KR20190070314A - 복수의 상이한 유형의 hvacr 시스템 중 하나를 작동시킬 수 있는 단일 모듈 최적화 제어기 - Google Patents

복수의 상이한 유형의 hvacr 시스템 중 하나를 작동시킬 수 있는 단일 모듈 최적화 제어기 Download PDF

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KR20190070314A
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hvacr
sensor
coil
hvacr system
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KR1020197001308A
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크리스토퍼 제임스 로거슨
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애리스 인바이런먼탈 리미티드
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Abstract

본 명세서에 기술된 것은, 모든 ACR 시스템을 포함하는 임의의 공지된 유형의 가열, 환기, 공기 조절 및 냉장 HVACR 시스템(HVACR 시스템은 참조 번호 101로 표시됨)을 작동시킬 수 있는 단일 유닛의 최적화 제어기(100)이다. HVACR 시스템(101)은 공기 조절 유닛의 형태를 취한다. 제어기는 웹 애플리케이션(103) 및 제어 섹션(104)의 형태로 하나 이상의 원격 제어기 단말과 통신하기 위한 통신 섹션(102)을 포함한다. HVACR 시스템(101)의 공기 조절 유닛은 압축기를 갖는 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하고, 제어 섹션은 통신 섹션(102)을 통해 웹 애플리케이션(103)으로부터 수신된 하나 이상의 설정치에 기초하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키기 위하여 HVACR 시스템(101)과 작동 가능하게 결합된다.

Description

복수의 상이한 유형의 HVACR 시스템 중 하나를 작동시킬 수 있는 단일 모듈 최적화 제어기
본 발명은 난방, 환기, 공기 조절 및 냉장(Heating, Ventilation, Air Conditioning and Refrigeration, "HVACR") 시스템에 대한 제어기 및 제어기 최적화에 관한 것이다. 일부 실시예가 HVACR 제어기를 특별히 참조하여 본 명세서에서 설명될 것이지만, 본 발명은 이러한 사용 분야에 제한되지 않고, 다른 상황, 예를 들어 냉장 또는 냉각 룸 시스템의 기능 제어 및 타사(third party) HVACR 및 비-HVACR 시스템으로부터의 데이터 수집 및 전달에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다.
본 명세서 전반에 걸친 배경기술의 논의는 어떠한 방식으로든지 그러한 기술이 널리 알려졌거나 당 분야의 통상의 기술 상식의 일부를 형성한다는 것을 인정하는 것으로 결코 고려되어서는 안된다.
대체로, HVACR 시스템은 공간(예를 들어, 사무실 빌딩, 공장, 차량, 쇼핑센터, 냉각 룸 및 냉동 룸, 냉장 운송 컨테이너 또는 냉장 차량)에서의 편안함을 제공하는 것을 목표로 한다.
기후 제어 및 보다 구체적으로는 공기 조절은 현재 대부분의 실내 환경 특히 상업 및 산업 환경에서 사실상 필수적이다. 작업 환경에서 적합한 온도를 유지하기 위한 공기 조절의 사용은 종종 그 환경 내에서 생산성을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 난방, 환기 및 공기 조절(HVAC) 시스템의 제조 및 구현은 잘 정립된 산업이다.
공기 조절 시스템은 DX(냉매의 직접 팽창) 또는 냉수 시스템의 2가지 주요 형태로 존재한다.
큰 공간에 서비스를 제공하기 위한 DX 시스템의 DX 공기 조절 또는 냉장 유닛은 도 4의 참조 번호 400으로 참조된 회로와 같은 회로를 포함한다. 회로(400)는 냉매 가스를 고압 및 고온으로 펌핑하는 압축기(4)를 포함한다. 압축기(4)로부터 냉매는 열 교환기(1)(응축 코일 또는 응축기로 불림)로 유입되어 외부로 열 에너지를 잃고, 냉각되어 액상으로 응축된다. 팽창 밸브(2)는 냉매 가스를 적정한 속도로 흐르도록 조절하고, 팽창에 의해 저압으로 냉각시킨다. 액체 냉매는 다른 열교환기(3)(냉매가 공기로부터의 에너지(열)를 흡수하는 증발 코일 또는 증발기로 불림)로 되돌아가고, 이후 사이클이 반복되도록 냉매를 압축기로 반환한다. 도 4에는 도시되지 않은 것은 공기 조절되거나 냉각되는 공간으로부터 공기를 끌어들여 그 공기를 열교환기(3)를 통해 송풍하는 공기 순환 시스템 또는 옥외 영역으로부터 공기를 끌어들여 그 공기를 교환기(1)를 통해 송풍하는 여러 가지 시스템이다. 시스템의 이들 공기 흐름 부분은 공기 품질을 유지하기 위하여 열교환 표면에 걸쳐 그리고 하나 이상의 먼지 필터를 통한 순환을 생성하는 팬(들)을 필요로 한다.
냉수 시스템은 또한 당 업계에 잘 알려졌다. 이들 시스템은 주 장비가 냉각기인 많은 부품을 포함하고, 이는 상이한 유형의 빌딩 부하(load) 및 애플리케이션을 위한 다양한 유형의 압축기로 구성될 수 있다.
공지된 압축기는 다음을 포함한다 :
● 왕복운동 압축기를 갖는 냉각기.
● 스크롤 압축기를 갖는 냉각기.
● 스크류 압축기를 갖는 냉각기(변속 드라이브를 갖거나 갖지 않음).
● 원심 압축기(가변 속도 드라이브를 갖거나 갖지 않음).
● 터보코어 압축기를 갖는 냉각기.
냉각기는 본질적으로 매우 큰 DX 시스템이지만, 증발기 시스템을 망상으로 덮기 위하여 차가워진 냉각제를 생성하는 대신, 영역 전체를 통해 그물 모양으로 작동되는 공기 덕트에 연결된 팬 보조 챔버 내에서 일반적으로 펌핑 시스템을 통해 코일로 향하는 5℃ 내지 9℃ 범위의 냉수를 생성한다. 이 물은 이후 냉각기로 반환되어 재-냉각된다. DX 시스템에 따라, 냉각기 용기 내의 냉매는 냉각될 필요가 있다. 이것은 냉매를 냉각기로부터 유사한 공랭식 응축기를 통과시키거나, 냉각기 내의 따뜻한 냉매 튜브 위로 물을 통과시킴으로써 이루어지고, 이러한 물은 증발식 물 냉각 타워를 통과시킴으로써 냉각된다.
현재, 공기 조절 유닛(DX 또는 냉수)은 시스템의 기능을 제어하는 제어기를 요구한다. 제어기는 해당 공기 공간 내의 온도 센서에 응답하여, 고정 속도 시스템인 경우 공기 조절기를 턴 온 또는 오프시키거나, 가변 속도인 경우 압축기의 속도를 변경한다. 이는 차례로, 미리 설정된 온도와 비교하여, 내부 온도 부하 요건에 대해 및 냉각될 공간의 온도에 의존하여, 압축기의 용량을 변경시킨다.
이러한 제어기는 냉각 디바이스의 특정 브랜드 및 모델을 제어하도록 제조되고, 그와 같이 각각 그 특정 디바이스와 함께 사용하도록 제한된다. 이들 제어기는 수동으로 미리 결정된 온도로 설정되고, 즉 원하는 온도가 선택되고 제어기는 이후 공기 조절 유닛을 제어하도록 남아있게 된다. 이러한 알려진 제어기는 기본적인 제어 기능만을 조절하고, 제조자는 시스템이 미리 설정된 원하는 온도를 달성할 수 있도록 거의 동일한 기능을 적용한다. 이들 제어기의 궁극적인 목표는 룸 또는 특정 공간을 선택된 온도로 유지하는 것이다. 예를 들어, 이 온도가 22℃인 경우 제어기는 룸이 22.5℃일 때 압축기를 턴 온시킬 것이고, 21.5℃에서 압축기를 턴 오프시켜, 평균 22℃를 제공하거나, 또는 압축기 속도를 변경하여, 시스템이 유사한 작동 대역 내에서 작동하게 한다.
이와 같이, HAVC 시스템 제어기 내의 펌웨어, 하드웨어 및 소프트웨어는 그 기능에 관해 매우 간단하고, 한 시스템에서 다른 시스템으로의 호환성에 관해 매우 제한적이다.
보다 최근에는, 환경적 이익 및 비용 절감에 대한 양 인식에 기인한 에너지 절약에 관심이 있어왔다. 이것은 HVAC 제어기 개발자에 의해 부분적으로 고려되었다. 그러나 압축기 최적화의 개념은 이전에 널리 연구되고 개발되지 않았다. 고려된 몇몇 경우에서, 기존의 최적화 기능은 오로지 압축기의 전력 소비를 측정하고, 예를 들어 압축기 작동의 온 및 오프 주기의 지속시간을 변경함으로써 에너지 효율을 최적화하려 시도하였다. 이들 시스템의 대다수는 오로지 압축기의 평균 에너지 사용량(kWh)을 줄이고, 피크 수요에 영향을 미치지 않는다. 대다수의 개별 공기 조절 및 냉동(Air Conditioning Refrigeration, ACR) 시스템과 실제로 비-ACR 시스템 및 구성요소는 현재 통신 포트를 구비하며, 이러한 통신 포트는 빌딩 관리 시스템(Building Management System, BMS)과 같은 시스템이 시스템 또는 그 구성요소와 인터페이스하여 시스템 또는 시스템의 부품에 대한 정보를 수집할 수 있게 하고, 심지어 시스템이나 부품 내의 파라미터를 변경하게 한다. 그러나 ACR 시스템에 관해, 이들 제어 시스템의 목적은 전체적으로 시스템의 에너지 소비를 최적화하는 것보다 시스템이 필요한 온도 설정치로 그리고 온도 작동 범위 내에서 작동하도록 하는 것이다.
이들 제어기는 다음과 같은 많은 상이한 형태로 존재한다 :
● 전기 기계.
● 다음과 같은 전자장치:
o 독립형(Stand Alone).
o 네트워크화된(Networked).
o 통합된(Integrated).
o 사물 인터넷(Internet of Things, IoT).
o 웹-기반(Web-based).
● 프로그램 가능한 논리 제어(Programmable Logic Control, PLC).
● 빌딩 관리 시스템(BMS).
HVAC 및 냉장 제어기 산업에 있어서, 현재의 제어기에 의해 야기된 전력 절감은 그 전력 절감 효율과 관련하여 개선하기가 어렵거나 심지어 불가능하다는 사고방식이 있다. 달성되는 임의의 전력 절감은 상대적으로 최소일 것이며 연구 개발 비용의 가치가 없을 것이라는 인식하에서, 개선될 수 없거나 적어도 개선할 만한 가치가 없는 수용 가능한 수준이라는 인식이 존재한다.
본 발명자들은, 압축기를 온 및 오프로 스위칭할 뿐만 아니라 동시에 하나 이상의 다음의 변수들을 제어하는 제어기의 사용을 통해, 공기 조절의 편안함(comfort)을 잃지 않으면서도 에너지 효능의 놀랄만한 향상을 얻고, 전력 소비를 상당히 감소시키는 것이 가능하다는 것을 발견하였다: 냉매 순환 속도, 냉각기를 통과하는 물 흐름, 응축기 코일 양단의 공기 흐름 속도(팬 속도), 증발기 코일 양단의 공기 흐름 속도, 냉매 온도, 냉매 압력, 필터 양단의 압력 강하, 등 및 압축기가 작동 또는 작동해제되는 온도의 턴온 및 턴 오프.
본 발명자들은 또한 물에 기초한 냉각 또는 냉각기 시스템의 에너지 효율을 최적화하고자 할 때 직면하는 하나의 특정 과제는 냉각수에서의 생물학적 부하 및 장비 표면상의 바이오필름(Biofilm)의 형성이 계속 변화한다는 점을 발견하였다.
공기 조절 및 냉장 냉각 코일은 냉각되고 코일을 통해 가해지는 공기로부터의 물의 응축으로 인해 항상 젖은 표면을 나타낸다. 지속적으로 젖은 모든 표면은 바이오필름을 성장시킨다. 바이오필름은 영양소가 다양한 유기체에 의해 공유되는 공생 콜로니(colony)에서 기질 표면에 번식하는 다양한 박테리아와 곰팡이에 의한 기질의 군체화(colonisation)이다.
바이오필름은 다음의 3가지 주요 이유로 냉각 코일의 장기간 효과적이고 효율적인 작동에 심각하게 해를 끼친다:
첫째, 바이오필름은 열교환 표면과 냉각되는 공기 사이의 우수한 단열재이고, 따라서 코일의 열교환 효율을 심각하게 감소시킨다. 바이오필름이 두꺼워 질수록 이러한 효율 감소는 커진다.
두 번째, 모든 살아있는 유기체에 있어서, 바이오필름 내의 세포는 산성인 배설물을 배출하고, 이들은 산화-피막 처리되지 않은 알루미늄 열교환 표면의 점진적인 부식을 야기한다.
셋째로, 인접한 냉각 핀 사이의 갭이 바이오필름의 성장으로 감소함에 따라, 팬의 설정 속도에서 더 적은 공기가 코일을 통과하거나, 변속 팬의 경우, 팬은 훨씬 더 세게 작동해야 하고, 따라서 필요한 설정치의 온도를 달성하는데 훨씬 많은 전력을 소비한다.
이들 3가지 인자 모두는 냉각 디바이스의 증가된 에너지 효율에 관한 상당한 과제를 제시한다.
본 발명의 제1의 양상에 따르면, 복수의 상이한 유형의 가열, 환기, 공기 조절 및 냉장(HVACR) 시스템 중 임의의 하나를 작동시킬 수 있는 단일 모듈의 최적화 제어기가 제공되며, 상기 시스템은 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하고, 제어기는:
하나 이상의 원격 제어기 단말과 통신하기 위한 통신 섹션; 및
통신 섹션을 통해 원격 제어기 단말로부터 수신된 하나 이상의 설정치들에 기초하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화하기 위하여 하나의 HVACR 시스템과 작동 가능하게 결합된 제어 섹션을 포함한다.
일 실시예에서, HVACR 시스템은 냉각 코일을 통한 물순환을 갖는 냉수 시스템 및 공기를 냉각 코일을 가로 질러 지향시키기 위한 팬을 포함하며, 제어 섹션은, 코일을 통과하는 물순환 흐름 속도, 및 코일을 통과하는 지정된 공기 흐름을 제어하는 팬 속도 중 하나 이상을 선택적으로 제어한다.
일 실시예에서, HVACR 시스템은 HVACR 시스템의 출력을 감지하는 적어도 하나의 센서를 포함하며, 제어기는 적어도 하나의 센서에 응답하여, 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 적어도 하나의 센서에 의해 영향을 받도록 한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 제어 섹션에 연결된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 시스템 전류를 측정하고 제어, 측정 및 시스템 기능, 및 작동 및 경보 목적을 위한 전류 변환기를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 시스템 공간 또는 환경 온도를 측정하는 온도 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 HVACR 시스템 및/또는 냉각 코일의 필터 양단의 압력 강하를 측정하기 위한 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 냉수 시스템을 통한 물 흐름 속도를 측정하기 위한 흐름 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 공기 습도를 측정하기 위한 습도 센서를 포함한다.
다른 실시예에서, HVACR 시스템은 HVACR 시스템의 고유한 출력 또는 입력을 감지하기 위한 각각의 복수의 센서를 포함하며, 제어기는 센서에 응답하여, 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 복수의 센서 중 하나 이상에 의해 영향을 받도록 한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 온도 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 흐름 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 물 냉각 타워 및/또는 HVACR 시스템의 물 회로에서 바이오필름 성장을 감지하기 위한 바이오필름 성장 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 통신 섹션은 하나 이상의 원격 제어기 단말로의 외부 접속을 가능케 하는 적어도 하나의 통신 포트를 포함한다. 일 실시예에서, 원격 사용자 단말은 제어기 및 시스템의 원하는 기능을 가능하게 하기 위하여 복수의 상이한 유형의 HVACR 시스템 중 임의의 하나를 작동하도록 구성 가능한 제어 소프트웨어를 실행할 수 있는 컴퓨터이다. 일 실시예에서, 제어 소프트웨어는 웹 애플리케이션을 포함한다. 일 실시예에서, 웹 애플리케이션은 최종 사용자 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에서, 웹 애플리케이션은 기술자 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에서, 통신 섹션은 제어기로부터의 작동 데이터를 수신하고 저장하기 위한 저장 데이터베이스를 포함한다. 일 실시예에서, 작동 데이터는 웹 애플리케이션을 통해 액세스 가능하다.
다른 실시예에서, 제어 섹션은 적어도 하나의 I/O 포인트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제어 섹션은 최대 8개의 I/O 포인트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제어 섹션은 최대 32개의 범용 I/O 포인트를 포함한다.
일 실시예에서, 상이한 유형의 HVACR 시스템은 단일 압축기; 다중 압축기; 공기 조절 시스템용 냉각기; 냉장 시스템용 냉각기; 인버터 시스템 및 가변 냉매 흐름(variable refrigerant flow, VRF) 시스템을 포함하는 하나 이상의 그룹을 포함한다.
일 실시예에서, 제어기는 대략 120 ㎜×120 ㎜의 점유면적을 갖는다. 일 실시예에서, 제어기는 대략 100 ㎜×100 ㎜의 점유면적을 갖는다. 일 실시예에서, 제어기는 약 80 ㎜×80 ㎜의 점유면적을 갖는다.
일 실시예에서, HVACR 시스템은 복수의 냉각 유닛을 포함하고, 제어기는 이들 냉각 유닛 각각을 동시에 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 냉각 유닛들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 다른 냉각 유닛들과 상이한 유형의 유닛이다.
본 발명의 제2의 양상에 따르면, HVACR 시스템이 제공되며, 이 시스템은,
제1의 양상에 따른 최적화 제어기; 및
제어기와 작동 가능하게 연결된 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 냉각 유닛은 냉각 코일을 통해 물을 순환시키는 냉수 시스템 및 냉각 코일을 가로 질러 공기를 지향시키기 위한 팬의 형태를 취하며, 제어 섹션은 코일을 통한 물의 순환 흐름; 및 코일을 통과하는 지정된 공기 흐름을 제어하는 팬 속도 중 하나 이상을 선택적으로 제어한다.
일 실시예에서, HVACR 시스템은 HVACR 시스템의 출력을 감지하는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 제어기는 적어도 하나의 센서에 응답하여, 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 적어도 하나의 센서에 의해 영향을 받도록 한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 제어 섹션에 연결된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 시스템 전류를 측정하고 제어, 측정 및 시스템 기능, 및 작동 및 경보 목적을 위한 전류 변환기를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 시스템 공간 또는 환경 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 HVACR 시스템 및/또는 냉각 코일의 필터 양단의 압력 강하를 측정하기 위한 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 냉수 시스템을 통한 물의 흐름 속도를 측정하기 위한 흐름 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 공기 습도를 측정하기 위한 습도 센서를 포함한다.
다른 실시예에서, HVACR 시스템은 HVACR 시스템의 고유한 출력 또는 입력을 감지하는 복수의 센서를 각각 포함하고, 제어기는 센서에 응답하여, 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 복수의 센서 중 하나 이상에 의해 영향을 받도록 한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 온도 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 흐름 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 물 냉각 타워 및/또는 적어도 하나의 냉각 유닛의 물 회로에서 바이오필름 성장을 감지하기 위한 바이오필름 성장 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 통신 섹션은 하나 이상의 원격 제어기 단말로의 외부 접속을 가능케하는 적어도 하나의 통신 포트를 포함한다. 일 실시예에서, 원격 사용자 단말은 제어기 및 시스템의 원하는 기능을 가능하게 하기 위하여 복수의 상이한 유형의 HVACR 시스템 중 임의의 하나를 작동하도록 구성 가능한 제어 소프트웨어를 실행할 수 있는 컴퓨터이다. 일 실시예에서, 제어 소프트웨어는 웹 애플리케이션을 포함한다. 일 실시예에서, 웹 애플리케이션은 최종 사용자 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에서, 웹 애플리케이션은 기술자 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에서, 통신 섹션은 제어기로부터의 작동 데이터를 수신하고 저장하기 위한 저장 데이터베이스를 포함한다. 일 실시예에서, 작동 데이터는 웹 애플리케이션을 통해 액세스 가능하다.
다른 실시예에서, 제어 섹션은 적어도 하나의 I/O 포인트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제어 섹션은 최대 8개의 I/O 포인트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제어 섹션은 최대 32개의 범용 I/O 포인트를 포함한다.
일 실시예에서, 상이한 유형의 HVACR 시스템은 단일 압축기; 다중 압축기; 공기 조절 시스템용 냉각기; 냉장 시스템용 냉각기; 인버터 시스템 및 가변 냉매 흐름(VRF) 시스템을 포함하는 하나 이상의 그룹을 포함한다.
일 실시예에서, 제어기는 대략 120 ㎜×120 ㎜의 점유면적을 갖는다. 일 실시예에서, 제어기는 대략 100 ㎜×100 ㎜의 점유면적을 갖는다. 일 실시예에서, 제어기는 약 80 ㎜×80 ㎜의 점유면적을 갖는다.
일 실시예에서, HVACR 시스템은 복수의 냉각 유닛을 포함하고 제어기는 이들 냉각 유닛 각각을 동시에 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 냉각 유닛들 중 적어도 하나는 냉각 유닛들 중 적어도 하나와 상이한 유형의 유닛이다.
본 발명의 제3의 양상에 따르면, 제2의 양상에 따른 HVACR 시스템을 제어하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은:
원격 제어기 단말에 외부 연결을 제공하는 단계;
원격 제어기 단말을 통해 적어도 하나의 냉각 유닛을 최적으로 작동시키도록 제어기를 구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4의 양상에 따르면, 적어도 하나의 증발기 코일을 갖는 HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법이 제공되며, 이 방법은:
HVACR 시스템의 기능을 제어하기 위한 제1의 양상에 따른 최적화 제어기를 제공하는 단계; 및
적어도 하나의 증발기 코일에 코일 처리를 제공하는 단계로서, 코일 처리와 함께 제어기의 사용이 HVACR 시스템의 에너지 사용을 15%를 초과하여 감소시키는, 코일 처리를 제공하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 코일 처리와 함께 제어기의 사용은 HVACR 시스템의 에너지 사용을 18%를 초과하여 감소시킨다.
일 실시예에서, 코일 처리와 함께 제어기의 사용은 HVACR 시스템의 에너지 사용을 20%를 초과하여 감소시킨다.
일 실시예에서, 코일 처리는:
i) 세척된 코일을 제공하기 위하여 코일을 효소 세척 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는 제1의 효소 세척 단계; 및
ii) 세척된 코일을 정균성 폴리머 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하는 제2의 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 효소 세척 용액은 하나 이상의 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제 또는 리파아제를 포함한다. 다른 실시예에서, 효소 세척 용액은 프로테아제 및 정균적으로(biostatically) 유효한 페녹시알코올을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 효소 세척 용액은 프로테아제, 수용성 글리콜 에테르 용매 및 알칼리 금속 알킬아릴설포네이트와 같은 적어도 하나의 음이온성 하이드로트로프(hydrotrope)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 효소 세척 용액은 하나 이상의 효소(예를 들어, 프로테아제 및 아밀라아제), 살생물성 제4급 암모늄(quaternary ammonium) 살생물제 및 음이온성 하이드로트로프를 포함한다.
일 실시예에서, 정균성 필름은 페놀계 살생물제 및 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐피롤리돈 폴리머 또는 코폴리머, 예컨대 아크릴 코폴리머 기반 조성물, 메타크릴 코폴리머 기반 조성물, 비닐 코폴리머 기반 조성물, 에폭시 수지, 에폭시 에스테르 및 이들의 혼합물을 포함한다.
일 실시예에서, 정균성 필름은 트리클로산과 복합체를 이루는 폴리비닐피롤리돈/폴리비닐아세테이트 코폴리머를 포함한다.
일 실시예에서, 정균성 필름은 제4급 암모늄 살생물제, 및 폴리비닐 알코올, 또는 제4급 암모늄 살생물제와 복합체를 이루는 말레산 무수물/알킬비닐에테르 코폴리머의 절반 에스테르와 같은 상용성 폴리머를 포함한다.
본 발명의 제5의 양상에 따르면, 시스템이 제공되며, 이 시스템은:
적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하는 적어도 하나의 HVACR 시스템; 및
최적화 제어기를 포함하고, 최적화 제어기는:
하나 이상의 원격 제어기 단말과 통신하기 위한 통신 섹션; 및
통신 섹션을 통해 원격 제어기 단말로부터 수신된 하나 이상의 설정치에 기초하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화하기 위하여 하나의 HVACR 시스템과 작동 가능하게 결합된 제어 섹션을 포함한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 냉각 유닛은 냉각 코일을 통해 물순환을 갖는 냉수 시스템 및 냉각 코일을 가로 질러 공기를 지향시키기 위한 팬의 형태를 취하며, 제어 섹션은, 코일을 통한 물의 순환 흐름 속도; 코일을 통과하는 지정된 공기 흐름을 제어하는 팬 속도 중 하나 이상을 선택적으로 제어한다.
일 실시예에서, 시스템은 적어도 하나의 HVACR 시스템의 출력을 감지하는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 제어기는 적어도 하나의 센서에 응답하여, 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 적어도 하나의 센서에 의해 영향을 받도록 한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 제어 섹션에 연결된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 시스템 전류를 측정하고 제어, 측정 및 시스템 기능, 및 작동 및 경보 목적을 위한 전류 변환기를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 시스템 공간 또는 환경 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 적어도 하나의 HVACR 시스템 및/또는 냉각 코일의 필터 양단의 압력 강하를 측정하기 위한 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 냉수 시스템을 통한 물의 흐름 속도를 측정하기 위한 흐름 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 공기 습도를 측정하기 위한 습도 센서를 포함한다.
다른 실시예에서, 시스템은 각각이 적어도 하나의 HVACR 시스템의 고유한 출력 또는 입력을 감지하기 위한 복수의 센서를 포함하고, 제어기는 센서에 응답하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 복수의 센서 중 하나 이상에 의해 영향을 받도록 한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 온도 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 흐름 센서를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 센서는 물 냉각 타워 및/또는 적어도 하나의 냉각 유닛의 물 회로에서 바이오필름 성장을 감지하기 위한 바이오필름 성장 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 원격 제어기 단말을 포함하고, 통신 섹션은 하나 이상의 원격 제어기 단말에 외부 접속을 가능하게 하는 적어도 하나의 통신 포트를 포함한다. 일 실시예에서, 원격 사용자 단말은 제어기 및 시스템의 원하는 기능을 가능하게 하기 위하여 복수의 상이한 유형의 HVACR 시스템 중 임의의 하나를 작동하도록 구성 가능한 제어 소프트웨어를 실행할 수 있는 컴퓨터이다. 일 실시예에서, 제어 소프트웨어는 웹 애플리케이션을 포함한다. 일 실시예에서, 웹 애플리케이션은 최종 사용자 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에서, 웹 애플리케이션은 기술자 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에서, 통신 섹션은 제어기로부터의 작동 데이터를 수신하고 저장하기 위한 저장 데이터베이스를 포함한다. 일 실시예에서, 작동 데이터는 웹 애플리케이션을 통해 액세스 가능하다.
다른 실시예에서, 제어 섹션은 적어도 하나의 I/O 포인트를 포함한다. 다른 실시예에서, 제어 섹션은 최대 8개의 I/O 포인트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제어 섹션은 최대 32개의 범용 I/O 포인트를 포함한다.
일 실시예에서, 상이한 유형의 HVACR 시스템은 단일 압축기; 다중 압축기; 공기 조절 시스템용 냉각기; 냉장 시스템용 냉각기; 인버터 시스템 및 가변 냉매 흐름(VRF) 시스템을 포함하는 하나 이상의 그룹을 포함한다.
일 실시예에서, 제어기는 약 120 ㎜×120 ㎜의 점유면적을 갖는다. 일 실시예에서, 제어기는 대략 100 ㎜×100 ㎜의 점유면적을 갖는다. 일 실시예에서, 제어기는 약 80 ㎜×80 ㎜의 점유면적을 갖는다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 HVACR 시스템은 복수의 냉각 유닛을 포함하고, 제어기는 이들 냉각 유닛 각각을 동시에 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 냉각 유닛들 중 적어도 하나는 냉각 유닛들 중 적어도 하나와 상이한 유형의 유닛이다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "일부 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 기술된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 실시예에서", "일부 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 출현은 모두 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니지만, 동일한 실시예를 지칭할 수도 있다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은, 본 개시사항으로부터 당업자에게 명백한 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 공통 대상을 기술하기 위한 서수 용어 "제1", "제2", "제3" 등의 사용은 단지 유사한 대상의 상이한 예가 참조되는 것을 나타내며, 그렇게 기술된 대상이 시간적, 공간적, 순위적 또는 다른 방식으로 주어진 순서로 존재해야 한다는 것을 의미하지는 않는다.
이하의 청구범위 및 본 명세서의 설명에서, 포함하는, 구성된 또는 포함하다의 용어 중 임의의 하나는 적어도 다음의 요소/특징을 포함하지만 다른 것들을 배제하지 않는 것을 의미하는 개방 용어이다. 따라서, 청구 범위에서 사용될 때 포함하는 용어는 이후에 열거된 수단 또는 요소 또는 단계로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예를 들어, A 및 B를 포함하는 디바이스의 표현의 범위는 A 및 B 요소만을 포함하는 디바이스로 제한되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어 포함하는 또는 포함한다 중 임의의 하나는 또한 용어를 따라 적어도 요소/특징을 포함하는 것을 의미할 뿐만 아니라 다른 것을 배제하지 않는 것을 의미하는 개방 용어이다. 따라서, "포함하는"(including) 용어는 "포함하는"(comprising)과 동의어이며 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에 사용된 "예시적인"이라는 용어는 품질을 나타내는 것과는 대조적으로, 예를 제공한다는 의미로 사용된다. 즉, "예시적인 실시예"는 반드시 모범적인 품질의 실시예일 필요는 없고 하나의 예로서 제공되는 실시예이다.
본 개시사항의 바람직한 실시예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 오로지 예를 통해 기술될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기의 개념적 블록도.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어기의 개념 블록도.
도 2는 도 1a의 제어기를 포함하는 시스템의 블록도.
도 3은 각각 도 1a 및 도 2의 제어기 및 시스템의 작동을 도시하는 흐름도.
도 4는 알려진 공기 조절 또는 냉장 회로도.
먼저 도 1a 및 도 2를 참조하면, 임의의 알려진 유형의 가열, 환기, 공기 조절 및 냉장(HVACR) 시스템(HVACR 시스템은 참조 번호 101로 표시됨)을 작동시킬 수 있는 단일 모듈의 최적화 제어기(100)가 제공되며, 이러한 HVACR 시스템은 모든 ACR 시스템을 포함한다. 본 명세서에서 논의된 바람직한 실시예에서, HVACR 시스템(101)은 공기 조절 유닛의 형태를 취한다. 그러나 제어기(100)는 사실상 임의의 HVACR 시스템 및 냉장 시스템을 포함하는 많은 다른 시스템과 함께 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다(이는 이하에서 상세히 논의될 것이다). 제어기는 인터넷, 클라우드, 중앙 서버 시스템 및 하나 이상의 원격 제어기 단말과 웹 애플리케이션(103)의 형태로 통신하기 위한 통신 섹션(102), 및 제어, 측정, 모니터링 및 최적화 섹션(제어 섹션(104)으로 언급됨)을 포함한다. HVACR 시스템(101)의 공기 조절 유닛은 압축기를 갖는 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하고, 제어 섹션은 통신 섹션(102)을 통해 웹 애플리케이션(103)으로부터 수신된 하나 이상의 설정치에 기초하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키기 위하여 HVACR 시스템(101)과 작동 가능하게 결합된다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 전체 종단 간 시스템(200) 내의 제어기(100)의 블록도는 다음을 포함한다:
● 최종 사용자가 볼 수 있는 웹 애플리케이션의 요소를 포함하는 최종 사용자 인터페이스(201).
● 기술자가 볼 수 있는 웹 애플리케이션 요소를 포함하는 기술자 인터페이스(202).
● 다양한 파라미터들을 제어하는 능력을 갖는 통신 섹션(102)으로부터 제공되는 웹 사이트 형태의 웹 애플리케이션(203).
● 통신 섹션(102) 상에서 실행되는 애플리케이션 형태의 제어, 작동 및 인터페이스 소프트웨어(제어 소프트웨어(204)로 지칭됨). 주 애플리케이션은 HVACR 시스템(101)의 입력/출력을 제어하고 데이터를 기록할 것이다. 시스템 감독, 시스템 메시지 전송 및 기타 기능에 대한 보충 애플리케이션이 존재할 것이다.
● 3G/네트워크 연결성을 갖는 종래의 코어 유닛 하드웨어 형태의 통신 섹션(102).
● 필요한 디지털 및 아날로그 입출력을 갖는 종래의 I/O 하드웨어 형태의 제어 섹션(104).
● 많은 유형의 공기 조절 또는 냉장 시스템 중 하나를 나타내는 HVACR 시스템(101).
● RS232, RS485, Modbus 또는 수요 대응 가능 디바이스(DRED) 인터페이스를 갖는 많은 유형의 외부 시스템 중 하나를 나타내는 타사의 모니터링 시스템(206), 예를 들어 일 실시예에서 타사의 모니터링 시스템(206)은 전력계, 타사의 AC 시스템, 타사의 운영 체제를 포함한다.
● 서미스터, 전류 센서(시스템 전류를 측정하기 위한 전류 변환기를 포함하고 또한, 제어, 측정 및 시스템 기능, 및 작동 및 경보 목적으로 사용됨), 압력 센서 및 흐름 속도 센서를 포함하지만, 이에 국한되지 않는 다양한 유형의 추가 센서 중 하나를 나타내는 추가 센서(207), 등.
일부 바람직한 실시예에서, 통신 섹션(102) 및 제어 섹션(104)은 단일 디바이스로 결합될 수 있지만 그들의 상대적인 기능에 기초하여 본 설명에서 개념적으로 분리된다. 통신 섹션(102)은 제어기(100)로의 또는 이로부터의 통신을 가능하게 하며, 명령을 수신하고 제어기(100)에 중계하는 것; 및 제어기(100)로부터 명령을 수신하여 저장하는 것을 위하여 사용될 수 있다. 통신 섹션(102)은 저장된 데이터가 필요에 따라 다운로드, 해독 및 보고되게 하는 제어기에 할당된 IP 주소를 통해 액세스되는 내장된 3G 모뎀을 포함한다. 또한, 통신 섹션(102)은 수신기에 경보의 송신을 허용하고, 경보에 응답하여 또는 원하는 경우, 통신 섹션은 또한 인가된 기술자가 제어기(100) 내의 임의의 설정치를 조정하는 것을 허용한다. 또한, 통신 섹션(102)은 유선 및 무선 통신 기능을 포함한다.
통신 섹션(102)의 특정 실시예는 다음 하드웨어를 포함한다:
● 3G SIM 카드의 사용을 허용하는 SIM 카드 홀더.
● 확장 가능한 메모리를 위한 SD 카드 홀더.
● 임베디드 소프트웨어를 실행하는 프로세서.
● 근거리 통신망(LAN)을 위한 이더넷 연결.
● 3G 신호용 안테나 연결.
통신 섹션(102)은 전력 커넥터를 통해 공급되는 12V 전원으로 작동하고, 또한 제어 섹션(104)과의 인터페이스를 위하여 전원 및 USB 연결을 제공한다. 통신 섹션(102)은 제어 섹션(104)을 위한 드라이버 펌웨어를 제공한다. 또한, 통신 섹션(102)은 다음을 포함하는 표준 모뎀/라우터 기능을 제공한다:
● 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP).
● 가상 사설 네트워크(VPN).
● 방화벽.
● 강제적 액세스 제어(MAC)/IP/포트 필터링.
● 동적 도메인 이름 시스템(DNS).
● 네트워크 시간.
● 이벤트 로깅.
● 시스템 워치독.
● 보안 셀(SSH).
그러나 다른 실시예에서, 비교할 만한 대체 구성요소가 원하는 대로 사용된다는 것은 당업자에게 이해될 것이다.
제어 섹션(104)은 '에어리스 범용 I/O'('Aeris Universal I/O')로 알려진 I/O 제어 디바이스의 형태를 취한다. 제어기 섹션(104)은 최대 32개의 I/O 포인트를 갖는 단일 I/O 층을 포함한다.
제어 섹션(104)의 특정 실시예는 다음의 하드웨어 구성 가능성을 포함한다:
● 16개의 전기적으로 절연된 디지털 입력/출력.
● 하나의 전기적으로 절연된 4 내지 20 mA 아날로그 출력. 이것은 외부 루프 전력을 필요로 한다.
● 하나의 전기적으로 절연된 0-10VDC 아날로그 출력.
● 8개의 4 내지 20mA 아날로그 입력.
● 3개의 전류 변환기 입력.
● 2개의 2-선식 PT100 서미스터 입력.
● 4개의 저항성 온도 센서.
● RS232, RS422, RS485 또는 MODBUS 포트 커넥터용으로 구성될 수 있는 하나의 직렬 포트.
위의 입력/출력은 디지털과 아날로그 사이에서 변화하는 범용 포인트로서 설정될 수 있다.
도 1b에 도시된 실시예에서, 제어기(100)는 복수의 제어 섹션(104)을 포함하고, 도시된 실시예는 특별히 8개의 제어 섹션(각각이 제어 섹션(104)과 동일하고, 따라서 동일한 참조 번호가 사용됨)을 포함한다. 각 제어 섹션은 단지 하나의 I/O 층만을 가지므로, 그러한 실시예는 더 많은 I/O 층이 필요할 때, 이 경우 8개의 제어기 모듈(따라서 8개의 I/O 층)이 필요할 때 사용된다. 제어 섹션의 I/O 층의 개수는 제어기(100)의 원하는 측정, 계측 및 모니터링 기능에 필요한 추가 입력 및 출력 수에 따라 선택된다.
HVACR 시스템(101)은 도 4에 도시되고 참조 번호 400으로 표시되는 알려진 시스템과 본질적으로 동일하고, 냉각기로부터, 또는 냉각 코일을 통한 물순환과 냉각 코일을 가로지르도록 공기를 지향하는 가변 속도 팬을 갖는 시스템(101)을 갖는 냉각기로부터 공급된 냉수를 포함한다. 실시예에서, HVACR 시스템(101)은 최대 6개의 냉각 유닛을 포함한다. 다른 실시예에서, HVACR 시스템은 하나 이상의 단일 속도 팬을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 다른 유형의 냉각 또는 냉장 시스템이 사용되고, 제어기(100)와 동등하게 호환된다.
추가 센서(207)는 Modbus, DRED, 디지털 입력/출력 및 아날로그 입력/출력 중 하나 이상을 통해 제어 섹션(104)에 인터페이스한다. 센서(207)는 다음을 포함 하나 이에 한정되지 않는다:
● 특히 시스템의 온도와 냉각될 공간의 온도를 측정하기 위한 온도 센서.
● HVACR 시스템 및/또는 냉각 코일의 필터 양단의 압력 강하를 측정하기 위한 압력 센서.
● 냉수 및 응축기 물 펌프(들)의 가변 속도 제어를 통해 냉수 시스템을 통과하는 물 흐름 속도를 측정하는 흐름 센서.
● 특히, 시스템의 습도 및 냉각될 공간의 습도를 측정하기 위한 습도 센서.
● 실내 공기 품질을 측정하기 위한 휘발성 유기 화합물(VOC) 센서.
상술한 바와 같이, 전류 센서는 전류 변환기(CTs)의 형태를 취할 수 있다. CT의 사용과 관련하여 이들은 제어기 내에서 다음과 같은 다양한 기능을 수행한다:
● 공기 조절 시스템과 같은 단일 HVACR 시스템 내의 개별 구성 요소로서, 공기 공급 팬과 압축기 중 하나를 포함하는 개별 구성요소의 전류 측정.
● 총 공기 조절 전류의 측정, 하지만 공급 공기 팬; 및 압축기 중 어느 하나 중 어느 하나에 관한 값을 표로 정리;
제어기는 개별 값을 식별하고, 차례로 제어기의 출력 기능과 비교하여 개별 구성요소의 실제 실행 성능의 형태로 양의 피드백을 제공한다. 전류 범위가 제어기에 의해 모니터링되는 선택된 범위를 벗어나면, 텍스트, 이메일, 대시 보드 스크린 또는 로컬 알람을 통해 경고할 통신 섹션(102)을 통해 경보가 야기될 것이다.
가변 냉매 흐름(VRF) 또는 인버터에 대한 전류가 측정되고 또한 공기 조절 유닛의 냉장 부하에 대해 가장 효과적인 최적화 수준을 결정하는데 사용된다. 이는 수요 대응 가능 디바이스(DRED)를 갖는 공기 조절 장치에 인터페이싱할 때 전류 소비와 직접 관련된다.
원격 제어기 단말은 제어 섹션(104)에 선택 제어를 가능하게 하도록 지시할 수 있다. 웹 애플리케이션(103)은 다른 실시예에서, 프로그램 가능 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 데이터를 디스플레이 및 조작할 수 있는 전용 단말, 및 적절하게 프로그램된 이동 전화 또는 유사한 디바이스로부터 액세스될 수 있다. 또한, 실시예에서, 원격 제어기 단말은 제어 섹션(104)으로부터 떨어진 위치에 있고, 알려진 통신 수단에 의해 제어 섹션과 통신한다.
일 실시예에서, 원격 제어기 단말 자체는 통신 섹션(102)을 통해 획득된 정보로부터 시스템(101)의 에너지 효능을 개선하는 방법을 학습한다. 이 정보는 다른 최적화 모듈(100)로부터 수신되고, 이러한 다른 최적화 모듈(100)은 동일한 시스템(101) 내에서 작동하고, 모니터링하는 영역에 대해 조정을 행하기 위하여 이 정보를 다시 원격 제어기 터미널에 송신한다.
제어 섹션(104)은 HVACR 시스템(101)의 다수의 구성요소의 기능을 선택적으로 제어하기 위하여 웹 애플리케이션(103)으로부터 지령을 수신한다. 예를 들어, 가변 팬 속도 냉수 시스템에 대해, 제어 섹션(104)은 냉각 코일을 통한 물순환의 순환 흐름 속도를 제어하고, 또한 팬 모터의 가변 속도 제어를 통해 냉각 코일을 가로지르는 팬의 공기 흐름 속도(팬 속도)를 제어한다.
일반적으로 말하면, 센서의 합은, 안락함 또는 최적화 조정을 행하고 및/또는 분석 목적을 위하여 센서로부터의 데이터를 모니터하기 위하여, 시스템 제어 섹션(104)에 의해 평가된다.
센서 및 HVACR 시스템(101)의 구성 요소의 제어는 모두 HVACR 시스템(101)의 언-로더 밸브의 설정치 또는 작동에 기초한다. 압축기의 활성화 및 비-활성화는, 공간에서 미리 선택된 평균 온도를 유지하면서, 시스템의 에너지 효능을 최대화할 것이다.
제어기(100)의 단일 유닛은 버스넷(BUSNET) 또는 무선 통신을 통해 다른 유닛에 연결 가능하다. 다른 실시예에서, 하나의 시스템에서 사용되는 제어기(100)의 다수의 유닛이 존재한다.
제어 섹션(104)은 원하는 인터페이스를 달성하는 수개의 프로토콜을 포함하며, 이들은 특히 RS232/485, Modbus 및 빌딩 자동화 및 제어 네트워크(BACnet)를 포함하며, 이들 모두는 국제 인터페이스이다.
함축적이지만, 통신 섹션(102)이 제어기(100) 내에서 내부적으로 제어 섹션(104)에 연결된다는 것이 완전한 설명을 위해 언급되었다. 다른 실시예에서, 건전성 및 사용 모니터링(HUM : Health and Usage Monitoring)은 ACR 자산 상의 완전히 독립적인 작동을 사용하여 수행되었고, 제어기(100)는 그 옆에 있는 유닛과 인터페이스하고 동시에 그 기능을 수행하는데 사용될 수 있다.
제어기(100)는 알려진 시스템에 비해 현저한 개선인데, 이 제어기는 추가 기능을 수행할 수 있도록 훨씬 더 큰 점유 면적을 갖는 하드웨어의 완전히 다른 부분을 요구한다. 제어기(100)의 점유면적은 약 120 ㎜×120 ㎜이며, 다른 산업표준의 단일 기능 시스템을 갖는 최대화된 크기의 유닛은 훨씬 더 큰 점유면적을 갖는다. 다른 실시예에서, 제어기(100)의 점유면적은 대략 100 ㎜×100 ㎜이다. 또 다른 실시예에서, 제어기(100)의 점유면적은 대략 80 ㎜×80 ㎜이다.
제어 섹션(104)은 입력에 기초하여 최적의 성능을 계산하고, HVACR 장치가 (제어 섹션(104)을 통해) 특정 방식으로 작동하도록 지시하는 제어 소프트웨어(204)와 함께 작동한다. 또한, 제어 소프트웨어(204)는 상이한 유형의 HVACR 시스템을 최적으로 작동시키도록 구성 가능하다.
전술한 바와 같이, 단일 제어기는 일반적으로 단일 공기 조절 유닛을 작동시킨다. 그러나 최대 250개의 제어기가 함께 연결되어 제어기(100) 상의 LAN 통신 포트를 통해 BUSLINK 통신을 형성할 수 있고, 이 경우 모든 연결된 제어기는 LAN 버스웨이(Busway)를 통해 개별적으로 액세스될 수 있다.
기존 최적화 시스템은 일반적으로 시스템의 하나 또는 두 개의 파라미터만을 평가하고, 전체 시스템 작동에 대해 알지 못한다. 전술한 바와 같이, 1, 2, 4 또는 8개의 압축기 시스템 및 냉각기 시스템과 같은 상이한 ACR 자산의 최적화는 전통적으로 매우 상이한 최적화기를 요구하였다. 그러나 제어기(100)는 이들 시스템 모두를 최적화할 수 있다. 제어기(100)는 또한 하나의 기술의 시스템으로부터 임의의 다른 기술의 시스템으로 재배치될 수 있으며, 관련 소프트웨어 프로그램은 그 기술상에서 작동하도록 선택된다.
제어기(100)는 다음을 허용한다:
● 자산 수준에서 압축기의 지속적인 최적화(각각의 개별 유닛의 수준에서와 같이).
● 내장 최적화를 갖는 제어기의 조합.
● 다음을 포함하여 알려진 모든 시스템과의 인터페이스를 위한 하나의 디바이스:
o 단일 압축기.
o 최대 8개의 압축기 또는 스테이지.
o 공기 조절 시스템용 냉각기.
o 냉장 시스템용 냉각기.
o 인버터 시스템.
o 가변 냉매 흐름(VRF) 시스템.
또한, 제어기(100)는 다음의 특정 압축기 시스템 중 임의의 것을 최적화할 수 있다:
● 냉장 용량이 2 kWr 내지 30 kWr인 단순한 고정 속도 압축기:
o 이 인터페이스는 압축기의 주기 및/또는 작동 공간 온도에 관해 압축기를 최적화하고, 하드-와이어(hard-wire) 인터페이스이다.
● 특정 DRED 또는 Modbus 인터페이스를 갖는 인버터 및 VRF 시스템용 가변 속도 압축기:
o 이 인터페이스는 소비되는 모터 전류 및/또는 공간 온도에 관해 압축기를 최적화한다. DRED 인터페이스라면, 이는 하드-와이어 인터페이스이다. Modbus 연결이 존재하는 경우, 이는 높은 수준의 인터페이스이고, 파라미터 변경은 시스템 내에서 최적화를 개시하도록 Modbus를 통해 지령을 제공하는 제어기(100) 내에 설정된다.
● 최대 4개의 언로딩 단계를 갖는 단일 속도 왕복-운동 압축기:
o 이 시스템은 압축기의 언로딩 및 공간 온도에 관해 최적화하거나, 냉수 시스템이라면, 냉각된 상태로 배출되는 냉수 온도에 관해 작동한다. 이것은 하드-와이어드 인터페이스이다.
● 2 내지 8개의 압축기를 갖는 다수의 압축기를 갖는 시스템 :
o 이 시스템은 압축기의 주기 및 공간 온도에 관해 최적화된다.
o 이들이 흡입 압력에 관해 제어되는 더 큰 냉장 시스템이라면, 추가 냉매 압력 변환기가 시스템이 흡입 압력에 관해 최적화하도록 설치된다.
● 스크루 압축기 시스템은 일반적으로 독점 제어 시스템을 갖고, 이러한 제어 시스템은 시스템과 통합되는 이 신호의 변형을 제공함으로써 기능의 최적화를 시스템에 제공하기 위하여, 제어기(100) 내에서 설정되는 저 레벨 입력 점(0 내지 10 VDC 또는 4 내지 20 mA)을 또한 구비한다.
● 스크류 냉각기는 언로딩 솔레노이드 밸브를 통해 또한 인터페이스될 수 있고, 이는 최대 4개 단계가 될 수 있다. 온도 또는 흡입 압력인 제어 플랫폼에 따라 단계화된 해결책이 사용된다.
● 원심 압축기 시스템은 밸브를 언로딩하는 것을 제외하고 위와 같다.
스크류 및 원심 압축기 시스템이, 이미 설정치 조정을 제공하는 감시 제어 및 데이터 취득(SCADA), 프로그램 가능 논리 제어(PLC) 시스템 또는 BMS로부터 기존의 더 높은 수준의 제어를 구비한다면, 이 기존 시스템은 제어기(100)로부터의 0 내지 10 VDC 또는 4 내지 20 mA 출력으로부터의 저 레벨 인터페이스 또는 Modbus 또는 BACnet 인터페이스를 통해 제어기(100)와 인터페이스되고, 압축기에 대한 최적화는 인터페이스를 통해 이러한 추가 정보를 제공함으로써 영향을 받는다.
모든 유형의 공기 조절 및 냉장 시스템 제어기(100)에서의 압축기 작동의 기본적인 최적화에 덧붙여, 다음을 제공할 수 있다 :
● 시스템 제어.
● 패키지 공기 조절 유닛 및 공기 취급 유닛의 자산 모니터링 및 보고 가능성으로, 다음을 포함 :
o 공간 온도.
o 코일을 가로지르는 온도차.
o 코일 양단의 압력차.
o 필터 양단의 압력차.
o 코일 표면의 공기 흐름.
o 덕트 공기 압력.
o 가변 속도 드라이브(VSD) 제어.
o 팬 암페어.
o 압축기 암페어.
o 전체적인 단일 자산 에너지 소비.
o 위의 파라미터 각각에 대한 실시간 모니터링.
o 결함 보고 및 경고.
● 냉각기에 대한 자산 모니터링 및 보고 가능성으로 다음을 포함:
o 방출 및 인입 물 온도.
o 냉각 타워 및 물 회로의 바이오필름 군체화.
o 냉각기 흐름 속도.
o 냉각기 압력.
o 압축기 증폭기.
o 전체적인 냉각기 에너지 소비.
o 위의 파라미터 각각에 대한 실시간 모니터링.
o 결함 보고 및 경고.
기본적인 최적화에 덧붙여, 제어기(100)는 전술한 시스템의 모두에 대해 다음 사항을 보고한다 :
● 전류 변환기를 통한 지속적인 작동 또는 압축기 고장.
● 작동 온도.
● 코일 차이 온도.
● 코일 양단의 압력 강하.
● 코일 표면의 공기 흐름.
● 팬에 의해 소비된 전류.
● 과열.
● 낮은 온도.
● 압축기 고장.
● 팬 고장.
● 특정 프로세스 또는 클라이언트 요구사항이 요구하는 다른 파라미터.
● 실내 공기의 품질.
● 다음 사항을 측정하는 요금 등급용 미터(revenue grade meter)를 통해 전체 전력 계측 및 모니터링 :
o kW
o kWh
o kVa
o kVar
o 역률
o 암페어(3 상 또는 단상)
o 라인 전압
제어기(100)는 또한 BMS 또는 SCADA 시스템에 통합되어 전체 작동 플랫폼의 통합된 부분이 될 수 있다.
일부 실시예에서, 전력 모니터링은 제어기(100)에 의해 제어 및/또는 최적화되는 유닛에 관련된다. 다른 실시예에서, 전력 모니터링은 동시에 다른 시스템 또는 전체 사이트로 이루어진다.
일부 실시예에서, 제어기(100)는 초기에 프로그램되어 프로그래램된 기능을 수행하도록 격리된 상태로 남겨지는 비-통신, 비-네트워크 디바이스이다. 더 바람직한 실시예에서, 제어기(100)는 완전히 네트워크화되고 상호작동 가능한 제어 및 압축기 최적화 디바이스이다. 다른 실시예에서, 다양한 수준의 통신 및 네트워크 연결성이 특정 상황 및 설정 요구사항에 따라 이용된다.
통신 섹션(102)은 내장된 모뎀과 통신하는 웹 인터페이스에 의해 액세스된다.
제어 소프트웨어(204)는 제어 섹션(104)의 디지털 입력(예를 들어, 서모스탯 출력) 및 아날로그 입력(예를 들어, 서미스터 및 전류 변환기)로부터 입력을 취하는 프로그램을 포함한다. 프로그램은 HVACR 시스템(101)을 최적화 및/또는 제어하기 위하여 알고리즘을 구현하여야 한다. 디지털 출력(예를 들어, 압축기 온/오프 신호, 가열 온/오프 신호) 및 아날로그 출력(예를 들어, 냉각기 설정치)은 프로그램에 의해 설정된다.
프로그램은 또한 HVACR 시스템(101)이 평소와 같이 작동할 수 있도록 우회될 수 있다.
특히, 프로그램은 조정 가능하고, 조정 가능한 요소는 HVACR 시스템(101)과 관련된 모든 온도, 온 기간 및 오프 기간을 포함한다. 제어 시스템을 갖는 프로그램은 서모스탯 신호보다는 온도에 기초하여 제어 루프를 구현하여야 한다.
일부 실시예에서, 파라미터 데이터는 분당 1 회의 속도로 내부 저장장치에 로깅되며, 모든 로그 엔트리는 타임-스탬프 처리되어야 한다. 로깅 파일 유형은 상이한 파라미터가 상이한 유형의 시스템에 로깅될 수 있도록 유연하여야 하고, 로그 파일은 최소 1 년 동안 통신 섹션(102)에 유지될 것이다. 다른 실시예에서, 데이터는 최소 1 년 이외의 기간 동안 유지될 것이다. 적절한 경우 내부 로깅에 대한 최소 및 최대값이 각 파라미터에 대해 저장된다.
다음 데이터가 로깅되어야 한다(해당 시스템에서 사용 가능한 경우) :
● [dd/㎜/yyyy hh:㎜:ss] 형태의 날짜/시간
● 온도 [℃/℉]
● 각 압축기의 온/오프 시간[시간]
● 각 압축기에 대한 요구된 온 시간(서모스탯의 신호 누적)[시간]
● 우회 모드의 시간 [시간]
● 절약 모드의 시간 [시간]
● 온도 오버라이드 모드의 시간 [시간]
● 시스템 전류 [Amps]
● 압축기 전류 [Amps]
● 팬 전류 [Amps]
● 압력 [PSI/Bar/kPa]
● 물 온도 [℃/℉]
● 설정치(들) [온도의 경우 ℃/℉, 압력의 경우 PSI/Bar/kPa]
● 압축기 코일 양단의 온도 차이 [℃/℉]
● 증발기 코일 양단의 압력 차이 [PSI/Bar/kPa]
● 필터 양단의 압력 차이 [PSI/Bar/kPa]
● 증발기 코일 표면의 공기 흐름 [m/s]
● 덕트 공기 압력 [PSI/Bar/kPa]
● 냉각기 압력 [PSI/Bar/kPa]
● 가변 속도 드라이브(VSD) 제어 설정치
● 다음을 포함한 제3부 전력 모니터링 시스템의 데이터 :
o 전압 [V]
o 전류 [A]
o 전력 [kW]
o 전력 사용량 [kWh]
o 역률 [%]
● 시스템 경고 목록
제어 소프트웨어(204)는 다음의 하드웨어를 위한 드라이버를 갖는다 :
● 전류 변환기(CT)
● 온도 센서(PT100)
● 디지털 입력
● 디지털 출력
● 아날로그 입력
● 아날로그 출력
● DRED 인터페이스
● BACnet
● Modbus
임의의 아날로그 입력 또는 출력(CT 포함)은 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 디지털-아날로그 변환기(DAC) 성능 또는 HVACR 시스템(101)의 설정에서의 임의의 차이를 고려하기 위한 선형 교정 옵션을 갖는다.
제어기(100)는 ModBus를 통해 타사 전력 모니터링 시스템과 인터페이스한다. 파라미터는 위에서 설명한 바와 같이 로깅되어야 한다.
프로그래밍은 부당변경(tampering)을 최소화하도록 보호된다. 이것은 웹 제어 파라미터에 대한 파라미터 범위 검사, 모든 형태의 액세스에 대한 패스워드 보호, 통신 섹션(102) 및 제어 섹션(104)의 하드웨어에 대한 직접 액세스에 대한 방화벽을 포함한다.
시스템(200)은 다음 최적화만을 위한 시스템 유형을 위한 프로그램을 지원한다 :
● 고정 속도 단일 압축기
● 가변 속도 인버터이어야 하는 단일 속도 인버터.
● 가변 냉매 볼륨(VRV)
● 3 단계
● 고정 속도 이중 압축기
● 고정 속도 4 압축기
● 고정 속도 8 압축기
시스템(200)은 최적화 시스템 유형을 갖는 다음 제어기에 대한 프로그램을 지원한다 :
● 고정 속도 단일 압축기
● 고정 속도 이중 압축기
● 고정 속도 4 압축기
시스템(200)은 냉각기 제어를 지원하고 거의 또는 전혀 수정하지 않고 다른 시스템 유형의 추가를 허용한다.
시스템(200)은 날짜 및 시간을 추적하므로 주간 단위로 특정 시간에 HVACR 시스템(101)을 턴 온 및 오프시킬 수 있다.
위에서 및 도 2에서 언급한 바와 같이, 웹 애플리케이션(203)은 최종 사용자 및 기술자인 상이한 사용자 유형을 지원해야 한다.
최종 사용자 인터페이스(201)는 매우 협소한 범위 내의 온도 설정치의 제어를 허용하고, 대시 보드 상에 다음 정보를 도시한다 :
● 온도
● 전력
● 전류
● 현재 압축기 상태
기술자 인터페이스(202)는 최종 사용자 인터페이스(201)의 모든 특징을 포함하며, 추가로 다음을 포함한다:
● 모든 프로그램 파라미터 업데이트
● 소프트웨어 재-프로그래밍
● 모든 로그 파일을 다운로드하는 기능
● 임의의 입력 또는 출력을 설정/판독할 수 있는 기능(소프트웨어 알고리즘에 의해 현재 제어되고 있는 출력 이외의)
시스템(200)은 또한 웹 인터페이스(203)로부터 구성 가능한 경고의 유형인 SMS 및 전자 메일 경고를 생성할 수 있다. 경고 유형은 다음을 포함한다 :
● 시스템 재부팅 - 알려진 경우 재부팅 이유 포함
● SD 카드 없음
● SD 카드가 거의 가득 참
● SD 카드가 가득 참
● 디지털 입력 판독이 디지털 출력 설정치와 일치하지 않음.
● 다음을 포함하여 예상 범위를 벗어난 임의의 측정된 아날로그 입력 :
o 전류
o 온도
o 압력
o 온도 차이
● 드라이버 설정/읽기 오류
● Modbus 디바이스에 대한 통신의 손실
● 제어 섹션(104)에 대한 통신의 손실
● 총 압축기 온 시간 한계 도달
● 한계에 도달한 총 압축기 온/오프 사이클의 총수
● 부당변경 경보(임의의 무단 로그온 시도)
실시예에서, 시스템(200)은 임의의 입력 및 출력을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 임의의 출력을 조정하기 위한 낮은 레벨의 제어 모드를 갖는다.
도 3을 참조하면, 시스템(200)을 설정하기 위한 프로세스는 웹 애플리케이션(203)을 통해 수행된다. 단계(301)는 특정 해결책의 선택이며, 해결책은 예를 들어 상업용 빌딩을 위한 다수의 공기-조절 유닛의 기능을 제어하는 것이다. 이는 제어 소프트웨어(204)가 단계(303)에서 제어기(100)에 입력되는 단계(302)에서 초기 최적화된 작동 알고리즘을 수립하도록 유발한다. 이러한 최적화된 작동은 주어진 레벨에서 특정 설정치 파라미터를 (설정치가 변할 수 있지만) 유지하는 것에 기초하고, 바람직한 실시예에서 이 설정치 파라미터는 HVACR 시스템의 "방출/출구 물 온도치"이다. 따라서, 출구 물 온도를 미리 정해진 온도로 유지하기 위해, 제어기(100)는 HVACR 시스템 자산의 특정 유형을 제어하도록 진행할 것이며, 그 일부는 참조 번호(304)로 표시된 박스 내에 열거된다. 이 제어는 HVACR 시스템의 다수의 구성요소의 성능을 조절하는 것, 예를 들어, 특히 단일 속도 팬을 턴 온 또는 오프시키는 것, 가변 속도 팬의 속도를 낮추거나 올리는 것, 냉수 시스템을 통한 물 흐름 속도를 낮추거나 높이는 것을 포함한다. 자산 인터페이스는 단계(305)에서 제어 소프트웨어(204) 및 개별 자산 모두로부터 입력을 수신하고, 이 정보를 HVACR 시스템에 제공하며, 그 중 일부는 참조 번호(306)로 표시된 박스 내에 열거된다. 개별 자산 및 HVACR 시스템 모두의 출력은 단계(307)에서 모니터링 시스템(206)에 의해 모니터링되고, 모니터링 파라미터는 참조 번호 308로 표시된 박스 내에 열거된 온도, 압력 및 흐름을 포함한다. 마지막으로, 단계(309)에서 BMS 인터페이스는 개별 자산, HVACR 시스템 및 모니터링 시스템(206)으로부터 입력을 수신하고, 참조 번호 310으로 표시된 박스는 일부 포괄적인 상이한 유형의 BMS를 도시한다. 시스템(200)의 설정이 이후 완료되고(단계(311)로 표시됨), 제어기 및 시스템의 정규 기능이 시작될 것이다.
전술한 바와 같이, 제어기(100)의 기능은 '설정치 변경'을 중지시킨다. 즉, 특정 설정치(예를 들어, 특정 출구 물 온도치)가 원하는 룸 온도를 달성하도록 초기 설정될 것이다. 특히 HVACR 시스템(101)의 특정 양상을 모니터링 중인 센서(207)로부터 수신된 데이터에 기초하여, 특히 데이터는 제어 소프트웨어(204)로 피드백되어 작동 알고리즘이 조정되어 차례로 설정치를 변경한다.
작동 알고리즘의 위의 조정에 기초하여, 제어기(100) 및 따라서 시스템(200)은 피드백을 통해보다 효율적으로 기능하도록 본질적으로 '학습'하는 자동화된 자기-개선형 직관적인 시스템이다.
다른 실시예에서, 설정치 파라미터는 출구 물 온도 이외의 것이다. HVACR 시스템이 냉장 시스템인 실시예에서, 설정치 파라미터는 냉장 시스템 흡입 압력 또는 온도이다. 설정치 파라미터가 흡입 압력인 경우, PSI, Bar 또는 Kpa와 같은 관련 측정 파라미터가 적합하도록 선택될 수 있다.
다른 실시예에서, 제어기(100)는 전술한 것과 다른 설정치 파라미터를 사용한다. 또 다른 실시예에서, 제어기(100)는 다수의 설정치 파라미터를 사용한다.
제어기(100)의 기능은, 단순히 고정 속도 HVAC 시스템을 턴 온/오프시키는 것, 및/또는 가변 속도 HVAC 시스템의 속도를 낮추는 것을 포함하는 '고정 타이밍 기반'에서 기능하는 비교적 단순한 제어기를 사용하는 다른 알려진 장치에 비해 유리하다.
제어기(100)의 유리한 기능에 대한 다른 예는 HVACR 시스템의 필터 상에 먼지가 축적되는 상황이다. 이러한 축적은 공기 흐름이 방해받게 하고, 공기 흐름 압력이 떨어지게 하고, 이는 차례로 HVACR 시스템이 필요한 냉각을 제공하기가 더 어렵게 한다. 제어기(100)는 압력 강하를 식별할 수 있고, 이것이 먼지 필터에 의해 야기된 것으로 추측할 수 있다. 제어기(100)는 이후 필터가 청소되거나 교체될 것을 권고하는 피드백을 제공할 수 있다.
이전에 언급한 바와 같이, 열교환 코일 상에 존재하는 바이오필름은 냉각 및 냉장 시스템의 에너지 효율을 최적화하고자 할 때 상당한 문제점을 야기한다. 본 출원인은 증발기 코일의 특정 "코일 처리"와 함께 제어기(100)를 사용함으로써 더 심지어 큰 절약이 달성될 수 있음을 주목하였다. 또한, 냉각탑과 물순환 회로에 존재하는 바이오필름은 열 교환 효율에 부정적인 영향을 미치고, 레지오넬라 박테리아와 관련된 상당한 건강 문제를 야기한다.
바이오필름은 표면으로부터 세척하기가 악명높을 정도로 어려운데, 왜냐하면 세포로부터 기재에 발산되는 단백질 및 뮤코다당, 및 세포 사이의 부착을 생성하는 다당류 및 다른 탄수화물로 인해, 부착이 끈질기기 때문이다. 또한, 바이오필름은 다양한 다른 생물학적 분자 중에서, 죽은 세포를 함유하는 표면 "점액"("slime")을 나타내고, 이러한 층은 이러한 층이 없을 경우 그 제거를 용이하게 하는 살생물제 및 다른 메커니즘으로부터 바이오필름을 보호한다.
전통적으로 바이오필름은 피해를 받은 표면을 건조시키고, 이후 가해지는 힘을 사용함으로써, 초고압 물 분사에 의해, 또는 고 알칼리성 세제의 스트림에 장시간 노출에 의해 제거되어 왔다.
이들 전통적인 기술 중 어느 것도 열교환 냉각 코일에 사용될 수 없는데, 왜냐하면 이들이 전형적으로 조밀하게 패킹된(2 내지 3 ㎜의 갭이 일반적임) 산화-피막 처리되지 않은 알루미늄으로 이루어지고, 얇고 유연한 냉각 핀이 냉매가 통과하는 구리 관에 부착되기 때문이다. 비록 건조가 선택 사항이라 할지라도, 보통은 그렇지 않지만, 고압의 물 분사가 부드러운 알루미늄 핀의 가장자리를 파괴하고, 임의의 알칼리가 산화-피막 처리되지 않은 알루미늄에 심각한 부식을 즉시 야기하기 시작하기 때문에, 핀 사이의 마모는 사용될 수 없다.
본 경우에 사용되는 냉각 코일에 대한 "코일 처리"는 제1의 코일의 다중 효소 세척 및 제2의 정균성 폴리머 필름의 도포를 포함하는 2단계 프로세스이다.
모든 효소는 전형적으로 단지 한 부류의 생물학적 분자를 소화할 수 있다. 단백질 분해 효소 또는 프로테아제(단백질을 소화), 아밀라아제(다당류를 소화), 셀룰라아제(셀룰로오스 및 관련 탄수화물을 소화) 및 리파아제(트리글리세라이드를 소화)의 조합이 폭넓은 지리 및 환경에 걸쳐 열교환 냉각 코일에서 성장하는 바이오필름을 성공적으로 소화할 수 있다는 것이 폭넓은 현장 실험에서 입증되었다. 또한, 이들 효소 제제는 중성에 가까운 pH를 나타내므로 냉각 코일에 대한 부식 영향을 갖지 않는다. 전형적으로 이들 제제는 수성 농축물로서 존재하고, 이들은 사용 지점에서 따뜻한 물로 희석되고, 냉각 코일의 모든 유효 영역 상에 분무되고, 적어도 20 내지 30분 동안 방치된 후, 저압 물로 헹구어진다. 이 프로세스는 바이오필름을 효과적으로 제거하는 것으로 밝혀졌다.
적절한 세척 절차는 PCT 공개 번호 WO/2009/135259(발명의 명칭: "Instrument Cleaner"이고, 출원번호: PCT/AU2009/000564인) 및 PCT 공개 번호 WO/2008/009053(발명의 명칭: "Low Foaming Cleaner"이고, 출원번호: PCT/AU2007/000999인)과 같은 노바팜 리써치(Novapharm Research)(오스트레일리아) Pty사의 이전의 공개된 특허출원에 상세하게 설명되었다.
한 실시예에서, 세척 절차는 프로테아제 및 정균적으로 유효한 페녹시알코올을 포함하는 조성물의 사용을 포함한다. 실시예에서, 조성물은 유리하게 활성 보호제로서 하나 이상의 가수 분해물 및 선택적으로 붕소 또는 붕소 화합물을 포함한다.
다른 실시예에서, 세척 절차는 프로테아제 및 선택적으로 추가적인 리파아제, 셀룰라아제 및 아밀라아제를 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 가수 분해 효소를 함유하는 계면활성제 없는 조성물의 사용을 포함한다. 계면활성제 없는 조성물은 또한 수용성 글리콜 에테르 용매, 적어도 하나의 음이온성 하이드로 트로프(전형적으로는 나트륨 크실렌 술포네이트 또는 쿠멘 술포네이트와 같은 알칼리 금속 알킬아릴설포네이트)를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 세척 절차는 하나 이상의 효소(예를 들어, 프로테아제 및 아밀라아제), 살생물성 제4급 암모늄 살생물제, 및 음이온성 하이드로트로프를 포함하는 액체 조성물의 사용을 포함한다. 액체 조성물은 활성 보호제로서 붕소 또는 붕소 화합물 및/또는 2 내지 6개의 하이드록실기를 갖는 폴리올을 포함할 수 있다.
위의 모든 세척 절차는 바이오필름의 특성에 따라 맞춤화될 수 있고, 언급된 효소 성분은 필요한 경우 완전히 다중-효소 범위(프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제 및 리파아제)로 확장될 수 있다.
바이오필름은 냉각 기능의 재개시에 냉각 코일 상에 신속하게 재성장하기 시작한다. 따라서 최적의 열교환 특성을 유지하기 위하여 이들 유효 표면을 위한 처리가 필요하다.
"코일 처리" 프로세스의 제2의 부분은 친수성이지만 물 불용성인 폴리머와 착화(반응하지 않음)된 하나 이상의 공통으로 사용되는 살생물제를 포함하는 필름의 새롭게 세척된 표면에 도포를 포함한다. 두 경우에서, 폴리머/살생물 착화합물은 에탄올에 용해되어 코일 표면에 분사될 수 있고, 바이오필름이 소화된 후 씻겨진다. 전형적으로, 처리는 12개월 내지 36개월 지속되고, 이후 표면은 다시 세척되어 처리되어야 한다. 살생물제 및 폴리머는 PCT 공개 번호 WO/2004/103071(발명의 명칭: "Biofilm Growth Prevention"이고, 출원번호: PCT/AU2004/000650인) 및 PCT 공개 번호 WO/2006/081617(발명의 명칭: "Biostatic Polymer"이고, 출원번호 : PCT/AU2006/000130인)과 같은 Novapharm Research(Australia) Pty사의 이전에 공개된 특허출원에 개시되었고, 이들의 개시사항은 본 명세서에 참조로 통합된다.
하나의 처리는 페놀계 살생물제 및 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐피롤리돈 폴리머 또는 코폴리머, 예컨대 아크릴 코폴리머 기반 조성물, 메타크릴 코폴리머 기반 조성물, 비닐 코폴리머 기반 조성물, 에폭시 수지, 에폭시 에스테르 및 이들의 혼합물의 용액의 도포를 포함한다.
특히 바람직한 것은 트리클로산과 착물화된(complexed) 폴리비닐피롤리돈/폴리비닐아세테이트 코폴리머이다.
다른 처리는 제4급 암모늄 살생물제 및 상용성 폴리머, 예컨대 폴리비닐 알코올 또는 제4급 암모늄 살생물제와 착물화된 말레산 무수물/알킬비닐에테르 코폴리머의 절반 에스테르의 용액의 도포를 포함한다.
사실, 본 발명자에게 놀랍게도, 실험은 증발기 코일의 상술된 특정 처리와 함께 본 명세서에 기술된 제어기의 사용이 부분의 합보다 전체적으로 큰 비용 절감을 증가시킬 것이라는 것을 입증하였다. 아래 표는 일주일 기간에 걸쳐 각각 이루어진 다수의 실험의 결과를 도시한다.
Figure pct00001
위의 표에 도시된 바와 같이, 제어기는 단독으로('최적화만') 정상적인 기능('AC 제어만')에 비해 상당한 에너지 절약을 제공한다. 또한 '코일 처리만'으로도 정상적인 기능에 비해 상당한 에너지 절약을 제공한다. 그러나 위에서 언급한 바와 같이 두 기술의 결합은 예기치 않은 시너지 효과를 제공하여 부분들의 합보다 더 큰 절약인 에너지 절약을 제공한다.
'AC 제어만'의 기능을 살펴보면, HVACR 시스템의 과사용으로 인해 축적물이 코일 상에 형성되기 시작할 때, 이는 HVAC 시스템의 출력을 감소시키고, 따라서 특정 룸 온도를 달성하기 더 어렵게 한다(즉, 더 많은 전력을 소비). 이것은 원하는 온도를 달성하고 유지하려고 어렵게 작동하고 더 자주 턴 온/오프하는 시스템으로 인해 룸 온도의 훨씬 큰 변동을 초래한다. 이러한 거동은 알려진 디바이스의 상대적으로 단순한 기능 성능의 결과이다. 그러나, '최적화기만'의 기능을 위한 제어기(100)는 더 많은 피드백 정보를 수신하고, 그 거동을 변경하여 원하는 온도를 더 효율적으로 달성하기 위하여 이 정보를 통해 더 많은 것을 행할 수 있다. 이것은 훨씬 더 적은 온도 변화 및 HVAC 시스템에 대한 훨씬 더 적은 변형을 초래한다.
HVACR 시스템(101)의 최적화를 위한 각각의 소프트웨어 프로그램은 한 세트의 규칙을 따른다. 특정 조건이 검출되면 프로그램이 그에 따라 작동한다. 다음은 오로지 예이고, 모든 수치 값이 특히 타이밍 파라미터를 조정하기 위하여 구성될 수 있음이 주목된다. 일부 프로그램 예가 아래에 시작된다.
예 A.1 : 단일 압축기 고정 속도 시스템 - 오로지 최적화만
사용된 입력/출력은: 온도 기준, 하나의 디지털 입력(서모스탯) 및 하나의 디지털 출력(압축기)이다.
모든 작동은 서모스탯이 압축기가 온 및 오프 되도록 요구하는 검출된 시간의 기간에 기초한다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.1.2.1 짧은 주기가 감지되면 7 분의 오프 기간이 압축기에 적용된다.
● A.1.2.2 온 시간이 10 분에서 20 분 사이이면, 6 분의 시간이 압축기에 적용된다.
● A.1.2.3 온 시간이 20 분에서 30 분 사이이면, 2 번의 6 분 오프 기간이 30 분 내에 압축기에 적용된다. 오프 주기 사이에는 적어도 10 분이 존재하여야 한다. 참고 : 시간은 6 + 10 + 6 + 10 = 32로 조정된다.
● A.1.2.4 온 시간이 30 분보다 길면, 7 분의 오프 기간이 압축기에 적용된다.
● A.1.2.5 오버라이드 온도에 도달하면(냉각시 최대치보다 크거나, 가열시 최소치보다 작은), 시스템은 서모스탯이 압축기를 직접 제어하는 우회 모드로 들어간다. 이 모드는 온도가 1℃의 여유만큼 오버라이드 온도 안으로 다시 회복될 때까지 계속된다.
● A.1.2.6 서모스탯 입력이 1 시간 이상 없다면, 소프트웨어는 시스템이 스위치 오프되었다고(즉, 밤새) 결정할 것이다. 이 모드는 규칙 5보다 우선한다.
o A.1.2.6.1 이후 21 분 이상의 온 시간이 존재하면, 6 분의 오프 기간이 적용될 것이다.
o A.1.2.6.2 처음 6 분의 오프 기간 후 추가적인 21 분의 온 시간이 이 존재하면, 7 분의 오프 기간이 적용될 것이다.
o A.1.2.6.3 서모스탯 신호가 턴 오프될 때까지 21 분의 온 및 7 분의 오프의 주기가 적용될 것이다.
o A.1.2.6.4 이 시점 이후에 주기는 규칙 1 내지 규칙 4로 복귀한다.
● A.1.2.7 짧은 주기 : 이것은 압축기가 최소 주기로 턴 오프 및 온되는 조건이다. 시스템은 다음 시퀀스가 검출될 때와 같이 짧은 주기를 한정한다 :
o 4 분의 온;
o 4 분의 오프;
o 4 분의 온; 및
o 4 분의 오프.
예 A.2 : 2대의 압축기 고정 속도 시스템 - 오로지 최적화만
사용된 입력/출력은: 1개의 온도 기준, 2개의 디지털 입력(서모스탯 단계 1, 서모스탯 단계 2) 및 2개의 디지털 출력(압축기 1, 압축기 2), 3개의 아날로그 입력, 및 압축기 당 CT 입력이다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.2.2.1 저 부하 조건(서모스탯이 하나의 출력만이 온인 경우) 하에서 이 시스템은 하나의 압축기 고정 속도 시스템의 규칙을 따를 것이다.
● A.2.2.2 저 부하 조건 하에서 압축기 1 만이 사용될 것이다.
● A.2.2.3 제2의 서모스탯 출력이 온일 때, 제2의 압축기는 하나의 압축기 고정 속도 시스템의 규칙에 따라 작동할 것이고, 제1의 압축기는 온 상태를 유지할 것이다.
예 A.3 : 4대의 압축기 고정 속도 시스템 - 오로지 최적화만
사용된 입력/출력은: 1개의 온도 기준, 4개의 디지털 입력(서모스탯 단계 1, 서모스탯 단계 2, 서모스탯 단계 3, 서모스탯 단계 4), 4개의 디지털 출력(압축기 1, 압축기 2, 압축기 3, 압축기 4), 하나의 아날로그 입력, 압축기 당 CT 입력, 및 하나의 아날로그 출력이다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.3.2.1 저 부하 조건(서모스탯이 하나의 출력만이 온인 경우) 하에서, 이 시스템은 하나의 압축기 고정 속도 시스템의 규칙을 따를 것이다.
● A.3.2.2 저 부하 조건 하에서 오로지 압축기 1만이 사용될 것이다.
● A.3.2.3 제2의 서모스탯 출력이 온일 때, 제2의 압축기는 하나의 압축기 고정 속도 시스템의 규칙에 따라 작동할 것이고, 제1의 압축기는 온 상태를 유지할 것이다.
● A.3.2.4 제3의 서모스탯 출력이 온일 때, 제3의 압축기는 하나의 압축기 고정 속도 시스템의 규칙에 따라 작동할 것이고, 제1의 및 제2의 압축기는 온 상태를 유지할 것이다.
● A.3.2.5 제4의 서모스탯 출력이 온일 때, 제4의 압축기는 하나의 압축기 고정 속도 시스템의 규칙에 따라 작동할 것이고, 제1의, 제2의 및 제3의 압축기는 온 상태를 유지할 것이다.
예 A.4 : 냉각기 최적화
사용된 입력/출력은: 1개의 물 온도 기준, 다수의 디지털 입력(특정 냉각기에 의존함), 다수의 디지털 출력(특정 냉각기에 의존함), CT 입력, 및 물 설정치에 대한 하나의 아날로그 출력이다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.4.2.1 최적화는 냉각기의 설정치를 변경하는 것을 포함한다. 설정치는 30 분에 한 번 5-11 분 사이에 알려진 인자만큼 증가할 것이다.
● A.4.2.2 설정치가 증가되는 시간은 지난 30 분 동안 물 온도가 설정치보다 얼마나 높게 도달했는지에 의존한다.
● A.4.2.3 물 온도가 너무 높게 올라가면, 최적화가 우회될 것이다.
예 A.5 : 열 펌프 최적화
사용된 입력/출력은: 1개의 온도 기준, 4개의 디지털 입력(서모스탯 단계 1, 서모스탯 단계 2, 서모스탯 단계 3, 서모스탯 단계 4), 4개의 디지털 출력(압축기 1, 압축기 2, 압축기 3, 압축기 4), 하나의 아날로그 입력 및 압축기 당 CT 입력이다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.5.2.1 표준 오프 시간이 시간당 4 회 각 압축기에 적용될 것이다.
● A.5.2.2 온도가 설정치 아래로 떨어지면 오프 시간이 감소할 것이다.
● A.5.2.3 온도가 설정치를 초과하여 상승하면 오프 시간이 증가할 것이다.
● A.5.2.4 압축기 오프 주기는 압축기의 작동시간의 균형을 맞추기 위하여 압축기 사이에서 순환될 것이다.
예 A.6 : 3 단계 최적화
사용된 입력/출력은 1개의 온도 기준, 3개의 디지털 입력 및 3개의 디지털 출력이다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.6.2.1 입력 1과 3이 온일 때, 출력 1은 입력 3이 오프될 때까지 턴 온될 것이고;
● A.6.2.2 입력 2와 3이 온일 때, 출력 2는 입력 3이 오프될 때까지 턴 온될 것이고;
● A.6.2.3 모든 입력이 온일 때, 출력 3은 입력 3이 오프될 때까지 턴 온될 것이다.
예 A.7 : 인버터 최적화
사용된 입력/출력은 : 하나의 온도 기준, 하나의 CT 입력, 하나의 디지털 입력, 및 3개의 디지털 출력이다.
이 예의 규칙은 다음과 같다 :
● A.7.2.1 전류 소비가 20 분 후에 80-100% 사이일 때, 출력 3은 7 분 동안 턴 온될 것이고;
● A.7.2.2 전류 소비가 20 분 후에 50-79% 사이일 때, 출력 2는 8 분 동안 턴 온될 것이고;
● A.7.2.3 전류 소비가 20 분 후에 10-49% 사이일 때, 출력 1은 8 분 동안 턴 온될 것이다.
결론
제어기(100)는 다음을 포함하는 다수의 이유로 종래 기술보다 유리하다 :
● 임의의 유형의 HVACR 시스템에 맞게 제어기의 수정 및 재교정을 허용한다. 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 종류의 수정은 일반적으로 매우 특정한 타사 시스템과 해결책을 요구할 것이고, 이는 유닛 자체에서, 3G 모뎀 링크를 통해 또는 타사 인터페이스를 통해 이루어질 것이다.
● HVACR 시스템의 설계가 전혀 변경되지 않는다. 제어기(100)는 단지 에너지 절약을 최대화하기 위하여 시스템의 기능을 변경한다.
● 유닛을 임의의 다른 자산으로부터 또는 이러한 자산에 재배치하여 해당 유닛이 되도록 설정할 수 있다.
● 전력을 절약하기 위하여 본질적으로 기능을 '학습'하는 자동화된, 자체-개선, 직관적인 시스템.
● 이 유닛은 HVACR 시스템 구동시키는데 필요한 전력을 줄여, 상당한 에너지 절약을 초래한다.
● 본 명세서에 설명된 두 단계의 '코일 처리'와 함께 사용될 때, 결과적인 에너지 절약은 심지어 그 유닛의 절약과 독립적으로 작동하는 '코일 처리'의 절약의 합보다 더 크다.
● 유닛의 상대적으로 작은 크기 및 특히 상대적으로 작은 점유공간.
● 특정 비-전자 해결책과 함께 작동하도록 설계되었다.
제어, 모니터링, 관리 및 보고 영역에서 다수의 기능을 수행하기 위하여 사용될 수 있는 많은 시스템이 존재하지만, 본 명세서에 기술된 디바이스 및 시스템이 행하는 것과 같이 자산 및 다른 지능형 시스템의 작동 레벨을 제공할 수 있는 어떠한 단일 디바이스도 존재하지 않는다.
그 크기에 덧붙여, 본 발명의 해결책 중 임의의 것을 단일 유닛 내에서 작동하게 하는 그 특정 구성 가능성 및 모든 상이한 자산에서 모두 상이한 기능 및 작동을 수행하는 최대 250개의 슬레이브 유닛을 작동시키는 제어기(100)의 능력 및 또한 모두 하나의 유닛으로부터 임의의 타사 시스템으로 높은 수준으로 인터페이스 하는 능력은 매우 독특하다.
제어기(100)는 하나의 시스템 내의 많은 시스템 및 해결책이 되도록 시스템 내에서 완전한 유연성을 제공한다.
기존의 최적화기 시스템은 증발기 또는 냉각/가열 코일과 같은 공기 조절 또는 냉장 시스템의 다른 필수 부분의 기능 및 이들의 효율성을 평가할 수 없고, 이는 차례로 수행할 최적화기의 능력에 영향을 미친다. 이전에 언급한 바와 같이, 타사가 이를 수행할 필요가 있으면, 이러한 기능을 수행하기 위하여 별도의 제어기가 설치될 필요가 있을 것이다.
1, 2, 4 및 8 압축기 시스템 및 냉각기 시스템과 같은 상이한 자산의 최적화는 그렇지 않을 경우 매우 다른 최적화기를 요구할 것이다. 제어기(100)는 하나의 시스템으로 이들 모든 해결책을 최적화할 수 있다. 또한, 하나의 기술에서 임의의 다른 기술로 재배치될 수 있으며, 관련 프로그램은 그 기술에서 작동하도록 선택된다.
제어기(100)에 요구되는 물리적 파라미터는 다음과 같다 :
● 현재의 기술 세대 너머로 확장 가능.
● 설계에서 모듈식 및 확장성.
● 필요한 경우 자산 레벨까지 전 세계 임의의 시설에서 액세스될 수 있다.
● IoT를 통한 소프트웨어 및 기능의 변경.
● 작은 점유면적(소형화).
● 다른 제품과 함께 (화학제품 취급과 같이) 작동하여 심지어 추가적인 효율성을 제공한다.
해석
본 명세서 전체에서, "요소"라는 용어의 사용은 특정 기능 또는 목적을 수행하기 위한, 단일 단위의 구성요소 또는 결합된 구성 요소들의 집합을 의미하도록 의도된다.
특별히 다르게 언급되지 않는 한, 다음의 설명으로부터 명백한 바와 같이, "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "분석", 등과 같은 용어의 사용은 본 명세서의 논의 전반에 걸쳐, 전자적과 같이, 물리적인 양으로 표현된 데이터를 유사하게 물리적인 양으로 표현된 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 작동 및/또는 프로세스를 언급함이 인식될 것이다.
유사한 방식으로, "제어기" 또는 "프로세서"라는 용어는 예를 들어 레지스터 및/또는 메모리로부터 전자 데이터를 처리하여 그 전자 데이터를 예를 들어, 레지스터 및/또는 메모리에 저장될 수 있는 다른 전자 데이터로 변환하는 임의의 디바이스 또는 디바이스의 부분을 지칭할 수 있다. "컴퓨터" 또는 "컴퓨팅 머신" 또는 "컴퓨팅 플랫폼"은 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 방법은, 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 본 명세서에 기술된 방법 중 적어도 하나를 수행하는 지령 세트를 포함하는 컴퓨터- 판독 가능(또한, 기계- 판독 가능으로도 지칭됨) 코드를 수용하는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하다. 취할 작동을 지정하는 한 세트의 지령(순차적 또는 다른)을 실행할 수 있는 임의의 프로세서가 포함된다. 따라서, 하나의 예는 하나 이상의 프로세서를 포함하는 전형적인 처리 시스템이다. 각 프로세서는 하나 이상의 CPU, 그래픽 처리 유닛 및 프로그램 가능한 DSP 유닛을 포함할 수 있다. 처리 시스템은 메인 RAM 및/또는 스태틱 RAM 및/또는 ROM을 포함하는 메모리 하위시스템을 더 포함할 수 있다. 버스 하위시스템은 구성요소 간의 통신을 위하여 포함될 수 있다. 처리 시스템은 또한 네트워크에 의해 접속된 프로세서를 갖는 분산 처리 시스템일 수 있다. 처리 시스템이 디스플레이를 요구하는 경우, 그러한 디스플레이, 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 또는 음극선관(CRT) 디스플레이가 포함될 수 있다. 수동 데이터 입력이 요구되는 경우, 처리 시스템은 또한 키보드와 같은 하나 이상의 문자숫자식 입력 유닛, 마우스와 같은 포인팅 제어 디바이스, 등의 입력 디바이스를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 메모리 유닛이라는 용어는, 문맥으로부터 명확하고 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 디스크 드라이브 유닛과 같은 저장 시스템을 포함한다. 일부 구성에서 처리 시스템은 사운드 출력 디바이스 및 네트워크 인터페이스 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 메모리 하위시스템은, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 본 명세서에 기술된 방법 중 하나 이상의 수행을 야기하는 명령 세트를 포함하는 컴퓨터-판독 가능 코드(예를 들어, 소프트웨어)를 운반하는 컴퓨터-판독 가능 운반 매체를 포함한다. 방법이 수개의 요소, 예컨대 수개의 단계를 포함할 때, 명시적으로 언급되지 않는 한, 그러한 요소의 순서는 함축되지 않는다. 소프트웨어는 하드 디스크에 상주할 수 있거나, 컴퓨터 시스템에 의해 실행되는 동안 RAM 및/또는 프로세서 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 따라서, 메모리 및 프로세서는 또한 컴퓨터-판독 가능 코드를 운반하는 컴퓨터 판독-가능 캐리어 매체를 구성한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예", "일부 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 기술된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 개시사항의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 여러 곳에서 "일 실시예에서", "일부 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 표현의 출현은 모두 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 본 개시사항으로부터 당업자에게 명백한 바와 같이 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, 공통의 대상를 기술하기 위한 서수 "제1", "제2", "제3", 등의 사용은 단지 유사한 대상의 상이한 예가 참조되는 것을 나타내며, 그렇게 기술된 대상이 시간적, 공간적, 순위적 또는 다른 방식으로 주어진 순서로 존재해야 한다는 것을 의미하지는 않는다.
이하의 청구범위 및 본 명세서의 설명에서, 포함하는, 구성된 또는 포함하다의 용어들 중 임의의 하나는 적어도 다음의 요소/특징을 포함하지만 다른 것을 배제하지 않는 것을 의미하는 개방 용어이다. 따라서, 청구항에서 용어 포함하는이 사용될 때 이후에 열거된 수단 또는 요소 또는 단계로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예를 들어, A 및 B를 포함하는 디바이스의 표현의 범위는 요소 A 및 B만을 포함하는 디바이스로 제한되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용되는 포함하는, 또는 포함하다의 용어 중 임의의 하나는 또한 용어 뒤의 요소/특징을 포함하지만 다른 것을 배제하지 않는 것을 의미하는 개방 용어이다. 따라서, 포함하는(including)은 포함하는(comprising)과 동의어이며 "포함하는(comprising)"을 의미한다.
본 개시사항의 예시적인 실시예의 위의 설명에서, 본 개시사항의 다양한 특징이 본 개시사항을 간소화하고 다양한 본 발명의 양상 중 하나 이상의 이해를 돕기 위하여, 단일 실시예, 도면 또는 그 설명에서 함께 그룹화되는 것을 이해하여야 한다. 그러나 본 개시사항의 방법은 청구항이 각 청구항에 명시적으로 언급된 것보다 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 새로운 양상은 단일의 전술한 실시예의 모든 특징보다 적게 존재한다. 따라서, 상세한 설명에 이어지는 청구항은 상세한 설명에 명백하게 포함되며, 각 청구항은 본 개시사항의 개별적인 실시예로서 독립적으로 유효하다.
또한, 본 명세서에 설명된 일부 실시예는 다른 실시예에 포함된 일부 특징을 포함하고 다른 특징을 포함하지는 않지만, 상이한 실시예의 특징의 조합은 본 개시사항의 범위 내에 있고, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 상이한 실시예를 형성한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 다음의 청구항에서, 청구된 실시예 중 임의의 것은 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 제공된 설명에서, 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나 본 개시사항의 실시예가 이들 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있음이 이해된다. 다른 예에서, 잘 알려진 방법, 구조 및 기술은 본 설명의 이해를 모호하게 하지 않기 위하여 상세하게 도시되지 않았다.
유사하게, 용어 '접속된'은 청구항에서 사용될 때 직접 연결에만 한정되는 것으로 해석되지 않아야 함을 주목해야 한다. "접속된" 및 "연결된" 이라는 용어는 파생어와 함께 사용될 수 있다. 이들 용어는 서로 동의어로 의도되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 디바이스 B에 접속된 디바이스 A의 표현의 범위는 디바이스 A의 출력이 디바이스 B의 입력에 직접 연결되는 디바이스 또는 시스템으로 제한되지 않아야 한다. 이는 다른 디바이스 또는 수단을 포함하는 경로일 수 있는 A의 출력과 B의 입력 사이에 경로가 존재함을 것을 의미한다. "접속된"은 둘 이상의 요소가 직접 물리적, 전기적 또는 광학적인 접촉을 하거나, 둘 이상의 요소가 서로 직접 접촉하지는 않지만 여전히 서로 협동하거나 상호작용한다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 본 개시사항의 바람직한 실시예인 것으로 여겨지는 것이 기술되었지만, 당업자는 본 개시사항의 사상을 벗어나지 않고 다른 및 추가의 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이고, 그러한 모든 변경 및 수정이 본 개시사항의 범위 내에 있음을 청구하고자 한다. 예를 들어, 위에 주어진 수식은 단지 사용될 수 있는 절차의 대표일 뿐이다. 블록도에서 기능은 추가되거나 삭제될 수 있고, 작동은 기능 블록 사이에서 교환될 수 있다. 단계는 본 개시사항의 범위 내에서 기술된 방법에 추가되거나 삭제될 수 있다.

Claims (42)

  1. 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하는 복수의 상이한 유형의 가열, 환기, 공기 조절 및 냉장(Heating, Ventilation, Air Conditioning and Refrigeration, HVACR) 시스템 중 임의의 하나를 작동시킬 수 있는 단일 유닛의 최적화 제어기로서:
    하나 이상의 원격 제어기 단말과 통신하기 위한 통신 섹션; 및
    통신 섹션을 통해 원격 제어기 단말로부터 수신된 하나 이상의 설정치에 기초하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화하기 위하여 하나의 HVACR 시스템과 작동 가능하게 결합된 제어 섹션을 포함하는 최적화 제어기.
  2. 제1항에 있어서,
    HVACR 시스템은 냉각 코일을 통한 물순환 기능을 갖는 냉수 시스템과 냉각 코일을 가로 질러 공기를 지향시키기 위한 팬을 포함하고, 제어 섹션은 순환의 흐름 속도 및 팬의 속도 중 하나 이상을 선택적으로 제어하는 것인, 최적화 제어기.
  3. 제2항에 있어서,
    HVACR 시스템은 HVACR 시스템의 출력을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고, 제어기는 적어도 하나의 센서에 응답하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 적어도 하나의 센서에 의해 영향을 받도록 하는 것인, 최적화 제어기.
  4. 제3항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 제어 섹션에 연결되는 것인, 최적화 제어기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 시스템 전류를 측정하고, 제어, 측정 및 시스템 기능, 및 작동 및 경보 목적을 위한 전류 변환기를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 시스템 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 HVACR 시스템 및/또는 냉각 코일의 필터의 양단의 압력 강하를 측정하기 위한 압력 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 냉수 시스템을 통한 물 흐름의 속도를 측정하기 위한 흐름 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 시스템 습도를 측정하기 위한 습도 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  10. 제1항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    HVACR 시스템은 HVACR 시스템의 고유한 출력을 감지하기 위한 복수의 센서를 각각 포함하고, 제어기는 센서에 응답하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화시키는 것이 복수의 센서 중 하나 이상에 의해 영향을 받도록 하는 것인, 최적화 제어기.
  11. 제10항에 있어서,
    복수의 센서는 온도 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    복수의 센서는 압력 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 센서는 흐름 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 센서는 물 냉각 타워 및/또는 HVACR 시스템의 물 회로 내에서 바이오필름 성장을 감지하기 위한 바이오필름 성장 센서를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    통신 섹션은 하나 이상의 원격 제어기 단말로의 외부 연결을 가능하게 하는 적어도 하나의 통신 포트를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  16. 제15항에 있어서,
    하나 이상의 원격 제어기 단말은 복수의 상이한 유형의 HVACR 시스템 중 임의의 하나를 작동시켜 제어기 및 시스템의 원하는 기능을 가능하게 하도록 구성 가능한 제어 소프트웨어를 실행시킬 수 있는 컴퓨터인 것인, 최적화 제어기.
  17. 제16항에 있어서,
    제어 소프트웨어는 웹 애플리케이션을 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  18. 제17항에 있어서,
    웹 애플리케이션은 최종 사용자 인터페이스를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    웹 애플리케이션은 기술자 인터페이스를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  20. 제17항에 있어서,
    통신 섹션은 제어기로부터의 작동 데이터를 수신하여 저장하는 저장 데이터베이스를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  21. 제20항에 있어서,
    작동 데이터는 웹 애플리케이션을 통해 액세스 가능한 것인, 최적화 제어기.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 섹션은 적어도 하나의 I/O 포인트를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  23. 제22항에 있어서,
    제어 섹션은 최대 8개의 I/O 포인트를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  24. 제23항에 있어서,
    제어 섹션은 최대 32개의 I/O 포인트를 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 유형의 HVACR 시스템은 단일 압축기; 다중 압축기; 공기 조절 시스템용 냉각기; 냉장 시스템용 냉각기; 인버터 시스템, 및 가변 냉매 흐름(variable refrigerant flow, VRF) 시스템을 포함하는 하나 이상의 그룹을 포함하는 것인, 최적화 제어기.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어기는 약 80 ㎜×80 ㎜의 점유면적을 갖는 것인, 최적화 제어기.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    HVACR 시스템은 복수의 냉각 유닛을 포함하고, 제어기는 이들 냉각 유닛 각각을 동시에 제어할 수 있는 것인, 최적화 제어기.
  28. 제27항에 있어서,
    복수의 냉각 유닛 중 적어도 하나는 적어도 하나의 다른 냉각 유닛과 상이한 유형의 유닛인 것인, 최적화 제어기.
  29. HVACR 시스템으로서,
    제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 최적화 제어기; 및
    제어기와 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하는, HVACR 시스템.
  30. 제29항에 따른 HVACR 시스템을 제어하기 위한 방법으로서,
    원격 제어기 단말에 외부 연결을 제공하는 단계;
    원격 제어기 단말을 통해, 적어도 하나의 냉각 유닛을 최적으로 작동시키도록 제어기를 구성하는 단계를 포함하는, HVACR 시스템을 제어하기 위한 방법.
  31. 적어도 하나의 증발기 코일을 갖는 HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법으로서,
    HVACR 시스템의 기능을 제어하기 위한 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 최적화 제어기를 제공하는 단계; 및
    적어도 하나의 증발기 코일에 코일 처리를 제공하는 단계로서, 코일 처리와 함께 제어기의 사용이 HVACR 시스템의 에너지 사용을 15%를 초과하여 감소시키는, 코일 처리를 제공하는 단계를 포함하는, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    코일 처리와 함께 제어기의 사용이 HVACR 시스템의 에너지 사용을 18%를 초과하여 감소시키는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    코일 처리와 함께 제어기의 사용이 HVACR 시스템의 에너지 사용을 20%를 초과하여 감소시키는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  34. 제31항에 있어서,
    코일 처리는,
    i) 세척된 코일을 제공하기 위하여 코일을 효소 세척 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는 제1의 효소 세척 단계; 및
    ii) 세척된 코일을 정균성 폴리머 코팅으로 코팅하는 단계를 포함하는 제2의 단계를 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    효소 세척 용액은 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제 또는 리파아제 중 하나 이상을 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  36. 제34항에 있어서,
    효소 세척 용액은 프로테아제 및 정균적으로 유효한(biostatically effective) 페녹시알코올을 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    효소 세척 용액은 프로테아제, 수용성 글리콜 에테르 용매 및 알칼리 금속 알킬아릴설포네이트와 같은 적어도 하나의 음이온성 하이드로트로프(hydrotrope)를 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  38. 제34항에 있어서,
    효소 세척 용액은 하나 이상의 효소(예를 들어, 프로테아제 및 아밀라아제), 살생물제의 제4급 암모늄 살생물제 및 음이온성 하이드로트로프를 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  39. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    정균성 필름은 페놀계 살생물제 및 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐피롤리돈 폴리머 또는 코폴리머, 예컨대 아크릴 코폴리머 기반 조성물, 메타크릴 코폴리머 기반 조성물, 비닐 코폴리머 기반 조성물, 에폭시 레진, 에폭시 에스테르, 및 이들의 혼합물을 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  40. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    정균성 필름은 트리클로산과 착물화된 폴리비닐피롤리돈/폴리비닐아세테이트 코폴리머를 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  41. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    정균성 필름은 제4급 암모늄 살생물제 및 폴리비닐 알코올과 같은 상용성 폴리머, 또는 제4급 암모늄 살생물제와 착물화된 말레산 무수물/알킬비닐에테르 코폴리머의 절반 에스테르를 포함하는 것인, HVACR 시스템의 에너지 사용을 감소시키는 방법.
  42. 시스템으로서,
    적어도 하나의 냉각 유닛을 포함하는 적어도 하나의 HVACR 시스템; 및
    최적화 제어기로서,
    하나 이상의 원격 제어기 단말과 통신하기 위한 통신 섹션; 및
    통신 섹션을 통해 원격 제어기 단말로부터 수신된 하나 이상의 설정치에 기초하여 적어도 하나의 냉각 유닛을 선택적으로 활성화 또는 비활성화하기 위하여 하나의 HVACR 시스템과 작동 가능하게 결합된 제어 섹션
    을 갖는, 최적화 제어기를 포함하는 시스템.
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