KR20150133728A - 틴트가능 윈도 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
건물의 룸 내 점유자 편안함을 취급하기 위한 틴트가능 윈도의 틴트를 제어하는 방법이 개시된다. 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치한다. 상기 방법은, 룸 내의 공간 타입과 미래 시간에서 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 미래 시간에서 상기 틴트가능 윈도를 위한 틴트 레벨을 예측한다. 상기 방법은 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 상기 틴트 레벨로 변화시키도록 네트워크를 통해 명령어를 또한 제공한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119(a) 하에 2013년 2월 21일 출원된 미국특허출원 제13/772,969호(발명의 명칭: "CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS"의 우선권을 주장하며, 그 내용 전체는 모든 용도로 본 발명에 참고자료로 포함된다.
기술분야
여기서 개시되는 실시예는 일반적으로 윈도 컨트롤러에 관한 것이고, 틴트(tint) 및 틴트가능(tintable) 윈도(가령, 전기변색 윈도)의 다른 기능을 제어하는 방법을 구현하기 위한 관련 예측적 제어 로직에 관한 것이다.
전기변색 현상(electrochromism)은 서로 다른 전기 상태에 놓일 때, 통상적으로 전압 변화가 있을 때, 물질의 광학적 성질이 가역적인 전기화학적-매개 변화를 나타내는 현상이다. 광학적 성질은 통상적으로 투과율, 흡수율, 반사율 중 하나 이상이다. 한가지 잘 알려진 전기변색 물질은 텅스텐 옥사이드(WO3)다. 텅스텐 옥사이드는 전기화학적 환원에 의해 투명에서 청색으로 색상 변화가 나타나는 음극 전기변색 물질이다.
전기변색 물질은 예를 들어, 가정용, 상업용, 및 기타 용도의 윈도에 포함될 수 있다. 이러한 윈도의 칼라, 투과율, 흡수율, 및/또는 반사율은 전기변색 물질에 변화를 유도함으로써 변경될 수 있다 - 즉, 전기변색 윈도는 전자적으로 어두워지거나 밝아질 수 있는 윈도다. 윈도의 전기변색 소자에 인가되는 작은 전압은 윈도를 어두워지게 하고, 전압을 역전시키면 밝아진다. 이러한 기능은 윈도를 통과하는 광의 양을 제어할 수 있게 하고, 전기변색 윈도에 에너지-절약 소자로 사용될 기회를 제공한다.
전기변색 성질은 1960년대에 발견되었으나, 전기변색 소자, 특히, 전기변색 윈도는 불행하게도 여전히 여러 문제점들을 안고 있고, 전기변색 기술, 장치, 및 관련된 전기변색 소자의 제조 및/또는 이용 방법의 최근 많은 발전에도 불구하고 아직 완전한 상업적 잠재력을 터뜨리지 못하고 있다.
전기변색 윈도 및 다른 틴트가능 윈도를 서로 다른 틴트 레벨로 변화함을 제어하기 위한 시스템, 방법, 및 장치가 제공된다. 일반적으로, 실시예는 전기변색 윈도 또는 다른 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 제어하는 방법을 구현하기 위한 예측적 제어 로직을 포함한다. 통상적으로, 제어 로직은 건물 내부와 외부 사이에 위치하는 하나 이상의 전기변색 윈도를 가진 건물에 사용될 수 있다. 윈도는 서로 다른 구조(configuration)를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부는 사무실 또는 로비의 수직 윈도일 수 있고, 다른 일부는 홀 천장의 채광창일 수 있다. 특히, 개시되는 실시예는 점유자 편안함을 직접 취급하기 위해 하나 이상의 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 예측 및 변화시키는 방법을 제공하는 예측적 제어 로직을 포함한다. 이 방법은 미래 시간에 대한 틴트 레벨을 결정할 수 있어서, 예를 들어, 틴트가능 윈도의 변화 시간 예측을 가능하게 한다.
편안함은 점유자에게로 또는 점유자 활동 영역으로 향하는 직접적 눈부심 및/또는 총 복사 에너지의 감소와 관련된다. 일부 경우에, 편안함은 영역에 충분한 자연 조명을 가능하게 하는 것과 또한 관련된다. 제어 로직은 에너지 보전을 위한 고려사항을 또한 이용할 수 있다. 특히 일 구현예에서, 제어 로직은 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 모듈들 중 적어도 하나는 점유자 편안함 고려사항과 연관된다. 모듈들 중 하나 이상은 에너지 소모와 또한 관련될 수 있다.
일 형태에서, 제어 로직의 하나 이상의 모듈은 점유자에 대한 또는 데스크와 같은 활동 영역에 대한 직사 태양광 또는 눈부심으로부터 점유자 편안함에 기초하여 결정되는 틴트 레벨을 결정할 수 있다. 이러한 모듈들은 특정 순간에 태양광이 방 내로 얼마나 깊이 투과하는 지를 결정할 수 있다. 모듈들은 그 후 점유자에게 편안할 광의 레벨을 투과시킬 적절한 틴트 레벨을 결정할 수 있다.
다른 형태에서, 제어 로직의 하나 이상의 모듈은 맑은 하늘 조건 하에 예측되는 복사 조도로부터 에너지 고려사항을 또한 고려하도록, 점유자 편안함에 기초하여 결정된 틴트 레벨을 수정할 수 있다. 본 형태에서, 틴트 레벨은 지자체 코드 또는 표준에 의해 명시되는 바의, 건물에 요구되는 기준 윈도의 수행을 적어도 보장하도록 어두워질 수 있다. 수정된 틴트 레벨은 냉방 측면에서 적어도 기준 윈도만큼의 에너지 절감을 제공할 것이다. 일부 경우에, 틴트 레벨은 난방시 에너지 절감을 제공하도록 대신에 밝아질 수 있다.
또 다른 형태에서, 제어 로직의 하나 이상의 모듈은 실제 복사 조도를 취급하도록 예측되는 맑은 하늘 복사 조도 및 점유자 편안함에 기초하여 결정되는 틴트 레벨을 수정할 수 있다. 실제 복사 조도는 빛의 반사 및 차단으로 인해 예측되는 복사 조도와는 다를 수 있다. 복사 레벨을 측정할 수 있는 광센서 또는 다른 센서를 이용하여 실제 복사 조도를 결정할 수 있다. 이러한 하나 이상의 모듈은 점유자 편안함 및 예측되는 맑은 하늘 복사 조도에 기초하여 결정되는 틴트 레벨보다 많거나 적은 광을 룸 내로 투과시키는 가장 밝은 틴트 레벨을 결정한다.
일 실시예는 건물의 룸 내 점유자 편안함을 취급하기 위한 틴트가능 윈도의 틴트를 제어하는 방법이다. 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치한다. 상기 방법은, 룸 내의 공간 타입과 미래 시간에서 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 미래 시간에서 상기 틴트가능 윈도를 위한 적정 틴트 레벨을 예측한다. 상기 방법은 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 상기 틴트 레벨로 변화시키도록 네트워크를 통해 명령어를 제공한다.
다른 실시예는 건물의 룸 내 점유자 편안함을 취급하기 위한 틴트가능 윈도의 틴트 제어용 컨트롤러다. 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치한다. 상기 컨트롤러는, 룸 내의 공간 타입과 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 틴트가능 윈도를 위한 틴트 레벨을 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 상기 컨트롤러는 상기 프로세서와 통신하는, 그리고 네트워크를 통해 상기 틴트가능 윈도와 통신하는, 전력 폭 변조기를 또한 포함한다. 상기 전력 폭 변조기는 상기 프로세서로부터 틴트 레벨을 수신하도록 구성되고, 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 네트워크를 통해 틴트 명령어를 가진 신호를 전송하도록 구성된다.
다른 실시예는 건물 내 점유자 편안함을 취급하기 위해 틴트가능 윈도를 제어하기 위한 마스터 컨트롤러다. 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치한다. 상기 마스터 컨트롤러는 컴퓨터 판독가능 매체와, 상기 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하는, 그리고 상기 틴트가능 윈도용 로컬 윈도 컨트롤러와 통신하는, 프로세서를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독가능 매체는 상기 틴트가능 윈도와 연관된 공간 타입을 가진 컨피규레이션 파일을 가진다. 상기 프로세서는, 상기 컴퓨터 판독가능 매체로부터 공간 타입을 수신하도록 구성되고, 상기 공간 타입과 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 결정하도록 구성되며, 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록, 네트워크를 통해 상기 로컬 윈도 컨트롤러에 틴트 명령어를 전송하도록 구성된다.
다른 실시예는 점유자 편안함을 취급하기 위해 건물의 구역 내 하나 이상의 틸트가능 윈도의 틴트를 제어하는 방법이다. 상기 방법은, 현 시간에 기초하여, 그리고, 상기 구역의 대표 윈도의 예측되는 변화 시간에 기초하여, 미래 시간을 연산한다. 상기 방법은 상기 미래 시간의 태양 위치를 또한 예측하고, 스케줄 내 사용자에 의해 지정된 프로그램을 결정한다. 상기 프로그램은 하나 이상의 독립 변수에 기초하여 틴트 레벨을 결정하기 위한 로직을 포함한다. 상기 방법은 결정된 프로그램을 이용하여, 점유자 편안함 및 상기 미래 시간에서 예측된 태양 위치에 기초하여 틴트 레벨을 또한 결정한다. 상기 방법은 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 상기 하나 이상의 틴트가능 윈도에 명령어를 또한 전송한다.
다른 실시예는 점유자 편안함을 취급하기 위해 건물의 구역 내 하나 이상의 틸트가능 윈도의 틴트를 제어하기 위한 윈도 컨트롤러다. 상기 윈도 컨트롤러는, 예측적 제어 로직과, 사이트 데이터 및 상기 구역과 연관된 구역/그룹 데이터를 가진 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 상기 윈도 컨트롤러는 상기 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하는 그리고 상기 틴트가능 윈도와 통신하는 프로세서를 더 포함한다. 상기 프로세서는, 현 시간과, 상기 구역의 대표 윈도의 예측되는 변화 시간에 기초하여 미래 시간을 연산하도록 구성된다. 상기 프로세서는 상기 미래 시간의 태양 위치를 예측하도록, 그리고, 스케줄 내 사용자에 의해 지정된 프로그램을 결정하도록 또한 구성된다. 상기 프로그램은 하나 이상의 독립 변수에 기초하여 틴트 레벨을 결정하기 위한 로직을 포함한다. 상기 프로세서는 결정된 프로그램을 이용하여, 점유자 편안함에 기초하여 그리고 상기 미래 시간에서 예측된 태양 위치를 이용하여 틴트 레벨을 결정하도록 또한 구성된다. 상기 프로세서는 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 상기 구역 내 하나 이상의 틴트가능 윈도에 명령어를 전송하도록 또한 구성된다.
이와 같은 그리고 그외의 특징 및 실시예들은 도면을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1A-1C는 글래스 기판, 즉, 전기변색 라이트(electrochromic lites) 상에 형성되는 전기변색 소자의 개략도를 도시한다.
도 2A 및 2B는 IGU 내에 통합된 도 1A-1C와 관련하여 설명되는 전기변색 라이트의 단면도를 도시한다.
도 3A는 전기변색 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 3B는 표백 상태의(또는 표백 상태로 변화 중인) 전기변색 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 3C는 칼라 상태에 있는(또는 칼라 상태로 변화 중인) 도 3B에 도시되는 전기변색 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 4는 윈도 컨트롤러의 구성요소들의 개략적 블록도를 도시한다.
도 5는 개시되는 실시예에 따라, 틴트가능 윈도 및 적어도 하나의 센서를 포함하는 룸의 개략도를 도시한다.
도 6A-6C는 개시되는 실시예에 따라, 예시적 제어 로직의 3개의 모듈 A, B, C 각각에 의해 수집되는 소정의 정보를 나타내는 도면을 포함한다.
도 7은 개시되는 실시예에 따라, 건물 내 하나 이상의 전기변색 윈도를 제어하는 방법의 예측적 제어 로직의 일부 단계를 보여주는 순서도다.
도 8은 도 7에 도시되는 제어 로직의 일부분의 특정 구현예를 보여주는 순서도다.
도 9는 개시되는 실시예에 따른 모듈 A의 세부사항을 보여주는 순서도다.
도 10은 개시되는 실시예에 따른 점유 조사표의 한 예다.
도 11A는 개시되는 실시예에 따라, 윈도 근처에 위치하는 데스크 1에 기초한 공간 타입을 가진 전기변색 윈도를 포함하는 룸의 개략도를 도시한다.
도 11B는 개시되는 실시예에 따라, 도 11A의 경우보다 윈도로부터 더 멀리 위치하는 데스크 2에 기초한 공간 타입을 가진 전기변색 윈도를 포함하는 룸의 개략도다.
도 12는 개시되는 실시예에 따른 모듈 B의 세부사항을 보여주는 순서도다.
도 13은 개시되는 실시예에 따른 모듈 C의 세부사항을 보여주는 순서도다.
도 14는 도 7에 도시되는 제어 로직의 일부분의 다른 구현예를 보여주는 도면이다.
도 15는 건물 관리 시스템의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 16은 건물망의 일 실시예의 블록도다.
도 17은 건물의 하나 이상의 틴트가능 윈도의 기능을 제어하기 위한 시스템의 구성요소들의 블록도다.
도 18은 건물 내 하나 이상의 틴트가능 윈도(가령, 전기변색 윈도)의 틴트 레벨 변화를 제어하는 방법을 위한 예측 제어 로직을 나타내는 블록도다.
도 19는 실시예에 따라, 윈도 컨트롤러에 의해 이용되는 스케줄을 발생시키기 위해 스케줄 정보를 입력하는데 사용되는 사용자 인터페이스의 스크린샷이다.
도 20은 실시예에 따라, 수용가능 각도, 태양 각도, 및 투과 깊이 간의 관계를 보여주는 윈도 및 데스크를 가진 룸의 개략도 및 점유 조사표의 한 예다.
도 21A, 21B, 21C는 일 실시예에 따라, 서로 다른 3개의 공간 타입을 가진 건물의 일부분의 평면도의 개략도다.
도 22는 실시예에 따라, 틴트 레벨 또는 더 틴트가능한 윈도의 제어에 사용되는 윈도 컨트롤러에 존재할 수 있는 서브시스템의 블록도다.
도 2A 및 2B는 IGU 내에 통합된 도 1A-1C와 관련하여 설명되는 전기변색 라이트의 단면도를 도시한다.
도 3A는 전기변색 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 3B는 표백 상태의(또는 표백 상태로 변화 중인) 전기변색 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 3C는 칼라 상태에 있는(또는 칼라 상태로 변화 중인) 도 3B에 도시되는 전기변색 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 4는 윈도 컨트롤러의 구성요소들의 개략적 블록도를 도시한다.
도 5는 개시되는 실시예에 따라, 틴트가능 윈도 및 적어도 하나의 센서를 포함하는 룸의 개략도를 도시한다.
도 6A-6C는 개시되는 실시예에 따라, 예시적 제어 로직의 3개의 모듈 A, B, C 각각에 의해 수집되는 소정의 정보를 나타내는 도면을 포함한다.
도 7은 개시되는 실시예에 따라, 건물 내 하나 이상의 전기변색 윈도를 제어하는 방법의 예측적 제어 로직의 일부 단계를 보여주는 순서도다.
도 8은 도 7에 도시되는 제어 로직의 일부분의 특정 구현예를 보여주는 순서도다.
도 9는 개시되는 실시예에 따른 모듈 A의 세부사항을 보여주는 순서도다.
도 10은 개시되는 실시예에 따른 점유 조사표의 한 예다.
도 11A는 개시되는 실시예에 따라, 윈도 근처에 위치하는 데스크 1에 기초한 공간 타입을 가진 전기변색 윈도를 포함하는 룸의 개략도를 도시한다.
도 11B는 개시되는 실시예에 따라, 도 11A의 경우보다 윈도로부터 더 멀리 위치하는 데스크 2에 기초한 공간 타입을 가진 전기변색 윈도를 포함하는 룸의 개략도다.
도 12는 개시되는 실시예에 따른 모듈 B의 세부사항을 보여주는 순서도다.
도 13은 개시되는 실시예에 따른 모듈 C의 세부사항을 보여주는 순서도다.
도 14는 도 7에 도시되는 제어 로직의 일부분의 다른 구현예를 보여주는 도면이다.
도 15는 건물 관리 시스템의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 16은 건물망의 일 실시예의 블록도다.
도 17은 건물의 하나 이상의 틴트가능 윈도의 기능을 제어하기 위한 시스템의 구성요소들의 블록도다.
도 18은 건물 내 하나 이상의 틴트가능 윈도(가령, 전기변색 윈도)의 틴트 레벨 변화를 제어하는 방법을 위한 예측 제어 로직을 나타내는 블록도다.
도 19는 실시예에 따라, 윈도 컨트롤러에 의해 이용되는 스케줄을 발생시키기 위해 스케줄 정보를 입력하는데 사용되는 사용자 인터페이스의 스크린샷이다.
도 20은 실시예에 따라, 수용가능 각도, 태양 각도, 및 투과 깊이 간의 관계를 보여주는 윈도 및 데스크를 가진 룸의 개략도 및 점유 조사표의 한 예다.
도 21A, 21B, 21C는 일 실시예에 따라, 서로 다른 3개의 공간 타입을 가진 건물의 일부분의 평면도의 개략도다.
도 22는 실시예에 따라, 틴트 레벨 또는 더 틴트가능한 윈도의 제어에 사용되는 윈도 컨트롤러에 존재할 수 있는 서브시스템의 블록도다.
다음의 설명에서, 본 실시예들에 대한 완전하 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 세부사항들이 제시된다. 개시되는 실시예는 이러한 구체적 세부사항들 중 전부 또는 일부없이 실시될 수 있다. 다른 예에서, 개시되는 실시예의 본질을 불필요하게 흐리지 않도록, 잘 알려진 프로세스 작동들은 세부적으로 설명하지 않았다. 개시되는 실시예가 구체적 실시예와 연계하여 설명되지만, 이는 개시되는 실시예를 제한하고자 하는 것이 아니다.
I. 전기변색 소자의 개요
개시되는 실시예가 전기변색 윈도(스마트 윈도로도 불림)에 집중하고 있으나, 여기서 개시되는 개념은 다른 타입의 틴트가능 윈도에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 전기변색 소자 대신에 액정 소자 또는 현탁 입자 소자를 포함하는 틴트가능 윈도가 개시되는 실시예에 포함될 수 있다.
독자를 여기서 개시되는 시스템, 윈도 컨트롤러, 및 방법의 실시예에 집중시키기 위해, 전기변색 소자의 간단한 설명이 제공된다. 전기변색 소자의 이러한 최초 설명은 문맥상 제공될 뿐이며, 후속하여 설명되는 실시예의 시스템, 윈도 컨트롤러, 및 방법은 이러한 최초 설명의 구체적 특징 및 제조 프로세스에 제한되지 않는다.
여기서 설명되는 실시예를 예시하기 위해 전기변색 라이트(electrochromic lites)의 특정 예가 도 1A-1C를 참조하여 설명된다. 도 1A는 글래스 시트(105)로 시작되어 제조되는 전기변색 라이트(100)의 단면도(도 1C의 절단면 X'-X' 참조)다. 도 1B는 전기변색 라이트(100)의 입면도(도 1C의 시선 Y-Y' 참조)이며, 도 1C는 전기변색 라이트(100)의 평면도를 도시한다. 도 1A는 글래스 시트(105) 상에 제조 후 전기변색 라이트를 도시하며, 라이트 둘레 주위로 영역(140)을 생성하도록 에지가 제거되었다. 전기변색 라이트는 또한 레이저 가공되었고 버스 바가 부착되었다. 글래스 라이트(105)는 확산층(110)과, 확산층 상에 제 1 투명 전도 옥사이드층(TCO)(115)을 가진다. 본 예에서, 에지 제거 프로세스는 TCO(115) 및 확산 장벽(110)을 모두 제거하지만, 다른 실시예에서는 TCO만이 제거되어, 확산 장벽을 변형없이 남긴다. TCO(115)는 글래스 시트 상에 제조되는 전기변색 소자의 전극 형성에 사용되는 2개의 전도층 중 첫번째 층이다. 본 예에서, 글래스 시트는 아래의 글래스 및 확산 장벽층을 포함한다. 따라서, 본 예에서, 확산 장벽이 형성되고, 그 후, 제 1 TCO 및 전기변색 스택(125)(가령, 전기변색, 이온 전도체, 및 카운터 전극층을 가짐), 및 제 2 TCO(130)이 형성된다. 일 실시예에서, 전기변색 소자(전기변색 스택 및 제 2 TCO)가 통합 증착 시스템에서 제조되어, 글래스 시트가 스택 제조 중 어느 시기에도 통합 증착 시스템을 떠나지 않는다. 일 실시예에서, 통합 증착 시스템을 이용하여 제 1 TCO층이 또한 형성되며, 글래스 시트는 전기변색 스택 및 (제 2) TCO층의 증착 중 통합 증착 시스템을 떠나지 않는다. 일 실시예에서, 모든 층(확산 장벽층, 제 1 TCO, 전기변색 스택, 제 2 TCO)이 통합 증착 시스템에서 증착되고, 글래스 시트는 증착 중 통합 증착 시스템을 떠나지 않는다. 본 예에서, 전기변색 스택(125) 증착 이전에, 분리 트렌치(120)가 TCO(115) 및 확산 장벽(110)을 통해 절단된다. 트렌치(120)는 제조 완료 후 버스 바(1) 아래에 위치할 TCO(115)의 영역을 전기적으로 분리시키는 개념으로 만들어진다(도 1A 참조). 이는 버스 바 아래의 전기변색 소자의 칼라화 및 전하 축적(바람직하지 않음)을 피하기 위해 이루어진다.
전기변색 소자 형성 후, 에지 제거 프로세스 및 추가층 스크라이빙(scribing)이 수행된다. 도 1A는 본 예에서, 레이저 스크라이브 트렌치(150, 155, 160, 165)를 둘러싸는 주변 영역으로부터 소자를 제거한 영역(140)을 도시한다. 트렌치(150, 160, 165)는 전기변색 스택을 통과하고, 제 1 TCO 및 확산 장벽을 또한 통과한다. 트렌치(155)는 제 2 TCO(130) 및 전기변색 스택을 통과하며, 제 1 TCO(115)는 통과하지 않는다. 레이저 스크라이브 트렌치(150, 155, 160, 165)는 작동가능 전기변색 소자로부터 에지 제거 프로세스 중 손상될 가능성이 있는 전기변색 소자의 부분(135, 145, 170, 175)들을 분리시키도록 만들어진다. 본 예에서, 레이저 스크라이브 트렌치(150, 160, 165)는 제 1 TCO를 통과하여 소자의 분리를 돕는다(레이저 스크라이브 트렌치(155)는 제 1 TCO를 통과하지 않고 그렇지 않을 경우 제 1 TCO와, 따라서, 전기변색 스택과, 전기적으로 연결되는 버스 바(2)와의 전기적 연결이 차단될 것이다). 레이저 스크라이브 프로세스에 사용되는 레이저(들)는 반드시는 아니지만 통상적으로, 펄스-형 레이저, 예를 들어, 다이오드-펌핑 고상 레이저다. 예를 들어, 레이저 스크라이브 프로세스는 IPG Photonics(미국, Massachusetts, Oxford 소재) 또는 Ekspla(Lithuania, Vilnius 소재) 제품인 적절한 레이저를 이용하여 수행될 수 있다. 스크라이빙은 기계적으로, 예를 들어, 다이아몬드 팁 스크라이브에 의해, 수행될 수도 있다. 당 업자는 레이저 스크라이빙 프로세스가 서로 다른 깊이로 수행될 수 있음을 이해할 것이고, 전기변색 소자의 주변부 주위로 연속 경로 중, 레이저 절단 깊이가 변화하거나 변화하지 않도록, 단일 프로세스로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 에지 제거는 제 1 TCO의 깊이로 수행된다.
레이저 스크라이빙 완료 후, 버스 바가 부착된다. 비-관통형 버스 바(1)가 제 2 TCO에 부착된다. 비-관통형 버스 바(2)가 제 1 TCO와 접촉하는, (가령, 소자 증착으로부터 제 1 TCO를 보호하는 마스크로부터) 소자가 증착되지 않은 영역에 놓이고, 또는, 본 예에서, 제 1 TCO까지 물질 제거를 위해 에지 제거 프로세스(가령, XY 또는 XYZ 갈바노미터를 가진 장치를 이용한 레이저 애블레이션)가 사용된 영역에 놓인다. 본 예에서, 버스 바(1) 및 버스 바(2) 모두가 비-관통형 버스 바다. 관통형 버스 바는 스택 저부에서 TCO와 접촉하도록 전기변색 스택을 통해 내부로 가압되는 버스 바다. 비-관통형 버스 바는 전기변색층 내로 통과하지 않는 버스 바로서, 전도층, 예를 들어, TCO의 표면 상에 전기적 및 물리적 접촉을 이룬다.
TCO층은 전통적이지 않은 버스 바 - 예를 들어, 스크린 및 리소그래피 패턴처리 방법으로 제조된 버스 바 - 를 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 전도 링크의 실크 스크리닝(또는 다른 패턴처리 방법 이용)을 통해, 이어서, 잉크의 열 경화 또는 소결(sintering)에 의해, 소자의 투명 전도층과의 전기적 연결이 이루어진다. 상술한 소자 구조 이용의 장점은 예를 들어, 제조의 단순성을 포함하며, 그리고, 관통형 버스 바를 이용하는 종래 기술에 비해 레이저 스크라이빙이 적다.
버스 바가 연결된 후, 소자는 예를 들어, 버스 바의 와이어링, 등을 포함하는 절연 글래스 유닛(IGU)에 통합된다. 일부 실시예에서, 버스 바 중 하나 또는 둘 모두가 완성된 IGU 내부에 위치하지만, 일 실시예에서는 하나의 버스 바가 IGU의 시일 외부에 위치하고 하나의 버스 바는 IGU 내부에 위치한다. 전자의 실시예에서, 영역(140)은 IGU 형성에 사용되는 스페이서의 일 면으로 시일을 형성하는데 사용된다. 따라서, 버스 바에 대한 와이어 또는 다른 연결은 스페이서와 글래스 사이에서 이어진다. 많은 스페이서들이 전도성인 금속, 가령, 스테인레스강으로 제조됨에 따라, 버스 바 및 이에 대한 커넥터와 금속 스페이서 간에 전기적 연결로 인한 단락 회로 방지를 위한 단계들을 취하는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 버스 바가 연결된 후, 전기변색 라이트가 IGU 내에 통합되고, 이는 예를 들어, 버스 바의 와이어링, 등을 포함한다. 여기서 설명되는 실시예에서, 버스 바 2개 모두가 완성 IGU의 프라이머리 시일 내부에 위치한다.
도 2A는 IGU(200) 내에 통합되는 도 1A-1C와 관련하여 설명된 전기변색 윈도의 단면도를 도시한다. 스페이서(205)는 전기변색 라이트를 제 2 라이트(210)로부터 분리시키는데 사용된다. IGU(200) 내 제 2 라이트(210)는 비-전기변색 라이트이고, 하지만, 여기서 개시되는 실시예는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 라이트(210)는 그 위에 전기변색 소자와, 낮은-E 코팅, 등과 같은 하나 이상의 코팅을 가질 수 있다. 라이트(201)는 도 2B에 도시되는 바와 같이 적층 글래스일 수도 있다(라이트(201)가 수지(235)를 통해 강화 페인(230)에 적층된다). 스페이서(205)와 전기변색 라이트의 제 1 TCO층 사이에 프라이머리 시일 물질(215)이 위치한다. 이러한 프라이머리 시일 물질은 스페이서(205)와 제 2 글래스 라이트(210) 사이에도 위치한다. 스페이서(205)의 주변부 주위로 보조 시일(220)이 존재한다. 버스 바 와이어링/리드가 컨트롤러에 연결을 위해 시일을 가로지른다. 보조 시일(220)은 도시되는 것보다 훨씬 두꺼울 수 있다. 이러한 시일은 IGU의 내부 공간(225)으로부터 수분 유지를 돕는다. 이들은 IGU 내부의 아르곤 또는 다른 가스가 빠져나가는 것을 방지하는 기능도 한다.
도 3A는 전기변색 소자(300)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 전기변색 소자(300)는 기판(302), 제 1 전도층(CL)(304), 전기변색층(EC)(306), 이온 전도층(IC)(308), 카운터 전극층(CE)(310), 및 제 2 전도층(CL)(314)을 포함한다. 층(304, 306, 308, 310, 314)은 집합적으로 전기변색 스택(320)으로 불린다. 전기변색 스택(320) 간에 전위를 가하도록 작동가능한 전압원(316)은, 가령, 표백 상태로부터 칼라 상태로(도시됨), 전기변색 소자를 변화하게 한다. 층들의 순서가 기판에 대해 역전될 수 있다.
설명되는 바와 같이 개별 층들을 가진 전기변색 소자는 낮은 결함율을 가진 모든 고상 소자 및/또는 모든 무기 소자로 제조될 수 있다. 이러한 소자 및 소자 제조 방법은 2009년 12월 22일 출원된 미국특허출원 제12/645,111호(발명의 명칭: "Fabrication of Low-Defectivity Elctrochromic Devices", 발명자: Mark Kozlowski, 외)에, 그리고, 2009년 12월 22일 출원된 미국특허출원 제12/645,159호(발명의 명칭: "Electrochromic Devices", 발명자: Zhongchun Wang, 외)에 더 상세하게 설명되어 있다. 둘 모두는 참고자료로 본 발명에 포함된다. 그러나, 스택 내 층들 중 하나 이상이 소정 양의 유기 물질을 지닐 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 층에 소량의 액체가 존재할 수 있다. 고상 물질은 졸-겔 또는 화학 기상 증착을 이용하는 소정의 프로세스와 같이 액체 성분을 이용하는 프로세스에 의해 형성되거나 증착될 수 있음을 또한 이해하여야 한다.
추가적으로, 표백 상태와 칼라 상태 간의 변화에 대한 참조는 비제한적인 것이며, 구현될 수 있는 전기변색 변화의 많은 예들 중 단 하나의 예를 제안한 것뿐이다. (앞서의 논의를 포함하여) 여기서 달리 명시하지 않을 경우, 표백-칼라 변화를 참조할 때마다, 대응하는 소자 또는 프로세스는 비-반사-반사, 투명-불투명, 등과 같은, 다른 광학적 상태 변화를 포괄한다. 더욱이, "표백"이라는 용어는 광학적 중립 상태, 예를 들어, 무색, 투명, 또는 반투명을 의미한다. 더욱이, 여기서 달리 명시하지 않을 경우, 전기변색 변화의 "칼라"는 어떤 특정 파장 또는 파장 범위로 제한되지 않는다. 당 업자가 아다시피, 적절한 전기변색 및 카운터 전극 물질의 선택은 관련된 광학적 변화를 지배한다.
여기서 설명되는 실시예에서, 전기변색 소자는 표백 상태와 칼라 상태 간을 가역적으로 순환한다. 일부 경우에, 소자가 표백 상태에 있을 때, 스택 내 가용 이온들이 주로 카운터 전극(310)에 위치하도록, 전기변색 스택(320)에 전위가 가해진다. 전기변색 스택의 전위가 역전될 때, 이온은 이온 전도층(308) 간에서 전기변색 물질(306)로 이동하여, 물질을 칼라 상태로 변화하게 한다. 마찬가지 방식으로, 여기서 설명되는 실시예의 전기변색 소자는 서로 다른 틴트 레벨(가령, 표백 상태, 가장 짙은 칼라 상태, 그리고 표백 상태와 가장 짙은 칼라 상태 간의 중간 레벨들) 사이에서 가역적으로 순환될 수 있다.
도 3A를 다시 참조하면, 전압원(316)은 방사형 및 기타 환경 센서와 연계하여 작동하도록 구성될 수 있다. 여기서 설명되는 바와 같이, 전압원(316)은 소자 컨트롤러(본 도면에 도시되지 않음)와 인터페이싱된다. 추가적으로, 전압원(316)은 연중 시간, 하루 중 시간, 및 측정된 환경적 조건과 같은 다양한 기준에 따라 전기변색 소자를 제어하는 에너지 관리 시스템과 인터페이싱될 수 있다. 이러한 에너지 관리 시스템은 대면적 전기변색 소자(가령, 전기변색 윈도)와 연계하여, 건물의 에너지 소모를 크게 낮출 수 있다.
적절한 광학적, 전기적, 열적, 그리고 기계적 성질을 가진 임의의 물질이 기판(302)으로 사용될 수 있다. 이러한 기판은 예를 들어, 글래스, 플라스틱, 및 미러 물질을 포함한다. 적절한 글래스는 투명한 또는 틴트 소다 라임 글래스를 포함하며, 소다 라임 플로트 글래스(soda lime float glass)를 포함할 수 있다. 글래스는 템퍼링될 수도 있고 템퍼링되지 않을 수도 있다.
많은 경우에, 기판은 주거용 윈도 애플리케이션용 크기의 글래스 페인(glass pane)이다. 이러한 글래스 페인의 크기는 주거 건물의 구체적 필요에 따라 폭넓게 변할 수 있다. 다른 경우에, 기판은 건축용 글래스다. 건축용 글래스는 통상적으로 상업용 건물에 사용되지만, 주거용 건물에 사용될 수도 있고, 반드시 그런 것은 아니지만 통상적으로, 외부 환경으로부터 내부 환경을 분리시킨다. 소정의 실시예에서, 건축용 글래스는 적어도 20인치 x 20인치이고, 예를 들어, 약 80인치 x 120인치만큼, 더 커질 수 있다. 건축용 글래스의 두께는 통상적으로 적어도 약 2mm이고, 통상적으로 약 3mm 내지 6mm 사이다. 물론, 전기변색 소자는 건축용 글래스보다 작은 또는 큰 기판으로 확대/축소가능하다. 더욱이, 전기변색 소자는 임의의 크기 및 형상의 미러 상에 제공될 수 있다.
기판(302) 위에 전도층(304)이 존재한다. 소정의 실시예에서, 전도층(304, 314) 중 하나 또는 둘 모두가 무기질 및/또는 고체다. 전도층(304, 314)은 전도 옥사이드, 박막 금속 코팅, 전도 금속 나이트라이드, 및 복합 전도체를 포함하는, 서로 다른 다수의 물질로부터 제조될 수 있다. 통상적으로, 전도층(304, 314)은 적어도 전기변색층에 의해 전기변색 성질이 나타나는 파장 범위에서 투명하다. 투명한 전도 옥사이드는 금속 옥사이드와, 하나 이상의 금속으로 도핑된 금속 옥사이드를 포함한다. 이러한 금속 옥사이드 및 도핑된 금속 옥사이드의 예는 인듐 옥사이드, 인듐 틴 옥사이드, 도핑된 인듐 옥사이드, 틴 옥사이드, 도핑된 틴 옥사이드, 징크 옥사이드, 알루미늄 징크 옥사이드, 도핑된 징크 옥사이드, 류테늄 옥사이드, 도핑된 류테늄 옥사이드, 등을 포함한다. 옥사이드가 이러한 층에 종종 사용되기 때문에, 이들은 가끔 "투명 전도 옥사이드(TCO)"층으로 불린다. 실질적으로 투명한 박막 금속 코팅이 또한 사용될 수 있다.
전도층의 기능은 비교적 오옴 전위 강하 없이, 스택의 내부 영역에 전기변색 스택(320)의 표면 위에 전압원(316)에 의해 제공되는 전위를 확산시키는 것이다. 전위는 전도층에 대한 전기적 연결을 통해 전도층에 전달된다. 일부 실시예에서, 버스 바 - 하나는 전도층(304)과 접촉하고 하나는 전도층(314)과 접촉함 - 는 전압원(316)과 전도층(304, 314) 사이에 전기적 연결을 제공한다. 전도층(304, 314)은 다른 기존 수단을 이용하여 전압원(316)에 또한 연결될 수 있다.
위에 놓인 전도층(304)은 전기변색층(306)이다. 일부 실시예에서, 전기변색층(306)은 무기질 및/또는 고체다. 전기변색층은 금속 옥사이드를 포함한, 서로 다른 다수의 전기변색 물질 중 하나 이상을 지닐 수 있다. 이러한 금속 옥사이드는 텅스텐 옥사이드(WO3), 몰리브덴 옥사이드(MoO3), 니오븀 옥사이드(Nb2O5), 티타늄 옥사이드(TiO2), 카퍼 옥사이드(CuO), 이리듐 옥사이드(Ir2O3), 크롬 옥사이드(Cr2O3), 마그네슘 옥사이드(Mn2O3), 바나듐 옥사이드(V2O5), 니켈 옥사이드(Ni2O3), 코발트 옥사이드(Co2O3), 등을 포함한다. 작동 중, 전기변색층(306)은 카운터 전극층(310)과 이온을 주고받아 광학적 변화를 나타낸다.
일반적으로, 전기변색 물질의 칼라화(또는 임의의 광학적 성질 - 가령, 흡수율, 반사율, 및 투과율 - 의 변화)는 물질 내로 가역적 이온 삽입(가령, 인터칼레이션(intercalation))과, 전하 균형 전자의 이에 대응하는 주입에 의해 야기된다. 통상적으로 광학적 변화를 담당하는 일부 분율의 이온이 비가역적으로 전기변색 물질에 구속된다. 비가역적으로 구속된 이온 중 일부 또는 전부를 이용하여, 물질 내 "블라인드 전하"(blind charge)를 보상한다. 대부분의 전기변색 물질에서, 적절한 이온은 리튬 이온(Li+) 및 수소 이온(H+)(즉, 양성자)을 포함한다. 그러나 일부 경우에는, 다른 이온이 적절할 것이다. 다양한 실시예에서, 리튬 이온을 이용하여 전기변색 현상을 나타낼 수 있다. 리튬 이온을 텅스텐 옥사이드에 삽입(intercalation)하면
텅스텐 옥사이드가 투명(표백 상태)에서 청색(칼라 상태)으로 변화할 것이다.
도 3A를 다시 참조하면, 전기변색 스택(320)에서, 이온 전도층(308)이 전기변색층(306)과 카운터 전극층(310) 사이에 놓인다. 일부 실시예에서, 카운터 전극층(310)은 유기질 및/또는 고체다. 카운터 전극층은 전기변색 소자가 표백 상태에 있을 때 이온의 저장소로 기능하는 서로 다른 다수의 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적절한 전위의 인가에 의해 개시되는 전기변색 변화 중, 카운터 전극층은 보유하고 있는 이온의 일부 또는 전부를 전기변색층에 전달하여, 전기변색층을 칼라 상태로 변화시킨다. 이와 동시에, NiWO의 경우에, 카운터 전극층이 이온 상실로 칼라화된다.
일부 실시예에서, WO3에 대해 상보적인 카운터 전극용으로 적절한 물질은 니켈 옥사이드(NiO), 니켈 텅스텐 옥사이드(NiWO), 니켈 바나듐 옥사이드, 니켈 크롬 옥사이드, 니켈 알루미늄 옥사이드, 니켈 망간 옥사이드, 니켈 마그네슘ㅂ 옥사이드, 크롬 옥사이드(Cr2O3), 망간 옥사이드(MnO2), 및 프러시안 블루(Purssian blue)를 포함한다.
전하가 니켈 텅스텐 옥사이드로 만들어진 카운터 전극(310)으로부터 제거될 때(즉, 이온이 카운터 전극(310)으로부터 전기변색층(306)으로 전달될 때), 카운터 전극층은 투명 상태로부터 칼라 상태로 변화할 것이다.
도시되는 전기변색 소자에서, 전기변색층(306)과 카운터 전극층(310) 사이에 이온 전도층(308)이 존재한다. 이온 전도층(308)은 전기변색 소자가 표백 상태와 칼라 상태 간에 변화할 때 이온이 (전해질 방식으로) 이동할 때 통과하는 매질로 기능한다. 바람직한 경우, 이온 전도층(308)은 전기변색층 및 카운터 전극층을 위한 관련 이온에 대해 전도성이 높으나, 정상 작동 중 전자 이동을 무시할 만큼 충분히 낮은 전자 전도도를 가진다. 높은 이온 전도도를 가진 얇은 이온 전도층은 고속 이온 전도를 가능하게 하고, 따라서, 고성능 전기변색 소자용 고속 스위칭을 가능하게 한다. 소정의 실시예에서, 이온 전도층(308)은 무기질 및/또는 고체다.
(구분된 IC층을 가진 전기변색 소자용으로) 적절한 이온 전도층의 예는 실리케이트, 실리콘 옥사이드, 텅스텐 옥사이드, 탄탈륨 옥사이드, 니오븀 옥사이드, 및 보레이트를 포함한다. 이러한 물질들은 리튬을 포함한, 서로 다른 도펀트로 도핑될 수 있다. 리튬 도핑된 실리콘 옥사이드는 리튬 실리콘-알루미늄-옥사이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 이온 전도층은 실리콘-계 구조를 포함한다. 일부 실시예에서, 실리콘-알루미늄-옥사이드(SiAlO)는 이온 전도층(308) 용으로 사용된다.
전기변색 소자(300)는 하나 이상의 부동태층과 같은 하나 이상의 추가층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 소정의 광학적 성질의 개선에 사용되는 부동태층이 전기변색 소자(300)에 포함될 수 있다. 내습성 또는 내-스크래치성을 제공하기 위한 부동태층이 전기변색 소자(300)에 또한 포함될 수 있다. 예를 들어, 전도층이 반사 방지 또는 보호 옥사이드 또는 나이트라이드층으로 처리될 수 있다. 다른 부동태층이 전기변색 소자(300)를 밀봉하는 기능을 할 수 있다.
도 3B는 표백 상태에서(또는 표백 상태로 변화 중인) 전기변색 소자의 개략적 단면도다. 구체적 실시예에 따르면, 전기변색 소자(400)는 텅스텐 옥사이드 전기변색층(EC)(406) 및 니켈-텅스텐 옥사이드 카운터 전극층(CE)(410)을 포함한다. 전기변색 소자(400)는 기판(402), 전도층(CL)(404), 이온 전도층(IC)(408), 및 전도층(CL)(414)을 또한 포함한다.
전력원(416)은 전도층(404, 414)에 대한 적절한 연결부(가령, 버스 바)를 통해 전기변색 스택(420)에 전위 및/또는 전류를 인가하도록 구성된다. 소정의 실시예에서, 전압원은 하나의 광학적 상태로부터 다른 광학적 상태로 소자의 변화를 이끌기 위해 수 볼트의 전위를 인가하도록 구성된다. 도 3A에 도시되는 전위의 극성은 이온(본 예에서 리튬 이온)이 니켈-텅스텐 옥사이드 카운터 전극층(410)에 주로 위치하도록 이루어진다.
도 3C는 도 3B에 도시되는 전기변색 소자(400)의 칼라 상태에서의(또는 칼라 상태로 변화 중의) 개략적 단면도다. 도 3C에서, 전압원(416)의 극성은 역전되어, 전기변색층이 추가 리튬 이온을 수용하도록, 따라서, 칼라 상태로 변화하도록, 더 음성으로 만들어진다. 점선 화살표로 표시되듯이, 리튬 이온은 이온 전도층(408)을 지나 텅스텐 옥사이드 전기변색층(406)으로 전달된다. 텅스텐 옥사이드 전기변색층(406)은 칼라 상태로 도시된다. 니켈-텅스텐 옥사이드 카운터 전극(410)이 또한 칼라 상태로 도시된다. 니켈-텅스텐 옥사이드는 리튬 이온을 포기(deintercalation)함에 따라 점점 더 불투명해진다. 본 예에서, 두 층(406, 410) 모두에 대한 칼라 상태로의 변화가 스택 및 기판을 투과하는 양의 감소를 향해 더하여지는, 시너지 효과가 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전기변색 소자는 이온에 대해 전도성이 높은, 그리고 전자에 대해 저항이 큰, 이온 전도층(IC)에 의해 분리되는 전기변색층(EC) 및 카운터 전극층(CE)을 포함할 수 있다. 종래에 알려진 바와 같이, 따라서, 이온 전도층은 전기변색층과 카운터 전극층 사이에 단락을 방지한다. 이온 전도층은 전기변색 및 카운터전극층이 전하를 보유할 수 있게 하고, 따라서, 표백 또는 칼라 상태를 유지할 수 있게 한다. 개별 층들을 가진 전기변색 소자에서, 구성요소들은 전기변색 전극층과 카운터 전극층 사이에 삽입되는 이온 전도층을 포함하는 스택을 형성한다. 이러한 3개의 스택 구성요소 간의 경계부는 조성 및/또는 마이크로구조의 급격한 변화에 의해 형성된다. 따라서, 소자는 2개의 급격한 인터페이스를 가진 3개의 개별 층들을 가진다.
소정의 실시예에 따르면, 카운터 전극 및 전기변색 전극은 이온 전도층의 별도 증착없이, 서로에 바로 인접하게, 종종 직접 접촉하도록, 형성된다. 일부 실시예에서, 구분된 IC층보다는 계면 영역을 가진 전기변색 소자가 이용된다. 이러한 소자 및 소자 제조 방법은 2010년 4월 30일 출원된 미국특허 제8,300,298호 및 미국특허출원 제12/772,075호와, 2010년 6월 11일 출원된 미국특허출원 제12/814,277호 및 제12/814,279호에 설명되어 있고, 세 특허출원 및 특허 각각의 발명의 명칭은 "Electrochromic Devices"이고, 발명자는 Zhongchun Wang, 외 여럿이며, 각각은 본 발명에 참고자료로 포함된다.
II. 윈도 컨트롤러
윈도 컨트롤러를 이용하여 전기변색 윈도의 전기변색 소자의 틴트 레벨을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러는 2개의 틴트 상태(레벨), 즉, 표백 상태와 칼라 상태 사이에서 전기변색 윈도를 변화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러는 (가령, 단일 전기변색 소자를 가진) 전기변색 윈도를 중간 틴트 레벨로 추가적으로 변화시킬 수 있다. 일부 개시되는 실시예에서, 윈도 컨트롤러는 전기변색 윈도를 4개 이상의 틴트 레벨로 변화시킬 수 있다. 소정의 전기변색 윈도는 단일 IGU에 2개의(또는 그 이상의) 전기변색 라이트를 이용함으로써 중간 틴트 레벨을 가능하게 하며, 이때, 각각의 라이트는 2개-상태 라이트다. 이는 본 문단에서 도 2A 및 2B를 참조하여 설명된다.
도 2A 및 2B를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 일부 실시예에서, 전기변색 윈도는 IGU(200)의 일 라이트 상에 전기변색 소자(400)를, 그리고, IGU(200)의 다른 라이트 상에 다른 전기변색 소자(400)를 포함할 수 있다. 윈도 컨트롤러가 2개의 상태, 즉, 표백 상태와 칼라 상태 사이에서 각각의 전기변색 소자를 변화시킬 수 있을 경우, 전기변색 윈도는 서로 다른 4개의 상태(틴트 레벨) - 두 전기 변색 소자 모두 칼라인 칼라 상태와, 일 전기변색 조가가 칼라인 제 1 중간 상태와, 다른 전기변색 소자가 칼라인 제 2 중간 상태와, 두 전기변색 소자 모두 표백된 표백 상태 - 를 얻을 수 있다. 멀티-페인 전기변색 윈도의 실시예는 미국특허 제8,270,059호(발명자: Robin Friedman, 외, 발명의 명칭: "MULTI-PANE ELECTROCHROMIC WINDOWS")에 더 설명되고 있고, 그 내용 전체는 본 발명에 참고자료로 포함된다.
일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러는 2개 이상의 틴트 레벨 간을 변화할 수 있는 전기변색 소자를 가진 전기변색 윈도를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 윈도 컨트롤러는 전기변색 윈도를 표백 상태, 하나 이상의 중간 레벨, 및 칼라 상태로 변화시킬 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 윈도 컨트롤러는 표백 상태와 칼라 상태 사이의 임의의 개수의 틴트 레벨 사이에서 전기변색 소자를 포함하는 전기변색 윈도를 변화시킬 수 있다. 전기변색 윈도를 중간 틸트 레벨(들)로 변화시키기 위한 방법 및 컨트롤러의 실시예는 미국특허 제8,254,013호(발명자: Disha Mehtani, 외, 발명의 명칭: "CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES")에 더 설명되며, 그 내용 전체는 본 발명에 참고자료로 포함된다.
일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러는 전기변색 윈도 내 하나 이상의 전기변색 소자에 전력을 공급할 수 있다. 통상적으로, 윈도 컨트롤러의 이러한 기능은 아래에서 더 자세히 설명되는 하나 이상의 다른 기능과 함께 증강된다. 여기서 설명되는 윈도 컨트롤러는 제어 용도와 관련된 전기변색 소자의 동력 공급 기능을 가지는 것에 제한되지 않는다. 즉, 전기변색 윈도의 전력원은 윈도 컨트롤러와 별개일 수 있고, 컨트롤러는 자체 전력원을 가져서, 윈도 전력원으로부터 윈도까지 전력의 공급을 지시한다. 그러나, 윈도 컨트롤러와 함께 전력원을 포함시키는 것이, 그리고, 컨트롤러가 윈도에 직접 전력을 공급하도록 구성하는 것이 편리하다 - 왜냐하면, 이렇게 함으로써 전기변색 윈도에 전력을 공급하기 위한 별도의 배선의 필요성이 제거되기 때문이다.
더욱이, 본 단락에서 설명되는 윈도 컨트롤러는, 건물 제어 네트워크 또는 건물 관리 시스템(BMS)에 윈도 컨트롤러를 통합함없이, 단일 윈도 또는 복수의 전기변색 윈도의 기능을 제어하도록 구성될 수 있는 독립형 컨트롤러로 설명된다. 그러나, 윈도 컨트롤러는 본 공개문의 건물 관리 시스템에서 더 설명되는 바와 같이, 건물 제어 네트워크 또는 BMS에 통합될 수 있다.
도 4는 개시되는 실시예의 윈도 컨트롤러 시스템의 윈도 컨트롤러(450) 및 기타 구성요소의 블록도를 도시한다. 도 4는 윈도 컨트롤러의 단순화된 블록도이며, 윈도 컨트롤러에 관한 더 자세한 사항은 2012년 4월 17일 출원된 미국특허출원 제13/449,248호 및 13/449,251호(발명자: Stephen Brown, 발명의 명칭: "CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS") 및 2012년 4월 17일 출원된 미국특허출원 제13/449,235호(발명자: Stephen Brown, 외, 발명의 명칭: "CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES")에서 찾을 수 있고, 그 내용 전체는 본 발명에 참고자료로 포함된다.
도 4에서, 윈도 컨트롤러(450)의 도시되는 구성요소는 마이크로프로세서(455) 또는 기타 프로세서, 파워 폭 변조기(PWM)(460), 신호 컨디셔닝 모듈(465), 및 컨피규레이션 파일(475)을 가진 컴퓨터 판독가능 매체(가령, 메모리)를 구비한 윈도 컨트롤러(450)를 포함한다. 윈도 컨트롤러(450)는 하나 이상의 전기변색 소자(400)에 명령어를 전송하도록 네트워크(480)(유선 또는 무선)를 통해 전기변색 윈도 내 하나 이상의 전기변색 소자(400)와 전기적으로 통신한다. 일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러(450)는 마스터 윈도 컨트롤러에 네트워크(유선 또는 무선)를 통해 통신하는 로컬 윈도 컨트롤러일 수 있다.
개시되는 실시예에서, 건물은 건물 외부와 내부 사이에 전기변색 윈도를 가진 적어도 하나의 룸을 가질 수 있다. 하나 이상의 센서가 건물 외부에 및/또는 룸 내부에 위치할 수 있다. 실시예에서, 하나 이상의 센서로부터의 출력은 윈도 컨트롤러(450)의 신호 컨디셔닝 모듈(465)에 입력될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 센서로부터의 출력이 BMS에 입력될 수 있다 - 건물 관리 시스템 섹션에서 추가로 설명된다. 도시되는 실시예의 센서가 건물의 외부 수직 벽체 상에 위치하는 것으로 도시되지만, 이는 단순화를 위한 것일 뿐이며, 센서가 룸 내부 또는 외부의 다른 표면과 같이, 다른 위치에 놓일 수 있다. 일부 경우에, 2개 이상의 센서를 이용하여 동일한 입력을 측정할 수 있고, 이는 일 센서 고장의 경우에 또는 그렇지 않을 경우 오판독하는 경우에 가외성을 제공할 수 있다.
도 5는 적어도 하나의 전기변색 소자와 함께 전기변색 윈도(505)를 가진 룸(500)의 개략도다. 전기변색 윈도(505)는 룸(500)을 포함한, 건물 내부와 외부 사이에 위치한다. 룸(500)은 전기변색 윈도(505)의 틴트 레벨을 제어하도록 구성 및 연결되는 윈도 컨트롤러(450)을 또한 포함한다. 외부 센서(510)가 건물 외부의 수직 표면 상에 위치한다. 다른 실시예에서, 내부 센서를 이용하여 룸(500) 내 주변 광을 측정할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 점유자 센서를 이용하여 점유자가 룸(500) 내에 있을 때를 결정할 수도 있다.
외부 센서(510)는 태양과 같은 광원으로부터, 또는, 표면으로부터 또는 대기, 구름, 등의 입자로부터 센서로 반사되는 광으로부터, 유동하는 소자에 입사되는 복사광을 검출할 수 있는 광센서와 같은 소자다. 외부 센서(510)는 광전 효과로부터 나타나는 전류 형태의 신호를 발생시킬 수 있고, 이 신호는 센서(510) 상에 입사되는 광의 함수일 수 있다. 일부 경우에, 소자는 와트/m2 단위 또는 다른 유사 단위의 복사 조도 측면에서 복사광을 검출할 수 있다. 많은 경우에, 가시광과 복사 조도의 값 간에 선형 관계가 존재한다.
태양광으로부터의 복사 조도 값은 태양광이 지구와 만날 때의 각도가 변함에 따라 하루의 시간과 연중 시간에 기초하여 예측될 수 있다. 외부 센서(510)는 실시간으로 복사 광을 검출할 수 있고, 이는 건물, 기상 변화(가령, 구름), 등으로 인해 반사 및 차단된 광을 반영한다. 예를 들어, 흐린 날에, 태양광은 구름에 의해 차단될 것이고, 외부 센서(510)에 의해 검출되는 복사 광은 구름없는 날에 비해 낮을 것이다.
일부 실시예에서, 단일 전기변색 윈도(505)와 연관된 하나 이상의 외부 센서(510)가 존재할 수 있다. 하나 이상의 외부 센서(510)로부터의 출력은 서로 비교되어, 예를 들어, 외부 센서(510) 중 하나가 외부 센서(510) 상에 내려앉은 새에 의해서와 같이, 물체에 의해 가려지는지 여부를 결정할 수 있다. 일부 경우에, 일부 센서가 신뢰할만하지 않거나 및/또는 비쌀 수 있기 때문에 건물 내에 비교적 적은 수의 센서를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 소정의 구현예에서, 단일 센서 또는 몇개의 센서만을 이용하여 건물에, 아마도 건물의 일 측부에 입사되는 태양으로부터의 복사 광의 현 레벨을 결정할 수 있다. 구름이 태양 앞을 지날 수 있고, 또는 구조물 차량이 저물어가는 태양 앞에 주차할 수 있다. 이로 인해, 건물에 정상적으로 유입되도록 연산 태양으로부터의 복사광의 양에 편차가 생길 것이다.
외부 센서(510)는 소정 타입의 광센서일 수 있다. 예를 들어, 외부 센서(510)는 전하 결합 센서(CCD), 포토다이오드, 포토레지스터, 또는 광기전 셀일 수 있다. 당 업자는 광 세기를 측정하는 한 그리고 광 레벨을 나타내는 전기적 출력을 제공하는 한, 광센서 및 기타 센서 기술의 추가적인 발전이 또한 작용할 것임을 이해할 것이다.
소정의 실시예에서, 외부 센서(510)로부터의 출력이 신호 컨디셔닝 모듈(465)에 입력될 수 있다. 이 입력은 신호 컨디셔닝 모듈(465)로의 전압 신호 형태일 수 있다. 신호 컨디셔닝 모듈(465)은 윈도 컨트롤러(450)에 출력 신호를 전달한다. 윈도 컨트롤러(450)는 컨피규레이션 파일(475)로부터의 다양한 정보, 신호 컨디셔닝 모듈(465)로부터의 출력, 오버라이드 값에 기초하여, 전기변색 윈도(505)의 틴트 레벨을 결정한다. 윈도 컨트롤러(450)는 그 후 PWM(460)에 지시하여 요망 틴트 레벨로 변화하도록 전기변색 윈도(505)에 전압 및/전류를 인가하게 한다.
개시되는 실시예에서, 윈도 컨트롤러(450)는 PWM(460)으로 하여금 서로 다른 4개 이상의 틴트 레벨 중 어느 하나로 변화하도록 전기변색 윈도(505)에 전압 및/또는 전류를 인가하게 할 수 있다. 개시되는 실시예에서, 전기변색 윈도(505)는 0(가장 밝음), 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35(가장 어두움)으로 표시되는 서로 다른 적어도 8개의 틴트 레벨로 변화할 수 있다. 틴트 레벨은 전기변색 윈도(505)를 통과하는 광의 시각적 투과값 및 태양 이득 열 계수(SHGC) 값에 선형으로 대응할 수 있다. 예를 들어, 위 8개의 틴트 레벨을 이용할 때, 0의 가장 밝은 틴트 레벨은 0.80의 SHGC 값에 대응하고, 5의 틴트 레벨은 0.70의 SHGC 값에 대응할 수 있으며, 10의 틴트 레벨은 0.60의 SHGC 값에 대응할 수 있고, 15의 틴트 레벨은 0.50의 SHGC 값에 대응할 수 있으며, 20의 틴트 레벨은 0.40의 SHGC 값에 대응하고, 25의 틴트 레벨은 0.30의 SHGC 값에 대응할 수 있으며, 30의 틴트 레벨은 0.20의 SHGC 값에 대응할 수 있고, 35의 틴트 레벨은 0.10의 SHGC 값에 대응할 수 있다.
윈도 컨트롤러(450) 또는 윈도 컨트롤러(450)와 통신하는 마스터 컨트롤러는 외부 센서(510) 및/또는 다른 입력으로부터의 신호에 기초하여 요망 틴트 레벨을 결정하기 위해 하나 이상의 예측적 제어 로직 구성요소를 이용할 수 있다. 윈도 컨트롤러(450)는 PWM(460)으로 하여금 요망 틴트 레벨로 변화하도록 전기변색 윈도(505)에 전압 및/또는 전류를 인가할 것을 지시할 수 있다.
III.
예측적
제어 로직의 예
개시되는 실시예에서, 예측적 제어 로직을 이용하여, 점유자의 편안함 및/또는 에너지 보존 고려사항을 담당하는 전기변색 윈도(505) 또는 기타 틴트가능 윈도의 요망 틴트 레벨을 결정 및 제어하는 방법을 구현할 수 있다. 이러한 예측적 제어 로직은 하나 이상의 로직 모듈을 이용할 수 있다. 도 6A-6C는 개시되는 실시예의 예시적 제어 로직의 3개의 로직 모듈 A, B, C 각각에 의해 수집되는 소정의 정보를 나타내는 도면을 포함한다.
도 6A는 룸(500)을 포함하는 건물의 내부와 외부 사이의 전기변색 윈도(505)를 통해 룸(500) 내로 직사광의 투과 깊이를 도시한다. 투과 깊이는 직사광이 룸(500) 내로 얼마나 멀리 들어가는 지의 측정값이다. 도시되는 바와 같이, 투과 깊이는 윈도의 문틀(저부)로부터 수평 방향으로 측정된다. 일반적으로, 윈도는 직사광용 수용 각도를 제공하는 개구를 형성한다. 투과 깊이는 윈도의 기하구조(가령, 윈도 치수), 윈도 위치, 및 룸 내 배향, 핀(fins) 또는 윈도 외부의 외부 차광부(exterior shading), 및 태양의 위치(가령, 특정 날짜 및 시간의 직사 태양광의 각도)에 기초하여 연산된다. 전기변색 윈도(505)에 대한 외부 차광부는 오버행, 핀, 등과 같이 윈도에 그늘을 제공할 수 있는 임의의 타입의 구조물로 인한 것일 수 있다. 도 6A에서, 룸(500)에 들어오는 태양 직사광의 일부분을 차단하는 오버행(520)이 전기변색 윈도(505) 위에 위치하여, 투과 깊이가 짧아지게 된다. 룸(500)은 전기변색 윈도(505)의 틴트 레벨을 제어하도록 구성 및 연결되는 로컬 윈도 컨트롤러(450)를 또한 포함한다. 외부 센서(510)가 건물 외부의 수직 표면 상에 위치한다.
모듈 A를 이용하여, 점유자 또는 그 활동 영역에 전기변색 윈도(505)를 통해 입사되는 직사 태양광으로부터 점유자 편안함을 고려하는 틴트 레벨을 결정할 수 있다. 틴트 레벨은 시간 상의 특정 순간에 룸 내 공간 타입(가령, 윈도 근처의 데스크, 로비, 등)과 룸 내로 직사 태양광의 연산된 투과 깊이에 기초하여 결정된다. 일부 경우에, 틴트 레벨은 룸 내로 충분한 자연 조명을 제공함에 기초할 수도 있다. 많은 경우에, 투과 깊이는 글래스 변화 시간을 담당하는 차후 소정 시간에 연산되는 값이다. 모듈 A에서 다루어지는 관심사는 룸 내 데스크 또는 다른 작업 표면에서 작업하는 점유자 상에 직접 보여주도록 태양 직사광이 룸(500) 내로 깊이 투과할 수 있다는 점이다. 공공적으로 가용한 프로그램은 태양의 위치 연산을 제공할 수 있고, 투과 깊이를 용이하게 연산할 수 있게 한다.
도 6A는 활동 영역(즉, 데스크) 및 활동 영역의 위치(즉, 데스크의 위치)와 연관된 공간 타입의 예로서 룸(500) 내 데스크를 또한 도시한다. 각각의 공간 타입은 점유자 편안함을 위한 서로 다른 틴트 레벨과 연관된다. 예를 들어, 활동이 데스크 또는 컴퓨터에서 이루어지고 있는 사무실 내 작업과 같은 중요 활동일 경우, 그리고 데스크가 윈도 근처에 있을 경우, 요망 틴트 레벨은 데스크가 윈도로부터 멀리 떨어진 경우에 비해 높을 수 있다. 다른 예로서, 활동이 로비에서의 활동과 같이 중요하지 않은 활동일 경우, 요망 틴트 레벨은 데스크를 가진 동일 공간의 경우보다 낮을 수 있다.
도 6B는 전기변색 윈도(505)를 통해 룸(500)에 입사되는 맑은 하늘 조건 하의 직사 태양광 및 복사광을 도시한다. 복사는 대기 내 입자 및 분자에 의해 산란된 태양광으로부터일 수 있다. 모듈 B는 고려사항 하에 전기변색 윈도(505)를 통해 유동하는 맑은 하늘 조건 하의 예측되는 복사 값에 기초하여 틴트 레벨을 결정한다. 오픈 소스 RADIANCE 프로그램과 같은 다양한 소프트웨어를 이용하여, 소정의 위도, 경도, 연중 시간, 하루 중 시간, 및 주어진 윈도 배향에 대하여 맑은 하늘의 복사도를 예측할 수 있다.
도 6C는 맑은 하늘 예측의 경우에 고려되지 않는 건물 또는 기상 조건(가령, 구름)과 같은 물체에 의해 차단되거나 물체로부터 반사될 수 있는 광을 담당하도록 외부 센서(510)에 의해 실시간으로 측정되는 하늘로부터의 복사 광을 도시한다. 모듈 C에 의해 결정되는 틴트 레벨은 외부 센서(510)에 의해 취해지는 측정치에 기초한 실시간 복사도에 기초한다.
예측적 제어 로직은 건물 내 각각의 전기변색 윈도(505)에 대해 개별적으로 로직 모듈 A, B, C 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 각각의 전기변색 윈도(505)는 하나의 고유 세트의 치수, 배향(가령, 수평, 수직, 소정 각도의 경사), 위치, 관련 공간 타입, 등을 가질 수 있다. 이러한 정보 및 다른 정보를 가진 컨피규레이션 파일이 각각의 전기변색 윈도(505)에 대해 유지될 수 있다. 컨피규레이션 파일(475)이 본 발명에서 나중에 설명되는 BMS에, 또는, 전기변색 윈도(505)의 로컬 윈도 컨트롤러(450)의 컴퓨터 판독가능 매체(470)에 저장될 수 있다. 컨피규레이션 파일(475)은 윈도 컨피규레이션과 같은 정보, 점유 조사표, 관련 데이텀 글래스(datum glass)에 관한 정보, 및/또는 예측적 제어 로직에 의해 사용되는 다른 데이터를 포함할 수 있다. 윈도 컨피규레이션은 전기변색 윈도(505)의 치수, 전기변색 윈도(505)의 배향, 전기변색 윈도(505)의 위치, 등과 같은 정보를 포함할 수 있다.
조사표는 소정의 공간 타입 및 투과 깊이에 대한 점유자 편안함을 제공하는 틴트 레벨을 설명한다. 즉, 점유자 조사표의 틴트 레벨은 점유자에 대한, 또는 점유자의 작업 공간에 대한 직사 태양광으로부터 룸(500) 내에 있을 수 있는 점유자에 대한 편안함을 제공하도록 설계된다. 점유 조사표의 한 예가 도 10에 도시된다.
공간 타입은 주어진 투과 깊이에 대한 점유자 편암함의 고려를 다루기 위해, 및/또는 룸 내 편안한 자연 조명을 제공하기 위해, 어느 정도의 틴팅이 요구되는지를 결정하는 척도다. 공간 타입 파라미터는 여러 요인을 고려할 수 있다. 이러한 요인들 중에서, 특정 룸 및 활동 위치에서 수행되는 작업 또는 다른 활동의 타입이 있다. 고도의 집중을 필요로하는 상세 연구와 관련된 마감 작업이 하나의 공간 타입에 놓일 수 있고, 라운지 또는 회의실은 다른 공간 타입을 가질 수 있다. 추가적으로, 윈도에 대하여 룸 내 데스크 또는 다른 작업 표면의 위치가 공간 타입 규정에 있어서의 하나의 고려사항이다. 예를 들어, 공간 타입은 전기변색 윈도(505) 근처에 위치하는 데스크 또는 다른 작업 공간을 가진 단일 점유자의 사무실과 연관될 수 있다. 다른 예로서, 공간 타입이 로비일 수 있다.
소정의 실시예에서, 예측적 제어 로직의 하나 이상의 모듈은 점유자 편안함에 추가하여 에너지 보존을 고려하면서 요망 틴트 레벨을 결정할 수 있다. 이러한 모듈들은 해당 틴트 레벨에서 전기변색 윈도(505)의 성능을, 데이텀 글래스 또는 다른 표준 기준 윈도에 비교함으로써 특정 틴트 레벨과 연관된 에너지 절감을 결정할 수 있다. 이러한 기준 윈도 이용 목적은 예측적 제어 로직이 건물의 현장에 사용되는 기준 윈도의 지자체 건물 코드의 요건 또는 다른 요건에 부합함을 보장하는 것일 수 있다. 종종 지자체는 건물 내 공조 부하의 양을 제어하기 위해 기존 저방사율 글래스를 이용하여 기준 윈도를 규정한다. 기준 윈도(505)가 예측적 제어 로직에 어떻게 끼워맞춰지는지의 한 예로서, 로직은 주어진 전기변색 윈도(505)를 통해 유입되는 복사광이 각자의 지자체에 의해 명시된 기준 윈도를 통해 유입되는 최대 복사광보다 크지 않도록 설계될 수 있다. 개시되는 실시예에서, 예측적 제어 로직은 특정 틴트 레벨에서 전기변색 윈도(505)의 태양열 이득 계수(SHGC) 값과, 기준 윈도의 SHGC를 이용하여 틴트 레벨 이용의 에너지 절감을 결정할 수 있다. 일반적으로, SHGC의 값은 윈도를 통해 투과되는 모든 파장의 입사광의 분율이다. 데이텀 글래스가 많은 실시예에서 설명되지만, 다른 표준 기준 윈도가 사용될 수 있다. 일반적으로, 기준 윈도(가령, 데이텀 글래스)의 SHGC는 서로 다른 지리적 위치 및 윈도 배향에 대해 다를 수 있는 변수이고, 각자의 지자체에 의해 명시되는 코드 요건에 기초한다.
일반적으로, 건물은 임의의 주어진 순간에 요구되는 최대 예측 난방 및/또는 공조 부하를 충족시키기 위한 용량을 갖춘 HVAC를 갖도록 설계된다. 요구되는 용량의 연산은 건물이 구성되고 있는 특정 위치에서 건물에 요구되는 데이텀 글래스 또는 기준 윈도를 고려할 수 있다. 따라서, 특정 건물에 어느 정도 규모의 HVAC 용량을 설치해야할지를 건물 설계자가 확실하게 결정할 수 있도록 하기 위해, 예측적 제어 로직이 데이텀 글래스의 이러한 기능 요건을 충족시키거나 이를 넘어서는 것이 중요하다. 예측적 제어 로직을 이용하여 윈도를 틴팅함으로써 데이텀 글래스에 대한 추가적인 에너지 절감을 제공할 수 있기 때문에, 예측적 제어 로직은 코드 및 표준에 의해 명시된 데이텀 글래스를 이용하여 요구되는 것보다 낮은 HVAC 용량을 건물 설계자가 갖도록 함에 있어서 유용할 수 있다.
여기서 설명되는 특정 실시예는 에너지 보존이 건물 내 공조 부하를 감소시킴으로써 실현됨을 가정한다. 따라서, 구현예 중 많은 부분은 고려사항 하에 윈도와 함께 갖고 있는 룸 내 아마도 조명 부하와 점유자 편암함 레벨을 책임지면서, 가능한 최대 틴팅 레벨을 실현하려 시도한다. 그러나, 북극 인접 위도 및 남극 인접 위도에서의 기후와 같은 일부 기후에서, 난방은 공조보다 더 많은 관심사항일 수 있다. 따라서, 건물의 난방 부하가 감소됨을 보장하기 위해, 틴팅이 덜 이루어지도록, 예측적 제어 로직이 수정되고, 구체적으로, 일부 경우에, 경로가 역전될 수 있다.
소정의 구현예에서, 예측적 제어 로직은 점유자(최종 사용자), 건물 설계자, 또는 건물 조작자에 의해 제어될 수 있는 단 2개의 독립 변수를 가진다. 이는 주어진 윈도에 대한 공간 타입과, 주어진 윈도와 관련된 데이텀 글래스다. 예측적 제어 로직이 주어진 건물에 대해 구현될 때 데이텀 글래스가 종종 명시된다. 공간 타입은 변할 수 있지만, 통상적으로 정적이다. 소정의 구현예에서, 공간 타입은 로컬 윈도 컨트롤러(450)에 저장된 또는 건물에 의해 유지되는 컨피규레이션 파일의 일부분일 수 있다. 일부 경우에, 컨피규레이션 파일을 업데이트하여 건물 내 다양한 변화를 책임질 수 있다. 예를 들어, 건물 내 공간 타입에 변화가 있을 경우(가령, 사무실 내 데스크 이동, 데스크 추가, 로비가 사무 영역으로 변경, 벽체 이동, 등), 수정된 점유 조사표를 가진 업데이트된 컨피규레이션 파일이 컴퓨터 판독가능 매체(470)에 저장될 수 있다. 다른 예로서, 점유자가 반복적으로 수동 오버라이드를 건드리고 있을 경우, 컨피규레이션 파일이 업데이트되어 수동 오버라이드를 반영할 수 있다.
도 7은 실시예에 따라, 건물 내 하나 이상의 전기변색 윈도(505)를 제어하는 방법을 위한 예측적 제어 로직을 보여주는 순서도다. 예측적 제어 로직은 모듈 A, B, C 중 하나 이상을 이용하여 윈도에 대한 틴트 레벨을 연산할 수 있고, 윈도 변화 명령어를 보낼 수 있다. 제어 로직의 연산은 단계(610)에서 타이머에 의해 정해진 시간 간격으로 1회 내지 n회까지 행하여진다. 예를 들어, 틴트 레벨은 모듈 A, B, C 중 하나 이상에 의해 1 내지 n회 재연산될 수 있고, 시간 ti = t1, t2...tn의 순간에 대해 연산될 수 있다. n은 수행되는 재연산의 수이고, n은 적어도 1일 수 있다. 로직 연산은 일부 경우에 일정한 시간 간격으로 수행될 수 있다. 한 경우에, 로직 연산은 매 2분 내지 5분 마다 이루어질 수 있다. 그러나, 큰 조각의 전기변색 윈도의 틴트 변화는 30분 이상을 차지할 수 있다. 이러한 대형 윈도의 경우에, 매 30분과 같은 덜 빈번한 주기로 연산이 수행될 수 있다.
단계(620)에서, 로직 모듈 A, B, C는 시간 ti의 단일 순간에 각각의 전기변색 윈도(505)에 대한 틴트 레벨을 결정하도록 연산을 수행한다. 이러한 연산은 윈도 컨트롤러(450)에 의해 수행될 수 있다. 소정의 실시예에서, 예측적 제얼 h직은 실제 변화에 앞서 윈도가 어떻게 변화해야 하는지를 예측하여 연산한다. 이러한 경우에, 모듈 A, B, C의 연산은 변화가 완료된 후 또는 변화 주변의 차후 시간에 기초할 수 있다. 이러한 경우에, 연산에 사용되는 차후 시간은 틴트 명령어 수신 후 변화를 완료시키기에 충분한 미래의 시간일 수 있다. 이러한 경우에, 컨트롤러는 실제 변화에 앞서 현재 시간에 틴트 명령어를 전송할 수 있다. 변화 완료에 의해, 윈도는 해당 시간에 요망되는 틴트 레벨로 변화할 것이다.
단계(630)에서, 예측적 제어 로직은 모듈 A, B, C에서 알고리즘을 분리시키는 소정 타입의 오버라이드를 가능하게 하며, 일부 다른 고려사항에 기초하여 단계(640)에서 오바라이드 틴트 레벨을 규정한다. 일 타입의 오버라이드는 수동 오버라이드다. 이는 룸을 점유하고 있는 최종 사용자에 의해 구현되는 오버라이드이며, 특정 틴트 레벨(오버라이드 값)이 바람직함을 결정한다. 사용자의 수동 오버라이드가 자체로 오버라이드되는 상황이 존재할 수 있다. 오버라이드의 한 예는 고-수요(또는 피크 부하) 오버라이드이며, 이는 건물 내 에너지 소모를 감소시켜야 하는 유틸리티 요건과 연관된다. 예를 들어, 대도시 영역에서 특히 더운 날에, 지자체의 에너지 발생 및 전달 시스템에 너무 큰 부담을 주지 않기 위해, 지자체 전역의 에너지 소모를 감소시킬 필요가 있다. 이러한 경우에, 건물은 여기서 설명되는 예측적 제어 로직으로부터 틴트 레벨을 무시하여, 모든 윈도가 특히 높은 레벨의 틴팅을 가짐을 보장할 수 있다. 다른 예의 오버라이드는 예를 들어, 상업용 사무 건물에 주말에 방에 점유자가 없는 경우일 수 있다. 이러한 경우에, 건물은 점유자 편안함에 관련된 하나 이상의 모듈을 분리시킬 수 있고, 모든 윈도는 추운 날씨에 높은 레벨의 틴팅을, 그리고 더운 날씨에 낮은 레벨의 틴팅을 가질 수 있다.
단계(650)에서, 틴트 레벨은 건물 내 하나 이상의 전기변색 윈도(505) 내 전기변색 소자에 네트워크를 통해 전송된다. 소정의 실시예에서, 건물의 모든 윈도에 대한 틴트 레벨 전송은 효율적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 틴트 레벨 재연산이 현 틴트 레벨로부터 틴트 변화가 필요없음을 제안할 경우, 업데이트된 틴트 레벨을 갖는 명령어 전송이 없다. 다른 예로서, 건물이 윈도 크기에 기초하여 구역으로 나뉠 수 있다. 예측적 제어 로직은 큰 윈도를 가진 구역에 비해 작은 윈도를 가진 구역에 대해 더 자주 틴트 레벨을 재연산할 수 있다.
일부 실시예에서, 전체 건물 내 복수의 전기변색 윈도(505)에 대한 제어 방법을 구현하기 위한 도 7의 로직은, 단일 소자, 예를 들어, 단일 마스터 윈도 컨트롤러 상에 위치할 수 있다. 이 소자는 건물 내 모든 각각의 윈도에 대한 연산을 수행할 수 있고, 개별 전기변색 윈도(505) 내 하나 이상의 전기변색 소자에 틴트 레벨을 전송하기 위한 인터페이스를 또한 제공할 수 있다.
또한, 실시예의 예측적 제어 로직에 소정의 적응성 구성요소가 존재할 수 있다. 예를 들어, 예측적 제어 로직은 최종 사용자(가령, 점유자)가 하루 중 특정 시간에 알고리즘을 어떻게 무시하려 시도하는지를 그리고 요망 틴트 레벨 결정을 위해 좀더 예측적 방식으로 이 정보를 어떻게 이용하는지를 결정할 수 있다. 일 경우에, 최종 사용자는 오버라이드 값으로 각 날짜의 소정의 시간에 예측적 로직에 의해 제공되는 틴트 레벨을 무시하도록 벽체 스위치를 이용할 수 있다. 예측적 제어 로직은 이러한 상황에 대한 정보를 수신할 수 있고, 예측적 제어 로직을 변경하여 틴트 레벨을 해당 일 해당 시간의 오버라이드 값으로 변경할 수 있다.
도 8은 도 7로부터 블록(620)의 특정 구현예를 도시하는 도면이다. 이 도면은 시간 ti의 단일 순간에 대한 특정 전기변색 윈도(505)의 최종 틴트 레벨을 연산하기 위해 모두 3개의 모듈 A, B, C를 수행하는 방법을 도시한다. 최종 틴트 레벨은 고려 중인 윈도의 최대 가능 투과율일 수 있다. 도 8은 모듈 A, B, C의 일부 예시적 입력 및 출력을 또한 포함한다. 모듈 A, B, C의 연산은 실시예에서 로컬 윈도 컨트롤러(450) 내 윈도 컨트롤러(450)에 의해 수행된다. 다른 실시예에서, 모듈 중 하나 이상이 다른 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 도시되는 실시예가 3개의 모듈 A, B, C가 모두 사용됨을 도시하지만, 다른 실시예는 모듈 A, B, C 중 하나 이상을 이용할수 있고, 또는, 추가 모듈을 이용할 수 있다.
단계(700)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 A를 이용하여, 룸(500)을 통과하는 태양광으로부터 직접적 눈부심을 피하기 위해 점유자 편안함의 틴트 레벨을 결정할 수 있다. 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 A를 이용하여, 컨피규레이션 파일로부터 윈도 컨피규레이션과 하늘 내 태양의 위치에 기초하여 룸(500) 내로 직사 태양광의 투과 깊이를 연산할 수 있다. 태양의 위치는 건물의 위도 및 경도와 날짜 및 하루의 시간에 기초하여 연산된다. 점유 조사표 및 공간 타입은 특정 윈도에 대한 컨피규레이션 파일로부터 입력된다. 모듈 A는 모듈 B에 A로부터의 틴트 레벨을 출력한다.
모듈 A의 목적은 직사 태양광 또는 눈부심이 점유자 또는 점유자의 작업 공간에 도달하지 않음을 보장하는 것이다. 모듈 A로부터의 틴트 레벨은 이 용도를 실현하도록 결정된다. 모듈 B 및 C의 틴트 레벨의 후속 연산은 에너지 모소를 감소시킬 수 있고, 더 큰 틴트를 요구할 수 있다. 그러나, 에너지 소모에 기초한 틴트 레벨의 후속 연산이 점유자와의 간섭 회피를 위해 요구되는 것보다 적은 틴팅을 제안할 경우, 예측적 로직은 점유자 편안함 보장을 위해 연산된 높은 레벨의 투과율이 실행되는 것을 막는다.
단계(800)에서, 모듈 A에서 연산된 틴트 레벨이 모듈 B로 입력된다. 틴트 레벨은 맑은 하늘 조건 하에 복사 조도(맑은 하늘 복사 조도)의 예측치에 기초하여 연산된다. 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 B를 이용하여, 건물의 위도 및 경도에 기초하여 그리고 컨피규레이션 파일로부터 윈도 배향에 기초하여 전기변색 윈도(505)의 맑은 하늘 복사 조도를 예측한다. 이러한 예측치는 날짜 및 하루의 시간에 또한 기초한다. 오픈 소스 프로그램인 RADIANCE 프로그램과 같은 공공용 소프트웨어는 맑은 하늘 복사 조도를 예측하기 위한 연산치를 제공할 수 있다. 데이텀 글래스의 SHGC는 컨피규레이션 파일로부터 모듈 B 내로 또한 입력된다. 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 B를 이용하여, 최대 맑은 하늘 복사 조도 하에 데이텀 글래스가 통과시킬 것으로 예측되는 것보다 적은 열을 통과시키는, 그리고, A의 틴트 레벨보다 어두운, 틴트 레벨을 결정한다. 최대 맑은 하늘 복사 조도는 맑은 하늘 조건의 경우 예측되는 모든 시간에 대해 최고 레벨의 복사 조도다.
단계(900)에서, B로부터 틴트 레벨 및 예측되는 맑은 하늘 복사 조도가 모듈 C에 입력된다. 실시간 복사 조도 값이 외부 센서(510)로부터 측정치에 기초하여 모듈 C에 입력된다. 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 C를 이용하여, 윈도가 맑은 하늘 조건 하에 모듈 B로부터 해당 틴트 레벨로 틴트된 경우 룸 내로 통과된 복사 조도를 연산할 수 있다. 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 C를 이용하여, 본 틴트 레벨로 윈도를 통한 실제 복사 조도가 모듈 B로부터의 틴트 레벨로 윈도를 통한 복사 조도보다 작거나 같은, 적절 틴트 레벨을 찾아낼 수 있다. 모듈 C에서 결정되는 틴트 레벨은 최종 틴트 레벨이다.
예측적 제어 로직에 입력되는 정보의 상당수가 위도 및 경도, 시간, 및 날짜에 관한 고정된 정보로부터 결정된다. 이 정보는 건물에 대한 태양의 관계, 더욱 특히, 예측적 제어 로직이 구현되고 있는 윈도에 대한 태양의 관계를 설명한다. 윈도에 대한 태양의 위치는 윈도를 이용하여 룸 내로 직사 태양광의 투과 깊이와 같은 정보를 제공한다. 이는 윈도를 통해 유입되는 태양 복사 에너지 플럭스 또는 최대 복사 조도의 표시사항을 또한 제공한다. 이와 같이 연산된 레벨의 복사 조도는 최대 복사 조도 양으로부터 감소가 있음을 표시할 수 있는 센서 입력에 의해 수정될 수 있다. 다시, 이러한 감소는 윈도와 태양 간의 구름 또는 다른 장애물에 의해 야기될 수 있다.
도 9는 도 8의 단계(700)의 세부사항을 보여주는 순서도다. 단계(705)에서, 모듈 A가 시작된다. 단계(710)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 A를 이용하여, 특정 순간 ti의 날짜 및 시간과 건물의 위도 및 경도에 대한 태양의 위치를 연산할 수 있다. 위도 및 경도 좌표는 컨피규레이션 파일로부터 입력될 수 있다. 날짜 및 하루의 시간은 타이머에 의해 제고오디는 현재 시간에 기초할 수 있다. 태양 위치는 특정 순간 ti에서 연산되며, 이는 일부 경우에 미래일 수 있다. 다른 실시예에서, 태양의 위치는 예측적 제어 로직의 다른 구성요소(가령, 모듈)에서 연산된다.
단계(720)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 A를 이용하여, 단계(710)에 사용되는 특정 수간에서 룸(500) 내로 직사 태양광의 투과 깊이를 연산할 수 있다. 모듈 A는 태양의 연산된 위치와, 윈도의 위치, 윈도의 치수, 윈도의 배향(즉, 면하는 방향), 외부 차광부의 세부사항을 포함한 윈도 컨피규레이션 정보에 기초하여, 투과 깊이를 연산한다. 윈도 컨피규레이션 정보는 전기변색 윈도(505)와 연관된 컨피규레이션 파일로부터 입력된다. 예를 들어, 모듈 A를 이용하여, 특정 순간에 연산되는 태양의 위치에 기초하여, 직사 태양광의 각도 θ를 첫번째로 연산함으로써 도 6A에 도시되는 수직 윈도의 투과 깊이를 연산할 수 있다. 투과 깊이는 상인방(lintel)(윈도 상부)의 위치와 연산된 각도 θ에 기초하여 결정될 수 있다.
단계(730)에서, 단계(720)에서 연산된 투과 깊이에 대하여, 점유자 편안함을 제공할 틴트 레벨이 결정된다. 점유 조사표를 이용하여, 윈도와 연관된 공간 타입에 대해, 연산된 투과 깊이에 대해, 그리고, 윈도의 수용 각도에 대해, 바람직한 틴트 레벨을 찾을 수 있다. 공간 타입 및 점유 조사표는 특정 윈도에 대한 컨피규레이션 파일로부터 입력으로 제공된다.
점유 조사표의 한 예가 도 10에 제공된다. 표 안의 값들은 틴트 레벨과, 괄호 내 관련 SHGC 값에 해당한다. 도 10은 연산되는 투과 값 및 공간 타입의 서로 다른 조합에 대해 서로 다른 틴트 레벨(SHGC 값)을 도시한다. 표는 0(가장 밝음), 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35(가장 어두움)을 포함한 8개의 틴트 레벨에 기초한다.
0의 가장 밝은 틴트 레벨은 0.80의 SHGC 값에 대응하고, 5의 틴트 레벨은 0.70의 SHGC 값에 대응하며, 10의 틴트 레벨은 0.60의 SHGC 값에 대응하고, 15의 틴트 레벨은 0.50의 SHGC 값에 대응하며, 20의 틴트 레벨은 0.40의 SHGC 값에 대응하고, 25의 틴트 레벨은 0.30의 SHGC 값에 대응하며, 30의 틴트 레벨은 0.20의 SHGC 값에 대응하고, (가장 어두운) 35의 틴트 레벨은 0.10의 SHGC 값에 대응한다. 도시되는 예는 3개의 공간 타입 - 데스크 1, 데스크 2, 및 로비 - 와 6개의 투과 깊이를 포함한다. 도 11A는 룸(500) 내 데스크 1의 위치를 도시한다. 도 11B는 룸(500) 내 데스크 2의 위치를 도시한다. 도 10의 점유 조사표에 도시되는 바와 같이, 윈도에 가까운 데스크 1의 틴트 레벨은 윈도로부터 먼 데스크 2의 틴트 레벨보다 높아서, 데스크가 윈도에 가까울 때의 눈부심을 방지할 수 있다. 다른 값을 가진 점유 조사표가 다른 실시예에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 한가지 다른 점유 조사표는 투과 값과 관련된 4개의 틴트 레벨만을 포함할 수 있다. 4개의 투과 깊이와 연관된 4개의 틴트 레벨을 갖는 점유 표의 다른 예가 도 20에 도시된다.
도 12는 도 8의 단계(800)의 추가적인 세부사항을 보여주는 도면이다. 단계(805)에서, 모듈 B가 시작된다. 단계(810)에서, 모듈 B는 ti에서 맑은 하늘 조건 하에 윈도에서의 복사 조도를 예측하는데 사용될 수 있다. ti에서 이러한 맑은 하늘 복사 조도는 건물의 위도 및 경도와, 윈도 배향(즉, 윈도가 면하는 방향)에 기초하여 예측된다. 단계(820)에서, 항시 윈도에 입사되는 최대 맑은 하늘 복사 조도가 예측된다. 맑은 하늘 복사 조도의 이러한 예측 값들은 Radiance와 같은 오픈 소스 소프트웨어를 이용하여 연산될 수 있다.
단계(830)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 B를 이용하여, 해당 시간에 룸(500) 내로 데이텀 글래스를 통해 통과될 최대 복사 조도를 결정한다(즉, 최대 데이텀 내부 복사 조도를 결정한다). 단계(820)으로부터 연산된 최대 맑은 하늘 복사 조도와, 컨피규레이션 파일로부터 데이텀 글래스 SHGC 값을 이용하여, 다음 수식을 이용하여 공간 내 최대 복사 조도를 연산할 수 있다:
최대데이텀 내부복사 조도 = 데이텀글래스 SHGC x 최대 맑은하늘 복사 조도.
단계(840)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 B를 이용하여 위 수식에 기초하여 현 틴트 레벨을 가진 윈도를 갖춘 룸(500) 내로 내부 복사 조도를 결정할 수 있다. 단계(810)으로부터 연산된 맑은 하늘 복사 조도와, 현 틴트 레벨과 연관된 SGHC 값을 이용하여, 다음 수식을 이용하여 내부 복사 조도의 값을 연산할 수 있다:
틴트 레벨 복사 조도 = 틴트 레벨 SHGC x 맑은 하늘 복사 조도.
일 실시예에서, 하나 이상의 단계(705, 810, 820)가 모듈 A 및 B로부터 분리된 태양 위치 연산기에 의해 수행될 수 있다. 태양 위치 연산기는 미래의 특정 시간에 태양의 위치를 결정하는, 그리고, 상기 미래의 시간에 태양 위치에 기초하여 예측적 결정을 행하는(가령, 맑은 하늘 복사 조도를 예측하는), 로직을 의미한다. 태양 위치 연산기는 여기서 개시되는 방법들의 하나 이상의 단계를 수행할 수 있다. 태양 위치 연산기는 마스터 윈도 컨트롤러(가령, 도 17에 도시되는 마스터 윈도 컨트롤러(1402))의 구성요소들 중 하나 이상에 의해 수행되는 예측적 제어 로직의 일부분일 수 있다. 예를 들어, 태양 위치 연산기는 (도 17에 도시되는) 윈도 컨트롤러(1410)에 의해 구현되는 도 18에 도시되는 예측적 제어 로직의 일부분일 수 있다.
단계(850)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 B를 이용하여, 현 틴트 레벨에 기초하여 내부 복사 조도가 최대 데이텀 내부 복사 조도보다 작거나 같은지 그리고 틴트 레벨이 A로부터의 틴트 레벨보다 어두운지를 결정할 수 있다. 결정이 아니오일 경우, 현 틴트 레벨이 단계(860)에서 증분되고(어두워지고), 내부 복사 조도가 단계(840)에서 재연산된다. 결정이 단계(850)에서 예일 경우, 모듈 B가 종료된다.
도 13은 도 8의 단계(900)의 추가적인 세부사항을 보여주는 도면이다. 단계(905)에서, 모듈 C가 시작된다. 순간 ti에서 예측되는 맑은 하늘 복사 조도와 B로부터의 틴트 레벨이 모듈 B로부터 입력된다. 실시간 복사 조도 갑들이 외부 센서(510)로부터의 측정치에 기초하여 모듈 C에 입력된다.
단계(910)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 C를 이용하여, 맑은 하늘 조건 하에 B로부터 틴트 레벨로 틴팅된 전기변색 윈도(505)를 통한 룸 내로 통과되는 복사 조도를 연산할 수 있다. 이와 같이 연산된 내부 복사 조도는 다음 수식을 이용하여 결정될 수 있다:
연산 내부 복사 조도
= B로부터 틴트 레벨 SHGC x B로부터 예측된 맑은 하늘 복사 조도
단계(920)에서, 윈도 컨트롤러(450)는 모듈 C를 이용하여, 해당 틴트 레벨을 가진 윈도를 통한 실제 복사 조도(=SR x 틴트 레벨 SHGC)가 B로부터의 틴트 레벨을 가진 윈도를 통한 복사 조도보다 작거나 같은(즉, 실제 내부 복사 조도 ≤ 연산된 내부 복사 조도), 적절한 틴트 레벨을 찾아낼 수 있다. 일부 경우에, 모듈 로직은 B로부터의 틴트 레벨로 시작되고, 실제 내부 복사 조도 ≤ 연산된 복사 조도 가 될 때까지 틴트 레벨을 증분 방식으로 증가시킨다. 모듈 C에서 결정된 틴트 레벨은 최종 틴트 레벨이다. 이러한 최종 틴트 레벨은 전기변색 윈도(505) 내 전기변색 소자에 네트워크를 통해 틴트 명령어로 전송될 수 있다.
도 14는 도 7로부터 블록(620)의 다른 구현예를 포함하는 도면이다. 이 도면은 실시예의 모듈 A, B, C를 수행하는 방법을 도시한다. 본 방법에서, 태양의 위치는 단일 순간 ti에서 건물의 위도 및 경도 좌표에 기초하여 연산된다. 투과 깊이는 윈도 위치, 윈도 치수, 윈도 배향, 및 임의의 외부 차광부에 관한 정보를 포함하는 윈도 컨피규레이션에 기초하여 모듈 A에서 연산된다. 모듈 A는 연산된 투과 깊이 및 공간 타입에 기초하여 A로부터 틴트 레벨을 결정하기 위해 조사표를 이용한다. A로부터의 틴트 레벨이 그 후 모듈 B에 입력된다.
오픈 소스 프로그램 Radiance와 같은 프로그램을 이용하여, 항시 최대값과 단일 순간 ti에서 건물의 위도 및 경도 좌표와 윈도 배향에 기초하여 맑은 하늘 복사 조도를 결정할 수 있다. 데이텀 글래스 SHGC 및 연산된 최대 맑은 하늘 복사 조도가 모듈 B에 입력된다. 모듈 B는 단계적으로 모듈 A에서 연산되는 틴트 레벨을 증가시키고, 내부 복사 조도가 데이텀 내부 복사 조도보다 작거나 같은 틴트 레벨을 수득한다(이 경우에 내부 복사 조도 = 틴트 레벨 SHGC x 맑은 하늘 복사 조도, 그리고, 데이텀 내부 복사 조도 = 데이텀 SHGC x 최대 맑은 하늘 복사 조도). 그러나, 모듈 A가 글래스의 최대 틴트를 연산할 때, 모듈 B는 틴트를 더 밝게 변경하지 않는다. B에서 연산된 틴트 레벨은 모듈 C에 입력된다. 예측되는 맑은 하늘 복사 조도가 모듈 C에 또한 입력된다.
모듈 C는 다음 수식을 이용하여 B로부터 틴트 레벨을 가진 전기변색 윈도(505)를 가진 룸 내의 내부 복사 조도를 연산한다: 연산된 내부 복사 조도 = B로부터의 틴트 레벨의 SHGC x B로부터의 예측된 맑은 하늘 복사 조도. 그 후 모듈 C는 실제 내부 복사 조도가 연산된 내부 복사 조도보다 작거나 같은 조건에 부합하는 적절한 틴트 레벨을 찾아낸다. 실제 내부 복사 조도는 다음 수식을 이용하여 결정된다: 실제 내부 복사 조도 = SR x 틴트 레벨 SHGC. 모듈 C에 의해 결정되는 틴트 레벨은 전기변색 윈도(505)에 전달되는 틴트 명령어의 최종 틴트 레벨이다.
IV. 건물 관리 시스템(
BMS
)
여기서 설명되는 윈도 컨트롤러는 BMS와 통합에 또한 적합하다. BMS는 통기, 조명, 전력 시스템, 엘리베이터, 방화 시스템, 및 보안 시스템과 같은 건물의 기계 및 전기 장비를 모니터링 및 제어하는 건물에 설치된 컴퓨터-기반 제어 시스템이다. BMS는 컴퓨터(들)에 통신 채널에 의해 상호연결되는 상호연결부를 포함하는 하드웨어와, 점유자에 의해 및/또는 건물 관리자에 의해 설정된 선호도에 따라 건물 내 조건을 유지하기 위한 관련 소프트웨어로 구성된다. 예를 들어, BMS는 이더넷과 같은 근거리망을 이용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어는 예를 들어, 인터넷 프로토콜 및/또는 오픈 표준에 기초할 수 있다. 소프트웨어의 한 예는 (미국, Virginia, Richmond에 소재한) Tridium, Inc. 사의 소프트웨어다. BMS와 함께 흔히 사용되는 한가지 통신 프로토콜은 BACnet(건물 자동화 및 제어 네트워크)이다.
BMS는 대형 건물에 가장 흔하며, 통상적으로 적어도 건물 내 환경을 제어하는 기능을 한다. 예를 들어, BMS는 건물 내 온도, 이산화탄소 레벨, 및 습도를 제어할 수 있다. 통상적으로, 히터, 공조기, 송풍기, 통기구, 등과 같이, BMS에 의해 제어되는 기계 소자들이 많이 있다. 건물 환경을 제어하기 위해, BMS는 규정된 조건 하에 이러한 다양한 소자들을 온 및 오프시킬 수 있다. 전형적인 현대 BMS의 핵심적 기능은 난방 및 냉방 비용/수요를 최소화시키면서 건물 점유자를 위한 편안한 환경을 유지시키는 것이다. 따라서, 현대의 BMS는 에너지를 보존하고 건물 작동 비용을 낮추기 위해 다양한 시스템들 간의 에너지를 모니터링 및 제어할 뿐 아니라 최적화시키는데 사용된다.
일부 실시예에서, 윈도 컨트롤러가 BMS와 통합되며, 이 경우 윈도 컨트롤러는 하나 이상의 전기변색 윈도(505) 또는 다른 틴트가능 윈도를 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 전기변색 윈도는 적어도 하나의 모두 고상이며 무기질의 전기변색 소자를 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 전기변색 윈도는 모두 고상이면서 무기질의 윈도만을 포함한다. 일 실시예에서, 전기변색 윈도는 2010년 8월 5일 출원된 미국특허출원 제12/851,514호(발명의 명칭: "Multiple Elctrochromic Windows")에 설명된 바와 같이 멀티스테이트 전기변색 윈도다.
도 15는 보안 시스템, 난방/통기/공조(HVAC), 건물 조명, 전력 시스템, 엘리베이터, 방화 시스템, 등을 포함한, 건물(1101)의 다수의 시스템을 관리하는 BMS(1100)의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 보안 시스템은 자기 카드 액세스, 턴스타일(turnstiles), 솔레노이드 종동 도어 락, 감시 카메라, 도난 경보기(burglar alarms), 금속 검출기, 등을 포함할 수 있다. 방화 시스템은 급배수설비(water plumbing) 제어를 포함한 화재 경보 및 화재 억제 시스템을 포함할 수 있다. 조명 시스템은 내부 조명, 외부 조명, 긴급 경보 조명, 긴급 탈출 신호, 긴급 바닥 탈출 조명을 포함할 수 있다. 전력 시스템은 주전력, 백업 발전기, 및 무정전 전력원(UPS) 그리드를 포함할 수 있다.
또한, BMS(1100)는 마스터 윈도 컨트롤러(1102)를 관리한다. 본 예에서, 마스터 윈도 컨트롤러(1102)는 마스터 네트워크 컨트롤러(1103), 중간 네트워크 컨트롤러(1105a, 1105b), 및 엔드 또는 리프 컨트롤러(1110)를 포함한, 윈도 컨트롤러의 분산 네트워크로 묘사된다. 엔드 또는 리프 컨트롤러(1110)는 도 4와 관련하여 설명되는 윈도 컨트롤러(450)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 마스터 네트워크 컨트롤러(1103)는 BMS(1100)에 근접할 수 있고, 건물(1101)의 각각의 바닥은 하나 이상의 중간 네트워크 컨트롤러(1105a, 1105b)를 가질 수 있고, 건물의 각각의 윈도는 자체 엔드 컨트롤러(1110)를 가진다. 본 예에서, 각각의 컨트롤러(1110)는 건물(1101)의 구체적 전기변색 윈도를 제어한다.
각각의 컨트롤러(1110)는 컨트롤러가 제어하는 전기변색 윈도로부터 별개의 위치에 놓일 수 있고, 또는 전기변색 윈도에 통합될 수 있다. 단순화를 위해, 건물(1101)의 10개의 전기변색 윈도만이 마스터 윈도 컨트롤러(1102)에 의해 제어되는 것으로 도시된다. 전형적인 세팅에서, 마스터 윈도 컨트롤러(1102)에 의해 제어되는 건물에 전기변색 윈도의 수가 꽤 많을 수 있다. 마스터 윈도 컨트롤러(1102)가 반드시 윈도 컨트롤러의 분산 네트워크일 필요는 없다. 예를 들어, 단일 전기변색 윈도의 기능을 제어하는 단일 엔드 컨트롤러 역시, 앞서 설명한 바와 같이, 여기서 개시되는 실시예들의 범위 내에 존재한다. 여기서 설명되는 바의 전기변색 윈도 컨트롤러를BMS와 통합하는 장점 및 특징은 도 15와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.
개시되는 실시예의 일 형태는 여기서 설명되는 다용도 전기변색 윈도 컨트롤러를 포함하는 BMS다. 전기변색 윈도 컨트롤러로부터 피드백을 병합함으로써, BMS는 향상된 1) 환경적 제어, 2) 에너지 절감, 3) 보안성, 4) 제어 옵션의 유동성, 5) 종속성 감소로 인한 다른 시스템의 가용 수명 및 신뢰도 개선, 및 이에 따른 유지관리 감소, 6) 정보 가용성 및 진단성, 7) 스탭(staff)의 효율적 이용, 그리고 이들의 다양한 조합을 제공할 수 있고, 이는 전기변색 윈도가 자동적으로 제어될 수 있기 때문이다.
일부 실시예에서, BMS가 존재하지 않을 수 있고, 또는, BMS가 존재하지만 마스터 네트워크 컨트롤러와 통신하지 않거나, 마스터 네트워크 컨트롤러와 높은 수준으로 통신하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 마스터 네트워크 컨트롤러는 예를 들어, 향상된 1) 환경적 제어, 2) 에너지 절감, 3) 제어 옵션의 유동성, 4) 종속성 감소로 인한 기타 시스템의 가용 수명 및 신뢰도 개선, 및 이에 따른 유지관리 감소, 5) 정보 가용성 및 진단성, 6) 스탭의 효율적 이용, 그리고 이들의 다양한 조합을 제공할 수 있고, 이는 전기변색 윈도가 자동적으로 제어될 수 있기 때문이다. 이러한 실시예에서, BMS에 대한 유지관리는 전기변색 윈도의 제어를 차단하지 않을 것이다.
도 16은 건물의 건물 네트워크(1200)의 일 실시예의 블록도를 도시한다. 앞서 언급한 바와 같이, 네트워크(1200)는 BACnet을 포함한, 임의의 개수의 서로 다른 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 건물 네트워크(1200)는 마스터 네트워크 컨트롤러(1205), 조명 제어판(1210), 건물 관리 시스템(BMS)(1215), 보안 제어 시스템(1220), 및 사용자 콘솔(1225)을 포함한다. 건물 내 이와 같은 서로 다른 컨트롤러 및 시스템을 이용하여, 건물의 HVAC 시스템(1230), 조명(1235), 보안 센서(1240), 도어 락(1245), 카메라(1250), 및 틴트가능 윈도(1255)로부터 입력을 수신할 수 있고, 및/또는 이들을 제어할 수 있다.
마스터 네트워크 컨트롤러(1205)는 도 15와 관련하여 설명된 마스터 네트워크 컨트롤러(1103)와 유사한 방식으로 기능할 수 있다. 조명 제어판(1210)은 내부 조명, 외부 조명, 긴급 경고등, 긴급 탈출 신호, 및 긴급 바닥 탈출 조명을 제어하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 조명 제어판(1210)은 건물 룸 내 점유 센서를 또한 포함할 수 있다. BMS(1215)는 네트워크(1200)의 기타 시스템 및 컨트롤러로부터 데이터를 수신하는 그리고 여기에 명령을 발급하는, 컴퓨터 서버를 포함할 수 있다. 예를 들어, BMS(1215)는 마스터 네트워크 컨트롤러(1205), 조명 제어판(1210), 및 보안 제어 시스템(1220) 각각으로부터 데이터를 수신할 수 있고, 이들에게 명령을 발급할 수 있다. 보안 제어 시스템(1220)은 자기 카드 액세스, 턴스타일, 솔레노이드 종동 도어 락, 감시 카메라, 도난 경보기, 금속 검출기, 등을 포함할 수 있다. 사용자 콘솔(1225)은 건물의 서로 다른 시스템들을 제어, 모니터링, 최적화, 및 문제해결, 및 작동 스케줄링하도록 건물 관리자에 의해 사용될 수 있는 컴퓨터 단말일 수 있다. Tridium, Inc. 사의 소프트웨어는 사용자 콘솔(1225)을 위해 서로 다른 시스템으로부터의 데이터의 시각적 표현을 발생시킬 수 있다.
서로 다른 각각의 제어부는 개별 소자/장치를 제어할 수 있다. 마스터 네트워크 컨트롤러(1205)는 윈도(1255)를 제어한다. 조명 제어판(1210)은 등(1235)을 제어한다. BMS(1215)는 HVAC(1230)를 제어할 수 있다. 보안 제어 시스템(1220)은 보안 센서(1240), 도어 락(1245), 및 카메라(1250)를 제어한다. 데이터는 건물 네트워크(1200)의 일부분인 컨트롤러와 서로 다른 소자/장치 모두 간에 교환 및/또는 공유될 수 있다.
일부 경우에, BMS(1100) 또는 건물 네트워크(1220)의 시스템들은 매일, 매월, 분기별, 또는 연도별 스케줄에 따라 작동할 수 있다. 예를 들어, 조명 제어 시스템, 윈도 제어 시스템, HVAC, 및 보안 시스템은 작업일 중 건물 내에 사람이 있을 때를 담당하는 24시간 스케줄 상에서 작동할 수 있다. 밤에는 건물이 에너지 절감 모드에 들어갈 수 있고, 주간에는 시스템이 점유자 편안함을 제공하면서 건물의 에너지 소모를 최소화시키는 방식으로 작동할 수 있다. 다른 예로서, 시스템은 휴일 기간 동안 에너지 절감 모드에 들어가거나 차단될 수 있다.
스케줄링 정보는 지리 정보와 조합될 수 있다. 지리 정보는 건물의 위도 및 경도를 포함할 수 있다. 지리 정보는 건물의 각각의 측부가 면하는 방향에 관한 정보를 또한 포함할 수 있다. 이러한 정보를 이용하여, 건물의 서로 다른 측부 상의 서로 다른 룸이 서로 다른 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 겨울에 건물의 동향 룸의 경우에, 윈도 컨트롤러는 룸에 태양광의 빛남으로 방이 덥혀지도록 아침에 틴트가 없도록 윈도에 지시할 수 있고, 조명 제어판은 태양광으로부터의 조명 때문에 등이 흐려질 것을 지시할 수 있다. 서향 윈도는 아침에 서측 윈도의 틴트가 에너지 절감 측면에서 영향이 없기 때문에 룸의 점유자에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 동향 윈도 및 서향 윈도의 작동 모드가 저녁에 변경될 수 있다(가령, 해가 저물 때, 서향 윈도는 열 및 조명 모두를 위해 태양광이 들어오도록 틴트되지 않는다.
예를 들어, 건물 네트워크 또는 BMS, 건물 외부 윈도용 틴트가능 윈도(즉, 건물 외부로부터 건물 내부를 분리시키는 윈도), 및 서로 다른 다수의 센서를 포함한, 도 15의 건물(1101)과 같은, 건물의 예가 아래에 설명된다. 일반적으로 건물의 외부 윈도로부터의 광은 윈도로부터 약 20피트 또는 약 30피트에서 건물의 내부 조명에 영향을 가진다. 즉, 외부 윈도로부터 약 20피트 또는 약 30피트 이상 떨어진 건물 내 공간은 외부 윈도로부터 광을 거의 수신하지 못한다. 건물 내 외부 윈도로부터 떨어진 이러한 공간은 건물의 조명 시스템에 의해 밝혀진다.
더욱이, 건물 내 온도는 외부 광 및/또는 외부 온도에 의해 영향받을 수 있다. 예를 들어, 추운날 건물이 난방 시스템에 의해 난방되고 있을 때, 문 및/또는 윈도에 가까운 룸은 건물의 내측 영역에 비해 빠르게 열을 잃을 것이고, 내측 영역에 비해 추울 것이다.
외부 센서의 경우에, 건물은 건물의 지붕에 외부 센서를 포함할 수 있다. 대안으로서, 건물은 (가령, 도 5, 룸(500)과 연관하여 설명되는) 각각의 외부 윈도와 연관된 외부 센서 또는, 건물의 각각의 측부 상에 외부 센서를 포함할 수 있다. 건물의 각각의 측부 상의 외부 센서는 태양이 하루 종일 위치를 변화함에 따라 건물의 일 측부 상에서의 복사 조도를 추적할 수 있다.
도 7, 8, 9, 12, 13, 14와 대해 앞서 설명된 방법과 관련하여, 윈도 컨트롤러가 건물 네트워크 또는 BMS에 통합될 때, 외부 센서(510)로부터의 출력은 BMS의 네트워크에 입력될 수 있고, 로컬 윈도 컨트롤러(450)에 대한 입력으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 임의의 2개 이상의 센서로부터 출력 신호가 수신된다. 일부 실시예에서, 단 하나의 출력 신호만이 수신되며, 일부 다른 실시예에서, 3개, 4개, 5개, 또는 더 많은 출력이 수신된다. 이러한 출력 신호들은 건물 네트워크 또는 BMS를 통해 수신될 수 있다.
일부 실시예에서, 수신되는 출력 신호는 난방 시스템, 냉방 시스템, 및/또는 건물 내 조명에 의해 에너지 또는 전력 소모를 표시하는 신호를 포함한다. 예를 들어, 난방 시스템, 냉방 시스템, 및/또는 건물 조명의 에너지 또는 전력 소모는 에너지 또는 전력 소모를 표시하는 신호를 제공하도록 모니터링될 수 있다. 소자들은 이러한 모니터링을 가능하게 하도록 건물의 회로 및/또는 와이어링에 인터페이싱 또는 부착될 수 있다. 대안으로서, 건물 내 전력 시스템은, 건물 내 개별 룸 또는 룸들을 위한 난방 시스템, 냉방 시스템 및/또는 조명에 의해 소모되는 전력이 모니터링될 수 있도록, 설치될 수 있다.
틴트가능 윈도의 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 틴트 명령어가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 15를 참조할 때, 이는 하나 이상의 중간 네트워크 컨트롤러(1105a, 1105b)에 명령을 발급하는 마스터 네트워크 컨트롤러(1103)를 포함할 수 있고, 상기 중간 네트워크 컨트롤러는 다시 건물의 각각의 윈도를 제어하는 명령을 엔드 컨트롤러(1110)에 발급한다. 각각의 컨트롤러(1100)는 명령어에 따라 틴트 변화를 일으키도록 윈도에 전압 및/또는 전류를 인가할 수 있다.
일부 실시예에서, 전기변색 윈도 및 BMS를 포함하는 건물이, 건물에 전력을 제공하는 유틸리티(들)에 의해 구동되는 수용 응답 프로그램에 등록 또는 참가할 수 있다. 이 프로그램은 피크 부하 발생이 예상될 때 건물의 에너지 소모를 감소시키는 프로그램일 수 있다. 유틸리티는 예상되는 피크 부하 발생 이전에 경고 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 경고는 예상되는 피크 부하 발생 약 한시간 전에, 또는, 그 아침의 하루 이전에, 전송될 수 있다. 피크 부하 발생은, 냉방 시스템/공조기가 더운 여름날에, 예를 들어, 유틸리티로부터 상당한 양의 전력을 끌어당기고 있을 때, 발생할 것으로 예상될 수 있다. 경고 신호는 건물 내 전기변색 윈도를 제어하도록 구성되는 윈도 컨트롤러에 의해, 또는, 건물의 BMS에 의해 수신될 수 있다. 이러한 경고 신호는 도 7에 도시되는 바와 같이 모듈 A, B, C를 분리시키는 오버라이드 메커니즘일 수 있다. BMS는 그 후, 피크 부하가 예상될 때의 시간에 건물 내 냉방 시스템의 전력 인출을 줄이는 것을 돕도록, 전기변색 윈도(505) 내 적절한 전기변색 소자를 어두운 틴트 레벨로 변화시키도록 윈도 컨트롤러에 지시할 수 있다.
일부 실시예에서, 건물의 외부 윈도(즉, 건물의 외부로부터 건물 내부를 분리시키는 윈도)의 틴트가능 윈도는 구역들로 그룹화될 수 있고, 구역 내 틴트가능 윈도들은 유사한 방식으로 지시받게 된다. 예를 들어, 건물의 서로 다른 바닥 상의, 또는, 건물의 서로 다른 측부 상의, 전기변색 윈도의 그룹들은 서로 다른 구역에 놓일 수 있다. 예를 들어, 건물의 제 1 바닥 상에서, 모든 동향 전기변색 윈도들이 구역 1에 위치할 수 있고, 모든 남향 전기변색 윈도는 구역 2에 위치할 수 있으며, 모든 서향 전기변색 윈도는 구역 3에 위치할 수 있고, 모든 북향 전기변색 윈도는 구역 4에 위치할 수 있다. 다른 예로서, 건물의 제 1 바닥 상의 모든 전기변색 윈도들이 구역 1에 위치할 수 있고, 제 2 바닥 상의 모든 전기변색 윈도들이 구역 2에 위치할 수 있으며, 제 3 바닥 상의 모든 전기변색 윈도들이 구역 3에 위치할 수 있다. 또 다른 예로서, 모든 동향 전기변색 윈도가 구역 1에 위치할 수 있고, 모든 남향 전기변색 윈도가 구역 2에 위치할 수 있으며, 모든 서향 전기변색 윈도가 구역 3에 위치할 수 있고, 모든 북향 전기변색 윈도가 구역 4에 위치할 수 있다. 또다른 예로서, 하나의 바닥 상의 동향 전기변색 윈도가 서로 다른 구역들로 나뉘어질 수 있다. 동일한 측부 및/또는 서로 다른 측부 및/또는 서로 다른 바닥 상의 임의의 개수의 틴트가능 윈도가 하나의 구역에 할당될 수 있다.
일부 실시예에서, 일 구역 내 전기변색 윈도들은 동일한 윈도 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 일 구역 내 전기변색 윈도는 서로 다른 윈도 컨트롤러에 의해 제어될 수 있으나, 윈도 컨트롤러는 모두 센서로부터 동일한 출력 신호를 수신할 수 있고, 동일한 기능 또는 조사표를 이용하여 구역 내 윈도에 대한 틴트 레벨을 결정할 수 있다.
일부 실시예에서, 구역 내 전기변색 윈도는 투과율 센서로부터 출력 신호를 수신하는 윈도 컨트롤러(들)에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 투과율 센서는 구역 내 윈도에 인접하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 투과율 센서는 구역 내에 포함된 IGU를 지닌 프레임 내에 또는 상에 장착될 수 있다(가령, 프레임의 수평 띠인 멀리언(mullion) 내에 또는 상에 장착될 수 있다). 일부 다른 실시예에서, 건물의 단일 측부 상에 윈도를 포함하는 구역 내 전기변색 윈도는 투과율 센서로부터 출력 신호를 수신하는 윈도 컨트롤러(들)에 의해 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 센서(가령, 광센서)는 제 1 구역(가령, 마스터 제어 구역)의 전기변색 윈도(505)를 제어하도록 윈도 컨트롤러에 출력 신호를 제공할 수 있다. 윈도 컨트롤러는 제 1 구역과 동일한 방식으로 제 2 구역(가령, 슬레이브 제어 구역) 내 전기변색 윈도(505)를 또한 제어할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 다른 윈도 컨트롤러는 제 1 구역과 동일한 방식으로 제 2 구역 내 전기변색 윈도(505)를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 건물 관리자, 제 2 구역 내 룸의 점유자, 또는 다른 사람이, 칼라 상태(레벨) 또는 투명 상태와 같은 틴트 레벨에 들어갈 것을 (예를 들어, BMS의 사용자 콘솔로부터의 명령, 또는 틴트 또는 투명 명령을 이용하여) 제 2 구역(즉, 슬레이브 제어 구역) 내 전기변색 윈도에 수동으로 지시할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 구역 내 윈도의 틴트 레벨이 이러한 수동 명령으로 무시될 때, 제 1 구역(즉, 마스터 제어 구역) 내 전기변색 윈도는 투과율 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤러의 제어 하에 유지된다. 제 2 구역은 소정의 시간 주기 동안 수동 명령 모드로 유지될 수 있고, 그 후, 투과율 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤러의 제어 하에 있도록 다시 복귀한다. 예를 들어, 제 2 구역은 오버라이드 명령 수신 후 한 시간 동안 수동 모드에 머무를 수 있고, 그 후, 투과율 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤러의 제어 하에 있도록 다시 복귀할 수 있다.
일부 실시예에서, 건물 관리자, 제 1 구역 내 룸의 점유자 또는 다른 사람이 칼라 상태 또는 투명 상태와 같은 틴트 레벨에 들어가도록 (예를 들어, BMS의 사용자 콘솔로부터의 명령 또는 틴트 명령을 이용하여) 제 1 구역(즉, 마스터 제어 구역) 내 윈도에 수동으로 지시할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 구역 내 윈도의 틴트 레벨이 이러한 수동 명령으로 무시될 때, 제 2 구역(즉, 슬레이브 제어 구역) 내 전기변색 윈도는 외부 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤러의 제어 하에 유지된다. 제 1 구역은 소정의 시간 주기 동안 수동 명령 모드로 유지될 수 있고, 그 후, 투과율 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤러의 제어 하에 있도록 다시 복귀한다. 예를 들어, 제 1 구역은 오버라이드 명령 수신 후 한 시간 동안 수동 모드에 머무를 수 있고, 그 후, 투과율 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤러의 제어 하에 있도록 다시 복귀할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 제 2 구역 내 전기변색 윈도는 제 1 구역에 대한 수동 오버라이드가 수신될 때 이들이 놓인 틴트 레벨을 유지할 수 있다. 제 1 구역은 소정 시간 주기 동안 수동 명령 모드를 유지할 수 있고, 그 후, 제 1 구역 및 제 2 구역 모두가 투과율 센서로부터의 출력을 수신하는 윈도 컨트롤어의 제어 하에 놓이도록 다시 복귀할 수 있다.
틴트가능 윈도의 제어에 관하여 여기서 설명되는 방법 중 어느 것도, 윈도 컨트롤러가 독립형 윈도 컨트롤러인지 또는 건물 네트워크와 인터페이싱되어있는지 여부에 관계없이, 틴트가능 윈도의 틴트를 제어하는데 사용될 수 있다.
무선 또는 유선 통신
일부 실시예에서, 여기서 설명되는 윈도 컨트롤러는 윈도 컨트롤러, 센서, 및 별도의 통신 노드 간에 유선 또는 무선 통신을 위한 구성요소들을 포함한다. 무선 또는 유선 통신은 윈도 컨트롤러와 직접 인터페이싱되는 통신 인터페이스를 이용하여 실현될 수 있다. 이러한 인터페이스는 마이크로프로세서에 대해 원초적일 수 있고, 또는, 이러한 기능들을 실현시키는 추가 회로를 통해 제공될 수 있다.
무선 통신을 위한 별도의 통신 노드가 예를 들어, 무선 윈도 컨트롤러, 엔드, 중간, 또는 마스터 윈도 컨트롤러, 원격 제어 소자, 또는 BMS일 수 있다. 무선 통신은 전기변색 윈도(505)의 작동 및/또는 프로그래밍, 여기서 설명되는 다양한 센서 및 프로토콜로부터 EC 윈도(505)로부터의 데이터 수집, 그리고 무선 통신을 위한 릴레이 포인트로서 전기변색 윈도(505) 이용 중 적어도 하나를 위해 윈도 컨트롤러에 사용된다. 전기변색 윈도(505)로부터 수집되는 데이터는 EC 소자가 활성화된 횟수, 시간에 따른 EC 소자의 효율, 등과 같이 카운트 데이터를 또한 포함할 수 있다. 이러한 무선 통신 특징이 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
일 실시예에서, 무선 통신을 이용하여, 예를 들어, 적외선(IR) 및/또는 RF 신호를 통해, 관련 전기변색 윈도(505)를 작동시킬 수 있다. 소정의 실시예에서, 컨트롤러는 무선 프로토콜 칩, 예를 들어, 블루투스, EnOcean, WiFi, Zigbee, 등을 포함할 것이다. 윈도 컨트롤러는 네트워크를 통한 무선 통신을 또한 가질 수 있다. 윈도 컨트롤러에 대한 입력은 직접 또는 무선 통신을 통해 벽체 스위치에서 최종 사용자에 의해 수동으로 입력될 수 있고, 또는, 입력이 전기변색 윈도가 일 구성요소인 건물의 BMS로부터일 수 있다.
일 실시예에서, 윈도 컨트롤러가 컨트롤러의 분산 네트워크의 일부분일 때, 무선 통신을 이용하여 컨트롤러의 분산 네트워크를 통해 복수의 전기변색 윈도 각각 내외로 데이터를 전달할 수 있으며, 각각의 컨트롤러는 무선 통신 구성요소를 가진다. 예를 들어, 도 15를 다시 참조할 때, 마스터 네트워크 컨트롤러(1103)는 각각의 중간 네트워크 컨트롤러(1105a, 1105b)와 무선으로 통신하고, 각각의 중간 네트워크 컨트롤러는 다시 엔드 컨트롤러(1110)와 무선으로 통신하며, 각각의 엔드 컨트롤러는 전기변색 윈도와 연관된다. 마스터 네트워크 컨트롤러(1103)는 BMS(1100)와 무선으로 또한 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 윈도 컨트롤러 내 적어도 하나의 통신 레벨은 무선으로 수행된다.
일부 실시예에서, 2개 이상의 무선 통신 모드가 윈도 컨트롤러 분산 네트워크에 사용된다. 예를 들어, 마스터 윈도 컨트롤러는 WiFi 또는 Zigbee를 통해 중간 컨트롤러에 무선으로 전송될 수 있고, 중간 컨트롤러는 블루투스, Zigbee, EnOcean, 또는 다른 프로토콜을 통해 엔드 컨트롤러와 통신한다. 다른 예에서, 윈도 컨트롤러는 무선 통신을 위한 최종 사용자 선택의 유동성을 위해, 가외적 무선 통신 시스템을 갖는다.
예를 들어, 마스터 및/또는 중간 윈도 컨트롤러와 최종 윈도 컨트롤러 간의 무선 통신은 유선 통신 라인의 설치를 제거하는 장점을 제공한다. 이는 윈도 컨트롤러와 BMS 간의 무선 통신의 경우에도 마찬가지다. 일 형태에서, 이러한 역할의 무선 통신은, 윈도 작동을 위해, 그리고, 예를 들어, 건물 내 에너지 절감 및 환경 최적화를 위해 BMS에 데이터를 제공하기 위해, 전기 변색 윈도 내외로 데이터 전송에 유용하다. 윈도 위치 데이터 및 센서로부터의 피드백은 이러한 최적화를 위해 동반 상승 효과를 보인다. 예를 들어, 입도 레벨(윈도 단위) 미기후(microclimate) 정보가 건물의 다양한 환경을 최적화시키기 위해 BMS에 공급된다.
VI.
틴트가능
윈도의 기능 제어 시스템의 예
도 17은 실시예에 따라, 건물(가령, 도 15에 도시되는 건물(1101))의 하나 이상의 틴트가능 윈도의 기능(가령, 다른 틴트 레벨로 변화)을 제어하기 위한 시스템(1400)의 구성요소들의 블록도다. 시스템(1400)은 BMS(가령, 도 15에 도시되는 BMS(1100))에 의해 관리되는 시스템들 중 하나일 수 있고, 또는, BMS에 독립적으로 작동할 수 있다.
시스템(1400)은 기능 제어를 위해 틴트가능 윈도에 제어 신호를 전송할 수 있는 마스터 윈도 컨트롤러(1402)를 포함한다. 시스템(1400)은 마스터 윈도 컨트롤러(1402)와 전자적 통신하는 네트워크(1410)를 또한 포함한다. 예측적 제어 로직, 틴트가능 윈도의 기능을 제어하기 위한 다른 제어 로직 및 명령어, 및/또는 센서 데이터가 네트워크(1410)를 통해 마스터 윈도 컨트롤러(1402)에 전송될 수 있다. 네트워크(1410)는 유선 또는 무선 네트워크(가령, 클라우드 네트워크)일 수 있다. 일 실시예에서, 네트워크(1410)는 네트워크(1410)를 통해 틴트가능 윈도를 제어하기 위한 명령어를 BMS로 하여금 건물 내 틴트가능 윈도에 전송할 수 있도록 BMS와 통신할 수 있다.
시스템(1400)은 마스터 윈도 컨트롤러(1402)와 전자 통신하는 벽체 스위치(1490)와, 틴트가능 윈도(도시되지 않음)의 EC 소자(400)를 또한 포함한다. 도시되는 예에서, 마스터 윈도 컨트롤러(1402)는 EC 소자(400)를 가진 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 제어하기 위해 EC 소자(400)에 제어 명령을 전송할 수 있다. 각각의 벽체 스위치(1490)는 EC 소자(400) 및 마스터 윈도 컨트롤러(1402)와 또한 통신한다. 최종 사용자(가령, 틴트가능 윈도를 가진 룸의 점유자)가 벽체 스위치(1490)를 이용하여, EC 소자(400)를 가진 틴트가능 윈도의 틴트 레벨 및 다른 기능을 제어할 수 있다.
도 17에서, 마스터 윈도 컨트롤러(1402)는 마스터 네트워크 컨트롤러(1403), 마스터 네트워크 컨트롤러(1403)와 통신하는 복수의 중간 네트워크 컨트롤러(1405), 및 복수의 엔드 또는 리프 윈도 컨트롤러(1410)를 포함하는 윈도 컨트롤러의 분산 네트워크로 묘사된다. 복수의 엔드 또는 리프 윈도 컨트롤러(1410) 각각은 단일 중간 네트워크 컨트롤러(1405)와 통신한다. 마스터 윈도 컨트롤러(1402)가 윈도 컨트롤러의 분산 네트워크로 도시되지만, 마스터 윈도 컨트롤러(1402)는 다른 실시예에서 단일 틴트가능 윈도의 기능을 제어하는 단일 윈도 컨트롤러일 수도 있다. 도 17의 시스템(1400)의 구성요소들은 도 15와 관련하여 설명되는 구성요소들과 일부 형태에서 유사할 수 있다. 예를 들어, 마스터 네트워크 컨트롤러(1403)는 마스터 네트워크 컨트롤러(1103)와 유사할 수 있고, 중간 네트워크 컨트롤러(1405)는 중간 네트워크 컨트롤러(1105)와 유사할 수 있다. 도 17의 분산 네트워크 내 각각의 윈도 컨트롤러는 프로세서와, 프로세서와 전기 통신하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.
도 17에서, 각각의 리프 또는 엔드 윈도 컨트롤러(1410)는 단일 틴트가능 윈도의 EC 소자(400)와 통신하여, 건물 내 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 제어할 수 있다. IGU의 경우에, 리프 또는 엔드 윈도 컨트롤러(1410)는 EC 소자(400)와 통신할 수 있고, IGU의 멀티플 라이트는 IGU의 틴트 레벨을 제어한다. 다른 실시예에서, 각각의 리프 또는 엔드 윈도 컨트롤러(1410)는 복수의 틴트가능 윈도와 통신할 수 있다. 리프 또는 엔드 윈도 컨트롤러(1410)는 틴트가능 윈도 내로 통합될 수 있고, 또는, 컨트롤러가 제어하는 틴트가능 윈도로부터 분리될 수 있다. 도 17에 리프 및 엔드 윈도 컨트롤러(1410)는 도 15의 엔드 또는 리프 컨트롤러(1110)와 유사할 수 있고, 및/또는 도 4와 관련하여 설명되는 윈도 컨트롤러(450)와 또한 유사할 수 있다.
각각의 벽체 스위치(1490)는 벽체 스위치(1490)와 통신하는 틴트가능 윈도의 틴트 레벨 및 다른 기능을 제어하기 위해 최종 사용자(가령, 룸 점유자)에 의해 작동될 수 있다. 최종 사용자는 연관된 틴트가능 윈도 내 EC 소자(400)에 제어 신호를 전송하도록 벽체 스위치(1490)를 작동시킬 수 있다. 벽체 스위치(1490)로부터 이러한 신호는 일부 경우에 마스터 윈도 컨트롤러(1402)로부터의 신호를 무시할 수 있다. 다른 경우에(가령, 고수요 케이스), 마스터 윈도 컨트롤러(1402)로부터의 제어 신호가 벽체 스위치(1490)로부터의 제어 신호를 무시할 수 있다. 각각의 벽체 스위치(1490)는 리프 또는 엔드 윈도 컨트롤러(1410)와 또한 통신하여, 벽체 스위치(1490)로부터 다시 마스터 윈도 컨트롤러(1402)에 전달되는 제어 신호에 관한 정보(가령, 시간, 날짜, 요청받은 틴트 레벨, 등)를 전송할 수 있다. 일부 경우에, 벽체 스위치(1490)가 수동으로 작동될 수 있다. 다른 경우에, 벽체 스위치(1490)는 예를 들어, 적외선(IR) 및/또는 RF 신호를 이용하여, 제어 신호와 무선 통신을 전송하는 원격 소자(가령, 셀폰, 태블릿, 등)를 이용하여 최종 사용자에 의해 무선으로 제어될 수 있다. 일부 경우에, 벽체 스위치(1490)는 블루투스, EnOcean, WiFi, Zigbee, 등과 같은 무선 프로토콜 칩을 포함할 수 있다. 도 17에 도시된 벽체 스위치(1490)가 벽체 상에 위치하지만, 시스템(1400)의 다른 실시예는 룸 내 어디에도 위치한 스위치를 가질 수 있다.
VII.
예측적
제어 로직의 다른 예
도 18은 실시예에 따라, 건물의 서로 다른 구역 내에 하나 이상의 틴트가능 윈도(가령, 전기변색 윈도)의 틴트 레벨을 제어하는 방법의 예측적 제어 로직을 묘사하는 블록도다. 이 로직은 틴트가능 윈도 내 EC 소자(400)들의 변화 시간을 담당하는 미래의 시간에서 예측적 결정을 행한다. 이러한 예측적 제어 로직은 도 17에 대해 설명한 시스템(1400)의 구성요소에 의해, 또는, 다른 개시되는 실시예의 시스템들의 구성요소에 의해 이용될 수 있다. 도시되는 예에서, 예측적 제어 로직의 일부분윈도 컨트롤러(1410)에 의해 수행되고, 다른 부분은 네트워크 컨트롤러(1408)에 의해 수행되며, 모듈 1(1406)의 로직은 윈도 컨트롤러(1410) 및 네트워크 컨트롤러(1408)로부터 별개의 구성요소에 의해 수행된다. 대안으로서, 모듈 1(1406)은 윈도 컨트롤러(1410)에 로딩될 수 있는 별도의 로직일 수 있다.
도 18에서, 윈도 컨트롤러(1410) 및 모듈 1(1406)에 의해 이용되는 예측적 제어 로직 부분은 BMS(1407)에 의해 관리된다. BMS(1407)는 도 15와 관련하여 설명되는 BMS(1100)와 유사할 수 있다. BMS(1407)는 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 윈도 컨트롤러(1410)와 전기적 통신을 이룬다. 다른 실시예에서, 다른 통신 프로토콜이 사용될 수 있다. 도 18에 도시되지 않지만, 모듈 1(1406)은 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 BMS(1407)와 또한 통신하고 있습니다. 다른 실시예에서, 도 18에 도시되는 예측적 제어 로직은 BMS에 관계없이 작동할 수 있다.
네트워크 컨트롤러(1408)는 하나 이상의 센서(가령, 외부 광 센서)로부터의 센서 판독치를 수신하고, 센서 판독치를 W/m2으로 센서 판독을 변화시킬 수 있다. 네트워크 컨트롤러(1408)는 CANbus 또는 CANOpen 프로토콜을 통해 윈도 컨트롤러(1410)와 전자적 통신한다. 네트워크 컨트롤러(1408)는 윈도 컨트롤러(1410)에 변환된 센서 판독치를 전송한다. 네트워크 컨트롤러(1408)는 도 17의 마스터 네트워크 컨트롤러(1403), 또는 중간 네트워크 컨트롤러(1405)와 유사할 수 있다.
도 18에서, 윈도 컨트롤러(1410)에 의해 이용되는 예측적 제어 알고리즘의 일부분이 마스터 스케줄러(1502)를 포함한다. 마스터 스케쥴러(1502)는 서로 다른 하루의 시간 및/또는 날짜에 서로 다른 타입의 제어 프로그램을 이용할 수 있는 스케줄을 사용자(가령, 건물 관리자)로 하여금 준비하게 하는 로직을 포함한다. 각각의 제어 프로그램은 하나 이상의 독립 변수에 기초하여 틴트 레벨을 단순히 결정하기 위한 로직을 포함한다. 일 타입의 제어 프로그램은 단순히 순수 상태(pure state)다. 순수 상태는 다른 조건에 관계없이, 소정의 시간 주기 동안 고정된 특정 레벨의 틴트(가령, 투과율 = 40%)를 의미한다. 예를 들어, 건물 관리자는 매일 오후 3시 이후 윈도가 투명함을 명시할 수 있다. 다른 예로서, 건물 관리자는 매일 오후 8시부터 오전 6시까지의 시간 사이의 시간 주기 동안 순수 상태를 명시할 수 있다. 하루 중 나머지 시간에, 다른 타입의 제어 프로그램이 이용될 수 있고, 예를 들어, 더 큰 레벨의 정교화가 이용될 수 있다. 일 타입의 제어 프로그램은 높은 수준의 정교화를 제공한다. 예를 들어, 이러한 타입의 고도로 정교화된 제어 프로그램은 도 18을 참조하여 설명되는 예측적 제어 로직을 포함하고, 모듈 1(1406)의 로직 모듈 A, B, C 중 하나 이상의 구현예를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 다른 고도로 정교화된 이러한 타입의 제어 프로그램은 도 18을 참조하여 설명되는 예측적 제어 로직을 포함하며, 본 단락 VII에서 나중에 설명되는 모듈 1(1406) 및 모듈 D의 로직 모듈 A, B, C 중 하나 이상의 구현예를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 이러한 타입의 다른 고도로 정교화된 제어 프로그램은 도 7을 참조하여 설명되는 예측적 제어 로직이며, 도 8, 9, 12를 참조하여 설명되는 로직 모듈 A, B, C의 풀 멀티-모듈 구현예를 포함한다. 본 예에서, 예측적 제어 로직은 모듈 A 및 B에서 태양 정보 및 모듈 C에서 센서 피드백을 이용한다. 고도로 정교화된 제어 프로그램의 다른 예는 도 7을 참조하여 설명되는 예측적 제어 로직이며, 도 8, 9, 12를 참조하여 설명되는 로직 A, B, C 중 하나 또는 둘의 부분 로직 모듈 구현예를 갖는다. 다른 타입의 제어 프로그램은 하나 이상의 센서(가령, 광센서)로부터 피드백에 의존하는, 그리고 태양 위치와 관계없이 틴트 레벨을 조정하는, 임계 제어 프로그램이다. 마스터 스케줄러(1502)를 이용하는 기술적 장점 중 하나는 틴트 레벨 결정에 사용되는 제어 프로그램(방법)을 사용작가 선택 및 스케줄링할 수 있다는 점이다.
마스터 스케줄러(1502)는 하루 24시간에 기초하여 날짜 및 하루의 시간의 측면에서 시간에 따라 스케줄 내 제어 프로그램을 구동한다. 마스터 스케줄러(1502)는 주중 5일(월요일부터 금요일) 및 주말 2일(토요일 및 일요일)의 주 7일에 기초하여 달력 날짜 및/또는 하루의 측면에서 날짜를 결정할 수 있다. 마스터 스케줄러(1502)는 소정의 날들이 휴일인지 여부를 또한 결정할 수 있다. 마스터 스케줄러(1502)는 사이트 데이터(1506)에 의해 결정되는 틴트가능 윈도의 위치에 기초하여 일광 절약제를 위한 하루의 시간을 자동적으로 조정할 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 스케줄러(1502)는 별도의 휴일 스케줄을 이용할 수 있다. 사용자는 휴일 스케줄 중 이용할 제어 프로그램을 결정하였을 수 있다. 사용자는 휴일 스케줄에 포함될 날들을 결정할 수 있다. 마스터 스케줄러(1502)는 사용자에 의해 설정된 기본 스케줄을 복사할 수 있고, 휴일 스케줄 중 휴일에 대한 수정사항을 사용자가 설정할 수 있게 한다.
마스터 스케줄러(1502)에 의해 이용되는 스케줄 준비시, 사용자는 선택된 프로그램이 이용될 건물의 구역을 선택할 수 있다(구역 선택). 각각의 구역은 하나 이상의 틴트가능 윈도를 포함한다. 일부 경우에, 구역은 공간 타입과 연관된 영역일 수 있고(가령, 특정 위치에서 데스크를 가진 사무실, 회의실, 등), 또는 복수의 공간 타입과 연관될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 1) 월요일부터 금요일까지: 오전 8시에 70도로 난방하고 오후 3시에 에어컨을 켜서 사무실 온도를 80도로 유지하며, 그 후 모든 에어컨을 끄고 주중에 오후 5시에 난방하며, 2) (토요일 및 일요일에) 난방 및 공조를 모두 끄도록, 운영되는 사무실을 가진 구역 1을 선택할 수 있다. 다른 예로서, 사용자는 로직 모듈 A, B, C 모두를 이용하여 모듈 1의 풀-모듈 구현예를 포함한, 도 18의 예측적 제어 로직을 구동하도록 회의실을 가진 구역 2를 세팅할 수 있다. 다른 예로서, 사용자는 오전 8시부터 오후 3시까지 모듈 1을, 그리고, 오후 3시 이후 임계 프로그램 또는 순수 상태를 구동하도록 회의실을 가진 구역 1을 선택할 수 있다. 다른 경우에, 구역은 전체 건물일 수 있고, 또는, 건물 내 하나 이상의 윈도일 수 있다.
센서 입력을 이용할 수 있는 프로그램으로 스케줄을 준비할 때, 사용자는 프로그램에 사용되는 센서(들)를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 틴트가능 윈도에 또는 근처에 위치하는 센서 또는 지붕에 위치하는 센서를 선택할 수 있다. 다른 예로서, 사용자는 특정 센서의 ID 값을 선택할 수 있다.
윈도 컨트롤러(1410)에 의해 이용되는 예측적 제어 로직의 일부분은 마스터 스케줄러(1502)와 전자적 통신하는 사용자 인터페이스(1504)를 또한 포함한다. 사용자 인터페이스(1504)는 사이트 데이터(1506), 구역/그룹 데이터(1508), 및 감지 로직(1516)과 또한 통신한다. 사용자는 사용자 인터페이스(1504)를 이용하여 스케줄을 준비하도록(새 스케줄을 발생시키거나 기존 스케줄을 수정) 스케줄 정보를 입력할 수 있다. 사용자 인터페이스(1504)는 예를 들어, 키패드, 터치패드, 키보드, 등과 같은 입력 장치를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1504)는 스케줄에 관한 정보를 출력하기 위해 그리고 스케줄 설정을 위한 선택가능 옵션을 제공하기 위해 디스플레이를 또한 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1504)는 컴퓨터 판독가능 매체(CRM)와 전자적 통신하는 프로세서(가령, 마이크로프로세서)와 전자적 통신한다. 프로세서 및 CRM 모두 윈도 컨트롤러(1410)의 구성요소다. 마스터 스케줄러(1502)의 로직 및 예측적 제어 로직의 다른 구성요소들은 윈도 컨트롤러(1410)의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다.
사용자는 사용자 인터페이스(1504)를 이용하여 사이트 데이터(1506) 및/또는 구역/그룹 데이터(1508)를 입력할 수 있다. 사이트 데이터(1506)는 건물의 위치에 대한 위도, 경도, 및 GMT 오프셋을 포함한다. 구역/그룹 데이터는 건물의 각각의 구역 내 하나 이상의 틴트가능 윈도에 대한 점유 조사표와, 위치, 치수(가령, 윈도 폭, 윈도 높이, 창문틀 폭, 등), 배향(가령, 윈도 틸트), 외부 차광부(가령, 오버행 깊이, 윈도 위 오버행 위치, 측부까지 좌측/우측 핀 치수, 좌측/우측 핀 깊이, 등), 데이텀 글래스 SHGC를 포함한다. 도 18에서, 사이트 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)는 정적 정보(즉, 예측적 제어 로직의 구성요소에 의해 변경되지 않는 정보)다. 다른 실시예에서, 이 데이터는 즉석에서 발생될 수 있다. 사이트 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)가 윈도 컨트롤러(1410)의 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다.
스케줄 준비(또는 수정)시, 사용자는 건물의 각각의 구역 내 서로 다른 시간 주기에서 마스터 스케줄러(1502)가 구동할 컴퓨터 프로그램을 선택한다. 일부 경우에, 사용자는 복수의 제어 프로그램을 선택할 수 있다. 이러한 경우에, 사용자는 사용자 인터페이스(1405) 상에 디스플레이되는 모든 제어 프로그램의 리스트(가령, 메뉴)로부터 하나의 제어 프로그램을 선택함으로써 스케줄을 준비할 수 있다. 다른 경우에, 사용자는 모든 제어 프로그램들의 리스트로부터 가용한 옵션을 제한하였을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 2개의 제어 프로그램의 이용을 위해서만 지불하였을 수 있다. 본 예에서, 사용자는 사용자에 의해 지불된 2개의 제어 프로그램 중 하나를 선택할 수 있을 뿐이다.
사용자 인터페이스(1405)의 한 예가 도 19에 도시된다. 본 도시되는 예에서, 사용자 인터페이스(1405)는 마스터 스케줄러(1502)에 의해 이용되는 스케줄을 발생 또는 변경하는데 사용되는 스케줄 정보를 입력하기 위한 표 형태다. 예를 들어, 사용자는 시작 및 정지 시간을 입력함으로써 표에 시간 주기를 입력할 수 있다. 사용자는 프로그램에 의해 사용되는 센서를 또한 선택할 수 있다. 사용자는 사이트 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)를 또한 입력할 수 있다. 사용자는 "태양 투과 조사"를 선택함으로써 사용될 점유 조사표를 또한 선택할 수 있다.
도 18로 되돌아가서, 윈도 컨트롤러(1410)에 의해 이용되는 예측적 제어 로직의 부분은 하루의 시간(미리보기) 로직(1510)을 또한 포함한다. 하루의 시간(미리보기) 로직(1510)은 예측적 결정을 하기 위해 예측적 제어 로직에 의해 사용되는 미래의 시간을 결정한다. 미래의 시간은 틴트가능 윈도에서 EC 소자(400)의 틴트 레벨을 변화시키는데 필요한 시간을 설명한다. 변화 시간을 설명하는 시간을 이용함으로써, 예측적 제어 로직은 EC 소자(400)가 제어 신호 수신 후 틴트 레벨로 변화하기 위해 가졌을 시간에 대해 미래 시간에 대해 적절한 틴트 레벨을 예측할 수 있다. 하루의 시간 부분(1510)은 구역/그룹 데이터로부터 대표 윈도에 관한 정보(가령 윈도 치수, 등)에 기초하여 대표 윈도 내 EC 소자의 변화 시간을 추정할 수 있다. 그 후, 하루의 시간 로직(1510)은 변화 시간 및 현 시간에 기초하여 미래 시간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 미래 시간은 변화 시간에 추가된 현 시간보다 크거나 같을 수 있다.
구역/그룹 데이터는 각각의 구역의 대표 윈도에 관한 정보를 포함한다. 일 경우에, 대표 윈도는 구역 내 윈도들 중 하나일 수 있다. 다른 경우에, 대표 윈도는 해당 구역 내 모든 윈도로부터 모든 성질들의 평균화에 기초하여 평균 성질(가령, 평균 치수)를 가진 윈도일 수 있다.
윈도 컨트롤러(1410)에 의해 이용되는 예측적 제어 로직은 태양 위치 연산기(1512)를 또한 포함한다. 태양 위치 연산기(1512)는 시간 상의 한 순간에 태양 위치, 태양 방위각, 및 태양 고도를 결정하는 로직을 포함한다. 도 18에서, 태양 위치 연산기(1512)는 하루의 날짜 로직(1510)으로부터 수신되는 미래의 시간 순간에 기초하여 결정을 행한다. 태양 위치 연산기(1512)는 미래 시간, 건물의 위도 및 경도 좌표, 그리고, 태양 위치 연산과 같은, 연산을 하는데 필요할 수 있는 다른 정보를 수신하기 위해 하루의 날짜 부분(1510) 및 사이트 데이터(1506)와 통신한다. 태양 위치 연산기(1512)는 연산되는 태양 위치에 기초하여 하나 이상의 결정을 또한 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 태양 위치 연산기(1512)는 모듈 1(1406)의 모듈 A, B, C로부터 맑은 하늘 복사 조도를 연산할 수 있고 또는 다른 결정을 행할 수 있다.
윈도 컨트롤러(1410)에 의해 이용되는 제어 로직은 감지 로직(1516), 사용자 인터페이스(1405), 태양 위치 연산기(1512), 및 모듈 1(1406)과 통신하는 스케줄 로직(1518)을 또한 포함한다. 스케줄 로직(1518)은 모듈 1(1406)로부터 지능형 로직(1520)을 통과하는 틴트 레벨을 이용할지 여부 또는 다른 고려사항에 기초하여 다른 틴트 레벨을 이용할지 여부를 결정하는 로직을 포함한다. 예를 들어, 일출 및 일몰 시각이 연중 변화함에 따라, 사용자는 이러한 변화를 나타내도록 스케줄을 리프로그래밍하는 것을 원치 않을 수 있다. 스케줄 로직(1518)은 이러한 시간 변화를 위해 스케줄을 사용자가 리프로그래밍할 필요없이, 일몰전 그리고 일몰 후 적절한 틴트 레벨을 설정하도록 태양 위치 연산기(1512)로부터 일출 및 일몰 시간을 이용할 수 있다. 예를 들어, 스케줄 로직(1508)은 태양 위치 연산기(1512)로부터 수신된 일출 시각에 따라, 아직 일출 이전임을, 그리고, 모듈 1(1406)로부터 거쳐간 틴트 레벨 대신에, 일출전 틴트 레벨이 사용되어야함을 결정할 수 있다. 스케줄 로직(1518)에 의해 결정되는 틴트 레벨은 감지 로직(1516)에 전달된다.
감지 로직(1516)은 오버라이드 로직(1514), 스케줄 로직(1518), 및 사용자 인터페이스(1405)와 통신한다. 감지 로직(1516)은 스케줄 로직(1516)으로부터 거쳐간 틴트 레벨을 이용할지 여부, 또는, 하나 이상의 센서로부터 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 수신되는 센서 데이터에 기초하여 다른 틴트 레벨을 이용할지 여부를 결정하는 로직을 포함한다. 위 단락의 예를 이용하여, 스케줄 로직(1518)이 아직 일출 전이고 일출전 틴트 레벨을 거쳤음을 결정하고 센서 데이터가 실제로 태양이 떠올랐음을 보여줄 경우, 감지 로직(1516)은 모듈 1(1406)로부터 스케줄 로직(1518)을 통해 거쳐간 틴트 레벨을 이용할 것이다. 감지 로직(1516)에 의해 결정되는 틴트 레벨은 오버라이드 로직(1514)에 전달된다.
BMS(1407) 및 네트워크 컨트롤러(1408)는 고-수요(또는 피크 부하) 오버라이드의 필요성을 전송하는 신호를 수신하기 위해 수요 응답(가령, 유틸리티 회사)과 또한 전자적 통신한다. 수요 응답으로부터 이러한 신호를 수신함에 응답하여, BMS(1407) 및/또는 네트워크 컨트롤러(1408)는 수요 응답으로부터 오버라이드 정보를 처리할 오버라이드 로직(1514)에 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 명령어를 전송할 수 있다. 오버라이드 로직(1514)은 BACnet 인터페이스(1408)를 통해 BMS(1407) 및 네트워크 컨트롤러(1408)와 통신하고, 감지 로직(1516)과도 통신한다.
오버라이드 로직(1514)은 예측적 제어 로직을 분리시키고 다른 고려사항에 기초하여 오버라이드 틴트 레벨을 이용하도록 소정 타입의 오버라이드를 가능하게 한다. 예측적 제어 로직을 분리시킬 수 있는 오버라이드 타입의 몇가지 예는 고-수요(또는 피크 부하) 오버라이드, 수동 오버라이드, 공실 오버라이드, 등을 포함한다. 고-수요(또는 피크 부하) 오버라이드는 수요 응답으로부터 틴트 레벨을 규정한다. 수동 오버라이드의 경우, 최종 사용자는 수동으로 또는 원격 소자를 통해(도 17에 도시되는) 벽체 스위치(1490)에서 오버라이드 값을 입력할 수 있다. 공실 오버라이드는 공실(즉, 룸에 점유자가 없음)에 기초하여 오버라이드 값을 규정한다. 이러한 경우에, 감지 로직(1516)은 룸이 비어있음을 표시하는 센서(가령, 모션 센서)로부터 센서 데이터를 수신할 수 있고, 감지 로직(1516)은 오버라이드 값을 결정하고 오버라이드 값을 오버라이드 로직(1514)에 중계할 수 있다. 오버라이드 로직(1514)은 오버라이드 값을 수신할 수 있고, 높은 우선순위(즉, 수요 응답)를 가진 소스로부터 수신되는 다른 오버라이드 값과 같은, 다른 값의 이용, 또는, 오버라이드 값의 이용 여부를 결정할 수 있다. 일부 경우에, 오버라이드 로직(1514)은 도 7과 관련하여 설명된 오버라이드 단계(630, 640, 650)과 유사한 단계들에 의해 작동될 수 있다.
윈도 컨트롤러(1410)에 의해 이용되는 제어 로직은 모듈 A(1550), B(1558), 및 C(1560) 중 하나 이상을 중지시킬 수 있는 지능형 로직(1520)을 또한 포함한다. 일 경우에, 지능형 로직(1520)은 사용자가 지불하지 않은 하나 이상의 모듈을 중지시키는데 사용될 수 있다. 지능형 로직(1520)은 모듈 A에서 이루어진 투과 연산과 같이, 소정의 더 정교한 특징들의 이용을 막을 수 있다. 이러한 경우에, 태양 연산기 정보를 "단락 회로화"하는 기본 로직이 사용되며, 이를 이용하여, 가능하다면 하나 이상의 센서의 도움으로, 틴트 레벨을 연산할 수 있다. 기본 로직으로부터 이러한 틴트 레벨이 스케줄 로직(1518)에 전송된다.
지능형 로직(1520)은 윈도 컨트롤러(1410)와 모듈 1(1406) 간에 소정의 통신을 전환(diverting)함으로써 모듈들(모듈 A(1550), 모듈 B(1558), 모듈 C(1560)) 중 하나 이상을 중지시킬 수 있다. 예를 들어, 태양 위치 연산기(1512)와 모듈 A(1550) 간의 통신이 지능형 로직(1520)을 통해 진행되고, 모듈 A(1550), 모듈 B(1558), 모듈 C(1560)을 정지시키도록 지능형 로직(1520)에 의해 스케줄 로직(1518)에 전환될 수 있다. 다른 예로서, (1552)에서 모듈 A로부터 (15540에서 맑은 하늘 복사 조도 연산까지 틴트 레벨 통신은 지능형 로직(1520)을 통해 진행되고, 대신에 스케줄 로직(1518)으로 전환되어, 모듈 B(1558) 및 모듈 C(1560)를 정지시킨다. 또 다른 예에서, (1558)에서 모듈 B로부터 모듈 C(1560)으로 틴트 레벨 통신은 지능형 로직(1520)을 통해 진행되고, 스케줄 로직(1518)으로 전환되어 모듈 C(1560)를 정지시킬 수 있다.
모듈 1(1406)은 윈도 컨트롤러(1410)의 스케줄 로직(1518)에 틴트 레벨을 결정 및 복귀시키는 로직을 포함한다. 로직은 하루의 시간부(1510)에 의해 제공되는 미래 시간에 적합할 틴트 레벨을 예측한다. 틴트 레벨은 스케줄 내 각각의 구역과 연관된 대표 틴트가능 윈도를 위해 결정된다.
도 18에서, 모듈 1(1406)은 모듈 A(1550), 모듈 B(1558), 및 모듈 C(1560)를 포함하며, 이들은 도 8, 9, 12, 13과 관련하여 설명된 모듈 A, B, C에서 수행되는 단계들과 어느 측면에서 유사한 소정의 단계들을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 모듈 1(1406)은 도 8, 9, 12, 13과 관련하여 설명된 바와 같이 모듈 A, B, C로 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모듈 1(1406)은 도 14와 관련하여 설명된 모듈 A, B, C로 구성될 수 있다.
도 18에서, 모듈 A(1550)는 대표 틴트가능 윈도를 통해 투과 깊이를 결정한다. 모듈 A(1550)에 의해 예측되는 투과 깊이는 미래 시간에서이다. 모듈 A(1550)는 태양 위치 연산기(1512)로부터 수신되는 태양의 결정된 위치(즉, 태양 방위각 및 태양 고도)에 기초하여, 그리고, 대표 틴트가능 윈도의 위치, 수용 각도, 윈도 치수, 윈도 배향(즉, 면하는 방향), 및 구역/그룹 데이터(1508)로부터 불러들여지는 외부 차광부의 세부사항에 기초하여, 투과 깊이를 연산한다.
그 후 모듈 A(1550)는 연산되는 투과 깊이를 위해 점유자 편안함을 제공할 틴트 레벨을 결정한다. 모듈 A(1550)는 구역/그룹 데이터(1508)로부터 불러들여지는 점유 조사표를 이용하여, 대표 틴트가능 윈도와 연관된 공간 타입, 연산되는 투과 깊이, 그리고 윈도의 수용 각도를 위한 요망 틴트 레벨을 결정할 수 있다. 모듈 A(1550)는 단계(1552)에서 틴트 레벨을 출력한다.
대표 틴트가능 윈도에 입사되는 최대 맑은 하늘 복사 조도는 로직(1554)에서 항시 예측된다. 미래 시간의 맑은 하늘 복사 조도는 건물의 위도 및 경도 좌표와, 사이트 데이터(1506) 및 구역/그룹 데이터(1508)로부터 대표 윈도 배향(즉, 윈도가 면하는 방향)에 기초하여 또한 예측된다. 이러한 맑은 하늘 복사 조도 연산은 다른 실시예에서 태양 위치 연산기(1512)에 의해 수행될 수 있다.
모듈 B(1556)는 그 후 틴트 레벨을 증분 방식으로 증가시킴으로써 새 틴트 레벨을 연산한다. 이러한 각각의 증분 단계에서, 새 틴트 레벨에 기초한 룸 내 내부 복사 조도는 다음 수식을 이용하여 결정된다: 내부 복사 조도 = 틴트 레벨 SHGC x 맑은 하늘 복사 조도. 모듈 B는, 내부 복사 조도가 데이텀 내부 복사 조도(데이텀 SHGC x 최대 맑은 하늘 복사 조도)보다 작거나 같고 틴트 레벨이 A로부터의 틴트 레벨보다 밝지 않은 경우의 틴트 레벨을 선택한다. 모듈 B(1556)는 B로부터 선택된 틴트 레벨을 출력한다. B로부터 틴트 레벨로부터, 로직(1558)은 외부 복사 조도 및 연산되는 하늘광 복사 조도를 연산한다.
모듈 C(1560)는 복사 조도의 센서 판독이 맑은 하늘 복사 조도보다 작은지 여부의 결정을 행한다. 결정 결과가 예일 경우, 연산되는 틴트 레벨은 증분 방식으로 밝아져서(투명해져서), 결과적으로 값이 센서 판독치 x 틴트 레벨 SHGC로 연산되는 틴트 레벨보다 작거나 일치하지만, B로부터의 데이텀 내부 복사 조도를 넘지 않게 된다. 결정 결과가 아니오인 경우, 연산되는 틴트 레벨은 모듈 B(1556)에서 행하여지듯이 증분 단계에서 더 어두워진다. 모듈 C는 틴트 레벨을 출력한다. 로직(1562)은 모듈 C로부터의 틴트 레벨이 최종 틴트 레벨임을 결정하고, 이러한 최종 틴트 레벨(모듈 C로부터의 틴트 레벨)을 윈도 컨트롤러(1410)의 스케줄 로직(1518)으로 복귀시킨다.
일 형태에서, 모듈 1(1406)은 구역 내 틴트가능 윈도를 통한 태양광의 방향 및 세기에 대한, 주변 환경의 효과를 예측할 수 있는 제 4 모듈 D를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 인접 건물 또는 다른 구조물은 건물을 가려서 일부 광이 윈도를 통과하는 것을 막을 수 있다. 다른 예로서, 이웃하는 건물로부터의 반사 표면(가령, 눈, 물, 등을 가진 표면), 또는, 건물을 둘러싸는 환경에서의 다른 표면이 광을 틴트가능 윈도로 반사시킬 수 있다. 이러한 반사광은 틴트가능 윈도 내로 광의 세기를 증가시킬 수 있고, 점유 공간에서 눈부심을 야기할 수 있다. 모듈 D에 의해 예측되는 태양광의 세기 및 방향의 값에 따라, 모듈 D는 모듈 A, B, C로부터 결정되는 틴트 레벨을 수정할 수 있고, 또는, 구역/그룹 데이터 내 대표 윈도의 수용 각도 또는 투과 깊이 연산과 같은, 모듈 A, B, C로부터의 소정의 결정을 수정할 수 있다.
일부 경우에, 건물 주변의 환경을 결정하기 위해 사이트 연구가 수행될 수 있고, 및/또는 주변 환경의 영향을 결정하기 위해 하나 이상의 센서가 사용될 수 있다. 사이트 연구로부터의 정보는 소정의 시간 주기 동안 반사 및 차광(둘러싸는) 효과의 예측에 기초한 정적 정보일 수 있고, 또는, 주기적 기준으로 또는 다른 시간 기준으로 업데이트될 수 있는 동적 정보일 수 있다. 일 경우에, 모듈 D는 이러한 사이트 연구를 이용하여, 구역/그룹 데이터로부터 불러온 각각의 구역의 대표 윈도의 표준 수용 각도 및 관련 θ1 및 θ2(도 20에 도시됨)를 수정할 수 있다. 모듈 D는 예측적 제어 로직의 다른 모듈에 대표 윈도에 관한 이러한 수정된 정보를 전송할 수 있다. 주변 환경의 영향을 결정하기 위해 모듈 D에 의해 이용되는 하나 이상의 센서는 다른 모듈(가령, 모듈 C)에 의해 이용되는 동일 센서일 수 있고, 또는 다른 센서일 수 있다. 이러한 센서들은 모듈 D를 위한 주변 환경의 영향을 결정하기 위해 전용으로 설계될 수 있다.
도 18에 도시되는 예측적 제어 로직을 작동시키기 위해, 사용자는 첫번째로 시간 및 날짜, 구역, 센서, 및 사용되는 프로그램의 세부사항과 함께 스케줄을 준비한다. 대안으로서, 디폴트 스케줄이 제공될 수 있다. 스케줄이 배치(저장)되면, 소정의 시간 간격(매 1분, 5분, 10분, 등)으로, 하루의 시간부(1510)가 스케줄 내 각각의 구역 또는 대표 윈도 내 EC 소자(400)의 변화 시간 및 현 시간에 기초하여 미래의 하루 시간을 결정한다. 구역/그룹 데이터(1508) 및 사이트 데이터(1506)를 이용하면, 태양 위치 연산기(1512)는 스케줄 내 각각의 구역의 각각의 대표 윈도에 대한 미래(미리보기) 시간에서의 태양 위치를 결정한다. 사용자에 의해 준비된 스케줄에 기초하여, 지능형 로직(1520)을 이용하여, 스케줄 내 각 구역에 대해 이용할 프로그램을 결정할 수 있다. 각각의 구역에 대하여, 스케줄된 프로그램을 이용하고, 해당 미래 시간에 적절한 틴트 레벨을 예측한다. 오버라이드가 존재할 경우, 오버라이드 값이 사용될 것이다. 오버라이드가 없을 경우, 프로그램에 의해 결정되는 틴트 레벨이 사용될 것이다. 각각의 구역에 대하여, 윈도 컨트롤러(1410)는 미래 시간에 의해 해당 구역 내 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 변화시키도록, 스케줄된 프로그램에 의해 결정되는 구역-별 틴트 레벨을 가진 제어 신호를 관련 EC 소자(400)에 전송할 것이다.
VIII. 점유 조사표의 예
도 20은 점유 조사표의 한 예를 포함하는 도면이다. 표의 틴트 레벨은 Tvis(가시광 투과율)에 대한 값이다. 표는 태양 각도 θsun이 θ1=30도와 θ2=120도 사이의 윈도의 수용 각도 사이에 있을 때, 특정 공간 타입에 대해 연산되는 투과 깊이 값(2피트, 4피트, 8피트, 및 15피트)의 서로 다른 조합에 대해 서로 다른 틴트 레벨(Tvis 값)을 포함한다. 이 표는 4%(가장 밝음), 20%, 40%, 및 63%를 포함하는 4개의 틴트 레벨에 기초한다. 도 20은 θ1 및 θ2의 각도 사이에 각도 θsun을 갖는 태양광에 대한 윈도의 수용 각도와 윈도 근처의 데스크의 도면을 또한 도시한다. 이 도면은 데스크의 위치와 태양 각도 θsun 사이의 관계를 보여준다. 태양각 θsun이 θ1과 θ2 사이의 수용 각도 사이에 있을 때, 태양광은 데스크의 표면과 만날 것이다. 태양각 θsun이 θ1과 θ2 사이의 수용 각도 사이에 있을 때(θ1 < θsun < θ2일 경우) 그리고 투과 깊이가 윈도 틴팅을 위한 기준에 부합할 때, 점유 조사표에 의해 결정되는 틴트 레벨이 윈도 컨트롤러에 전송되며, 윈도 컨트롤러는 결정된 틴트 레벨로 윈도를 변화시키도록 윈도 내 EC 소자에 제어 신호를 전송한다. 이러한 2개의 각도 θ1 및 θ2는 각각의 윈도에 대해 연산 또는 측정될 수 있고, 해당 구역의 다른 윈도 파라미터와 함께 구역/그룹 데이터(1508)에 저장될 수 있다.
도 21A, 21B, 21C는 실시예에 따라, 건물(2100)의 일부분의 평면도다. 건물(2100)은 도 15의 건물(1101)과 일부 측면에서 유사할 수 있고, 건물(2100)의 룸들은 도 5, 6A, 6B, 6C에 제시되는 룸(500)과 일부 측면에서 유사할 수 있다. 건물(2100)의 일부분은 건물(2100) 내에 사무실 내 데스크, 칸막이 방들(a group of cubicles), 및 회의실을 포함하는, 서로 다른 3가지의 공간 타입을 포함한다. 도 21A, 21B, 21C는 서로 다른 각도 θsun에서의 태양을 도시한다. 이러한 도면은 건물(2100) 내 서로 다른 타입의 윈도의 서로 다른 수용 각도를 또한 도시한다. 예를 들어, 가장 큰 윈도를 가진 회의실은 룸 내로 가장 많은 광을 허용하는 최대 수용 각도를 가질 것이다. 본 예에서, 관련 점유 조사표의 Tvis 값은 회의실용으로 비교적 낮을 수 있다(저-투과율). 그러나, 동일 수용각을 가진 유사 윈도가 대신에 일광욕실에 있었을 경우, 관련 점유 조사표의 Tvis 값이 더 높은 값(고-투과율)이어서 더 많은 태양광이 룸 내로 유입될 수 있게 된다.
IX. 서브시스템
도 22는 실시예에 따라 틴트 레벨 또는 더 틴트가능한 윈도의 제어에 사용되는 윈도 컨트롤러에 존재할 수 있는 서브시스템들의 블록도다. 예를 들어, 도 17에 도시되는 윈도 컨트롤러는 프로세서(가령, 마이크로프로세서)와, 프로세서와 전자적 통신하는 컴퓨터 판독가능 매체를 가질 수 있다.
도면에서 앞서 설명된 다양한 구성요소들은 여기서 설명되는 기능들을 촉진시키도록 서브시스템들 중 하나 이상을 이용하여 작동될 수 있다. 도면 내 임의의 구성요소들은 여기서 설명되는 기능들을 돕기 위해 임의의 적절한 개수의 서브시스템을 이용할 수 있다. 이러한 서브시스템 및/또는 구성요소들의 예가 도 22에 도시된다. 도 22에 도시되는 서브시스템은 시스템 버스(2625)를 통해 상호연결된다. 프린터(2630), 키보드(2632), 고정 디스크(2634)(또는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 다른 메모리), 디스플레이 어댑터(2638)에 연결되는 디스플레이(2430), 및 기타와 같은 추가 서브 시스템들이 도시된다. 주변 장치 및 입/출력(I/O) 장치(I/O 컨트롤러(2640)에 연결됨)는 시리얼 포트(2642)와 같은 당 분야에 알려진 임의의 개수의 수단에 의해 컴퓨터 시스템에 연결될 수 있다. 예를 들어, 시리얼 포트(2642) 또는 외부 인터페이스(2644)를 이용하여 컴퓨터 장치를 인터넷, 마우스 입력 장치, 또는 스캐너와 같은 광역 네트워크에 연결할 수 있다. 시스템 버스를 통한 상호연결을 이용하여, 프로세서(2410)가 각각의 서브시스템과 통신할 수 있고, 시스템 메모리(2646) 또는 고정 디스크(2634)로부터의 명령어의 실행을, 그리고, 서브시스템간 정보 교환을 제어할 수 있다. 시스템 메모리(2646) 및/또는 고정 디스크(2634)는 컴퓨터 판독가능 매체를 구체화할 수 있다. 이러한 요소들 중 임의의 요소가 앞서 설명한 특징부에 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 시스템의 프린터(2630) 또는 디스플레이(2430)와 같은 출력 장치가 데이터의 다양한 형태를 출력할 수 있다. 예를 들어, 시스템(1400)은 사용자에게 디스플레이에 대한 스케줄 정보를 출력할 수 있다.
발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 상술한 예측적 제어 로직, 다른 제어 로직, 및 연관된 제어 방법 중 임의의 수단/방법(가령, 도 18과 관련하여 설명된 로직, 도 7, 8, 9, 12, 13과 관련하여 설명된 로직, 및 도 14와 관련하여 설명된 로직)에 수정, 추가, 또는 생략이 이루어질 수 있다. 앞서 설명한 로직 중 임의의 로직이 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 더 많으면서 더 많은, 또는 더 적은, 또는 다른 로직 구성요소를 포함할 수 있다. 추가적으로, 설명되는 로직의 단계들이 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다.
또한, 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 상술한 시스템(가령, 도 17과 관련하여 설명된 시스템)에, 또는 시스템의 구성요소에, 변경, 추가, 또는 생략이 이루어질 수 있다. 이러한 구성요소들은 특정 필요성에 따라 통합되거나 분리될 수 있다. 예를 들어, 마스터 네트워크 컨트롤러(1403) 및 중간 네트워크 컨트롤러(1405)가 단일 윈도 컨트롤러에 통합될 수 있다. 더욱이, 시스템의 작동들이 더 많은, 더 적은, 또는 다른 구성요소에 의해 수행될 수 있다. 추가적으로, 시스템의 작동들은 소프트웨어, 하드웨어, 다른 로직, 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함하는 임의의 적절한 로직을 이용하여 수행될 수 있다.
앞서 설명한 바의 본 발명은 모듈러 방식 또는 통합 방식으로 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 제어 로직 형태로 구현될 수 있다. 여기서 제공되는 개시물 및 설명에 기초하여, 당 업자는 하드웨어를 이용하여 그리고 하드웨어 및 소프트웨어의 조합을 이용하여 본 발명을 구현하기 위한 다른 방식 및/또는 방법을 이해하게 될 것이다.
본 출원에서 설명되는 소프트웨어 구성요소 또는 함수 중 어느 것도, 예를 들어, 기존의 또는 객체 지향 기술을 이용하여, 예를 들어, 자바, C++, 또는 Perl과 같은 임의의 적절한 컴퓨터 언어를 이용하여 프로세서에 의해 실행되도록 소프트웨어 코드로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM)와 같은 컴퓨터 판독가능 매체, 하드 드라이브 또는 플라피 디스크와 같은 자기 매체, 또는, CD-ROM과 같은 광학 매체 상에 일련의 명령어 또는 명령으로 저장될 수 있다. 임의의 이러한 컴퓨터 판독가능 매체가 단일 연산 장치 상에 또는 내에 위치할 수 있고, 시스템 또는 네트워크 내의 서로 다른 연산 장치 상에 또는 내에 존재할 수 있다.
앞서 개시된 실시예들이 이해를 돕기 위해 어느 정도 세부적으로 설명되었으나, 개시되는 실시예는 예시적인 것, 비-제한적인 것으로 간주되어야 한다. 첨부된 청구범위의 범위 내에서 소정의 변화 및 변형예가 실시될 수 있음은 당 업자에게 명백할 것이다.
발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 임의의 실시예로부터 하나 이상의 특징이 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다. 더욱이, 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 임의의 실시예에 대해 변형, 추가, 또는 생략이 이루어질 수 있다. 임의의 실시예의 구성요소는 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 특정 필요성에 따라 통합 또는 분리될 수 있다.
Claims (36)
- 건물의 룸 내 점유자 편안함을 취급하기 위한 틴트가능 윈도의 틴트 제어 방법에 있어서, 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치하고, 상기 방법은,
(a) 룸 내의 공간 타입과 미래 시간에서 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 미래 시간에서 상기 틴트가능 윈도를 위한 틴트 레벨을 예측하는 단계와,
(b) 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 (a) 단계에서 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 네트워크를 통해 명령어를 제공하는 단계를 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 미래 시간에 상기 틴트가능 윈도를 통한 맑은 하늘 복사 조도를 예측하는 단계와, 상기 예측된 맑은 하늘 복사 조도를 상기 (a) 단계에서의 결정과 함께 이용하여 상기 (a) 단계에서 결정된 틴트 레벨을 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 2 항에 있어서, 상기 틴트가능 윈도에서 실제 복사 조도를 검출하도록 구성되는 센서로부터 신호를 수신하는 단계와, 상기 검출된 복사 조도를 상기 (a) 단계에서의 결정과 함께 이용하여, 상기 틴트 레벨을 추가로 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 미래 시간의 태양 위치 및 윈도 컨피규레이션에 기초하여 상기 (a) 단계에서 투과 깊이를 연산하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 4 항에 있어서, 상기 윈도 컨피규레이션은 윈도의 위치, 윈도의 치수, 윈도의 배향, 및 외부 차광부의 치수로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 변수들의 값을 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미래 시간은 적어도 현 시간 이후의 기설정된 구간이며, 상기 기설정된 구간은 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 변화시키는 추정된 지속시간인
틴트 제어 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서의 틴트 레벨이 조사표를 이용하여 결정되며, 상기 조사표에서는 틴트 레벨이 투과 깊이 및 공간 타입의 조합에 대해 명시되는
틴트 제어 방법. - 제 1 항에 있어서, 건물의 경도 및 위도와, 연중 시간 및 하루의 미래 시간에 기초하여, 상기 (a) 단계에서 태양 위치를 연산하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 결정된 틴트 레벨이 최소 틴트 레벨인
틴트 제어 방법. - 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 결정된 틴트 레벨은 점유자 편안함을 제공하면서, 난방 시스템, 냉방 시스템, 건물 내 조명 중 적어도 하나에 의한 에너지 소모를 감소시키는
틴트 제어 방법. - 제 1 항에 있어서,
오버라이드 메커니즘이 수신된 후 오버라이드 값을 이용하여 상기 (a) 단계에서 결정된 틴트 레벨을 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 1 항에 있어서, 마스터 컨트롤러에 의해 제공되는 명령어를 제공하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 건물의 룸 내 점유자 편안함을 취급하기 위한 틴트가능 윈도의 틴트 제어용 컨트롤러에 있어서, 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치하고, 상기 컨트롤러는,
룸 내의 공간 타입과 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 틴트가능 윈도를 위한 틴트 레벨을 결정하도록 구성되는 프로세서와,
상기 프로세서와 통신하는, 그리고 네트워크를 통해 상기 틴트가능 윈도와 통신하는, 전력 폭 변조기 - 상기 전력 폭 변조기는 상기 프로세서로부터 틴트 레벨을 수신하도록 구성되고, 상기 틴트가능 윈도의 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 네트워크를 통해 틴트 명령어를 가진 신호를 전송하도록 구성됨 - 를 포함하는
틴트 제어용 컨트롤러. - 제 13 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 틴트가능 윈도를 통한 맑은 하늘 복사 조도를 예측하도록 또한 구성되고, 결정된 틴트 레벨과 함께 상기 예측되는 맑은 하늘 복사 조도를 이용하여, 상기 결정된 틴트 레벨을 수정하도록 또한 구성되는
틴트 제어용 컨트롤러. - 제 14 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 틴트가능 윈도에서 실제 복사 조도를 검출하도록 구성되는 센서와 통신하고,
상기 프로세서는 상기 센서로부터 검출된 복사 조도를 갖는 신호를 수신하도록, 그리고, 수정된 틴트 레벨과 함께 검출된 복사 조도를 이용하여 틴트 레벨을 추가로 수정하도록, 또한 구성되는
틴트 제어용 컨트롤러. - 건물 내 점유자 편안함을 취급하기 위해 틴트가능 윈도를 제어하기 위한 마스터 컨트롤러에 있어서, 상기 틴트가능 윈도는 건물의 내부와 외부 사이에 위치하며, 상기 마스터 컨트롤러는
상기 틴트가능 윈도와 연관된 공간 타입을 가진 컨피규레이션 파일을 구비한 컴퓨터 판독가능 매체와,
상기 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하는, 그리고 상기 틴트가능 윈도용 로컬 윈도 컨트롤러와 통신하는, 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는,
상기 컴퓨터 판독가능 매체로부터 공간 타입을 수신하도록 구성되고,
상기 공간 타입과 룸 내로 상기 틴트가능 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 상기 틴트가능 윈도의 틴트 레벨을 결정하도록 구성되며,
상기 틴트가능 윈도의 틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록, 네트워크를 통해 상기 로컬 윈도 컨트롤러에 틴트 명령어를 전송하도록 구성되는,
마스터 컨트롤러. - 점유자 편안함을 취급하기 위해 건물의 구역 내 하나 이상의 틸트가능 윈도의 틴트를 제어하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
현 시간에 기초하여, 그리고, 상기 구역의 대표 윈도의 예측되는 변화 시간에 기초하여, 미래 시간을 연산하는 단계와,
상기 미래 시간의 태양 위치를 예측하는 단계와,
스케줄 내 사용자에 의해 지정된 프로그램을 결정하는 단계 - 상기 프로그램은 하나 이상의 독립 변수에 기초하여 틴트 레벨을 결정하기 위한 로직을 포함함 - 와,
결정된 프로그램을 이용하여 점유자 편안함 및 상기 미래 시간에서 예측된 태양 위치에 기초하여 틴트 레벨을 결정하는 단계와,
틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 상기 하나 이상의 틴트가능 윈도에 명령어를 전송하는 단계를 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 17 항에 있어서, 상기 틴트가능 윈도는 전기변색 윈도이고, 상기 명령어는 상기 전기변색 윈도 각각의 하나 이상의 전기변색 소자에 전송되는
틴트 제어 방법. - 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 틴트 레벨 결정을 위해 프로그램에 하나 이상의 로직 모듈을 이용할지 여부를 결정하기 위해 지능형 로직을 이용하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 지능형 로직이 제 1 로직 모듈 이용을 결정할 경우, 상기 대표 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 그리고 공간 타입에 기초하여 틴트 레벨을 결정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 예측되는 태양 위치 및 윈도 컨피규레이션에 기초하여 투과 깊이를 연산하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 21 항에 있어서, 상기 건물의 주변 환경에 기초하여 연산된 투과 깊이를 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 19 항에 있어서, 투과 깊이, 공간 타입, 및 수용 각도의 조합에 대해 틴트 레벨이 명시되는 조사표를 이용하여 틴트 레벨이 결정되는
틴트 제어 방법. - 제 23 항에 있어서, 상기 건물의 주변 환경에 기초하여 대표 윈도의 수용 각도를 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 17 항에 있어서, 상기 미래 시간에 상기 대표 윈도를 통한 맑은 하늘 복사 조도를 예측하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 지능형 로직이 제 2 로직 모듈 이용을 결정할 경우, 상기 미래 시간에 상기 대표 윈도를 통한 맑은 하늘 복사 조도를 예측하는 단계와,
상기 예측된 태양 위치와 함께 상기 예측된 맑은 하늘 복사 조도를 이용하여, 상기 틴트 레벨을 결정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 지능형 로직이 제 3 로직 모듈 이용을 결정할 경우, 센서에 의해 검출되는 실제 복사 조도를 이용하여 상기 틴트 레벨을 결정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 19 항에 있어서, 상기 지능형 로직이 제 1 로직 모듈 및 제 2 로직 모듈 모두의 이용을 결정할 경우,
상기 대표 윈도를 통한 직사 태양광의 투과 깊이에 기초하여 그리고 공간 타입에 기초하여 상기 틴트 레벨을 결정하는 단계와,
상기 미래 시간에 상기 대표 윈도를 통한 맑은 하늘 복사 조도를 예측하는 단계와,
어두울 경우, 상기 예측되는 태양 위치와 함께 상기 예측되는 맑은 하늘 복사 조도에 기초하여 상기 틴트 레벨을 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 28 항에 있어서, 상기 지능형 로직이 제 3 로직 모듈을 또한 이용할 것을 결정할 경우, 어두울 경우, 센서에 의해 검출되는 실제 복사 조도를 이용하여 상기 틴트 레벨을 수정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 17 항에 있어서, 결정되는 틴트 레벨의 수정을 위해 오버라이드 값을 이용할지 여부를 결정하기 위해 오버라이드 로직을 이용하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 17 항에 있어서, 상기 스케줄이 사용자에 의해 준비되는
틴트 제어 방법. - 제 17 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미래 시간은 현 시간에 상기 대표 윈도의 예측된 변화 시간을 더함으로써 연산되는
틴트 제어 방법. - 제 17 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대표 윈도의 예측된 변화 시간을 추정하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 제 17 항에 있어서, 상기 건물의 경도 및 위도에 기초하여 상기 예측되는 미래 시간의 태양 위치를 예측하는 단계를 더 포함하는
틴트 제어 방법. - 점유자 편안함을 취급하기 위해 건물의 구역 내 하나 이상의 틸트가능 윈도의 틴트를 제어하기 위한 윈도 컨트롤러에 있어서, 상기 윈도 컨트롤러는,
예측적 제어 로직과, 사이트 데이터 및 상기 구역과 연관된 구역/그룹 데이터를 가진 컴퓨터 판독가능 매체와,
상기 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하는 그리고 상기 틴트가능 윈도와 통신하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는,
현 시간과, 상기 구역의 대표 윈도의 예측되는 변화 시간에 기초하여 미래 시간을 연산하도록 구성되고,
상기 미래 시간의 태양 위치를 예측하도록 구성되며,
스케줄 내 사용자에 의해 지정된 프로그램을 결정하도록 구성되고, 상기 프로그램은 하나 이상의 독립 변수에 기초하여 틴트 레벨을 결정하기 위한 로직을 포함하며,
결정된 프로그램을 이용하여, 점유자 편안함에 기초하여 그리고 상기 미래 시간에서 예측된 태양 위치를 이용하여 틴트 레벨을 결정하도록 구성되며,
틴트를 결정된 틴트 레벨로 변화시키도록 상기 구역 내 하나 이상의 틴트가능 윈도에 명령어를 전송하도록 구성되는
윈도 컨트롤러. - 제 35 항에 있어서, 상기 틴트가능 윈도는 전기변색 윈도이고, 상기 명령어는 상기 전기변색 윈도 각각의 하나 이상의 전기변색 소자에 전송되는
윈도 컨트롤러.
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