KR20130117118A - 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법 - Google Patents

빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물의 건물 내의 정유량 펌프의 운전 전환시점을 변경하여 정유량 펌프 대수 제어함으로써 건물의 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 사용효율을 높이기 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 정유량 펌프 대수 제어 장치가 정유량 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향을 분석하고, 정유량 펌프의 동력 및 유량을 실시간으로 모니터링 및 분석하여 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하고, 비효율 운전전환이 발생하면, 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경에 대한 제어를 수행함으로써, 최적의 운전 시점을 찾아내 에너지 절감을 유도할 수 있고, 펌프의 과운전을 미연에 방지하여 펌프의 노후화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법{Device and method for controlling number of quantitative-flow pump in Network Operating Center Building Energy Management System}
본 발명은 빌딩 에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 특히 건물 내의 정유량 펌프의 운전 전환시점을 변경하여 정유량 펌프의 대수를 제어함으로써 건물의 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 사용효율을 높이기 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
에너지 자원 수급의 해외 의존도가 높은 우리나라는 특히, 초고유가 시기임에도 수입에너지의 소비는 감소하지 않고, 여전히 증가하고 있다. 이러한 실정을 감안해볼 때, 에너지 소비 분야 중 건물분야의 에너지 절약에 대한 기술개발 및 적용은 매우 중요한 분야로 받아들여지고 있다.
건물에서의 효율적인 에너지 사용은 건물주는 물론 국가 기간 산업에도 직접적인 영향을 주는 중요한 요소로써, 이에 대한 기술개발 및 투자가 절실하다.
특히, 건물에서의 합리적이지 못한 에너지 사용은 건물 내 설비들의 비효율적인 운전 및 관리에도 연관성이 있다. 예를 들어, 여름철 전력수요의 20% 가량이 건물의 총 부하 중에서 냉방부하의 몫이라는 결과는 냉방부하가 피크 전력과 전력예비율에 상당한 영향을 준다는 것을 알 수 있으며, 겨울철 또한 난방부하가 상당한 부분을 차지하고 있다. 이러한 건물에서의 에너지 절약 방법으로는 건축 계획적 접근방법과 에너지 사용 기기 및 시스템의 운전효율을 향상시키는 설비적 접근 방법이 있다. 이러한 접근 방법 중 설비 분야에 있어서는 적절한 환경을 창조하는 것과 동시에 에너지 소비량이나 환경보전을 고려한 설계와 효율적인 설비 시스템의 운용이 요구되고 있다.
이에 본 발명은 종래의 불편함을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 빌딩 에너지 관리 시스템에서 원격으로 건물 내 정유량 펌프를 모니터링하고, 펌프 유량에 대한 운전 전환 시점을 분석하여 최적의 운전 방법을 적용함으로써, 펌프 소비 전력을 절감할 수 있는 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치는, 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부 및 정유량 펌프의 성능 곡선을 확인하고, 확인된 성능 곡선에 대한 운전 경향을 분석하고, 운전 관리 스케줄, 운전 경향에 대한 분석 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하여 비효율 운전전환이 발생하면, 부하유량에 따른 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하기 위한 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
더하여, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치는, 운전 관리 스케줄, 다수의 정유량 펌프의 성능 곡선에 대한 정보, 성능 곡선에 대한 운전 경향을 분석한 분석 결과 정보, 모니터링 정보 및 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경에 대한 정보들 중 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치에 있어서, 제어부는, 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점이 변경된 후, 정유량 펌프 시스템을 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 분석하여 분석한 결과에 따라 에너지 절감 결과 및 효과를 확인한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치에 있어서, 제어부는, 운전 경향 분석에 따른 분석 결과 정보 및 모니터링된 결과 정보를 이용하여 부하 유량에 따라 펌프의 운전 대수가 변경되는 운전전환 시점을 분석하고, 분석된 운전전환 시점과 미리 설정된 설정값을 비교하여 운전전환 시점이 적절한지를 판단한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치에 있어서, 제어부는, 상기 정유량 펌프 시스템에 기 설정된 기본 설정값들을 적용하여 시뮬레이션을 통해 제1 제어값을 도출하고, 다수의 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보, 비효율 운전전환 시점의 원인 항목 및 과거의 통계 데이터를 분석하여 제1 제어값을 보정하여 제2 제어값을 도출하고, 특정 일에 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따라 제2 제어값을 보정하여 최종 제어값을 설정하여 설정된 최종 제어값으로 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법은, 다수의 정유량 펌프의 성능 곡선을 확인하고, 확인된 성능곡선에 대한 운전 경향을 분석하는 단계, 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하는 단계, 기 설정된 운전 관리 스케줄, 운전 경향에 대한 분석 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하는 단계, 비효율 운전전환이 발생하는 경우, 부하유량에 따른 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
더하여, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법은, 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점이 변경되면, 정유량 펌프 시스템의 이상 운전에 따른 알람 발생 여부를 판단하는 단계; 및 알람이 발생하면, 다시 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경에 대한 제어를 수행하는 단계를 더 포함한다.
더하여, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법은, 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점이 변경된 후, 정유량 펌프 시스템을 모니터링하여 분석된 결과 정보를 이용하여 에너지 절감 결과 및 효과를 확인하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법에 있어서, 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하는 단계는, 모니터링된 결과 정보를 이용하여 부하 유량에 따라 펌프의 운전 대수가 증가되는 운전전환 시점을 분석하는 단계, 분석된 운전전환 시점과 미리 설정된 설정값을 비교하는 단계 및 분석된 운전전환 시점이 미리 설정된 설정값과 일치하지 않는 경우, 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법에 있어서, 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계는, 상기 정유량 펌프 시스템에 기 설정된 기본 설정값들을 적용하여 시뮬레이션을 통해 펌프 소비 전력량을 확인하는 단계; 확인된 펌프 소비 전력량을 통해 제1 제어값을 도출하는 단계; 다수의 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보 및 비효율 운전전환 시점의 원인 항목을 이용하여 각 정유량 펌프의 효율을 확인하고, 과거의 통계 데이터를 이용하여 특정 일의 펌프 소비 전력량을 확인하는 단계; 확인된 각 정유량 펌프의 효율 및 펌프 소비 전력량을 통해 제1 제어값을 보정하여 제2 제어값을 도출하는 단계; 특정 일에 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따른 펌프 소비 전력량을 확인하는 단계; 확인된 펌프 소비 전력량을 통해 제2 제어값을 보정하여 최종 제어값을 설정하는 단계; 및 설정된 최종 제어값으로 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명은 다수의 정유량 펌프에 대한 냉/온수 유량 및 펌프 전력 소비량을 모니터링하여 비효율 운전 전환의 원인을 분석하고, 최적의 운전 전환 시점을 찾아내서 다수의 정유량 펌프에 대한 운전 전환 시점을 변경함으로써, 정유량 펌프의 운전시간 단축과 그에 따른 소비 전력량을 감소할 수 있으므로 에너지 절감을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 빌딩 관리 시스템에서 정유량 펌프 대수를 제어함으로써, 펌프의 과 운전을 미연에 방지하여 펌프의 노후화를 방지할 수 있으며, 건물의 열원기기를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 가동시켜 에너지 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 정유량 펌프 시스템의 구조를 도시한 도면을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치의 구조를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수를 제어하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 유량에 따른 펌프의 운전전환 시점을 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
설명에 앞서, 빌딩 에너지 관리 시스템(NOC BEMS: Network Operating Center Building Energy Management System) 건물 내 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 성능을 높이기 위한 시스템으로서, 건물 내 설비 시스템의 가동 상태 감시와 자동제어를 수행하며, 에너지 사용량 파악 및 시간대별 환경 변수(외기온도, 외기습도, 실내온도, 실내 습도 등)를 종합분석하고, 이를 바탕으로 건물 에너지를 절감할 수 있도록 에너지 절감 서비스를 제공한다.
빌딩 에너지 관리 시스템은 유량의 변동 폭이 커서 펌프의 기동과 정지가 잦은 곳, 2차측 펌프의 댓 수가 많은 곳에 정유량 펌프 대수 제어에 따른 에너지 절감 서비스를 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 빌딩 에너지 관리 시스템에서 건물 내 다양한 설비 시스템 중 정유량 펌프 시스템의 가동 상태 감시 및 자동 제어를 수행하면서 정유량 펌프 대수를 제어하기 위한 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 정유량 펌프 시스템에 대해 첨부된 도 1을 참조하여 살펴보면, 정유량 펌프 시스템(10)은 다수의 정유량 펌프(CP-1, CP-2, CP-3, … n), 유량계, 온도계, 바이패스 밸브 등으로 구성될 수 있으며, 빌딩 에너지 관리 시스템에 의해 자동 제어된다.
이와 같은 정유량 펌프 시스템을 자동 제어하기 위해, 빌딩 에너지 관리 시스템은 정유량 펌프의 부하 유량에 따라 대수를 제어하고, 자력식 바이패스 밸브로 헤더 간의 차압이 일정해지도록 제어한다.
구체적으로, 빌딩 에너지 관리 시스템은 각 공급 및 환수 배관에 설치된 온도 검출기(PT)의 온도 차이값(ΔT(℃))와 환수배관에 설치된 유량계(FM)에 의해 부하 측 열량 계산을 하여 열원기기 및 정유량 펌프(냉각수, 냉/온수 순환펌프 포함)의 대수 제어를 수행할 수 있다.
빌딩 에너지 관리 시스템(10)은 급수 및 환수 배관 간에 설치된 차압조절밸브(DPV)에 의해 차압을 일정하게 유지하고, 차압유량조절밸브(PDCV)를 통해 중온수 1차측 공급배관에 설치되어 중온수 배관 내의 적정 차압 및 유량을 유지시켜준다.
이러한 정유량 펌프 대수 제어는 자동 제어로 유량에 거의 비례하여 증감되나, 실제로는 제어 컨트롤러의 조정 문제나 센서의 불량, 시스템(열원, 반송, 공조의 각 설비) 밸런스의 부정합 등으로 인해 펌프의 운전 전환 시점이 적정하지 않아 숨어 있는 에너지 소모 요소가 존재한다. 따라서 본 발명의 실시예에서 빌딩 에너지 관리 시스템은 정유량 펌프 시스템(10)의 가동 상태를 모니터링하면서 다수의 정유량 펌프(CP-1, CP-2, CP-3, … n)의 동력 및 유량을 실시간 모니터링 및 분석하여 최적의 운전 시점을 찾아내 에너지 절감을 유도한다.
본 발명의 실시예에서는 빌딩 에너지 관리 시스템의 실내의 쾌적한 환경을 유지하기 위해 빌딩 관리자에 의해 정유량 펌프 대수가 제어될 수 있다.
한편, 정유량 펌프 대수 제어의 설명에 앞서, 빌딩 관리자는 정유량 펌프 대수 제어에 대한 최적화를 위해 빌딩에서 현재 사용하고 있는 정유량 펌프의 운전 전환 포인트(유량값)를 확인하고, 정유량 펌프의 운전 관리 스케줄을 정의한다.
그러면 본 발명의 실시예에 따라 정유량 펌프 대수 제어를 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치의 구조를 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 입력부(110), 모니터링부(120), 제어부(130), 출력부(140), 통신부(150) 및 저장부(160)를 포함하여 구성될 수 있으며, 정유량 펌프 시스템(10)의 다수의 정유량 펌프의 대수를 부하유량에 따라 제어한다.
입력부(110)는 관리자가 현재 관리하고 있는 정유량 펌프 운전 관리 스케줄을 입력받는다. 또한, 입력부(110)는 사용자의 조작에 따라서 사용자의 요청이나 정보에 해당하는 사용자 입력 신호를 발생하는 것으로서, 현재 상용화되어 있거나 향후 상용화가 가능한 다양한 입력 수단으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 스크린, 터치 패드 등과 같은 일반적인 입력 장치뿐만 아니라, 사용자의 모션을 감지하여 특정 입력 신호를 발생하는 제스처 입력 수단을 포함할 수 있다.
모니터링부(120)는 실시간 에너지 모니터링 및 기간별 에너지 모니터링과, 설비/제어, 실내 환경 또는 알람을 모니터링할 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서, 모니터링부(120)는 정유량 펌프 시스템(10)에 설치된 각종 센서 및 계측기 등을 통해 정유량 펌프 시스템(10)을 모니터링하기 위한 주요 모니터링 항목들을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 제어부(130)로 전달하고, 여기서, 실시간 모니터링되는 주요 모니터링 항목들에는 펌프(냉/온수 펌프, 냉각수 펌프 포함) 소비 전력량, 냉/온수 공급 온도, 냉/온수 환수 온도, 냉각수 공급 온도, 냉각수 환수 온도, 냉/온수 유량 및 냉각수 유량 등이 포함될 수 있다. 이 외에도 정유량 펌프 대수 제어에 필요한 다른 항목들을 더 포함할 수도 있다.
이러한 주요 모니터링 항목들 중 일부를 살펴보면, 펌프 소비 전력량은 펌프 소비전력량을 통하여 펌프의 운전전환 시점을 찾기 위한 항목이다. 냉/온수 공급 온도 및 냉/온수 환수 온도는 열원기기의 공급 온도와 환수 온도의 온도 차이값(ΔT)을 확인하여 적정한 유량이 흐르는지 확인하기 위한 항목들이다. 냉/온수 유량은 정유량 펌프 대수 제어 실시 전, 열원기기의 냉/온수 유량 패턴을 확인하기 위한 항목이다.
제어부(130)는 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 본 발명의 실시 예에 따라 제어부(130)는 다수의 정유량 펌프의 성능곡선 및 성능곡선에 대한 운전 경향을 분석한다. 구체적으로, 제어부(130)는 현재 사용하고 있는 다수의 정유량 펌프의 성능 곡선을 확인하여 정격 유량을 확인하고, 열원기기의 부하유량에 따라 펌프의 운전전환 시점을 분석하여 분석한 운전전환 시점을 미리 설정한 설정값과 비교하여 다수의 정유량 펌프의 운전 전환시점이 적절한지를 확인하여, 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환이 있는지를 확인함으로써, 정유량 펌프 대수 제어 여부를 판단한다. 구체적으로, 제어부(130)는 모니터링부(120)에서 전달된 실시간 모니터링을 통해 얻은 모니터링 정보를 분석하여 냉/온수 유량(부하 유량) 증가에 따라 펌프의 운전 대수가 증가되는 시점을 분석하여 적절한지 판단하고, 펌프의 운전전환 시점 변화에 따른 냉/온수 왕복 온도차 확보의 문제가 없다면 정유량 펌프 대수 제어를 수행한다.
이러한 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향의 비교 분석 항목은 하기 <표 1>에 나타낸 바와 같다.
No. 항목 데이터 간격 X-axis Y-axis Y'-axis 비고
Name Unit Name Unit Name Unit
1 유량 vs 펌프 전력 소비량 일/월 시간 월 펌프 전력 소비량 kWh - - 설계치와 비교
2 냉/온수 공급 온도 vs 냉/온수 환수 온도 vs 냉각수 공급 온도 vs 냉각수 환수 온도 일/월 냉/온수 환수 온도 ℃ 냉/온수 공급 온도 ℃
제어부(130)는 정유량 펌프의 비효율 운전 전환인 경우, 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보 및 실시간 모니터링된 결과 정보를 이용하여 바이패스 밸브의 조절 상태, 유량 센서의 오차 여부, 대수 제어의 파라미터 조절 등의 펌프의 비효율 운전전환에 대한 원인을 분석한다. 여기서, 펌프의 비효율 운전 전환에 대한 원인 분석은 관리자에게 요청하여 관리자에 의해 확인될 수도 있으며, 이러한 경우 관리자는 분석 결과를 제어부(130)로 전달할 수 있다.
제어부(130)는 펌프의 비효율 운전의 원인에 대한 분석 결과 정보(비효율 운전시점의 원인 항목)를 이용하여 최적의 운전전환 시점을 찾아서 최적의 운전전환 시점에 따라 펌프의 운전전환 시점에 대한 설정값을 변경하도록 정유량 펌프 대수 제어를 수행한다.
구체적으로, 제어부(130)는 정유량 펌프 시스템(10)의 기 설정된 기본 설정값들을 적용하여 시뮬레이션을 통해 펌프 소비 전력량을 확인하고, 확인된 펌프 소비 전력량을 통해 1차적으로 특정 일(해당일)의 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경을 위한 제1 제어값을 도출한다.
다음으로, 제어부(130)는 다수의 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보 및 비효율 운전시점의 원인 항목을 이용하여 각 정유량 펌프의 효율 및 과거의 통계 데이터를 이용하여 특정 일(해당일)의 펌프 소비 전력량을 확인하고, 확인된 각 정유량 펌프의 효율 및 펌프 소비 전력량을 통해 2차적으로 제1 제어값을 보정하여 정유량 펌프의 운전전환 시점을 예측하여 제2 제어값을 도출한다.
마지막으로, 제어부(130)는 특정 일(해당일)에 정유량 펌프 시스템(10)을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따른 펌프 소비 전력량을 확인하고, 확인된 펌프 소비 전력량을 통해 다수의 정유량 펌프에 대한 최적의 운전전환 시점 변경값으로 제2 제어값을 보정하여 최종 제어값을 설정한다.
이에 따라 제어부(130)는 최종 제어값으로 다수의 정유량 펌프에 대한 운전전환 시점을 변경하여 정유량 펌프 시스템(10)의 다수의 정유량 펌프의 대수 제어를 수행한다.
한편, 제어부(130)는 필요한 경우, 관리자에게 정유량 펌프 시스템(10)의 정유량 펌프 대수 제어를 위한 작업을 요청할 수 있는데, 이러한 경우, 제어부(130)는 작업 요청 정보를 생성하여 생성된 작업 요청 정보를 관리자에게 전달한다. 그러면, 관리자는 작업 요청 정보에 따라 정유량 펌프의 운전 전환 시점을 변경하고, 작업 요청 정보에 따라 외기 도입량을 조절하여 정유량 펌프를 운전시키고, 정유량 펌프의 운전 전환점이 변경되었음을 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)로 알린다.
제어부(130)는 정유량 펌프 시스템(10)의 이상 운전에 따른 알람 발생 여부를 확인한다. 정유량 펌프 시스템(10)에서 알람이 발생하면, 제어부(130)는 여기서 알람 발생은 정유량 펌프 시스템(10)에서 측정치가 판단기준에 비해 오차 범위 이상 또는 이하로 일정 기간에 일정 횟수 이상 또는 일정 시간 이상 연속 운전시 발생된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 예를 들어, 정유량 펌프의 성능 곡선에 대한 운전 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링된 결과 정보를 기반으로 알람 관리 항목을 설정하고, 펌프의 운전전환 시점에 대한 알람을 설정하여 운전전환 시점(측정값)이 미리 설정된 설정값을 벗어날 경우 즉, 비효율 운전전환인 경우 알람이 발생되도록 한다.
정유량 펌프 대수 제어를 위해 펌프의 운전전환 시점이 변경된 후, 정유량 펌프 시스템(10)을 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 이용하여 에너지 절감 결과 및 효과를 분석하여 분석 결과를 통해 에너지 절감 보고 데이터(Report)를 기간별로 생성하여 관리한다. 제어부(130)는 이렇게 생성된 에너지 절감 보고 데이터를 관리자에게 전달한다. 이에 따라 관리자가 에너지 절감 보고 데이터를 검토 또는 추가 작업 사항을 지시하면, 제어부(130)는 검토 결과 또는 추가 작업 사항에 대한 정보를 에너지 절감 아이템의 예시로 등록한다.
출력부(140)는 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)의 동작 결과나 상태를 사용자가 인식할 수 있도록 제공하는 수단으로서, 예를 들면, 화면을 통해 시각적으로 출력하는 표시부나, 가청음을 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 있어서, 출력부(140)는 빌딩 관리자가 정유량 펌프의 운전 관리 스케줄을 입력할 수 있도록 화면을 구성하여 표시하고, 모니터링부(120)에서 모니터링된 결과 정보 및 제어부(130)에서 작성된 작업 요청 정보 및 에너지 절감 결과 등을 화면에 표시할 수 있다.
통신부(150)는 관리자의 단말 장치 등과 접속하여 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 유선 방식 및 무선 방식뿐만 아니라 다양한 통신 방식을 통해서 다른 단말 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 더하여, 하나 이상의 통신 방식을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위하여 통신부(150)는 각각 서로 다른 통신 방식에 따라서 데이터를 송수신하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 한편, 통신부(150)는 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)에 통신부(150)를 구비하여 관리자의 단말 장치를 통해 통신부(150)와 데이터를 송수신하는 것으로 설명하였으나, 통신부(150)를 통하지 않고 관리자가 직접 출력부(140)의 화면에 정보를 입력할 수도 있다.
저장부(160)는 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 것으로서, 기본적으로 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)의 운영 프로그램이 저장되며, 더불어, 입력된 정유량 펌프의 운전 관리 스케줄, 정유량 펌프의 성능곡선, 성능곡선에 대한 운전 경향 데이터, 분석 결과 정보, 모니터링된 결과 정보 및 정유량 펌프 대수 제어를 위한 정보 등을 저장한다. 이러한 저장부(160)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리를 포함한다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템의 정유량 펌프 대수 제어 장치에서 정유량 펌프 대수를 제어하기 위한 방법을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어를 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 1101단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 관리자로부터 정유량 펌프의 운전관리 스케줄을 입력받는다.
1102단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 현재 사용하고 있는 정유량 펌프의 성능 곡선을 확인하여 정격 유량을 확인하고, 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 경향을 분석하여 열원기기의 부하유량에 따라 정유량 펌프의 운전전환 시점을 분석한다.
이때, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 정유량 펌프 시스템(10)을 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 분석하여 냉/온수 유량 증가에 따라 정유량 펌프의 운전 대수가 증가되는 시점을 분석하여 측정값을 확인한다.
1103단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 측정값을 미리 설정한 설정값과 비교하여 운전 전환시점이 적절한지를 판단 즉, 측정값이 미리 설정된 설정값과 일치하지 않아 다수의 정유량 펌프 중 어느 하나에서 비효율 운전전환이 발생하였는지를 확인한다.
확인 결과, 하나 이상의 정유량 펌프에서 비효율 운전전환이 발생한 경우, 1104단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 펌프의 비효율 운전전환 원인을 분석하고, 1105단계에서 펌프의 비효율 운전의 원인에 대한 분석 결과 정보(비효율 운전시점의 원인 항목)를 이용하여 최적의 운전전환 시점을 찾아서 최적의 운전전환 시점에 따라 펌프의 운전전환 시점에 대한 설정값을 변경하도록 정유량 펌프 대수 제어를 수행한다.
구체적으로, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 정유량 펌프 시스템(10)의 기본 설정값들을 적용하여 시뮬레이션을 통해 펌프 소비 전력량을 확인하고, 확인된 펌프 소비 전력량을 통해 1차적으로 특정 일(해당일)다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경을 위한 제1 제어값을 도출한다.
다음으로, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 다수의 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보 및 비효율 운전시점의 원인 항목을 이용하여 각 정유량 펌프의 효율 및 과거의 통계 데이터를 이용하여 특정 일(해당 일)의 펌프 소비 전력량을 확인하고, 확인된 각 정유량 펌프의 효율 및 펌프 소비 전력량을 통해 제1 제어값을 보정하여 2차적으로 정유량 펌프의 운전전환 시점을 예측하여 제2 제어값을 도출한다.
마지막으로, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 특정 일(해당 일)에 정유량 펌프 시스템(10)을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따른 펌프 소비 전력량을 확인하고, 확인된 펌프 소비 전력량을 통해 다수의 정유량 펌프에 대한 최적의 운전전환 시점 변경값으로 제2 제어값을 보정하여 최종 제어값을 설정한다. 이에 따라 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 최종 제어값으로 다수의 정유량 펌프에 대한 운전전환 시점을 변경하여 정유량 펌프 시스템(10)의 다수의 정유량 펌프의 대수 제어를 수행한다.
이후, 1106단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 필요한 경우, 관리자에게 정유량 펌프 시스템(10)의 정유량 펌프 대수 제어를 위한 작업을 요청한다.
1107단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 정유량 펌프 대수 제어를 수행하는 동안 미리 설정되어 등록된 알람 항목에 따라 정유량 펌프 시스템(10)에서 알람이 발생하였는지를 확인하여 알람이 발생하면, 1104단계로 진행하여 다시 펌프의 비효율 운전전환의 원인을 분석하고, 1105단계에서 다시 정유량 펌프 대수 제어를 수행한다.
정유량 펌프 대수 제어 적용 기간이 만료되면, 1108단계에서 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 정유량 펌프 시스템(10)을 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 이용하여 에너지 절감 결과 및 효과를 분석하고, 분석한 에너지 절감 결과 및 효과를 적용하여 에너지 절감 보고 데이터(Report)를 기간별로 생성하여 관리한다. 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 이렇게 생성된 에너지 절감 보고 데이터를 관리자에게 전달하고, 관리자로부터 검토 결과에 따른 지시 또는 추가 작업 사항 지시에 따른 정보를 수신하여 에너지 절감 아이템의 예시로 등록할 수 있다.
상술한 바와 같이, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 정유량 펌프 시스템의 실시간 모니터링 결과 정보를 통해 효과를 분석하여 에너지 절감을 확인할 수 있다. 이러한 에너지 절감 효과를 확인하기 위한 일 예로서, 첨부된 도 4의 그래프와 같이 유량에 대한 펌프의 전환시점을 분석하여 최적화된 운전 전환시점을 찾아낼 수 있다. 여기서 유량이 증가함에 따라 펌프의 소비 전력이 단계적으로 증가함을 알 수 있으며, 설정값에 가깝게 운전되면, 소비 전력이 절감됨을 알 수 있다. 구체적으로, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 펌프의 에너지 사용량을 비교하여 에너지 절감 서비스를 적용하지 않은 해와 실시한 해를 비교하여 에너지 절감 효과를 확인한다.
또한, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 냉/난방 부하를 통해 에너지 절감 서비스를 적용한 시점의 전후의 냉/난방 부하에 대한 펌프의 소비 전력량을 확인할 수 있다. 이러한 에너지 절감 효과를 분석하기 위해 월/년간 냉/난방 부하를 확인하여 냉/온수 유량(부하 유량)에 대하여 펌프의 에너지 사용량의 절감을 확인할 수 있다.
이와 같은 에너지 절감 확인은 관리자가 에너지 절감 결과를 통해 확인할 수도 있다.
또한, 정유량 펌프 대수 제어 장치(100)는 모니터링 결과 분석 및 효과 분석 시, 소비 전력, 개선 전 가동 시간, 개선 후 가동 시간 등을 사전에 수집 및 검토하여 예상되는 에너지 절감 설비, 에너지 증가 설비, 적정 가동 시간, 소요되는 투자비 등에 대하여 분석할 수 있으며, 이를 통해 정유량 펌프 대수 제어 시 총 에너지 절감 효과를 분석할 수 있다. 구체적으로, 정유량 펌프의 소비 전력과 정유량 펌프 대수 제어 전 펌프의 가동 시간을 이용하여 각 펌프의 일일 전력 사용량을 구하고, 그 값을 합산하여 정유량 펌프의 일일 전력 소비량을 산출하고, 일일 전력 소비량을 비교하여 정유량 펌프 대수 제어 시 예상되는 소비 전력량을 구할 수 있으며, 예상 절감 소비 전력량과 전력 단가를 이용하여 예상 절감 금액을 산출 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 냉/온수 유량(부하 유량)의 증가에 따라 가동되는 펌프의 타이밍을 늦춤으로써 최적의 운전 전환시점을 찾을 수 있으며, 정유량 펌프 대수 제어에 따른 에너지 절감 서비스를 적용함에 따라 펌프의 운전시간 단축과 그에 따른 소비전력량 감소를 예상할 수 있다.
본 발명에 따른 정유량 펌프 대수 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 소프트웨어 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
본 발명은, 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다수의 정유량 펌프에 대한 냉/온수 유량 및 펌프 전력 소비량을 모니터링하여 비효율 운전 전환의 원인을 분석하고, 최적의 운전 전환 시점을 찾아내서 다수의 정유량 펌프에 대한 운전 전환 시점을 변경함으로써, 정유량 펌프의 운전시간 단축과 그에 따른 소비 전력량을 감소할 수 있으므로 에너지 절감을 유도할 수 있는 효과가 있다.
더하여, 빌딩 관리 시스템에서 정유량 펌프 대수를 제어함으로써, 펌프의 과 운전을 미연에 방지하여 펌프의 노후화를 방지할 수 있으며, 건물의 열원기기를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 가동시켜 에너지 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
10: 정유량 펌프 시스템 100: 정유량 펌프 대수 제어 장치
110: 입력부 120: 모니터링부
130: 제어부 140: 출력부
150: 통신부 160: 저장부

Claims (10)

  1. 다수의 정유량 펌프를 포함하는 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부; 및
    상기 다수의 정유량 펌프의 성능 곡선을 확인하고, 확인된 성능 곡선에 대한 운전 경향을 분석하고, 운전 관리 스케줄, 상기 운전 경향에 대한 분석 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 상기 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하여 비효율 운전전환이 발생하면, 부하유량에 따른 상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하기 위한 제어를 수행하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전 관리 스케줄, 상기 다수의 정유량 펌프의 성능 곡선에 대한 정보, 상기 성능 곡선에 대한 운전 경향을 분석한 분석 결과 정보, 상기 모니터링 정보 및 상기 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경에 대한 정보들 중 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점이 변경된 후, 상기 정유량 펌프 시스템을 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 분석하여 분석한 결과에 따라 에너지 절감 결과 및 효과를 확인하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 운전 경향 분석에 따른 분석 결과 정보 및 상기 모니터링된 결과 정보를 이용하여 상기 부하 유량에 따라 펌프의 운전 대수가 증가되는 운전전환 시점을 분석하고, 분석된 운전전환 시점과 미리 설정된 설정값을 비교하여 운전전환 시점이 적절한지를 판단하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정유량 펌프 시스템에 기 설정된 기본 설정값들을 적용하여 시뮬레이션을 통해 제1 제어값을 도출하고, 상기 다수의 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보, 비효율 운전전환 시점의 원인 항목 및 과거의 통계 데이터에 따라 상기 제1 제어값을 보정하여 제2 제어값을 도출하고, 특정 일에 상기 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따라 상기 제2 제어값을 보정하여 최종 제어값을 설정하고, 설정된 최종 제어값으로 상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 장치.
  6. 다수의 정유량 펌프에 대한 성능 곡선을 확인하고, 확인된 성능곡선에 대한 운전 경향을 분석하는 단계;
    상기 다수의 정유량 펌프를 포함하는 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하는 단계;
    기 설정된 운전 관리 스케줄, 상기 운전 경향에 대한 분석 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 상기 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 비효율 운전전환이 발생하는 경우, 부하 유량에 따라 상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점이 변경되면, 상기 정유량 펌프 시스템의 이상 운전에 따른 알람 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 알람이 발생하면, 다시 상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점 변경에 대한 제어를 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점이 변경된 후, 상기 정유량 펌프 시스템을 모니터링하여 분석된 결과 정보를 이용하여 에너지 절감 결과 및 효과를 확인하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 정유량 펌프의 비효율 운전전환 발생 여부를 확인하는 단계는,
    상기 모니터링된 결과 정보를 이용하여 부하 유량에 따라 펌프의 운전 대수가 증가되는 운전전환 시점을 분석하는 단계;
    분석된 운전전환 시점과 미리 설정된 설정값을 비교하는 단계; 및
    분석된 운전전환 시점이 미리 설정된 설정값과 일치하지 않는 경우, 상기 다수의 정유량 펌프의 비효율 운전전환이 발생한 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계는,
    상기 정유량 펌프 시스템에 기 설정된 기본 설정값들을 적용하여 시뮬레이션을 통해 펌프 소비 전력량을 확인하는 단계;
    확인된 펌프 소비 전력량을 통해 제1 제어값을 도출하는 단계;
    상기 다수의 정유량 펌프의 성능곡선에 대한 운전 경향 분석 결과 정보 및 비효율 운전전환 시점의 원인 항목을 이용하여 상기 각 정유량 펌프의 효율을 확인하고, 과거의 통계 데이터를 이용하여 특정 일의 펌프 소비 전력량을 확인하는 단계;
    확인된 상기 각 정유량 펌프의 효율 및 펌프 소비 전력량을 통해 도출한 제1 제어값을 보정하여 제2 제어값을 도출하는 단계;
    특정 일에 상기 정유량 펌프 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따른 펌프 소비 전력량을 확인하는 단계;
    확인된 펌프 소비 전력량을 통해 도출한 제2 제어값을 보정하여 최종 제어값을 설정하는 단계; 및
    설정된 최종 제어값으로 상기 다수의 정유량 펌프의 운전전환 시점을 변경하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 정유량 펌프 대수 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111811103A (zh) * 2020-05-29 2020-10-23 仝宝雄 一种能源管理系统
KR20210044684A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 노재명 대수 제어 시스템 및 방법
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