KR20130120605A - 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치 - Google Patents

공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물의 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치에 관한 것으로, 특히, 계절 및 부하 상황에 따라 공조기의 기동시간을 조정하여 송풍기 및 열원기기의 반송동력을 줄여 에너지 절감을 도모한다. 이를 통해, 건물의 공조설비를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 가동시켜 에너지 소비량을 줄일 수 있고, 공조기 기동시간 변경에 따라 열원기기, 펌프 등의 가동시간을 단축할 수 있다.

Description

공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치{Method for managing energy controlling through driving time of air conditioner and apparatus thereof}
본 발명은 건물의 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계절 및 부하 상황에 따라 공조기의 기동시간을 조정하여 송풍기의 반송동력 및 열원기기의 동력을 감소시켜 에너지 절감을 도모하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치에 관한 것이다.
에너지 자원 수급의 해외 의존도가 높은 우리나라는 배럴당 100달러를 넘는 초고유가 시기임에도 수입에너지의 소비는 감소되지 않고, 여전히 증가하고 있다. 이러한 실정을 감안해볼 때, 에너지 소비 분야 중 건물분야의 에너지 절약에 대한 기술개발과 적용은 매우 중요한 분야로 받아들여지고 있다. 즉, 산업이 발전함에 따라 건물의 수가 늘어나고 있으며, 각 건물은 냉난방 및 시설의 운영에 많은 에너지를 사용하고 있다. 건물에서 소비되는 에너지 사용량은 국내 전체 사용량 중 약 20%를 차지하고 있으며, 해마다 늘어나고 있는 추세이다.
특히, 건물에서의 효율적인 에너지 사용은 건물주의 경제적 측면과 국가 기간산업에도 직접적인 영향을 주는 중요한 요소로써, 이에 대한 기술개발 및 투자가 절실히 요구되고 있다.
또한, 합리적이지 못한 에너지 사용은 건물 내 설비들의 비효율적인 운전 및 관리에도 연관성이 있다.
이러한, 건물에서의 에너지 절약 방법으로는 건축 계획적 접근 방법과 에너지 사용기기 및 시스템의 운전 효율을 향상시키는 설비적 접근방법이 있다. 설비분야적 접근 방법에서는 적절한 환경을 창조하는 것과 동시에 에너지 소비량이나 환경보전을 고려한 효율적인 설비 시스템의 운용이 요구되고 있다.
그리고, 건물 소유주 입장에서 건물의 에너지 소비량은 곧 금전적인 지출과 연계되므로 비효율적인 건물의 에너지 소비는 건물 소유주에게 상당한 금전적 부담을 준다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 건물에서 소비되는 에너지 사용을 효율적이고, 체계적으로 관리하기 위한 개선 방안이 요구된다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 계절 및 부하 상황에 따라 공조기의 기동시간을 조정하여 송풍기의 반송동력 및 열원기기의 동력을 감소시켜 에너지 절감을 도모할 수 있는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법 및 이를 위한 에너지관리장치를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 수집하고, 공조기의 기동 시작시간 변경을 요청하는 신호를 전송하는 통신부 및 공조설비의 운전 경향을 분석하여 공조기의 기동시간 제어의 적용기간을 선정하고, 통신부를 통해 수집되는 관리데이터 및 운전정보를 비교하여 공조기의 기동시간 제어의 적용 여부를 판단하고, 공조기의 기동시간 제어가 필요한 경우, 기동시간에 대한 제어 값을 산정하고, 제어 값으로 공조기가 제어되도록 요청하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 제어부는 공조기의 기동시간 조절을 이용한 에너지 절감 방안을 적용하기 위하여 빌딩 운영시간, 외기온도, 실내온도, 실내온도 설정 값, 실내 재실율, 공조기 기동시간, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 열원기기 냉온수 공급온도 및 냉온수 공급온도 유량 중 하나 이상의 데이터를 통해 빌딩 운영시간에 맞추어 운전 경향을 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 관리데이터는 대기온도, 월별 재실율, 요일별 재실율, 일별 재실율, 공조기 기동시간, 실내온도의 설정 값 도달시간, 열원기기의 설정 값, 빌딩의 운영시간 중 하나 이상의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 운전정보는 공조기의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 제어부는 목표 설정온도의 도달 시간과 빌딩 운영시작 시간을 비교하고, 목표 설정온도의 도달 시간이 빌딩 운영시작 시간 보다 빠르면, 공조기의 기동시간 제어에 대한 에너지 절감 방안을 적용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 제어부는 빌딩 운영시간에 맞추어 실내온도가 목표 설정온도에 도달하면, 에너지 낭비가 발생되고 있는 시점으로 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 제어부는 공조기의 기동 시작시간 변경 후, 운전정보를 지속적으로 확인하여 에너지 절감 상태를 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치에 있어서, 제어부는 공조기의 기동시간 제어를 위한 수학적 모델링에 기반한 시뮬레이션을 통해 제 1 제어 값을 예측하고, 축적되는 과거의 관리데이터를 통해 공조기의 기동시간 제어를 위한 제1 제어 값을 보정하여 제2 제어 값을 설정하고, 공조설비의 실시간 모니터링을 통해 얻은 운전정보에 따라서 제2 제어 값으로부터 공조기의 기동시간에 대한 최종 제어 값을 설정하고, 최종 제어 값으로 기동시간의 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법은 에너지관리장치가 공조설비의 운전 경향을 분석하여 공조기의 기동시간 제어의 적용기간을 선정하는 단계와, 에너지관리장치가 수집되는 관리데이터 및 운전정보를 비교하는 단계와, 에너지관리장치가 공조기의 기동시간 제어의 적용 여부를 판단하는 단계와, 공조기의 기동시간 제어가 필요한 경우, 에너지관리장치가 기동시간에 대한 제어 값을 산정하는 단계와, 에너지관리장치 제어 값으로 공조기가 제어되도록 요청하는 단계 및 에너지관리장치가 공조기의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효율을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법에 있어서, 에너지관리장치가 공조기의 기동 시작시간 변경 후, 목표 설정온도에 대한 도달시간 및 빌딩 운영 시작 시간을 확인하는 단계 및 에너지관리장치가 공조기의 기동 시작시간과 빌딩 운영 시작 시간의 비교 결과에 따른 알람이 발생하면, 공조기의 기동시간을 재 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법에 있어서, 에너지관리장치가 공조기의 기동 시작시간 변경 후, 실내온도, 외기온도, 실내온도의 설정 값 도달시간, 실내 재실율, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 급기팬 기동시간, 열원기기 냉온수 공급온도 및 냉온수 공급온도 유량을 확인하여 에너지 감소의 결과를 연도별, 분기별, 월별, 주별, 일별, 요일별 중 적어도 하나로 분류하여 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 네트워크 기반의 건물 에너지 관리 시스템을 구성함으로써, 에너지 관리를 위한 건물 별 구축 비용을 최소화하고, 기능별 세분화 및 모듈화를 통해 단계적 구축이 가능해 진다.
또한, 통합 플랫폼을 통한 실시간 또는 기간별 데이터 분석서비스를 제공하여 여러 건물에 대한 체계적 통합관리를 통해 에너지 절감효과를 극대화하고, 웹 기반의 실시간 또는 기간별 에너지 소비패턴을 분석함으로써, 지속적인 건물 에너지 관리 상태 점검 및 피드백을 통해 에너지 절감활동을 지원할 수 있다.
또한, 계절 및 부하 상황에 따라 공조기의 기동 시작시간을 조정하여 송풍기의 반송동력 및 열원기기의 동력을 줄여 에너지를 절감할 수 있으며, 건물의 공조설비를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 기동시켜 에너지 소비량을 줄일 수 있다.
또한, 공조기 기동 시작시간 변경에 따라 열원기기, 펌프 등의 가동시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 공조설비의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 기동 시작시간에 연관된 에너지 낭비와 공조기의 적정 기동 시점을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지관리장치의 구성을 설명하기 위한 블록도 이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 설비제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도 이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 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.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 건물 에너지 관리 시스템은 건물 내 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 성능을 높이기 위한 시스템으로서, 건물 내 설비 시스템의 기동 상태 감시와 자동 제어를 수행하며, 에너지 사용량 파악 및 시간대별 환경 변수를 종합분석하고, 이를 바탕으로 건물 에너지를 절감할 수 있도록 에너지 절감 서비스를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용될 공조설비의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 기동 시작시간에 연관된 에너지 낭비와 공조기의 적정 기동 시점을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공조설비는 인위적으로 실내 또는 일정한 공간의 공기 상태(예를 들어, 온도, 습도, 기류 및 청정도)를 사용 목적에 적합한 상태로 조정하는 설비로서, 공조설비는 기본적으로 난방 시에 열원 설비에서 가열된 온수를 이용하여 공기를 가열하기 위한 가열 코일(Heating Coil, 11), 냉방 시에 열원설비에서 냉각된 냉수를 이용하여 공기를 냉각 및 감습하기 위한 냉각코일(Cooling Coil, 12) 및 가열 또는 냉각된 공기를 실내로 공급하는 송풍기(Supply Fan, 13a)를 포함하는 공조기(10)로 이루어진다. 이외에 공조기(10)에서 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 전달하고, 실내에서 오염된 공기를 순환시키기 위한 덕트 설비 등이 포함되며, 더불어, 실내에서 재순환되는 공기와 신선한 외부 공기를 혼합하여 가열코일(11) 혹은 냉각코일(12)로 전달하기 위한 혼합실, 공기 중에 혼합되어 잇는 먼지 등의 불순물을 제거하는 필터, 난방시의 가습을 위해 물이나 증기를 분무하는 가습 노즐 등이 더 포함될 수 있다.
공조기(10)는 외부에서 유입된 공기와 실내에서 재순환된 환기를 혼합하여 냉각 또는 가열 시킨 후 실내로 공급하며, 실내에서 오염된 공기 중 일부는 외부로 배출하고 일부는 공조기(10)로 재순환시켜 사용한다.
한편, 상술한 공조기(10) 이외에, 각 실내에 개별적으로 공기 조화를 위한 팬코일유니트(Fan Coil Unit, 50)이 구비될 수 있으며, 이러한 팬코일유니트(50)는 통상 재실자에 의해 개별적으로 제어되며, 송풍기(13b)를 포함한다.
참고로, 이하의 설명에 대한 이해를 돕기 위하여 일부 용어를 정리하면, 외부에서 유입되는 공기를 외기(OA, Outdoor Air)라 하고, 공조기(10)에서 실내로 공급되는 공기를 급기(SA, Supply Air)라 하고, 실내에서 공조기(10)로 순환되는 공기를 환기(RA, Return Air)라 하고, 실내에서 외부로 배출되는 공기를 배기(EA, Exhaust Air)로 정의하여 사용한다.
한편, 공조기(10)의 기동시간 제어에 앞서, 빌딩 관리자는 실내 환경 관리 데이터 즉, 실내 온도 및 습도 관리 지표를 검토하고, 관리하고 있는 실내 온도 및 습도 관리 표준문서를 검토해야 한다 즉, 빌딩 별 쾌적도 관리 지수를 검토해야 한다.
통상의 공조기(10)는 외기와 환기를 혼합한 공기를 냉각 또는 가열시켜 실내로 공급하게 되는데, 본 발명은 이러한 공조기(10)의 제어에 있어서, 공조기 기동시간을 조절하여 빌딩 운영시간에 알맞는 실내온도가 목표 설정온도에 도달하지 않도록 함으로써, 송풍기(13a)의 반송동력을 절감할 수 있으며, 공조기(10)의 기동시간 변경에 따른 열원기기, 펌프 등의 가동시간 단축 효과를 통해 에너지 절감을 도모하고자 한 것이다.
특히, 에너지 관리를 위하여 공조기의 적정 기동 시작시간을 분석하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 공조기(10)의 기동 시작시간을 단축함으로써, 낭비되는 에너지를 줄일 수 있다. 즉, 계절 및 부하 상황에 따라 공조기(10)의 기동 시작시간을 조정하여 송풍기(13a)의 반송동력을 감소시켜 에너지 절감을 도모한다. 따라서, 에너지 관리 시스템은 공조기(10)의 기동 시작시간을 단축하여 빌딩 운영이 시작되는 시간과 근접한 시간에 목표 제어점으로 실내온도를 유지하도록 함으로써, 공조운전으로 낭비되는 시간을 줄일 수 있다.
이를 위하여, 공조설비는 실내에서 배출되는 환기에 포함된 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센서(14)와, 공조설비로 공급되는 외기의 온도를 측정하는 온도계(15a), 공조설비에서 실내로 공급되는 급기의 온도를 측정하는 온도계(15b), 실내의 실제 온도를 측정하기 위한 온도계(15c)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 관리 시스템(100)은 공조기(10), 에너지관리장치(20), 설비제어장치(30) 및 통신망(40)으로 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템(100)은 건물 내의 쾌적한 실내 환경을 유지하면서 에너지 성능을 높이기 위하여 도입되는 건물 관리 시스템이다. 이 시스템은 건물 내 설비 시스템의 기동 상태 감시와 자동제어를 수행하며, 에너지 사용량 파악 및 시간대별 환경변수 등을 종합분석하고, 이를 바탕으로 건물의 에너지 소비를 절감할 수 있는 시스템이다. 특히, 건물 에너지 관리 시스템(100)은 실내 환경과 에너지 성능의 최적화를 도모하기 위한 건물 관리 시스템으로 장비 혹은 시스템의 가동상태 및 에너지 소비량을 수집하여 이에 대한 적절한 평가를 거쳐 최적의 자동제어 구축, 비효율적 운영 장비 파악, 에너지 소비분석을 실시하여 궁극적으로는 에너지 절감을 도모하는 시스템이다.
또한, 에너지 관리 시스템(100)의 주요 대상으로는 건물에 있어서의 열원설비, 공조설비, 위생설비, 환기설비, 전기설비, 조명설비, 방재설비, 보안설비 등 건축 설비들이며, 이러한 설비들을 각종 센서 및 계기에 의해 실내 환경이나 설비의 상황의 모니터링 및 운전관리, 자동제어를 수행하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템(100)의 통신망(40)은 에너지관리장치(20) 및 설비제어장치(30) 사이의 데이터 전송 및 정보 교환을 위한 일련의 데이터 송수신 동작을 수행한다. 특히, 통신망(40)은 다양한 통신 방식을 통해 에너지관리장치(20)와 설비제어장치(30) 사이를 연결한다. 예컨대, 통신망(40)은 DSL(Digital Subscriber Line), 케이블 모뎀(cable modem), 이더넷(Ethernet) 등의 고정 접속(Fixed Access) 방식, 이동 접속(Mobile Access) 또는 WLAN(Wireless Local Area Network), WiFi(Wireless Fidelity), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 등의 무선 접속(Wireless Access) 방식 등이 이용될 수 있다.
설비제어장치(30)는 통신망(40)을 통해 에너지관리장치(20)에 접속할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 설비제어장치(30)는 건물의 열원설비 및 공조설비에 대한 전반적인 기능을 제어하는 것으로서, 에너지관리장치(20)로 계절에 따른 실내 설정온도, 공조기(10)를 기동하는 시점 및 빌딩 운영시간에 대한 정보를 제공한다. 이와 함께, 설비제어장치(30)는 공조설비와 관련된 관리데이터를 에너지관리장치(20)로 제공한다. 예를 들어, 관리데이터는 대기온도, 월별 재실율, 요일별 재실율, 일별 재실율, 공조기(10)의 기동시간, 실내온도 도달시간, 열원기기의 설정 값, 빌딩의 운영시간 등이 포함된다.
설비제어장치(30)는 에너지 절감 방안을 적용하기 위해 모니터링되는 운전정보를 실시간으로 확인하여 에너지관리장치(20)로 제공한다. 예를 들어, 운전정보는 공조기(10)의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 등이 포함된다.
설비제어장치(30)는 에너지관리장치(20)의 제어에 따라 공조기(10)의 기동 시작시간을 변경한다. 그리고 나서, 설비제어장치(30)는 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효과를 확인하여 에너지관리장치(20)로 보고한다.
에너지관리장치(20)는 통신망(40)을 통해 설비제어장치(30)에 접속할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에너지관리장치(20)는 다수의 건물에 대한 에너지 효율을 모니터링하고, 이를 토대로 해당 건물의 설비제어장치(30)로 각종 설비에 대한 제어 값을 제공한다. 즉, 에너지관리장치(20)는 각 건물의 에너지 절감을 위해 요구되는 설비의 제어 값을 설정하고, 이를 토대로 설비제어장치(30)가 각 설비를 제어하도록 한다.
에너지관리장치(20)는 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 확인한다. 그리고, 에너지관리장치(20)는 관리데이터를 기간별로 분석하여 에너지 절감 방안을 위한 적용기간을 선정하고, 적용기간에 대한 운전방안을 도출한다.
에너지관리장치(20)는 도출된 운전방안을 기반으로 빌딩에서 관리하고 있는 실내 설정온도와 에너지 절감 방안의 적용에 따른 당일 부하량, 외기온도, 실내온도 설정 값, 열원기기의 설정 값 등을 예측하여 공조기(10)의 단축 운영시간을 결정한다. 이후, 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 기동 시작시간 변경을 요청하고, 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효율을 확인한다.
특히, 본 발명에 따른 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 기동시간 제어를 위한 수학적 모델링에 기반한 시뮬레이션을 통해 제 1 제어 값을 예측한다. 그리고, 에너지관리장치(20)는 축적되는 과거의 관리데이터를 통해 공조기(10)의 기동시간 제어를 위한 제1 제어 값을 보정하여 제2 제어 값을 설정한다. 이후, 에너지관리장치(20)는 공조설비의 실시간 모니터링을 통해 얻은 운전정보에 따라서 제2 제어 값으로부터 공조기(10)의 기동시간에 대한 최종 제어 값을 설정하고, 설정된 최종 제어 값으로 기동시간의 제어를 수행한다.
또한, 에너지관리장치(20)는 설정된 제어 값으로 변경 후, 공조기(10)의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 등의 변화를 모니터링 한다. 그리고, 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 기동시간 제어 후, 공조설비의 전체적인 에너지 소비량에 대한 변경 전후의 에너지 효율을 분석한다.
또한, 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 기동시간에 이산화탄소 농도, 재실율 등을 모니터링하며, 외기온도에 따른 도입 차단 및 실내온도 설정 값에 최적으로 도달하는 경향을 분석하여 기동시간을 최적화한다. 특히, 에너지관리장치(20)는 외기온도에 따른 냉난방부하를 분석하여 운전 스케줄을 최적화할 수 있다. 여기서, 재실율은 축적된 통계데이터로 활용될 수 있으며, 빌딩 내 출입관리시스템을 통해 카운트되어 반영될 수 있다.
또한, 에너지관리장치(20)는 냉난방 부하량을 분석하고, 공조기(10)의 기동시각에 영향을 받아 실내온도가 감소하는 하계(여름철)나, 증가하는 동계(겨울철)의 추이를 파악한다. 이때, 에너지관리장치(20)는 공조기(10) 및 열원기기의 조건 및 소비되는 에너지량을 분석하여 이를 바탕으로 운전 스케줄에 반영할 수 있다.
본 발명에 따른 에너지 관리 시스템(100)은 건물의 시공 직후에, 대상 건물의 난방 부하가 명확하지 않으며, 열원설비, 공조설비와, 난방 부하의 경향이나 부하율 등이 불분명하다. 따라서, 특별한 사정이 발생하지 않는 한, 1년 이상 가동한 시점에서 에너지 절감 방안의 적용 여부를 검토 및 실시하여야 한다. 또한, 평상시에는 운전정보에 대한 계측과 효과 확인만을 실시하며, 난방 운전 정지 시에 수량 변경을 실시한다. 즉, 현재 상태 파악과 효과 확인을 위한 계측 및 분석은 공조 부하 실태를 파악할 수 있도록 평상 시에 실시하는 것이 바람직하며, 유량 변경은 원칙적으로 난방 공급이 진행되는 시간대에 실시하지 않는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 공조설비에 설치되어 있는 계측기(온도계, 압력계 등)는 시간이 지남에 따라 측정 오차가 발생하므로, 정기적으로 교정을 실시하며, 자동제어로 획득된 계측 데이터도 주기적으로 교정해 주어야 한다.
이를 통해, 계절 및 부하 상황에 따라 공조기의 기동시간을 조정하여 송풍기의 반송동력을 감소시켜 에너지를 절감할 수 있으며, 건물의 공조설비를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 가동시켜 에너지 소비량을 줄일 수 있고, 공조기 기동시간 변경에 따라 열원기기, 펌프 등의 가동시간을 단축할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지관리장치의 구성을 설명하기 위한 블록도 이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지관리장치(20)는 제어부(21), 저장부(22) 및 통신부(23)로 구성된다.
통신부(23)는 설비제어장치(30)와 통신망(40)을 통해 데이터를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 여기서, 통신부(23)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신 수단과 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신 수단 등을 포함한다. 이러한 통신부(23)는 무선통신 모듈(미도시) 및 유선통신 모듈(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 무선통신 모듈은 무선 통신 방법에 따라 데이터를 송수신하기 위한 구성이며, 설비제어장치(30)가 무선 통신을 이용하는 경우, 무선망 통신 모듈, 무선랜 통신 모듈 및 무선팬 통신 모듈 중 어느 하나를 이용하여 데이터를 설비제어장치(30)로 전송하거나, 수신할 수 있다. 한편, 유선통신 모듈은 유선으로 데이터를 송수신하기 위한 것이다. 유선통신 모듈은 유선을 통해 통신망(40)에 접속하여, 설비제어장치(30)로 데이터를 전송하거나, 수신할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 통신부(23)는 설비제어장치(30)와 통신하여 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 수신하고, 공조기(10)의 기동 시작시간 변경을 위한 제어 신호를 전송한다.
통신부(23)는 건물 에너지 관리를 위해 접속되는 사이트 기술 지원자 및 빌딩 관리자의 컴퓨터 장치 등과 접속하여 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 작업 지시서를 사이트 기술 지원자 및 빌딩 관리자의 컴퓨터 장치로 전송하고, 설비제어장치(30)와 원격으로 통신한다. 또한, 통신부(23)는 에너지 절감 방안의 적용 후, 사이트 기술 지원자의 컴퓨터 장치로부터 작성된 에너지 절감 결과 보고서(Report) 검토 또는 추가 작업 사항 지시에 대한 정보를 수신하여 에너지 절감 아이템의 예시로 등록하도록 제어부(21)로 전달한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 에너지관리장치(20)에 통신부(23)를 구비하여 빌딩 관리자 및 사이트 기술 지원자의 컴퓨터 장치를 통해 통신부(23)와 데이터를 송수신하는 것으로 설명하였으나, 통신부(23)를 통하지 않고 빌딩 관리자 및 사이트 기술 지원자가 직접 정보를 입력할 수도 있다.
저장부(22)는 데이터를 저장하기 위한 장치로, 주 기억 장치 및 보조 기억 장치를 포함하고, 에너지관리장치(20)의 기능 동작에 필요한 응용 프로그램을 저장한다. 이러한 저장부(22)는 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 에너지관리장치(20)는 사용자의 요청에 상응하여 각 기능을 활성화하는 경우, 제어부(21)의 제어 하에 해당 응용 프로그램들을 실행하여 각 기능을 제공하게 된다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 영역은 관리데이터를 분석하는 프로그램, 에너지 절감 방안의 적용기간 및 적용기간 내 운영방안을 도출하는 프로그램, 공조기(10)의 단축 운영시간을 결정하는 프로그램 및 에너지 감소 효과를 분석하는 프로그램 등을 저장한다. 또한, 데이터 영역은 에너지관리장치(20)의 사용에 따라 발생하는 데이터가 저장되는 영역이다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 영역은 관리데이터 및 모니터링되는 운전정보가 저장된다. 이때, 관리데이터는 대기온도, 월별 재실율, 요일별 재실율, 일별 재실율, 공조기 기동시간, 실내온도의 설정 값 도달시간, 열원기기의 설정 값, 빌딩의 운영시간 등이 포함되고, 운전정보는 공조기(10)의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 등이 포함된다.
제어부(21)는 운영 체제(OS, Operation System) 및 각 구성을 구동시키는 프로세스 장치가 될 수 있다. 예컨대, 제어부(21)는 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)가 될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(21)는 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 확인한다. 여기서, 제어부(21)는 공조기(10)의 기동시간 관리 기준이 목표온도 설정에 맞춰 있는지 확인한다. 이때, 관리데이터는 대기온도, 요일별 재실율, 일별 재실율, 공조기(10)의 기동시간, 실내온도 도달시간, 열원기기의 설정 값, 빌딩의 운영시간 등이 포함된다. 그리고, 제어부(21)는 공조기(10)의 기동시간부터 빌딩 운영시간에 맞추어 공조설비와 관련된 관리데이터에 대한 연간 경향을 일정 시간 단위로 분석한다. 예를 들어, 제어부(21)는 빌딩 운영시간이 09:00라면, 08:00, 08:15, 08:30, 08:45에 대한 운전 경향을 분석한다. 이때, 제어부(21)는 공조기(10)의 기동시간 제어를 위한 수학적 모델링에 기반한 시뮬레이션을 통해 제 1 제어 값을 예측한다. 그리고, 제어부(21)는 축적되는 과거의 관리데이터를 통해 공조기(10)의 기동시간 제어를 위한 제1 제어 값을 보정하여 제2 제어 값을 설정한다.
본 발명의 실시 예에 따른 빌딩의 에너지 절감 방안을 적용하기 위해 운전 경향을 분석하는 항목을 <표 1>에 나타낸다.
NO 항목 데이터
간격		 X - axis Y - axis Y´- axis 비고
Name Unit Name Unit Name Unit
1 시간 VS 실내온도 VS 실내온도(설정 값) VS 재실율 VS 외기온도 VS 급배기팬 소비전력 VS 열원기기 냉온수 공급온도 VS 냉온수 공급온도 유량 일/
요일/
월		 시간
(일/
요일/
월)		 day 실내
온도		 ℃ 실내
온도
(설정
온도)		 % 빌딩 운영시각
10분전
2 시간 VS 실내온도 VS 실내온도(설정 값) VS 재실율 VS 외기온도 VS 급배기팬 소비전력 VS 열원기기 소비전력 VS 열원기기 냉온수 공급온도 VS 냉온수 공급온도 유량 일/
요일/
월		 시간
(일/
요일/월)		 day 실내
온도		 ℃ 실내
온도
(설정
온도)		 % 빌딩 운영
시각
15분전
3 시간 VS 실내온도 VS 실내온도(설정 값) VS 재실율 VS 외기온도 VS 급배기팬 소비전력 VS 열원기기 냉온수 공급온도 VS 냉온수 공급온도 유량 일/
요일/
월		 시간
(일/
요일/월)		 day 실내
온도		 ℃ 실내
온도
(설정
온도)		 % 빌딩 운영
시각
30분전
4 시간 VS 실내온도 VS 실내온도(설정 값) VS 재실율 VS 외기온도 VS 급배기팬 소비전력 VS 열원기기 냉온수 공급온도 VS 냉온수 공급온도 유량 일/
요일/
월		 시간
(일/
요일/월)		 day 실내
온도		 ℃ 실내
온도
(설정
온도)		 % 빌딩 운영
시각
60분전
여기서, 제어부(21)는 빌딩의 운영시간, 실내온도, 실내온도 설정 값, 재실율, 외기온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 열원기기 냉온수 공급온도 및 냉온수 공급온도 유량의 비교를 통해 빌딩 운영 시작에 맞추어 운전경향을 확인할 수 있다.
제어부(21)는 주요 항목에 대한 모니터링을 실시한다. 여기서, 실시간으로 모니터링되는 항목은 공조기(10)의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 등이 포함된다.
본 발명의 실시 예에 따른 빌딩의 에너지 절감 방안을 적용하기 위해 모니터링되는 항목을 <표 2>에 나타낸다.
No 항목 측정값(Unit) 필수
1 공조기 ON/OFF 상태 ℃ O
2 실내온도 % O
3 급기팬 소비전력 ㎡
4 배기팬 소비전력 ㎥
여기서, 공조기(10)의 온/오프 상태는 공조기(10)의 기동시간을 확인하기 위한 항목이고, 실내온도는 목표 설정온도의 도달 시간을 확인하기 위한 항목이고, 급기팬 소비전력 및 배기팬 소비전력은 에너지 절감 가능성을 확인하기 위한 항목이다.
제어부(21)는 공조설비와 관련된 관리데이터를 기간별로 분석하여 에너지 절감 방안의 적용기간을 선정하고, 적용기간에 대한 운전방안을 도출한다.
제어부(21)는 운전방안을 기반으로 빌딩에서 관리하고 있는 실내 설정온도와 에너지 절감 방안의 적용에 따른 당일 부하량, 외기온도, 실내온도 설정 값, 열원기기의 설정 값 중 하나 이상을 예측하여 공조기(10)의 단축 운영시간을 결정한다. 이때, 제어부(21)는 목표 설정온도의 도달 시간과 빌딩 운영시작 시간을 비교하고, 목표 설정온도의 도달 시간이 빌딩 운영시작 시간 보다 빠르면, 에너지 절감 방안의 적용이 가능한 것으로 결정한다. 한편, 제어부(21)는 빌딩 운영시간에 맞추어 실내온도가 목표 설정온도에 도달하면, 에너지 낭비가 발생되고 있는 시점으로 간주할 수 있다.
제어부(21)는 공조기(10)의 기동 시작시간 변경을 설비제어장치(30)로 요청한다. 공조기(10)의 기동 시작시간 변경 후, 제어부(21)는 목표 설정온도에 대한 도달시간 및 빌딩 운영 시작 시간을 확인하고, 공조기(10)의 기동시간과 빌딩 운영 시작 시간의 비교 결과에 따른 알람이 발생하면, 기술 지원자 또는 빌딩 관리자에게 공조기(10)의 기동시간의 재 조정을 지시한다. 여기서, 제어부(21)는 변경된 작업 지시서를 작성하고, 변경된 작업 지시서를 사이트 기술 지원자 및 빌딩 관리자에게 전달한다. 즉, 제어부(21)는 공조설비의 실시간 모니터링을 통해 얻은 운전정보에 따라서 제2 제어 값으로부터 공조기(10)의 기동시간에 대한 최종 제어 값을 설정하고, 설정된 최종 제어 값으로 기동시간의 제어를 수행한다.
제어부(21)는 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효율을 확인한다. 공조기(10)의 기동 시작시간 변경 후, 제어부(21)는 모니터링되는 운전정보를 지속적으로 확인하여 에너지 절감 상태를 확인한다. 또한, 제어부(21)는 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 급기팬 기동시간 및 배기팬 기동시간을 확인하여 에너지 감소의 결과를 연도별, 분기별, 월별, 주별, 일별, 요일별로 분류하여 저장한다.
제어부(21)는 작성된 에너지 절감 결과 보고서를 사이트 기술 지원자에게 전달한다. 이에 따라 사이트 기술 지원자가 에너지 절감 결과 보고서를 검토 또는 추가 작업 사항을 지시하면, 제어부(21)는 검토 결과 또는 추가 작업 사항에 대한 정보를 에너지 절감 아이템의 예시로 등록한다.
특히, 본 발명에 따른 제어부(21)는 설정된 제어 값으로 변경 후, 공조기(10)의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율, 열원기기 냉온수 공급온도 및 냉온수 공급온도 유량 등의 변화를 모니터링 한다. 그리고, 제어부(21)는 공조기(10)의 기동시간 제어 후, 공조설비의 전체적인 에너지 소비량에 대한 변경 전후의 에너지 효율을 분석한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지관리장치(20)는 건물의 에너지 관리를 위한 데이터 입력 기능과 출력 기능을 수행한다. 이때, 에너지관리장치(20)는 입력부(미도시)와 출력부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 입력부는 숫자 및 문자 정보 등의 다양한 정보를 입력 받고, 각종 기능을 설정 및 에너지관리장치(20)의 기능 제어와 관련하여 입력되는 신호를 제어부(21)로 전달한다. 또한, 입력부는 사용자의 터치 또는 조작에 따른 입력 신호를 발생하는 키패드와 터치패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 입력부는 출력부와 함께 하나의 터치패널(또는 터치스크린)의 형태로 구성되어 입력과 표시 기능을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 입력부는 키보드, 키패드, 마우스, 조이스틱 등과 같은 입력 장치 외에도 향후 개발될 수 있는 모든 형태의 입력 수단이 사용될 수 있다. 또한, 출력부는 에너지관리장치(20)의 기능 수행 중에 발생하는 일련의 동작상태 및 동작결과 등에 대한 정보를 표시한다. 또한, 출력부는 에너지관리장치(20)의 메뉴 및 사용자가 입력한 사용자 데이터 등을 표시할 수 있다. 여기서, 출력부는 LCD(Liquid Crystal Display), TFT-LCD(Thin Film Transistor LCD), OLED(Organic Light Emitting Diodes), 발광다이오드(LED), AMOLED(Active Matrix Organic LED), 플렉시블 디스플레이(Flexible display) 및 3차원 디스플레이(3 Dimension) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 출력부는 마이크 또는 스피커를 통한 오디오 기능을 포함한다.
또한, 상술한 바와 같이 구성되는 에너지관리장치(20)는 서버 기반 컴퓨팅 기반 방식 또는 클라우드 방식으로 동작하는 하나 이상의 서버로 구현될 수 있다. 특히, 클라우드 컴퓨팅 장치를 이용하여 건물 에너지 관리에 이용되는 데이터는 인터넷 상의 클라우드 컴퓨팅 장치에 영구적으로 저장될 수 있는 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 기능을 통해 제공될 수 있다. 여기서, 클라우드 컴퓨팅은 데스크톱, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 넷북 및 스마트폰 등의 디지털 단말기에 인터넷 기술을 활용하여 가상화된 IT(Information Technology) 자원, 예를 들어, 하드웨어(서버, 스토리지, 네트워크 등), 소프트웨어(데이터베이스, 보안, 웹 서버 등), 서비스, 데이터 등을 온 디맨드(On demand) 방식으로 서비스하는 기술을 의미한다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 설비제어장치의 구성을 설명하기 위한 블록도 이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 설비제어장치(30)는 제어모듈(31), 저장모듈(32) 및 통신모듈(33)로 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 설비제어장치(30)는 통신망(40)에 연결되어 에너지관리장치(20)와 건물의 에너지 관리를 위한 데이터를 송수신하는 장치가 된다.
통신모듈(33)은 에너지관리장치(20)와 통신망(40)을 통해 데이터를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 여기서, 통신모듈(33)은 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신 수단과 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신 수단 등을 포함한다. 이러한 통신모듈(33)은 무선통신 모듈(미도시) 및 유선통신 모듈(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 무선통신 모듈은 무선 통신 방법에 따라 데이터를 송수신하기 위한 구성이며, 에너지관리장치(20)가 무선 통신을 이용하는 경우, 무선망 통신 모듈, 무선랜 통신 모듈 및 무선팬 통신 모듈 중 어느 하나를 이용하여 에너지관리장치(20)와 데이터를 송수신할 수 있다. 한편, 유선통신 모듈은 유선으로 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 유선을 통해 통신망(40)에 접속하여, 에너지관리장치(20)와 데이터를 송수신할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 통신모듈(33)은 에너지관리장치(20)의 요청에 따라 공조설비와 관련된 관리데이터, 운전정보 및 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 대한 에너지 절감 효과 데이터를 전송한다.
저장모듈(32)은 데이터를 저장하기 위한 장치로, 주 기억 장치 및 보조 기억 장치를 포함하고, 에너지관리장치(20)의 기능 동작에 필요한 응용 프로그램을 저장한다. 이러한 저장모듈(32)은 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 에너지관리장치(20)는 사용자의 요청에 상응하여 각 기능을 활성화하는 경우, 제어모듈(31)의 제어 하에 해당 응용 프로그램들을 실행하여 각 기능을 제공하게 된다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 영역은 공조설비를 모니터링하는 프로그램 및 공조기(10)의 기동시간을 변경하는 프로그램 등을 저장한다. 또한, 데이터 영역은 에너지관리장치(20)의 사용에 따라 발생하는 데이터가 저장되는 영역이다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 영역은 공조설비와 관련된 관리데이터, 운전정보 및 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효과를 기록한 보고서 등을 저장한다.
제어모듈(31)은 운영 체제(OS) 및 각 구성을 구동시키는 프로세스 장치가 될 수 있다. 예컨대, 제어모듈(31)은 중앙처리장치(CPU)가 될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 제어모듈(31)은 에너지관리장치(20)의 요청에 따라 공조설비에 대한 모니터링을 실시한다. 그리고, 제어모듈(31)은 모니터링된 운전정보를 에너지관리장치(20)로 제공한다. 이와 함께, 제어모듈(31)은 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 에너지관리장치(20)로 전송하도록 제어한다.
제어모듈(31)는 에너지관리장치(20)로부터 공조기(10)의 기동 시작시간 변경이 요청되면, 설정 값에 따라 공조기(10)를 제어하여 기동 시간을 변경한다. 그리고, 제어모듈(31)은 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효과를 에너지관리장치(20)로 통보한다.
제어모듈(31)은 운전정보에 대한 지속적인 모니터링을 실시하고, 알람 상황이 발생하게 되면, 해당되는 정보를 에너지관리장치(20)로 실시간 전송한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 설비제어장치(30)는 건물의 에너지 관리를 위한 데이터 입력 기능과 표시 기능을 수행한다. 이때, 설비제어장치(30)는 입력모듈(미도시)과 표시모듈(미도시)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 입력모듈은 숫자 및 문자 정보 등의 다양한 정보를 입력 받고, 각종 기능을 설정 및 설비제어장치(30)의 기능 제어와 관련하여 입력되는 신호를 제어모듈(31)로 전달한다. 또한, 입력모듈은 사용자의 터치 또는 조작에 따른 입력 신호를 발생하는 키패드와 터치패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 입력모듈은 표시모듈과 함께 하나의 터치패널(또는 터치스크린)의 형태로 구성되어 입력과 표시 기능을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 입력모듈은 키보드, 키패드, 마우스, 조이스틱 등과 같은 입력 장치 외에도 향후 개발될 수 있는 모든 형태의 입력 수단이 사용될 수 있다. 또한, 표시모듈은 설비제어장치(30)의 기능 수행 중에 발생하는 일련의 동작상태 및 동작결과 등에 대한 정보를 표시한다. 또한, 표시모듈은 설비제어장치(30)의 메뉴 및 사용자가 입력한 사용자 데이터 등을 표시할 수 있다. 여기서, 표시모듈은 LCD, TFT-LCD, OLED, LED, AMOLED, Flexible display 및 3 Dimension 등으로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 공조기(10)의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치(20)는 S11 단계에서 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 확인한다. 여기서, 에너지관리장치(20)는 대기온도, 월별 재실율, 요일별 재실율, 일별 재실율, 공조기 기동시간, 실내온도 도달시간, 열원기기의 설정 값, 빌딩의 운영시간 등의 관리데이터를 분석한다. 이때, 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 기동시간 관리 기준이 목표온도 설정에 맞춰 있는지 확인한다. 그리고, 에너지관리장치(20)는 S13 단계에서 공조설비와 관련된 관리데이터를 기반으로 공조설비에 대한 연간 경향을 일정 시간 단위로 분석한다. 이후, 에너지관리장치(20)는 미리 정의된 운전정보를 실시간으로 확인한다. 예를 들어, 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 등을 모니터링 한다.
공조설비에 대한 연간 경향이 분석되면, 에너지관리장치(20)는 S15 단계에서 에너지 절감 방안에 대한 적용기간 및 설정 값을 산정한다.
에너지관리장치(20)는 S17 단계에서 공조기(10)의 목표 설정온도 도달시간과 빌딩 운영시간을 비교한다. 즉, 에너지관리장치(20)는 목표 설정온도의 도달 시간과 빌딩 운영시작 시간을 비교하고, 목표 설정온도의 도달 시간이 빌딩 운영시작 시간 보다 빠르면, 에너지 절감 방안의 적용이 가능한 것으로 결정한다. 한편, 에너지관리장치(20)는 빌딩 운영시간에 맞추어 실내온도가 목표 설정온도에 도달하면, 에너지 낭비가 발생되고 있는 시점으로 판단한다.
비교 결과에 따라, 에너지관리장치(20)는 S19 단계에서 운전방안을 기반으로 빌딩에서 관리하고 있는 실내 설정온도와 에너지 절감 방안의 적용에 따른 당일 부하량, 외기온도, 실내온도 설정 값, 열원기기의 설정 값 등을 예측하여 공조기(10)의 단축 운영시간을 결정한다.
에너지관리장치(20)는 S21 단계에서 공조기(10)의 기동 시작시간 변경을 요청한다. 공조기(10)의 기동 시작시간 변경 후, 에너지관리장치(20)는 목표 설정온도에 대한 도달시간 및 빌딩 운영 시작 시간을 확인하고, 공조기(10)의 기동 시작시간과 빌딩 운영 시작 시간의 비교 결과에 따른 알람이 발생하면, 기술 지원자 또는 빌딩 관리자에게 공조기(10)의 기동 시작시간의 재 조정을 지시한다.
에너지관리장치(20)는 S23 단계에서 공조기(10)의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효율을 확인한다. 공조기(10)의 기동 시작시간 변경 후, 에너지관리장치(20)는 운전정보를 지속적으로 확인하여 에너지 절감 상태를 확인한다. 또한, 에너지관리장치(20)는 공조기(10)의 기동 시작시간 변경 후, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 급기팬 기동시간 및 배기팬 기동시간을 확인하여 에너지 감소의 결과를 연도별, 분기별, 월별, 주별, 일별, 요일별로 분류하여 저장한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명은 계절 및 부하 상황에 따라 공조기의 기동시간을 조정하여 송풍기 및 열원기기의 반송동력을 줄여 에너지 절감을 도모함으로써, 건물의 공조기를 체계적인 데이터에 근거하여 효율적으로 기동시키고, 공조기 기동시간 변경에 따라 열원기기, 펌프 등의 가동시간을 단축할 수 있다. 이는 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
10: 공조기 20: 에너지관리장치 30: 설비제어장치
40: 통신망 50: 팬코일유닛 11: 가열코일
12: 냉각코일 13a, 13b: 송풍기 15a, 15b, 15c; 온도계
21: 제어부 22: 저장부 23: 통신부
31: 제어모듈 32: 저장모듈 33: 통신모듈
100: 에너지 관리 시스템

Claims (11)

  1. 공조설비와 관련된 관리데이터 및 운전정보를 수집하고, 공조기의 기동 시작시간 변경을 요청하는 신호를 전송하는 통신부; 및
    상기 공조설비의 운전 경향을 분석하여 상기 공조기의 기동시간 제어의 적용기간을 선정하고, 상기 통신부를 통해 수집되는 관리데이터 및 운전정보를 비교하여 상기 공조기의 기동시간 제어의 적용 여부를 판단하고, 상기 공조기의 기동시간 제어가 필요한 경우, 상기 기동시간에 대한 제어 값을 산정하고, 상기 제어 값으로 상기 공조기가 제어되도록 요청하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 공조기의 기동시간 조절을 이용한 에너지 절감 방안을 적용하기 위하여 빌딩 운영시간, 외기온도, 실내온도, 실내온도 설정 값, 실내 재실율, 공조기 기동시간, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 열원기기 냉온수 공급온도 및 냉온수 공급온도 유량 중 하나 이상의 데이터를 통해 빌딩 운영시간에 맞추어 운전 경향을 분석하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 관리데이터는
    대기온도, 월별 재실율, 요일별 재실율, 일별 재실율, 공조기 기동시간, 실내온도의 설정 값 도달시간, 열원기기의 설정 값, 빌딩의 운영시간 중 하나 이상의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 운전정보는
    공조기의 동작 상태, 실내온도, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 외기온도, 실내 재실율 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    목표 설정온도의 도달 시간과 빌딩 운영시작 시간을 비교하고, 상기 목표 설정온도의 도달 시간이 빌딩 운영시작 시간 보다 빠르면, 상기 공조기의 기동시간 제어에 대한 에너지 절감 방안을 적용하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    빌딩 운영시간에 맞추어 실내온도가 목표 설정온도에 도달하면, 에너지 낭비가 발생되고 있는 시점으로 확인하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 공조기의 기동 시작시간 변경 후, 상기 운전정보를 지속적으로 확인하여 에너지 절감 상태를 확인하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 공조기의 기동시간 제어를 위한 수학적 모델링에 기반한 시뮬레이션을 통해 제 1 제어 값을 예측하고, 축적되는 과거의 관리데이터를 통해 상기 공조기의 기동시간 제어를 위한 상기 제1 제어 값을 보정하여 제2 제어 값을 설정하고, 상기 공조설비의 실시간 모니터링을 통해 얻은 운전정보에 따라서 상기 제2 제어 값으로부터 상기 공조기의 기동시간에 대한 최종 제어 값을 설정하고, 상기 최종 제어 값으로 상기 기동시간의 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지관리장치.
  9. 에너지관리장치가 공조설비의 운전 경향을 분석하여 공조기의 기동시간 제어의 적용기간을 선정하는 단계;
    상기 에너지관리장치가 수집되는 관리데이터 및 운전정보를 비교하는 단계;
    상기 에너지관리장치가 상기 공조기의 기동시간 제어의 적용 여부를 판단하는 단계;
    상기 공조기의 기동시간 제어가 필요한 경우, 상기 에너지관리장치가 상기 기동시간에 대한 제어 값을 산정하는 단계;
    상기 에너지관리장치가 상기 제어 값으로 상기 공조기가 제어되도록 요청하는 단계; 및
    상기 에너지관리장치가 상기 공조기의 기동 시작시간 변경에 따른 에너지 절감 효율을 확인하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 에너지관리장치가 상기 공조기의 기동 시작시간 변경 후, 목표 설정온도에 대한 도달시간 및 빌딩 운영 시작 시간을 확인하는 단계; 및
    상기 에너지관리장치가 상기 공조기의 기동 시작시간과 빌딩 운영 시작 시간의 비교 결과에 따른 알람이 발생하면, 상기 공조기의 기동시간을 재 조정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 에너지관리장치가 상기 공조기의 기동 시작시간 변경 후, 실내온도, 외기온도, 실내온도의 설정 값 도달시간, 실내 재실율, 급기팬 소비전력, 배기팬 소비전력, 열원기기 냉온수 공급온도 및 냉온수 공급온도 유량을 확인하여 에너지 감소의 결과를 연도별, 분기별, 월별, 주별, 일별, 요일별 중 적어도 하나로 분류하여 저장하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조기의 기동시간 제어를 통한 에너지 관리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160134454A (ko) * 2015-05-15 2016-11-23 삼성전자주식회사 공조 기기의 기동 제어 방법 및 장치
KR20210014932A (ko) 2019-07-31 2021-02-10 주식회사 케이프로텍 Ems가 적용되는 바닥 공조 시스템

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