KR20240035262A

KR20240035262A - 열쾌적, 공기질을 고려한 환기 장치, 에어컨 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20240035262A
Application number: KR1020220114545A
Authority: KR
Inventors: 김형근; 이진욱; 김진우; 김원태; 서상훈; 이재건
Original assignee: (주)엘엑스하우시스
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2024-03-15

Abstract

제어 장치가 제공된다. 상기 제어 장치는 설정 공간의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득하는 획득부; 상기 환경 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성하는 생성부; 상기 상태 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 설치된 환기 장치 또는 에어컨을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

열쾌적, 공기질을 고려한 환기 장치, 에어컨 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling ventilation device or air conditioner in consideration of thermal comfort and air quality}

본 발명은 환기 장치 또는 에어컨을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

에어컨은 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내를 냉방하거나 또는 실내 공기를 정화시키는 장치를 말한다.

최근에는 인공지능 기반 에어컨이 개발되어 사용자가 더욱 편리하게 에어컨을 이용할 수 있는 환경이 조성되고 있다.

하지만, 종래의 인공지능 기반 에어컨 제어 시스템은 주로 온도 데이터를 기반으로 예상 최적 온도를 산출하지만 사용자 쾌적도에 영향을 주는 요소는 온도뿐만 아니라 이외에 다른 요소들도 영향을 주게 된다.

또한, 모든 사용자들이 느끼는 쾌적도는 개인별로 다르기 때문에 에어컨의 동작이 사용자의 고유 특성을 반영하기 힘들다는 문제가 있다.

한국등록특허공보 제2371180호에는 사용자의 재실여부를 나타내는 재실 감지 데이터를 수신하고, 감지된 실내 온도 및 습도를 나타내는 온도 데이터 및 습도 데이터를 수신하며, 재실 감지 데이터를 이용하여 사용자의 향후 재실 가능성 정보를 예측하고, 온도 데이터 및 습도 데이터를 이용하여 최적의 예상평균온열감(PMV: Predicted Mean Vote)을 도출하고, 최적의 예상평균온열감을 이용하여 최적 온도를 산출하며, 재실 감지 데이터, 향후 재실 가능성 및 최적 온도를 기초로, 에어컨을 제어할 수 있게 되어, 사용자에게 적합한 최적의 온도로 에어컨을 가동시키는 기술이 개시되어 있다.

한국등록특허공보 제2371180호

본 발명은 공기질 또는 열쾌적을 이용하여 사용자 친화적으로 환기 장치, 에어컨을 제어하는 제어 장치 및 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제어 장치는 설정 공간의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득하는 획득부; 상기 환경 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성하는 생성부; 상기 상태 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 설치된 환기 장치 또는 에어컨을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 제어 방법은 설정 공간의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득하는 획득 단계; 상기 환경 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성하는 생성 단계; 상기 상태 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 설치된 환기 장치 또는 에어컨을 제어하는 제어 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의` 제어 장치는 설정 공간을 대상으로 파악 가능한 특정 정보를 이용하여 제3의 정보를 생성할 수 있다.

제어 장치는 제3의 정보를 기초로 설정 공간의 열쾌적 등을 조절할 수 있는 환기 장치, 에어컨, 공기 청정기를 제어할 수 있다.

일 예로, 본 발명은 실내 공기질과 열쾌적(Thermal Comfort)를 동시에 고려하여 환기 장치와 에어컨 가동을 통해 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있다.

본 발명의 제어 장치는 환기 장치, 에어컨이 설치된 설정 공간에 적용될 수 있다. 환기 장치는 천장형 환기 장치, 창문형 환기 장치 등 열교환을 통해 급기와 배기가 공급/배출되는 모든 장치에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제어 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 설정 공간을 나타낸 개략도이다.
도 3은 다른 설정 공간을 나타낸 개략도이다.
도 4는 획득부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 5는 생성부의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 6은 제어 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 사용자의 선택에 따른 제어부의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 동작 범위와 관련된 냉방 제어를 나타낸 흐름도이다.
도 9는 환기 제어 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 획득부에서 획득 가능한 기류의 룩업 테이블을 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

도 1은 본 발명의 제어 장치를 나타낸 개략도이다. 도 2는 설정 공간(90)을 나타낸 개략도이다. 도 3은 다른 설정 공간(90)을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 제어 장치는 획득부(110), 생성부(130), 제어부(150)를 포함할 수 있다.

획득부(110)는 설정 공간(90)의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득할 수 있다.

설정 공간(90)은 사용자가 머무를 수 있는 각종 입체 공간을 의미할 수 있다. 일 예로, 설정 공간(90)은 건물 내의 방을 포함할 수 있다.

설정 공간(90)의 공기질은 설정 공간(90) 내의 이산화탄소 농도, 미세 먼지 농도에 의해 결정될 수 있다. 이때, 환경 정보는 이산화탄소 농도, 미세 먼지 농도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 환경 정보는 이산화탄소 농도를 유추할 수 있는 다른 정보, 미세 먼지 농도를 유추할 수 있는 다른 정보를 포함할 수 있다.

설정 공간(90)의 열쾌적은 사용자가 쾌적하게 느끼는 기온, 습도 등이 종합적으로 반영된 상태를 의미할 수 있다. 열쾌적 또는 사용자 쾌적도에 영향을 주는 요소는 기온, 습도뿐만 아니라 이외에 다른 요소들을 포함할 수 있다. 이때, 환경 정보는 열쾌적에 영향을 주는 복수의 요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 열쾌적에 영향을 주는 요소에는 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량 등이 포함될 수 있다.

생성부(130)는 환경 정보를 이용하여 설정 공간(90)에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성할 수 있다.

일 예로, 생성부(130)는 환경 정보에 해당되는 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량을 이용하여 예상평균온열감(PMV: Predicted Mean Vote)을 산출, 생성할 수 있다. 이때, 예상평균온열감이 상태 정보에 해당될 수 있다.

예상평균온열감은 인간과 주위 환경의 6가지 온열 환경 요소(기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량)를 측정하여 산정해서 따뜻하고 추운 정도를 -3에서 +3까자의 수치로 나타낸 것일 수 있다. 일반적으로 예상평균온열감이 0에 수렴하는 경우, 대부분의 사용자가 쾌적하다고 느낄 수 있다. 예상평균온열감은 설정 공간(90)에서 인체와 공간의 열평형 방정식을 고려한 온열쾌적 개념으로, 거주자와 실내 환경의 6가지 인자(기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량)를 이용하여 산정될 수 있다.

제어부(150)는 상태 정보를 이용하여 설정 공간(90)에 설치된 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(150)는 현재의 예상평균온열감이 0에 가까워지도록 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 이때, 현실적으로, 제어부(150)가 제어할 수 있는 요소는 환기 장치 또는 에어컨(10)으로 제한될 수 있다. 경우에 따라, 제어부(150)는 공기 청정기(50)를 추가로 제어할 수 있다.

도 2에 도시된 설정 공간(90)에는 창문형 환기 장치(20)가 마련되고 있으며, 벽걸이형 에어컨(10)과 공기 청정기(50)가 마련되고 있다.

도 3에 도시된 다른 설정 공간(90)에는 천장형 환기 장치(40)가 마련되고 있으며, 벽걸이형 에어컨(10)과 공기 청정기(50)가 마련되고 있다. 천장형 환기 장치(40)가 마련된 경우, 별도의 창문(30)이 추가로 마련될 수 있다.

이상의 환경에서, 제어부(150)는 환기 장치, 에어컨(10), 공기 청정기(50)를 제어할 수 있다. 환기 장치, 공기 청정기(50)의 제어를 통해 설정 공간(90)의 공기질이 조절될 수 있다. 에어컨(10)의 제어를 통해 설정 공간(90)의 온도, 습도가 조절될 수 있다.

또한, 상태 정보를 결정하는 요소 중 온도, 습도는 설정 공간(90)에 마련된 각종 센서를 통해 용이하게 획득될 수 있다. 반면, 상태 정보를 결정하는 요소 중 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량은 측정하기 어려운 요소에 해당된다. 이와 같은 상황에서 제어 장치의 동작을 상세하게 살펴본다.

도 4는 획득부(110)의 동작을 나타낸 개략도이다. 도 5는 생성부(130)의 동작을 나타낸 개략도이다.

획득부(110)는 설정 공간(90)의 이산화탄소 농도, 미세 먼지 농도 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.

생성부(130)는 이산화탄소 농도, 미세 먼지 농도 중 적어도 하나를 이용하여 설정 공간(90)의 공기질을 산출할 수 있다.

제어부(150)는 공기질이 개선되는 방향으로 환기 장치를 제어할 수 있다.

획득부(110)는 설정 공간(90)을 대상으로 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도 MRT, 대사량 MET, 착의량 Clo를 획득할 수 있다. 획득부(110)는 센서를 이용하여 기온, 습도를 획득할 수 있다. 획득부(110)는 기류, 평균 복사 온도, 착의량, 대사량은 데이터베이스를 활용하여 획득할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스에는 각종 공간에서 발생되는 기류, 평균 복사 온도가 기록될 수 있다

획득부(110)는 데이터베이스에서 설정 공간(90)과 가장 유사한 공간을 추출하고, 추출된 공간에 대해 설정된 기류, 평균 복사 온도를 해당 설정 공간(90)의 기류, 평균 복사 온도로 적용할 수 있다.

획득부(110)는 계절, 날씨에 따라 착의량을 결정하거나, 대사량을 결정할 수 있다. 또는, 획득부(110)는 사용자의 입력, 선택에 따라 착의량 또는 대사량을 결정할 수 있다.

생성부(130)는 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량을 이용하여 예상평균온열감을 산출할 수 있다.

제어부(150)는 예상평균온열감을 이용하여 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 환기 장치의 제어를 환기 제어로 정의하고, 에어컨(10)에 대한 제어를 에어컨 제어 또는 온도 제어로 정의하기로 한다.

에어컨(10)이 온도를 낮추는 기능만을 수행하는 경우, 추운 겨울에는 에어컨 제어가 배제되고, 환기 제어만 수행될 수 있다. 반면, 더운 여름에는 환기 제어와 에어컨 제어가 함께 수행될 수 있다.

정리하면, 획득부(110)는 설정 공간(90)에 설치된 센서로부터 제1 정보를 획득할 수 있다. 획득부(110)는 외부 서버 또는 입력 수단을 통해 제2 정보를 획득할 수 있다.

생성부(130)는 제1 정보 및 제2 정보를 함께 이용하여 상태 정보를 생성할 수 있다. 일 예로, 환경 정보를 이용하여 예상평균온열감을 산출할 수 있다.

이때, 제1 정보는 기온, 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 정보는 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제어부(150)는 예상평균온열감에 따라 겨울에는 환기 장치를 제어하며, 여름에는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 필요에 따라, 제어부(150)는 여름에 환기 장치를 추가로 제어할 수 있다.

도 6은 제어 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도 7은 사용자의 선택에 따른 제어부(150)의 동작을 나타낸 흐름도이다.

획득부(110)는 복수 단계로 구분되는 조절값 중에서 사용자에 의해 선택된 선택값을 추가로 획득할 수 있다. 일 예로, 도 6에서는 '쾌적', '일반', '에코'로 구분되는 조절값이 사용자에게 제공되고, 그 중 어느 하나가 사용자에 의해 선택될 수 있다. 해당 과정은 도 6에서 '열쾌적 강도 입력'(S 211)에 해당될 수 있다.

제어부(150)는 상태 정보가 설정값에 가까워지도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(150)는 생성부(130)에 의해 산출된 예상평균온열감이 설정값, 예를 들어 0에 가까워지도록 환기 장치나 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 경우에 따라 설정값은 범위의 형태를 취할 수도 있다.

복수의 상기 조절값별로 서로 다른 허용 범위가 부여될 수 있다.

제어부(150)는 선택값에 해당하는 특정 조절값에 부여된 허용 범위를 상기 설정값에 부여하여 조절 범위를 결정할 수 있다. 일 예로, '쾌적'의 경우 ±0.2의 허용 범위가 부여될 수 있다. 설정값이 단일의 특정 값, 예를 들어 0에 해당되는 경우 -0.2 ~ +0.2의 조절 범위가 결정될 수 있다. 만약, 설정값이 특정 범위, 예를 들어 -0.5 ~ +0.5인 경우, 상한값에 0.2가 더해지고, 하한값에 0.2가 감해진 조절 범위 -0.7 ~ +0.7가 결정될 수 있다.

조절값 '일반'에는 ±0.5의 허용 범위가 설정될 수 있다. 조절값 '에코'에는 ±0.7의 허용 범위가 설정될 수 있다.

제어부(150)는 상태 정보가 조절 범위를 만족하도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다.

획득부(110)는 사용자의 현재 활동을 나타내는 환경 정보를 획득할 수 있다(S 212). 사용자의 입장에서는 상세 운전 모드의 선택 단계로 인지될 수 있다. 이를 위해, 획득부(110)는 상세 운전 모드를 선택할 수 있는 선택 메뉴를 사용자에게 제공하고, 선택 메뉴의 선택 정보를 획득할 수 있다. 이때의 선택 정보에는 사용자의 활동량을 나타내는 수면, 일상 생활('기본'), 트레이닝('운동') 중 어느 하나가 포함될 수 있다. 일 예로, 수면의 경우, 0.8MET가 설정될 수 있다. 일상 생활의 경우, 1.2MET가 설정될 수 있다. 트레이닝의 경우 2.0MET가 설정될 수 있다.

생성부(130)는 사용자의 활동별로 설정된 대사량의 검색을 통해 환경 정보에 매칭되는 현재의 대사량을 예측할 수 있다.

제어부(150)는 생성부(130)에 의해 예측된 현재의 대사량에 기초하여 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다.

획득부(110)는 현재의 계절을 나타내는 환경 정보를 획득할 수 있다(S 213).

생성부(130)는 계절별로 설정된 착의량의 검색을 통해 환경 정보에 매칭되는 현재의 착의량을 예측할 수 있다. 착의량은 실내 열환경 평가를 위하여 사람이 착용하고 있는 의복량을 정량 지표 수치로 나타낸 것으로서 단위는 clo를 사용한다. 일 예로, 4월~9월 구간의 여름에는 착의량이 0.25clo로 설정될 수 있다. 그 외 구간의 겨울에는 착의량이 0.5clo로 설정될 수 있다. 생성부(130)는 획득부(110)를 통해 획득된 현재의 날짜, 계절을 기초로 현재의 계절이 여름으로 파악되면 0.25clo를 이용하여 예상평균온열감을 산출할 수 있다. 생성부(130)는 획득부(110)를 통해 획득된 현재의 날씨, 계절을 기초로 현재의 계절이 겨울로 파악되면 0.5clo를 이용하여 예상평균온열감을 산출할 수 있다.

제어부(150)는 생성부(130)에 의해 예측된 현재의 착의량에 기초하여 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다.

획득부(110)는 설정 공간(90)을 타겟으로 동작하는 각종 센서로부터 설정 공간(90)의 온도(기온을 대신함), 습도, 이산화탄소(CO₂ 농도, 미세 먼지(PM2.5) 농도를 추가로 획득할 수 있다(S 214).

획득부(110)는 설정 공간(90)의 현재 온도, 습도, 계절 등의 인자별로 사전 시뮬레이션을 수행하고, 각 인자별 설정 공간(90)의 기류, 평균 복사 온도를 예측할 수 있다(S 215). 평균 복사 온도는 복사면을 포함한 실내 표면적에 대한 평균 온도를 의미할 수 있다.

획득부(110)는 시뮬레이션 결과를 데이터베이스에 저장하고, 현재의 인자가 입수되면, 데이터베이스의 검색을 통해 현재의 인자와 최대한 유사한 시뮬레이션 결과(시뮬레이션 예측 데이터 포함)를 추출할 수 있다. 획득부(110)는 추출된 시뮬레이션의 결과에 해당하는 기류 또는 평균 복사 온도를 현재의 설정 공간(90)에 대한 기류로 예측할 수 있다.

생성부(130)는 획득부(110)를 통해 획득된 기온 등의 환경 정보를 이용하여 예상평균온열감 'PMV'를 산출, 생성할 수 있다(S 220).

제어부(150)는 예상평균온열감에 따라 온도 제어(냉방 제어, 에어컨 제어)(S 231), 환기 제어(S 232), 공기 청정기(50) 제어(S 233)를 수행할 수 있다(S 230).

또한, 제어부(150)는 맞춤 제어를 통해 조절 범위에 해당하는 PMV 범위를 조정할 수 있다(S 234).

도 7을 참조하면, 제어부(150)는 가장 작은 허용 범위가 부여된 제1 조절값, 예를 들어 '쾌적'이 사용자의 선택값에 해당되면, 제1 처리 'Process A'를 수행할 수 있다.

제1 처리에 따라, 제어부(150)는 환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어와 에어컨(10)의 제어에 해당하는 온도 제어 중에서 온도 제어를 먼저 수행할 수 있다.

제어부(150)는 설정 공간(90)에 대한 온도 제어가 완료되면, 비로소 환기 제어를 수행할 수 있다.

공기 청정기(50)의 제어 '공기 청정'(청정 제어)이 추가된 경우, 청정 제어는 환기 제어가 완료된 후 또는 환기 제어와 함께 수행될 수 있다.

제어부(150)는 가장 작은 허용 범위가 부여된 제1 조절값과 구분되는 제2 조절값, 예를 들어 '일반'이 선택값에 해당되면, 제2 처리 'Process B'를 수행할 수 있다.

제2 처리에 따라, 제어부(150)는 환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어와 에어컨(10)의 제어에 해당하는 온도 제어 중에서 환기 제어를 먼저 수행할 수 있다.

제어부(150)는 환기 제어가 완료되거나 수행 중인 상태에서 온도 제어를 추가로 수행할 수 있다.

청정 제어가 추가된 경우, 청정 제어는 온도 제어가 완료된 후 또는 온도 제어와 함께 수행될 수 있다.

제어부(150)는 상태 정보를 이용하여 공기 청정기(50)를 추가로 제어할 수 있다.

환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어, 에어컨(10)의 제어에 해당하는 온도 제어, 공기 청정기(50)의 제어에 해당하는 청정 제어가 정의될 때, 제어부(150)는 가장 큰 허용 범위가 부여된 제3 조절값, 예를 들어 '에코'가 선택값에 해당되면, 환기 제어, 온도 제어, 청정 제어 중에서 청정 제어를 먼저 수행할 수 있다.

제어부(150)는 청정 제어가 완료되거나 수행 중인 상태에서 환기 제어 또는 온도 제어를 추가로 수행할 수 있다.

제어부(150)는 가장 큰 허용 범위가 부여된 제3 조절값과 구분되는 다른 조절값이 선택값에 해당되면, 환기 제어, 온도 제어, 청정 제어 중에서 청정 제어를 가장 늦게 수행할 수 있다.

제어부(150)에 의해 수행되는 맞춤 제어는 도 5와 같을 수 있다.

제어부(150)는 상태 정보가 설정 범위를 만족하도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어하는 제1 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 현재의 예상평균온열감이 설정 범위보다 높으면 에어컨(10)을 가동시켜 설정 공간(90)의 기온을 하강시킬 수 있다. 제어부(150)는 예상평균온열감이 설정 범위보다 낮으면 에어컨(10)을 중지시켜 설정 공간(90)의 기온을 자연적으로 상승시킬 수 있다.

제어부(150)는 제1 동작의 수행 도중에 환기 장치 또는 에어컨(10)에 대한 사용자의 수동 조작이 수행되면, 수동 조작이 수행된 시점의 상태 정보에 해당하는 선택 상태를 분석할 수 있다.

제어부(150)는 선택 상태가 설정 범위에 미포함된 상태이면, 선택 상태가 포함되도록 설정 범위 전체를 쉬프트(shift)시킬 수 있다.

사용자마다 쾌적함을 느끼는 범위가 다를 수 있다. 반면, 공장 출하시 제어부(150)는 초기에 설정된 설정 범위에 도달하도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 이때의 설정 범위가 개인별 선호 범위와 다르면, 사용자는 수동 조작을 통하여 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 사용자의 수동 조작 상황을 반영하여, 사용자가 수동 조작한 시점의 예상평균온열감이 설정 범위에 포함될 수 있도록 기존 설정 범위 전체를 쉬프트시킬 수 있다.

한편, 환기 장치 또는 에어컨(10)의 동작이 설정 공간(90)의 환경 정보를 즉각적으로 변경하지 못하는 현실을 고려하여, 온도 제어 또는 환기 제어를 수행할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제어부(150)는 예상평균온열감이 설정 범위 k를 만족하도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다.

설정 범위 k의 상한값 a1보다 제1 여유값 c1만큼 낮은 제1 값 b1이 정의될 수 있다.

설정 범위 k의 하한값 a2보다 제2 여유값 c2만큼 높은 제2 값 b2가 정의될 수 있다.

예상평균온열감이 제1 값 b1보다 낮은 상태에서 상한값 a1을 향해 상승 중인 상승 상태가 정의될 수 있다.

예상평균온열감이 제2 값 b2보다 높은 상태에서 하한값 a2를 향해 하강 중인 하강 상태가 정의될 수 있다.

제어부(150)는 상승 상태인 경우, 예상평균온열감이 상한값 a1이 아니라 제1 값 b1을 만족하면 예상평균온열감이 하강하도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다.

제어부(150)는 하강 상태인 경우, 예상평균온열감이 하한값 a2가 아니라 제2 값 b2를 만족하면 예상평균온열감이 상승하도록 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 환기 장치 또는 에어컨(10)의 동작을 결정하는 예상평균온열감의 범위는 설정 범위 k가 아니라, 설정 범위 k에 포함되면서 설정 범위 작은 동작 범위 m이 될 수 있다. 동작 범위 m에 의해 동작하는 환기 장치 또는 에어컨(10)에 의한 설정 공간(90)의 환경 정보 변화는 환기 장치 또는 에어컨(10)보다 느리게 이루어질 수 있다. 그 결과, 사용자에 대해서는 허용 범위 k가 유지되는 환경이 제공될 수 있다.

도 8은 동작 범위와 관련된 냉방 제어를 나타낸 흐름도이다.

냉방 제어(S 231)가 수행되면, 제어부(150)는 설정 범위 k의 상한값 PMVc+에 제1 여유값 0.1이 감소된 제1 값에 대한 현재 예상평균온열감 PMV의 만족 여부를 판단할 수 있다(S 251).

제어부(150)는 현재 예상평균온열감이 제1 값보다 크면 냉방 동작을 수행하도록 에어컨(10)을 제어할 수 있다(S 252).

제어부(150)는 획득부(110)를 통해 획득된 온도, 기류, 습도에 따라 산출된 예상평균온열감을 지속적으로 모니터링할 수 있다(S 253).

제어부(150)는 설정 범위 k의 하한값 PMVc-에 제2 여유값 0.1이 증가된 제2 값을 기준으로 냉방 동작의 타겟 온도를 설정하고, 타겟 온도에 맞춰 에어컨(10)을 제어할 수 있다(S 254).

제어부(150)는 예상평균온열감이 제2 값보다 작아지면(S 257), 에어컨(10)의 냉방 동작을 중지(냉방 off)시킬 수 있다(S 258).

한편, 환기 장치 또는 에어컨(10)의 장기간 미사용 등으로 인해 현재의 예상평균온열감이 상한값보다 높을 수 있다. 또는, 제1 값에 기초한 에어컨(10)의 냉방 동작에도 불구하고 예상평균온열감이 상한값보다 높을 수 있다.

이 경우, 신속하게 예상평균온열감을 낮추기 위해, 급냉 제어 단계(S 259)가 추가될 수 있다. 일 예로, 급냉 제어 단계(S 259)는 타겟 온도에 맞춰 에어컨(10)을 제어하는 단계(S 254)와 예상평균온열감이 제2 값보다 작은지 판단하는 단계(S 257)의 사이에 마련될 수 있다.

급냉 제어 단계(S 259)는 판단 단계(S 255), 실행 단계(S 256)를 포함할 수 있다.

판단 단계(S 255)에서, 제어부(150)는 현재 예상평균온열감이 설정 범위의 상한값보다 큰지 확인할 수 있다.

실행 단계(S 256)에서 제어부(150)는 제2 값 PMVc- + 0.1이 아니라 하한값 PMVc-를 기준으로 냉방 동작의 타겟 온도를 설정할 수 있다. 이때의 타겟 온도는 제2 값을 기준으로 했을 때의 타겟 온도보다 더 낮을 수 있다. 에어컨(10)은 더 낮은 온도를 달성하기 위해 급속 냉동 동작 등과 같은 최대 냉방 동작을 수행할 수 있다.

도 9는 환기 제어 동작을 나타낸 흐름도이다.

환기 제어(S 232)가 수행되면, 제어부(150)는 일단 최소 풍량으로 환기 장치를 제어할 수 있다(S 261).

제어부(150)는 현재의 이산화탄소 농도가 제1 농도값, 예를 들어 700ppm을 초과하면(S 262), 환기 장치의 풍량을 1단 증가시킬 수 있다(S 263). 만약, 이산화탄소 농도가 제1 농도값 이하이면, 풍량을 감소시킬 수 있다(S 264).

제어부(150)는 현재의 이산화탄소 농도가 제2 농도값, 예를 들어 1000ppm을 초과하면(S 265), 환기 장치의 풍량을 2단 증가시킬 수 있다(S 266). 만약, 이산화탄소 농도가 제2 농도값 이하이면, 풍량을 유지시킬 수 있다(S 267).

제어부(150)는 현재의 이산화탄소 농도가 제3 농도값, 예를 들어 1500ppm을 초과하면(S 268), 환기 장치의 풍량을 최대로 증가시킬 수 있다(S 269). 만약, 이산화탄소 농도가 제3 농도값 이하이면, 풍량을 유지시킬 수 있다(S 270).

본 실시예에 따르면, 이산화탄소 농도가 제3 농도값보다 높은 경우, 곧바로 환기 장치의 풍량이 최대로 증가하는 것이 아니라, 1단 증가, 2단 증가, 최대 증가의 순서로 증가할 수 있다. 이에 따르면, 환기 장치의 급격한 동작에 따른 소음 발생 등이 최소화될 수 있다.

도 10은 획득부(110)에서 획득 가능한 기류의 룩업 테이블을 나타낸 개략도이다.

살펴보면, 환기 장치와 에어컨(10)이 모두 미동작할 때의 기류가 A(상대적인 값으로 0.1 이하)로 설정될 수 있다. 환기 장치가 1단이나 2단으로 동작하고, 에어컨(10)이 미동작하는 경우에도 기류가 A로 설정될 수 있다.

환기 장치가 최대(3단)로 동작하는 경우, 에어컨(10)이 미동작하거나 1단으로 동작하면 기류가 B(상대적인 값으로 0.1)로 설정될 수 있다.

환기 장치가 최대(3단)로 동작하는 경우, 에어컨(10)이 2단으로 동작하면 기류가 C(상대적인 값으로 0.15)로 설정될 수 있다. 환기 장치가 미동작, 1단 동작, 2단 중 어느 하나로 동작하는 상황에서 에어컨(10)이 동작하는 경우에도 기류가 C로 설정될 수 있다.

환기 장치가 최대(3단)로 동작하는 경우, 에어컨(10)이 3단으로 동작하면 기류가 D(상대적인 값으로 0.2)로 설정될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 11의 제어 방법은 도 1에 도시된 제어 장치에 의해 수행될 수 있다.

제어 방법은 획득 단계(S 510), 생성 단계(S 520), 제어 단계(S 530)를 포함할 수 있다.

획득 단계(S 510)는 설정 공간(90)의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득할 수 있다. 획득 단계(S 510)는 획득부(110)에 의해 수행될 수 있다.

생성 단계(S 520)는 환경 정보를 이용하여 설정 공간(90)에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성할 수 있다. 생성 단계(S 520)는 생성부(130)에 의해 수행될 수 있다.

제어 단계(S 530)는 상태 정보를 이용하여 설정 공간(90)에 설치된 환기 장치 또는 에어컨(10)을 제어할 수 있다. 제어 단계(S 530)는 제어부(150)에 의해 수행될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 12의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예, 제어 장치 등) 일 수 있다.

도 12의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10...에어컨 20...창문형 환기 장치
30...창문 40...천장형 환기 장치
50...공기 청정기 90...설정 공간
110...획득부 130...생성부
150...제어부

Claims

설정 공간의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득하는 획득부;
상기 환경 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성하는 생성부;
상기 상태 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 설치된 환기 장치 또는 에어컨을 제어하는 제어부;
를 포함하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 상기 설정 공간의 이산화탄소 농도, 미세 먼지 농도 중 적어도 하나를 획득하고,
상기 생성부는 이산화탄소 농도, 미세 먼지 농도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 설정 공간의 공기질을 산출하며,
상기 제어부는 상기 공기질이 개선되는 방향으로 상기 환기 장치를 제어하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 상기 설정 공간을 대상으로 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량을 획득하고,
상기 생성부는 기온, 습도, 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량을 이용하여 예상평균온열감을 산출하며,
상기 제어부는 상기 예상평균온열감을 이용하여 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 상기 설정 공간에 설치된 센서로부터 제1 정보를 획득하고,
상기 획득부는 외부 서버 또는 입력 수단을 통해 제2 정보를 획득하며,
상기 생성부는 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 함께 이용하여 상기 상태 정보를 생성하고,
상기 제1 정보는 기온, 습도 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 제2 정보는 기류, 평균 복사 온도, 대사량, 착의량 중 적어도 하나를 포함하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 생성부는 상기 환경 정보를 이용하여 예상평균온열감을 산출하고,
상기 제어부는 상기 예상평균온열감에 따라 겨울에는 상기 환기 장치를 제어하며, 여름에는 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 현재의 계절을 나타내는 환경 정보를 획득하고,
상기 생성부는 계절별로 설정된 착의량의 검색을 통해 상기 환경 정보에 매칭되는 현재의 착의량을 예측하며,
상기 제어부는 상기 생성부에 의해 예측된 현재의 착의량에 기초하여 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 사용자의 현재 활동을 나타내는 환경 정보를 획득하고,
상기 생성부는 사용자의 활동별로 설정된 대사량의 검색을 통해 상기 환경 정보에 매칭되는 현재의 대사량을 예측하며,
상기 제어부는 상기 생성부에 의해 예측된 현재의 대사량에 기초하여 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 상기 설정 공간 내에서의 사용자 활동을 선택할 수 있는 선택 메뉴를 사용자에게 제공하고,
상기 선택 메뉴는 수면, 일상 생활, 트레이닝 중 하나를 선택하도록 형성되며,
상기 생성부는 수면, 일상 생활, 트레이닝의 순서대로 점점 증가하는 대사량을 설정하고,
상기 생성부는 상기 선택 메뉴의 선택 결과에 설정된 대사량을 상기 제어부에 전달하며,
상기 제어부는 상기 대사량을 이용하여 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득부는 복수 단계로 구분되는 조절값 중에서 사용자에 의해 선택된 선택값을 추가로 획득하고,
상기 제어부는 상기 상태 정보가 설정값에 가까워지도록 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하며,
복수의 상기 조절값별로 서로 다른 허용 범위가 부여될 때,
상기 제어부는 상기 선택값에 해당하는 특정 조절값에 부여된 허용 범위를 상기 설정값에 부여하여 조절 범위를 결정하고,
상기 제어부는 상기 상태 정보가 상기 조절 범위를 만족하도록 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 가장 작은 허용 범위가 부여된 제1 조절값이 상기 선택값에 해당되면, 상기 환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어와 상기 에어컨의 제어에 해당하는 온도 제어 중에서 상기 온도 제어를 먼저 수행하고,
상기 제어부는 상기 설정 공간에 대한 상기 온도 제어가 완료되면, 비로소 상기 환기 제어를 수행하는 제어 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 가장 작은 허용 범위가 부여된 제1 조절값과 구분되는 제2 조절값이 상기 선택값에 해당되면, 상기 환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어와 상기 에어컨의 제어에 해당하는 온도 제어 중에서 상기 환기 제어를 먼저 수행하고,
상기 제어부는 상기 환기 제어가 완료되거나 수행 중인 상태에서 상기 온도 제어를 추가로 수행하는 제어 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상태 정보를 이용하여 공기 청정기를 추가로 제어하고,
상기 환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어, 상기 에어컨의 제어에 해당하는 온도 제어, 상기 공기 청정기의 제어에 해당하는 청정 제어가 정의될 때,
상기 제어부는 가장 큰 허용 범위가 부여된 제3 조절값이 상기 선택값에 해당되면, 상기 환기 제어, 상기 온도 제어, 상기 청정 제어 중에서 상기 청정 제어를 먼저 수행하고,
상기 제어부는 상기 청정 제어가 완료되거나 수행 중인 상태에서 상기 환기 제어 또는 상기 온도 제어를 추가로 수행하는 제어 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상태 정보를 이용하여 공기 청정기를 추가로 제어하고,
상기 환기 장치의 제어에 해당하는 환기 제어, 상기 에어컨의 제어에 해당하는 온도 제어, 상기 공기 청정기의 제어에 해당하는 청정 제어가 정의될 때,
상기 제어부는 가장 큰 허용 범위가 부여된 제3 조절값과 구분되는 다른 조절값이 상기 선택값에 해당되면, 상기 환기 제어, 상기 온도 제어, 상기 청정 제어 중에서 상기 청정 제어를 가장 늦게 수행하는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상태 정보가 설정 범위를 만족하도록 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제1 동작을 수행하고,
상기 제어부는 상기 제1 동작의 수행 도중에 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨에 대한 사용자의 수동 조작이 수행되면, 상기 수동 조작이 수행된 시점의 상태 정보에 해당하는 선택 상태를 분석하며,
상기 제어부는 상기 선택 상태가 상기 설정 범위에 미포함된 상태이면, 상기 선택 상태가 포함되도록 상기 설정 범위 전체를 쉬프트(shift)시키는 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 생성부는 예상평균온열감을 산출하고,
상기 제어부는 상기 예상평균온열감이 설정 범위를 만족하도록 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하며,
상기 설정 범위의 상한값보다 제1 여유값만큼 낮은 제1 값이 정의되고, 상기 설정 범위의 하한값보다 제2 여유값만큼 높은 제2 값이 정의되며, 상기 예상평균온열감이 상기 제1 값보다 낮은 상태에서 상기 상한값을 향해 상승 중인 상승 상태가 정의되고, 상기 예상평균온열감이 상기 제2 값보다 높은 상태에서 상기 하한값을 향해 하강 중인 하강 상태가 정의될 때,
상기 제어부는 상기 상승 상태인 경우, 상기 예상평균온열감이 상기 상한값이 아니라 상기 제1 값을 만족하면 상기 예상평균온열감이 하강하도록 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하고,
상기 제어부는 상기 하강 상태인 경우, 상기 예상평균온열감이 상기 하한값이 아니라 상기 제2 값을 만족하면 상기 예상평균온열감이 상승하도록 상기 환기 장치 또는 상기 에어컨을 제어하는 제어 장치.
제어 장치에 의해 수행되는 제어 방법에 있어서,
설정 공간의 공기질 또는 열쾌적과 관련된 환경 정보를 획득하는 획득 단계;
상기 환경 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 위치한 사용자와 관련된 상태 정보를 생성하는 생성 단계;
상기 상태 정보를 이용하여 상기 설정 공간에 설치된 환기 장치 또는 에어컨을 제어하는 제어 단계;
를 포함하는 제어 방법.