KR20160107493A - 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내의 온도변화율 정보를 이용하여 실내의 인원에 최적화된 최소의 외기 도입량으로 제어할 수 있는 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템을 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템은, 급기 장치; 배기 장치; 풍량 측정 장치; 재실인원 감지 장치; 제1 이산화탄소 센서; 온도변화율 측정 장치; 및 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 대한 CO2의 예상값에 앞서 상기 제1 이산화탄소 센서에서 측정된 CO2의 제1 측정값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값 이하가 되도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하고, 그 외에는 상기 풍량 측정 장치에서 측정되는 시간당 풍량이 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 인원에 해당하는 시간당 외기 도입량과 일치하도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 온도변화율 측정 장치에서 측정된 온도변화율을 통해 상기 재실인원의 활동량이 많다고 판단되면 상기 감지된 재실인원에 가중치를 부가하고, 상기 활동량이 적다고 판단되면 상기 감지된 재실인원에 감소치를 부가하여, 상기 CO2의 예상값과 상기 외기 도입량을 재 연산한다.

Description

온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템{Automatic control system of using temperature change rate information}
본 발명은 오피스, 오피스텔, 호텔, 병원, 백화점, 영화관, 극장, 도서관, 콘서트홀, 체육관 등을 제어하는 빌딩 자동제어시스템 중 공조 제어에 관한 것이다.
일반적으로, 빌딩 자동제어스템은 빌딩이 대형화되고 고급화됨에 따라 급격하게 증가하는 각종 설비들, 즉 공조설비, 전기, 방재, 방범, 통신 설비 등을 중앙 통제 센터에서 감시하며 일괄적으로 제어할 수 있도록 한 것이다.
이 중, 공조 제어는, 덕트, 덕트를 여닫는 댐퍼, 덕트에 유속을 만드는 송풍팬, 그리고 송풍팬과 댐퍼를 제어하는 제어장치를 포함한 공조설비를 이용하여 실내로 외부 공기를 도입하고 실내의 오염 공기는 외부로 배출하는 방식으로 이루어진다.
기존의 공조 제어는 완전 자동으로 이루어지지 못하고 빌딩 관리자의 주관적인 판단에 근거하여 수동으로 이루어지는 실정이다. 즉, 빌딩 관리자가 별도로 마련된 공조설비의 제어장치에 값을 입력하는 방식으로 중앙 통제 센터에 제어신호를 보내 공조 제어가 이루어지도록 하고 있다.
통상적으로, 빌딩 관리자는, 실내의 법정 CO2 기준(1,000ppm)를 맞추기 위해 실내의 정보를 고려하지 않고 실내 허용 인원인 최대 인원을 기준으로 외기 도입량을 공조설비의 제어장치에 입력하고 있다.
그러나, 실내는 허용하는 최대 인원이 항상 존재하는 것이 아니라 그 이하의 인원이 일반적으로 존재하기 때문에 최대 인원을 기준으로 외기 도입량을 설정하는 것은 과도한 외부 공기의 도입으로 실내의 온도에 영향을 미쳐 에너지가 낭비되는 문제가 있다. 예를 들어, 하절기(6, 7, 8월)의 경우, 실내 법정온도가 26℃인 반면 실제 실외온도가 대략 31.2℃이므로 만약 외기 도입량이 많게 되면 위 실내 법정온도를 유지하기 위해 공조시설의 일 구성인 에어컨의 가동 부하를 불필요하게 높여야 하고, 동절기(12, 1, 2월)의 경우 실내 법정온도가 20℃이지만 실제 실외온도가 대략 -12.4℃이므로 만약 외기 도입량이 많게 되면 위 실내 법정온도를 유지하기 위해 공조시설의 일 구성인 난방기의 가동 부하를 불필요하게 높여야 하므로, 에너지가 낭비되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 실내의 온도변화율 정보를 이용하여 실내의 인원에 최적화된 최소의 외기 도입량으로 제어할 수 있는 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템은, 실내의 공기를 제어하기 위해 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템으로, 상기 실내로 실외 공기를 유입시키는 급기 장치; 상기 실내의 공기를 실외로 배출시키는 배기 장치; 상기 급기 장치를 통해 유입되는 실외 공기의 도입량을 측정하는 풍량 측정 장치; 상기 실내에 구비되어 재실인원을 감지하는 재실인원 감지 장치; 상기 배기 장치에 구비되어 CO2 값을 측정하는 제1 이산화탄소 센서; 상기 실내의 온도변화율을 실시간으로 측정하는 온도변화율 측정 장치; 및 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 대한 CO2의 예상값에 앞서 상기 제1 이산화탄소 센서에서 측정된 CO2의 제1 측정값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값 이하가 되도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하고, 그 외에는 상기 풍량 측정 장치에서 측정되는 시간당 풍량이 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 인원에 해당하는 시간당 외기 도입량과 일치하도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 온도변화율 측정 장치에서 측정된 온도변화율을 통해 상기 재실인원의 활동량이 많다고 판단되면 가중치를 부가하고, 상기 활동량이 적다고 판단되면 감소치를 부가하여, 상기 CO2의 예상값과 상기 외기 도입량을 재 연산한다.
상기 제어 장치는, 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실 인원을 카운트하고 상기 카운트된 재실 인원수에 맞는 시간당 외기 도입량을 연산하는 제1 연산부; 및 상기 제1 연산부에서 카운트된 재실 인원수에 대한 CO2의 예상값을 연산하는 제2 연산부; 상기 온도변화율 측정 장치에서 측정된 온도변화율이 기준치보다 크다고 판단되면 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 가중치를 부가하고, 상기 온도변화율이 상기 기준치보다 작다고 판단되면 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 감소치를 부가하여, 상기 외기 도입량과 상기 CO2의 예상값을 재 연산하는 제3 연산부; 상기 제3 연산부에서 연산된 CO2의 예상값과 상기 제1 이산화탄소 센서에서 측정된 CO2의 제1 측정값을 각각 상기 법정 기준값과 비교하는 비교부; 및 상기 CO2의 예상값에 앞서 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값을 먼저 초과하면 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값 이하가 되도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하고, 그 외에는 상기 풍량 측정 장치에서 측정되는 시간당 풍량이 상기 제3 연산부에서 연산된 시간당 외기 도입량과 일치하도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템은 상기 실내에 구비되어 CO2 값을 측정하는 제2 이산화탄소 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제어 장치는 상기 제1 및 제2 이산화탄소 센서에서 각각 측정된 값의 평균값을 연산하는 제4 연산부를 더 포함할 수 있고, 상기 비교부는 상기 제1 측정값과 상기 법정 기준값을 비교함에 있어 상기 제1 측정값을 대신해 상기 평균값을 사용할 수 있고, 상기 제어부는 상기 제1 측정값과 상기 법정 기준값의 초과 여부를 판단함에 있어 상기 제1 측정값을 대신해 상기 평균값을 사용할 수 있다.
상기 제1 연산부에서 연산된 시간당 외기 도입량(CHM)은, "재실 인원수(인) X 1인당 필요환기량(CHM/인)"의 식에 의해 연산될 수 있고, 상기 1인당 필요환기량은 한국표준 KS F 2603 기준에 따라 다음 표와 같이
Figure pat00001
제공될 수 있다.
상기 제2 연산부에서 연산되는 CO2의 예상값은, "(성인 1인당 CO2 발생량 X 재실인원수) / 실내체적"의 식에 의해 연산될 수 있다.
상기 급기 장치는, 상기 실내로 실외 공기의 유입을 안내하는 급기 덕트; 상기 급기 덕트에 구비되어 상기 급기 덕트의 개도량을 조절하는 급기 댐퍼; 및 상기 급기 덕트에 구비되어 실외 공기를 유입시키는 급기팬을 포함할 수 있고, 상기 배기 장치는, 상기 실내의 공기를 실외로 배출되도록 안내하는 배기 덕트; 상기 배기 덕트에 구비되어 상기 배기 덕트의 개도량을 조절하는 배기 댐퍼; 및 상기 배기 덕트에 구비되어 실내 공기를 배출시키는 배기팬을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템은, 상기 급기 덕트와 상기 배기 덕트 사이에 연통되어 상기 배기 덕트를 통해 안내되는 실내 공기를 상기 급기 덕트로 재순환시키는 재순환 덕트; 및 상기 재순환 덕트에 구비되는 재순환 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 급기팬은 상기 급기 덕트 중 상기 재순환 덕트와 연통되는 부분 보다 실내측을 향한 후단부에 구비될 수 있고, 상기 급기 댐퍼는 상기 급기 덕트 중 상기 재순환 덕트와 연통되는 부분 보다 실외측을 향한 선단부에 구비될 수 있고, 상기 배기팬은 상기 배기 덕트 중 상기 재순환 덕트와 연통되는 부분 보다 실내측을 향한 선단부에 구비될 수 있으며, 그리고 상기 배기 댐퍼는 상기 배기 덕트 중 상기 재순환 덕트와 연통되는 부분 보다 실외측을 향한 후단부에 구비될 수 있다.
상기 풍량 측정 장치는 상기 급기 덕트 중 상기 재순환 덕트와 연통되는 부분 보다 실외측을 향한 선단부에 구비될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 대한 CO2의 예상값에 앞서 제1 이산화탄소 센서에서 측정된 CO2의 제1 측정값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 제1 측정값이 법정 기준값 이하가 되도록 급기 장치와 배기 장치를 제어하고, 그 외에는 풍량 측정 장치에서 측정되는 시간당 풍량이 재실인원 감지 장치에서 감지된 인원에 해당하는 시간당 외기 도입량과 일치하도록 급기 장치와 배기 장치를 제어하되, 온도변화율 측정 장치에서 측정된 온도변화율을 통해 재실인원의 활동량이 많다고 판단되면 가중치를 부가하고, 활동량이 적다고 판단되면 감소치를 부가하여, 상기 CO2의 예상값과 상기 외기 도입량을 재 연산하여 적용하는 기술구성을 제공하므로, 실내의 인원 정보에 최적화된 최소의 외기 도입량으로 시스템을 제어할 수 있어, 에너지의 소비량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1의 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 급기 장치(110)와, 배기 장치(120)와, 풍량 측정 장치(140)와, 재실인원 감지 장치(150)와, 제1 이산화탄소 센서(160)와, 온도변화율 측정 장치(180)와, 그리고 제어 장치(190)를 포함한다. 이와 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 이산화탄소 센서(170)를 더 포함할 수 있다. 이하, 도 1 및 도 2를 다시 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
급기 장치(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이 실내(10)로 실외 공기를 유입시키는 장치로, 급기 덕트(111), 급기 댐퍼(112), 그리고 급기팬(113)을 포함할 수 있다. 급기 덕트(111)는 실내(10)로 실외 공기의 유입을 안내하는 역할을 하고, 급기 댐퍼(112)는 급기 덕트(111)에 구비되어 급기 덕트(111)의 개도량을 조절하는 역할을 하며, 그리고 급기팬(113)은 급기 덕트(111)에 구비되어 실외 공기를 유입시키는 역할을 한다. 따라서, 제어 장치(190)에 의해 실내(10)로 실외 공기의 유입이 필요하다고 판단되면 급기팬(113)을 가동시키고 급기 댐퍼(112)의 개도량을 조절하면서 실외 공기를 급기 덕트(111)를 통해 실내(10)로 급기(給氣)할 수 있다.
나아가, 도 1에 도시된 바와 같이, 급기 덕트(111)와 배기 덕트(121) 사이에 연통되어 배기 덕트(121)를 통해 안내되는 실내 공기를 급기 덕트(111)로 재순환시키는 재순환 덕트(131)와 재순환 댐퍼(132)가 더 포함될 경우, 급기팬(113)은 급기 덕트(111) 중 재순환 덕트(131)와 연통되는 부분 보다 실내측을 향한 후단부(공기의 유동 방향을 기준으로 후단부)에 구비될 수 있고, 급기 댐퍼(112)는 급기 덕트(111) 중 재순환 덕트(131)와 연통되는 부분 보다 실외측을 향한 선단부(공기의 유동 방향을 기준으로 선단부)에 구비될 수 있다. 따라서, 급기팬(113)이 재순환 덕트(131)의 연통부를 넘어서 급기 덕트(111)의 후단부에 구비되므로 유입되는 실외 공기가 재순환 덕트(131)로 누기(漏氣)되는 문제를 막을 수 있고, 급기 댐퍼(112)가 재순환 덕트(131)의 연통부보다 앞선 급기 덕트(111)의 전단부에 구비되므로 재순환 덕트(131)를 통해 재순환되는 공기의 흐름을 방해하지 않아 공조 효율을 높일 수 있다.
배기 장치(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이 실내(10)의 공기를 실외로 배출시키는 장치로, 배기 덕트(121), 배기 댐퍼(122), 그리고 배기팬(123)을 포함할 수 있다. 배기 덕트(121)는 실내(10)의 공기를 실외로 배출되도록 안내하는 역할을 하고, 배기 댐퍼(122)는 배기 덕트(121)에 구비되어 배기 덕트(121)의 개도량을 조절하는 역할을 하며, 그리고 배기팬(123)은 배기 덕트(121)에 구비되어 실내 공기를 배출시키는 역할을 한다. 따라서, 제어 장치(190)에 의해 실외 공기의 유입과 동시에 실내 공기의 배출이 필요하다고 판단되면 배기팬(123)을 가동시키고 배기 댐퍼(122)의 개도량을 조절하면서 실내 공기를 배기 덕트(121)를 통해 실외로 배기(排氣)할 수 있다.
나아가, 도 1에 도시된 바와 같이, 급기 덕트(111)와 배기 덕트(121) 사이에 연통되어 배기 덕트(121)를 통해 안내되는 실내 공기를 급기 덕트(111)로 재순환시키는 재순환 덕트(131)와 재순환 댐퍼(132)가 더 포함될 경우, 배기팬(123)은 배기 덕트(121) 중 재순환 덕트(131)와 연통되는 부분 보다 실내측을 향한 선단부(공기의 유동방향을 기준으로 선단부)에 구비될 수 있으며, 그리고 배기 댐퍼(122)는 배기 덕트(121) 중 재순환 덕트(131)와 연통되는 부분 보다 실외측을 향한 후단부(공기의 유동 방향을 기준으로 후단부)에 구비될 수 있다. 따라서, 배기팬(123)이 재순환 덕트(131)의 연통부보다 앞선 배기 덕트(121)의 선단부에 구비되므로 배기 덕트(121)의 후단부에 구비될 경우 발생되는 문제인 재순환 덕트(131)를 통해 급기 덕트(111)의 공기가 함께 유입되는 문제를 미연에 막을 수 있고, 배기 댐퍼(122)가 재순환 덕트(131)의 연통부를 넘어서 배기 덕트(121)의 후단부에 구비되므로 재순환 덕트(131)를 통해 재순환되는 공기의 흐름을 방해하지 않아 공조 효율을 높일 수 있다.
풍량 측정 장치(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이 급기 장치(110)를 통해 유입되는 실외 공기의 도입량을 측정하는 장치이다. 나아가, 도 1에 도시된 바와 같이, 급기 덕트(111)와 배기 덕트(121) 사이에 연통되어 배기 덕트(121)를 통해 안내되는 실내 공기를 급기 덕트(111)로 재순환시키는 재순환 덕트(131)가 더 포함될 경우, 풍량 측정 장치(140)는 급기 덕트(111) 중 재순환 덕트(131)와 연통되는 부분 보다 실외측을 향한 선단부(공기의 유동방향을 기준으로 선단부)에 구비될 수 있다. 따라서, 그 풍량 측정 장치(140)의 위치상 재순환 덕트(131)를 통해 재순환되는 풍량은 측정되지 않고 순수 외기 도입량만이 측정되므로, 순수 외기 도입량의 정밀도가 높아져 본 시스템(100)을 제어함에 있어 최소의 외기 유입의 조건을 본 시스템(100)에 부가할 수 있다.
재실인원 감지 장치(150)는, 도 1에 도시된 바와 같이 실내(10)에 구비되어 재실 인원을 감지하는 장치이다. 예를 들어, 재실인원 감지 장치(150)로는 적외선 센서나 카메라 등이 사용될 수 있다.
제1 이산화탄소 센서(160)은, 도 1에 도시된 바와 같이 배기 장치(120) 중 배기 덕트(121)에 구비되어 배기 덕트(121)로 배기되는 공기의 CO2 값을 측정하는 센서이다.
제2 이산화탄소 센서(170)은, 도 1에 도시된 바와 같이 실내(10)에 구비되어 실내(10)의 CO2 값을 측정하는 센서이다.
제어 장치(190)는, 도 2에 도시된 바와 같이 구비되어, 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실인원에 대한 CO2의 예상값에 앞서 제1 이산화탄소 센서(160)에서 측정된 CO2의 제1 측정값이 법정 기준값(1,000ppm)을 먼저 초과하면 제1 측정값이 법정 기준값 이하가 되도록 급기 장치(110)와 배기 장치(120)를 제어하고, 그 외에는 풍량 측정 장치(140)에서 측정되는 시간당 풍량이 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 인원에 해당하는 시간당 외기 도입량과 일치하도록 급기 장치(110)와 배기 장치(120)를 제어하되, 온도변화율 측정 장치(180)에서 측정된 온도변화율을 통해 재실인원의 활동량이 많다고 판단되면 상기 감지된 재실인원에 가중치를 부가하고, 활동량이 적다고 판단되면 상기 감지된 재실인원에 감소치를 부가하여, 상기 CO2의 예상값과 상기 외기 도입량을 재 연산하여 적용한다. 따라서, 재실인원 감지 장치(150)가 고장 등의 오작동으로 실내의 CO2 값이 법정 기준값을 초과하더라도 제1 이산화탄소 센서(160)를 통해 법정 기준값 이하로 실내의 CO2 값을 관리할 수 있고, 이와 함께 재실인원의 활동량까지 감안하여 가중치(예를 들어, 1.2)와 감소치(예를 들어, 0.8)의 곱으로 재 연산된 CO2의 예상값과 외기 도입량을 시스템(100) 제어에 사용할 수 있으므로 시스템(100)에 대한 신뢰도를 더욱 높일 수 있다. 예를 들어, 온도변화율 측정 장치(180)에서 측정된 온도변화율을 통해 실내의 공기질의 급격한 변화(체육관에서 운동 시작/종료, 중노동의 작업, 갑작스러운 인원의 증가)의 경우에도 외기 도입량을 즉각적으로 반영할 수 있다. 참고로, 재실인원의 활동량이 커지면 실내의 온도변화율도 커진다고 볼 수 있어, 재실인원의 활동량은 온도변화율 측정 장치(180)에서 측정된 온도변화율을 통해 용이하게 얻을 수 있고, 나아가 온도변화율 기준치를 대략 10%, 20%, 30% 등으로 설정할 경우 측정되는 온도변화율이 기준치 +10%에 있을 때 보다 +20%에 있을 때 상대적으로 더 큰 가중치를 줄 수 있고 그 반대이면 상대적으로 더 큰 감소치를 줄 수 있을 것이다.
구체적으로, 제어 장치(190)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 연산부(191), 제2 연산부(192), 제3 연산부(193), 비교부(195), 그리고 제어부(196)를 포함할 수 있다. 제1 연산부(191)는 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실 인원을 카운트하고 카운트된 재실 인원수에 맞는 시간당 외기 도입량을 연산하고, 제2 연산부(192)는 제1 연산부(191)에서 카운트된 재실 인원수에 대한 CO2의 예상값을 연산하고, 제3 연산부(193)은 온도변화율 측정 장치(180)에서 측정된 온도변화율이 기준치(예를 들어, 20%)보다 크다고 판단되면 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실인원에 가중치(예를 들어, 1.2)를 곱하고, 온도변화율이 기준치보다 작다고 판단되면 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실인원에 감소치(예를 들어, 0.8)를 곱하여, 상기 외기 도입량과 상기 CO2의 예상값을 재 연산하며, 비교부(195)는 제3 연산부(193)에서 연산된 CO2의 예상값과 제1 이산화탄소 센서(160)에서 측정된 CO2의 제1 측정값을 각각 상기 법정 기준값(1,000ppm)과 비교하며, 그리고 제어부(196)는 CO2의 예상값에 앞서 제1 측정값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 제1 측정값이 법정 기준값 이하가 되도록 급기 장치(110)와 배기 장치(120)를 제어하고, 그 외에는 풍량 측정 장치(140)에서 측정되는 시간당 풍량이 제3 연산부(193)에서 재 연산된 시간당 외기 도입량과 일치하도록 급기 장치(110)와 배기 장치(120)를 제어한다.
이와 더불어, 제어 장치(190)는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 이산화탄소 센서(160)(170)에서 각각 측정된 값의 평균값을 연산하는 제4 연산부(194)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 비교부(195)는 제1 측정값과 법정 기준값을 비교함에 있어 제1 측정값을 대신해 평균값을 사용할 수 있고, 제어부(196)는 제1 측정값과 법정 기준값의 초과 여부를 판단함에 있어 제1 측정값을 대신해 평균값을 사용할 수 있다. 따라서, 제1 이산화탄소 센서(160)에서 측정되는 배기 덕트(121)의 CO2값과 제2 이산화탄소 센서(170)에서 측정되는 실내(10)의 CO2값의 평균값을 사용하게 되므로, 배기 덕트(121)의 CO2값 만을 법정 기준값과 비교하는 것에 비해 본 시스템(100)에 대한 신뢰도를 높일 수 있다. 다시 말해, 실내(10)의 공기가 배기되거나 순환되는데 시간이 걸리게 되므로, 실내(10)로 사람들이 들어올 경우 배기 덕트(121)에서 측정되는 CO2값은 실내(10)에서 측정되는 CO2값 보다 낮게 나타나고, 반대로 실내(10)의 사람들이 밖으로 나갈 경우 배기 덕트(121)에서 측정되는 CO2값은 실내(10)에서 측정되는 CO2값 보다 높게 나타나므로, 배기 덕트(121)에서 측정되는 CO2값 만을 법정 기준값과 비교하게 되면 실제와 괴리될 우려가 있기 때문에 상술한 바와 같이 평균값을 사용하는 것이 본 시스템(100)에 대한 신뢰도룰 높일 수 있다.
상기 제1 연산부(191)에서 연산된 시간당 외기 도입량(CHM)은, "재실 인원수(인) X 1인당 필요환기량(CHM/인)"의 식에 의해 연산될 수 있고, 상기 1인당 필요환기량은 한국표준 KS F 2603 기준에 따라 다음 표 1과 같이 제공될 수 있다.
Figure pat00002
상기 제2 연산부(192)에서 연산되는 CO2의 예상값은, "(성인 1인당 CO2 발생량 X 재실인원수) / 실내체적"의 식에 의해 연산될 수 있다.
한편, 상술한 제어 장치(190)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 일 실시예의 제어방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템(100)의 제어방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템의 제어 방법을 나타낸 플로우차트이다.
먼저, 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실 인원을 카운트하고 카운트된 재실 인원수에 맞는 시간당 외기 도입량을 연산하고(S110), 그리고 상기 카운트된 재실 인원수에 대한 CO2의 예상값을 연산한다(S120).
이 후, 온도변화율 측정 장치(180)에서 측정된 온도변화율이 기준치(예를 들어, 20%)보다 크다고 판단되면 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실인원에 가중치(예를 들어, 1.2)를 곱하고, 온도변화율이 기준치보다 작다고 판단되면 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실인원에 감소치(예를 들어, 0.8)를 곱하여, 상기 외기 도입량과 상기 CO2의 예상값을 재 연산한다(S130).
그리고 나서, 제1 및 제2 이산화탄소 센서(160)(170)에서 각각 측정된 CO2값의 평균값을 연산한다(S140).
이 후, 상기 재 연산된 CO2의 예상값과 상기 연산된 CO2의 평균값을 각각 법정 기준값과 비교한다(S150).
상기 재 연산된 CO2의 예상값에 앞서 상기 연산된 CO2의 평균값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 제1 측정값이 법정 기준값 이하가 되도록 실외 공기를 도입시키고, 그 외에는 풍량 측정 장치(140)에서 측정되는 시간당 풍량이 상기 재 연산된 시간당 외기 도입량과 일치하도록 실외 공기를 도입시킨다(S160).
나아가, 급기 덕트(111)를 통해 실외 공기가 도입되는 동안, 배기 덕트(121)를 통해 실외 공기의 도입량과 동일한 량의 실내 공기를 실외로 배기시킴과 동시에 재순환 덕트(131)를 통해 실내 공기의 제1 량을 실내(10)로 재순환시킬 수 있다(S170). 재순환시키는 이유는, 실내(10)의 공기에 유동성을 부가하여 자연과 같은 쾌적한 환경의 분위기를 제공하기 위함이고 도시되지는 않았지만 재순환 덕트(131)에 설치되는 정화 필터(미도시)를 통해 실내 공기를 정화시키기 위함이다.
실내(10)로 재순환시키는 과정에서, 제1 량은 외기 도입량 보다 크게 설정될 수 있다. 따라서, 실내 공기의 재순환되는 제1 량이 외기 도입량보다 크게 되므로, 재순환을 통해 실내(10)의 쾌적한 분위기를 제공하면서도 최소의 외기의 도입으로 실내(10)의 온도가 변화되는 것을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 재순환되는 제1 량은 외기 도입량의 대략 7/3일 수 있다. 즉, 급기 댐퍼(112), 배기 댐퍼(122), 그리고 재순환 댐퍼(132) 각각의 개도량 조절로, 외기 도입량과 배출량은 각각 30%로 하고 재순환되는 제1 량을 70%로 구현할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템(100)은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 재실인원에 대한 CO2의 예상값에 앞서 제1 및 제2 이산화탄소 센서(160)(170)에서 각각 측정된 CO2의 평균값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 그 CO2의 평균값이 법정 기준값 이하가 되도록 급기 장치(110와 배기 장치(120)를 제어하고, 그 외에는 풍량 측정 장치(140)에서 측정되는 시간당 풍량이 재실인원 감지 장치(150)에서 감지된 인원에 해당하는 시간당 외기 도입량과 일치하도록 급기 장치(110)와 배기 장치(120)를 제어하되, 온도변화율 측정 장치(180)에서 측정된 온도변화율을 통해 재실인원의 활동량이 많다고 판단되면 감지된 재실인원에 가중치를 부가하고, 활동량이 적다고 판단되면 감지된 재실인원에 감소치를 부가하여, 상기 CO2의 예상값과 상기 외기 도입량을 재 연산하여 이를 적용하는 기술구성을 제공하므로, 실내의 인원 정보에 최적화된 최소의 외기 도입량으로 시스템을 제어할 수 있어, 에너지의 소비량을 감소시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 실내 100: 자동제어시스템
110: 급기 장치 111: 급기 덕트
112: 급기 댐퍼 113: 급기팬
120: 배기 장치 121: 배기 덕트
122: 배기 댐퍼 123: 배기팬
131: 재순환 덕트 132: 재순환 댐퍼
140: 풍량 측정 장치 150: 재실인원 감지 장치
160: 제1 이산화탄소 센서 170: 제2 이산화탄소 센서
180: 온도변화율 측정 장치 190: 제어 장치
191: 제1 연산부 192: 제2 연산부
193: 제3 연산부 194: 제4 연산부
195: 비교부 196: 제어부

Claims (4)

  1. 실내의 공기를 제어하기 위해 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템으로,
    상기 실내로 실외 공기를 유입시키는 급기 장치;
    상기 실내의 공기를 실외로 배출시키는 배기 장치;
    상기 급기 장치를 통해 유입되는 실외 공기의 도입량을 측정하는 풍량 측정 장치;
    상기 실내에 구비되어 재실인원을 감지하는 재실인원 감지 장치;
    상기 배기 장치에 구비되어 CO2 값을 측정하는 제1 이산화탄소 센서;
    상기 실내의 온도변화율을 실시간으로 측정하는 온도변화율 측정 장치; 및
    상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 대한 CO2의 예상값에 앞서 상기 제1 이산화탄소 센서에서 측정된 CO2의 제1 측정값이 법정 기준값을 먼저 초과하면 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값 이하가 되도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하고, 그 외에는 상기 풍량 측정 장치에서 측정되는 시간당 풍량이 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 인원에 해당하는 시간당 외기 도입량과 일치하도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는
    상기 온도변화율 측정 장치에서 측정된 온도변화율을 통해 상기 재실인원의 활동량이 많다고 판단되면 가중치를 부가하고, 상기 활동량이 적다고 판단되면 감소치를 부가하여, 상기 CO2의 예상값과 상기 외기 도입량을 재 연산하는
    온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제어 장치는,
    상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실 인원을 카운트하고 상기 카운트된 재실 인원수에 맞는 시간당 외기 도입량을 연산하는 제1 연산부; 및
    상기 제1 연산부에서 카운트된 재실 인원수에 대한 CO2의 예상값을 연산하는 제2 연산부;
    상기 온도변화율 측정 장치에서 측정된 온도변화율이 기준치보다 크다고 판단되면 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 가중치를 부가하고, 상기 온도변화율이 상기 기준치 보다 작다고 판단되면 상기 재실인원 감지 장치에서 감지된 재실인원에 감소치를 부가하여, 상기 외기 도입량과 상기 CO2의 예상값을 재 연산하는 제3 연산부;
    상기 제3 연산부에서 연산된 CO2의 예상값과 상기 제1 이산화탄소 센서에서 측정된 CO2의 제1 측정값을 각각 상기 법정 기준값과 비교하는 비교부; 및
    상기 CO2의 예상값에 앞서 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값을 먼저 초과하면 상기 제1 측정값이 상기 법정 기준값 이하가 되도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하고, 그 외에는 상기 풍량 측정 장치에서 측정되는 시간당 풍량이 상기 제3 연산부에서 연산된 시간당 외기 도입량과 일치하도록 상기 급기 장치와 상기 배기 장치를 제어하는 제어부를 포함하는
    온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템은 상기 실내에 구비되어 CO2 값을 측정하는 제2 이산화탄소 센서를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 제1 및 제2 이산화탄소 센서에서 각각 측정된 값의 평균값을 연산하는 제4 연산부를 더 포함하고,
    상기 비교부는 상기 제1 측정값과 상기 법정 기준값을 비교함에 있어 상기 제1 측정값을 대신해 상기 평균값을 사용하고,
    상기 제어부는 상기 제1 측정값과 상기 법정 기준값의 초과 여부를 판단함에 있어 상기 제1 측정값을 대신해 상기 평균값을 사용하는
    온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 연산부에서 연산된 시간당 외기 도입량(CHM)은
    "재실 인원수(인) X 1인당 필요환기량(CHM/인)"의 식에 의해 연산되고,
    상기 1인당 필요 환기량은 한국표준 KS F 2603 기준에 따라 다음 표와 같이
    Figure pat00003

    제공되는
    온도변화율 정보를 활용한 자동제어시스템.
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