KR20210027617A - 건물 에너지 관리 시스템 - Google Patents

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김영록
김정하
임관욱
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주식회사 나인와트
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Abstract

본 발명은 건물 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 포함하는 건물 에너지 관리 시스템은 외부 기관에서 제공되는 기상 정보, 건물 외부 공간에 구비된 복수의 외부 센서로부터 적어도 대기의 질에 대한 대기 정보, 건물 내부 공간에 구비된 복수의 내부 센서로부터 건물 내부의 각 내실에 대한 건물 정보를 수신받는 수집 모듈; 기상 정보, 대기 정보, 건물 정보 및 건물의 에너지 소비 패턴 정보로부터 건물의 에너지 사용량에 대한 예측 정보를 생성하는 예측 모듈; 및 예측 정보를 이용하여 건물의 각 내실에 대한 에너지 소비 기기를 제어하는 구동 제어 모듈;를 포함한다.

Description

건물 에너지 관리 시스템{Building energy management systems}
본 발명은 건물 에너지 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 미세 먼지 등에 대한 대기의 질에 대한 대기 정보를 고려하여, 건물의 에너지 사용량을 보다 효율적으로 구현할 수 있는, 건물 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 지구 온난화로 인하여, 여름이 더욱 더워지고 있으며, 이로 인하여, 여름의 전력 사용량이 점점 증가하고 있다.
그러나, 최근 대체 에너지에 대한 관심이 증가하면서, 원자력과 같은 전력보다는 상대적으로 전력 생산량이 작은 태양광을 이용한 전력 등에 관심이 증가하고 있다.
이로 인하여, 전력 공급사에서 공급되는 전력의 용량이 점점 한계에 다다르고 있고, 특히 여름에는 사용되는 소비 전력이 전력 공급사에서 공급 가능한 최대 전력에 거의 근접하고 있어, 각 분류별로 효율적인 전력 관리가 더욱 절실해지고 있다.
이와 더불어, 최근의 기후 변화로 인하여, 미세 먼지 등이 생활 환경에 영향을 미치고 있다.
그러나, 건물의 에너지 사용을 효율적으로 운용하기 위한 관리 시스템은 이와 같은 미세 먼지 등과 같은 대기 정보와는 무관하게 운용되고 있는 것이 현실이다. 이에 따라, 이에 대한 개선책이 요구되고 있다.
본 발명은 건물에 대한 에너지 사용을 보다 효율적으로 운영할 수 있는 건물 에너지 관리 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
보다 구체적으로는 미세 먼지 등에 대한 대기의 질에 대한 대기 정보를 고려하여, 건물의 에너지 사용을 보다 효율적으로 운영할 수 있는 건물 에너지 관리 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 포함하는 건물 에너지 관리 시스템은 외부 기관에서 제공되는 기상 정보, 건물 외부 공간에 구비된 복수의 외부 센서로부터 적어도 대기의 질에 대한 대기 정보, 건물 내부 공간에 구비된 복수의 내부 센서로부터 건물 내부의 각 내실에 대한 건물 정보를 수신받는 수집 모듈; 기상 정보, 대기 정보, 건물 정보 및 건물의 에너지 소비 패턴 정보로부터 건물의 에너지 사용량에 대한 예측 정보를 생성하는 예측 모듈; 및 예측 정보를 이용하여 건물의 각 내실에 대한 에너지 소비 기기를 제어하는 구동 제어 모듈;를 포함한다.
대기 정보는 미세 먼지 농도, 초미세 먼지 농도, 이산화질소 농도, 이산화황 농도, 일산화탄소 농도 및 오존 농도 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
기상 정보는 건물이 위치한 지역에 대한 온도, 습도, 강우에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
건물 정보는 건물 내부의 각 내실에 대한 온도, 재실 인원, 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보, 이산화탄소 농도 또는 건물의 에너지 소비량 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
야간 시간에 건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서, 실내 온도가 실외 온도보다 높고, 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제1 미세 먼지 기준치보다 낮은 경우, 구동 제어 모듈은 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비를 가동할 수 있다.
주간 시간에 건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서, 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고, 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제2 미세 먼지 기준치보다 낮은 경우, 구동 제어 모듈은 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동할 수 있다.
건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고, 건물의 에너지 소비량 중 현재 사용 전력이 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하는 경우, 구동 제어 모듈은 적어도 하나의 내실에 구비된 냉난방 기기에 대한 가동을 정지한 후, 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동할 수 있다.
건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고, 건물의 에너지 소비량 중 현재 사용 전력이 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하고, 적어도 하나의 각 내실 중 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실이 있는 경우, 구동 제어 모듈은 적어도 하나의 내실에 대한 냉난방 기기에 대한 가동을 정지하고, 적어도 하나의 내실 중 최소 재실 기준치보다 큰 내실부터 순차적으로 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동할 수 있다.
건물 정보는 건물 내부의 각 내실에 대해, 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보를 포함하고, 각 내실 중 어느 한 제1 내실에 대한 스케줄 정보에서 제1 시간대의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 낮으나 제1 시간대의 이후 시간대의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 높고, 제1 시간대 이전부터 제1 내실의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높은 경우, 구동 제어 모듈은 제1 시간대에 제1 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동할 수 있다.
에너지 소비 패턴 정보에서 제1 시간대가 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하는 시간대로 나타나는 경우, 구동 제어 모듈은 제1 시간대 동안 제1 내실에 대한 냉난방 기기에 대한 가동을 정지한 후, 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템은 미세 먼지 등에 대한 대기의 질에 대한 대기 정보를 고려하여, 건물의 에너지 사용을 보다 효율적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 시스템의 개념을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 시스템의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템이 동작하는 개념을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템이 야간 시간 동안 동작하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 도 4에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템이 주간 시간 동안 동작하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 6에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템이 피크 전력 기준치를 고려하여 동작되는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 8에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명에 사용되는 스케줄 정보의 일례이다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템이 도 10의 스케줄 정보를 고려하여 동작되는 발명의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 12는 도 12에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 시스템에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)의 개념을 설명하기 위한 도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 3은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)이 동작하는 개념을 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 건물 내에 구비되어, 건물의 각 내실(10)에 구비된 에너지 소비 기기(15)의 구동을 제어함으로써, 건물의 에너지 사용을 보다 효율적으로 운영할 수 있다.
이를 위해, 건물 에너지 관리 시스템(100)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 각 내실(10)에 구비된 복수의 에너지 소비 기기(15)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 에너지 소비 기기(15)는 일례로, 환기 설비(15c), 냉난방 기기(15a) 또는 공기 청정기(15b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그러나, 에너지 소비 기기(15)가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 에너지를 소비할 수 있는 기기라면 무방하고, 이 외에도 다양하게 더 추가될 수 있다. 일례로, 에너지 소비 기기로 가습기, 조명 기기, 선풍기, 제습기 등이 더 추가되는 것도 가능하다.
더불어, 건물 에너지 관리 시스템(100)은 건물의 각 내실(10)로부터, 각 내실(10)에 대한 건물 정보를 획득하기 위하여, 각 내실(10)에 구비된 복수의 내부 센서(11)로부터 건물 정보를 얻을 수 있다.
여기서, 일례로, 각 내실(10)에 구비된 복수의 내부 센서(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내실의 온도를 감지하는 온도 센서(11a), 내실의 재실 인원을 감지하는 출입 감지 센서(11b), 내실의 습도를 감지하는 습도 센서(11c) 및 내실의 이산화탄소 농도를 측정 가능한 이산화탄소 센서(11d) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 복수의 내부 센서(11)를 통해, 건물 에너지 관리 시스템(100)은 건물 내부의 각 내실(10)에 대한 온도, 습도, 재실 인원 또는 이산화탄소 농도 중 적어도 하나를 포함하는 건물 정보를 획득할 수 있다.
또한, 이와 더불어, 각 내실(10) 사용자를 통하여, 건물 에너지 관리 시스템(100)은 각 내실(10)에 대한 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보를 획득할 수 있으며, 도 2에 별도로 도시되지는 않았지만, 제어부(110) 내에는 건물의 에너지 소비량을 산출할 수 있는 모듈이 별도로 구비되어 건물의 에너지 소비량 정보를 건물 정보로 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 시스템은 건물 내부의 각 내실(10)에 대한 온도, 재실 인원, 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보, 이산화탄소 농도 또는 건물의 에너지 소비량 정보 중 적어도 하나를 건물 정보로 제공받을 수 있다.
또한, 건물 에너지 관리 시스템(100)은 건물 외부의 대기 정보를 얻기 위하여, 건물의 옥상이나, 건물의 외벽에 구비된 복수의 외부 센서(13)와 전기적으로 연결되고, 복수의 외부 센서(13)로부터 대기의 질에 대한 대기 정보를 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 건물 에너지 관리 시스템(100)은 입경 10um 이하의 미세 먼지 농도(PM10), 입경 2.5um 이하의 초미세 먼지 농도(PM2.5), 이산화질소 농도, 이산화황 농도, 일산화탄소 농도 및 오존 농도 중 적어도 하나를 대기 정보로 제공받을 수 있다.
또한, 건물 에너지 관리 시스템(100)은 기상 정보를 제공하는 외부 기관의 서버와 연동될 수 있다. 이와 같은 건물 에너지 관리 시스템(100)은 외부로부터 건물이 위치한 지역에 대한 온도, 습도, 강우에 대한 정보 중 적어도 하나를 기상 정보로 제공받을 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(110), 데이터 베이스부(120), 입력 인터페이스(130), 출력 인터페이스(140)를 포함할 수 있다.
데이터 베이스부(120)는 건물 에너지 관리 시스템(100)으로 수집된 기상 정보, 대기 정보 및 건물 정보에 대한 데이터를 저장할 수 있으며, 키보드와 마우스 같은 입력 인터페이스(130)를 통하여 사용자에 의해 입력되는 각 내실(10)에 대한 스케줄 정보가 저장될 수 있다.
출력 인터페이스(140)는 디스플레이 패널이나 스피커를 포함할 수 있으며, 건물 에너지 관리 시스템(100)의 동작 관련된 영상이나 이미지가 디스플레이되거나 음성이나 소리 형태로 출력될 수 있다.
제어부(110)는 수집 모듈(111), 예측 모듈(113), 구동 제어 모듈(115)을 포함할 수 있다.
수집 모듈(111)은 외부 기관으로부터 기상 정보, 건물 내 센서로부터 건물 정보 및 건물 외부의 센서로부터 대기 정보를 수신받을 수 있다.
예측 모듈(113)은 기상 정보, 대기 정보, 건물 정보 및 건물의 에너지 소비 패턴 정보로부터 건물의 에너지 사용량에 대한 예측 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 건물의 에너지 소비 패턴 정보는 제어부(110) 내에서 건물의 에너지 소비량을 시간대별로 산출하여, 건물의 에너지 소비 패턴 정보가 산출될 수 있다.
이와 같은 에너지 소비 패턴 정보는 건물에서 소비되는 전력, 가스 또는 지역 난방에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이와 같은 예측 모듈(113)은 건물의 에너지 사용량을 예측하기 위해, 과거의 건물 에너지 사용량에 대한 정보인 에너지 소비 패턴 정보, 실내 온도, 실내 습도 등이 포함되는 건물 정보와 실외 온도 및 실외 습도, 강우량 등이 포함된 기상 정보를 사용하는 예측 모형에 미세 먼지 농도(PM10), 초미세 먼지 농도(PM2.5), 이산화질소 농도, 이산화황 농도, 일산화탄소 농도 및 오존 농도 중 적어도 하나를 대기 정보를 추가하여, 예측 정보를 산출할 수 있다.
구동 제어 모듈(115)은 예측 정보를 이용하여 건물의 각 내실(10)에 대한 에너지 소비 기기(15)를 제어할 수 있다. 에너지 소비 기기(15)는 환기 설비(15c), 냉난방 기기(15a) 또는 공기 청정기(15b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 수집 모듈(111)이 기상 정보, 건물 정보, 대기 정보를 수집하여, 냉난방 부하의 변동, 냉난방기나 공기 청정기(15b) 등의 기기 부하 변동, 미세 먼지로 인한 냉난방 기기(15a)의 효율 저하 등을 반영한 보다 정교한 예측 정보를 예측 모듈(113)이 생성할 수 있으며, 이를 통하여, 구동 제어 모듈(115)을 통하여 건물 내에 구비된 각종 에너지 소비 기기(15)의 구동을 제어함으로써, 건물에 대한 에너지 사용이 보다 효율적으로 운용되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 일례로, 야간 시간과 주간 시간 동안의 동작 방법을 달리 할 수 있다. 이에 대해, 보다 구체적으로 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)이 야간 시간 동안 동작하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 5는 도 4에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)이 주간 시간 동안 동작하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 7은 도 6에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 건물 정보와 대기 정보 및 기상 정보를 이용하여, 야간 시간 동안 건물의 실내 온도와 외부 미세 먼지 농도를 고려하고, 주간 시간 동안 건물 내실에서의 이산화탄소 농도와 외부 미세 먼지 농도를 고려하여, 건물의 에너지 소비 기기(15), 일례로, 환기 설비(15c)에 대한 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 야간 시간은 일몰 시간부터 일출 시간까지의 시간일 수 있으며, 주간 시간은 일출 시간부터 일몰 시간까지의 시간일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 야간 시간 및 주간 시간은 건물 관리자에 의해 별도로 설정되는 것도 가능하다.
일례로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 야간 시간 동안에는 건물 외부의 실외 온도보다 건물 내부의 실내 온도가 더 높고(S11), 외부 미세 먼지 농도가 제1 미세 먼지 기준치보다 작은 경우에만(S12), 건물 전체에 대한 환기 설비(15c)가 가동(S13)되도록 할 수 있다.
일례로, 외부 미세 먼지는 미세 먼지(PM10) 또는 초 미세 먼지(PM2.5)일 수 있으며, 제1 미세 먼지 기준치는 미세 먼지(PM10) 또는 초 미세 먼지(PM2.5)의 농도가 60 ㎍/m³인 경우일 수 있다.
이와 같이, 야간 시간 동안에는, 특히 여름의 경우, 건물 내부의 온도가 상대적으로 높은 상태이므로, 외부의 미세 먼지가 심각하지 않은 경우, 외부 공기로 건물 내부를 환기시킴으로써, 건물 내부의 온도를 최소한의 에너지를 이용하여 낮추면서, 건물 내부를 보다 쾌적하게 할 수 있다.
그러나, 건물의 실내 온도가 실외 온도보다 높지 않거나, 외부 미세 먼지 기준치가 제1 미세 먼지 기준치보다 낮지 않은 경우, 건물 전체에 대한 환기 설비(15c)를 가동하지 않을 수 있다(S14).
이에 따라, 본 발명은 건물 내부 온도가 높지 않거나 대기 질이 나쁜 경우, 환기를 하지 않음으로써, 건물의 에너지 소비량을 최소화할 수 있다.
본 발명은 도 4에 대한 변경례로, 환기 설비(15c)가 각 내실(10)마다 구비된 경우, 각 내실(10)의 환기 설비(15c)에 대해 각각 제어할 수도 있다.
일례로, 도 5에 도시된 바와 같이, 야간 시간에 건물의 각 내실(10) 중 적어도 하나의 내실에서 실내 온도가 실외 온도보다 높고(S11’), 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제1 미세 먼지 기준치(예, 60 ㎍/m³)보다 낮은 경우(S12), 구동 제어 모듈(115)은 복수의 내실 중 실내 온도가 높은 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비(15c)를 가동(S13’)할 수 있다.
그러나, 건물 내부의 실내 온도가 높고, 외부 미세 먼지 농도가 제1 미세 먼지 기준치 이상으로 높은 경우, 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비(15c)는 가동하지 않고, 공기 청정기(15b) 및 냉난방기 가동(S15)할 수도 있다.
또한, 주간 시간에는 도 6에 도시된 바와 같이, 건물의 각 내실(10) 중 적어도 하나의 내실에서, 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치, 일례로, 1000ppm보다 높고(S21), 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제2 미세 먼지 기준치(일례로, 120 ㎍/m³)보다 낮은 경우(S22), 본 발명에 따른 구동 제어 모듈(115)은 건물 전체에 대한 환기 설비(15c)를 가동(S23)할 수 있다.
그러나, 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 낮거나, 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제2 미세 먼지 기준치(일례로, 120 ㎍/m³)보다 높은 경우, 건물 전체에 대한 환기 설비(15c)를 가동하지 않을 수 있다(S24).
이와 같이, 외부의 대기 질이 양호하고, 건물 내부의 이산화탄소 농도가 높은 경우, 건물 전체에 대한 관기 설비를 가동함으로써, 건물 내부를 보다 적은 에너지 비용을 들여, 보다 쾌적하게 운용할 수 있다.
또한, 각 내실(10)에 대한 환기 설비(15c)가 구비된 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 건물의 각 내실(10) 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고(S21), 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제2 미세 먼지 기준치보다 낮은 경우(S22), 본 발명에 따른 구동 제어 모듈(115)은 건물 전체에 대한 환기 설비를 가동하지 않고, 적어도 하나의 내실, 즉 이산화탄소 농도가 상대적으로 높은 내실에 대해서만 환기 설비(15c)를 가동(S23’)할 수 있다.
더불어, 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높으나, 대기 정보에 따른 미세 먼지 농도 또는 초미세 먼지의 농도가 제2 미세 먼지 기준치보다 높은 경우, 구동 제어 모듈(115)은 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비(15c)를 가동하지 않고, 공기 청정기(15b)를 가동(S25)할 수 있다.
이에 따라, 건물의 에너지 소비량을 최소화하면서, 건물 내부에 각 내실(10) 중 상대적으로 쾌적하지 못한 내실만 선택적으로 쾌적하게 할 수 있다.
이와 같은 건물 에너지 관리 시스템(100)은 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 고려하여, 건물을 운용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)이 피크 전력 기준치를 고려하여 동작되는 방법의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 9는 도 8에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 건물의 각 내실(10) 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고(S31), 건물의 에너지 소비량 중 현재 사용 전력이 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하는 경우(S32), 구동 제어 모듈(115)은 적어도 하나의 내실에 구비된 냉난방 기기(15a)에 대한 가동을 정지한 후, 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동(S33)할 수 있다.
그러나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 현재 사용 전력이 피크 전력 기준치를 초과하는 경우(S32), 건물 전체의 냉난방 가동을 정지한 후, 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동(S33)하고, 해당 내실에 대한 쾌적도가 설정된 수준 이상이 된 경우, 건물 전체에 대한 냉난방을 다시 원래 상태로 가동시키는 것도 가능하다.
아울러, 현재 사용 전력이 피크 전력 기준치보다 낮은 경우, 적어도 하나의 내실에 구비된 냉난방 기기(15a) 및 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 동시에 가동할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은, 피크 전력 기준치를 초과하지 않도록 건물의 현재 사용 전력을 적절하게 최적화하면서, 건물 내부를 보다 쾌적하게 운용할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 건물에 구비된 각 내실(10)의 재실 인원을 고려하여, 건물에 대한 에너지 사용을 운용할 수도 있다.
보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 건물의 각 내실(10) 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고(S41), 건물의 에너지 소비량 중 현재 사용 전력이 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과(S42)하는 상태에서, 적어도 하나의 각 내실(10) 중 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실이 있는 경우(S43), 구동 제어 모듈(115)은 적어도 하나의 내실에 대한 냉난방 기기(15a)에 대한 가동을 정지하고, 적어도 하나의 내실 중 최소 재실 기준치보다 큰 내실부터 순차적으로 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동(S45)할 수 있다.
즉, 본 발명은 이산화탄소 농도가 높은 적어도 하나의 내실 중 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실부터 우선하여 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동할 수 있다.
또는, 예측 모듈(113)에서 생성한 예측 정보를 이용하여, 건물의 현재 사용 전력이 증가되지 않는 범위 내에서, 이산화탄소 농도가 높은 적어도 하나의 내실 중 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실을 제외한 나머지 내실에 대해서만 냉난방 기기(15a)에 대한 가동을 정지하고, 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실부터 우선하여 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동하는 것도 가능하다.
이에 따라, 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실을 사용하는 건물 이용자에 대한 쾌적함을 유지하면서, 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 낮아, 사실상 비어 있는 내실에 대해서는 환기를 후순위로 설정함으로써, 건물의 에너지 사용을 최적화하면서, 보다 쾌적한 건물 내부 환경을 만들 수 있다.
즉, 본 발명은 실내의 이산화탄소 농도가 높은 내실 중 내실 중 피크 전력 기준치를 고려하여, 재실 인원이 거의 없어 비어 있는 내실보다는 재실 인원이 최소 재실 기준치 이상으로, 사용자가 많은 내실부터 우선적으로 순차적으로 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동하도록 함으로써, 실질적으로 쾌적함이 요구되는 내실에 대해 선택적으로 건물의 에너지 관리 시스템이 동작하도록 하도록 할 수 있다.
또한, 실질적으로 내실의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치 이상으로 높더라도, 재실 인원이 최소 재실 기준치 이하로 사용자가 없거나 매우 작은 재실에 대해서는 사실상 냉난방 기기(15a)나 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)의 가동을 중지함으로써, 건물의 에너지 소비를 최소화할 수 있다.
도 10은 본 발명에 사용되는 스케줄 정보의 일례이고, 도 11은 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)이 도 10의 스케줄 정보를 고려하여 동작되는 발명의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 12는 도 12에서 설명된 동작 방법에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 건물 에너지 관리 시스템(100)에는 건물 정보는 건물 내부의 각 내실(10)에 대해, 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보를 더 포함할 수 있다.
일례로, 건물이 학교이고, 각 내실(10)이 각 학급이나, 강당, 교무실 또는 음악실 등인 경우, 스케줄 정보는 도 10에 도시된 바와 같이, 각 학급에 대한 시간표일 수 있다.
이와 같은 시간표는 해당 학급에서의 재실 인원을 파악할 수 있다. 즉, 음악, 미술, 체육과 같은 예체능이 아닌 일반 교과목은 해당 내실에서 스케줄이 수행되고, 한 학급의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 크고, 대부분 최대치로 차 있는 경우가 대부분이고, 예체능 교과목의 경우, 해당 예체능 수업실, 예를 들어, 음악실, 미술실, 또는 강당 또는 운동장 등에서 수행되는 경우, 해당 학급의 재실 인원은 최소 재실 기준치 이하일 수 있다.
이와 같은 점을 고려하여, 스케줄 정보로부터 해당 내실에 대한 미래의 재실 인원 추정이 가능하고, 이를 이용하여, 건물의 에너지 사용을 보다 효과적으로 운영할 수 있다.
일례로, 도 10에 도시된 스케줄 정보가 제1 내실에서 사용되는 스케줄 정보이고,
(1) 제1 시간대 이전의 시간대: 화요일 1교시, 스케줄-수학, 스케줄 수행 장소-제1 내실, (2) 제1 시간대: 화요일 2교시, 스케줄-②음악, 스케줄 수행 장소-음악실, (3) 제1 시간대 이후의 시간대: 화요일 3교시, 스케줄-국어, 스케줄 수행 장소-제1 내실인 경우,
일례로, 도 11과 같이, 제1 내실에 대해 제1 시간대의 이전 시간대(화요일 1교시)부터 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고(S51), 스케줄 정보에서 제1 시간대(화요일 2교시)의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 낮으나 제1 시간대의 이후 시간대(화요일 3교시)의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 높은 경우(S52), 구동 제어 모듈(115)은 제1 시간대 동안, 제1 내실에 대한 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동(S53)할 수 있다.
이에 따라, 내실의 쾌적도가 저하된 내실에 대해, 해당 내실의 이용자가 거의 없는 시간대동안 해당 내실에 대한 환기를 진행함으로써, 건물을 보다 효과적으로 운용할 수 있다.
또한, 제1 시간대가 예체능 수업이 아닌 일반 교과목인 경우, 제1 내실의 재실 인원이 변화가 없을 수 있으며, 이와 같은 경우에는 구동 제어 모듈(115)은 제1 시간대까지 기다리지 않고, 제1 시간대의 이전 시간대 동안, 제1 내실에 대한 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동(S55)할 수 있다.
예를 들어, 제1 시간대 이전 시간대가 수요일 1교시-영어, 제1 시간대가 수요일 2교시-국어, 제1 시간대 이후 시간대가 수요일 3교시-물리인 경우, 1교시 영어 시간부터 제1 내실의 이산화탄소 농도가 높고, 제1 내실의 재실 인원 변화가 사실상 없는 경우, 제1 시간대인 2교시까지 기다릴 필요 없이, 1교시에 바로 제1 내실에 대한 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 11에서 설명한 스케줄 정보뿐만 아니라, 건물의 에너지 소비 패턴 정보를 이용하여 건물의 에너지 사용을 보다 효과적으로 운영할 수 있다.
일례로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 시간대의 에너지 소비 패턴 정보가 피크 전력 기준치보다 크고(S61), 제1 시간대 동안 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 작고, 제1 시간대 이후의 시간대 동안 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 경우(S52), 전력 피크 시간대임을 고려하여, 구동 제어 모듈(115)은 제1 시간대 동안 제1 내실에 대한 냉난방 기기(15a)의 가동을 정지하고, 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동(S53’)시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 에너지 소비 패턴 정보와 스케줄 정보를 통하여, 제1 시간대의 전력 소비량이 피크 전력 기준치를 초과하는지 아닌지 알 수 있다.
일례로, 도 10에서, 제1 시간대 이전의 시간대인 수요일 5교시, 생물 시간부터 이산화탄소 농도가 기준치를 초과하고, 에너지 소비 패턴 정보에 의하면 제1 시간대는 전력 피크 시간대에 해당되고, 제1 시간대에는 제1 내실의 재실 인원이 감소했다가 제1 시간대 이후, 제1 내실의 재실 인원이 증가하는 경우, 구동 제어 모듈(115)은 제1 내실이 비어 있는 제1 시간대(수요일 6교시) 동안 제1 내실에 대한 냉난방 기기(15a)의 가동을 정지하고 환기 설비(15c) 또는 공기 청정기(15b)를 가동시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일례에 따른 건물 에너지 관리 시스템(100)은 미세 먼지 등에 대한 대기 정보, 기상 정보, 및 재실 인원 등에 건물 정보에 건물의 에너지 사용량에 대한 예측 정보를 이용하여, 건물의 에너지 사용을 보다 효율적으로 운영할 수 있다.
더불어, 전술한 건물 에너지 관리 시스템의 동작에 대해 설명은 일례이고, 본 발명이 반드시 이에 대해서만 한정되는 것은 아니며, 건물 에너지 관리 시스템의 각 동작에 대해 실시예 별로 나누어 설명하였으나, 각 동작이 반드시 별도로 독립적으로 실행되는 것은 아니며, 서로 양립 불가능하지 않는 이상, 서로 병합되어 혼용될 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 내실 11: 내부 센서
13: 외부 센서 15: 에너지 소비 기기
100: 건물 에너지 관리 시스템
110: 제어부 111: 수집 모듈
112: 예측 모듈 113: 구동 제어 모듈
120: 데이터 베이스부 130: 입력 인터페이스
140: 출력 인터페이스

Claims (10)

  1. 외부 기관에서 제공되는 기상 정보, 건물 외부 공간에 구비된 복수의 외부 센서로부터 적어도 대기의 질에 대한 대기 정보, 건물 내부 공간에 구비된 복수의 내부 센서로부터 건물 내부의 각 내실에 대한 건물 정보를 수신받는 수집 모듈;
    상기 기상 정보, 상기 대기 정보, 상기 건물 정보 및 상기 건물의 에너지 소비 패턴 정보로부터 상기 건물의 에너지 사용량에 대한 예측 정보를 생성하는 예측 모듈; 및
    상기 예측 정보를 이용하여 상기 건물의 각 내실에 대한 에너지 소비 기기를 제어하는 구동 제어 모듈;를 포함하는 건물 에너지 관리 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 대기 정보는 미세 먼지 농도, 초미세 먼지 농도, 이산화질소 농도, 이산화황 농도, 일산화탄소 농도 및 오존 농도 중 적어도 하나를 더 포함하는 건물 에너지 관리 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기상 정보는 상기 건물이 위치한 지역에 대한 온도, 습도, 강우에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 건물 에너지 관리 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 건물 정보는
    상기 건물 내부의 각 내실에 대한 온도, 재실 인원, 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보, 이산화탄소 농도 또는 상기 건물의 에너지 소비량 정보 중 적어도 하나를 포함하는 건물 에너지 관리 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    야간 시간에 상기 건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서,
    실내 온도가 실외 온도보다 높고, 상기 대기 정보에 따른 상기 미세 먼지 농도 또는 상기 초미세 먼지의 농도가 제1 미세 먼지 기준치보다 낮은 경우, 상기 구동 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비를 가동하는 건물 에너지 관리 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    주간 시간에 상기 건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서,
    실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고, 상기 대기 정보에 따른 상기 미세 먼지 농도 또는 상기 초미세 먼지의 농도가 제2 미세 먼지 기준치보다 낮은 경우, 상기 구동 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동하는 건물 에너지 관리 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고,
    상기 건물의 에너지 소비량 중 현재 사용 전력이 상기 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하는 경우,
    상기 구동 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 내실에 구비된 냉난방 기기에 대한 가동을 정지한 후, 상기 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동하는 건물 에너지 관리 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 건물의 각 내실 중 적어도 하나의 내실에서 실내의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높고,
    상기 건물의 에너지 소비량 중 현재 사용 전력이 상기 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하고,
    상기 적어도 하나의 각 내실 중 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 큰 내실이 있는 경우,
    상기 구동 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 내실에 대한 냉난방 기기에 대한 가동을 정지하고, 상기 적어도 하나의 내실 중 상기 최소 재실 기준치보다 큰 내실부터 순차적으로 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동하는 건물 에너지 관리 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 건물 정보는 상기 건물 내부의 각 내실에 대해, 시간대별 재실 인원을 알 수 있는 스케줄 정보를 더 포함하고,
    상기 각 내실 중 어느 한 제1 내실에 대한 스케줄 정보에서 제1 시간대의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 낮으나 상기 제1 시간대의 이후 시간대의 재실 인원이 최소 재실 기준치보다 높고,
    상기 제1 시간대 이전부터 상기 제1 내실의 이산화탄소 농도가 이산화탄소 기준치보다 높은 경우,
    상기 구동 제어 모듈은 상기 제1 시간대에 상기 제1 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동하는 건물 에너지 관리 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 에너지 소비 패턴 정보에서 상기 제1 시간대가 상기 건물에 설정된 피크 전력 기준치를 초과하는 시간대로 나타나는 경우,
    상기 구동 제어 모듈은 상기 제1 시간대 동안 상기 제1 내실에 대한 냉난방 기기에 대한 가동을 정지한 후, 상기 적어도 하나의 내실에 대한 환기 설비 또는 공기 청정기를 가동하는 건물 에너지 관리 시스템.
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