KR20190115892A

KR20190115892A - 공기조화시스템의 제어방법

Info

Publication number: KR20190115892A
Application number: KR1020180039152A
Authority: KR
Inventors: 김대형; 김선택; 사용철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-10-14
Also published as: WO2019194371A1; KR102122592B1

Abstract

본 발명은 공기조화시스템의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템의 제어방법에는 전원 및 설정온도가 입력되는 단계, 실외온도, 실내온도 및 실외습도가 측정되는 단계, 상기 설정온도, 상기 실외온도, 상기 실내온도 및 상기 실외습도에 따라 요구열량이 결정되는 단계, 상기 요구열량과 동일한 공급열량을 제공하도록 복수의 제어구성이 초기운전되는 단계, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 초기COP가 계산되는 단계 및 상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계가 포함된다. 이때, 상기 제어구성에는 인버터 압축기 및 팬이 포함되고, 상기 제어구성의 운전값에는, 상기 인버터 압축기의 운전주파수 및 상기 팬의 회전속도가 포함된다.

Description

공기조화시스템의 제어방법{CONTROL METHOD OF AIR-CONDITIONING SYSTEM}

본 발명은 공기조화시스템의 제어방법에 관한 것이다.

공기조화시스템은 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 시스템이다. 일반적으로, 공기조화시스템에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉매사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.

이때, 상기 소정공간은 상기 공기조화시스템이 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기조화시스템이 가정이나 사무실에서 사용되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 또한, 상기 공기조화시스템이 자동차에 사용되는 경우, 상기 소정공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.

상기 공기조화시스템에는 상기 소정공간에 배치되는 실내기와 상기 실내기와 냉매사이클을 형성하도록 연결되는 실외기가 구비된다. 이와 같은 공기조화시스템은 사용자에게 편의를 주도록 조화된 공기를 제공할 수 있다.

본 출원인은 다음과 같이 공기조화시스템에 관한 기술을 출원한 바 있다.

(1) 제 1 선행문헌 : 공개특허 10-2015-0097174호, 공기조화장치의 리모트 컨트롤 유닛 및 이를 포함하는 공기조화장치

(2) 제 2 선행문헌 : 등록특허 10-1203559호, 그룹제어가 가능한 공기조화시스템 및 그 동작방법

이와 같은 선행문헌들은 공기조화시스템을 제어하여 사용자에게 조화된 공기를 제공한다. 이때, 상기 제 1 선행문헌 및 상기 제 2 선행문헌은 입력되는 설정온도에 따라 각종 제어구성들이 동일하게 동작되도록 제어된다. 이는 실험에 의해 저장된 값에 따라 소비전력이 최소가 되는 최대COP를 갖도록 제어되는 것으로 이해될 수 있다.

그러나, 이와 같은 공기조화시스템은 설치되는 장소에 따라 조건이 매우 달라질 수 있다. 즉, 설치된 장소에 따라 실험에 의한 값은 최대COP를 갖도록 운전되는 값에 해당되지 않을 수 있다.

그에 따라, 공기조화시스템은 비교적 많은 전력이 소모되도록 운전되는 문제점이 있다. 또한, 설치조건에 따라 효율이 변경되어 사용자의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.

본원발명은 설치되는 장소 및 설치조건과 무관하게 언제나 최대COP를 갖도록 운전되는 공기조화시스템의 제어방법을 제공한다.

또한, 입력조건에 따라 인버터 압축기 및 팬 등을 단계별로 제어하여 최대COP를 갖는 운전상태를 도출하고, 최대COP를 갖도록 운전되는 공기조화시스템의 제어방법을 제공한다.

본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템의 제어방법에는 전원 및 설정온도가 입력되는 단계, 실외온도, 실내온도 및 실외습도가 측정되는 단계, 상기 설정온도, 상기 실외온도, 상기 실내온도 및 상기 실외습도에 따라 요구열량이 결정되는 단계, 상기 요구열량과 동일한 공급열량을 제공하도록 복수의 제어구성이 초기운전되는 단계, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 초기COP가 계산되는 단계 및 상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계가 포함된다. 이때, 상기 제어구성에는 인버터 압축기 및 팬이 포함되고, 상기 제어구성의 운전값에는, 상기 인버터 압축기의 운전주파수 및 상기 팬의 회전속도가 포함된다.

또한, 상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는, 상기 제어구성이 기본운전값으로 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 기본COP가 계산되는 단계 및 상기 제어구성이 상기 기본운전값에서 수정운전값으로 변경되어 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 수정COP가 계산되는 단계가 포함될 수 있다.

또한, 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하는 단계 및 상기 기본COP가 높은 경우 상기 제어구성이 상기 기본운전값으로 운전되고, 상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성이 상기 수정운전값으로 운전되는 단계가 포함될 수 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 공기조화시스템은 항상 최대COP를 갖도록 운전될 수 있다는 장점이 있다.

그에 따라, 상기 공기조화시스템의 운전에 따라 소비되는 전력이 최소화되는 장점이 있다.

또한, 최대COP를 갖는 운전상태를 저장하여, 동일한 제어조건의 경우 바로 최대COP를 갖는 운전을 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 항상 최대COP를 갖도록 운전되기 때문에 사용자의 신뢰성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화시스템의 제어구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화시스템의 기본제어흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 공기조화시스템의 최대COP가 도출되는 제어흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 공기조화시스템의 최대COP가 도출되는 제어흐름을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 공기조화시스템의 최대COP가 도출되는 제어흐름을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 공기조화시스템의 구성을 도시한 도면이다. 상기 공기조화시스템(10)에는, 적어도 하나의 실외기 및 적어도 하나의 실내기가 구비될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 실외기 및 실내기로 구분하지 않고 냉매사이클을 형성하는 각 구성으로 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템(10)에는, 실외 열교환기(11), 압축기(12), 실내 열교환기(13) 및 팽창밸브(14, 15)가 포함된다. 또한, 상기 실외 열교환기(11), 압축기(12, 20), 실내 열교환기(13) 및 팽창밸브(14, 15)는 냉매배관에 의해 연결된다.

상기 실외 열교환기(11)는 실외 공기 및 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 실외공간에 배치될 수 있다. 또한, 상기 공기조화시스템(10)에는, 상기 실외 열교환기(11)의 일 측에 설치된 팬(30)이 더 포함된다. 상기 팬(30)의 작동에 의해 실외공기가 상기 실외 열교환기(11)와 열교환되도록 강제대류될 수 있다.

상기 압축기(12, 20)는 유동되는 냉매를 압축하는 구성에 해당된다. 상기 압축기에는, 압축 용량이 일정하게 유지되는 정속 압축기(12) 및 압축 용량이 가변되는 인버터 압축기(20)가 포함된다.

상기 실내 열교환기(13)는 실내 공기 및 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 실내공간에 배치될 수 있다. 이때, 실내공간은 상기 공기조화시스템(10)이 조화된 공기를 제공하기 위해 설치되는 공간으로 이해될 수 있다.

이때, 상기 실내 열교환기(13)는 복수 개로 구비될 수 있다. 각각의 실내 열교환(13)는 서로 다른 공간에 배치될 수 있으며, 상기 공기조화시스템(10)은 서로 다른 공간의 공기를 조화시킬 수 있다.

도 1에서는 예시적으로 3개의 실내 열교환기(13)를 도시하였으나 상기 실내 열교환기(13)의 개수는 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 실내 열교환기(13)의 일 측에는 실내공기를 강제대류시키는 실내 팬이 설치될 수 있다.

상기 팽창밸브(14, 15)에는, 상기 실외 열교환기(11)에 인접하여 설치되는 실외 팽창밸브(14)와, 상기 실내 열교환기(13)에 인접하여 설치되는 실내 팽창밸브(15)가 포함된다. 상기 실외 팽창밸브(14) 및 실내 팽창밸브(15)는 전자팽창밸브(EEV)와 같이 개도를 조절할 수 있는 밸브로 구성될 수 있다.

이때, 상기 실내 팽창밸브(15)는 복수 개로 구비된 상기 실내 열교환기(13)에 대응되는 개수로 마련되어, 각각의 실내 열교환기(13)의 일측에 설치될 수 있다. 상기 실내 팽창밸브(15)는 상기 실내 열교환기(13)의 가동 여부에 따라, 각 실내 열교환기(13)로 유입되는 냉매를 각각 선택적으로 차단할 수 있도록 작동된다.

그리고, 상기 공기조화시스템(10)에는, 상기 압축기(12)를 향하여 유동하는 냉매 중 액상의 냉매를 걸러내는 어큐뮬레이터(16)와, 상기 압축기(12)에서 토출되는 냉매의 유동 방향을 상기 실외 열교환기(11) 또는 실내 열교환기(13)로 선택적으로 전환하는 유동전환부(17)가 더 포함된다.

상기 공기조화시스템(10)의 운전 모드에 따라 상기 유동전환부(17)에 의한 냉매의 유동 방향이 전환될 수 있다.

상세하게는, 상기 공기조화시스템(10)가 난방 운전되는 경우, 상기 유동전환부(17)는 상기 압축기(12)에서 토출된 냉매를 상기 실내 열교환기(13)로 유동시킨다. 또한, 상기 실내 팽창밸브(15)는 완전히 개방되고 상기 실외 팽창밸브(14)가 부분적으로 개방된다.

따라서, 상기 실내 열교환기(13)를 통과한 냉매는 상기 실내 팽창밸브(15)를 상태 변화없이 통과하고, 상기 실외 팽창밸브(14)를 통과하면서 팽창된 후 상기 실외 열교환기(11)로 유입될 수 있다.

반면, 상기 공기조화시스템(10)이 냉방 운전되는 경우, 상기 유동전환부(17)는 상기 압축기(12)에서 토출된 냉매를 상기 실외 열교환기(11)로 유동시킨다. 또한, 상기 실외 팽창밸브(14)는 완전히 개방되고, 상기 실내 팽창밸브(15)가 부분적으로 개방된다.

따라서, 상기 실외 열교환기(11)를 통과한 냉매는 상기 실외 팽창밸브(14)를 상태 변화없이 통과하고 상기 실내 팽창밸브(15)를 통과하면서 팽창된 후 상기 실내 열교환기(13)로 유입될 수 있다.

또한, 상기 공기조화시스템(10)에는, 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 유동량을 조절하기 위한 냉매량 조절부가 더 포함된다. 상세하게는, 상기 냉매량 조절부에는, 상기 냉동 사이클을 순환하는 냉매 중 적어도 일부를 저장하는 리시버(18)와, 상기 리시버(18)로 유입되는 냉매량을 조절하는 리시버 밸브(40)가 포함된다.

상기 리시버(18)는 냉매가 수용되는 탱크와 같이 상기 공기조화시스템(10)을 순환하는 냉매 중 적어도 일부를 저장할 수 있는 장치로서 이해된다. 상기 리시버 밸브(40)는 상기 리시버(18)에 저장되는 냉매량을 조절하도록 상기 리시버(18)의 일 측에 설치될 수 있다.

도 1에서는 상기 리시버 밸브(40)가 상기 리시버(18)의 유입측에만 설치되는 것으로 도시하였으나, 상기 리시버 밸브(40)는 다양한 위치 및 형태로 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 리시버 밸브(40)는 전자팽창밸브(EEV)와 같이 개도를 조절할 수 있는 밸브로 구성될 수 있다.

도 1에서는 본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템을 구성하는 예시적인 형태를 도시한 것으로, 각 구성이 더해지거나 생략될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화시스템의 제어구성을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템(10)에는 각종 구성을 제어하는 제어부(100)가 구비된다.

또한, 상기 공기조화시스템(10)에는 상기 제어부(100)에 소정의 명령을 전달하는 사용자입력부(50, 51) 및 소정의 정보를 전달하는 측정부(52, 53, 54)가 포함된다.

상기 사용자입력부(50, 51)는 사용자에 의해 상기 공기조화시스템(10)에 소정의 정보가 입력되는 구성으로 이해될 수 있다. 상기 사용자입력부(50, 51)에는, 상기 공기조화시스템(10)의 ON/OFF가 입력되는 전원부(50) 및 조화공간에 요구되는 설정온도가 입력되는 설정온도입력부(51)가 포함된다.

또한, 사용자에 의한 입력이 없는 경우에도 소정의 조건이 충족되면, 상기 공기조화시스템(10)이 자동으로 ON/OFF되거나 자동으로 설정온도가 입력될 수 있다. 또한, 상기 사용자입력부(50, 51)에는 각종 모드가 입력되는 구성이 더 포함될 수 있다.

상기 측정부(52, 53, 54)는 조화공간과 관련된 각종 정보가 측정되는 구성으로 이해될 수 있다. 상기 측정부(52, 53, 54)에는, 실외온도센서(52), 실내온도센서(53) 및 실내습도센서(54)가 포함된다.

상기 실외온도센서(52)는 실외온도를 측정하도록 상기 실외열교환기(11)의 흡입 측에 설치될 수 있다. 또한, 상기 실내온도센서(53) 및 상기 실내습도센서(54)는 각각 실내온도 및 실내습도를 측정하도록 상기 실내열교환기(13)의 흡입 측에 설치될 수 있다.

상기 사용자입력부(50, 51) 및 상기 측정부(52, 53, 54)에서 전달된 명령 또는 정보를 통해 상기 제어부(100)는 각종 구성을 제어할 수 있다. 특히, 상기 제어부(100)는 상기 인버터 압축기(20), 상기 팬(30) 및 상기 리시버 밸브(40)를 각 단계로 제어할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인버터 압축기(20), 상기 팬(30) 및 상기 리시버 밸브(40)는 제 1 단계에서 제 X 단계(X = A, B, C) 중 어느 하나로 운전될 수 있다. 예를 들어, 상기 인버터 압축기(20)의 제 1 단계는 130HZ이며 각 단계별로 1HZ씩 증가될 수 있다. 즉, 상기 인버터 압축기(20)의 제 6 단계는 135HZ에 해당될 수 있다.

또한, 예를 들어, 상기 팬(30)의 제 1 단계는 700RPM이며, 각 단계별로 50RPM씩 증가될 수 있다. 또한, 상기 리시버 밸브(40)의 제 1 단계는 개도량이 0인 경우로 상기 리시버(18)로 유입되는 냉매를 완전히 차단한 상태일 수 있다.

또한, 상기 공기조화시스템(10)에는 각종 데이터가 저장된 메모리부(55)가 포함된다. 상기 메모리부(55)에는 상기 공기조화시스템(10)의 동작에 관련된 실험적인 운전값이 저장될 수 있다. 예를 들어, 소정의 조건에서 상기 공기조화시스템(10)이 최대COP를 갖도록 운전되는 운전값이 저장될 수 있다.

이때, COP(Coefficient Of Performance)는 공기조화시스템의 냉난방성능계수로 이해될 수 있다. 상기 COP는 공기조화시스템에서 공급되는 열량을 소비되는 전력으로 나누어 계산될 수 있다(COP=공급열량/소비전력). 이와 같은 COP는 공기조화시스템의 효율을 결정하는 값으로, 상기 공기조화시스템의 운전에 있어서 가장 중요한 값으로 이해될 수 있다.

그러나, 상기 메모리부(55)에 저장된 운전값은 상기 공기조화시스템(10)이 소정의 조건을 갖는 실험실에 설치된 경우 최대COP를 갖는 값에 해당된다. 즉, 상기 공기조화시스템(10)이 다른 장소에 설치되는 경우에는 상기 메모리부(55)에 저장된 운전값으로는 최대COP를 갖는 운전이 되지 않을 수 있다.

그에 따라, 본 발명은 상기 공기조화시스템(10)이 어느 장소에 설치되어도 최대COP를 갖는 운전을 하도록 제어한다. 이하, 상기 공기조화시스템(10)의 제어방법에 대하여 자세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화시스템의 기본제어흐름을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전원 및 설정온도가 입력된다(S10). 이는 앞서 설명한 바와 같이, 사용자에 의해 상기 전원부(50) 및 상기 설정온도입력부(51)를 통해 입력될 수 있다.

그리고, 실외온도, 실내온도 및 실외습도가 측정된다(S20). 이는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 실외온도센서(52), 상기 실내온도센서(53) 및 상기 실내습도센서(54)를 통해 측정되고, 그에 대한 정보가 전달될 수 있다.

이와 같이 입력된 상기 설정온도와 측정된 상기 실외온도, 상기 실내온도 및 상기 실외습도에 따라 요구열량이 결정된다(S30). 이와 같은 제어는 일반적인 공기조화시스템에서 수행되는 것으로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템은 상기 요구열량과 동일한 공급열량을 제공하도록 복수의 제어구성이 초기운전된다(S40). 이때, 상기 복수의 제어구성이 상기 메모리부(55)에 저장된 운전값으로 운전되는 것을 초기운전이라 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 메모리부(55)에 저장된 운전값은 상기 공기조화시스템(10)이 실험실에 설치된 경우 최대COP를 갖는 값에 해당된다.

또한, 상기 복수의 제어구성은 상기 공기조화시스템(10)을 구성하는 장치들에 해당된다. 특히, 상기 복수의 제어구성은 상기 공기조화시스템(10)의 COP에 영향을 주는 구성에 해당된다. 자세하게는, 상기 복수의 제어구성의 운전값이 조절됨에 따라 COP가 조절될 수 있다.

또한, 상기 공급열량은, 난방운전의 경우 토출엔탈피에서 과냉엔탈피를 뺀 값으로 계산되고, 냉방운전의 경우 흡입엔탈피에서 과냉엔탈피를 뺀 값으로 계산된다. 이와 같은 계산은 일반적인 공기조화시스템에서 수행되는 것으로 자세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 공급열량이 상기 요구열량과 동일한지 여부를 확인한다(S50). 이러한 과정은 상기 공기조화시스템(10)의 운전에서 전제되어야 할 것으로 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 기재의 편의상 해당과정을 한 번만 기재하였으나, 상기 공기조화시스템(10)이 운전되는 동안 상기 공급열량과 상기 요구열량이 동일한지 여부를 계속하여 확인한다.

또한, 상기 공급열량과 상기 요구열량이 동일하지 않은 경우, 운전값을 변경한다(S55). 이때, 변경되는 값은 앞서 설명한 각 단계별 변경 값보다는 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 인버터 압축기(20)의 운전값을 0.5HZ씩 변경하거나 상기 팬(30)의 운전값을 10RPM씩 변경할 수 있다.

또한, 상기 공급열량과 상기 요구열량의 차이가 소정의 범위 이내인 경우 동일한 것으로 인식할 수 있다. 예를 들어, 상기 공급열량과 상기 요구열량의 차이가 2%이내 인 경우 동일하다고 판단한다.

또한, 상기 공기조화시스템(10)이 안정적으로 운전되는지 여부를 확인할 수 있다. 상기 공기조화시스템(10)이 안정적으로 운전되는지 여부는 냉매의 안정 여부로 판단한다.

즉, 냉매의 증발압, 응축압, 흡입온도 및 토출온도 등이 조절되지 않는 경우 안정되었다고 판단한다. 예를 들어, 5분 동안 냉매의 증발압, 응축압, 흡입온도 및 토출온도 등이 3%이상 조절되지 않는 경우 냉매가 안정되었다고 판단할 수 있다.

그리고, 본 발명의 사상에 따른 공기조화시스템(10)은 최대COP가 도출되도록 운전된다(S60). 이때, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP를 도출한다.

또한, 최대COP를 도출된 경우, 상기 복수의 제어구성이 운전되는 값을 저장한다(S70). 이때, 상기 제어구성의 운전값을 최대운전값이라 한다. 그에 따라, 동일한 상기 설정온도, 상기 실외온도, 상기 실내온도 및 상기 실외습도가 입력된 경우, 최대COP 도출과정이 생략되고 상기 제어구성이 상기 최대운전값으로 운전될 수 있다.

이하, 상기 공기조화시스템(10)은 최대COP가 도출되도록 운전되는 실시 예에 관하여 도 4 내지 도 6에서 자세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 공기조화시스템의 최대COP가 도출되는 제어흐름을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기조화시스템(10)은 기본운전값으로 운전된다(S601). 이때, 상기 기본운전값에는 상기 초기운전값이 포함될 수 있다. 즉, 이와 같은 단계가 처음 수행된 경우 상기 기본운전값은 상기 메모리부(55)에 저장된 운전값에 해당된다.

그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 기본COP가 계산된다(S602). 이때, 상기 기본운전값이 상기 초기운전값인 경우, 상기 기본COP는 초기COP라 할 수 있다.

그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 제어구성의 운전값을 변경하여 운전된다(S603). 이때, 변경된 운전값을 수정운전값이라 한다. 즉, 상기 제어구성이 상기 기본운전값에서 수정운전값으로 변경되어 운전된다.

그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 수정COP가 계산된다(S604). 이때, 상기 공급열량은 입력된 사항에 따라 결정된 요구열량과 동일한 값임으로, 소비되는 전력에 따라 상기 기본COP와 상기 수정COP가 달라진다.

그리고, 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교한다(S605). 상기 기본COP가 높은 경우 상기 제어구성이 상기 기본운전값으로 운전되고, 상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성이 상기 수정운전값으로 운전된다.

즉, 상기 기본COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 다시 상기 기본운전값으로 운전된다(S601). 그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 새로운 수정운전값으로 운전되고(S602) 새로운 수정COP를 계산하여(S603) 상기 기본COP와 비교할 수 있다(S604).

한편, 상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 계속하여 상기 수정운전값으로 운전된다. 그리고, 상기 기본운전값을 상기 수정운전값으로 변경하여 저장한다(S607). 즉, 상기 수정운전값이 새로운 기본운전값이 된다.

그리고, 상기 공기조화시스템은 다시 기본운전값으로 운전된다(S601). 이때, 기본운전값은 이전 단계에서의 기본운전값과는 다른 값에 해당된다. 그리고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 다시 기본COP가 계산된다(S602).

그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 기본운전값에서 새로운 수정운전값으로 변경되어 운전되고(S603), 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산된다(S604). 그리고, 새롭게 계산된 기본COP와 수정COP를 비교한다(S605).

즉, 상기 공기조화시스템(10)은 S601 내지 S605의 단계를 반복하여 수행하여 최대COP를 도출한다. 이때, 상기 최대COP인지 여부는 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높은 경우가 미리 결정된 횟수 이상인 경우로 결정할 수 있다(S606). 이때, 상기 기본COP를 최대COP로 저장하고, 상기 최대COP가 도출된 기본운전값을 최대운전값으로 저장할 수 있다.

자세하게는, 상기 공기조화시스템(10) COP값에 영향을 주는 제어구성의 계수가 한정되어 있고, 상기 제어구성의 운전값이 한정된 범위 내에서 조절된다. 즉, 조절가능한 수정운전값의 수가 제한되어 있기 때문에, 미리 결정된 횟수 이상으로 S601 내지 S605의 단계를 반복하여 수행하는 경우 최대COP가 도출될 수 있다.

이하, 상기 제어구성의 개수 및 상기 제어구성의 제어값을 한정하여 자세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 공기조화시스템의 최대COP가 도출되는 제어흐름을 도시한 도면이다.

도 5에서는 상기 제어구성으로 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)이 구비된 경우에 대하여 설명한다. 또한, 상기 제어구성의 운전값에는, 상기 인버터 압축기(20)의 운전주파수 및 상기 팬(30)의 회전속도가 포함되고, 각 단계 별로 운전값이 조절될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)은 제 1 단계에서 제 X 단계(X = A, B) 중 어느 하나로 운전될 수 있다. 이하, 설명의 편의상 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 수치적으로 한정한다. 이와 같은 수치범위는 예시적인 것으로 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)은 제 1 단계 내지 제 10 단계로 운전된다. 또한, 상기 인버터 압축기(20)의 제 1 단계는 130HZ이며 각 단계별로 1HZ씩 증가된다. 또한, 상기 팬(30)의 제 1 단계는 700RPM이며, 각 단계별로 50RPM씩 증가된다.

도 4에서 설명한 바와 같이, 상기 공기조화시스템(10)은 기본운전값으로 운전되고(S611), 상기 기본운전값이 상기 초기운전값인 경우로 가정한다. 그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 기본COP, 즉, 초기COP가 계산된다(S612).

예를 들어, 상기 초기운전값이 상기 인버터 압축기(20)의 제 6 단계 및 상기 팬(30)의 제 3 단계인 경우로 가정한다. 즉, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 인버터 압축기(20)가 135HZ로 운전되고 상기 팬(30)이 800RPM으로 운전되도록 초기운전된다.

그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 제어구성의 운전값을 변경하여 운전된다. 우선, 상기 인버터 압축기(20)의 운전주파수를 1단계 상승시키고, 상기 팬(30)의 회전속도를 1단계 하강시킨다(S613). 이와 같이, 상기 인버터 압축기(20)와 상기 팬(30)은 서로 다른 방향으로 조절됨에 따라 공급용량을 유지하며 시스템의 안정화를 도모할 수 있다.

즉, 상기 인버터 압축기(20)가 제 7 단계로, 상기 팬(30)이 제 2 단계로 변경되어 운전된다. 그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 수정COP가 계산된다(S614). 그리고, 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교한다(S615).

상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 계속하여 상기 수정운전값으로 운전된다. 이는 상기 인버터 압축기(20)의 운전값을 상승시키고, 상기 팬(30)의 운전값을 하강시키도록 변경한 것이 COP를 상승시킨 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 상기 기본운전값을 상기 수정운전값으로 변경하여 저장한다(S616). 즉, 상기 인버터 압축기(20)의 제 7 단계 및 상기 팬(30)의 제 2 단계가 기본운전값으로 저장된다.

그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 다시 상기 인버터 압축기(20)의 운전주파수를 1단계 상승시키고, 상기 팬(30)의 회전속도를 1단계 하강시킨다(S613). 그에 따라, 상기 인버터 압축기(20)는 제 8 단계로, 상기 팬(30)은 제 1 단계로 운전된다.

즉, COP가 상승되는 방향으로 상기 제어구성의 운전값을 계속하여 상승 또는 하강시킬 수 있다. 이는 상기 COP가 더이상 상승되지 않는 경우 또는 상승 및 하강의 범위를 벗어나는 경우까지 계속하여 수행될 수 있다. 일반적으로 상기 제어구성의 조절범위는 넓게 지정됨으로 COP값의 변화에 따라 제어가 결정된다. 따라서, 도 5에서는 상기 제어구성이 상승 및 하강의 범위를 벗어나는 경우에 대해서는 생략하고 도시하였다.

한편, 상기 기본COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 다시 상기 기본운전값으로 운전된다(S621). 즉, 상기 인버터 압축기(20)는 제 6 단계로, 상기 팬(30)은 제 3 단계로 변경되어 운전된다. 이는 상기 인버터 압축기(20)의 운전값을 상승시키고, 상기 팬(30)의 운전값을 하강시키도록 변경한 것이 COP를 하강시킨 것으로 이해될 수 있다.

따라서, 상기 인버터 압축기(20)의 운전주파수를 1단계 하강시키고, 상기 팬(30)의 회전속도를 1단계 상승시킨다(S623). 즉, 이전과 다른 방향으로 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 변경한다.

즉, 상기 인버터 압축기(20)가 제 5 단계로, 상기 팬(30)이 제 4 단계로 변경되어 운전된다. 그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 수정COP가 계산되고(S624), 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교한다(S625).

상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 계속하여 상기 수정운전값으로 운전된다. 즉, 상기 인버터 압축기(20)는 제 5 단계로, 상기 팬(30)은 제 4 단계로 운전된다. 이는 상기 인버터 압축기(20)의 운전값을 하강시키고, 상기 팬(30)의 운전값을 상승시키도록 변경한 것이 COP를 상승시킨 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 상기 기본운전값을 상기 수정운전값으로 변경하여 저장한다(S626). 즉, 상기 인버터 압축기(20)의 제 5 단계 및 상기 팬(30)의 제 4 단계가 기본운전값으로 저장된다.

그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 다시 상기 인버터 압축기(20)의 운전주파수를 1단계 하강시키고, 상기 팬(30)의 회전속도를 1단계 상승시킨다(S623). 그에 따라, 상기 인버터 압축기(20)는 제 4 단계로, 상기 팬(30)은 제 5 단계로 운전된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, COP가 상승되는 방향으로 상기 제어구성의 운전값을 계속하여 상승 또는 하강시킬 수 있다.

한편, 상기 기본COP가 높은 경우, 상기 인버터 압축기(20)의 운전값을 하강시키고, 상기 팬(30)의 운전값을 상승시키도록 변경한 것이 COP를 하강시킨 것으로 이해될 수 있다. 결론적으로, 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 변경시키는 것이 COP를 하강시키는 것으로 이해될 수 있다.

따라서, 더이상 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 변경하지 않고, 상기 기본COP를 최대COP로 저장한다(S630). 이와 같이, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 상승 또는 하강시켜 최대COP를 도출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 공기조화시스템의 최대COP가 도출되는 제어흐름을 도시한 도면이다.

도 6에서는 상기 제어구성으로 상기 리시버 밸브(40)가 포함된 경우에 대하여 설명한다. 또한, 상기 제어구성의 운전값에는, 상기 리시버 밸브(40)의 개도량이 포함되고, 각 단계 별로 운전값이 조절될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 리시버 밸브(40)는 제 1 단계에서 제 X 단계(X = C) 중 어느 하나로 운전될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공기조화시스템(10)은 기본운전값으로 운전되고(S631), 기본COP가 계산된다(S632). 이때, 상기 기본운전값은 도 5에서 도출된 최대COP를 갖는 운전값에 해당될 수 있다. 즉, 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 상승 또는 하강시켜서 도출될 수 있는 최대의 COP에서 상기 리시버 밸브(40)의 운전값을 변경하여 시스템의 최대COP를 도출한다.

따라서, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 인버터 압축기(20), 상기 팬(30) 및 상기 리시버 밸브(40)의 운전값을 변경하여 최대COP를 도출할 수 있다. 이때, COP값에 비교적 영향을 크게 주는 상기 인버터 압축기(20) 및 상기 팬(30)의 운전값을 먼저 조절하고, 상기 리시버 밸브(40)의 운전값을 조절할 수 있다.

우선, 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 1단계 상승시킨다(S633). 그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 수정COP가 계산된다(S634). 그리고, 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교한다(S635).

상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 계속하여 상기 수정운전값으로 운전된다. 이는 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 상승시키도록 변경한 것이 COP를 상승시킨 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 상기 기본운전값을 상기 수정운전값으로 변경하여 저장한다(S636). 그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 다시 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 상승시킨다(S633). 즉, COP가 상승되는 방향으로 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 계속하여 상승시킬 수 있다.

한편, 상기 기본COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 다시 상기 기본운전값으로 운전된다(S641). 이는 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 상승시키도록 변경한 것이 COP를 하강시킨 것으로 이해될 수 있다.

따라서, 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 1단계 하강시킨다(S643). 즉, 이전과 다른 방향으로 상기 리시버 밸브(40)의 운전값을 변경한다. 그리고, 상기 공급열량을 소비되는 전력으로 나누어 수정COP가 계산되고(S644), 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교한다(S645).

상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성은 계속하여 상기 수정운전값으로 운전된다. 이는 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 하강시키도록 변경한 것이 COP를 상승시킨 것으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 1단계 하강시킨다(S643). 즉, COP가 상승되는 방향으로 상기 리시버 밸브(40)의 개도량 계속하여 하강시킬 수 있다.

한편, 상기 기본COP가 높은 경우, 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 하강시키도록 변경한 것이 COP를 하강시킨 것으로 이해될 수 있다. 결론적으로, 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 변경시키는 것이 COP를 하강시키는 것으로 이해될 수 있다.

따라서, 더이상 상기 리시버 밸브(40)의 개도량을 변경하지 않고, 상기 기본COP를 최대COP로 저장한다(S650). 이와 같이, 상기 공기조화시스템(10)은 상기 인버터 압축기(20), 상기 팬(30) 및 상기 리시버 밸브(40)의 운전값을 상승 또는 하강시켜 최대COP를 도출할 수 있다.

10 : 공기조화시스템 20 : 인버터 압축기
30 : 팬 40 : 리시버 밸브
50 : 전원부 51 : 설정온도입력부
52 : 실외온도센서 53 : 실내온도센서
54 : 실내습도센서 55 : 메모리부
100 : 제어부

Claims

전원 및 설정온도가 입력되는 단계;
실외온도, 실내온도 및 실외습도가 측정되는 단계;
상기 설정온도, 상기 실외온도, 상기 실내온도 및 상기 실외습도에 따라 요구열량이 결정되는 단계;
상기 요구열량과 동일한 공급열량을 제공하도록 복수의 제어구성이 초기운전되는 단계;
상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 초기COP가 계산되는 단계; 및
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계;가 포함되고,
상기 제어구성에는 인버터 압축기 및 팬이 포함되고,
상기 제어구성의 운전값에는, 상기 인버터 압축기의 운전주파수 및 상기 팬의 회전속도가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 제어구성이 기본운전값으로 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 기본COP가 계산되는 단계; 및
상기 제어구성이 상기 기본운전값에서 수정운전값으로 변경되어 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 수정COP가 계산되는 단계;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하는 단계; 및
상기 기본COP가 높은 경우 상기 제어구성이 상기 기본운전값으로 운전되고, 상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성이 상기 수정운전값으로 운전되는 단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 수정COP가 높은 경우, 상기 제어구성이 상기 수정운전값으로 운전되고,
상기 기본운전값을 상기 수정운전값으로 변경하여 저장하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 4 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 기본운전값을 상기 수정운전값으로 변경하여 저장하여 상기 제어구성이 새로운 기본운전값으로 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 기본COP가 계산되는 단계; 및
상기 제어구성이 상기 기본운전값에서 새로운 수정운전값으로 변경되어 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 5 항에 있어서,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높은 경우가 미리 결정된 횟수 이상인 경우,
상기 기본COP를 최대COP로 저장하고, 상기 최대COP가 도출된 기본운전값을 최대운전값으로 저장하는 단계;가 더 포함하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 6 항에 있어서,
동일한 상기 설정온도, 상기 실외온도, 상기 실내온도 및 상기 실외습도가 입력된 경우, 상기 제어구성이 상기 최대운전값으로 초기운전되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 인버터 압축기 및 상기 팬이 기본운전값으로 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 기본COP가 계산되는 단계; 및
상기 인버터 압축기의 운전주파수를 1단계 높이며 상기 팬의 회전속도를 1단계 낮추고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 수정COP가 계산되는 단계;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하는 단계;
상기 기본COP가 높은 경우 상기 제어구성이 상기 기본운전값으로 운전되는 단계; 및
상기 인버터 압축기의 운전주파수를 1단계 낮추며 상기 팬의 회전속도를 1단계 높이고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
새로운 수정COP가 계산되고, 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하는 단계; 및
상기 기본COP가 높은 경우 상기 기본COP를 최대COP로 저장하는 단계;가 더 포함하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 수정COP가 높은 경우, 상기 인버터 압축기의 운전주파수를 1단계 낮추며 상기 팬의 회전속도를 1단계 높이고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계;가 더 포함되고,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높을 때까지 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 수정COP가 높은 경우, 상기 인버터 압축기의 운전주파수를 1단계 높이며 상기 팬의 회전속도를 1단계 낮추고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계;가 더 포함되고,
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높을 때까지 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제어구성에는 시스템의 냉매량을 제어하기 위한 리시버 밸브가 더 포함되고,
상기 제어구성의 운전값에는 상기 리시버 밸브의 개도량이 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 13 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
상기 압축기, 상기 팬 및 리시버 밸브가 기본운전값으로 운전되고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 기본COP가 계산되는 단계;
상기 인버터 압축기의 운전주파수를 1단계 높이고 상기 팬의 회전속도를 1단계 낮추고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 수정COP가 계산되는 단계;
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높은 경우 상기 기본운전값으로 운전되고, 상기 인버터 압축기의 운전주파수를 1단계 낮추며 상기 팬의 회전속도를 1단계 높이고, 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.
제 14 항에 있어서,
상기 제어구성의 운전값을 조절하여 최대COP가 도출되는 단계에는,
새로운 수정COP가 계산되고 상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높은 경우,
상기 리시버 밸브의 개도량을 1단계 높이고 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계;
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높은 경우 상기 기본운전값으로 운전되고, 상기 리시버 밸브의 개도량을 1단계 낮추고 상기 공급열량을 소비전력으로 나누어 새로운 수정COP가 계산되는 단계; 및
상기 기본COP와 상기 수정COP를 비교하여 상기 기본COP가 높은 경우, 상기 기본COP를 최대COP로 저장하는 단계;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 공기조화시스템의 제어방법.