KR20130118660A - 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물의 냉각수 펌프의 변유량을 제어하여 건물의 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 사용효율을 높이기 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치가 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하고, 모니터링된 결과 정보를 분석하여 분석된 결과를 이용하여 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행함으로써, 동절기 및 중간기에는 냉각수의 온도를 낮게 제어하여 냉각수의 유량을 감소시켜 펌프의 소비전력을 절감할 수 있으며, 건물의 열원기기를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 가동시켜 에너지 소비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법{Device and method for controlling variable speed pumping of cooling water in Network Operating Center Building Energy Management System}
본 발명은 빌딩 에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 특히 냉동기 시스템에서 냉각수를 공급하는 냉각수 폄프의 변유량을 제어하여 건물의 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 사용효율을 높이기 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 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 사용기기 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, 냉동기 시스템에 구비되는 냉각수 펌프의 변유량을 제어하여 건물의 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 사용효율을 높이기 위한 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치는, 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부; 냉각수 펌프의 성능 곡선 및 냉각수 펌프의 운전 성능 경향을 분석하고, 운전 관리 스케줄, 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수의 과잉 유량을 판단하고, 냉각수의 과잉 유량이 발생하면, 설정된 제어값으로 냉각수 펌프의 변유량을 제어하는 제어부 및 운전 관리 스케줄, 냉각수 펌프의 성능 곡선, 냉각수 펌프의 운전 성능 경향 분석에 따른 결과 정보, 상기 모니터링 정보, 및 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 정보들 중 어느 하나 이상을 저장하는 저장부를 포함한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치에 있어서, 제어부는, 냉각수 변유량을 제어한 후, 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 이용하여 냉각수의 환수 온도 및 왕복 온도차에 따른 냉각수 유량의 변동 패턴을 분석하여 에너지 소비량을 확인한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치에 있어서, 제어부는, 상기 냉동기 시스템의 시뮬레이션을 통해 얻은 결과와 유사한 과거의 통계 데이터를 이용하여 예측값을 도출하고, 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보에 따라 도출한 제2 제어값으로부터 최종 제어값을 설정하고, 설정된 최종 제어값으로 인버터를 이용하여 상기 냉각수 펌프의 냉각수 유량을 변경한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법은, 냉각수 펌프의 성능 곡선 및 운전 성능 경향을 분석하는 단계; 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하는 단계; 기 설정된 운전 관리 스케줄, 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수의 과잉 유량을 판단하는 단계; 및 냉각수의 과잉 유량이 발생하면, 냉각수 펌프의 냉각수 유량을 제어값에 따라 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
더하여, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법은, 냉동기 시스템의 이상 운전에 따른 알람 발생 여부를 판단하는 단계; 및 알람이 발생하면, 다시 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행하는 단계를 더 포함한다.
더하여, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법은, 냉각수 변유량을 제어한 후, 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 분석하는 단계; 및 분석한 결과를 이용하여 기간별 에너지 소비량을 확인하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법에 있어서, 냉각수 펌프의 냉각수 유량을 제어값에 따라 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계는, 냉동기 시스템의 기 설정된 기본 데이터를 시뮬레이션에 적용하고, 환경 변수에 따른 시뮬레이션을 통해 제1 제어값을 도출하는 단계; 도출한 제1 제어값에 유사한 과거의 통계 데이터를 이용하여 제2 제어값을 도출하는 단계; 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보에 따라 도출한 제2 제어값을 활용하여 최종 제어값을 설정하는 단계 및 최종 제어값으로 인버터를 이용하여 냉각수 펌프의 변유량을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명은 빌딩 에너지 관리 시스템에서 계절별 혹은 사용현황을 주기적으로 모니터링하여 열원설비의 안전율과 실내 재실자의 쾌적성을 확보하는 조건을 만족하는 범위 내에서 냉각수 펌프의 변유량을 제어함으로써, 에너지 절감 효과를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 특히 동절기 또는 중간기에 냉각수 펌프의 변유량이 과잉 유량일 소지가 높으므로 인버터를 이용하여 냉각수의 온도를 적절히 낮게 조절하여 냉각수 펌프의 변유량을 감소시킴으로써, 냉각수 펌프의 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 냉동기 시스템의 구조를 도시한 도면을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치의 구조를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어를 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
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)은 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 변수를 종합 분석하고, 이를 바탕으로 건물 에너지를 절감할 수 있도록 에너지 절감 서비스를 제공한다.
빌딩 에너지 관리 시스템은 냉각수 온도를 낮게 제어할 수 있는 시기(예를 들어, 동절기 및 중간기)에 펌프에 인버터(INV)가 설치되어 있더라도 펌프의 출력을 고정시켜놓고 사용하는 경우, 펌프의 인버터를 활용하여 냉각수 온도가 낮아짐에 따라 적절히 펌프의 유량을 감소시켜서 펌프의 소비 전력을 낮출 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 빌딩 에너지 관리 시스템에서 건물 내 다양한 설비 시스템 중 냉동기 시스템의 가동 상태 감시 및 자동 제어를 수행하면서 냉각수 펌프 변유량을 제어하기 위한 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 냉동기 시스템에 대해 첨부된 도 1을 참조하여 살펴보면, 냉동기 시스템(10)은 냉각수 펌프(11), 증발기와 응축기를 포함하는 냉동기(12) 및 냉각탑(13) 등으로 구성될 수 있으며, 본 발명에 의한 빌딩 에너지 관리 시스템의 에너지 절감 서비스에 따라 실내의 쾌적한 환경을 유지하기 위해 빌딩 관리자에 의해 냉각수 펌프의 변유량이 제어될 수 있다.
또한, 빌딩 에너지 관리 시스템은 냉동기 시스템(10)의 가동 상태를 모니터링하면서 냉각수 펌프(11)를 모니터링하고, 자동 제어를 수행할 수 있으며, 미리 설치된 인버터나 새로운 인버터를 설치하여 이를 활용하여 펌프의 출력을 제어할 수 있다.
한편, 냉각수 펌프 변유량 제어에 앞서, 관리자는 냉각수 펌프 변유량 제어를 위한 펌프의 운전관리 스케줄을 정의하고, 정의된 운전관리 스케줄을 검토해야 한다.
그러면 본 발명의 실시예에 따라 냉각수 입구 온도 제어를 위한 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치의 구조를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치의 구조를 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 입력부(110), 모니터링부(120), 제어부(130), 출력부(140), 통신부(150) 및 저장부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
입력부(110)는 관리자가 현재 관리하고 있는 냉각수 펌프의 운전관리 스케줄을 입력 받는다. 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.
모니티링부(120)는 실시간 에너지 모니터링 및 기간별 에너지 모니터링과, 설비/제어, 실내 환경 또는 알람을 모니터링할 수 있다. 특히, 모니터링부(120)는 냉동기 시스템(10)에 설치된 각종 센서 및 계측기 등을 통해 냉동기 시스템(10)의 주요 모니터링 항목들을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 제어부(130)로 전달한다. 여기서 실시간 모니터링되는 주요 모니터링 항목들에는 냉수 공급 온도, 냉수 환수 온도, 냉각수 공급 온도, 냉각수 환수 온도, 냉수 유량, 냉각수 유량, 냉각수 펌프 전력 소비량, 냉각탑 전력 소비량 및 냉동기 전력 소비량 등이 포함될 수 있으며, 이 외에도 냉동기 시스템(10)에서 냉각수 폄프 변유량 제어를 위해 필요한 다른 항목들을 더 포함할 수 도 있다. 이렇게 모니터링을 통해 얻은 모니터링 정보들은 저장부(160)에 저장되어 통계 데이터로 관리될 수 있다.
이러한 주요 항목들에서, 냉수 공급 온도 및 냉수 환수 온도는 냉수 공급 온도와 냉수 환수 온도의 범위를 확인하고, 냉수 공급 온도와 냉수 환수 온도의 온도 차이값(ΔT)이 확보 되었는지 확인하는 항목이다. 냉수 유량은 냉수가 일정 유량을 유지하고 있는지를 판단하는 항목이다. 냉동기 전력 소비량은 냉동기, 냉각탑, 냉각수 펌프 및 냉수 펌프의 전력 소비량과 비교하여 에너지 절감 서비스 실시 전/후의 에너지 소비량을 확인하기 위한 항목이다. 냉각수 공급 온도는 냉각수 환수 온도와의 온도 차이값을 확인하여 적정한 유량이 흐르는지 확인하기 위한 항목이다. 냉각수 환수 온도는 냉각수 환수 온도에 따른 인버터 출력 경향을 확인하기 위한 항목이다. 냉각수 유량은 냉각수 펌프의 소비 전력의 변화를 확인하고, 냉방부하를 확인하기 위한 항목이다.
또한, 모니터링부(120)는 제어부(130)에서 설정된 최종 제어값으로 냉각수 펌프 변유량을 변경 후 냉각탑, 냉각수 펌프, 냉동기, 냉수 펌프의 전력 소비량의 변화를 모니터링한다.
제어부(130)는 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 본 발명의 실시예에 따라 제어부(130)는 저장부(160)에 미리 저장된 냉각수 펌프(11)의 성능곡선을 분석하고, 분석된 냉각수 펌프(11)의 성능곡선을 기반으로 펌프의 운전 경향 및 성능을 분석하고, 펌프 및 냉동기 제조사 문의를 통하여 인버터 출력 하한치를 파악한다.
구체적으로, 제어부(130)는 냉각수의 온도를 낮게 운용할 수 있는 시기(예를 들어, 중간기 및 하기 등)의 가동 시간과 냉각수 유량 및 왕복 온도차, 펌프 소비 전력량을 분석하여 에너지 절감 가능성을 판단하여 냉각수 펌프 변유량 제어 여부 확인한다. 이러한 에너지 절감 가능성 판단을 위한 경향 비교 분석 항목은 하기 <표 1>에 나타낸 바와 같다.
No. Process
Value		 Alarm Type X-axis Y-axis Y'-axis 비고
Name Unit Name Unit Name Unit
1 냉각수 유량 vs 냉각수 왕복 온도차 vs 펌프 소비 전력량 일/월 냉각수 유량 m3 냉각수 왕복 온도차 ℃ 외기온도
(CDD)		 kWh
2 냉수 공급 온도 vs 냉수 환수 온도 vs 냉각수 공급 온도 vs 냉각수 환수 온도 일/월 냉수 환수 온도 ℃ 냉수 공급 온도 ℃ - - -
제어부(130)는 성능 곡선에 따른 운전 경향 분석 결과 정보 및 모니터링된 결과 정보를 이용하여 냉각수 공급 온도와 냉각수 환수 온도의 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수의 과잉 유량을 판단하여 냉각수 펌프의 변유량 제어 여부를 판단한다. 판단 결과, 냉각수 과잉 유량으로 인해 냉각수 펌프의 변유량 제어가 필요한 경우, 제어부(130)는 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행한다. 이러한 냉각수 펌프의 변유량 제어를 통해 냉각수 출구 온도 및 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수 펌프의 인버터의 출력을 적절하게 조절하면, 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.
이러한 냉각수 폄프의 변유량 제어를 위해, 제어부(130)는 구체적으로, 냉동기 시스템(10)의 스펙에 기 설정된 기본 데이터를 시뮬레이션에 적용하고, 환경 변수(예를 들어, 외기 온도, 실내 온도, 재실율 및 부하율 등)에 따른 시뮬레이션을 통해 1차적으로 해당 일의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 제1 제어값을 도출한다. 다음으로, 제어부(130)는 1차적으로 도출한 제1 제어값에 유사한 과거의 통계 데이터를 이용하여 2차적으로 해당 일의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 제2 제어값을 도출한다. 마지막으로, 제어부(130)는 냉동기 시스템(10)을 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따라 3차적으로 최적의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위해, 제2 제어값을 활용하여 최종 제어값을 설정한다. 이에 따라 제어부(130)는 최종 제어값으로 냉동기 시스템(10)의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행한다.
한편, 제어부(130)는 필요한 경우, 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 작업 요청을 하는데, 이에 대한 작업 요청을 생성하여 생성된 작업 요청을 관리자에게 전달하여 냉동기 시스템(10)에 적용하여 냉각수 펌프의 변유량을 조절하도록 한다. 이에 따라 관리자는 작업 요청에 따라 냉각수 폄프의 변유량을 조절하여 냉동기 시스템(10)을 운전시키고, 이에 대한 결과를 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)로 알린다. 또 다른 경우, 제어부(130)는 냉동기 시스템(10)에 직접 변유량 제어를 요청하여, 자동 제어가 이루어지도록 할 수 있다.
제어부(130)는 냉각수 펌프의 변유량이 조절된 후, 냉동기 시스템(10)을 모니터링한 결과 정보를 분석하고, 알람 발생 여부를 확인하여 냉동기 시스템(10)에서 알람이 발생하면, 분석된 결과 정보를 적용하여 다시 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행한다. 여기서, 알람 발생은 냉동기 시스템(10)에서 측정치가 판단 기준에 비해 오차 범위 이상 또는 이하로 일정 기간에 일정 횟수 이상 또는 일정 시간 이상 연속 운전 시 발생되는데, 본 발명의 실시예에서는 예를 들어, 성능 경향 분석 결과 정보 및 모니터링 정보를 토대로 냉각수 왕복 온도차를 알람 항목으로 설정하여, 냉각수 왕복 온도차가 일정온도 이상 확보되지 않는다면 알람이 발생하도록 한다. 제어부(130)는 냉각수 펌프의 변유량 제어 후, 냉동기 시스템(10)을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 토대로 에너지 소비량을 분석하고, 분석된 에너지 소비량에 따라 얼마만큼의 에너지가 절감되었는지를 확인한다. 이에 따라 제어부(130)는 분석된 에너지 소비량 및 에너지 절감 정도를 확인한 결과 정보를 적용하여 에너지 절감 보고 데이터(Report)를 기간별(일/월/요일/년/반기/분기/계절별)로 생성하여 관리한다. 제어부(130)는 이렇게 생성된 에너지 절감 보고 데이터를 관리자에게 전달한다. 이에 따라 관리자가 에너지 절감 보고 데이터를 검토하여 제공하거나 추가 작업 사항을 요청하면, 제어부(130)는 검토 결과 또는 추가 작업 사항에 대한 정보를 에너지 절감 아이템의 예시로 등록한다.
출력부(140)는 냉각수 펌프 변유량 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 실내 환경 관리 데이터를 입력할 수 있도록 화면을 구성하여 표시하고, 모니터링부(120)에서 모니터링된 결과 정보 및 제어부(130)에서 생성된 작업 요청 정보 및 에너지 소비량에 따른 에너지 절감을 확인한 결과 정보 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. 특히, 본 발명에 있어서, 통신부(150)는 제어부(130)에서 생성된 작업 요청 정보 및 에너지 절감 보고 데이터를 관리자의 단말 장치로 전송하고, 냉동기 시스템(10)과 원격으로 통신하여 냉동기 시스템(10)을 자동 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 냉각수 펌프 변유량 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 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 것으로서, 기본적으로 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)의 운영 프로그램이 저장되며, 더불어, 입력된 펌프의 운전 관리 스케줄, 냉각수 펌프의 성능 곡선, 운전 성능 경향 분석 결과 정보, 모니터링 정보, 주요 모니터링 항목들 및 냉각수 펌프 변유량 제어를 위한 정보들 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 냉각수 펌프 변유량 제어 장치에서 냉각수 펌프의 변유량을 제어하기 위한 방법을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 1101단계에서 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 관리자로부터 냉동기 시스템(10)의 냉각수 펌프의 운전 관리 스케줄을 입력 받는다. 이때, 펌프의 운전 관리 스케줄이 저장되어 있으면, 별도의 입력을 받지 않고 저장된 펌프의 운전 관리 스케줄을 도출하여 확인할 수 있다.
1102단계에서 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉각수 펌프의 운전 관리 스케줄을 이용하여 냉각수 펌프의 성능곡선을 분석하고, 분석된 성능 곡선을 토대로 운전 경향을 분석하며, 냉각수 펌프 및 냉동기 제조사 문의를 통해 인버터 출력 하한치를 파악한다.
1103단계에서 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 운전 성능 경향 분석 결과 및 모니터링 정보를 이용하여 냉각수 펌프의 변유량 제어 여부를 판단한다. 이때, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉각수 왕복 온도차를 이용하여 냉각수의 과잉 유량을 확인하여 냉각수 과잉 유량이 발생하면, 냉각수 펌프의 변유량을 제어하는 것으로 판단할 수 있다.
판단 결과, 냉각수 펌프의 변유량 제어가 필요한 경우, 1104단계에서 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉각수 환수 온도 및 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수 펌프의 인버터를 조절하여 냉각수 펌프의 변유량을 조절하기 위한 제어를 수행한다.
구체적으로, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉동기 시스템(10)의 스펙에 설정된 기본 데이터를 시뮬레이션에 적용하고, 환경 변수(예를 들어, 외기 온도, 실내 온도, 재실율 및 부하율 등)에 따른 시뮬레이션을 통해 1차적으로 해당 일의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 제1 제어값을 도출한다.
다음으로, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 1차적으로 도출한 제1 제어값에 유사한 과거의 통계 데이터를 이용하여 2차적으로 해당 일의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 제2 제어값을 도출한다.
마지막으로, 제어부(130)는 냉동기 시스템(10)을 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보에 따라 3차적으로 최적의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위해, 제2 제어값을 활용하여 최종 제어값을 설정하여 최종 제어값으로 냉동기 시스템(10)의 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행한다.
이후, 1105단계에서 필요한 경우, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 관리자에게 현장에서 직접 냉동기 시스템(10)을 제어하여 냉각수 펌프 변유량을 조절하도록 작업 요청을 할 수 있다. 이를 위해 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 작업 요청 정보를 생성하여 관리자에게 전달한다. 이에 따라 관리자는 현장에서 직접 냉각수 펌프의 변유량을 조절하고, 냉각수 펌프의 변유량이 조절된 후의 결과 정보들을 수집하여 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)로 전달한다.
냉각수 펌프의 변유량 제어를 실시한 후, 1106단계에서 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉동기 시스템(10)의 이상 운전에 따른 알람이 발생하였는지를 확인하여 알람이 발생하면, 1104단계로 진행하여 다시 냉각수 펌프 변유량 제어를 수행한다. 이때, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 설정된 최종 제어값으로 냉각탑, 냉각수 펌프, 냉동기, 냉수 펌프의 전력 소비량의 변화를 실시간으로 모니터링한다.
이후, 냉각수 펌프 변유량 제어를 위한 적용 기간이 경과한 후, 1107단계에서 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉동기 시스템(10)을 실시간 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 이용하여 냉각수 환수 온도 및 왕복 온도차를 확인하고, 이에 따른 냉각수 유량과 변동 패턴을 분석하여 에너지 소비량을 분석하고, 분석된 에너지 소비량에 따라 얼마만큼의 에너지가 절감되었는지를 확인한다. 이때, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 분석된 에너지 소비량 및 에너지 절감 정도를 확인한 결과 정보를 적용하여 에너지 절감 보고 데이터(Report)를 기간별로 생성하여 관리할 수 있으며, 생성된 에너지 절감 보고 데이터를 관리자에게 전달한다. 이에 따라 관리자가 검토 결과에 따른 요청 또는 추가 작업 사항 요청을 하면, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 검토 결과 또는 추가 작업 사항에 대한 정보를 에너지 절감 아이템의 예시로 등록할 수 있다. 또한, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉각수 펌프 변유량 제어 실시 전 및 실시 후의 냉동기 시스템(10)의 총 에너지 소비량을 분석한다.
한편, 상술한 바와 같이, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉동기 시스템(10)의 실시간 모니터링 결과 정보를 통해 에너지 소비량을 분석하여 에너지 절감 정도를 확인할 수 있다. 구체적으로, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉각수 펌프의 에너지 사용량을 비교하여 에너지 절감 서비스를 적용하지 않은 해와 실시한 해를 비교하여 에너지 절감 효과를 확인한다.
한편, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 에너지 절감 서비스 적용 시 예상 절감량 및 효과를 확인하기 위해 사전에 냉수 총 유량, 냉수 공급 및 환수 온도, 냉각수 공급 및 환수 온도 및 보정 계수를 사전에 수집 및 검토하여 냉각수 유량이 적정 상태를 확인할 수 있다. 또한, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 인버터 유/무에 따른 검토 항목을 사전에 수집 및 검토할 수 있다.
구체적으로, 인버터가 없는 경우, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 냉각수 총유량, 냉각수 총 소비 전력, 예상 절감율, 전력 사용 단가, 일 가동 시간, 월간 가동 일, 연간 가동 월, 연간 가동 시간, 인버터 설치 투자비, 기타 투자비 및 총 투자비 등을 사전에 수집 및 검토할 수 있다.
반면, 인버터가 있는 경우, 냉각수 펌프 변유량 제어 장치(100)는 펌프의 개선 전 후의 주파수, 총 소비전력, 전력 사용 단가 일 가동 시간, 월간 가동 일, 연간 가동 월, 연간 가동 시간, 인버터 설치 투자비, 기타 투자비 및 총 투자비 등을 사전에 수집 및 검토할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따라 냉각수 펌프 유량 제어 장치(100)는 냉수 유량을 통하여 적정 냉각수 유량을 구하고, 펌프의 인버터 설치로 펌프의 구동 동력이 감소 즉, 냉각수 펌프의 소비 전력이 감소함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 냉각수 펌프의 변유량 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 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 빌딩 에너지 관리 시스템에서 계절별 혹은 사용현황을 주기적으로 모니터링하여 열원설비의 안전율과 실내 재실자의 쾌적성을 확보하는 조건을 만족하는 범위 내에서 냉각수 펌프의 변유량을 제어함으로써, 에너지 절감 효과를 최적화할 수 있는 효과가 있다.
더하여, 본 발명은 특히 동절기 또는 중간기에 냉각수 펌프의 변유량이 과잉 유량일 소지가 높으므로 인버터를 이용하여 냉각수의 온도를 적절히 낮게 조절하여 냉각수 펌프의 변유량을 감소시킴으로써, 냉각수 펌프의 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
10: 냉동기 시스템 11: 냉각수 펌프
12: 냉동기 13: 냉각탑
100: 냉각수 펌프 변유량 제어 장치
110: 입력부 120: 모니터링부
130: 제어부 140: 출력부
150: 통신부 160: 저장부

Claims (7)

  1. 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하는 모니터링부;
    냉각수 펌프의 성능 곡선 및 상기 냉각수 펌프의 운전 성능 경향을 분석하고, 기 설정된 운전 관리 스케줄, 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수의 과잉 유량을 판단하고, 냉각수의 과잉 유량이 발생하면, 상기 냉각수 펌프의 냉각수 유량을 제어값에 따라 변경하기 위한 제어를 수행하는 제어부; 및
    상기 운전 관리 스케줄, 상기 냉각수 펌프의 성능 곡선, 상기 냉각수 펌프의 운전 성능 경향 분석에 따른 결과 정보, 상기 모니터링 정보, 및 상기 냉각수 펌프의 변유량 제어를 위한 정보들 중 어느 하나 이상을 저장하는 저장부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉각수 변유량을 제어한 후, 상기 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 이용하여 냉각수의 환수 온도 및 왕복 온도차에 따른 냉각수 유량의 변동 패턴을 분석하여 에너지 소비량을 확인하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉동기 시스템의 상기 냉동기 시스템의 시뮬레이션을 통해 얻은 결과와 유사한 과거의 통계 데이터를 이용하여 예측값을 도출하고, 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보에 따라 도출한 제2 제어값으로부터 최종 제어값을 설정하고, 설정된 최종 제어값으로 인버터를 이용하여 상기 냉각수 펌프의 냉각수 유량을 변경하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치.
  4. 냉각수 펌프의 성능 곡선 및 운전 성능 경향을 분석하는 단계;
    냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하는 단계;
    기 설정된 운전 관리 스케줄, 운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보를 이용하여 냉각수 왕복 온도차에 따라 냉각수의 과잉 유량을 판단하는 단계; 및
    냉각수의 과잉 유량이 발생하면, 설정된 제어값으로 상기 냉각수 펌프의 변유량을 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉동기 시스템의 이상 운전에 따른 알람 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 알람이 발생하면, 다시 냉각수 펌프의 변유량 제어를 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 냉각수 변유량을 제어한 후, 상기 냉동기 시스템을 실시간으로 모니터링하여 얻은 모니터링 정보를 분석하는 단계; 및
    분석한 결과를 이용하여 기간별 에너지 소비량을 확인하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 냉각수 펌프의 냉각수 유량을 제어값에 따라 변경하기 위한 제어를 수행하는 단계는,
    상기 냉동기 시스템의 기 설정된 기본 데이터를 시뮬레이션에 적용하고, 환경 변수에 따른 시뮬레이션을 통해 제1 제어값을 도출하는 단계;
    도출한 제1 제어값에 유사한 과거의 통계 데이터를 이용하여 제2 제어값을 도출하는 단계;
    운전 성능 경향을 분석한 결과 정보 및 모니터링 정보에 따라 도출한 제2 제어값을 활용하여 최종 제어값을 설정하는 단계; 및
    상기 최종 제어값으로 인버터를 이용하여 상기 냉각수 펌프의 변유량을 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 방법.
KR1020120041733A 2012-04-20 2012-04-20 빌딩 에너지 관리 시스템에서의 냉각수 펌프 변유량 제어 장치 및 방법 KR20130118660A (ko)

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KR20220025668A (ko) 2020-08-24 2022-03-03 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 에칭 방법 및 플라즈마 처리 장치

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