAT00003

여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미하고, 상기 tair는 실내온도, 상기 tmrt는 복사온도, 상기 fcl은 착의시의 피부 노출면적비, 상기 tcl은 의복표면온도를 의미한다.Where M is the calorific value of activity, I cl is the clothing insulation coefficient, t air is the room temperature, t mrt is the radiation temperature, f cl is the skin exposure area ratio at the time of wearing, and t cl is the clothing surface Means temperature.

여기서, 상기 셋팅값을 제외한 상기 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값에 해당하는 의복 표면온도(tcl), 착의시의 피부 노출면적(fcl) 및 인체표면의 대류 열전달률(hc)은 아래의 수학식 4를 통해 연산되는 것을 특징으로 한다.Here, the clothing surface temperature (t cl ) corresponding to the plurality of parameter values satisfying the thermal comfort index excluding the setting value, the skin exposure area (f cl ) at the time of wearing and the convective heat transfer rate (h c ) of the human body surface. Is calculated through Equation 4 below.

(수학식 4)(Equation 4)

Figure 112009034583567-PAT00004
Figure 112009034583567-PAT00004

여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 W는 외부일, 상기 tmrt는 복사온도를 의미하고, 상기 v는 기류속도, 상기 ta는 실내온도, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미한다.Here, M is the amount of active heat, W is the external day, t mrt is the radiation temperature, v is the air flow rate, ta is the room temperature, and I cl is the clothing insulation coefficient.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 온열 쾌적감을 결정하는 인자들을 조절하여 재실자가 희망하는 온열 쾌적감을 만족시킬 수 있는 경우중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건으로 공기조화기를 운전함으로써, 에너지 효율을 극대 화시킬 수 있는 효과가 있다.According to the above-mentioned problem solving means, the present invention operates the air conditioner under the condition that the energy consumption can be minimized during the case where the patient can satisfy the desired thermal comfort by adjusting the factors that determine the thermal comfort, thereby improving energy efficiency. There is an effect that can be maximized.

또한 재실자로부터 착의량, 활동량, 희망 온열감 및 재실인원 등의 정보를 입력받고, 그 입력되는 정보들과 온열 쾌적감을 고려하여 공기조화기를 운전함으로써, 재실자의 온열 쾌적감을 최적으로 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한 재실자로부터 희망 온도를 입력받는게 아니라, 착의량, 활동량, 희망 온열감 및 재실인원 등의 정보를 입력받고, 그 입력된 정보에 따른 실내 환경을 디스플레이하는 터치 스크린을 구비함으로써, 공기조화기의 운전조건을 용이하게 입력하며 현재 실내환경을 용이하게 표시할 수 있는 효과가 있다.In addition, by receiving information such as the amount of wear, amount of activity, the desired warmth and the number of people in the room, and operating the air conditioner in consideration of the input information and the thermal comfort, there is an effect of optimally maintaining the warmth comfort of the room. . In addition, instead of receiving the desired temperature from the occupants, input information such as the amount of wear, the amount of activity, the desired warmth and the number of people in the room, and a touch screen for displaying the indoor environment according to the input information, the operating conditions of the air conditioner Easily enter the effect and can easily display the current indoor environment.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the parts necessary for understanding the operation and operation according to the present invention.

하기의 설명에서 본 발명의 공기조화기 및 그 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법의 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.In the following description, specific details of the air conditioner of the present invention and an energy optimization management method through the PMV comfort control are presented to provide a more general understanding of the present invention, without these specific details and also by their modifications. It will be apparent to those skilled in the art that the invention may be readily practiced.

한편 본 발명의 공기조화기 및 그 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법은 터치스크린 방식의 입력부를 통해 입력되는 정보를 셋팅값으로 하여 온열 쾌적지수에 입력하고, 현재 온열 쾌적지수에서 상기 희망 온열 쾌적지수가 될 수 있도록 실내 환경에 영향을 주는 복수의 변수(요소)의 값들을 변경하며, 획득되는 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산한 후, 최소의 에너지를 소비하는 경우에 해당하는 운전조건으로 공기조화기를 제어할 수 있도록 하는 기술적 구성을 제안한다. 일반적으로 온열 쾌적지수는 인간이 열적인 상태에서 느끼는 쾌적 정도를 의미하는 것으로, ISO7730에 의하면 "열쾌적감이란 열환경에 만족을 나타내는 기분의 상태" 라고 정의하고 있다. 온열 쾌적지수는 객관적인 지표로 -5부터 +5까지 나태내며, '0'일때 가장 쾌적하며, -0.5에서 +0.5의 범위일때 일반적인 쾌적범위가 된다.On the other hand, the air conditioner of the present invention and the energy optimization management method through the PMV comfort control is input to the thermal comfort index with the information input through the touch screen input unit as a setting value, the desired thermal comfort in the current thermal comfort index Changing the values of a plurality of variables (elements) affecting the indoor environment to be an index, and after calculating the energy consumption of each of the plurality of operating conditions obtained, the operating conditions corresponding to the minimum energy consumption We propose a technical configuration to control the air conditioner. In general, the thermal comfort index refers to the degree of comfort that a human feels in a thermal state, and according to ISO7730, thermal comfort is defined as "a state of feeling that indicates satisfaction with a thermal environment." The thermal comfort index is an objective indicator, ranging from -5 to +5, most comfortable at '0', and a general comfort range at -0.5 to +0.5.

하기의 설명에서 에너지는 전력과 함께 가스 등의 유류를 포함하는 의미로 사용될 것이다.In the following description, energy will be used to include oil, such as gas, together with power.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력부를 설명하기 위한 예시도이다.1 is an exemplary view for explaining an input unit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 입력부는 터치스크린 방식으로 입력에 따른 화면데이터를 표시하고, 그 표시된 화면데이터에 특정 영역을 선택하면 이를 입력받을 수 있다.Referring to FIG. 1, an input unit according to the present invention displays screen data according to an input by a touch screen method, and receives a specific area by selecting a specific area in the displayed screen data.

이에, 입력부를 통해 희망 온열감, 활동종류, 착의량 및 재실인원에 대한 정보를 입력할 수 있도록 하는 화면데이터를 표시한다. Accordingly, screen data for displaying information on the desired warmth, activity type, wear amount, and the number of people in the room is displayed through the input unit.

우선, 도 1의 (a)는 실내환경을 디스플레이하는 화면데이터인 것으로, 현재의 실내 환경을 결정하는 요소의 상태를 표시한다. 이때, 실내 환경을 결정하는 요소들의 각각에 대해 희망하는 값들을 설정할 수도 있다. 여기서 실내환경을 결정하 는 요소는 M(활동열량), Icl(의복단열계수), tair(실내온도), tmrt(복사온도), Pa(습도부분압, 수증기분압) 및 Va(기류속도) 등이 된다.First, (a) of FIG. 1 is screen data displaying an indoor environment, and displays the state of elements for determining the current indoor environment. At this time, desired values may be set for each of the elements that determine the indoor environment. The factors that determine the indoor environment are M (active heat), Icl (cloth insulation coefficient), t air (room temperature), t mrt (radiation temperature), P a (humidity partial pressure, water vapor partial pressure) and V a (air flow). Speed).

도 1의 (b)는 희망 온열감을 입력할 수 있도록 하는 화면데이터로서, 일예로서, 따뜻함, 보통 및 서늘함 중 재실자가 희망하는 희망 온열감을 터치 방식으로 선택할 수 있도록 한다.FIG. 1 (b) is screen data for inputting a desired warmth feeling. For example, the warmth, normal and coolness can be selected by the occupant in a touch manner.

도 1의 (c)는 활동종류를 입력할 수 있도록 하는 화면데이터로서, 재실자의 활동량을 입력받을 수 있도록 한다. 여기서 활동량은 하기의 재실인원수와 더불어 기본적으로 발생하게 되는 CO2의 양을 측정하고, 그 측정된 CO2의 양을 통해 환기량을 결정할 수 있게 된다. 운전중에는 CO2의 증가속도를 측정하여 실내의 재실자 수 변화나, 필요환기량을 결정하게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.FIG. 1C illustrates screen data for inputting an activity type, and allows an activity amount of a room occupant to be input. Here, the amount of activity is to measure the amount of CO2 that is generated basically along with the number of occupants below, and the amount of ventilation can be determined through the measured amount of CO2. During operation, a change in the number of occupants in the room or a necessary ventilation amount is determined by measuring an increase rate of CO 2, which will be described later.

도 1의 (d)는 착의량을 입력할 수 있도록 하는 화면데이터로서, 재실자가 착용하고 있는 의복에 해당하는 정보를 입력받는다. 즉, 재실자의 착의량으로서 일예로 여름옷, 중간옷 및 겨올옷 중 하나를 입력받을 수 있도록 한다.FIG. 1D illustrates screen data for inputting the amount of clothes to be worn, and receives information corresponding to clothing worn by the occupant. That is, as the amount of clothing worn by the occupants, for example, one of summer clothes, middle clothes, and winter clothes can be input.

도 1의 (e)는 재실인원수를 입력할 수 있도록 하는 화면데이터로서, 재실인원수를 입력받을 수 있도록 한다. 이에, 도 1의 (e)에 도시된 바와 같이 '+', '-' 와 함께 그에 대응하는 특수모양을 함께 표시하여 재실자가 재실인원수를 용이하게 입력할 수 있도록 한다.FIG. 1 (e) is screen data for inputting the number of occupants, so that the number of occupants can be input. Accordingly, as shown in (e) of FIG. 1, '+' and '-' are displayed along with a special shape corresponding thereto, so that the occupants can easily enter the number of occupants.

이러한 기능을 수행하는 입력부를 구비한 본 발명에 따른 공기조화기의 내부 구성에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.An internal configuration of an air conditioner according to the present invention having an input for performing such a function will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성도이다. 2 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기는 입력부(11), 감지부(13), 구동부(15) 및 제어부(20) 등을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the air conditioner according to the present invention includes an input unit 11, a sensing unit 13, a driving unit 15, a control unit 20, and the like.

입력부(11)는 상기 공기조화기의 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는다. 이때 입력부(11)는 앞서 기술한 바와 같이 터치스크린으로 입력을 위한 화면데이터를 표시한다. 또한 입력부(11)는 터치스크린 방식이기 때문에 실내환경 및 외부 환경에 따른 정보를 표시할 수 있다. 또한 입력부(11)는 공기조화기의 구동 및 설정에 관련된 현재 공기조화기의 상태(공기조화기의 고장 및 정상상태 정보)를 표시할 수도 있다.The input unit 11 receives information about driving and setting of the air conditioner. In this case, the input unit 11 displays screen data for input using the touch screen as described above. In addition, since the input unit 11 is a touch screen type, information corresponding to an indoor environment and an external environment may be displayed. In addition, the input unit 11 may display the current state of the air conditioner (fault and steady state information of the air conditioner) related to the operation and setting of the air conditioner.

감지부(13)는 실내온도 감지부(13-1), 내기습도 감지부(13-2), 외기온도 감지부(13-3), 외기습도 감지부(13-4) 및 CO2감지부(13-5)로 구비되어, 실내 환경 및 외부 환경에 영향을 미치는 실내온도, 습도, 외기온도, 내기 및 외기 습도, CO2의 양 등을 감지하여 실내 환경 및 외부 환경을 감지한다.The detector 13 may include an indoor temperature detector 13-1, an air humidity sensor 13-2, an outside air temperature detector 13-3, an air humidity detector 13-4, and a CO 2 detector ( 13-5) to detect the indoor environment and the external environment by detecting the indoor temperature, humidity, outside temperature, internal and external humidity, the amount of CO2, etc. affecting the indoor environment and the external environment.

구동부(15)는 냉방 구동부(15-1), 난방 구동부(15-2), 습도 조절 구동부(15-3)로 구비되어, 난방, 냉방 및 습도 조절을 위한 모드 중 적어도 하나로 구동된다. 그래서, 재실자가 설정하는 희망 온열 쾌적감이 되도록 공기 조화기를 구동시킨다. 여기서 공기 조화기의 구동부(15)에 대한 상세한 설명은 당업자에 의해 일반적으로 공지된 기술이므로, 상세한 기술설명은 이하 생략한다.The driving unit 15 is provided as a cooling driving unit 15-1, a heating driving unit 15-2, and a humidity control driving unit 15-3 to be driven in at least one of modes for heating, cooling, and humidity control. Thus, the air conditioner is driven so as to achieve desired thermal comfort set by the occupants. Since the detailed description of the driving unit 15 of the air conditioner is generally known by those skilled in the art, the detailed description thereof will be omitted below.

저장부(17)에는 실내 환경을 조절하는 운전조건 중 에너지 소비량을 최소화 할 수 있는 조건으로 공기조화기를 구동할 수 있도록 하는 프로그램들이 저장된다. 또한 저장부(17)에는 현재 온열 쾌적지수의 실내환경 및 외부환경을 고려하여 현재 온열 쾌적지수가 희망 온열 쾌적지수가 될 수 있도록 공기조화기를 구동시킬 수 있도록 하는 전반적인 프로그램들이 저장된다.The storage unit 17 stores programs for driving the air conditioner under conditions that can minimize energy consumption among operating conditions for controlling the indoor environment. In addition, the storage unit 17 stores overall programs for driving the air conditioner so that the current thermal comfort index can be the desired thermal comfort index in consideration of the indoor environment and the external environment of the current thermal comfort index.

표시부(19)는 필구구성요소는 아니지만, 입력부(11)가 터치스크린 방식이 아닐 경우에는 해당 공기조화기의 구동 및 설정에 따른 정보와 현재 실내환경 등을 디스플레이한다.Although the display unit 19 is not a necessary component, when the input unit 11 is not a touch screen type, the display unit 19 displays information on driving and setting of the air conditioner and the current indoor environment.

제어부(20)는 연산부(21), 비교부(23) 및 구동 제어부(25)로 구비되어, 현재 온열 쾌적감이 상기 입력부를 통해 설정된 희망 온열 쾌적감이 되도록 상기 외부 환경을 고려하여 상기 실내 환경을 조절하는 운전조건 중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건을 선택하여 구동부(15)를 제어한다. 이에, 제어부(20)는 에너지 소비를 최소화시키면서 현재 온열 쾌적감이 희망 온열 쾌적감이 되도록 공기조화기의 운전을 제어한다.The control unit 20 is provided with a calculation unit 21, the comparison unit 23 and the drive control unit 25, the indoor environment in consideration of the external environment so that the current thermal comfort is a desired thermal comfort set through the input unit The driving unit 15 is controlled by selecting a condition capable of minimizing energy consumption among driving conditions for controlling the control. Accordingly, the controller 20 controls the operation of the air conditioner so that the current thermal comfort becomes a desired thermal comfort while minimizing energy consumption.

전술한 제어부(20)의 내부구성에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.The internal structure of the above-described control unit 20 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 도 2에 있어, 제어부의 내부구성을 보인 구성도이다.3 is a block diagram showing the internal configuration of the controller in FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 제어부(20)는 현재 온열 쾌적 지수를 연산하고, 상기 현재 온열 쾌적 지수에서 상기 희망 온열 쾌적지수가 될 수 있도록 실내 환경에 영향을 주는 복수의 변수(요소)의 값들을 변경하며, 획득되는 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 연산부(21)와, 상기 복수의 운전조건에 따른 각 경우의 에너지 소비량의 대소를 비교하는 비교부(23)와, 상기 비교부의 비교결과, 최소의 에너지를 소비하는 경우에 해당하는 운전조건으로 상기 구동부를 제어하는 구동 제어부(25)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 3, the control unit 20 according to the present invention calculates the current thermal comfort index, a plurality of variables (elements) affecting the indoor environment to be the desired thermal comfort index from the current thermal comfort index A calculation unit 21 for changing the values of and calculating the energy consumption of each of the plurality of operating conditions obtained; a comparison unit 23 for comparing the magnitude of energy consumption in each case according to the plurality of operating conditions; As a result of the comparison of the comparison unit, a driving control unit 25 is configured to control the driving unit under an operating condition corresponding to the minimum energy consumption.

여기서, 연산부(21)는 실내 환경에 따라 현재 온열 쾌적지수와 입력되는 활동량과 착의량을 셋팅(setting)값으로 하고, 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값을 연산하는 온열 쾌적지수 연산부(21-1)와, 복수의 변수값들의 조합으로 이루어진 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 에너지 연산부(21-2)를 포함한다.Here, the calculation unit 21 sets the current thermal comfort index, the input activity amount and the amount of wear according to the indoor environment as a setting value, and the thermal comfort index calculation unit for calculating a plurality of variable values satisfying the desired thermal comfort index ( 21-1) and an energy calculating unit 21-2 for calculating the energy consumption of each of the plurality of operating conditions composed of a combination of the plurality of variable values.

온열 쾌적지수 연산부(21-1)는 아래의 수학식 1을 통해 현재 및 희망 온열 쾌적지수(PMV)를 연산한다. 이때 온열 쾌적지수 연산부(21-1)는 희망 온열 쾌적지수 연산시, 활동량과 착의량을 셋팅값(고정값)으로 하고, 셋팅값을 제외한 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수에 해당하는 변수값들을 아래의 수학식 2를 통해 연산한다.The thermal comfort index calculator 21-1 calculates the current and desired thermal comfort index PMV through Equation 1 below. At this time, the thermal comfort index calculation unit 21-1 calculates the amount of activity and the amount of wear as a setting value (fixed value) during the calculation of the desired thermal comfort index, and a variable value corresponding to a plurality of variables satisfying the thermal comfort index except for the setting value. Are calculated through the following Equation 2.

Figure 112009034583567-PAT00005
Figure 112009034583567-PAT00005

여기서, M은 활동열량, Icl은 의복 단열계수를 의미하고, tair는 실내온도, tmrt는 복사온도를 의미하며, fcl은 착의시의 피부 노출면적비, tcl은 의복표면온도를 의미한다.Where M is the calorific value of activity, I cl is the clothing insulation coefficient, t air is the room temperature, t mrt is the radiation temperature, f cl is the skin exposure area ratio at the time of wearing, and t cl is the clothing surface temperature. do.

이후, 온열 쾌적지수 연산부(21-1)는 전술한 수학식 1을 통해 온열 쾌적지수(PMV)를 연산하기 위해서 고정값인 활동량과 착의량을 제외한 나머지 변수 4개(실내온도(tair), 복사온도(tmrt), 습도부분압(Pa), 기류속도(Va))를 이용하여 희망 온열 쾌적지수에 도달할 수 있도록 한다. 이에, 전술한 변수 4개의 값들을 획득하기 위해서는 아래의 수학식 2를 이용하여 의복 표면온도(tcl), 착의시의 피부 노출면적(fcl) 및 인체표면의 대류 열전달률(hc)을 연산한다.Thereafter, the thermal comfort index calculation unit 21-1 calculates the thermal comfort index (PMV) through Equation 1 described above, and the remaining four variables except for the fixed amount of activity and the amount of clothing (room temperature (t air ), Radiation temperature (t mrt ), humidity partial pressure (P a ), air flow rate (V a ) are used to reach the desired thermal comfort index. Therefore, in order to obtain the values of the four parameters described above, the surface temperature of clothing (t cl ), the skin exposure area (f cl ) at the time of wearing and the convection heat transfer rate (h c ) of the human body surface are calculated using Equation 2 below. Calculate

Figure 112009034583567-PAT00006
Figure 112009034583567-PAT00006

여기서, M은 활동열량, W는 외부일, tmrt는 복사온도를 의미하고, v는 기류속도 및 풍속을 의미하며, ta는 실내온도, Icl은 의복 단열계수를 의미한다.Where M is the active heat, W is the external day, t mrt is the radiant temperature, v is the air velocity and wind speed, t a is the room temperature, and I cl is the clothing insulation coefficient.

이후, 에너지 연산부(21-2)는 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 4개의 변수로 이루어진 운전 조건들의 에너지 소모량을 연산한다.Thereafter, the energy calculating unit 21-2 calculates energy consumption of operating conditions consisting of four variables that satisfy the desired thermal comfort index.

에너지 연산은 5가지의 요소(1. 현재 실내 환경 조건, 2. 현재 외부 환경 조건, 3. 원하는 실내 환경, 4. 건물의 열적 성질(냉난방 부하, 실내 열용량 등), 5. 공조 시스템의 성능 특성)들에 의해 예측할 수 있다.Energy calculation has five factors (1. current indoor environmental conditions, 2. current external environmental conditions, 3. desired indoor environment, 4. thermal properties of the building (air-conditioning load, indoor heat capacity, etc.), 5. performance characteristics of the air conditioning system. Can be predicted by

즉, 언급한 5가지의 조건들을 모두 알고 있을때, 공기조화기에서 현재 조건에서 희망 조건으로 실내를 공조시키는데 사용하는 에너지를 예측할 수 있다. 보통 공기조화기 시스템의 경우 내부에 에너지를 많이 소모하는 설비들이 있다. That is, when all five conditions mentioned are known, it is possible to predict the energy used by the air conditioner to condition the room from the current condition to the desired condition. Usually, air conditioner systems have a lot of energy-consuming facilities inside.

이에는 냉동기의 압축 전동기, 냉각수 펌프 전동기, 보일러, 공조기의 송풍기 등이 그것이다.These include compression motors of refrigerators, coolant pump motors, boilers and air conditioners.

실제로는 이들 요소들이 모두 상호 작용하며, 상황에 따라 에너지를 소모하는 경향성이 매우 복잡하다.In reality, all of these factors interact, and the tendency to consume energy in some situations is very complex.

하지만, 이들 각각의 요소, 예를 들면 냉동기의 압축 전동기의 경우 실외 온도, 희망 온도 등에 따라 소모하는 에너지의 경항성이 나타나게 되는데, 이를 성능곡선이라 할 수 있다.However, in the case of each of these elements, for example, a compression motor of the refrigerator, the tendency of energy consumed according to the outdoor temperature, the desired temperature, etc. appears, which can be referred to as a performance curve.

이때 이들 설비들 사이의 상호작용을 무시한 각각의 설비들의 실험적 성능특성을 구한다. 그렇게 된다면 어떤 실외 온도, 희망 온도일때의 성능 특성을 통하여 공기조화기 시스템 전체의 에너지 소모량을 비교적 정확하게 예측할 수 있게 된다.At this time, experimental performance characteristics of each equipments that ignore the interactions between these equipments are obtained. If so, it is possible to predict the energy consumption of the entire air conditioner system relatively accurately through the performance characteristics at any outdoor and desired temperature.

이는 이미 미국에서 건물의 에너지 진단시, 건물 에너지 소모량을 예측하는 시뮬레이션 제작시 많이 사용되는 방법으로서, 이에 대한 상세한 기술설명은 이하 생략하도록 한다.This method is already widely used in the US for energy diagnosis of buildings, and for producing simulations for estimating building energy consumption. Detailed descriptions thereof will be omitted below.

다음으로 비교부(23)는 에너지 연산부(21-2)로부터 각 운전조건에 따른 에너지 소모량에 따른 에너지값들의 대소를 비교하고, 그 비교결과 최소의 에너지를 소비하는 운전조건하나를 구동 제어부(25)로 출력한다.Next, the comparison unit 23 compares the magnitudes of the energy values according to the energy consumption according to each operation condition from the energy calculation unit 21-2, and compares one operation condition with the minimum energy consumption as a result of the comparison. )

그러면 구동 제어부(25)는 최소의 에너지를 소비하는 운전조건으로 구동부(15)를 제어하고, 그 구동부(15)에 의해 공기조화기가 재실자가 희망하는 온열 쾌적감을 느낄 수 있도록 실내 공조 환경을 유지시킨다.Then, the driving control unit 25 controls the driving unit 15 under the operating conditions consuming the minimum energy, and maintains the indoor air conditioning environment so that the air conditioner can feel the thermal comfort desired by the occupants by the driving unit 15. .

예컨대, 재실자가 희망하는 희망 온열 쾌적지수가 '0'이라 가정하고, 희망 온열 쾌적지수를 만족할 수 있는 4개의 변수 조건으로 case 1 내지 case 7까지 있다고 가정한다. For example, it is assumed that the desired thermal comfort index desired by the occupant is '0', and there are four variable conditions that can satisfy the desired thermal comfort index from case 1 to case 7.

그러면, case 1에 따른 4개의 변수값들로서, ta: 실내온도 20도, tmrt: 복사온도 24도, Pa: 습도부분압으로 1.5kpa, v: 기류속도로 1m/s 를 갖는다.The four variable values according to case 1 are then ta: room temperature 20 degrees, tmrt: radiation temperature 24 degrees, Pa: humidity partial pressure 1.5 kpa, v: air flow velocity 1 m / s.

case 2에 따른 4개의 변수값들로서, ta: 실내온도 22도, tmrt: 복사온도 23도, Pa: 습도부분압으로 1kpa, v: 기류속도로 0.5m/s 를 갖는다.The four variable values according to case 2 are ta: room temperature 22 degrees, tmrt: radiation temperature 23 degrees, Pa: humidity partial pressure 1 kpa, v: air flow velocity 0.5 m / s.

case 3에 따른 4개의 변수값들로서, ta: 실내온도 20도, tmrt: 복사온도 23도, Pa: 습도부분압으로 1kpa, v: 기류속도로 0.5m/s 를 갖는다.The four variable values according to case 3 are ta: room temperature 20 degrees, tmrt: radiation temperature 23 degrees, Pa: humidity partial pressure 1 kpa, v: air flow rate 0.5 m / s.

이하, case 4 내지 case 7 에 대해서도 특정한 4개의 변수값을 갖는다고 가정하고, 각각의 case 별 에너지 소비량을 연산한다.Hereinafter, it is assumed that the case 4 to case 7 has four specific variable values, and the energy consumption for each case is calculated.

에너지 소비량 연산결과, case 1의 에너지 소비량이 30kWh, case 2의 에너지 소비량이 22kWh, case 3의 에너지 소비량이 33kWh, ‥‥, case 7의 에너지 소비량이 23kWh 이라고 하면, 비교부(23)는 case 1 내지 case 7의 에너지 소비량 중 최소의 에너지를 소비하는 운전조건을 선택한다. As a result of the energy consumption calculation, if the energy consumption of case 1 is 30 kWh, the case 2 energy consumption is 22 kWh, the case 3 energy consumption is 33 kWh, ‥‥, case 7 and the energy consumption is 23 kWh, the comparator 23 is case 1 To select the operating conditions that consume the least of the energy consumption of case 7.

즉, case 2의 운전조건으로 공기조화기의 운전을 제어할 수 있도록, 비교부(23)는 다음 단의 구동 제어부(25)측으로 case 2의 운전조건을 전송하면, 국동 제어부(25)는 전송된 운전조건에 따라 구동부(15)를 제어한다.That is, in order to control the operation of the air conditioner under the operation condition of case 2, when the comparator 23 transmits the operation condition of case 2 to the drive control unit 25 of the next stage, the national moving control unit 25 transmits. The driving unit 15 is controlled according to the operating conditions.

또 다른 예로서, 여름 철 냉방이 전혀 되지 않는 실내 조건이 있다고 가정하며 현재 실내와 외기 조건이 아래의 표 1과 같다고 가정한다.As another example, it is assumed that there are indoor conditions that are not cooled at all in summer, and that the current indoor and outdoor conditions are as shown in Table 1 below.

실내inside 외기Outside air tair[℃]tair [℃] 3333 3333 Pa[pa]Pa [pa] 10001000 10001000 v[m/s]v [m / s] 00 0.20.2 tmrt[℃]tmrt [℃] 2525 3535

그리고, 재실자가 활동열량(M)을 60[w/m2](편안히 앉아서 쉴때), 착의량(Icl)을 0.065m2℃/W(얇은 양말, 신발,얇은 긴바지, 긴팔셔츠 착용시)로 입력하면, 온열 쾌적지수 '0'을 만족하는 4개의 변수 즉, tair, tmrt, Pa, V값은 전술한 수학식 1과 수학식 2을 이용하여 획득되어지는 것으로, 아래의 표 2와 같다.And, the occupant is 60 [w / m 2 ] (when sitting comfortably) and the amount of clothing (Icl) is 0.065 m2 ℃ / W (when wearing thin socks, shoes, thin long pants or long-sleeved shirt). When input, four variables satisfying the thermal comfort index '0', that is, tair, tmrt, Pa, and V values are obtained by using Equation 1 and Equation 2, as shown in Table 2 below.

case 1case 1 case 2case 2 case 3case 3 case 4case 4 tair[℃]tair [℃] 26.226.2 27.527.5 2929 29.429.4 Pa[pa]Pa [pa] 25002500 15001500 500500 15001500 v[m/s]v [m / s] 00 00 00 0.30.3 tmrt[℃]tmrt [℃] 2525 2525 25 25 2525

이러한 운전 조건중 현재 냉방을 시행한다고 하면, 우선 case 1의 경우 온도 차이와 습도 차이가 많이 나기 때문에 가능성에 두지 못한다. 이때 가장 적합한 것은 case 4라고 할 수 있는데 그 이유는 2가지가 있다.If the current cooling is performed in these operating conditions, first of all, in case 1, the temperature difference and the humidity difference are not significant. The most appropriate one can be said to be case 4, for two reasons.

습도와 온도를 가정 적게 변화시키며, 기류속도 0.3m/s는 선풍기와 같은 바람을 일으킬 수 있는 장치가 있다면, 쉽게 만들 수 있다. 그래서 바람을 일으키는 에너지는 온도와 습도를 변화시키는 에너지보다 훨씬 더 적게 들기 때문에 case 4 의 경우가 가장 에너지를 적게 소비한다고 할 수 있다.Changes in humidity and temperature are assumed to be small, and airflow speeds of 0.3 m / s can be easily achieved if there is a device that can generate wind, such as a fan. So wind energy is much less than energy that changes temperature and humidity, so case 4 consumes the least energy.

만약, 선풍기를 사용하지 못한다면, case 2와 case 3 중 하나를 선택해야 한다. 여기서는 case 2의 경우가 더 적은 에너지를 소모한다고 볼 수 있다. If you do not have a fan, you have to choose between case 2 and case 3. In this case, case 2 consumes less energy.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법을 보인 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an energy optimization management method through PMV comfort control of an air conditioner according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 우선 제어부(20)는 재실자수, 재실자의 활동량에 따른 CO2 생성량을 예측하고(S401), 필요 환기량(Q1)을 결정하여 환기시킨 후(S403) CO2농도를 측정한다(S405).Referring to FIG. 4, first, the control unit 20 estimates the amount of CO 2 generated according to the number of occupants and the amount of activity of the occupants (S401), determines the required ventilation amount (Q1), and ventilates (S403) and measures the CO2 concentration (S405). ).

이후, 제어부(20)는 CO2농도 증감 속도를 계산하고(S407), 그 계산된 증감 속도에 따라 재실자수를 재추정하며(S409). 필요 환기량(Q2)을 재결정한다(S411). 여기서 재추정되는 재실자수는 후술되는 427단계(S427)에서 이용된다.Then, the control unit 20 calculates the CO2 concentration increase and decrease rate (S407), and re-estimates the number of occupants according to the calculated increase and decrease rate (S409). The required ventilation amount Q2 is re-determined (S411). The number of occupants reestimated here is used in step 427 (S427) to be described later.

제어부(20)는 필요환기량(Q1)과 재 결정된 필요환기량(Q2)의 차이가 어느 정도 벌어지기 시작하면 재결정된 필요환기량(Q2)로 환기량을 대체한다(S413).If the difference between the required ventilation amount Q1 and the re-determined required ventilation amount Q2 begins to increase to some extent, the control unit 20 replaces the ventilation amount with the re-determined necessary ventilation amount Q2 (S413).

전술한 과정(S401~S413)을 수행함과 동시에, 제어부(20)는 실내 온도, 습도, 기류속도를 측정하며(S415), 착의량, 활동량, 희망 온열 쾌적감, 재실자수를 재실자로부터 입력받는다(S417). 이때 제어부(20)는 일기예보, 날씨에 따른 일사량 값을 통해 복사 온도를 추정한다(S419). 이는 공기조화기의 정확한 제어와 정확한 공기조화기의 제어로 인해 재실자가 느끼게 되는 온열쾌적감을 최적화하기 위한 것이다.At the same time as performing the above-described process (S401 ~ S413), the control unit 20 measures the room temperature, humidity, air flow rate (S415), and receives the amount of wear, activity, desired thermal comfort, the number of people in the room ( S417). At this time, the control unit 20 estimates the radiation temperature through the solar radiation value according to the weather forecast and the weather (S419). This is to optimize the thermal comfort felt by the occupants due to the precise control of the air conditioner and the precise control of the air conditioner.

이후, 제어부(20)는 전술한 417단계(S417)와 419단계(S419)를 고려하여 현재 온열쾌적지수를 계산한다(S421). 여기서 현재온열쾌적지수는 앞서 기술한 수학식 1,2에 의해 계산되어지는 것으로, 수학식 1의 변수 중 재실자로부터 입력되는 활동량은 수학식 1의 활동열량(M), 재실자로부터 입력되는 착의량은 수학식 1의 의복단열계수(Icl)로 입력된다. 그래서, 활동열량(M)과 의복 단열계수(Icl)은 고정값이 된다. Thereafter, the controller 20 calculates the current thermal comfort index in consideration of the above-described step 417 (S417) and step 419 (S419) (S421). Here, the current thermal comfort index is calculated by the above-described Equations 1 and 2, and the amount of activity input from the occupant of the variable of Equation 1 is the amount of active heat (M) of Equation 1, and the amount of wear input from the occupant is The clothing insulation coefficient Icl of Equation 1 is input. Thus, the calorific value M and the clothing insulation coefficient Icl become fixed values.

제어부(20)는 수학식 1에서 재실자로부터 입력되는 활동열량(M)과 의복 단열계수(Icl)를 고정값으로 하는 희망 온열 쾌적감 만족을 위해 필요한 실내온도, 습도, 기류속도, 복사온도 조건(범위, 경우의 수)를 산출한다(S423). 즉, 재실자로부터 입력되는 변수들의 값(정보)를 제외한 나머지 4개의 변수(실내온도, 습도, 기류속도, 복사온도)를 고려하여 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 운전조건의 경우의 수를 산출하게 된다.The control unit 20 is a room temperature, humidity, airflow speed, radiant temperature conditions required for satisfying the desired thermal comfort with fixed values of active heat (M) and clothing insulation coefficient (Icl) input from the patient in Equation 1 ( Range, the number of cases) is calculated (S423). That is, the number of cases of operating conditions that satisfy the desired thermal comfort index is calculated by considering the remaining four variables (indoor temperature, humidity, air velocity, and radiant temperature) except for the values (information) of the variables input from the occupants. .

그러면 제어부(20)는 실내, 실외 온습도 및 냉난방 부하를 고려하여 가장 적은 에너지를 소비하여 희망하는 쾌적도를 조성할 수 있는 운전조건을 선택함으로써, 그에 해당하는 4개의 변수(실내온도, 습도, 기류속도, 복사온도)를 결정한다(S425). 이때 제어부(20)는 각 운전조건에 따른 에너지 소비량을 연산하고, 그 연산된 에너지 소비량의 대소를 비교하고, 그 비교결과 최소의 에너지를 사용하는 운전조건을 획득하여 해당 운전조건의 4개의 변수(실내온도, 습도, 기류속도, 복사온도)값을 획득할 수 있게 된다.Then, the controller 20 selects an operating condition that can consume the least amount of energy in consideration of indoor and outdoor temperature and humidity and heating and cooling loads to create a desired comfort level, thereby allowing four corresponding variables (indoor temperature, humidity, airflow). Speed, radiation temperature) (S425). At this time, the control unit 20 calculates the energy consumption according to each operating condition, compares the magnitude of the calculated energy consumption, and obtains the operating conditions using the minimum energy as a result of the comparison, the four variables ( Room temperature, humidity, air velocity, and radiation temperature) can be obtained.

이후, 제어부(20)는 4개의 변수값을 만족시키기 위해 필요한 급기온도, 급기량, 제습 및 가습량을 결정하여 공기조화기를 운전하도록 제어하도록 함으로써, 공기조화기는 희망 온열 쾌적지수에 대응하여 운전한다(S427~S431).Thereafter, the control unit 20 controls the air conditioner to operate by determining the air supply temperature, the air supply amount, the dehumidification, and the humidification amount necessary to satisfy the four variable values, thereby operating the air conditioner in response to the desired thermal comfort index ( S427-S431).

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력부를 설명하기 위한 예시도.1 is an exemplary view for explaining an input unit according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구성도.2 is a block diagram of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 있어, 제어부의 내부구성을 보인 구성도.3 is a configuration diagram showing the internal configuration of the control unit in FIG.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법을 보인 흐름도.Figure 4 is a flow chart showing a method of energy optimization management through the PMV comfort control of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.

Claims (15)

희망 온열 쾌적감을 고려하여 공기조화기의 운전을 제어하는 공기조화기에 있어서, In the air conditioner which controls the operation of the air conditioner in consideration of the desired thermal comfort, 상기 공기조화기의 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는 입력부;An input unit for receiving information on driving and setting of the air conditioner; 난방 및 냉방모드로 구동시키는 구동부;A driving unit for driving in a heating and cooling mode; 실내 환경 및 외부 환경을 감지하는 감지부; 및A sensing unit sensing an indoor environment and an external environment; And 현재 온열 쾌적감이 상기 입력부를 통해 설정된 희망 온열 쾌적감이 되도록 상기 외부 환경을 고려하여 상기 실내 환경을 조절하는 운전조건 중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건을 선택하여 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.And a controller configured to control the driving unit by selecting a condition for minimizing energy consumption among operating conditions for adjusting the indoor environment in consideration of the external environment such that the current thermal comfort becomes the desired thermal comfort set through the input unit. Air conditioner characterized in that. 제1 항에 있어서, 상기 구동부는,The method of claim 1, wherein the driving unit, 상기 냉방모드로 구동하는 냉방 구동부; 및A cooling driving unit driving in the cooling mode; And 상기 난방모드로 구동하는 난방 구동부를 포함하되,Including a heating drive unit for driving in the heating mode, 상기 제어부의 제어하에 상기 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건에서 냉방 구동부 및 난방 구동부 중 적어도 하나가 구동되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.And at least one of a cooling driving unit and a heating driving unit under a condition capable of minimizing the energy consumption under the control of the controller. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,The method of claim 1, wherein the control unit, 현재 온열 쾌적 지수를 연산하고, 상기 현재 온열 쾌적 지수에서 상기 희망 온열 쾌적지수가 될 수 있도록 실내 환경에 영향을 주는 복수의 변수(요소)의 값들을 변경하며, 획득되는 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 연산부;Calculate a current thermal comfort index, change values of a plurality of variables (elements) affecting an indoor environment to be the desired thermal comfort index from the current thermal comfort index, and obtain energy of each of a plurality of operating conditions obtained A calculating unit calculating a consumption amount; 상기 복수의 운전조건에 따른 각 경우의 에너지 소비량의 대소를 비교하고, 그 비교결과 최소의 에너지를 소비하는 운전조건을 출력하는 비교부; 및A comparison unit for comparing the magnitude of energy consumption in each case according to the plurality of operation conditions and outputting a driving condition consuming minimum energy as a result of the comparison; And 상기 최소의 에너지를 소비하는 운전조건으로 상기 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.And a driving control unit for controlling the driving unit in an operating condition consuming the minimum energy. 제3 항에 있어서, 상기 입력부는, The method of claim 3, wherein the input unit, 터치 스크린으로서 현재의 실내 환경을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.An air conditioner which displays the current indoor environment as a touch screen. 제4 항에 있어서, 상기 입력부는,The method of claim 4, wherein the input unit, 희망 온열감, 활동량, 착의량 및 재실인원을 터치방식으로 입력받고, 실내 환경을 디스플레이하는 상기 터치 스크린인 것을 특징으로 하는 공기조화기.The air conditioner, characterized in that the touch screen receives the desired warmth, activity amount, the amount of wear and the number of people in the touch method, and displays the indoor environment. 제3 항에 있어서, 상기 연산부는,The method of claim 3, wherein the calculation unit, 상기 실내 환경에 따라 현재 온열 쾌적지수와 입력되는 활동량과 착의량에 대응하는 활동열량과 의복단열계수를 셋팅(setting)값으로 하고, 상기 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값을 연산하는 온열 쾌적지수 연산부; 및According to the indoor environment, a heat value for calculating a plurality of variable values satisfying the desired heat comfort index and setting an active heat amount and a clothing insulation coefficient corresponding to a current heat comfort index and an input amount of activity and clothing amount Comfort index calculation unit; And 상기 복수의 변수값들의 조합으로 이루어진 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 에너지 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.And an energy calculator configured to calculate an energy consumption amount of each of a plurality of operating conditions including a combination of the plurality of variable values. 제6 항에 있어서, 상기 온열 쾌적지수 연산부는,The method of claim 6, wherein the thermal comfort index calculation unit, 아래의 수학식 1을 통해 현재 및 희망 온열 쾌적지수(PMV)를 연산하되, Equation 1 below is used to calculate the current and desired thermal comfort index (PMV), 상기 희망 온열 쾌적지수 연산시, 활동열량과 의복단열계수를 셋팅값(고정값)으로 하고, 상기 셋팅값을 제외한 상기 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수에 해당하는 변수값들을 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.When calculating the desired thermal comfort index, the calorific value of the activity and clothing insulation coefficient as a setting value (fixed value), and calculates the variable values corresponding to a plurality of variables satisfying the thermal comfort index except the setting value Air conditioning. (수학식 1)(Equation 1)
Figure 112009034583567-PAT00007
Figure 112009034583567-PAT00007
여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미하고, 상기 tair는 실내온도, 상기 tmrt는 복사온도, 상기 fcl은 착의시의 피부 노출면적비, 상기 tcl은 의복표면온도를 의미함.Where M is the calorific value of activity, I cl is the clothing insulation coefficient, t air is the room temperature, t mrt is the radiation temperature, f cl is the skin exposure area ratio at the time of wearing, and t cl is the clothing surface It means temperature.
제7 항에 있어서, 상기 온열 쾌적지수 연산부는,The method of claim 7, wherein the thermal comfort index calculation unit, 아래의 수학식 2를 통해 의복 표면온도(tcl), 착의시의 피부 노출면적(fcl) 및 인체표면의 대류 열전달률(hc)을 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.An air conditioner comprising calculating the garment surface temperature (t cl ), the skin exposure area (f cl ) and the convection heat transfer rate (h c ) of the human body surface through the following equation (2). (수학식 2)(Equation 2)
Figure 112009034583567-PAT00008
Figure 112009034583567-PAT00008
여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 W는 외부일, 상기 tmrt는 복사온도를 의미하고, 상기 v는 기류속도, 상기 ta는 실내온도, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미함.Where M is the heat of activity, W is the external day, t mrt is the radiation temperature, v is the air flow rate, ta is the room temperature, the I cl is the clothing insulation coefficient.
제7 항에 있어서, 상기 변수는, The method of claim 7, wherein the variable, 실내온도(ta), 복사온도(tmrt), 습도부분압(Pa) 및 기류속도(V)인 것을 특징으로 하는 공기조화기.Air conditioner, characterized in that the room temperature (t a ), the radiation temperature (t mrt ), the humidity partial pressure (Pa) and the air flow rate (V). 희망 온열 쾌적감을 고려하여 공기조화기의 운전을 제어하는 방법에 있어서,In the method of controlling the operation of the air conditioner in consideration of the desired thermal comfort, 실내 환경 및 외부 환경을 감지하는 단계;Sensing an indoor environment and an external environment; 상기 공기조화기의 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는 단계; 및Receiving information regarding driving and setting of the air conditioner; And 상기 입력되는 공기조화기의 구동 및 설정 정보에 따라 현재 온열 쾌적감이 설정되는 희망 온열 쾌적감이 되도록 상기 외부 환경을 고려하여 상기 실내 환경을 조절하는 운전조건 중 에너지 소비량을 최소화할 수 있는 조건을 선택하여 상기 공기조화기의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법.According to the driving and setting information of the input air conditioner, a condition for minimizing energy consumption among operating conditions in which the indoor environment is adjusted in consideration of the external environment so as to achieve a desired thermal comfort, in which the current thermal comfort is set. And selecting and controlling the driving of the air conditioner. 제10 항에 있어서, 상기 실내 환경 및 외부 환경을 감지하는 단계는,The method of claim 10, wherein the sensing of the indoor environment and the external environment comprises: 실내온도를 감지하는 단계;Sensing room temperature; 습도를 감지하는 단계;Sensing humidity; 외기 온도를 감지하는 단계; 및Sensing outside temperature; And 외기의 습도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법.Energy optimization management method through the PMV comfortable control of the air conditioner comprising the step of sensing the humidity of the outside air. 제10 항에 있어서, 상기 구동 및 설정에 관한 정보를 입력받는 단계는,The method of claim 10, wherein the receiving of the driving and setting information comprises: 착의량, 활동량, 희망 온열 쾌적지수 및 재실자수에 대한 정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법.Energy optimization management method through the PMV comfortable control of the air conditioner, characterized in that the input information on the amount of wear, activity, desired thermal comfort index and the number of occupants. 제10 항에 있어서, 상기 공기조화기의 구동을 제어하는 단계는,The method of claim 10, wherein controlling the driving of the air conditioner comprises: 상기 실내 환경에 따라 현재 온열 쾌적지수와 입력되는 활동량과 착의량에 대응하는 활동열량과 의복단열계수를 셋팅(setting)값으로 하고, 상기 희망 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값을 연산하는 단계; 및Calculating a plurality of variable values satisfying the desired thermal comfort index according to the indoor environment as a setting value of the current thermal comfort index, an activity calorie corresponding to an input amount of activity and a clothing amount, and a clothing insulation coefficient; ; And 상기 복수의 변수값들의 조합으로 이루어진 복수의 운전조건 각각의 에너지 소비량을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법.And calculating energy consumption of each of a plurality of operating conditions including a combination of the plurality of variable values. 제13 항에 있어서, 상기 복수의 변수값을 연산하는 단계는,The method of claim 13, wherein the calculating of the plurality of variable values comprises: 아래의 수학식 3을 통해 희망 온열 쾌적지수를 연산하되, 활동열량과 의복단열계수를 셋팅값으로 하고, 상기 셋팅값을 제외한 상기 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수에 해당하는 변수값들을 연산하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법.The desired thermal comfort index is calculated through Equation 3 below, and the calorific value of activity and clothing insulation coefficient are set as values, and the variable values corresponding to a plurality of variables satisfying the thermal comfort index except for the setting value are calculated. Energy optimization management method through the PMV comfortable control of the air conditioner, characterized in that. (수학식 3)(Equation 3)
Figure 112009034583567-PAT00009
Figure 112009034583567-PAT00009
여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미하고, 상기 tair는 실내온도, 상기 tmrt는 복사온도, 상기 fcl은 착의시의 피부 노출면적비, 상기 tcl은 의복표면온도를 의미함.Where M is the calorific value of activity, I cl is the clothing insulation coefficient, t air is the room temperature, t mrt is the radiation temperature, f cl is the skin exposure area ratio at the time of wearing, and t cl is the clothing surface It means temperature.
제14 항에 있어서, 상기 셋팅값을 제외한 상기 온열 쾌적지수를 만족시키는 복수의 변수값에 해당하는 의복 표면온도(tcl), 착의시의 피부 노출면적(fcl) 및 인체표면의 대류 열전달률(hc)은 아래의 수학식 4를 통해 연산되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 PMV쾌적 제어를 통한 에너지 최적화 관리방법.The clothing surface temperature (t cl ) corresponding to the plurality of parameter values satisfying the thermal comfort index excluding the setting value, the skin exposure area (f cl ) at the time of wearing and the convective heat transfer rate of the human surface. (h c ) is the energy optimization management method through the PMV comfort control of the air conditioner, characterized in that calculated through the equation (4). (수학식 4)(Equation 4)
Figure 112009034583567-PAT00010
Figure 112009034583567-PAT00010
여기서, 상기 M은 활동열량, 상기 W는 외부일, 상기 tmrt는 복사온도를 의미하고, 상기 v는 기류속도, 상기 ta는 실내온도, 상기 Icl은 의복 단열계수를 의미함.Where M is the heat of activity, W is the external day, t mrt is the radiation temperature, v is the air flow rate, ta is the room temperature, the I cl is the clothing insulation coefficient.
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