KR20160006046A - 칠러 - Google Patents

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KR20160006046A
KR20160006046A KR1020140085390A KR20140085390A KR20160006046A KR 20160006046 A KR20160006046 A KR 20160006046A KR 1020140085390 A KR1020140085390 A KR 1020140085390A KR 20140085390 A KR20140085390 A KR 20140085390A KR 20160006046 A KR20160006046 A KR 20160006046A
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cooling
temperature
cold water
chiller
water
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KR1020140085390A
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한찬영
김경재
손준서
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 명세서는, 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 냉각 탑, 상기 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 상기 냉각 탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 칠러 유닛(또는 냉동기) 및 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 제어부를 포함하는 칠러를 제공한다.
이를 위하여, 일 실시예에 따른 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하기 위한 칠러는, 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 냉각 탑; 상기 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 상기 냉각 탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 칠러 유닛; 및 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

칠러{CHILLER}
본 발명은 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하기 위한 칠러(Chiller)에 관한 것이다.
일반적으로 냉각장치는 열 매체의 방열방식에 따라 수냉식과 공랭식으로 구분할 수 있다. 수냉식 냉각장치는 냉 각탑에서 열 매체를 비산시켜 방열하는 방식이고, 공랭식 냉각장치는 열 매체가 흐르는 열교환기를 공기와 접촉시켜 방열하는 방식이다.
공랭식 냉각장치는 외기의 온도 변화에 대응하여 최소한의 에너지로 열 매체를 거의 실온으로 냉각할 수 있다.
하지만, 밀폐 증발식 냉각탑은 산수조, 집수조, 양수 펌프 등이 필요하며 구조가 복잡하다. 또, 산수용 물의 공급원이 필요하므로 설치 장소가 제한된다. 또, 보급수의 수질이 나쁜 경우나, 분진, 매연, 염분 등을 포함하는 설치환경이 나쁜 장소에서는 배관에 부식이나 스케일이 발생하므로 정기적인 보수 점검이 번거롭다.
반면, 공랭식 냉각장치는 전열관에 물을 뿌리지 않으므로 산수조나 집수조 등이 불필요하다. 이에 따라, 공랭식 냉각장치는 산수에 의한 전열관의 부식이나 스케일이 발생하지 않아 수냉식 냉각 장치보다 보수가 간단하다.
또, 냉각수를 공급하는 펌프가 불필요하여 소비 전력을 절약할 수 있다.
한편, 공랭식 냉각장치는 압축기의 출구에 냉매전환밸브를 설치하여 냉매의 순환방향을 제어하면서 하절기에는 냉수를 제공하고 동절기에는 온수를 공급하는 히트펌프방식의 공랭식 냉각장치(히트펌프식 칠러로 약칭함)가 알려져 있다.
일반적으로 칠러는 냉수를 냉수 수요처로 공급하는 것으로서, 칠러유닛과 냉수 수요처와 냉각 탑을 포함한다.
칠러유닛은 냉매가 순환되는 압축기와, 응축기와, 팽창기구와, 증발기를 포함한다.
응축기는 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 냉각 탑에서 공급된 냉각수가 냉매를 응축시킨다.
증발기는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 냉수 수요처에서 공급된 냉수가 냉매를 증발시킨다.
냉각 탑은 실외 공기를 냉각수로 강제 유동시켜 냉각수를 냉각시키는 순환 팬을 포함하고, 냉각수의 증발량을 고려하여 냉각수를 보충할 필요가 있다.
종래의 냉동기/냉각탑 열원 시스템은 각 시스템별로 설정된 공급온도에 맞게 하위 장비에게 냉방열원을 공급하는 역할을 해왔다. 이때 공급온도는 설계된 시스템의 상황 / 현장 상황에 맞게끔 설정되었다.
냉동기는 건물내 부하가 사용하는 냉수를 공급하는 역할을 하는 장비로서 부하가 사용하고 회수되는 냉수를 설정된 온도로 바꾸어 다시 부하에게 공급하는 역할을 한다. 또한 냉각탑은 냉동기의 냉각수를 공급하여 냉동기가 열교환을 할 때 필요한 열을 제공하는 역할을 한다.
종래의 고정적인 온도제어 방식은 현장에 상황에 맞게끔 초기에 설정하여 사용하는 방식으로 운영자의 경험에 따라 냉동기(칠러 유닛)의 시작/정지 시간만을 조정하여 사용하였다. 냉동기의 경우 부하의 상황을 고려하지 않고 설정된 온도대로만 냉수를 공급해 에너지 낭비를 초래하는 경우가 빈번하고, 냉동기와 냉각탑의 전력 소모 관계를 고려하지 않고 고정적인 온도에 맞게 냉각팬이 동작하여 효율적이지 못한 시스템간의 동작을 수행하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 방식은 빌딩내의 에너지 소비율이 큰 냉방 열원의 낭비를 가져옴으로써 빌딩 전체의 에너지 소비량을 증가시키는 문제점이 있다.
본 명세서는 전술된 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 냉각 탑, 상기 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 상기 냉각 탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 칠러 유닛(또는 냉동기) 및 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 제어부를 포함하는 칠러를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 명세서에 따른 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하기 위한 칠러는, 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 냉각 탑; 상기 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 상기 냉각 탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 칠러 유닛; 및 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 대상 영역은, 건물, 빌딩, 점포, 상기 건물에 포함된 적어도 하나의 층, 상기 빌딩에 포함된 적어도 하나의 층 또는 상기 점포에 포함된 적어도 하나의 층에 해당하는 영역인 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 기상 상태 정보를 근거로 상기 외부 부하 정보를 생성하는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 기상 상태 정보는, 외기 온도 및 외기 습도 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 칠러는, 상기 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득부를 더 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 내부 상태 정보를 근거로 상기 내부 부하 정보를 생성하는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 내부 상태 정보는, 상기 냉수 순환 유로를 통하여 환수되는 냉수의 환수 온도, 상기 대상 영역의 크기, 모양, 형태, 상기 대상 영역에 설치된 기기 및 상기 대상 영역에 존재하는 사람의 수 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 냉각탑은, 냉각수 설정 온도에 따라 상기 냉각수를 냉각시켜 상기 칠러 유닛에 공급하는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 냉수 설정 온도를 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 냉수 설정 온도에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량에 각각 상기 냉각수의 출수 온도 별 상기 냉각 팬의 전력 소모량을 합산하여 상기 냉각 탑 및 상기 칠러 유닛에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량 중 최소 전력 소모량을 나타내는 출수 온도를 상기 냉각수 설정 온도로 결정하는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 냉수의 온도가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 칠러 유닛의 동작을 정지시키거나 상기 칠러 유닛을 트립시키는 것일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어나지 않도록 상기 냉수 설정 온도를 재설정하는 것일 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러에 따르면, 칠러 유닛의 냉수 설정 온도를 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 결정하기 때문에, 부하의 변화에 요인을 주는 여러 환경변수를 이용하여 부하에 따른 동적인 냉동기 또는 냉각탑 공급온도 제어를 통해 빌딩내의 에너지 소비가 큰 열원의 에너지 낭비를 줄임으로써 빌딩에너지 소비량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 칠러를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러의 기능을 수행하는 소프트웨어 모듈 측면에서 도시한 예시도이다.
본 명세서에 개시된 기술은 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하기 위한 칠러에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
일반적인 칠러에 대한 설명
도 1은 일반적인 칠러를 나타내는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 칠러(10)는 냉각탑 및 칠러 유닛(또는 냉동기)를 포함할 수 있다.
상기 냉각탑은, 냉동기(또는 칠러 유닛)에 냉각수를 공급하여 상기 냉동기가 열교환을 할 때 필요한 열을 제공하는 역할을 한다.
상기 냉동기는, 냉수 수요처(예를 들어, 건물 내 부하)가 사용하는 냉수를 공급하는 역할을 하는 장비로서 부하가 사용하고 회수되는 냉수를 설정된 온도로 바꾸어 다시 부하에게 공급하는 역할을 한다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러는, 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하기 위한 칠러로서, 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 냉각 탑, 상기 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 상기 냉각 탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 칠러 유닛 및 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 대상 영역은, 건물, 빌딩, 점포, 상기 건물에 포함된 적어도 하나의 층, 상기 빌딩에 포함된 적어도 하나의 층 또는 상기 점포에 포함된 적어도 하나의 층에 해당하는 영역인 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 기상 상태 정보를 근거로 상기 외부 부하 정보를 생성하는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 기상 상태 정보는, 외기 온도 및 외기 습도 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 칠러는, 상기 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득부를 더 포함할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 내부 상태 정보를 근거로 상기 내부 부하 정보를 생성하는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 내부 상태 정보는, 상기 냉수 순환 유로를 통하여 환수되는 냉수의 환수 온도, 상기 대상 영역의 크기, 모양, 형태, 상기 대상 영역에 설치된 기기 및 상기 대상 영역에 존재하는 사람의 수 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 냉각탑은, 냉각수 설정 온도에 따라 상기 냉각수를 냉각시켜 상기 칠러 유닛에 공급하는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 냉수 설정 온도를 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 냉수 설정 온도에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량에 각각 상기 냉각수의 출수 온도 별 상기 냉각 팬의 전력 소모량을 합산하여 상기 냉각 탑 및 상기 칠러 유닛에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량 중 최소 전력 소모량을 나타내는 출수 온도를 상기 냉각수 설정 온도로 결정하는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 냉수의 온도가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 칠러 유닛의 동작을 정지시키거나 상기 칠러 유닛을 트립시키는 것일 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어나지 않도록 상기 냉수 설정 온도를 재설정하는 것일 수 있다.
도 2는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서에 일 실시예에 따른 칠러(100)는, 냉각탑(110), 칠러 유닛(120) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에 일 실시예에 따른 칠러(100)는, 기상 정보 획득부(150)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 상기 칠러(100)가 구현될 수 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
상기 냉각탑(110)는, 냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 역할을 할 수 있다.
상기 칠러 유닛(또는 냉동기, 120)은, 상기 냉각 탑(110)과 냉각수 순환 유로(도 2의 냉각수 출수 및 냉각수 입수에 해당하는 유로를 의미함)로 연결되어 상기 냉각 탑(110)으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처(130)와 냉수 순환 유로(도 2의 냉수 출수 및 냉수 입수에 해당하는 유로를 의미함)로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 역할을 할 수 있다.
상기 냉수 수요처(130)는 공기를 냉수와 열교환시키는 수냉식 공조기가 될 수 있으며, 실내 공기와 실외 공기를 혼합한 후 혼합 공기를 냉수와 열교환시킨 후 실내로 토출하는 에어 핸들링 유닛(AHU: Air Handing Unit)으로 구성되는 것이 가능하고, 실내에 설치되어 실내 공기를 흡입하여 냉수와 열교환시킨 후 실내로 토출하는 팬 코일 유닛(FCU:Fan Coil Unit)으로 구성되는 것이 가능하며, 실내의 바닥에 매설된 바닥 배관 유닛으로 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 상기 대상 영역은, 건물, 빌딩, 점포, 상기 건물에 포함된 적어도 하나의 층, 상기 빌딩에 포함된 적어도 하나의 층 또는 상기 점포에 포함된 적어도 하나의 층에 해당하는 영역인 것일 수 있다.
상기 제어부(140)는, 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는, 기상 상태 정보를 근거로 상기 외부 부하 정보를 생성하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 기상 상태 정보는, 외기 온도 및 외기 습도 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것일 수 있다.
상기 기상 정보 획득부(150)는 상기 기상 상태 정보를 획득하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기상 정보 획득부(150)는, 상기 기상 정보를 기상청 서버(W100)로부터 획득할 수 있다.
따라서, 상기 기상 정보 획득부(150)는 상기 기상청 서버(W100)에 상기 기상 정보를 획득하기 위해 접속할 수 있는 통신 모듈 형태로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는, 내부 상태 정보를 근거로 상기 내부 부하 정보를 생성하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 내부 상태 정보는, 상기 냉수 순환 유로를 통하여 환수되는 냉수의 환수 온도, 상기 대상 영역의 크기, 모양, 형태, 상기 대상 영역에 설치된 기기 및 상기 대상 영역에 존재하는 사람의 수 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 냉각탑(110)은, 냉각수 설정 온도에 따라 상기 냉각수를 냉각시켜 상기 칠러 유닛에 공급하는 것일 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(140)는, 상기 냉수 설정 온도를 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(140)는, 상기 냉수 설정 온도에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량에 각각 상기 냉각수의 출수 온도 별 상기 냉각 팬의 전력 소모량을 합산하여 상기 냉각 탑 및 상기 칠러 유닛에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량 중 최소 전력 소모량을 나타내는 출수 온도를 상기 냉각수 설정 온도로 결정할 수 있다.
구체적인 예를 아래의 표 1을 참조하여 설명하면,
냉수 설정 온도 냉각수 출수 온도 전체 전력 소모량

2도		 10도 11kW
15도 10kW

5도		 10도 6kW
15도 5kW

10도		 10도 4kW
15도 3kW
상기 제어부(140)는 상기 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 냉수 설정 온도를 5도로 결정할 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(140)는 냉각수 출수 온도(10도 또는 15도)에 따라 전체 전력 소모량이 6kW 또는 5kW가 될 수 있으므로, 이 중 최소 전력 소모량인 4kW에 해당하는 15도를 최종적인 냉각수 출수 온도로 결정할 수 있다.
표 1은 설명의 편의를 위해 기재된 것이며, 실제로는 더 많고 세분화된 냉수 설정 온도에 따른 냉각수 출수 온도에 따른 전력 소모량이 냉각수 출수 온도로 결정에 고려될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부(140)는, 상기 냉수의 온도가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 칠러 유닛의 동작을 정지시키거나 상기 칠러 유닛을 트립시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어나지 않도록 상기 냉수 설정 온도를 재설정할 수 있다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러의 기능을 수행하는 소프트웨어 모듈 측면에서 도시한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러는 그 동작을 제어하는 제어 모듈을 기준으로, 냉동기 에너지 절감 모듈, 이상 상태 회피 모듈 및 냉각탑 에너지 절감 모듈을 구비할 수 있다.
먼저, 냉동기 에너지 절감 모듈은, 외기 보상 모듈 및 건물 부하 적용 모듈을 포함할 수 있다.
상기 냉동기 에너지 절감 모듈은, 상기 외기 보상 모듈에 의해 외부 부하를 검출 또는 보상하고, 상기 건물 부하 적용 모듈을 통해 내부 부하를 검출 또는 보상하여 냉동기(또는 칠러 유닛)의 냉동기 출구온도(또는 설정온도)를 결정 또는 계산할 수 있다.
구체적으로, 상기 냉동기 에너지 절감 모듈은, 백엽상으로 부터 외기 온/습도를 받아들여 외기 부하를 판단하고, 건물 내부의 환수 냉수 온도를 통해 내부 부하를 판단하여 냉동기의 상황별 설정온도를 계산할 수 있다.
상기 이상 상태 회피 모듈은, 냉동기의 이상상태 운전을 방지하기 위해 자동정지 회피 / 트립 방지 제어를 수행할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 칠러는, 상기 냉동기에서 출수된 냉수의 온도가 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 칠러 유닛의 동작을 정지시키거나(정상 회복시 자동 운전) 상기 칠러 유닛을 트립시킬 수 있다.
따라서, 상기 이상 상태 회피 모듈은, 불필요한 칠러 유닛의 정지나 트립을 방지하기 위해, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어나지 않도록 상기 냉수 설정 온도를 재설정하여 최종 냉동기 설정 온도를 출력할 수 있다.
상기 냉각탑 에너지 절감 모듈은, 상기 결정된 냉동기 설정 온도를 근거로 냉각탑 출수 온도를 결정하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 냉각탑 에너지 절감 모듈은, 냉동기의 냉각수 온도별 효율 table을 통해 냉각수/냉수온도에 따른 전력 소모량을 계산하고, 냉각탑 팬의 전력 소모량을 합산하여 냉각탑과 냉동기의 전체 소비전력의 최소량을 계산할 수 있다.
즉, 상기 냉각탑 에너지 절감 모듈은, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량에 각각 상기 냉각수의 출수 온도 별 상기 냉각 팬의 전력 소모량을 합산하여 상기 냉각 탑 및 상기 칠러 유닛에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량을 산출하고, 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량 중 최소 전력 소모량을 나타내는 출수 온도를 상기 냉각수 설정 온도로 결정할 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술에 대해 개략적으로 다시 설명하면, 먼저, 냉동기 공급제어는 크게 2단계로 이루어진다. 1단계에서는 외기의 상황과 건물 내부의 부하 변화에 맞는 공급온도를 설정하고, 2단계에서는 냉동기와 냉각탑의 에너지 소비량을 판단하여, 적은 에너지를 소비할 수 있는 냉각탑의 공급온도를 설정한다.
1단계에서의 냉동기 공급온도 설정은 외기의 상황과 내부 부하 변화에 따른 냉동기 온도의 판단으로 수행되며 냉동기의 세부정보 또한 수신이 가능하다.
2단계에서의 냉각탑 공급온도 설정은 냉동기의 효율을 결정하는 요소인 냉각탑에서 공급하는 냉각수 온도를 고려하여 각 온도 별 냉동기의 효율과 냉각탑 팬 기동시의 전력소모량을 판단하여 결정한다.
냉동기의 운전에 있어서 냉동기 운전에 이상을 줄 수 있는 요소에 대한 회피 제어 방식을 통해 냉동기의 이상동작을 방지할 수 있다.
따라서,냉동기 자체의 공급온도를 변화시켜 냉동기의 전력 소모량을 감소시킬 수 있고, 냉각탑과 냉동기의 연동 동작에 있어서의 전체 전력 소모량을 판단하여 냉각탑의 설정온도가 제어될 수 있다.
결론적으로, 본 명세서에 개시된 기술은, 부하에 따른 냉동기의 운전을 수행함으로서 냉동기의 과부하를 줄이고, 에너지 절감을 수행할 수 있고, 냉동기의 상태별 이상 회피 기능을 통해 냉동기의 이상정지를 방지하여 장비의 손상/서비스의 지연을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 칠러에 따르면, 칠러 유닛의 냉수 설정 온도를 외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 결정하기 때문에, 부하의 변화에 요인을 주는 여러 환경변수를 이용하여 부하에 따른 동적인 냉동기 또는 냉각탑 공급온도 제어를 통해 빌딩내의 에너지 소비가 큰 열원의 에너지 낭비를 줄임으로써 빌딩에너지 소비량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 실시 예들로 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
100: 칠러 110: 냉각탑
120: 칠러 유닛 130: 냉수 수요처

Claims (13)

  1. 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하기 위한 칠러에 있어서,
    냉각수로 실외 공기를 유동시키는 냉각 팬이 설치되어 냉각수를 냉각시키는 냉각 탑;
    상기 냉각 탑과 냉각수 순환 유로로 연결되어 상기 냉각 탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 대상 영역에 대하여 공기 조화 기능을 수행하는 냉수 수요처와 냉수 순환 유로로 연결되어 상기 냉수 수요처에 냉수 설정 온도에 따라 냉수를 공급하는 칠러 유닛; 및
    외부 부하 정보 및 내부 부하 정보를 근거로 상기 냉수 설정 온도를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칠러.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대상 영역은,
    건물, 빌딩, 점포, 상기 건물에 포함된 적어도 하나의 층, 상기 빌딩에 포함된 적어도 하나의 층 또는 상기 점포에 포함된 적어도 하나의 층에 해당하는 영역인 것인 칠러.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    기상 상태 정보를 근거로 상기 외부 부하 정보를 생성하는 것인 칠러.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기상 상태 정보는,
    외기 온도 및 외기 습도 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것인 칠러.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득부를 더 포함하는 것인 칠러.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    내부 상태 정보를 근거로 상기 내부 부하 정보를 생성하는 것인 칠러.
  7. 제6항에 있어서, 상기 내부 상태 정보는,
    상기 냉수 순환 유로를 통하여 환수되는 냉수의 환수 온도, 상기 대상 영역의 크기, 모양, 형태, 상기 대상 영역에 설치된 기기 및 상기 대상 영역에 존재하는 사람의 수 중 적어도 하나와 관련된 정보인 것인 칠러.
  8. 제1항에 있어서, 상기 냉각탑은,
    냉각수 설정 온도에 따라 상기 냉각수를 냉각시켜 상기 칠러 유닛에 공급하는 것인 칠러.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉수 설정 온도를 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것인 칠러.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉수 설정 온도에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 산출하고,
    상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량을 근거로 상기 냉각수 설정 온도를 결정하는 것인 칠러.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉각수의 출수 온도 별 전력 소모량에 각각 상기 냉각수의 출수 온도 별 상기 냉각 팬의 전력 소모량을 합산하여 상기 냉각 탑 및 상기 칠러 유닛에 대한 상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량을 산출하고,
    상기 냉각수의 출수 온도 별 전체 전력 소모량 중 최소 전력 소모량을 나타내는 출수 온도를 상기 냉각수 설정 온도로 결정하는 것인 칠러.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉수의 온도가 기설정된 범위를 벗어난 경우,
    상기 칠러 유닛의 동작을 정지시키거나 상기 칠러 유닛을 트립시키는 것인 칠러.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어난 경우,
    상기 냉수 설정 온도가 상기 기설정된 범위를 벗어나지 않도록 상기 냉수 설정 온도를 재설정하는 것인 칠러.
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