KR20180111178A - 팬코일 유니트 제어 시스템 및 제어방법 - Google Patents

팬코일 유니트 제어 시스템 및 제어방법 Download PDF

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KR20180111178A
KR20180111178A KR1020170041740A KR20170041740A KR20180111178A KR 20180111178 A KR20180111178 A KR 20180111178A KR 1020170041740 A KR1020170041740 A KR 1020170041740A KR 20170041740 A KR20170041740 A KR 20170041740A KR 20180111178 A KR20180111178 A KR 20180111178A
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최태일
최문수
강민규
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한국전력공사
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Abstract

팬코일 유니트 제어방법이 개시된다. 본 발명에 따른 팬코일 유니트 제어방법은, 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 단계; 측정된 상기 차압이 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계; 외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계; 및 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계;를 포함한다.

Description

팬코일 유니트 제어 시스템 및 제어방법{CONTROL SYSTEM FOR FAN COIL UNIT AND FAN COIL UNIT CONTROL METHOD}
본 발명은 팬코일 유니트 제어 시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 공급헤더와 환수헤더의 입출력수 차압과 입출력수 온도차에 따른 제어를 통해 순환펌프 인버터의 주파수를 제어하여 실내온도의 적정성을 유지하는, 팬코일 유니트 제어 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 사무용 빌딩, 공장, 호텔, 식당, 병원 등 대형 건물의 공기조화를 위하여 공기조화기가 설치되어 적용된다.
도 1과 같이 공기조화기는 순환펌프가 설치되어 수축열조의 유체가 공급헤더에 모이고 공급헤더에서 순환펌프를 통해 각 구역으로 분기되어 팬코일 유니트에 의해 제어되며, 다시 환수되어 차압밸브를 통한 유량과 합쳐져서 한수헤더를 거쳐 수축열조로 재공급되는 구조를 갖는다.
팬코일 유니트(Fan coil unit)는 건물의 냉,난방 시 냉동기 또는 보일러로부터 냉수나 온수를 공급받아 열교환기를 통과시키면서 주변의 공기를 냉각 또는 가열한 뒤, 이 공기를 송풍기에 의해 실내로 토출함으로써 냉방 또는 난방을 수행하는 것이다.
종래기술의 경우, 팬코일 유니트에 공급하는 냉온수배관의 공급측과 회수측의 온도차이에 의해 온도보정을 위한 유량조절만을 수행하였다.
이에 따라, 종래기술은 온도보정을 위한 유량조절만으로는 에너지 소비 효율이 좋은 입출력수의 차압을 산정하기 어려웠고, 외기온도와 실내온도의 차에 따른 온도보정을 하지 않아 에너지 소비효율이 저하된다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-1077369호
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 팬코일 유니트 제어에 의한 실내온도의 적정성을 유지하면서, 에너지 효율이 좋은 순환펌프의 입출력 차압 유지를 위한 인버터 제어를 하며, 입출력 온도차에 의한 제어와 실내온도와 외기온도 보정에 의한 제어를 수행하여 에너지소비 효율을 높일 수 있는, 팬코일 유니트 제어 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법은, 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 단계; 측정된 상기 차압이 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계; 외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계; 및 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계;를 포함한다.
상기 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계에서, 상기 측정된 차압이 기준차압 범위 이하인 경우, 상기 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 것을 특징으로 한다.
상기 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계에서, 상기 측정된 차압이 기준차압 범위 이상인 경우, 상기 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 내리는 것을 특징으로 한다.
상기 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계에서, 상기 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 이상인 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 것을 특징으로 한다.
상기 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계에서, 상기 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 내리는 것을 특징으로 한다.
상기 외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계는, 외기온도를 측정하는 단계; 입출력수 온도를 측정하는 단계; 및 입출력수 온도차값을 외기온도로 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법은, 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 단계; 측정된 상기 차압이 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계; 외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계; 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계; 실내온도를 설정하는 단계; 및 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계;를 포함한다.
상기 보정된 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 실시간 실내온도를 측정한 후 실내온도를 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계에서, 실내온도가 설정온도보다 높은 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 것을 특징으로 한다.
상기 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계에서, 설정온도가 실내온도보다 높은 경우, 팬코일 유니트의 전원과 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 저장매체에는 상기 팬코일 유니트 제어방법이 저장된다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 팬코일 유니트 제어 시스템은, 저장매체; 차압과 온도를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에서 획득한 정보에 따라 팬코일 유니트와 순환펌프 인버터의 주파수 및 바이패스 밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 센서부는, 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 차압계; 입출력수의 온도를 측정하는 입출력수 온도계; 실내온도를 측정하는 실내온도계; 및 실외온도를 측정하는 외기온도계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 외기온도를 고려하여 입출력수 온도차값을 외기온도로 보정함으로써 인버터 주파수를 제어하여, 순환펌프의 인버터를 제어함과 동시에 실별, 존별로 팬코일 유니트를 제어함으로써, 에너지를 최소로 사용하면서 실내의 쾌적성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 실시간 실내온도와 설정된 실내온도를 비교하여 순환펌프의 인버터를 제어함과 동시에 실별, 존별로 팬코일 유니트를 제어함으로써, 에너지를 최소로 사용하면서 실내의 쾌적성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 바이패스 밸브를 제어함으로써 에너지를 추가로 사용하지 않으면서도 기존의 배관에서 유지하고 있는 열원을 그대로 사용하여, 에너지를 절감하여 에너지 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 팬코일 유니트의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법을 나타내는 순서도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법을 나타내는 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 팬 코일 유니트 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조할 때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법은, 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 단계(S10); 측정된 상기 차압이 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계(S20); 외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계(S30); 및 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계(S40);를 포함한다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법은 냉온수 순환펌프의 입출수 차압을 측정하고, 기준차압 범위내에 입출 수 차압이 형성되는지 판단한 후, 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 올리거나 내림으로써 유량 또는 차압을 증가시키거나 유량 또는 차압을 감소시키게 된다. 또한, 측정된 차입이 기준차압 범위 내에 있는 경우 입출력수 온도차값을 외기온도로 보정하여 보정된 일출력수 온도값이 섭씨 5도 이상인지를 판단하여 순환펌프 인버터의 주파수를 올리거나 낮추는 제어를 하여 펌프 속도를 제어할 수 있다.
이때, VVVF 인버터와 차압계를 연계하여 전층에 공급가능한 수압을 산출하고, 그 수압을 기준으로 주파수 제어를 하여 전력을 절감하고, 각 실별 팬코일 유니트에 온도계를 설치하여 실별 쾌적성을 제고시키게 된다.
이때 기준차압의 범위는 1.9~2.1 kgf/㎠로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 건물의 층수와 실의 수에 따라 다른 범위로 설정되는 것도 가능하다.
또한, 주파수는 예를 들어 50Hz 만큼 올리거나 내릴 수 있으며, 주파수의 제어범위도 건물의 층수, 배관의 한계 압력에 따라 달리 설정될 수 있다.
기준차압의 범위 내에 있는지 판단하는 단계(S20)에서, 측정된 차압이 기준차압 범위 이하인 경우, 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 단계(S60)를 거치게 된다.
즉, 측정된 차압이 기준차압의 범위 내에 있지 않으면서 기준차압 범위보다 작은 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올려, 유량을 증가시키거나 차압을 증가시키는 제어를 수행하게 된다.
기준차압의 범위 내에 있는지 판단하는 단계(S20)에서, 측정된 차압이 기준차압 범위 이상인 경우, 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 내리는 단계(S50)를 거치게 된다.
즉, 측정된 차압이 기준차압의 범위 내에 있지 않으면서 기준차압 범위보다 큰 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 내려, 유량을 감소시키거나 차압을 감소시키는 제어를 수행하게 된다.
또한, 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계(S40)에서, 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 이상인 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 단계(S60)를 수행하게 된다.
이때 온도차값은 섭씨 5도로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 설계에 따라 다른 범위로 설정되는 것도 가능하다.
또한, 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계(S40)에서, 상기 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 내리는 단계(S50)를 수행하게 된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 주파수를 올리는 단계(S60)와 주파수를 내리는 단계(S50) 후, 측정된 차압이 기준차압 범위내인지 판단하는 단계(S20)의 전단계로 리턴하게 된다. 이에, 입출력수 차압에 따른 지속적인 제어 및 주파수 차압에 맞춘 정밀한 제어가 가능하게 된다.
외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계(S30)는, 외기온도를 측정하는 단계(S31); 입출력수 온도를 측정하는 단계(S32); 및 입출력수 온도차값을 외기온도로 보정하는 단계(S33);를 포함한다.
이에 본 발명은 외기온도를 고려하여 입출력수 온도차값을 외기온도로 보정함으로써 인버터 주파수를 제어하여, 순환펌프의 인버터를 제어함과 동시에 실별, 존별로 팬코일 유니트를 제어함으로써, 에너지를 최소로 사용하면서 실내의 쾌적성을 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법은 본 발명의 제1 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법과 일부 구성이 동일하다.
이에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법은 제1 실시예와 상이한 방법 위주로 설명한다.
제2 실시예의 경우, 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계(S40)에서, 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 실내온도를 설정하는 단계(S70)를 수행하게 된다.
이후, 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계(S80)를 거친 후, 설정온도가 실내온도 보다 큰 경우에는 팬코일 유니트의 전원을 제어하거나 바이패스 밸브를 제어하는 단계(S90)를 수행하게 된다.
보정된 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 실시간 실내온도를 측정(S71)한 후 실내온도를 설정(S71)하게 된다.
또한, 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계(S80)에서, 실내온도가 설정온도보다 높은 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올리게 된다.
이 때, 실내온도와 설정온도가 같을 경우에는, 측정된 차압이 기준차압 범위내인지 판단하는 단계(S20)의 전단계로 리턴하게 된다.
이에 본 발명은 실시간 실내온도와 설정된 실내온도를 비교하여 순환펌프의 인버터를 제어함과 동시에 실별, 존별로 팬코일 유니트를 제어함으로써, 에너지를 최소로 사용하면서 실내의 쾌적성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 바이패스 밸브를 제어함으로써 에너지를 추가로 사용하지 않으면서도 기존의 배관에서 유지하고 있는 열원을 그대로 사용하여, 에너지를 절감하여 에너지 비용을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 팬코일 유니트 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조할 때, 본 발명에 따른 팬코일 유니트 제어 시스템은, 센서부(100), 제어부(200), 저장부(400) 및 팬코일 유니트(310), 순환펌프 개폐밸브(320), 바이패스 밸브(330)를 포함한다.
저장부(400)는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 팬코일 유니트 제어방법이 저장된 저장매체일 수 있다.
센서부(100)는 차압과 온도를 감지하는 것으로, 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 차압계(110); 입출력수의 온도를 측정하는 입출력수 온도계(120); 실내온도를 측정하는 실내온도계(130); 및 실외온도를 측정하는 외기온도계(140);를 포함한다.
제어부(200)는 센서부(100)에서 획득한 정보에 따라 팬코일 유니트(310)와 순환펌프 개폐밸브(320)의 주파수 및 바이패스 밸브(330)의 동작을 제어하게 된다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100: 센서부
110: 차압계
120: 입출력수 온도계
130: 실내온도계
140: 외기온도계
200: 제어부
310: 팬코일 유니트
320: 순환펌프 개폐밸브
330: 바이패스 밸브
400: 저장부

Claims (13)

  1. 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 단계;
    측정된 상기 차압이 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계;
    외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계; 및
    보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계;를 포함하는 팬코일 유니트 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계에서, 상기 측정된 차압이 기준차압 범위 이하인 경우, 상기 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계에서, 상기 측정된 차압이 기준차압 범위 이상인 경우, 상기 차압에 대응하여 순환펌프 인버터의 주파수를 내리는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계에서, 상기 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 이상인 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계에서, 상기 보정된 입출력수 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 내리는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계는,
    외기온도를 측정하는 단계;
    입출력수 온도를 측정하는 단계; 및
    입출력수 온도차값을 외기온도로 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  7. 순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 단계;
    측정된 상기 차압이 기준차압의 범위내에 있는지 판단하는 단계;
    외기온도에 따른 온도보정을 하는 단계;
    보정된 온도차값이 섭씨 5도 이상인지 판단하는 단계;
    실내온도를 설정하는 단계; 및
    실내온도와 설정온도를 비교하는 단계;를 포함하는 팬코일 유니트 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보정된 온도차값이 섭씨 5도 미만인 경우, 실시간 실내온도를 측정한 후 실내온도를 설정하는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계에서,
    실내온도가 설정온도보다 높은 경우, 순환펌프 인버터의 주파수를 올리는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실내온도와 설정온도를 비교하는 단계에서,
    설정온도가 실내온도보다 높은 경우, 팬코일 유니트의 전원과 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어방법.
  11. 제1항 내지 제10항에 따른 팬코일 유니트 제어방법이 저장된 저장매체.
  12. 제11항에 따른 저장매체;
    차압과 온도를 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 획득한 정보에 따라 팬코일 유니트와 순환펌프 인버터의 주파수 및 바이패스 밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 팬코일 유니트 제어 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    순환펌프 입출력수의 차압을 측정하는 차압계;
    입출력수의 온도를 측정하는 입출력수 온도계;
    실내온도를 측정하는 실내온도계; 및
    실외온도를 측정하는 외기온도계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬코일 유니트 제어 시스템.

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