KR20160034488A - 스마트 써모스탯을 이용한 통합형 실시간 예측 건물 에너지 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

스마트 써모스탯을 이용한 통합형 실시간 예측 건물 에너지 관리 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20160034488A KR1020140125066A KR20140125066A KR20160034488A KR 20160034488 A KR20160034488 A KR 20160034488A KR 1020140125066 A KR1020140125066 A KR 1020140125066A KR 20140125066 A KR20140125066 A KR 20140125066A KR 20160034488 A KR20160034488 A KR 20160034488A
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Abstract

본 발명은 건물 에너지 시뮬레이션/제어방법 및 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 건물 에너지 시뮬레이션 방법은, (a1) 입력부(100)에 에너지 시뮬레이션 정보가 입력되는 단계; (b) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)이 상기 에너지 시뮬레이션 정보를 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하여 결과를 도출하는 단계; 및 (c) 상기 도출된 결과를 이용하여 스마트 써모스탯(smart thermostat, 500)이 건물에 설치된 가동 설비를 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 에너지 시뮬레이션 정보는, 기상 예측 정보를 포함하며, 상기 기상 예측 정보는, 건구온도, 이슬점 온도, 상대습도, 기압, 수평면 전천 일사량, 법선면 직달 일사량, 기압, 풍속, 풍향 및 강우량 정보 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상 정보를 이용하여 기 설정된 방법으로 예측된 가동 설비 제어 당일의 기상 예측 정보인 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 실시간 에너지 사용량, 수요반응, 기상정보 데이터 등 건물의 에너지 정보 데이터를 모니터링 하여 실제 건물의 운영에 따른 실시간 부하 예측 모델을 구축하고, 이에 스마트 써모스탯을 적용하여, 이를 기반으로 지속적 커미셔닝(Continuous Commissioning) 및 수요반응 등의 전략적인 평가를 통해 건물 및 시스템 구성의 최적 컨트롤 운영이 가능한 통합형 멀티 도메인 최적 제어 시스템 구축이 실현될 수 있다.

Description

스마트 써모스탯을 이용한 통합형 실시간 예측 건물 에너지 관리 방법 및 시스템{Method of integrated real-time predictable building energy management system using a smart thermostat}
본 발명은 건물 내 각실에 설치되는 스마트 써모스탯을 이용한 에너지 시뮬레이션 및 제어에 관한 발명으로 재실 상황을 인지하고 시뮬레이션 및 제어기술을 통합하여 건물에 설치된 건물에너지 관리 시스템(Building Energy Management System) 및 시뮬레이션 모델과 연계하여 운영하는 에너지 절감 방법에 관한 것이다.
건물의 에너지 시뮬레이션, 에너지 소비 관리 및 이의 제어는, 현실적인 에너지 수요 증가 및 공급의 한계 등으로 인하여 건물 운영에 있어서 아주 중요한 요소이다.
최근 통계에 따르면 한국 에너지소비는 전 세계 나라 중 10위이며, 특히 최근에 건설된 건물, 특히 대형건물은 에너지 사용이 점점 늘어나고 있기에 이에 따라 국내에서도 건물에서의 에너지 절감 및 운영 비용에 대한 관심이 증가하고 있다.
이러한 문제 인식 및 관심의 증가로 에너지절감을 위한 시스템 개발이 활발히 진행되고는 있으나, 건물 운영자의 인식 부족 및 건물의 대형화 및 복잡화에 따른 관리의 어려움 등으로 인해 실질적인 에너지 절감 효과를 기대하기 어렵다.
따라서 자동화된 통합 최적제어 시스템의 설치 및 보급이 시급한 실정이다.
현재 대부분의 건물들은 전체 공사비의 2~3% 정도의 비용으로 건물운영관리시스템을 설치하고 있으나 주로 단순 감시 및 제어에 국한되어 있으며 에너지 관리 기능에 있어서는 모니터링 수준에 머물고 있는 것이 현실이다.
관련된 종래기술을 살펴본다.
한국공개특허 제 2013-0142010 호에는 복수가 세대가 거주하는 공동 주택 등의 각 세대에서 소비되는 에너지 소비량을 통해 획득한 에너지 소비 순위를 각 세대에 알려 이를 통한 에너지 절감을 도모하는 에너지 소비량 모니터링 장치 및 방법이 개시되나, 상기한 바와 같이 모니터링 수준에 머물러 있어, 직접적인 건물 에너지 시뮬레이션과의 연계를 통한 에너지 소비 관리에 대하여는 전혀 개시되어 있지 않다.
한국등록특허 제 1374044 호에는 통합형 에너지 관리 시스템에 대하여 개시되어 있으나, 이는 단순히 각 단계를 수행하는 모듈을 통합하여 구성한 것에 불과해 건물 에너지 시뮬레이션에 있어서 중요한 요소인 각종 변수 정보들에 대한 고찰이 전혀 없고, 이를 실질적으로 제어하기 위한 구성 또한 개시되어 있지 않다.
또한, 비 특허문헌으로서 최근 에너지 관리비용 최소화에 중요한 요소로서 고려되고 있는 수요반응(Demand Response)를 이용한 모델링에 관한 연구가 이루어졌으나, 이는 다양한 수요반응 프로그램 사이의 차이점 등을 연구한 문헌에 지나지 않고, 이를 건물 에너지 시뮬레이션에 실질적으로 어떻게 적용하는지에 관하여는 언급하고 있지 않다.
즉, 상기한 선행문헌들에 개시된 기술만으로는 건물의 에너지 절약 성과를 기대 할 수 없으며, 통합적으로 시스템화된 건물 에너지 최적제어 시스템의 개발이 필요하다 할 것이다.
KR 2013-0142010 A KR 1374044 B1
유태호 외 4, "수요자원 이용 횟수를 고려한 DR프로그램 운영주체의 비용 최소화 모델링", 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회(2011), pp.592-593
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단순 감시 기능만을 수행하는 기존 시스템을 실시간 건물에너지 성능평가 시뮬레이션 모델과 연계된 각 실시간 정보들을 이용하여 예측하고, 에너지 최적 운영 제어 관점의 새로운 시스템으로 개발하여 대체함으로써 건물에너지 효율 향상이 가능하고 이를 실질적으로 효과적으로 제어할 수 있는 통합형 건물 에너지 관리 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, (a) 입력부(100)에 에너지 시뮬레이션 정보가 입력되는 단계; (b) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)이 상기 에너지 시뮬레이션 정보를 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하여 결과를 도출하는 단계; 및 (c) 상기 도출된 결과를 이용하여 스마트 써모스탯(smart thermostat, 500)이 건물에 설치된 가동 설비를 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 에너지 시뮬레이션 정보는, 기상 예측 정보를 포함하며, 상기 기상 예측 정보는, 건구온도, 이슬점 온도, 상대습도, 기압, 수평면 전천 일사량, 법선면 직달 일사량, 기압, 풍속, 풍향 및 강우량 정보 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상 정보를 이용하여 기 설정된 방법으로 예측된 가동 설비 제어 당일의 기상 예측 정보인, 통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법을 제공한다.
상기 (c)단계 이후, (d) 상기 스마트 써모스탯(500)이 건물 내의 환경정보를 센싱하고, 모니터링부(400)가 상기 스마트 써모스탯에서 센싱된 건물 내의 상기 환경정보를 이용하여 실제 에너지 소비량, 가동 효율, 가동 성능을 모니터링 하여, 상기 모니터링 결과를 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과와 비교하여 기 설정된 값 이상 차이가 발생할 경우 경보를 발생시키고 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과를 수정하기 위한 수정 정보를 생성하고, 상기 수정 정보에 따라 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과를 수정하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (a) 단계 이후, 상기 (b)단계 이전에, 의사결정 모듈(300)이 건물 용도에 따른 성능지표를 입력받아 기 설정된 평가기준에 따른 건물 운영 대안을 결정하는 단계;를 더 포함하며, 상기 (b)단계는, (b) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)이 상기 에너지 시뮬레이션 정보 및 상기 결정된 건물 운영 대안을 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하여 결과를 도출하는 단계;인 것이 바람직하다.
상기 에너지 시뮬레이션 정보는, 재실자 정보, 실시간 에너지 정보 및 수요반응 정보를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 재실자 정보는, 건물 내의 재실 센서에서 실시간으로 센싱되는 재실자의 입/퇴실 정보인 것이 바람직하다.
상기 실시간 건물 에너지 정보는, 건물 형상 정보, 실시간 에너지 사용량, 냉/난방 가동 스케쥴, 조명 가동 스케쥴, 설비 가동스케쥴, 기상 정보 및 재실자 스케쥴 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 수요반응 정보는, 건물 전력 사용량에 따른 전기요금 시그널 및 기 설정된 인센티브 값을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능 지표는, 건물 에너지, 피크(Peak) 부하, 에너지 비용 및 재실 쾌적도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 가동 설비는, HVAC 시스템 또는 조명 설비를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 건물 에너지 시뮬레이션에 필요한 정보가 입력되는 입력부(100); 상기 입력부(100)에 입력된 정보를 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하고 결과를 도출하는 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200); 상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈에서 도출된 결과값을 이용하여 건물 내 가동 설비를 제어하고, 건물 내의 환경정보를 센싱하는 센서를 구비하는 스마트 써모스탯(500); 및 상기 센싱된 건물 내의 환경정보를 모니터링 하는 모니터링부(400);를 포함하는, 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 시스템을 제공한다.
상기 스마트 써모스탯(500)은, 상기 가동 설비의 제어 상태 및 상기 건물 내의 환경정보를 표시하는 표시부, 및 상기 가동 설비의 제어상태를 조절하는 조절부를 더 포함하고, 상기 모니터링부(400)는, 상기 스마트 써모스탯(500)에서 센싱된 건물 내 환경정보를 이용하여 실제 에너지 소비량, 가동 효율, 가동 성능을 모니터링 하여, 상기 모니터링 결과를 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과와 비교하여 기 설정된 값 이상 차이가 발생할 경우 상기 표시부를 통하여 경보를 발생시키고 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과를 수정하기 위한 수정 정보를 생성하는 것이 바람직하다.
성능지표 정보가 입력되며, 상기 입력된 성능지표 정보를 기 설정된 평가기준에 따른 건물 운영 대안을 결정하여 상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈에 전송하는 의사결정 모듈(300);을 더 포함하고, 상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)은, 상기 입력부(100)에 입력된 정보 및 상기 결정된 건물 운영 대안을 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하고 결과를 도출하는 것이 바람직하다.
상기 입력부(100)는, 기상 예측 정보 모듈(110), 재실자 정보 모듈(120), 실시간 에너지 정보 모듈(130) 및 수요반응 모듈(140)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 스마트 써모스탯(500)은 무선 또는 인터넷 웹(web)으로 연결된 단말기(600)를 통하여 상기 환경정보의 표시 및 상기 제어상태의 조절이 가능한 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 방법에 의하면, 다양한 정보를 통한 실시간 부하 예측 모델을 구축하고, 이에 스마트 써모스탯을 적용하여, 이를 기반으로 지속적 커미셔닝(Continuous Commissioning) 및 수요반응 등의 전략적인 평가를 통해 건물 및 시스템 구성의 최적 컨트롤 운영이 가능한 통합형 멀티 도메인 최적 제어 시스템 구축이 실현될 수 있다.
또한, 건물 에너지 제어 및 모니터링에 스마트 써모스탯을 이용함으로써, 상기한 건물 에너지 관리 방법을 효과적으로 실제 건물에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 관리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 관리 시스템의 흐름을 나타낸 순서도이다.
본 발명에 따른 통합형 실시간 예측 건물 에너지 관리 방법 및 시스템의 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 건물 에너지 시뮬레이션 방법 및 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 건물 에너지 시뮬레이션 시스템은 입력부(100), 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200), 의사결정 모듈(300), 모니터링부(400) 및 스마트 써모스탯(500)을 포함한다.
입력부(100)에는 건물 에너지 시뮬레이션에 필요한 정보가 입력된다.
건물 에너지 시뮬레이션에 필요한 정보라 함은 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하기 위하여 입력되는 각종 변수 들을 의미하며, 예를 들어, 후술할 기상 예측 정보, 재실자 정보, 에너지 사용 정보 등을 포함할 수 있다.
입력부(100)는 기상 예측 정보 모듈(110), 재실자 정보 모듈(120), 실시간 에너지 정보 모듈(130) 및 수요반응 모듈(140)을 포함한다.
기상 예측 정보 모듈(110)은 다양한 기상 정보들 중에서 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하기 위하여 건구온도, 이슬점 온도, 상대습도, 기압, 수평면 전천 일사량, 법선면 직달 일사량, 기압, 풍속, 풍향 및 강우량 정보 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상 예측 정보를 입력받아, 이를 이용하여 이후의 기상 상태를 예측하여 그에 따른 기상 예측 정보를 도출하고, 도출된 기상 예측 정보는 건물 에너지 시뮬레이션 수행시에 이용된다.
기상 예측 정보라 함은 상기한 바와 같이 다양한 기상 정보들이 입력되어 향후의 기상 상태를 예측한 정보로서, 한정되는 것은 아니나, 특히 건물 에너지 시뮬레이션이 수행되는 당일의 정보를 입력받아 기상 예측 정보를 생성함이 바람직할 수 있다.
기상 예측 정보의 입력되는 방법은 한정되지 않으나, 일례로서 기상청 등의 기상 정보 제공기관과 인터넷 웹(Web) 기반으로 연결되어 자동으로 입력될 수 있다.
따라서, 기상 예측 정보를 이용하여 향후 기상 상태를 예측하고 현재의 기상 상태와 비교, 분석하여 에너지 시뮬레이션을 수행함으로써, 현재의 기상 상태 정보만을 이용하는 것보다 정확하고 예측 가능한 결과를 도출할 수 있다.
재실자 정보 모듈(120)은 건물 내 재실자의 정보를 실시간으로 입력받아, 건물 에너지 시뮬레이션 수행시에 이용될 수 있도록 한다.
입력되는 재실자 정보는 재실자의 실시간 입/퇴실 정보 및 이에 따른 예상 재실자의 수 및 인체 발열 정보 일 수 있고, 이러한 정보의 입력은 건물 내에 설치된 적외선 센서에 의하여 자동으로 입력될 수 있다.
실시간 에너지 정보 모듈(130)에는 실시간 에너지 정보가 입력된다.
입력되는 실시간 에너지 정보는 건물 형상 정보, 실시간 에너지 사용량, 냉/난방 가동 스케쥴, 조명 가동 스케쥴, 설비 가동 스케쥴, 실시간 기상 정보 및 재실자 스케쥴 중 어느 하나 이상을 포함한다.
수요반응 정보 모듈(140)은 효율적인 건물에너지 시뮬레이션을 위한 수요반응 정보를 생성한다.
수요반응(Demand Response)을 이용한 에너지 제어는, 에너지 수요가 공급을 초과하지 않도록 하여 에너지 소비의 안정을 도모하는 것으로, 다양한 수요반응 프로그램을 통하여 에너지 소비를 제어하는데, 이러한 수요반응 프로그램의 예로는 크게 에너지 공급업체가 실시하는 최대전력요금제, 실시간 요금제, 계시별 요금제에 따라 소비자의 전력 사용량만큼 차등 요금을 부과하는 가격기반의 프로그램과 요금입찰제와 같이 공급자와 요금에 대한 사전 계약을 맺고 수요 절감 이벤트 발생시에 미리 설정된 인센티브를 제공하는 인센티브 기반 프로그램이 있고, 이외에 정부의 정책이나, 공급업체의 종류, 소비자의 에너지 이용 목적에 따라 다양한 종류의 프로그램이 이용될 수 있다.
이에 따라, 수요반응 정보 모듈(140)에는 각 프로그램에 따른 전기요금 시그널이 입력될 수 있고, 또는 수요절감 이벤트 발생시의 인센티브 정보가 입력되어, 이로부터 수요반응 정보를 생성한다.
이와 같이, 수요반응 정보를 통하여 건물에너지 시뮬레이션을 수행함으로써, 에너지 공급업체 등이 시행하는 수요반응 정책에 대응할 수 있고, 이와 연계한 건물에너지 최적 운영 시스템 구축이 가능하다.
건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)은 입력부(100)의 상기 각 모듈(110, 120, 130, 140)에서 입력된 또는 생성한 정보들을 입력받아 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하여 결과를 도출하며, Energy plus® 등의 에너지 시뮬레이션 프로그램을 기반으로 하여 시뮬레이션 결과를 도출할 수 있고, 도출된 결과값을 스마트 써모스탯(500)으로 보낸다.
의사결정 모듈(300)은 건물 에너지 시뮬레이션 수행 및 결과 도출 과정에 있어서, 정해진 평가 기준을 달성하기 위하여 건물 운영 대안들을 최적의 상태로 결정하여 시뮬레이션의 보다 합리적인 결과 도출이 가능하도록 한다.
의사결정 방법은 다양한 의사결정 방법들이 사용될 수 있다. 다만, 의사결정을 도출하기 위한 평가기준은 다양한 성능지표에 따른 다수의 평가기준을 고려하여 결정된다. 이에 따른 성능지표로서 건물 용도 및 목적에 따른 건물 에너지, 피크(Peak) 부하, 에너지 비용, 재실 쾌적도 등의 다양한 성능지표가 입력되어 연계될 수 있다.
스마트 써모스탯(Smart Thermostat, 500)은 건물 에너지 시뮬레이션 모듈에서 도출된 결과값을 받아 건물에 설치되어 가동되는 설비들을 제어하며, 다수의 건물 또는 하나의 건물 내에 구획된 여러 구역에 설치되어, 이를 존(Zone)별로 제어할 수 있다.
가동되는 설비로는, 냉/난방, 환기, 공기조화 설비를 포함하는 HVAC(Heating, Ventilation and Airconditioning)시스템, 조명 시스템, 그 외 전력 등의 에너지를 소비하는 기기 및 설비일 수 있다.
설비를 제어하는 방법으로서 예를 들면, 냉/난방의 경우 목표 실내온도 조절, 창으로 입사되는 태양광의 조절을 위한 블라인드 개폐율 조절 등이 있고, 환기 및 공기조화의 경우 덕트 압력 조절, 팬 운전 조절 등이 있으며, 조명 설비의 경우 조명의 ON/OFF 제어, 디밍(Dimming)으로서 각 설비의 제어를 수행한다.
그리고, 스마트 써모스탯(500)은 각 설비를 제어함과 동시에 제어상태(에너지 소비량, 실내 현재 온도, 실내 목표 온도, 에너지 효율 등)를 수치 또는 색상으로 외부에 표시하기 위한 LCD등의 표시부(미도시)를 포함하여, 이를 통해 현재 건물 내 설비의 제어상태 및 쾌적도 등을 수치 또는 색상으로 표시할 수 있고, 이로써 사용자가 현재 제어상태를 인지하고 스스로 제어상태를 조절할 수 있으며, 이를 위한 조절부(미도시)가 구비될 수 있다.
또한, 스마트 써모스탯은 건물 내 각 실 또는 존의 환경인 재실자 수, CO, CO2 농도, 온도, 습도, 공기조화, 결로발생 상태 등을 센싱하기 위한 센서를 포함하여, 센싱된 정보 또한 표시부에 표시함과 동시에 모니터링부(400)에 전송한다. 이를 통하여 각 실 또는 존별 상황을 고려한 에너지 관리 시스템을 수행하고 에너지 절감을 할 수 있다.
모니터링부(400)는 스마트 써모스탯(500)에서 센싱한 각 정보를 통하여 실제 에너지 소비량, 가동 효율, 가동 성능 등을 실시간 모니터링 하고, 모니터링한 결과가 건물에너지 시뮬레이션 모듈에서 시뮬레이션된 결과값과 비교하여, 기설정된 값 이상의 차이가 발생하는 등의 비정상적인 제어가 이루어지면 이를 스마트 써모스탯의 표시부를 통하여 경보를 발생시키거나, 이를 건물 에너지 시뮬레이션 모듈에 보내어 시뮬레이션 결과를 수정할 수 있다.
또한, 사용자는 스마트 써모스탯(500)과 무선 또는 웹 기반으로 연결된 단말기(600)를 통하여 상기한 제어 상태, 센싱된 정보 및 경보를 인지할 수 있으며, 단말기(600)를 통한 제어 조절이 가능하다.
이와 같이, 에너지 시뮬레이션 결과와 실제값을 실시간으로 비교함으로써 즉각적으로 문제를 확인하고 이를 해결할 수 있어, 이를 통한 에너지 절감은 물론이고 보다 나은 실내 쾌적성이 보장될 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법에 의하면, 실시간 에너지 사용량, 수요반응, 기상정보 데이터 등 건물의 에너지 정보 데이터를 모니터링 하여 실제 건물의 운영에 따른 실시간 부하 예측 모델을 구축하고, 이에 스마트 써모스탯을 적용하여, 이를 기반으로 지속적 커미셔닝(Continuous Commissioning) 및 수요반응 등의 전략적인 평가를 통해 건물 및 시스템 구성의 최적 컨트롤 운영이 가능한 통합형 멀티 도메인 최적 제어 시스템 구축이 실현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 입력부
110: 기상정보 예측 모듈
120: 재실자 정보 모듈
130: 실시간 에너지 정보 모듈
140: 수요반응 모듈
200: 건물 에너지 시뮬레이션 모듈
300: 의사결정 모듈
400: 모니터링부
500: 스마트 서모스탯
600: 단말기

Claims (14)

  1. (a) 입력부(100)에 에너지 시뮬레이션 정보가 입력되는 단계;
    (b) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)이 상기 에너지 시뮬레이션 정보를 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하여 결과를 도출하는 단계; 및
    (c) 상기 도출된 결과를 이용하여 스마트 써모스탯(smart thermostat, 500)이 건물에 설치된 가동 설비를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 에너지 시뮬레이션 정보는, 기상 예측 정보를 포함하며,
    상기 기상 예측 정보는, 건구온도, 이슬점 온도, 상대습도, 기압, 수평면 전천 일사량, 법선면 직달 일사량, 기압, 풍속, 풍향 및 강우량 정보 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상 정보를 이용하여 기 설정된 방법으로 예측된 가동 설비 제어 당일의 기상 예측 정보인,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c)단계 이후,
    (d) 상기 스마트 써모스탯(500)이 건물 내의 환경정보를 센싱하고, 모니터링부(400)가 상기 스마트 써모스탯에서 센싱된 건물 내의 상기 환경정보를 이용하여 실제 에너지 소비량, 가동 효율, 가동 성능을 모니터링 하여, 상기 모니터링 결과를 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과와 비교하여 기 설정된 값 이상 차이가 발생할 경우 경보를 발생시키고 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과를 수정하기 위한 수정 정보를 생성하고, 상기 수정 정보에 따라 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과를 수정하는 단계;를 더 포함하는,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이후, 상기 (b)단계 이전에,
    의사결정 모듈(300)이 건물 용도에 따른 성능지표를 입력받아 기 설정된 평가기준에 따른 건물 운영 대안을 결정하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 (b)단계는,
    (b) 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)이 상기 에너지 시뮬레이션 정보 및 상기 결정된 건물 운영 대안을 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하여 결과를 도출하는 단계;인 것을 특징으로 하는,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 시뮬레이션 정보는,
    재실자 정보, 실시간 에너지 정보 및 수요반응 정보를 더 포함하는,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 재실자 정보는,
    건물 내의 재실 센서에서 실시간으로 센싱되는 재실자의 입/퇴실 정보인,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 실시간 건물 에너지 정보는,
    건물 형상 정보, 실시간 에너지 사용량, 냉/난방 가동 스케쥴, 조명 가동 스케쥴, 설비 가동스케쥴, 기상 정보 및 재실자 스케쥴 중 어느 하나 이상인,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 수요반응 정보는,
    건물 전력 사용량에 따른 전기요금 시그널 및 기 설정된 인센티브 값을 포함하는,
    통합형 실시간 예측 건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 성능 지표는,
    건물 에너지, 피크(Peak) 부하, 에너지 비용 및 재실 쾌적도 중 어느 하나 이상을 포함하는,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 가동 설비는,
    HVAC 시스템 또는 조명 설비를 포함하는,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 방법.
  10. 건물 에너지 시뮬레이션에 필요한 정보가 입력되는 입력부(100);
    상기 입력부(100)에 입력된 정보를 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하고 결과를 도출하는 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200);
    상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈에서 도출된 결과값을 이용하여 건물 내 가동 설비를 제어하고, 건물 내의 환경정보를 센싱하는 센서를 구비하는 스마트 써모스탯(500); 및
    상기 센싱된 건물 내의 환경정보를 모니터링 하는 모니터링부(400);를 포함하는,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스마트 써모스탯(500)은, 상기 가동 설비의 제어 상태 및 상기 건물 내의 환경정보를 표시하는 표시부, 및 상기 가동 설비의 제어상태를 조절하는 조절부를 더 포함하고,
    상기 모니터링부(400)는, 상기 스마트 써모스탯(500)에서 센싱된 건물 내 환경정보를 이용하여 실제 에너지 소비량, 가동 효율, 가동 성능을 모니터링 하여, 상기 모니터링 결과를 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과와 비교하여 기 설정된 값 이상 차이가 발생할 경우 상기 표시부를 통하여 경보를 발생시키고 상기 건물 에너지 시뮬레이션 결과를 수정하기 위한 수정 정보를 생성하는,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    성능지표 정보가 입력되며, 상기 입력된 성능지표 정보를 기 설정된 평가기준에 따른 건물 운영 대안을 결정하여 상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈에 전송하는 의사결정 모듈(300);을 더 포함하고,
    상기 건물 에너지 시뮬레이션 모듈(200)은, 상기 입력부(100)에 입력된 정보 및 상기 결정된 건물 운영 대안을 이용하여 건물 에너지 시뮬레이션을 수행하고 결과를 도출하는,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 입력부(100)는,
    기상 예측 정보 모듈(110), 재실자 정보 모듈(120), 실시간 에너지 정보 모듈(130) 및 수요반응 모듈(140)을 포함하는,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 스마트 써모스탯(500)은 무선 또는 인터넷 웹(web)으로 연결된 단말기(600)를 통하여 상기 환경정보의 표시 및 상기 가동 설비의 제어상태의 조절이 가능한,
    건물 에너지 시뮬레이션 및 제어 시스템.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180028816A (ko) * 2016-09-09 2018-03-19 한국에너지기술연구원 에너지시뮬레이션모델 생성방법 및 생성장치, 그리고, 에너지시뮬레이션모델을 이용한 건물에너지관리방법 및 건물에너지관리장치
KR20180053453A (ko) * 2016-11-11 2018-05-23 한국에너지기술연구원 에너지 관리 시스템, 에너지 관리 방법 및 에너지 수요 예측 방법
KR20180053452A (ko) * 2016-11-11 2018-05-23 한국에너지기술연구원 에너지 수요 예측 방법, 분산 에너지 관리 방법 및 시스템
CN108266958A (zh) * 2017-12-08 2018-07-10 广州供电局有限公司 需求响应容量评估方法、装置、存储介质和计算机设备
KR20180111177A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 한국전력공사 건물 에너지 관리 시스템 및 관리 방법
US10514665B2 (en) 2017-11-20 2019-12-24 Korea Institute Of Energy Research Autonomous community energy management system and method
US10724758B2 (en) 2016-12-02 2020-07-28 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Heat index thermostat
CN112836270A (zh) * 2020-12-22 2021-05-25 中建四局土木工程有限公司 一种应用于预测潜水降水对建筑物沉降影响的方法
CN113820163A (zh) * 2021-11-25 2021-12-21 中国飞机强度研究所 一种飞机试验用温湿度控制系统及控制方法
KR20220028751A (ko) * 2020-08-31 2022-03-08 (주)클라우드앤 쾌적존을 이용한 건물통합관리장치
KR20220029911A (ko) * 2020-09-02 2022-03-10 한국에너지기술연구원 블록체인 기반 수요반응 계약 방법

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180028816A (ko) * 2016-09-09 2018-03-19 한국에너지기술연구원 에너지시뮬레이션모델 생성방법 및 생성장치, 그리고, 에너지시뮬레이션모델을 이용한 건물에너지관리방법 및 건물에너지관리장치
KR20180053453A (ko) * 2016-11-11 2018-05-23 한국에너지기술연구원 에너지 관리 시스템, 에너지 관리 방법 및 에너지 수요 예측 방법
KR20180053452A (ko) * 2016-11-11 2018-05-23 한국에너지기술연구원 에너지 수요 예측 방법, 분산 에너지 관리 방법 및 시스템
US10724758B2 (en) 2016-12-02 2020-07-28 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Heat index thermostat
KR20180111177A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 한국전력공사 건물 에너지 관리 시스템 및 관리 방법
US10514665B2 (en) 2017-11-20 2019-12-24 Korea Institute Of Energy Research Autonomous community energy management system and method
CN108266958A (zh) * 2017-12-08 2018-07-10 广州供电局有限公司 需求响应容量评估方法、装置、存储介质和计算机设备
KR20220028751A (ko) * 2020-08-31 2022-03-08 (주)클라우드앤 쾌적존을 이용한 건물통합관리장치
KR20220029911A (ko) * 2020-09-02 2022-03-10 한국에너지기술연구원 블록체인 기반 수요반응 계약 방법
CN112836270A (zh) * 2020-12-22 2021-05-25 中建四局土木工程有限公司 一种应用于预测潜水降水对建筑物沉降影响的方法
CN112836270B (zh) * 2020-12-22 2023-06-13 中国建设基础设施有限公司 一种应用于预测潜水降水对建筑物沉降影响的方法
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