KR980010210A - 난방환기공기조절(hvac) 시스템에서 자동화된 분기유량조정 - Google Patents

Abstract

(HVAC) 스템은 이 시스템의 개별 분기 유량을 조정하는 방법을 자동화 시킨다. 이 시스템의 각 분기에 대해서, 댐퍼가 폐쇄되고 원동기의 출력 및 댐퍼의 입력에서의 유량값이 측정된다. 그다음 댐퍼는 50%가 개방되고 원동기의 출력 및 댐퍼의 입력에서의 유량값이 측정된다. 원동기의 출력에서 측정된 유량차와 댐퍼의 입력에서 측정된 유량차가 서로 관련이 있는 유량계수가 결정된다. 각 분기의 각 댐퍼를 통하는 유량은 이와같은 방식으로 조정되어, HVAC 시스템의 전체 균형이 이루어진다. 자동화된 분기음량조정방법은 종래 기술에서 수행했던 바와같이 분기유량을 측정하고 유량계수를 결정하는 양쪽 수동단계의 지루하고 시간이 많이 걸리는 방법을 제거한다.

Description

낭방환기공기조절(HVAC) 시스템에서 자동화된 분기유량조정

제1도는 나방환기공기조절분배시스템에서 실행된 종래기술의 조절시스템을 블록다이아그램형태로 일반적으로 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 따른 시스템유량을 자동으로 균형을 맞추기 위한 난방환기공기조절시스템의 일실시예를 블록다이아그램형태로 도시한 도면.

제3도는 본 발명에 따른 시스템유량을 자동으로 균형을 맞추기 위한 다중구역 난방환기공기조절시스템을 블록다이아그램형태로 도시한 도면.

제4도는 본 발명에 따른 시스템유량을 자동으로 균형을 맞추기 위한 난방환기공기조절시스템의 다른 실시예를 블록다이아그램형태로 도시한 도면.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

[발명의 분야]

본 발명은 일반적으로 조절시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 난방, 환기, 및 공기조절(HVAC)유체 분배시스템에서 분기유체유량의 조정에 관한 것이다.

[발명의 배경]

유체분배시스템은 이분야에 널리 공지됐다. 유체분배시스템의 일실시예는 난방, 환기 및 공기조절(HVAC)분배시스템과 결합된 시스템이다. HVAC분배시스템들은 상업적인 적용, 즉 주거 주택, 아파트 건물, 상업 건물 등에 널리 사용된다. 그러나, HVAC분배시스템들은 또한 실험실 환경에 널리 사용된다. 이와같은 실행에서, HVAC시스템은 주로 잠재적으로 해로운 가스(FUMES) 등을 배출하려는 것이다.

다수의 HVAC분배시스템 실행들에서, 주요목적은 특정설치물에 냉방 및 난방을 제공하도록 열에너지를 생산 및 분배하는 것이다. 분석의 목적으로, 분배시스템은 두 개의 서브시스템으로, 즉 전체 및 국부적인 시스템으로 분할될 수 있다 ; 전체 서브시스템은 공기분배시스템에서 송풍기(fan) 또는 물분배시스템에서 펌프일 수도 있는 1차원동력(즉, 소스(source))으로 구성된다. 또한 전체 서브시스템들을 국부적인 서브시스템에 연결하는데 필요한 배관(duct-work)은 전체 서브시스템에 포함된다. 국부적인 서브시스템은 주로 각각의 공기 또는 물분해시스템에서 댐퍼 또는 밸브로 이루어진다.

전형적인 hvac공기분배시스템은 냉방/난방이 필요한 공간을 충족시키도록 송풍기, 배관 및 국부적인 터미널 유니트로 이루어진다. 송풍기는 배관을 통해 공기를 이동시킬 목적으로 전기에너지를 공기에 전달하고 배관은 공기를 운송하는 매개체로서 작용하며 국부적인 터미널 유니트는 공간의 열요구에 응답하여 유량조절을 제공한다.

국부적인 터미널 유니트는 컨트롤러, 댐퍼, 액츄에이터 및 유량센서로 이루어진다. 컨트롤러는 유량센서로부터 신호를 수신하고 측정한 유량을 결정한다. 그 다음 컨트롤러는 실제 유량을 소정 유량 또는 유량 설정값과 비교하고 그 다음 실제 유량이 유량 설정값과 동일한 것을 보장하도록 댐퍼의 액츄에이터를 조절한다.

상기에 기술된 분배시스템은 가변체적(variable volume)(VAV) 및 일정체적(constant volume)(CAV) HVAC시스템들 양자에 공동이다. VAV시스템에서, 터미널 유니트를 통한 필요한 유량은 가변하는 공간열 조건의 필요성을 만족시키도록 변화된다. 그 결과, 컨트롤러는 동적 유량 조건을 만족시키도록 댐퍼/액츄에이터를 조정한다. 그러나, 실제 유량은 판내의 정압변화때문에 변화될 수도 있다. 그러므로, 컨트롤러는 다시 측정한 유량을 일정하게 유지하도록 그리고 소정 유량 설정값과 동일하도록 댐퍼/액츄에이터 위치를 조정해야 한다.

도1은 일반적으로 종래 기술의 HVAC분배시스템을 도시하고, 이 시스템은 임의의 배관 위치(예컨데 위치 (14))에서 일정한 정압이 유지되도록 송풍기(12)의 속도를 조절함으로써 가변 공기체적을 조절하는 송풍기 컨트롤러(10)를 갖는다. 댐퍼(16)는 국부적인 컨트롤러(18)에 의해 조절된다. 정압센서(20)에 의해 측정된 위치(14)에서의 정압은 댐퍼(16)의 유량조건이 변화될 때 변동된다. 그러나, 송풍기 컨트롤러(10)는 댐퍼(16)의 유량조건이 충족될 수 있도록 전체 시스템에서 정압조건을 무시한다. 이와 같은 시나리오에서, 송풍기 컨트롤러(10)는 임의로 선택된 압력 설정값을 유지하도록 하고, 그 설정값은 최대 작동 설계상태를 토대로 종종 정해진다.

HVAC시스템을 작동시키는 현재의 방법은 지루하고 노동집약적임, 이는 결과적으로 빌딩소유자에게 상당한 비용을 초래하고 계약자 및 또는 조절시스템 제공자에게 상당한 시간낭비를 일으킨다.

싱글 송풍기에 의해 공급된 구조물의 각 부분은 분기(branch)라 불린다. 분기는 예컨데 빌딩 천장의 배관작업일 수도 있다. 대부분의 설치물에서, 싱글 송풍기는 여러 분기를 맡는다. HVAC시스템을 작동시키는 현재의 방법은 전체 시스템이 결국에는 "균형"이 이루어질 수 있도록 각 분기가 개별적으로 조정되는 것을 필요로 한다.

시스템의 분기는 댐퍼를 조절하는 국부적인 컨트롤러에 의해 발생된 조절신호가 댐퍼를 통하는 예상 유량량에 반드시 일치될 수 없기 때문에 조정이 필요하다. 이는 전체 시스템에서 발생되는 유량이 시설물 및 시스템 자체의 구조에 의존하기 때문에 발생한다. 결과적으로, 특정 분기들에 의해 공급되는 특정구역에 필요한 유량량을 정확히 제공하기 위해, 각 분기들은 개별적으로 조정돼야 한다.

시스템의 각 분기에 대한 조정방법은 지루하고 시간이 많이 걸린다. 먼저, 시설물 계약자는 유량이 조정될 댐퍼에서 또는 댐퍼에 대체로 가까이에서 분기에 접근돼야 한다. 이는 댐퍼가 예컨데, 빈틈없는(tight) 모서리에 또는 기타 제한구역에 위치되는 경우 문제를 일으킨다. 그 다음 외부 유량측정장치를 이용하여, 시설물 계약자는 댐퍼위치를 가변시키기 위해 분기를 통하는 유량을 측정한다. 국부적인 컨트롤러(사용가능한 경우)는 댐퍼위치를 가변시키도록 사용될 수 있다.

일단 계약자가 수동측정을 실행하면, 유량계수가 결정된다. 유량계수는 수동 유량측정값을 댐퍼 근처의 유량센서에 의해 측정된 유량과 관련시킨다. 그 다음 유량계수는 국부적인 컨트롤러가 분기에 의해 공급될 구역에 적당한 유량을 공급할 수 있도록 수동으로 국부적인 컨트롤러에 입력된다. 그 다음 이 방법은 시스템의 각 분기 및 모든 분기에 대해 반복된다.

현재 방법의 문제점들은 설치중에 및 설치후에 확대된다. 예컨데 이 방법은 시스템이 제1위치에서 적절히 실행됐는지를 분석하도록 반복돼야 한다. 또한, 이 시스템은 빌딩 소유자가 필요로 할 때 분기를 추가하거나 제거함으로써 변화될 수도 있다. 시스템이 변화될 때, 특정 유량센서 및 특정 분기에 대한 유량계수는 변화될 수도 있고, 이는 전체 시스템 성능에 상당히 영향을 준다. HVAC시스템이 재작동된 후에만 이들 변화가 탐지된다. HVAC시스템의 작동은 시작하기에 방해가 되기 때문에, 시스템 전체의 변화들은 상당한 시간동안 탐지되지 않을 수도 있다.

따라서, 시스템의 균형을 맞추도록 시설물 계약자로부터 어떤 입력도 필요하지 않고, 따라서 HVAC시스템 작동의 방해작업이 제거되도록 자동작동방법을 실행할 수 있는 HVAC시스템에 대한 필요성이 존재한다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

[발명의 요약]

그러므로 본 발명의 목적은 HVAC분배시스템을 작동시키기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자동HVAC시스템 작동을 실행하도록 국부적인 컨트롤러와 소스 컨트롤러 사이에 데이터통신을 허용하는 개선된 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 관련 목적은 소스 컨트롤러가 수동측정 필요성 및 조정정보의 결정이 없이 분기 유량의 조정을 처리해 나가는 개선된 시스템을 제공하는 것이다.

이들 및 기타목적들은 첨부된 도면을 참조하고, 다음의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명을 읽자마자 명백해질 것이다.

[발명의 구성 및 작용]

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

전형적으로 종래 기술의 분배시스템에는 유량센서가 있고, 이 센서는 압력차 측정장치와 이 압력신호를 전기신호로 바꾸는 변환기로 이루어졌다. 그 다음 컨트롤러는 전기신호를 압력차로 다시 바꾸고 유량센서의 위치에서 측정된 속도를 결정하도록 다음 방정식에 적용한다.

Pv = C^*(V/4005)^2.0

여기에서, Pv는 측정된 속도압력, V는 속도, 4005는 표준공기상수, 그리고 C는 유량계수이다.

이상적인 경우에, Pv는 속도에 완전히 일치하고, C는 불변할 것이다. 그러나, 실제의 실시예서 C는 기타요소들중 센서의 타이프(type), 센서의 시설물 및 위치에 따라 변화된다. 그와 같은 유량센서 제조업자들은 종종 압력신호를 증폭시키도록 더 큰 C를 사용한다.

HVAC산업에서 현재의 실시는 독립적인 유량감지장치에 의해 터미널 유니트로부터 전체 음량을 측정하는 것이다. 일단 그와 같은 유량이 독립적으로 측정되면, C는 유량을 방정식1에 대입하고, Pv의 대응값을 사용하에 계산될 수 있다. 사용된 장치는 유량집단(flowhood)으로 공지됐고, 독립유량측정 및 그 다음 유량계수 계산 방법은 HVAC시스템 균형(balancing)의 일부이며, 이는 보통 균형수축(balancing contractor)에 의해 실행된다.

비록 간단한 방법인 것처럼 보일지라도, 그와 같은 유량집단 및 유량계수값에 들어가는 수동 계산을 사용하는 유량측정은 지루하고 빌딩 소유자에게 값비싼 노동집약적인 방법이다. 더욱이, 알맞은 방식으로 균형수축기로 조정하는 HVAC조절회사에 사용하는 것은 실행 방법을 종종 복잡하게 하고 조절수축기에 값비싼 병참문제(logistics problem)가 된다. 부적절한 균형 또는 조절시스템에 의해 야기되는 작동문제들에 대한 책임을 결정하는데서 발생하는 문제는 이상하지 않다. 또한 시스템이 시간에 대해 변화될 때, 조절 유량센서에 대한 조정 계수는 변화되고 이는 전체 시스템 성능에 영향을 줄 것이다. 이 전체 성능은 배관 변화, 터미널 유니트의 재배치 등과 같은 것 때문에 발생될 수도 있다. 이와 같은 변화는 유량계수 결정방법이 반복되어서야 비로소 탐지될 수도 있다.

본 발명 시스템의 두 실시예가 있고, 어느 실시예도 균형수축기로부터 어떠한 입력도 필요하지 않다. 운전자가 시스템 조정을 요청하는 경우, 유량센서 조정데이터는 전체 네트워크(network)에 대해 원격으로 수집될 것이고, 조정계수가 계산되어 국부적인 컨트롤러로 모두 자동으로 보내질 것이다. 본 발명은 실행중에 그리고 필요하다면 이후 어느 때에도 사용될 수 있다. 현존하는 조절시스템의 부분으로 유량을 검증하는 온라인 능력은 또한 사용자에게 도움이 될 것이다. 시스템은 또한 조절시스템이 적절히 작동되는 것을 보장하는 것 이외에 환기검증 및 실패진단을 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 균형방법에서 균형수축기에 의해 사용되는 음량집단에 대한 필요성을 제거한다.

두 실시예는 시스템에서 유량계수를 결정한다. 상업적인 건물에서 대부분의 공통적용에 대해, 제1실시예가 바람직하다. 제2실시예는 예컨데, 실험실, 청정실, 건강관리, 제약, 학원 및 연구 시설 등을 맡는 조정실 등과 같이 주기적인 조정이 필요한 더욱 필요로 하는 적용에 적합하다.

본 발명의 제1실시예에 따르고 도2를 참조하면, 송풍기 출구의 유량센서(20)는 다음의 방법을 적용함으로써 각각의 터미널 유니트(1, 2, 3, 4)에서 독립적인 유량 측정 소스로서 사용될 것이다.

터미널 유니트들은 보통 이 유니트에 설치된 공장 방해 유량계수를 갖는다. 이 방해값들은 아마 부적당할지라도 유량 설정점을 고정하고 만일 각각의 터미널 유니트를 통한 유량이 일정하게 유지되는 경우 비례-적분-도함수(proportion-integral-derivative)(PID) 조절을 사용하여 각각의 터미널 유니트를 통해 일정한 유량을 유지하도록 초기에 사용될 수 있고, 송풍기 출구에서 측정된 전체 시스템 유량(Q_tot)은 일정할 것이다. 매시간마다 Q_tot는 측정되고, 시스템이 안정되도록 충분한 시간이 허용된다. 초기에, 터미널 유니트 음량 설정점은 각 터미널 유니트의 최대값과 최소값 사이의 중간 지점으로 임의로 선택될 수 있다.

이 지점에서, 터미널 유니트(1)는 Q₁이 0이 되는 것을 보장하도록 차단이 요구될 수 있다. 이는 원격 컨트롤러(26)로부터 폐쇄 댐퍼위치에 일치하는 조절신호를 네트워크(28)에 대해 제공함으로써 실행될 수 있다. Q_tot는 이 지점에서 측정돼야 한다. 그 다음 터미널 유니트(1)는 50% 또는 100% 개방하도록 지시될 것이다. Q_tot는 다시 안정상태에서 측정돼야 하고 또한 터미널 유니트(1)에 대한 Pv센서(36) 신호는 기록돼야 한다. 룸(2,3,4)에 대한 기타 터미널 유니트(2,3,4)들이 각각 존재하고 속도압력센서(36,38,40,42)들이 룸(1-4)에 각각 설치됨을 물론이다. 또한 압력센서(44,46)들은 도시된 바와 같이 배관에 설치된다. 이전값과 현재값 사이의 유량 Q_tot차이는 유량 Q₁과 동일해야 한다. 이는 기타 터미널 유니트를 통한 유량이 변화되지 않았고 이전값에 일정하게 유지되기 때문에 사실이다. 그러므로, 터미널 유니트(1)의 댐퍼에 대한 유량센서(36)는 송풍기의 P₁와 터미널 유니트(1)에 대한 상응하는 P₁을 사용함으로써 방정식1을 사용하여 조정될 수 있다.

상기 절차는 기타 터미널(2,3,4) 각각에 대해 유량센서의 계수를 계산하도록 점진적으로 사용될 수 있다. 전체 방법은 일단 원격 컨트롤러(26)에서 사용자가 방법을 시작하면 자동화될 수 있다. 송풍기 출구에 장착된 유량센서(20)는 상당히 정밀하고 미리 조정될 필요가 있으며 국부적인 터미널 유니트들은 정격 작동압력에서 낮은 누설물을 가져야 한다.

상기 절차는 개개의 터미널 유니트 폐쇄로 인한 유량변화가 검출가능하고 전체 유량센서에 의해 측정이 가능한 작은 시스템에서 잘 작동된다. 엄지손가락법칙은 터미널 유니트의 전체 숫자가 약 10 또는 더 적은 수가 돼야 하는 것이다.

이 실시예는 또한 분배시스템을 다수의 구역으로 분할함으로써 큰 시스템에 적용가능하다. 그와 같은 경우에 도3을 참조하면, 유량센서(20')는 특정구역에서 터미널 유니트에 대한 유량계수가 구역 유량센서(20')의 도움으로 계산될 수 있게 각 구역에 장착될 수 있다. 비용감소로서, 각 구역에 항구적인 구역 유량센서를 갖는 대신에, 접근할 수 있는 도어를 갖춘 항구적인 유량센서 하우징을 갖는 것만이 바람직할 수도 있다. 구역 유량센서의 사용이 필요할 때, 구역 유량센서는 각각의 터미널 유니트에 대해 유량 계수 계산을 완성하도록 한 번에 한 구역으로 삽입될 수 있다.

제2실시예는 실행단계중에 각각의 터미널 유니트 입구에서 정압센서가 사용가능할 때 적용가능하다. 이는 도2와 비슷한 도4에 도시됐고 동일 부품에 대해 동일 도면번호를 가지며, 이외에 도시된 바와 같이 정압센서(50, 52, 54, 56)를 배치시킨다.

관에서 어느 두 지점간의 압력강하 기본범칙은 두 성분, 즉 파이프 조립에 기인한 마찰손실 및 국부적인 손실을 갖는다. 마찰손실은 다음과 같이 나타낼 수 있고,

ΔP_f= f(I2L/Dh)(V/4005)^2.0(1)

여기에서, F는 마찰계수, L은 관의 길이(ft), 그리고 D_h는 관 유압직경(in)이다.

유압직경(Dh)은 유량구역과 주변길이(perimeter) 사이의 비로서 정의된다. 원형관에서, Dh는 배관직경(d)이 되고, 직사각형관에서 Dh는 (W1^*W2/(2^*(W1+W2)))이며, 여기에서 W1과 W2는 직사각형의 두 측면이다.

마찰계수는 배관속도(V.L.D_h)와 배관거칠기(E)의 함수이다. 배관거칠기값의 범위는 좁고 매우 드물게 관의 한 부분으로부터 다를 부분으로 변화될 것이다. 마찰계수는 관 매개변수를 앎으로써 다음의 속도함수로서 명백히 계산될 수 있다 :

f' = 0.11( E/D_h+ 68/Re )^0.25(2)

여기에서, 레이놀드수 Re는

Re = D_hV/720N_u(3)

로 표현되고, 여기에서 N_u는 공기의 운동점성이다. 표준공기에서Re = 8.56^*V^*D_h이다. 만일 f' ≥ 0.18이면 f = f'이고 기타의 경우 f = 0.85f'+0.0028이다.

관압력손실의 제2성분은 국부적인 손실로 공지됐고 다음과 같이 나타나 관조립에 기인한 것이다.

ΔP₁= K⁺(V)^2.0(4)

그러므로, 관시스템에서 어느 두 지점사이의 압력강하는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

ΔP_t= ΔP_F+ΔP¹(5)

소정의 관부분에서 유압직경(D_h), 길이(L) 및 거칠기 계수는 일정하다. 그러므로 ΔP_t는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

ΔP_i= [(K_f1+/K_f2/V)^0.25+K₁]V^2.0(6)

여기에서, K_f1, K_f2는 마찰상수이고 K₁은 국부적인 손실계수이다. 그러나 관속도범위에 대한 마찰량(K_f1+/K_f2/V)^0.25의 크기변화에서 V는 매우 작다. 그래서, 모든 실질적인 목적에 대해 이는 상수로 가정될 수 있다. 그러므로,

ΔP_t= K_eq(V)^2.0(7)

V = Q/A 이므로, 방정식 (7)은

ΔP_t= K(Q)^2.0(8)

이다. 각각의 관부분에 대해 K값을 얻는 두 개의 접근법이 있다. 설계 데이터와 계산값들이 관시스템(즉, 관길이, 직경, 거칠기 계수, 국부적인 손실계수)에 이용가능할 때, K_f1, K_f2와 K₁의 예상값이 이루어져서 방정식 (6)에 사용될 수 있다. 설계 데이터와 계산값들은 엔지니어의 의견을 들어 새로운 구조물에 이용가능하다. 설계 데이터가 없을 때, 모든 계수는 각각의 관부분에 대해 하나의 싱글 매개변수 K로 총괄된다. 실제 압력측정값은 K를 계산하도록 사용될 것이다. 측정값은 또한 설계 데이터에서 얻어진 계수를 새롭게 하거나 유효하게 하도록 사용될 수 있다.

메인 관에서 다양한 부분에 대한 관 압력손실계수를 계산하는 방법 및 계속하여 유량계수를 결정하는 순서에 대하여 도4와 관련하여 기술될 것이다. 지점 f(압력이 측정되는 송풍기출구)와 터미널 유니트(1)의 입구 사이의 관 압력손실은, 여기에서 정압 P₁은 센서(50)에 의해 측정되며, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

P_f- P₁= K_fc(V_fc)²+ K_c1(V_c1)²(9)

상기 방정식에서, V_fc는 전체 측정 송풍기 유량이고 V_c1은 터미널 유니트를 통한 알려지지 않은 유량이다. 제1실시예와 관련되어 설명된 바와 같이, 비공지된 유량은 방해 유량계수를 사용하고 터미널 유니트 조절루프를 사용하여 터미널 유니트(1)를 통해 일정하게 유지될 수 있다.

터미널 유니트(1) 유량을 일정하게 유지하면서, 송풍기 유량은 기타 터미널 유니트를 개방 또는 폐쇄시킴으로써 변화될 수 있다. 그러므로 두 세트의 P_f, P₁및 V_fc측정값이 얻어질 수 있고 다음과 같이 표현된다.

(P_f- P₁) ｜₁= K_fc(V_fc｜1)²+ K_c1(V_c1｜1) (10)

(P_f- P₁) ｜₂= K_fc(V_f2｜2)²+ K_c1(V_c1｜2)²(11)

방정식 (10), (11)간의 차를 취하고, 터미널 유니트를 통한 속도 (V_c1)가 일정함을 주목하면, 58로 표시된 메인 관부분의 계수는 다음과 같이 계산될 수 있다.

K_fr= {(P_f- P₁) ｜₁- (P_f- P₁)｜₂}/{(V_fc｜1)²- (V_f2｜2)²} (12)

비슷한 방법은 부분(60)과 같이 기타 메인 관부분에 대한 계수를 계산하는데 적합할 수 있다. 일단 메인 관이 조정되면, 다음 단계는 각각의 터미널 유량을 다음과 같이 계산한다.

1. 터미널 유니트(1)에 대해, 예컨데 터미널 유니트(2,3,4)를 완전히 밀접하게 한다. 이 경우 P_c= P₂이고 P_d= P₃= P₄이다.

2. 터미널 유니트(1)를 어느 개방 위치에 놓는다 (50%가 바람직함).

3. 제1메인관을 통한 속도를 다음과 같이 계산한다.

V = {(P_f- P_c)/K_fc}^0.5(13)

그러므로, 제1부분(58)을 통한 유량률은 다음과 같이 공지됐다.

Q_fc= V_fc* A_fc(14)

비슷하게, 제2메인 부분(60)을 통한 속도는

V_cd= {(P_c- P_d)/K_cd}^0.5(15)

이고, 부분(60)을 통한 유량률은

Q_cd= V_cd* A_cd(16)

이다.

두 값 사이의 차는 터미널 유니트91)를 통한 유량과 동일해야 한다. 그러므로, 유량계수는 간단한 현장 조정에 의해 정밀조정될 수도 있다. 동일한 방법은 각각의 기타 박스에 대해 유량계수를 연속으로 결정하기에 적합해질 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예가 도시되고 기술됐을지라도, 다양한 대체물, 대용물 및 등가물이 사용될 수 있고, 본 발명은 청구범위 및 청구범위의 등가물에만 제한됨은 명백하다.

본 발명은 다양한 특성은 다음의 특허청구범위에 기술됐다.

Claims (15)

1. 유체분배시스템이 국부적인 조절부품을 적어도 한 분기에 공급하고, 유체분배시스템이 유체를 적어도 한 분기에 분배하는 소스부품을 가지며, 유체분배시스템의 적어도 한 분기에서 유체유량을 자동으로 조정하는 장치에 있어서, 국부적인 조절부품을 적어도 제1 및 제2 위치로 선택적으로 지시하는 수단; 소스부품의 출력에서 제1 및 제2 유체유량이 국부적인 조절부품의 제1 및 제2 위치에 일치하고, 제1 및 제2 유체유량을 소스부품의 출력에서 측정하는 수단; 국부적인 조정부품에서 제1 및 제2 유체유량이 국부적인 조절부품의 제1 및 제2 위치에 일치하고, 국부적인 조절부품의 입력에 제1 및 제2 유체유량을 측정하는 제2수단; 상기 소스부품의 출력에서 측정된 제1 및 제2 유체유량과 상기 국부적인 조절부품의 입력에서 측정된 제1 및 제2 유체유량을 근거로 적어도 유체분배시스템의 한 분기에서 유체유량을 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 국부적인 조절부품을 지시하는 상기 수단이 또한 측정하는 상기 제1수단에 연결된 소스컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조절하는 장치.
3. 2항에 있어서, 상기 소스컨트롤러는 국부적인 컨트롤러를 경유하여 국부적인 조절부품에 지시하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조절하는 장치.
4. 제2항에 있어서, 국부적인 조절부품의 입력에서 상기 측정된 제1 및 제2 유체유량을 상기 소스컨트롤러로 전달하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조절하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 유체분배시스템을 조정하는 상기 수단이 또한 상기 소스컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조절하는 장치.
6. 난방, 환기 및 공기조절(HVAC)분배시스템은 적어도 한 분기에 댐퍼수단을 공급하고, 댐퍼수단은 다수의 위치로 조정가능하며, 공기를 적어도 한 분기에 공급하는 송풍기를 갖는 HVAC분배시스템의 적어도 한 분기에서 공기 유량을 자동으로 조정하는 장치에 있어서, 댐퍼수단은 제1 및 제2 위치로 선택적으로 조절하는 수단; 상기 송풍기의 출력에서 상기 제1 및 제2 공기유량이 상기 댐퍼수단의 상기 제1 및 제2 위치에 일치하고, 송풍기의 출력에서 제1 및 제2 공기유량을 측정하는 제1 유량센서; 상기 댐퍼의 입력에서 상기 제1 및 제2 공기유량이 상기 댐퍼수단의 상기 제1 및 제2 위치와 일치하고, 댐퍼수단의 입력에서 제1 및 제2 공기유량을 측정하는 제2 유량센서; 송풍기의 상기 출력에서 측정된 제1 및 제2 공기유량과 댐퍼수단의 상기 입력에서 측정된 제1 및 제2 공기유량을 근거로 HVAC분배시스템의 적어도 한 분기에서 공기유량을 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기유량을 자동으로 조정하는 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 조정하는 수단은 또한 국부적인 컨트롤러나 소스컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기유량을 자동으로 조정하는 장치.
8. 유체분배시스템은 유체분배시스템의 적어도 한 분기에 국부적인 조절부품을 공급하고, 국부적인 조절부품은 다수의 위치로 조정가능하며, 유체분배시스템은 적어도 한 분기에 유체를 분배하는 소스부품을 가지며, 유체분배시스템의 적어도 한 분기에서 유체유량을 자동으로 조정하는 방법에 있어서, (a) 국부적인 조절부품을 제1 및 제2 위치로 지시하는 단계; (b) 소스부품의 출력에서 제1 및 제2 안정상태 유체유량이 국부적인 조절부품의 제1 및 제2 안정상태 유체유량을 측정하는 단계; (c) 국부적인 조절부품의 입력에서 제1 및 제2 안정상태 유체유량이 국부적인 조절부품의 제1 및 제2 위치와 일치하고, 국부적인 조절부품의 입력에서 제1 및 제2 안정상태 유체유량을 측정하는 단계; (d) 소스부품의 출력에서 측정된 제1 및 제2 안정상태 유체유량과 국부적인 조절부품의 입력에서 측정된 제1 및 제2 안정상태 유체유량을 근거로 유체분배시스템의 적어도 한 분기에서 유체유량을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.
9. 제8항에 있어서, (a)-(d)단계들이 유체분배시스템의 각 분기에 대해 반복되는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.
10. 유체분배시스템에서 유체를 공급하는 소스부품과 제1 분기 사이에 제1 메인 관부분 및 상기 제1 메인 관부분과 제1 분기 하측에 제2 메인 관부분을 갖는 형식의 유체분배시스템의 적어도 제1 분기와, 상기 제1 메인 관부분 하측의 추가적인 분기에서 유체유량을 자동으로 조정하고, 유체분배시스템이 유체분배시스템의 상기 분기 각각에 국부적인 조절부품을 가지며, 각각의 국부적인 조절부품이 다수의 위치로 조정 가능한 방법에 있어서, 상기 메인 관부분에서 그리고 상기 제1 분기에서 상기 제1 분기를 통한 유량률을 일정하게 유지하는 동안 상기 제1 메인 관부분에서 상이한 유량률을 포함하는 두 개의 상이한 작동상태에서 정압을 측정하여 상기 제1 메인 관부분에 대한 유량게수를 결정하고, 그리고 상기 제1 메인 관부분의 유량계수를 계산하는 단계; 상기 소스부품에서 그리고 상기 제1 분기에서 정압을 상기 두 개의 상이한 작동에서 측정함으로써 상기 제2 메인 관부분에 대한 유량계수를 결정하는 단계; 기타 모든 분기의 국부적인 조절부품을 폐쇄시킨 동안 제1 예정 개방위치에서 상기 제1 분기의 국부적인 조절부품을 설정하고, 제1 메인 관부분을 통하는 속도를 계산하는 단계; 상기 제1 메인 관부분을 통하는 유량률을 계산하는 단계; 상기 제2 메인 관부분을 통하는 속도를 계산하는 단계; 상기 제2 메인 관부분을 통하는 유량률을 계산하는 단계; 상기 제1 분기를 통하는 유량률을 결정하도록 상기 제1 메인 관부분의 유량률로부터 상기 제2 메인 관부분의 유량률을 감산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 메인 관부분을 통하는 속도를 계산하는 상기 단계가 다음의 방정식을 사용하며 실행되는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.

    V_fc= {(P_f- P_c)/K_fc}^0.5
12. 제10항에 있어서, 상기 제1 메인 관부분을 통하는 유량률을 계산하는 상기 단계가 다음의 방정식을 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.

    Q_fc= V_fc* A_fc
13. 제10항에 있어서, 상기 제2 메인 관부분을 통하는 속도를 계산하는 상기 단계가 다음의 방정식을 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.

    V_cd= {(P_c- P_d)/K_cd}_0.5
14. 제10항에 있어서, 상기 제2 메인 관부분을 통하는 유량률을 계산하는 상기 단계가 다음의 방정식을 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.

    Q_cd= V_cd* A_cd
15. 유체분배시스템에서 유체를 공급하는 소스부품과 제1 분기 사이에 제1 메인 관부분 및 상기 제1 메인 관부분과 제1 분기 하측에 제2 메인 관부분을 갖는 형식의 유체분배시스템의 적어도 제1 분기와, 상기 제1 메인 관부분 하측의 추가적인 분기에서 유체유량을 자동으로 조정하고, 유체분배시스템이 유체분배시스템의 상기 분기 각각에 국부적인 조절부품을 가지며, 각각의 국부적인 조절부품이 다수의 위치로 조정가능한 방법에 있어서, 상기 메인 관부분에서 그리고 상기 제1 분기에서 상기 제1 분기를 통한 유량률을 일정하게 유지하는 동안 상기 제1 메인 관부분에서 상이한 유량률을 포함하는 두 개의 상이한 작동상태로 정압을 특정하여 상기 제1 메인 관부분에 대한 유량계수를 결정하고 다음의 방정식을 사용하여 상기 제1 메인 관부분의 유량계수를 계산하는 단계;

    K_fc= {(P_f- P₁)｜₁- (P_f- P₁)｜₂}/{(V_fc｜₁)²- (V_fc｜₂)²}

    상기 제1 분기를 일정하게 유지하는 동안 상기 제1 메인 관부분에서 상이한 유량률을 포함하는 두 개의 상이한 작동상태로 정압을 상기 메인 관부분 및 상기 제1 분기에서 측정하여 상기 제2 메인 관부분에 대한 유량계수를 결정하고, 다음의 방정식을 사용하여 상기 제2 메인 관부분의 유량계수를 계산하는 단계;

    K_cd= {(P_f- P₁)｜₁- (P_f- P₁)｜₂}/{(V_cd｜₁)²- (V_cd｜₂)²}

    기타 모든 분기의 국부적인 조절부품을 폐쇄시킨 동안 제1 예정개방위치에서 상기 제1 분기의 국부적인 조절부품을 설정하고, 다음의 방정식을 사용하여 제1 메인 관부분을 통하는 속도를 계산하는 단계

    V_fc= {(P_f- P_c)/K_fc}^0.5

    다음의 방정식을 사용하여 상기 제1 메인 관부분을 통하는 유량률을 계산하는 단계;

    Q_fc= V_fc* A_fc

    다음의 방정식을 사용하여 제2 메인 관부분을 통하는 속도를 계산하는 단계;

    V_cd= {(P_c- P_d)/K_cd}^0.5

    다음의 방정식을 사용하여 상기 제2 메인 관부분을 통하는 유량률을 계산하는 단계;

    Q_cd= V_cd* A_cd

    상기 제1 분기를 통과하는 유량들을 결정하도록 상기 제1 메인 관부분의 유량률로부터 상기 제2 메인 관부분의 유량률을 감산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유량을 자동으로 조정하는 방법.

    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.