KR20160112844A - 공조 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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남시병
백승철
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강원대학교산학협력단
백승철
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Abstract

본 발명은 공조 제어 시스템 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 공기 제어 시스템은, 실외의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 온습도를 포함하는 적어도 하나의 실외 지수를 감지하는 적어도 하나의 실외 센서; 실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 적어도 하나의 실내 지수를 감지하는 적어도 하나의 실내 센서; 상기 적어도 하나의 실내 지수 및 상기 적어도 하나의 실외 지수 중 적어도 하나를 각기 기설정된 기준 지수와 비교하고, 비교 결과 실내 공기질의 양호 여부에 따라 구동 모드를 공기 흐름을 제어하지 않는 정지 모드, 실내 공기를 순환시키는 내기순환 모드, 상기 실내 공기를 정화시키는 내기공조 모드, 실외 공기를 실내에 공급하는 외기환기 모드 및 상기 실외 공기를 정화하여 상기 실내에 공급하는 외기공조 모드 중 하나로 결정하는 중앙 장치; 및 결정된 상기 구동 모드에 맞춰 적어도 하나의 송풍기 및 적어도 하나의 덕트를 구동시켜 상기 공기 흐름을 제어하는 덕트 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공조 제어 시스템 및 방법{System and Method for Controlling Air Condition}
본 발명은 공조 제어 기술에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 환경지수에 의해 실내 공기를 제어하는 공조 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 공공 시설 및 주거 공간의 공기질 관리 법률령 시행 규칙이 입법화되면서 환기 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다.
그러나, 종래의 공조 시스템은 주로 열관리 수단이었고, 외기나 내기의 상태를 감지하더라도 실외 공기를 이용해 실내를 환기시키는 수준의 제어를 수행하였다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 실내외 환경지수에 대응하여 공조 시스템을 다양한 방식으로 제어할 수 있는 공조 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 공기 제어 시스템은, 실외의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 온습도를 포함하는 적어도 하나의 실외 지수를 감지하는 적어도 하나의 실외 센서; 실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 적어도 하나의 실내 지수를 감지하는 적어도 하나의 실내 센서; 상기 적어도 하나의 실내 지수 및 상기 적어도 하나의 실외 지수 중 적어도 하나를 각기 기설정된 기준 지수와 비교하고, 비교 결과 실내 공기질의 양호 여부에 따라 구동 모드를 공기 흐름을 제어하지 않는 정지 모드, 실내 공기를 순환시키는 내기순환 모드, 상기 실내 공기를 정화시키는 내기공조 모드, 실외 공기를 실내에 공급하는 외기환기 모드 및 상기 실외 공기를 정화하여 상기 실내에 공급하는 외기공조 모드 중 하나로 결정하는 중앙 장치; 및 결정된 상기 구동 모드에 맞춰 적어도 하나의 송풍기 및 적어도 하나의 덕트를 구동시켜 상기 공기 흐름을 제어하는 덕트 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중앙 장치는 상기 실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 온습도를 포함하는 상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이면, 상기 구동 모드를 상기 정지 모드로 결정할 수 있다.
상기 중앙 장치는, 상기 실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이지만, 상기 실내의 온습도가 각기 기설정된 기준치를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 내기순환 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기를 흡입 후 배출하여 상기 실내 공기가 순환되도록 할 수 있다.
상기 중앙 장치는 상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하고, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 작으면, 상기 구동 모드를 상기 내기공조 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기를 흡입한 후 공조 필터에 의해 정화하여 상기 실내에 재유입시킬 수 있다.
이때, 상기 중앙 장치는, 상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 먼지를 포함하는 상기 실내 지수 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하고, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 크고, 상기 실외 지수에 따른 실외 먼지지수가 기설정된 먼지지수 이하이면, 상기 구동 모드를 상기 외기환기 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기 및 상기 실외 공기를 흡입한 후 흡입된 상기 실내 공기를 실외로 배출하고, 상기 실외 공기를 상기 실내로 유입시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 중앙 장치는, 상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수가 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하고, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 크고, 상기 실외 지수에 따른 실외 먼지지수가 기설정된 먼지지수를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 외기공조 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기 및 상기 실외 공기를 흡입한 후 흡입된 상기 실내 공기를 실외로 배출하고, 상기 실외 공기를 공조 필터에 정화하여 상기 실내로 유입시킬 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따른 실내 공기 또는 실외 공기를 실내로 유입시키는 제1 송풍기; 상기 실내 공기를 흡입하는 제2 송풍기; 상기 실내 공기 또는 상기 실외 공기를 정화시키는 공조 필터; 및 구동 모드에 대응하여 개폐되어, 상기 실내 공기 또는 상기 실외 공기를 실내 유입구, 실외 배출구 또는 상기 공조 필터에 전달하는 복수의 덕트를 포함하는 덕트 시스템을 이용하는 공조 제어 시스템의 공기 제어 방법은, 실외와 실내에 각기 구비된 센서들로부터 수신된 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 실외 지수들 및 실내 지수들을 확인하는 단계; 및 상기 실외 지수들 및 실내 지수들 중 적어도 하나를 각기 기설정된 기준 지수와 비교하고, 비교 결과에 따라 구동 모드를 정지 모드, 내기순환 모드, 내기공조 모드, 외기환기 모드 및 외기공조 모드 중 하나의 모드로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 내기와 외기의 상태에 따라 공조 시스템의 구동 모드를 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템을 도시한 구성도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템의 적용 예를 도시한 도면.
도 2b는 본 발명의 실시에에 따른 덕트 시스템의 구현 예를 도시한 도면.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템의 구동 모드별 구동요소 제어와 공기 흐름을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모드 결정 방법을 도시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 덕트 시스템 제어 방법을 도시한 흐름도.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템의 적용 예를 도시한 도면이고, 도 2b는 본 발명의 실시에에 따른 덕트 시스템의 구현 예를 도시한 도면이고, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모드별 덕트 시스템의 구동요소 제어와 공기 흐름을 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 7에서 빗금 표시된 구성요소는 오프(OFF)된 구성요소이며, 밝게 표시된 구성요소는 온(ON)된 구성요소이며, 화살표는 공기의 흐름이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템은 적어도 하나의 실외 슬레이브 장치(12), 적어도 하나의 실내 슬레이브 장치(11), 마스터 장치(20) 및 덕트 제어 장치(30)를 포함한다.
각 실외 슬레이브 장치(12)는 실외에 구비되어, 먼지, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 유기화합물(VOC), LPG, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 각기 감지하는 복수의 실외센서 및 통신부를 구비한다. 각 실외 슬레이브 장치(12)는 복수의 실외센서에 의해 감지된 실외 환경지수들(DUST_OUT, CO_OUT, CO2_OUT, VOC_OUT, LPG_OUT, TEMP_OUT, HUMI_OUT)을 통신부를 통해 마스터 장치(20)에 전달한다.
여기서, 통신부는 예컨대, 지그비 통신을 포함하는 센서통신 네트워크를 통해 실외 환경지수들을 RF 주파수 대역으로 상향 변환하여 마스터 장치(20)로 전달할 수 있다.
각 실내 슬레이브 장치(11)는 실내에 구비되어, 먼지, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 유기화합물(VOC), LPG, 온도 및 습도를 감지하는 복수의 센서 및 통신부를 구비한다. 각 실내 슬레이브 장치(11)는 복수의 센서에 의해 감지된 실내 환경지수들(DUST_IN, CO_IN, CO2_IN, VOC_IN, LPG_IN, TEMP_IN, HUMI_IN)을 통신부를 통해 마스터 장치(20)에 전달한다. 여기서, 통신부는 예컨대, 지그비 통신을 포함하는 센서통신 네트워크를 통해 실내 환경지수들을 RF 주파수 대역으로 상향 변환하여 마스터 장치(20)로 전달할 수 있다.
이때, 실내 슬레이브 장치(11)와 실외 슬레이브 장치(12)는 설치된 위치만 상이할 뿐 동일한 구성요소일 수 있다. 또한, 각 슬레이브 장치(11, 12)는 표시부를 더 포함하고, 표시부를 통해 각기 실외 환경지수와 실내 환경지수를 표출할 수 있다. 여기서, 실외 슬레이브 장치(12)는 온도 및 습도를 감지하는 센서를 포함하지 않을 수 있다.
마스터 장치(20)는 통신부(250)를 통해 각 실내 슬레이브 장치(11)와 각 실외 슬레이브 장치(12)로부터 각기 실내 환경지수와 실외 환경지수를 수신한다. 이때, 마스터 장치(20)는 각 실내 슬레이브 장치(11)와 실외 슬레이브 장치(12)를 기설정된 주기로 호출하여 실내 환경지수와 실외 환경지수를 수신할 수 있다. 또는, 각 실내 슬레이브 장치(11)와 실외 슬레이브 장치(12)는 마스터 장치(20)의 호출 없이, 기설정된 주기로 실내 환경지수와 실외 환경지수를 전달할 수도 있다.
이후, 마스터 장치(20)의 제어부(210)는 실내 슬레이브 장치(11)의 실내 환경지수와 실외 슬레이브 장치(12)의 각 실외 환경지수를 하기의 표 1과 같은 크기와 형태의 데이터로 공유 메모리에 저장할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
마스터 장치(20)의 제어부(210)는 공유 메모리로부터 실내 환경지수 및 실외 환경지수를 확인하고, 각 환경지수에 따라 공조 제어 시스템의 구동 모드(또는, 공조 시스템의 구동 모드)를 정지 모드, 내기순환 모드, 내기공조 모드, 외기환기 모드 및 외기공조 모드 중 하나의 모드로 결정한다.
여기서, 정지 모드는 덕트 시스템(40)의 각 구성요소를 모두 동작시키지 않는 모드이며, 내기순환 모드는 실내 공기를 덕트 시스템(40)을 이용하여 실내에서 순환시키는 모드이며, 내기공조 모드는 실내 공기를 흡입한 후 정화하여 다시 실내로 공급하는 모드이다. 외기환기 모드는 실외 공기를 실내로 급기하는 모드이며, 외기공조 모드는 실외 공기를 정화하여 실내에 공급하는 모드이다. 마스터 장치(20)의 공조 제어 시스템의 구동 모드 결정 방법에 대해서는 후술한다.
예컨대, 마스터 장치(20)는 하기의 표 2의 값을 실내외 공기질의 양호 여부를 판단하는 기준지수로 이용할 수 있다. 더 구체적으로, 마스터 장치(20)는 하기의 표 2의 '좋음' 또는 '보통' 등급의 특정값을 공지질의 양호 여부를 판단하는 기준지수로 이용하여 공조 제어 시스템의 구동 모드를 결정할 수 있다.
Figure pat00003
또는, 마스터 장치(20)는 하기의 표 3와 같은 기준지수를 이용하여 실내/외 공기의 양호 여부를 판단할 수도 있다.
Figure pat00004
표 3에서, ASHRAE는 American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers의 약자임. 이하의 명세서에서는 기준 지수로 LPG 지수에 대해서만 표 2의 보통 등급의 값을 이용하고, 그외 지수에 대해서는 표 2의 좋음 등급의 값을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
공조 제어 시스템의 구동 모드를 결정한 후, 마스터 장치(20)는 덕트 제어 장치(30)로 덕트 시스템(40) 내 제어할 구성요소를 나타내는 제어 데이터를 전달한다. 이때, 제어 데이터는 하기의 표 4와 같이 덕트 시스템(40)의 각 구성요소(제1 및 제2 송풍기(F1, F2) 및 제1 내지 제6 덕트(D1~D6)를 구동 또는 미구동(ON/OFF)시키거나, 개폐(open/close)하는 비트들의 조합일 수 있다.
Figure pat00005
이때, 마스터 장치의 제어부(210)는 제어 데이터를 공유 메모리에 저장할 수 있다.
한편, 마스터 장치의 제어부(210)는 결정된 공조 제어 시스템의 구동 모드를 표시부(220)에 표시할 수 있다.
또한, 마스터 장치(20)는 입력부(230)를 통해 선택된 슬레이브 장치(11 및 12 중 하나)의 센싱값을 표시부(220)에 표시할 수도 있다.
마스터 장치의 저장부(240)는 제어 알고리즘을 저장하며, 덕트 제어 장치(30)와 공유하는 제어 데이터, 실내 환경지수 및 실외 환경지수를 저장하는 공유 메모리를 포함할 수 있다. 공유 메모리는 마스터 장치(20)외에 예컨대, 덕트 제어 장치(30)의 주변에 구비될 수도 있음은 물론이다.
덕트 제어 장치(30)는 제어 데이터를 확인하고 제어 데이터에 따라 각 구동 모드에 맞춰 덕트 시스템(40)을 제어한다. 여기서, 덕트 제어 장치(30)는 덕트 시스템(40)의 일 구성요소일 수도 있다.
또한, 도 1에서는 덕트 제어 장치(30)와 마스터 장치(20)가 유선으로 연결된 경우를 예로 들어 설명하였지만, 덕트 제어 장치(30)와 마스터 장치(20)는 무선 통신할 수도 있다.
이하, 도 2a 및 2b를 참조하여 덕트 제어 장치(30)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 덕트 시스템(40)은 실내 공기가 유입되는 흡입구, 실외 공기가 유입되는 외기흡입구, 덕트 시스템(40)을 거친 실내 공기 또는 실외 공기가 실내로 유입되는 송출구, 덕트 시스템(40)을 거친 내기를 실외로 배출하는 배기구, 실내 공기 또는 실외 공기의 흐름을 제어하는 제1 내지 제6 덕트(D1~D6), 제1 및 제2 송풍기(F1, F2) 및 공조 필터()를 포함한다. 이외에도, 덕트 시스템(40)은 흡입구로부터 배기구로 이어지는 경로, 외기흡입구에서 송출구로 이어지는 경로, 흡입구로부터 송출구로 이어지는 경로, 유입된 실내 공기 또는 실외 공기가 공조 필터(FT)를 거치도록 하는 통로를 더 포함한다.
제1 송풍기(F1)는 실외 공기가 흡입되는 외기흡입구와 송출구 사이에서 송출구에 근접 설치되어, 덕트 제어 장치(30)의 제어에 따라 덕트 시스템(40)을 거친 실외 공기 또는 실내 공기가 실내로 유입되도록 한다.
제2 송풍기(F2)는 실내 공기가 흡입되는 흡입구에 근접 설치되어, 덕트 제어 장치(30)의 제어에 따라 실내 공기를 덕트 시스템(40) 내부로 유입시킨다.
공조 필터(FT)는 흡입구 또는 외기흡입구와 송출구 사이에 구비되어, 덕트 제어 장치(30)의 제어에 따라 흡입구로부터의 실내 공기 또는 외기흡입구로부터의 실외 공기를 정화한다.
제1 내지 제6 덕트(D1~D6)는 덕트 제어 장치(30)의 제어에 따라 개폐되어, 송풍되는 공기가 각 구동 모드에 맞게 흐르도록 한다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공조 제어 시스템의 구동 모드 결정 방법과 구동 모드별 덕트 시스템 제어 방법에 대하여 설명한다.
① 정지 모드
마스터 장치(20)는 실내 공기질이 기설정된 기준지수를 모두 만족하는 양호한 상태이면, 공조 시스템의 구동 모드를 정지 모드(stop_mode)로 결정한다. 다시 말해, 마스터 장치(20)는 하기의 조건문 1이 참이면, 공조 시스템의 구동 모드를 정지 모드로 판단할 수 있다. 조건문 1에서, _ref는 각 지수(센싱값)의 양호 여부 판단의 기준지수다.
[조건문 1]
Figure pat00006
일 예로서, 마스터 장치(20)는 "LPG_IN≤200(ppm), CO_IN≤2(ppm), CO2_IN≤450(ppm), VOC_IN≤0.5(ppm), DUST_IN≤50(㎍/㎥), TEMP_IN≤22(℃), HUMI_IN≤50%"을 만족하면, 공조 제어 시스템의 구동 모드를 정지 모드로 결정할 수 있다.
마스터 장치(20)는 정지 모드로 결정하면, 하기의 표 5과 같은 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)와 제1 내지 제6 덕트(D1~D6)를 제어하는 제어 데이터 0x00를 출력할 수 있다. 이때, 제어 데이터는 공유 메모리에 저장될 수 있다.
Figure pat00007
여기서, 마스터 장치(20)로부터 덕트 제어 장치(30)로 전달되는 제어 데이터는 1 바이트 워드(Byte word)인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
덕트 제어 장치(30)는 제어 데이터 0x00을 확인하면, 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 모두 오프하고, 제1 내지 제6 덕트(D1~D6)를 모두 닫는 형태로 덕트 시스템(40)을 제어할 수 있다. 이때, 덕트 시스템(40)은 정지 상태일 수 있다.
② 내기순환 모드 (Indoor Circulation Mode)
마스터 장치(20)는 실내 공기가 상태가 모두 양호하지만, 온도나 습도가 높아서 괘적한 환경이 아니면, 실내 공기를 순환시켜 쾌적한 환경을 유지하도록 공조 제어 시스템의 구동 모드를 내기순환 모드(In_door_C_Mode)로 결정한다.
[조건문 2]
Figure pat00008
일 예로서, 마스터 장치(20)는 LPG_IN<200(ppm), CO_IN<2(ppm), CO2_IN<450(ppm), VOC_IN≤0.5(ppm), DUST_IN≤50(㎍/㎥)"이지만, 실내온도가 22도를 초과하거나("TEMP_IN>22℃), 실내습도가 50%를 초과(HUMI_IN>50%)하면, 내기순환 모드로 결정할 수 있다.
내기순환 모드로 결정한 후, 마스터 장치(20)는 하기의 표 6과 같은 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)와 제1 내지 제6 덕트(D1~D6)를 제어하는 제어 데이터 0x47를 출력할 수 있다.
Figure pat00009
덕트 제어 장치(30)는 제어 데이터 0x47을 확인하면, 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 둘다 온하고, 제3, 제4 및 제6 덕트(D3, D4, D6)는 열고 그외 덕트(D1, D2, D5)를 닫을 수 있다.
그러면, 도 4와 같이, 실내 공기는 흡입구를 통해 흡수된 후 송풍 통로를 거쳐 송출구를 통해 다시 실내로 유입되며, 그 과정에서 그 온도 또는 습도가 조금더 낮아져 실내 공기가 좀더 쾌적해질 수 있다.
③ 내기공조 모드 (Indoor Purification Mode)
마스터 장치(20)는 하기의 조건문 3과 같이 실내 공기질이 양호하나, 실내 먼지지수가 실외 먼지지수 보다는 적거나, 하기의 조건문 4와 같이 실내 공기질이 양호하지 않지만, 실외 환경지수 중에서 하나라도 실내 환경지수보다 큰 것이 있으면, 공조 제어 시스템의 구동 모드를 내기공조 모드를 결정한다.
[조건문 3]
Figure pat00010
[조건문 4]
Figure pat00011
또는, 마스터 장치(20)는 실내 공기질이 양호하지 않지만, 실외 환경지수 중에서 하나라도 기준지수를 초과하는 것이 있으면, 내기공조 모드로 결정할 수도 있다.
일 예로서, 마스터 장치(20)는 LPG_IN≤200(ppm), CO_IN≤2(ppm), CO2_IN≤450(ppm), VOC_IN≤0.5(ppm)를 만족하여서 실내 공기질이 좋은 편이지만, DUST_IN>50(㎍/㎥) 및 DUST_OUT>DUST_IN과 같이 실내 먼지지수가 기준 먼지지수보다 높고 실외 먼지지수보다는 낮은 경우, 공조 제어 시스템의 구동 모드를 내기공조 모드로 결정할 수 있다.
내기공조 모드로 결정한 후, 마스터 장치(20)는 하기의 표 7과 같은 공조 시스템의 각 구성요소를 제어하는 제어 데이터 0x62를 출력할 수 있다.
Figure pat00012
덕트 제어 장치(30)는 제어 데이터 0x62를 확인하면, 제1 송풍기(F1)와 제2 송풍기(F2)를 구동시키고, 제2 덕트(D2) 및 제3 덕트(D3)만을 열어준다. 그에 따라, 제1 송풍기(F1)에 의해 흡입된 실내 공기는 도 5와 같이 공조 필터(FT)를 거쳐 정화된 후 제2 송풍기(F2)에 의해 송출구로 전달되어 실내로 다시 유입된다.
④ 외기환기 모드 (Outdoor Circulation Mode)
마스터 장치(20)는 하기의 조건문 5와 같이 실내 공기질이 양호하지 않지만, 실내 공기질이 실외 공기질보다 나쁜 경우, 공조 시스템의 구동 모드를 외기환기 모드로 결정할 수 있다.
[조건문 5]
Figure pat00013
일 예로서, 마스터 장치(20)는 LPG_IN<200(ppm), CO_IN<2(ppm), CO2_IN<450(ppm), VOC_IN<0.5(ppm) 중 적어도 하나의 조건문이 만족하지 않아 실내 공기질이 좋지 않으면, 그 중 만족하지 않은 조건문에 대응하는 실내 환경지수가 실외 환경지수보다 큰지를 확인한다. 확인결과, 만족하지 않은 조건문의 실내 환경지수가 실외 환경지수보다 크면(실내 공기질이 더 나쁘면), DUST_OUT≤50(㎍/㎥) 조건문과 같이 실외 먼지지수가 기준 먼지지수 이하인지를 확인한다. 확인결과 실외 먼지지수가 기준 먼지지수 이하이면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 외기환기 모드로 결정할 수 있다.
외기환기 모드로 결정한 후, 마스터 장치(20)는 하기의 표 8와 같은 공조 시스템의 각 구성요소를 제어하는 제어 데이터 0x8F를 출력할 수 있다.
Figure pat00014
덕트 제어 장치(30)는 제어 데이터 0x8F를 확인하면, 제1 송풍기(F1)와 제2 송풍기(F2)를 구동시키고, 제1 덕트(D1), 제5 덕트(D5) 및 제6 덕트(D6)만을 열어준다. 그에 따라, 도 6과 같이, 제1 송풍기(F1)에 의해 흡입된 실내 공기는 배기구를 통해 바깥으로 배출되고, 외기흡입구를 통해 유입된 실외 공기가 제2 송풍기(F2)를 통해 실내로 유입된다.
⑤ 외기공조 모드 (Outdoor Circulation Mode)
마스터 장치(20)는 하기의 조건문 6과 같이 실내 공기질이 양호하지 않고, 실외 공기질이 실내 공기질보다는 좋으나 양호하지 못하면, 공조 시스템의 구동 모드를 외기공조 모드로 결정한다.
[조건문 6]
Figure pat00015
일 예로서, 마스터 장치(20)는 LPG_IN<200(ppm), CO_IN<2(ppm), CO2_IN<450(ppm), VOC_IN<0.5(ppm) 중 적어도 하나의 조건문이 만족하지 않아 실내 공기질이 좋지 않으면, 그중 만족하지 않은 조건문에 대응하는 실내 환경지수가 실외 환경지수보다 큰지를 확인한다. 확인결과, 실내 환경지수가 실외 환경지수보다 크면(실내 공기질이 더 나쁘면), DUST_OUT≤50(㎍/㎥) 조건문을 확인하여 실외 먼지지수가 기준 먼지지수 이하인지를 확인한다. 실외 먼지지수가 기준 먼지지수를 초과하면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 외기공조 모드로 결정할 수 있다.
외기공조 모드로 결정한 후, 마스터 장치(20)는 하기의 표 9과 같이 공조 시스템의 각 구성요소를 제어하는 제어 데이터 0xDB를 출력할 수 있다.
Figure pat00016
덕트 제어 장치(30)는 제어 데이터 0xDB를 확인하면, 제1 송풍기(F1)와 제2 송풍기(F2)를 구동시키고, 제3 덕트(D3) 및 제6 덕트(D6)를 제외한 덕트들(D1, D2, D4, D5)을 모두 연다. 그에 따라, 도 7과 같이, 제1 송풍기(F1)에 의해 흡입된 실내 공기는 실외로 배출되고, 실외 공기는 흡입된 후 공조 필터(FT)에 의해 정화되어 제2 송풍기(F2)에 의해 송출구(실내)로 유입된다.
한편, 전술한 예에서 마스터 장치(20)는 가습기, 냉방기 및 난방기와 연계하여 실내 온도가 기설정된 온도 이하이면 난방기를 가동시키거나, 실내 온도가 기설정된 온도 이상이면 냉방기를 가동시키거나, 실내 습도가 기설정된 습도 이하이면 가습기를 가동시키는 등을 수행할 수도 있다. 이때, 마스터 장치(20), 가습기, 냉방기 및 난방기는 기설정된 무선통신 방식으로 통신할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 수집된 환경 데이터를 기설정된 기준지수와 비교하여 공조 시스템을 최적 모드로 구동시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 복수의 슬레이브 스테이션과 마스트 스테이션 간의 데이터 전송에 무선 센서네트워크를 이용하여 시스템 설치시 시공 예산을 절감할 수 있고, 편의성을 증대시킬 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구동 모드 결정 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구동 모드 결정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 마스터 장치(20)는 공유 메모리로부터 실내 환경지수 및 실외 환경지수를 불러온다(S800).
마스터 장치(20)는 실내 LPG지수, 실내 일산화탄소지수, 실내 이산화탄소지수가 각기 기설정된 기준지수 미만인지를 확인한다(S810).
실내 LPG지수, 실내 일산화탄소지수, 실내 이산화탄소지수가 각기 기설정된 기준지수 미만이면, 실내 먼지지수가 기설정된 먼지기준지수 이상 및 실외 먼지지수 이하인지를 확인한다(S820).
(S820)단계 확인결과, 실내 먼지지수가 기설정된 먼지기준지수 이상 및 실외 먼지지수 이하이 아니면, 마스터 장치(20)는 실내 온도가 22도 이하, 실내 습도가 50% 이하인지를 확인한다(S830).
(S830)단계 확인결과, 실내 온도가 22도 이하, 실내 습도가 50% 이하이면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 정지 모드로 결정한다(S840). 이때, 덕트 시스템(40)은 별도로 구동되지 않는다.
(S830)의 확인결과 실내 온도가 22도를 초과하거나, 실내 습도가 50%를 초과하면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 내기순환 모드로 결정한다(S850).
(S820)단계 확인결과, 실내 먼지지수가 기설정된 먼지기준지수 이상 및 실외 먼지지수 이하이면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 내기공조 모드로 결정한다(S860).
(S810)단계 확인결과, 실내 LPG지수, 실내 일산화탄소지수, 실내 이산화탄소지수 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준지수 이상이면, 마스터 장치(20)는 그 중 기준지수 이상으로 확인된 실내 환경지수가 실외 환경지수를 초과하는지를 확인한다(S870).
(S870) 단계 확인결과, 기준지수 이상으로 확인된 실내 환경지수가 실외 환경지수를 초과하면, 마스터 장치(20)는 실외 먼지지수가 기준 먼지지수 초과하는지를 확인한다(S880).
(S880)단계 확인결과, 실외 먼지지수가 기준 먼지지수 이하이면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 외기환기 모드로 결정한다(S890).
(S890)단계 확인결과, 실외 먼지지수가 기준 먼지지수를 초과하면, 마스터 장치(20)는 공조 제어 시스템의 구동 모드를 외기공조 모드로 결정한다(S895).
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 덕트 시스템 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 덕트 시스템 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
덕트 제어 장치(30)는 공유 메모리로부터 제어 데이터(Control Word)를 읽어와 그 값을 확인한다(S900).
제어 데이터가 Ox00이면(S910의 예), 덕트 제어 장치(30)는 덕트 시스템(40)을 정지 모드로 제어한다(S920). 정지 모드에서, 덕트 제어 장치(30)는 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 오프하고 제1 내지 제6 덕트(D1~D6)를 닫아, 덕트 시스템(40)이 별도의 공조를 위한 동작을 수행하지 않도록 한다.
제어 데이터가 Ox44이면(S930의 예), 덕트 제어 장치(30)는 덕트 시스템(40)을 내기순환 모드로 동작시킨다(S940). 내기순환 모드에서, 덕트 제어 장치(30)는 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 온시키고, 제3 및 제4 덕트(D3, D4)만을 닫아, 실내 공기가 덕트 시스템(40)을 거쳐 순환되도록 한다.
제어 데이터가 Ox62이면(S950의 예), 덕트 제어 장치(30)는 덕트 시스템(40)을 내기공조 모드로 동작시킨다(S960). 내기공조 모드에서, 덕트 제어 장치(30)는 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 온시키고, 제2 및 제3 덕트(D2, D3)만을 닫아, 실내 공기가 덕트 시스템(40) 내 공조 필터(FT)를 통해 정화되도록 한다.
제어 데이터가 Ox8F이면(S970의 예), 덕트 제어 장치(30)는 덕트 시스템(40)을 외기순환 모드로 동작시킨다(S980). 외기순환 모드에서, 덕트 제어 장치(30)는 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 온시키고, 제1, 제5 및 제6 덕트(D1, D5, D6)만을 닫아, 실외 공기가 덕트 시스템(40)을 통해 실내로 유입되도록 한다.
제어 데이터가 OxDB이면(S990의 예), 덕트 제어 장치(30)는 덕트 시스템(40)을 외기공조 모드로 동작시킨다(S995). 외기공조 모드에서, 덕트 제어 장치(30)는 제1 및 제2 송풍기(F1, F2)를 동작시키고, 제1, 제2, 제4 및 제5 덕트(D1, D2, D4, D5)를 닫아, 실외 공기가 덕트 시스템(40)의 공조 필터(FT)를 통해 정화되어 실내로 유입되도록 한다.
한편, 전술한 예에서는 마스터 장치(20)가 공유 메모리를 통해 덕트 제어 장치(30)로 제어 데이터를 전달하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 마스터 장치(20)는 제어 데이터를 기설정된 통신방식으로 덕트 제어 장치(30)로 전달할 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 수집된 환경 데이터를 기설정된 기준지수와 비교하여 공조 시스템을 최적 모드로 구동시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 복수의 슬레이브 스테이션과 마스트 스테이션 간의 데이터 전송에 무선 센서네트워크를 이용하여 시스템 설치시 시공 예산을 절감할 수 있고, 편의성을 증대시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 실외의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 온습도를 포함하는 적어도 하나의 실외 지수를 감지하는 적어도 하나의 실외 센서;
    실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 적어도 하나의 실내 지수를 감지하는 적어도 하나의 실내 센서;
    상기 적어도 하나의 실내 지수 및 상기 적어도 하나의 실외 지수 중 적어도 하나를 각기 기설정된 기준 지수와 비교하고, 비교 결과 실내 공기질의 양호 여부에 따라 구동 모드를 공기 흐름을 제어하지 않는 정지 모드, 실내 공기를 순환시키는 내기순환 모드, 상기 실내 공기를 정화시키는 내기공조 모드, 실외 공기를 실내에 공급하는 외기환기 모드 및 상기 실외 공기를 정화하여 상기 실내에 공급하는 외기공조 모드 중 하나로 결정하는 중앙 장치; 및
    결정된 상기 구동 모드에 맞춰 적어도 하나의 송풍기 및 적어도 하나의 덕트를 구동시켜 상기 공기 흐름을 제어하는 덕트 제어 장치
    를 포함하는 공기 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중앙 장치는,
    상기 실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 온습도를 포함하는 상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이면, 상기 구동 모드를 상기 정지 모드로 결정하는 것인 공기 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중앙 장치는,
    상기 실내의 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이지만, 상기 실내의 온습도가 각기 기설정된 기준치를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 내기순환 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기를 흡입 후 배출하여 상기 실내 공기가 순환되도록 하는 것인 공기 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중앙 장치는,
    상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하고, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 작으면, 상기 구동 모드를 상기 내기공조 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기를 흡입한 후 공조 필터에 의해 정화하여 상기 실내에 재유입시키는것인 공기 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중앙 장치는,
    상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG, 유기화합물 및 먼지를 포함하는 상기 실내 지수 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하고, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 크고, 상기 실외 지수에 따른 실외 먼지지수가 기설정된 먼지지수 이하이면, 상기 구동 모드를 상기 외기환기 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기 및 상기 실외 공기를 흡입한 후 흡입된 상기 실내 공기를 실외로 배출하고, 상기 실외 공기를 상기 실내로 유입시키는 것인 공기 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중앙 장치는,
    상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수가 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하고, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 크고, 상기 실외 지수에 따른 실외 먼지지수가 기설정된 먼지지수를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 외기공조 모드로 결정하고, 상기 송풍기 및 상기 덕트에 의해 상기 실내 공기 및 상기 실외 공기를 흡입한 후 흡입된 상기 실내 공기를 실외로 배출하고, 상기 실외 공기를 공조 필터에 정화하여 상기 실내로 유입시키는 것인 공기 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실내 공기가 유입되는 흡입구;
    상기 실외 공기가 유입되는 외기흡입구;
    상기 흡입구를 통해 상기 실내 공기를 흡입하는 제1 송풍기;
    상기 흡입구 또는 상기 외기 흡입구를 통해 유입된 실내 공기 또는 실외 공기가 상기 실내로 재유입되는 송출구;
    상기 흡입구로 유입된 실내 공기를 배출하는 배기구;
    상기 흡입구로 유입된 상기 실내 공기 또는 상기 외기흡입구로 유입된 상기 실외 공기를 정화시키는 공조 필터;
    상기 흡입구 또는 상기 외기흡입구를 통해 유입된 상기 실내 공기 또는 상기 실외 공기를 상기 송출구를 통해 상기 실내로 유입시키는 제2 송풍기; 및
    상기 구동 모드에 대응하여 개폐되어, 상기 실내 공기 또는 상기 실내 공기를 상기 실내로 유입시키거나 상기 실내 공기를 실외로 배출시키기 위한 복수의 덕트를 더 포함하는 공기 제어 시스템.
  8. 실내 공기 또는 실외 공기를 실내로 유입시키는 제1 송풍기; 상기 실내 공기를 흡입하는 제2 송풍기; 상기 실내 공기 또는 상기 실외 공기를 정화시키는 공조 필터; 및 구동 모드에 대응하여 개폐되어, 상기 실내 공기 또는 상기 실외 공기를 실내 유입구, 실외 배출구 또는 상기 공조 필터에 전달하는 복수의 덕트를 포함하는 덕트 시스템을 이용하는 공조 제어 시스템의 공기 제어 방법으로서,
    실외와 실내에 각기 구비된 센서들로부터 수신된 먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 실외 지수들 및 실내 지수들을 확인하는 단계; 및
    상기 실외 지수들 및 실내 지수들 중 적어도 하나를 각기 기설정된 기준 지수와 비교하고, 비교 결과에 따라 구동 모드를 정지 모드, 내기순환 모드, 내기공조 모드, 외기환기 모드 및 외기공조 모드 중 하나의 모드로 결정하는 단계
    를 포함하는 공기 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하나의 모드로 결정하는 단계는,
    상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이면, 실내 온도 및 실내 습도가 각기 기설정된 온도 기준치 및 습도 기준치 이하인지를 확인하는 단계;
    상기 실내 온습도가 상기 온습도 기준치 이하이면, 상기 구동 모드를 상기 제1 및 제2 송풍기 및 상기 복수의 덕트에 의해 공기의 흐름을 제어하지 않는 상기 정지 모드로 결정하는 단계
    를 포함하는 것인 공기 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하나의 모드로 결정하는 단계는,
    상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이고, 상기 실내 온도가 상기 온도 기준치를 초과하거나 상기 실내 습도가 상기 습도 기준치를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 내기순환 모드로 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 내기순환 모드에서 상기 제1 및 제2 송풍기 및 상기 복수의 덕트에 의해 상기 실내 공기가 상기 덕트 시스템 내로 유입되어, 상기 실내 유입구를 통해 상기 실내로 재유입되도록 하는 단계를 더 포함하는 공기 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 하나의 모드로 결정하는 단계는,
    상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수가 모두 각기 기설정된 기준치 이하이면, 상기 실내의 먼지에 대한 실내 먼지지수가 기설정된 기준 먼지지수 및 상기 실외의 먼지에 대한 실외 먼지지수 초과인지 확인하는 단계; 및
    상기 실내 먼지지수가 상기 기준 먼지지수 및 상기 실외 먼지지수를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 내기공조 모드로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 내기순환 모드에서 상기 제1 및 제2 송풍기 및 상기 복수의 덕트에 의해 상기 실내 공기가 상기 덕트 시스템으로 유입된 후 상기 공조 필터에 의해 정화되어 상기 실내 유입구를 통해 상기 실내로 재유입되도록 하는 단계를 더 포함하는 공기 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 하나의 모드로 결정하는 단계는,
    상기 실내의 이산화탄소, 일산화탄소, LPG 및 유기화합물을 포함하는 상기 실내 지수 중 적어도 하나가 각기 기설정된 기준치를 초과하면, 상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 크고, 상기 실외 지수에 따른 실외 먼지지수가 기설정된 먼지지수 이하인지를 확인하는 단계; 및
    상기 구동 모드를 상기 외기환기 모드로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 외기환기 모드에서, 상기 제1 및 제2 송풍기 및 상기 복수의 덕트에 의해 상기 실외 공기가 상기 덕트 시스템 내로 유입되어 상기 실내 유입구를 통해 상기 실내로 공급되도록 하고 상기 실내 공기를 상기 실외 배출구를 통해 실외로 배출하는 단계를 더 포함하는 공기 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나의 모드로 결정하는 단계는,
    상기 각기 설정된 기준치를 초과하는 상기 실내 지수가 그에 대응하는 상기 실외 지수보다 크고, 상기 실외 지수에 따른 실외 먼지지수가 상기 먼지지수를 초과하면, 상기 구동 모드를 상기 외기공조 모드로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 외기공조 모드에서 상기 제1 및 제2 송풍기 및 상기 복수의 덕트에 의해 상기 실외 공기가 상기 덕트 시스템 내로 유입된 후 상기 공조 필터에 의해 정화되어 상기 실내로 공급되도록 하고 상기 실내 공기가 상기 실외 배출구를 통해 상기 실외로 배출되도록 하는 단계를 더 포함하는 공기 제어 방법.
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