WO2017209559A1 - 다수의 실내기를 효율적으로 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

다수의 실내기를 효율적으로 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017209559A1
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indoor
unit
indoor units
temperature
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김경재
송관우
박건혁
서정일
이대은
조혜정
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for efficiently controlling a plurality of indoor units connected to one outdoor unit.
  • the Internet has evolved from a human-centered connection network where humans create and consume information, and an Internet of Things (IoT) network that exchanges and processes information among distributed components such as things.
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • IoT Internet technology
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliances, advanced medical services, etc. through convergence and complex of existing information technology (IT) technology and various industries. It can be applied to.
  • indoor units located in a plurality of indoor spaces are driven by one outdoor unit.
  • the indoor unit emits air at a temperature lower than the room temperature for cooling the indoor space, and the outdoor unit discharges heat from the indoor space.When the indoor space is heated, the indoor unit discharges air at a temperature higher than the indoor temperature. Serves to discharge low temperature air.
  • the present invention proposes an energy efficient outdoor unit and indoor unit operating method and apparatus through extracting the high efficiency region of the outdoor unit and appropriate indoor unit operation according to the high efficiency region and the situation of the outdoor unit.
  • Method for controlling a plurality of indoor units for solving the above problems, based on the energy consumption of the outdoor unit is connected to the plurality of indoor units of the first indoor unit of the plurality of indoor units; Checking first information, checking second information of second indoor units among the plurality of indoor units based on a preset comfort range, and based on the first information and the second information, the second indoor unit Calculating the priority for the second indoor units when the number of the first indoor units is larger than the number of the first indoor units, and operating at least one indoor unit among the second indoor units based on the calculated priority. It features.
  • the method may further include operating all of the second indoor units if the number of the second indoor units is less than or equal to the number of the first indoor units based on the first information and the second information. It may further include.
  • the method may further include: recalculating priorities for the second indoor units after operating the at least one indoor unit, and if the priorities for the second indoor units are changed as a result of the recalculation, The method may further include changing and operating the at least one indoor unit based on the recalculated priority.
  • the priority for the second indoor units may be calculated based on a ratio of the time during which the current temperature is maintained between the preset first temperature and the second temperature in the indoor space where each indoor unit is located. Can be.
  • the priority for the second indoor units may be calculated based on the thermal efficiency of the indoor space in which each indoor unit is located.
  • the checking of the second information of the second indoor units may include setting the comfort range between a first temperature and a second temperature at which a current temperature is preset after a preset delay time in an indoor space where a specific indoor unit is located. If not, the method may include determining the specific indoor unit as one of the second indoor units.
  • the number of the first indoor units may be determined based on the energy consumption of the outdoor unit compared to the room temperature change rate calculated for any outdoor air temperature.
  • the method may further include storing the air conditioning operating time and room temperature data of each indoor space.
  • the control device for controlling a plurality of indoor units the transmission and reception unit for transmitting and receiving control signals and measurement data, based on the energy consumption of the outdoor unit connected to the plurality of indoor units from among the plurality of indoor units 1 confirming the first information of the indoor units, confirming the second information of the second indoor units of the plurality of indoor units based on a predetermined comfort range, and based on the first information and the second information, the second indoor unit
  • a control unit that calculates a priority for the second indoor units when the number of the first indoor units is greater than the number of the first indoor units, and controls to operate at least one indoor unit among the second indoor units based on the calculated priority;
  • a storage unit stores the measurement data and the priority.
  • the method for efficiently controlling a plurality of indoor units it is possible to efficiently control a plurality of indoor units to efficiently use energy for cooling and heating.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a system including a smart building server and a gateway according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a structure of an outdoor unit and an indoor unit and a change in room temperature according to the indoor unit.
  • 2B is a diagram illustrating the efficiency of the outdoor unit.
  • 3A is a view illustrating a change in room temperature with time when an indoor unit performs air conditioning.
  • 3B is a diagram illustrating a high efficiency area of the outdoor unit at a specific outdoor temperature.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating parameters extracted in operation of an indoor unit and an outdoor unit.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the contents of the present invention.
  • 6A is a diagram illustrating a method of extracting an air conditioning heating time and an operation cycle.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a method of storing heating and cooling uptime in particular.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a method of extracting a high efficiency region of an outdoor unit and calculating a required number of indoor unit operation units n.
  • 7B is a diagram illustrating a high-efficiency area of the outdoor unit for each outdoor air temperature.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of calculating the number of indoor units that are movable.
  • FIG. 9A shows the distance (temperature difference) to the boundary between the current temperature and the comfortable area.
  • 9B is a diagram illustrating a method of calculating priority according to the first method in the case of cooling.
  • 9C is a diagram illustrating a method of calculating priority according to the first method in the case of heating.
  • 9D is a diagram showing the time taken from the current temperature to the boundary line of the comfort zone.
  • 9E illustrates a method of calculating priority according to the second method in the case of cooling.
  • 9F illustrates a method of calculating priority according to the second method in the case of cooling.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating the degree of comfort of each indoor space.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a method of calculating priority based on the time when the room temperature maintains a comfortable range.
  • 10C is a diagram illustrating a method of calculating priority based on spatial thermal efficiency.
  • 11 is a diagram illustrating an indoor unit scheduling method.
  • 12A is a diagram illustrating a method of updating priority when the indoor unit performs cooling.
  • 12B is a diagram illustrating a method of updating priority when an indoor unit performs heating.
  • 12C is a third diagram of a method of calculating priority and updating the priority based on the time when the room temperature maintains a comfortable range.
  • FIG. 13 is a view illustrating a fourth method of calculating priority based on spatial thermal efficiency.
  • 14A is a device diagram illustrating components of a smart building server.
  • 14B is an apparatus diagram showing the components of the gateway.
  • 14C is a device diagram illustrating components of an air conditioning and heating device including an indoor unit and an outdoor unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a system including a smart building server and a gateway according to an embodiment of the present invention.
  • the smart building server 100 may communicate with a gateway and a user located in each space of a building.
  • the gateway 115 located in the lobby 110 may transmit and receive signals to and from the smart building server 100, and may also transmit and receive signals to an unmanned storage facility, an indoor unit, lighting, and the like located in the lobby.
  • the smart building server 100 may control the devices located in the lobby through the gateway 115.
  • the smart building server 100 may control the lighting, indoor unit, etc. located in the office through the gateway 125 located in the office (120).
  • the smart building server 100 may control a surveillance camera (CCTV), a rate checker and the like through the gateway 135 located in the parking lot 130.
  • CCTV surveillance camera
  • the smart building server 100 may control the display, lighting, indoor unit, etc. through the gateway 145 located in the store 140. In addition, the smart building server 100 may control a display, a refrigerator, lighting, an indoor unit, and the like through the gateway 155 located in the restaurant 150. In addition, the smart building server 100 may transmit and receive signals to and from the wearable device 160 and / or the smart device 170 of the user. Such a wearable device or a smart device may transmit and receive a signal with a device located in each space.
  • FIG. 1 illustrates a case in which gateways exist individually to control each device, a specific device located at a specific location without an individual gateway may serve as a gateway to control other devices and transmit and receive signals to and from a smart building server.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a structure of an outdoor unit and an indoor unit and a change in room temperature according to the indoor unit.
  • one outdoor unit 200 is connected to a plurality of indoor units.
  • the outdoor unit 200 is connected to the first indoor unit 210, the second indoor unit 212, the third indoor unit 214, and the fourth indoor unit 216, and each indoor unit is located in each indoor space.
  • a plurality of indoor units may be located in one indoor space.
  • 2A of FIG. 2A shows a change in the room temperature 230 according to the time 220 according to the driving of the first indoor room
  • 2A (2) shows a time 220 according to the driving of the third indoor room.
  • the change in the room temperature 230 is shown.
  • the room temperature changes as shown in 2 (1) and 2 (2).
  • 2B is a diagram illustrating the efficiency of the outdoor unit.
  • the degree of generation of the heating and cooling energy of the outdoor unit is adjusted to the range of 0 to 100% when the maximum energy that the outdoor unit can generate 100%, and adjusts the ratio according to the request of the indoor unit. Since the heating and cooling energy generated by the outdoor unit is not proportional to the amount of power consumed by the outdoor unit, the efficiency varies depending on the ratio of the cooling and heating energy generated by the outdoor unit.
  • 2B of FIG. 2B is a diagram illustrating a ratio 250 of cooling and heating energy generated relative to the power consumption 240 consumed by the outdoor unit. At this time, the ratio of the heating and cooling energy generated by the outdoor unit is referred to as the cooling and heating capacity%. 2B (2) of FIG.
  • FIG. 2B is a diagram showing air-conditioning efficiency 260 (which is mixed with efficiency below) relative to the air conditioning capacity% 250 of the outdoor unit.
  • the efficiency is the air-conditioning capacity% divided by the power consumption of the outdoor unit, it can be referred to as the air-conditioning capacity% compared to the power consumption of the outdoor unit.
  • This efficiency is proportional to the rate of change of the room temperature / power consumption, and the percent of heating and cooling capacity is proportional to the number of operating units of the indoor unit.
  • the high-efficiency area is an area in which the room temperature change rate is high compared to the unit power consumption for each outside air temperature, and the room temperature change rate is high.
  • the rate of change of the room temperature is calculated using data collected after d, which is a delay time for reflecting the room temperature as shown in FIG. 3A.
  • Figure 3a is a view showing the change in the room temperature 310 according to the time 300 when the indoor unit performs the cooling and heating
  • 3a (1) is a case where the indoor unit performs the cooling
  • 3a (2) is a indoor unit When cooling is performed.
  • the indoor temperature gradually decreases after a delay time d after the indoor unit starts cooling.
  • the indoor temperature gradually increases after the delay time d after the indoor unit starts heating. You can see that.
  • 3B is a diagram illustrating a high efficiency area of the outdoor unit at a specific outdoor temperature.
  • the efficiency of the outdoor unit is the indoor temperature change rate ( ⁇ T) / energy consumption (EC) 360 compared to the indoor unit operating number 350 (which may be a combination of the air volume of the indoor unit or a difference between the room temperature and the set temperature) for heating and cooling.
  • the high temperature change rate / energy consumption of 370 parts can be referred to as the high efficiency area of the outdoor unit.
  • the indoor unit operation number may be referred to as a high efficiency area of the outdoor unit. Since the indoor unit repeats the heating and cooling operation to maintain a constant temperature, it is not difficult to extract the high efficiency region data for a fixed outside air temperature.
  • the following defines parameters for efficient scheduling of the indoor unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating parameters extracted in operation of an indoor unit and an outdoor unit.
  • 4 (1) shows the operation of the indoor unit of the first space
  • 4 (2) shows the operation of the indoor unit of the second space
  • 4 (3) shows the operation of the indoor unit of the third space.
  • t means a current time point
  • hi (t) means an end time point of an i space period at time t.
  • the space cycle means the time from the start of cooling or heating in a specific space to the need for cooling or heating again.
  • hi (t) the indoor unit must operate cooling or heating.
  • si (t) means minimum required uptime in i space period at time t
  • ri (t) means remaining uptime in i space period at time t.
  • the remaining operating time r1 (t) 450 is as shown.
  • These parameters can be extracted from the change data of the room temperature over time. Since the indoor unit operates the cooling or heating repeatedly, these parameters can be extracted using the change data of the room temperature and the heating and cooling uptime data according to the accumulated time. Can be.
  • these parameters may vary depending on the characteristics of the indoor units located in each space, such as the air conditioning and heating capacity of each indoor unit, the degree of deterioration of the indoor units, and the characteristics of the space such as the heat generation of each space, the size of the space, and the location of the space in the building. .
  • the parameters of the first to third spaces are all different, and these parameters may be updated over time.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the contents of the present invention.
  • the air-conditioning operating time and operation period according to the outside air temperature for each space are extracted from the data stored in the database (500). Thereafter, the number of cooling and heating operating units and the outdoor unit efficiency according to the outside air temperature is calculated, and the number n of required indoor units when the outdoor unit is the high efficiency region is calculated according to the calculation result (510).
  • the number of the required indoor indoor units may be used interchangeably as the number of first indoor units requiring operation.
  • the number of first indoor units may be determined according to a result of checking first information about the first indoor units among the plurality of indoor units.
  • the first information may be determined based on an energy consumption amount of the outdoor unit connected to the indoor units.
  • the number of the first indoor units may be determined based on the energy consumption of the outdoor unit compared to the rate of change of the indoor temperature calculated for each outside air temperature.
  • the number of movable indoor units can be calculated (520).
  • the number of movable indoor units may be used interchangeably as the number of second indoor units which may change an operation time.
  • the number of second indoor units may be determined according to a result of confirming second information about the second indoor units among the plurality of indoor units.
  • the second information may be determined based on a predetermined comfort range.
  • the specific indoor unit may be determined as one of the second indoor units.
  • the comfort range may be set between the first humidity and the second humidity in addition to the first temperature and the second temperature.
  • the scheduling priority (mixed with the following priority) of the flexible indoor units is calculated (530), and the movable indoor unit is operated (550) according to the scheduling based on the calculated priority and the number of required indoor units n.
  • the indoor unit priority according to the room temperature is newly calculated and updated (560).
  • the cooling and heating operating time and operation cycle extracted in step 500, the number n of the required indoor indoor units calculated in step 510, the updated priority calculated in step 560 is stored in the database (570).
  • Such extraction and calculation may be performed by the controller of the smart building server or the controller of the outdoor unit, and the database may be located in the storage unit of the smart building server or the storage unit of the outdoor unit.
  • 6A is a diagram illustrating a method of extracting an air conditioning heating time and an operation cycle.
  • the control unit determines whether the indoor unit is currently in the heating / cooling operation (600), and if so, records the heating / cooling operating time and the room temperature (610). At this time, the operating time and room temperature data are stored in the database (630). Thereafter, the controller extracts a temperature change according to an operation cycle and an operation time based on the data (640).
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a method of storing heating and cooling uptime in particular.
  • the controller determines whether the state of the indoor unit has changed from the heating and cooling off (On) to on (650), and if so, stores the time of changing the operating state in the database (660). If not, it is determined whether the state of the indoor unit has changed from the heating / cooling operation to the non-operation (670), and if so, the time at which the indoor unit is changed to the non-operation state is stored in the database (680).
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a method of extracting a high efficiency region of an outdoor unit and calculating a required number of indoor unit operation units n.
  • the control unit extracts the number of indoor units in which heating and cooling is operated and the number of outdoor units operating in accordance with the set temperature (700), extracts the rate of change of the indoor temperature (710), and extracts the energy consumption of the outdoor unit.
  • n is calculated in consideration of the number of outdoor units operating and the set temperature of the indoor unit connected thereto. For example, when one outdoor unit is operated and the set temperature of the indoor unit is 23 degrees, the number of indoor units that operate cooling may be a high efficiency section. As another example, when two outdoor units are operated and the indoor unit sets the number of indoor units to operate cooling at 20 degrees and the set temperature is 19 units, and the set temperature is 5 units to operate the apparatus at 27 degrees, the efficiency may be high. As another example, when two outdoor units are operated and the number of indoor units for which the indoor unit sets the cooling temperature to 24 degrees is 27, it may be a high efficiency section.
  • the control unit calculates the indoor unit operation number 750 versus the room temperature change rate / outdoor unit energy consumption 760 by the specific outside air temperature, and the indoor unit operation number when the room temperature change rate / outdoor unit energy consumption is the highest. Is determined as the number of indoor unit operation required n (770).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of calculating the number of indoor units that are movable. In this case, it means that the operation can be performed at the desired time. Since the comfort of the indoor space must be maintained even if the air conditioning time and / or cycle is changed for efficient indoor unit operation, the indoor unit that must be operated now is not included in the movable indoor unit. The comfort may mean that the environment of the indoor space is maintained within a range of a preset temperature, humidity, and the like.
  • the control unit sets the number m of indoor units that are movable to 0 and sets the number i of all indoor units to 0 (800). Then, i is reset to i + 1 (810), and the i-th indoor unit After d minutes (d denotes the delay time of FIG. 3A), the space located is determined to be in the supercooling / superheating state without departing from the comfort range (820). If not, the i-th indoor unit must be operated immediately in order not to be out of comfort range, and thus, it returns to step 810 because it is not included in the movable indoor unit. If so, the i-th indoor unit is included in the movable indoor unit, so reset m to m + 1 (830). In this case, information about the indoor unit that is flexible is stored in the database (840). It is then determined whether i is greater than or equal to the maximum number of indoor units (850), and if so, the process ends, otherwise, the flow returns to step 810.
  • the comfort range may be set between a preset first temperature and a second temperature.
  • the specific indoor unit may be determined as an indoor unit that is movable.
  • the comfort range may be set between a preset first temperature and a second temperature and between a preset first humidity and a second humidity.
  • the specific indoor unit may be determined as the movable indoor unit.
  • the comfort range is calculated based on the predicted mean value (PMV), which may refer to the ISO 7730 or ASHRAE standard.
  • PMV predicted mean value
  • the PMV predicts an average value of a plurality of people's intentions on a seven-stage warmth scale.
  • the comfort range means that the PMV value satisfies -0.5 ⁇ PMV ⁇ 0.5
  • the supercooling state means that PMV ⁇ 0 when the indoor unit starts cooling
  • the overheating state means that the indoor unit is heated. This may mean that PMV> 0 when operating. See Table 1 below for the meaning of PMV.
  • the first part of the priority calculation describes the method of calculating the priority based on the distance between the current temperature and the boundary of the comfort zone (temperature difference).
  • the priority is calculated based on the distance between the current temperature and the boundary line of the comfort zone, and the priority between the current temperature and the boundary line of the comfort zone is given priority.
  • the distance from the current temperature to the upper boundary of the comfort zone i.e. to a high temperature
  • heating the distance from the current temperature to the comfort zone lower boundary i.e. to a lower temperature
  • the method calculates the priority by using the temperature difference from the current temperature to leaving the comfort zone, and the shorter the distance (that is, the smaller the temperature difference from leaving the comfort zone), the more urgent cooling or heating is needed. Will be assigned higher.
  • FIG. 9A shows the distance (temperature difference) to the boundary between the current temperature and the comfortable area.
  • 9a (1) is the case of cooling, and if the outdoor temperature is higher than the upper boundary of the comfort zone, cooling lowers the current temperature (indoor temperature). In this case, the distance to the upper boundary of the comfort zone is comfortable for the user. It is a temperature range that can be done, and the shorter the distance is, the more urgent cooling is required.
  • 9a (2) is a heating case, and if the outdoor temperature is lower than the lower boundary of the comfort zone, the heating increases the current temperature (indoor temperature), in which case the distance to the lower boundary of the comfort zone is comfortable for the user. It is a temperature range that can be done, and the shorter the distance is, the more urgent heating is required.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating a method of calculating priority according to the first method in the case of cooling.
  • the priority pri_i is calculated as the temperature of the upper boundary of the comfort range-the current temperature (900).
  • the comfort range boundary data is output from the database for reference in the calculation, and the calculated priority pri_i is stored in the database. (905).
  • FIG. 9C is a diagram illustrating a method of calculating priority according to the first method in the case of heating.
  • the priority pri_i is calculated as the current temperature-temperature of the lower boundary of the comfort range (910).
  • the comfort zone boundary data is output from the database for reference in the calculation and the calculated priority pri_i is stored in the database. (915).
  • the second part of the priority calculation describes how to calculate the priority based on the time it takes for the room temperature to change from the current temperature to the boundary of the comfort zone when the indoor unit is not running.
  • the time in which the temperature changes from the current temperature to the boundary of the comfort zone is prioritized in a short order.
  • the distance from the current temperature to the upper boundary of the comfort zone i.e. to a high temperature
  • heating the distance from the current temperature to the comfort zone lower boundary i.e. to a lower temperature
  • the method calculates the priority by using the time taken from the current temperature to leave the comfort zone. The shorter the time (that is, the less comfortable it is), the more rapidly the cooling or heating is required, and the higher priority is assigned.
  • 9D is a diagram showing the time taken from the current temperature to the boundary line of the comfort zone.
  • 9d (1) is the case of cooling, and the outdoor temperature will be higher than the upper boundary of the comfort zone, so cooling will lower the current temperature (indoor temperature), in which case the time taken to change the temperature to the upper boundary of the comfort zone. It is a time when this user can be comfortable, and cooling is urgently needed as this time becomes short.
  • 9d (2) is the case of heating, so the outdoor temperature will be lower than the lower boundary of the comfort zone, so the heating will raise the current temperature (indoor temperature), in which case the time taken to change the temperature to the lower boundary of the comfort zone. This user can be comfortable, and the shorter the time, the more urgent heating is required.
  • the priority pri_i is calculated as the time taken to reach the upper boundary temperature from the current temperature when the indoor unit is not operated (920). At this time, the comfort range boundary data is output from the database for reference in the calculation. Stored priority pri_i in the database (925).
  • the priority pri_i is calculated as the time taken to reach the lower boundary temperature from the current temperature when the indoor unit is not operated (930). At this time, the comfort range boundary data is output from the database for reference in the calculation. Stored priority pri_i in the database (935).
  • the third part of the priority calculation describes how to calculate the priority based on the time that the room temperature maintains a comfortable range.
  • the above method aims to calculate the priority by using the ratio of the time to maintain comfort, and to similarly adjust the time for each indoor space to maintain comfort.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating the degree of comfort of each indoor space.
  • FIG. 10a (1) the room temperature changed over time, but within the comfort range, which is the case where the comfort was maintained and the priority was low.
  • 10a (2) is out of the comfort range due to the change of room temperature over time, which corresponds to a case where the priority is high because there is a considerable proportion of time in which comfort cannot be maintained.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a method of calculating priority based on the time when the room temperature maintains a comfortable range.
  • the fourth part of the priority calculation describes how to calculate the priority based on spatial thermal efficiency.
  • the above method aims to reduce energy consumption because the thermal efficiency of the entire building is increased when the space having high thermal efficiency is subjected to air conditioning.
  • the high thermal efficiency of a particular space means that the time it takes for the room temperature to change by the reference temperature is longer than that of other spaces.
  • 10C is a diagram illustrating a method of calculating priority based on spatial thermal efficiency.
  • the control unit changes the air-conditioning operation cycle of the indoor unit to allow the outdoor unit to operate in the high efficiency region.
  • the controller checks whether or not to maintain the comfort of each space, extracts the indoor unit that can be used for scheduling, and attempts to operate the indoor unit and the outdoor unit as efficiently as possible in a given situation.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an indoor unit scheduling method.
  • the controller compares whether the number n of indoor units corresponding to the high efficiency area of the outdoor unit is greater than the number m of indoor units that are movable (1100). At this time, if n is greater than m, the controller operates all m indoor units (1130). Thereafter, the controller updates the priority by recalculating the priority for each indoor unit located in the space (1160), and stores the updated priority in the database (1170).
  • the control unit calculates a priority for each indoor unit (1110) and then selects n indoor units in order of highest priority based on the calculated priority and operates the selected indoor unit. (1120).
  • the controller may select n indoor units using only one of the two priority calculation criteria described above, and may select n indoor units using both priority calculation criteria. Thereafter, the controller determines whether the m-n indoor units (that is, the movable but not selected indoor units) are not in the overcooling / overheating state and the space where each indoor unit is located is outside the comfort range after the delay time d (1140).
  • the indoor unit located in the space is operated (1150) and the priority of the indoor unit is updated (1160).
  • the controller updates the indoor unit priority (1160). The controller updates the priority of the indoor unit and stores the updated priority in the database (1170).
  • the second part of the priority calculation describes the priority update method when the priority is calculated based on the time it takes for the room temperature to change from the current temperature to the boundary of the comfort zone when the indoor unit is not running.
  • 12A is a diagram illustrating a method of updating priority when the indoor unit performs cooling.
  • f which is the time taken for the room temperature to change by 1 degree in the uncooled state, is measured (1200).
  • the comfort range boundary data stored in the database may be referred to (1210).
  • the priority pri_i is then calculated (1215 above comfort range boundary temperature-current temperature) * f.
  • the calculated priority pri_i is stored in the database (1210).
  • 12B is a diagram illustrating a method of updating priority when an indoor unit performs heating.
  • f which is the time it takes for the room temperature to change by 1 degree in the non-heating state.
  • f which is the time it takes for the room temperature to change by 1 degree in the non-heating state.
  • Priority pri_i is then calculated as (current temperature-temperature below the comfort range boundary) * f (1225).
  • the calculated priority pri_i is stored in the database (1230).
  • 12C is a third diagram of a method of calculating priority and updating the priority based on the time when the room temperature maintains a comfortable range. 12C is the same as the content of FIG. 10B. The difference is that the priority is calculated after the indoor unit is operated.
  • 13 is a view illustrating a fourth method of calculating priority based on spatial thermal efficiency. 13 is the same as the content of FIG. 10C. The difference is that the priority is calculated after the indoor unit is operated.
  • FIG. 14 shows a device that can implement the present invention.
  • the smart building server 1400 may include a transceiver 1410, a controller 1420, and a storage 1430.
  • the transceiver 1420 may transmit / receive a signal with a device acting as a gateway or a gateway of each indoor space, and transmit information generated by the controller 1430 to each gateway or each device, and from each device or gateway, It is responsible for receiving data.
  • the controller 1420 controls the transceiver 1420 to store the data received in the database of the storage unit 1430, extracts the heating and cooling operation time and operation cycle based on the data stored in the database, and corresponds to the high efficiency region of the outdoor unit.
  • the storage unit 1430 stores the data.
  • the storage unit may be located together with the smart building server or may be physically separated, but there is a connection relationship as shown in FIG. 14A.
  • the gateway 1440 located in each indoor space may include a transceiver 1450 and a controller 1460.
  • the transceiver 1450 may transmit / receive a signal with a plurality of devices and the smart building server 1400 located in each indoor space.
  • the transceiver unit may transmit a command for the device transmitted from the smart building server 1400 to the device, and may transmit various data measured by a plurality of devices to the smart building server 1400.
  • the controller 1460 controls the transceiver to perform the operation described.
  • the indoor unit or the outdoor unit may include a transceiver 1470, a controller 1480, and a sensor 1490.
  • a storage unit capable of storing data may also be a component.
  • the transceiver 1470 may receive a control signal from the gateway 1440 and transmit a data signal measured by the sensor 1490.
  • the sensor 1490 may serve to measure an indoor temperature, an outdoor temperature, and the like.
  • the controller 1480 controls the controller 1480 and the sensor 1490 to perform the operations described.
  • the indoor unit and the outdoor unit can be operated with high energy efficiency through proper indoor unit operation according to the high efficiency area and the situation of the outdoor unit.

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Abstract

본 개시는 센서 네트워크(Sensor Network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication) 및 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)을 위한 기술과 관련된 것이다. 본 개시는 상기 기술을 기반으로 하는 지능형 서비스(스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 활용될 수 있다. 본 발명은 복수의 실내기들을 효율적으로 제어하기 위한 방법으로, 상기 복수의 실내기들과 연결되는 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제1 실내기들의 제1 정보를 확인하는 단계와, 미리 설정된 쾌적 범위를 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제2 실내기들의 제2 정보를 확인하는 단계와, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수보다 크면, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 계산하고, 계산된 우선순위를 기반으로 상기 제2 실내기들 중에서 적어도 하나의 실내기를 가동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 실내기를 효율적으로 제어하는 방법 및 장치
본 발명은 하나의 실외기에 연결된 다수의 실내기를 효율적으로 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
한편, 건물 내의 온습도 조절을 위해서는 하나의 실외기에 다수의 실내 공간에 위치하는 실내기가 연결되어 구동되고 있다. 실내 공간 냉방을 위해 실내기는 실내 온도보다 낮은 온도의 공기를 배출하고, 실외기는 실내 공간의 열을 배출하는 역할을 하며, 실내 공간 난방시에는 실내기는 실내 온도보다 높은 온도의 공기를 배출하고, 실외기는 낮은 온도의 공기를 배출하는 역할을 한다.
실내 공간별로 위치한 실내기는 개별적으로 제어되며, 이러한 제어가 실외기의 에너지 효율을 고려하지 않고 이루어지므로 실외기의 에너지 효율이 낮아지는 문제가 발생한다. 또한 각 실내기는 실내 공간별로 위치해 있으므로, 각 실내 공간 별로 공간 열 변화율과 위치한 실내기의 냉난방 용량이 다르므로 다수의 실내기를 연동해 효율적으로 제어하기 어렵다는 문제가 있다. 또한 다수의 실내기를 공조해 제어하는 방식의 효율적인 운전을 시도할 경우, 각 실외기별로 효율이 높은 영역이 상이하므로 효율적인 스케줄링이 어렵다는 문제점이 있다.
그러므로 본 발명은 실외기의 고효율 영역을 추출하고, 실외기의 고효율 영역 및 상황에 따른 적절한 실내기 운용을 통해 에너지 효율이 높은 실외기 및 실내기 운용 방법 및 장치를 제안한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복수의 실내기들을 제어하는 방법은, 상기 복수의 실내기들과 연결되는 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제1 실내기들의 제1 정보를 확인하는 단계와, 미리 설정된 쾌적 범위를 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제2 실내기들의 제2 정보를 확인하는 단계와, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수보다 크면, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 계산하고, 계산된 우선순위를 기반으로 상기 제2 실내기들 중에서 적어도 하나의 실내기를 가동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따라, 상기 방법은 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수와 같거나 작으면, 상기 제2 실내기들 전부를 가동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 실내기를 가동한 이후에 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 재계산하는 단계와, 재계산 결과 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위가 변경된 경우, 상기 재계산된 우선순위를 기반으로 상기 적어도 하나의 실내기를 변경하여 가동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위는, 각 실내기가 위치한 실내 공간에서 측정 시간 중 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이를 유지한 시간의 비율을 기반으로 계산될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위는, 각 실내기가 위치한 실내 공간의 열효율을 기반으로 계산될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 실내기들의 상기 제2 정보를 확인하는 단계는, 특정 실내기가 위치한 실내 공간에서 미리 설정된 지연 시간 후 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이의 상기 쾌적 범위를 벗어나지 않는 경우 상기 특정 실내기를 상기 제2 실내기들 중에서 하나로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 실내기들의 개수는 임의의 외기 온도 별로 계산된 실내 온도 변화율 대비 상기 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 결정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 방법은, 냉난방 가동 시간 및 각 실내 공간의 실내 온도 데이터를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 실내기들을 제어하는 제어 장치는, 제어 신호 및 측정 데이터를 송수신하는 송수신부, 상기 복수의 실내기들과 연결되는 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제1 실내기들의 제1 정보를 확인하고, 미리 설정된 쾌적 범위를 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제2 실내기들의 제2 정보를 확인하고, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수보다 크면 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 계산하고, 계산된 우선순위를 기반으로 상기 제2 실내기들 중에서 적어도 하나의 실내기를 가동하도록 제어하는 제어부, 및 상기 측정 데이터 및 상기 우선순위를 저장하는 저장부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 다수의 실내기를 효율적으로 제어하는 방법에 따르면, 다수의 실내기를 효율적으로 제어해 냉방 및 난방을 위한 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 빌딩 서버 및 게이트웨이를 포함하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 2a는 실외기 및 실내기의 구조 및 실내기에 따른 실내 온도의 변화를 도시한 도면이다.
도 2b는 실외기의 효율을 도시한 도면이다.
도 3a는 실내기가 냉난방을 수행하는 경우 시간에 따른 실내 온도의 변화를 도시한 도면이다.
도 3b는 특정 외기 온도에서의 실외기의 고효율 영역을 도시한 도면이다.
도 4는 실내기 및 실외기 동작에서 추출되는 파라미터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 내용을 도시한 흐름도이다.
도 6a는 냉난방 가동 시간 및 동작 주기를 추출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6b는 특히 냉난방 가동 시간을 저장하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7a는 실외기의 고효율 영역을 추출하고 필요한 실내기 가동 대수 n을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7b는 외기 온도 별 실외기의 고효율 영역을 도시한 도면이다.
도 8은 가동이 가능한 실내기의 개수를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9a는 현재 온도와 쾌적 영역의 경계선(boundary)까지의 거리(온도차)를 도시한 도면이다.
도 9b는 냉방의 경우 첫 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9c는 난방의 경우 첫 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9d는 현재 온도에서 쾌적 영역의 경계선까지 걸리는 시간을 도시한 도면이다.
도 9e는 냉방의 경우 두 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9f는 냉방의 경우 두 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10a는 각 실내 공간이 쾌적함을 유지한 정도를 도시한 도면이다.
도 10b는 실내 온도가 쾌적 범위를 유지한 시간을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10c은 공간 열효율을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 11은 실내기 스케줄링 방법을 도시한 도면이다.
도 12a는 실내기가 냉방을 수행하는 경우 우선순위를 업데이트하는 방법을 도시한 도면이다.
도 12b는 실내기가 난방을 수행하는 경우 우선순위를 업데이트하는 방법을 도시한 도면이다.
도 12c는 우선순위 계산의 세 번째로 실내 온도가 쾌적 범위를 유지한 시간을 기준으로 우선순위를 계산해 업데이트하는 방법에 대한 도면이다.
도 13은 우선순위 계산의 네 번째로 공간 열효율을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 14a는 스마트 빌딩 서버의 구성 요소를 도시한 장치도이다.
도 14b는 게이트웨이의 구성 요소를 도시한 장치도이다.
도 14c는 실내기 및 실외기를 포함하는 냉난방 장치의 구성 요소를 도시한 장치도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 빌딩 서버 및 게이트웨이를 포함하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, 스마트 빌딩 서버(100)은 건물 내 각 공간에 위치하는 게이트웨이(gateway) 및 사용자의 와 통신할 수 있다. 일례로, 로비(110)에 위치한 게이트웨이(115)는 스마트 빌딩 서버(100)과 신호를 송수신하며 또한 로비에 위치한 무인 물품보관소, 실내기, 조명 등과 신호를 송수신할 수 있다. 이 때 스마트 빌딩 서버(100)은 게이트웨이(115)를 통해 로비에 위치한 기기들을 제어할 수 있다. 또한 스마트 빌딩 서버(100)은 사무실(120)에 위치한 게이트웨이(125)를 통해 사무실에 위치한 조명, 실내기 등을 제어할 수 있다. 또한 스마트 빌딩 서버(100)은 주차장(130)에 위치한 게이트웨이(135)를 통해 감시카메라(CCTV), 요금 정산기 등을 제어할 수 있다. 또한 스마트 빌딩 서버(100)은 상점(140)에 위치한 게이트웨이(145)를 통해 디스플레이, 조명, 실내기 등을 제어할 수 있다. 또한 스마트 빌딩 서버(100)는 식당(150)에 위치한 게이트웨이(155)를 통해 디스플레이, 냉장고, 조명, 실내기 등을 제어할 수 있다. 또한 스마트 빌딩 서버(100)는 사용자의 웨어러블 디바이스(wearable device)(160) 및/또는 스마트 디바이스(smart device)(170)와 신호를 송수신할 수 있다. 이러한 웨어러블 디바이스 또는 스마트 디바이스는 각 공간에 위치하는 기기와 신호를 송수신할 수 있다. 도 1에서는 게이트웨이가 개별적으로 존재해 각 기기를 제어하는 경우를 도시하였으나, 개별적인 게이트웨이 없이 특정 위치에 위치한 특정 기기가 게이트웨이의 역할을 수행해 다른 기기를 제어하고 스마트 빌딩 서버와 신호를 송수신할 수 있다.
도 2a는 실외기 및 실내기의 구조 및 실내기에 따른 실내 온도의 변화를 도시한 도면이다.
도 2a에 따르면, 하나의 실외기(200)은 다수개의 실내기와 연결되어 있다. 도 2a의 경우 실외기(200)은 제1실내기(210), 제2실내기(212), 제3실내기(214) 및 제4실내기(216)과 연결되어 있으며, 각 실내기는 각 실내 공간에 위치한다. 또는 다수의 실내기가 하나의 실내 공간에 위치할 수 있다.
도 2a의 2a(1)은 제1실내기의 구동에 따른 시간(220)에 따른 실내 온도(230)의 변화를 도시한 도면이고 2a(2)는 제3실내기의 구동에 따른 시간(220)에 따른 실내 온도(230)의 변화를 도시한 도면이다. 제1실내기와 제3실내기의 경우 각 실내기의 냉방 용량, 각 실내 공간의 냉방 에너지당 실내 온도 변화율이 다르므로 2(1) 및 2(2)와 같이 서로 다른 실내 온도 변화의 양상을 보이게 된다.
도 2b는 실외기의 효율을 도시한 도면이다.
도 2b에 따르면, 실외기의 냉난방 에너지의 생성 정도는 실외기가 최대로 생성할 수 있는 에너지를 100%라고 할 때 0에서 100%까지의 범위로 조절되며, 실내기의 요청에 따라 그 비율을 조절한다. 실외기가 생성하는 냉난방 에너지는 실외기가 소비한 전력량에 비례하지 않기 때문에 실외기가 생성하는 냉난방 에너지의 비율에 따라 그 효율이 달라지게 된다. 도 2b의 2b(1)는 실외기가 소비한 소비 전력(240) 대비 생성하는 냉난방 에너지의 비율(250)을 도시한 도면이다. 이 때 실외기가 생성하는 냉난방 에너지의 비율을 냉난방 능력 %라 한다. 도 2b의 2b(2)는 실외기의 냉난방 능력 %(250) 대비 냉난방 효율(260)(이하 효율과 혼용한다)을 도시한 도면이다. 이 때 효율이란 냉난방 능력 %를 실외기의 소비 전력으로 나눈 것으로, 실외기의 소비 전력 대비 냉난방 능력 %라 할 수 있다. 이러한 효율은 실내 온도변화율/소비 전력에 비례하며, 또한 냉난방 능력 %는 실내기의 가동 대수와 비례한다.
이 때 냉난방 공조시 실외기의 고효율 영역을 추출하는 방법을 기술한다.
고효율 영역이란 외기 온도 별로 단위 소비 전력에 대비해 실내 온도 변화율을 추출해 실내 온도 변화율이 높은 영역으로, 상기 데이터는 데이터베이스에 저장된 외기 온도 별로 실내 온도 및 전력 사용량 데이터를 기반으로 추출될 수 있다. 단 이 때 실내 온도의 변화율은 도 3a와 같이 실내 온도가 반영되는데 걸리는 지연 시간인 d 후에 수집된 데이터를 활용해 계산된다. 도 3a는 실내기가 냉난방을 수행하는 경우 시간(300)에 따른 실내 온도(310)의 변화를 도시한 도면으로, 3a(1)은 실내기가 냉방을 수행하는 경우이고, 3a(2)는 실내기가 냉방을 수행하는 경우이다. 3a(1)의 경우 실내기가 냉방을 시작한 후 지연 시간 d가 지나야 실내 온도가 점점 낮아지는 것을 확인할 수 있으며, 3a(2)의 경우 실내기가 난방을 시작한 후 지연 시간 d가 지나야 실내 온도가 점점 높아지는 것을 확인할 수 있다.
도 3b는 특정 외기 온도에서의 실외기의 고효율 영역을 도시한 도면이다. 실외기의 효율은 냉난방을가동하는 실내기 가동 대수(350) (이는 실내기의 풍량의 조합 또는 실내 온도와 설정 온도의 차이가 될 수도 있다) 대비 실내 온도 변화율(ΔT)/에너지 소비량(EC)(360)으로, 이 때 실내 온도 변화율/에너지 소비량이 높은 370 부분이 실외기의 고효율 영역이라 할 수 있다. 이 때 실내 온도 변화율/에너지 소비량이 미리 정해진 문턱값 이상일 경우 상기 실내기 가동 대수를 실외기의 고효율 영역으로 칭할 수 있다. 실내기는 일정한 온도를 유지하기 위해 냉난방 동작을 반복하므로, 고정된 외기 온도에 대해 상기 고효율 영역 데이터를 추출하는 것은 어렵지 않다.
아래에서는 실내기의 효율적인 스케줄링을 위한 파라미터를 정의한다.
도 4는 실내기 및 실외기 동작에서 추출되는 파라미터를 도시한 도면이다.
도 4에 따르면, 4(1)은 제1공간의 실내기의 동작을, 4(2)는 제2공간의 실내기의 동작을, 4(3)은 제3공간의 실내기의 동작을 도시한 도면이다. 이 때, t는 현재 시점을 의미하고, hi(t)는 t시점의 i 공간 주기의 종료 시점를 의미한다. 공간 주기란 특정 공간 내에서 냉방 또는 난방이 시작되는 시점으로부터 다시 냉방 또는 난방이 필요할 때까지의 시간을 의미하며, hi(t)가 종료된 후 실내기는 냉방 또는 난방을 가동하여야 한다. si(t)는 t시점에서 i 공간 주기 내의 최소 요구 가동 시간을 의미하고, ri(t)는 t시점에서 i 공간 주기 내의 남아있는 가동 시간을 의미한다. 4(1)에서 현재 시점이 t(420)이라면 제1공간 주기 h1(t)(440)와 제1공간의 최소 요구 가동 시간s1(t)(430)는 도시된 바와 같다. 이 때 남아있는 가동 시간 r1(t)(450)는 도시된 바와 같다.
이러한 파라미터는 시간에 따른 실내 온도의 변화 데이터에서 추출할 수 있는 것으로, 실내기는 반복적으로 냉방 또는 난방을 가동하므로 누적된 시간에 따른 실내 온도의 변화 데이터 및 냉난방 가동 시간 데이터를 이용해 이러한 파라미터가 추출될 수 있다.
또한 각 실내기의 냉난방 능력, 실내기의 노후 정도 등 각 공간 내에 위치한 실내기의 특성과 각 공간의 발열 정도, 공간의 넓이, 건물 내에서의 공간의 위치 등과 같은 공간의 특성에 따라 이러한 파라미터는 달라질 수 있다. 일례로 도 4에서 확인할 수 있듯이 제1 내지 제3공간의 상기 파라미터들은 모두 다르며 이러한 파라미터들은 시간이 흐름에 따라 업데이트될 수 있다.
도 5는 본 발명의 내용을 도시한 흐름도이다.
도 5에 따르면, 각 공간별로 외기 온도에 따른 냉난방 가동 시간 및 동작 주기가 데이터베이스에 저장된 데이터로부터 추출된다(500). 이후 외기 온도에 따른 냉난방 가동 대수 및 실외기의 효율이 계산되고, 계산 결과에 따라 실외기가 고효율 영역일 때의 필요 가동 실내기의 수 n이 계산된다(510). 본 명세서에서 상기 필요 가동 실내기의 수는 가동이 필요한 제1 실내기들의 개수로 혼용되어 표현될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 실내기들의 개수는 복수의 실내기들 중에서 제1 실내기들에 대한 제1 정보의 확인 결과에 따라 결정될 수 있다. 상기 제1 정보는 상기 복수의 실내기들과 연결되는 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 결정될 수 있다.
이때, 상기 제1 실내기들의 개수는 임의의 외기 온도 별로 계산된 실내 온도 변화율 대비 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 결정될 수 있다.
이후 가동 가능한 실내기 대수가 계산될 수 있다(520). 본 명세서에서 상기 가동 가능한 실내기 대수는 가동 시점을 변경할 수 있는 제2 실내기들의 개수로 혼용되어 표현될 수 있다.
실시예에 따라, 제2 실내기들의 개수는 복수의 실내기들 중에서 제2 실내기들에 대한 제2 정보의 확인 결과에 따라 결정될 수 있다. 상기 제2 정보는 미리 설정된 쾌적 범위를 기반으로 결정될 수 있다.
이때, 특정 실내기가 위치한 실내 공간에서 미리 설정된 지연 시간 후 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이의 쾌적 범위를 벗어나지 않는 경우 상기 특정 실내기를 상기 제2 실내기들 중에서 하나로 판단할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 쾌적 범위는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 이외에도 미리 설정된 제1 습도와 제2 습도 사이로 설정될 수 있다.
가동 가능한 실내기들의 스케줄링 우선순위(이하 우선순위와 혼용)가 계산되고(530), 계산된 우선순위 및 필요 가동 실내기의 수 n를 기반으로 한 스케줄링에 따라 가동 가능한 실내기가 가동되고(550), 가동 후 실내 온도에 따른 실내기별 우선순위가 새롭게 계산되어 업데이트된다(560). 이 때, 500 단계에서 추출된 냉난방 가동 시간 및 동작 주기, 510 단계에서 계산된 필요 가동 실내기의 수 n, 560 단계에서 계산된 업데이트된 우선순위는 데이터베이스에 저장된다(570).
이러한 추출 및 계산은 스마트 빌딩 서버의 제어부 또는 실외기의 제어부에서 수행될 수 있으며, 데이터베이스는 스마트 빌딩 서버의 저장부 또는 실외기의 저장부에 위치할 수 있다.
아래에서는 본 발명의 각 단계를 상세하게 설명한다.
첫 번째로 냉난방 가동 시간 및 동작 주기를 추출하는 방법에 대해 기술한다. 도 6a는 냉난방 가동 시간 및 동작 주기를 추출하는 방법을 도시한 도면이다. 도 6a에 따르면, 제어부는 현재 실내기가 냉난방 가동중인지 판단하고(600), 만약 그렇다면 냉난방 가동 시간 및 실내 온도를 기록한다(610). 이 때 가동 시간 및 실내 온도 데이터는 데이터베이스에 저장된다(630). 이후 제어부는 상기 데이터를 기반으로 동작 주기 및 가동 시간에 따른 온도 변화를 추출한다(640).
도 6b는 특히 냉난방 가동 시간을 저장하는 방법을 도시한 도면이다. 도 6b에 따르면, 제어부는 실내기의 상태가 냉난방 미가동(Off)에서 가동(On)으로 변화했는지 판단하고(650), 만약 그렇다면 가동 상태로 변화한 시각을 데이터베이스에 저장한다(660). 그렇지 않다면 실내기의 상태가 냉난방 가동에서 미가동으로 변화했는지 판단하고(670), 만약 그렇다면 미가동 상태로 변화한 시각을 데이터베이스에 저장한다(680).
두 번째로 실외기의 고효율 영역을 추출하고 필요한 실내기 가동 대수 n을 계산하는 방법에 대해 기술한다. 도 7a는 실외기의 고효율 영역을 추출하고 필요한 실내기 가동 대수 n을 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 7a에 따르면, 제어부는 설정 온도에 따라 냉난방이 가동되고 있는 실내기의 개수, 가동되고 있는 실외기의 개수를 추출하고(700), 실내 온도의 변화율을 추출하고(710) 실외기의 에너지 소비량을 추출하고(730) 가동중인 실내기에 대한 정보, 실내 온도 변화율 및 실외기의 에너지 소비량 데이터를 데이터베이스에 저장하고(720) 데이터베이스에 저장된 상기 데이터를 기반으로 실외기의 고효율 영역 및 필요한 실내기 가동 대수 n을 계산한다(740).
이 때 가동되고 있는 실외기의 개수와 이에 연결된 실내기의 설정 온도를 고려하여 n을 계산한다. 일례로 실외기가 1대 가동되고 실내기의 설정 온도가 23도일 때 냉방을 가동하는 실내기의 개수가 12대이면 고효율 구간일 수 있다. 다른 일례로 실외기가 2대 가동되고 실내기의 설정 온도가 20도로 냉방을 가동하는 실내기의 개수가 19대이고, 설정 온도가 27도로 난방을 가동하는 실내기의 개수가 5대면 고효율 구간일 수 있다. 또다른 일례로 실외기가 2대 가동되고 실내기의 설정 온도가 24도로 냉방을 가동하는 실내기의 대수가 27대면 고효율 구간일 수 있다.
도 7b는 외기 온도 별 실외기의 고효율 영역을 도시한 도면이다. 도 7a의 방법에 의해 제어부는 특정 외기 온도 별 실내기 가동 대수(750) 대 실내 온도 변화율/실외기의 에너지 소비량(760)을 계산하고, 실내 온도 변화율/실외기의 에너지 소비량이 가장 높은 때의 실내기 가동 개수를 필요한 실내기 가동 대수 n(770)으로 결정한다.
세 번째로 가동이 가능한 실내기의 개수를 추출하는 방법에 대해 기술한다. 도 8은 가동이 가능한 실내기의 개수를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 이 때 가동이 가능하다는 의미는 원하는 시간에 가동할 수 있다는 것을 의미한다. 효율적인 실내기 운용을 위해 냉난방 시간 및/또는 주기를 변경하더라도 실내 공간의 쾌적함이 유지되어야 하므로, 지금 가동해야만 하는 실내기는 가동 가능한 실내기에 포함되지 않는다. 상기 쾌적함은 상기 실내 공간의 환경이 미리 설정된 온도, 습도 등의 범위 이내로 유지되는 것을 의미할 수 있다.
도 8에 따르면, 제어부는 가동이 가능한 실내기의 대수 m을 0으로 설정하고, 전체 실내기의 대수 i를 0으로 설정한다(800) 이후 i를 i+1로 재설정하고(810), i번째 실내기가 위치한 공간이 d분 (d는 도 3a의 지연 시간을 의미한다) 후에 쾌적 범위를 벗어나지 않고 과냉방/과난방 상태에 해당하지 않는지 판단한다(820). 만약 그렇지 않다면 i번째 실내기는 쾌적 범위를 벗어나지 않기 위해 바로 가동되어야 하므로 가동 가능한 실내기에 포함되지 않으므로 810 단계로 돌아간다. 만약 그렇다면 i번째 실내기는 가동 가능한 실내기에 포함되므로 m을 m+1로 재설정한다(830). 이 때 가동 가능한 실내기에 대한 정보를 데이터베이스에 저장한다(840). 이후 i가 최대 실내기 개수보다 크거나 같은지 판단하고(850), 그렇다면 종료하고, 그렇지 않다면 810 단계로 돌아간다.
실시예에 따라, 820 단계에서 쾌적 범위는 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이로 설정될 수 있다. 이때, 특정 실내기가 위치한 실내 공간에서 미리 설정된 지연 시간 후 현재 온도가 상기 제1 온도와 상기 제2 온도 사이의 쾌적 범위를 벗어나지 않는 경우 상기 특정 실내기를 가동 가능한 실내기로 결정할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 820 단계에서 쾌적 범위는 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이, 및 미리 설정된 제1 습도와 제2 습도 사이로 설정될 수 있다. 이때, 특정 실내기가 위치한 실내 공간에서 미리 설정된 지연 시간 후 현재 온도 및 습도가 상기 쾌적 범위를 벗어나지 않는 경우 상기 특정 실내기를 가동 가능한 실내기로 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 820 단계에서 쾌적 범위는 PMV(Predicted Mean Value)를 기반으로 계산하며 이는 ISO 7730 또는 ASHRAE 표준을 참고할 수 있다. 상기 PMV는 7 단계 온열감 척도에 대한 복수의 사람들의 의사표시의 평균치를 예측한 것이다.
예컨대, 상기 쾌적 범위는 PMV의 값이 -0.5 < PMV < 0.5 를 만족한다는 것을 의미하고, 과냉방 상태는 실내기가 냉방을 가동할 때 PMV < 0 인 경우를 의미하며, 과난방 상태는 실내기가 난방을 가동할 때 PMV > 0 인 경우를 의미할 수 있다. PMV의 값의 의미는 아래 표 1을 참고한다.
[표 1]
Figure PCTKR2017005780-appb-I000001
네 번째로 가동 가능한 실내기의 우선순위를 계산하는 방법에 대해 기술한다.
우선순위 계산의 첫 번째로 현재 온도와 쾌적 영역의 경계선(boundary)까지의 거리(온도차)를 기준으로 우선순위를 계산하는 방법에 대해 기술한다. 상기 방법에 따르면 현재 온도와 쾌적 영역의 경계선까지의 거리를 기준으로 우선순위를 계산하며, 현재 온도에서 쾌적 영역의 경계선까지의 거리가 짧은 순서대로 우선순위를 부여한다. 또한 냉방시에는 현재 온도에서 쾌적 영역 상단 경계선까지의(즉 높은 온도까지의) 거리를 사용하고, 난방시에는 현재 온도에서 쾌적 영역 하단 경계선까지(즉 낮은 온도까지의) 거리를 사용한다. 상기 방법은 현재 온도에서 쾌적 영역을 벗어나기까지의 온도 차이를 이용해 우선순위를 계산하는 것으로, 그 거리가 짧을수록 (즉 쾌적 영역을 벗어나기까지의 온도차가 적을수록) 급히 냉방 또는 난방이 필요하므로 우선순위를 높게 할당하게 된다.
도 9a는 현재 온도와 쾌적 영역의 경계선(boundary)까지의 거리(온도차)를 도시한 도면이다. 9a(1)은 냉방의 경우로, 실외 온도가 쾌적 영역의 상단 경계선보다 높은 경우일 것이므로 냉방을 통해 현재 온도(실내 온도)를 낮추게 되며, 이 경우 쾌적 영역의 상단 경계선까지의 거리가 사용자가 쾌적할 수 있는 온도 구간이며, 이러한 거리가 짧을수록 냉방이 급히 필요하게 된다. 9a(2)은 난방의 경우로, 실외 온도가 쾌적 영역의 하단 경계선보다 낮은 경우일 것이므로 난방을 통해 현재 온도(실내 온도)를 높이게 되며, 이 경우 쾌적 영역의 하단 경계선까지의 거리가 사용자가 쾌적할 수 있는 온도 구간이며, 이러한 거리가 짧을수록 난방이 급히 필요하게 된다.
도 9b는 냉방의 경우 첫 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 9b에 따르면, 우선순위 pri_i는 쾌적범위 상단 경계선의 온도 - 현재 온도로 계산되며(900), 이 때 데이터베이스에서 쾌적범위 경계선 데이터를 출력해 계산에 참고하며 계산된 우선순위 pri_i를 데이터베이스에 저장한다(905).
도 9c는 난방의 경우 첫 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 9c에 따르면, 우선순위 pri_i는 현재 온도 - 쾌적범위 하단 경계선의 온도로 계산되며(910), 이 때 데이터베이스에서 쾌적범위 경계선 데이터를 출력해 계산에 참고하며 계산된 우선순위 pri_i를 데이터베이스에 저장한다(915).
우선순위 계산의 두 번째로 실내기 미 가동시 현재 온도에서 쾌적 영역의 경계선까지 실내 온도가 변하는데 걸리는 시간을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법에 대해 기술한다. 상기 방법에 따르면 실내기 미 가동시 현재 온도에서 쾌적 영역의 경계선까지 온도가 변하는 시간이 짧은 순서대로 우선순위를 부여한다. 또한 냉방시에는 현재 온도에서 쾌적 영역 상단 경계선까지의(즉 높은 온도까지의) 거리를 사용하고, 난방시에는 현재 온도에서 쾌적 영역 하단 경계선까지(즉 낮은 온도까지의) 거리를 사용한다. 상기 방법은 현재 온도에서 쾌적 영역을 벗어나기까지 걸리는 시간을 이용해 우선순위를 계산하는 것으로, 그 시간이 짧을수록(즉 금방 쾌적해지지 않을수록) 급히 냉방 또는 난방이 필요하므로 우선순위를 높게 할당하게 된다.
도 9d는 현재 온도에서 쾌적 영역의 경계선까지 걸리는 시간을 도시한 도면이다. 9d(1)은 냉방의 경우로 실외 온도가 쾌적 영역의 상단 경계선보다 높은 경우일 것이므로 냉방을 통해 현재 온도(실내 온도)를 낮추게 되며, 이 경우 쾌적 영역의 상단 경계선까지의 온도가 변하는데 걸리는 시간이 사용자가 쾌적할 수 있는 시간이며, 이러한 시간이 짧을수록 냉방이 급히 필요하게 된다. 9d(2)는 난방의 경우로 실외 온도가 쾌적 영역의 하단 경계선보다 낮은 경우일 것이므로 난방을 통해 현재 온도(실내 온도)를 높이게 되며, 이 경우 쾌적 영역의 하단 경계선까지의 온도가 변하는데 걸리는 시간이 사용자가 쾌적할 수 있는 시간이며, 이러한 시간이 짧을수록 난방이 급히 필요하게 된다.
도 9e는 냉방의 경우 두 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 9e에 따르면, 우선순위 pri_i는 실내기가 가동되지 않을 때 현재 온도에서 경계선 상단 온도까지 도달하는데 소요되는 시간으로 계산되며(920), 이 때 데이터베이스에서 쾌적범위 경계선 데이터를 출력해 계산에 참고하며 계산된 우선순위 pri_i를 데이터베이스에 저장한다(925).
도 9f는 냉방의 경우 두 번째 방법에 따라 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 9f에 따르면, 우선순위 pri_i는 실내기가 가동되지 않을 때 현재 온도에서 경계선 하단 온도까지 도달하는데 소요되는 시간으로 계산되며(930), 이 때 데이터베이스에서 쾌적범위 경계선 데이터를 출력해 계산에 참고하며 계산된 우선순위 pri_i를 데이터베이스에 저장한다(935).
우선순위 계산의 세 번째로 실내 온도가 쾌적 범위를 유지한 시간을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법에 대해 기술한다. 상기 방법은 쾌적함을 유지한 시간의 비율을 이용해 우선순위를 계산하여, 각 실내 공간이 쾌적함을 유지한 시간을 각 실내 공간 별로 유사하게 맞추는 것을 목적으로 한다.
도 10a는 각 실내 공간이 쾌적함을 유지한 정도를 도시한 도면이다. 10a(1)는 시간에 따른 실내 온도가 변화되었으나 쾌적 범위 내에서 변화하였으며, 이는 쾌적함이 유지된 것으로 우선순위가 낮은 경우에 해당한다. 10a(2)는 시간에 따른 실내 온도가 변화하며 쾌적 범위를 벗어났으며, 이는 쾌적함이 유지되지 못한 시간이 상당 비율 존재하므로 우선순위가 높은 경우에 해당한다.
도 10b는 실내 온도가 쾌적 범위를 유지한 시간을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 10b에 따르면, 제어부는 과거 t 시간 동안 쾌적함을 유지했던 시간 c를 추출한다(1000). 이는 데이터베이스에 저장된 시간에 따른 실내 온도 및 쾌적도를 기반으로 추출된다(1020). 이후 제어부는 우선순위 (scheduling priority) prii = (t-c)/t로 계산한다(1010). 이 때 i 공간이 t 시간 내내 쾌적함을 유지했다면 c는 t가 되고, 이 때 우선순위는 0이 된다. 반대로 i 공간이 t 시간 동안 계속 쾌적하지 않았다면 c는 0이 되고, 이 때 우선순위는 1이 된다. 즉 쾌적함을 유지하지 못한 시간이 길어질수록 계산된 우선순위는 커지게 된다. 또한 제어부는 1010 단계에서 계산한 우선순위를 데이터베이스에 저장한다(1020). 이 때 관찰 시간 t는 미리 정해져 있으며, 상황에 따라 변경되어 적용 가능하다.
우선순위 계산의 네 번째로 공간 열효율을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법에 대해 기술한다. 상기 방법은 열효율이 높은 공간을 우선적으로 냉난방의 대상으로 하면 전체 건물의 열효율이 높아지는 효과가 있기 때문에, 이를 통해 에너지 소비를 절감하는 것을 목적으로 한다. 특정 공간의 열효율이 높다는 것은 실내 온도가 기준 온도만큼 변화되는 시간이 타 공간보다 길다는 것으로, 냉난방시 그 효과를 오래 유지할 수 있음을 의미한다.
도 10c은 공간 열효율을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 도시한 도면이다. 도 10c에 따르면, 제어부는 i 공간이 냉난방을 하지 않는 상태에서 실내 온도가 1도 변화되는 시간인 f를 추출한다(1050). 이는 데이터베이스에 저장된 실내 온도 및 냉난방 가동 시간 데이터를 기반으로 추출된다(1070). 이후 제어부는 우선순위 prii = f 로 계산한다(1060). 1010 단계에서 계산된 우선순위는 제어부에 의해 데이터베이스에 저장된다(1070).
다섯 번째로 실내기 가동을 최적화하기 위한 실내기 스케줄링 방법에 대해 기술한다. 제어부는 실외기가 고효율 영역에서 가동되게 하기 위해 실내기의 냉난방 가동 주기를 변경한다. 이를 위해 제어부는 공간별 쾌적함 유지 여부를 확인하고, 스케줄링에 활용 가능한 실내기를 추출한 후 주어진 상황에서 최대한 효율적인 실내기 및 실외기의 운용을 시도한다.
도 11은 실내기 스케줄링 방법을 도시한 도면이다. 도 11에 따르면, 제어부는 가동 가능한 실내기의 개수 m 보다 실외기의 고효율 영역에 해당하는 실내기의 개수 n 이 더 큰지 비교한다(1100). 이 때 m보다 n이 더 크다면 제어부는 m개의 실내기를 모두 가동한다(1130). 이후 제어부는 공간에 위치한 실내기별로 우선순위를 재계산하여 우선순위를 업데이트하고(1160), 업데이트된 우선순위를 데이터베이스에 저장한다(1170).
1100 단계에서 m 보다 n이 작거나 같다면, 제어부는 각 실내기 별로 우선순위를 계산하고(1110) 이후 계산된 우선순위를 기준으로 우선순위가 높은 순서대로 n개의 실내기를 선택하고 선택된 실내기를 가동한다(1120). 이 때 제어부는 앞서 기술된 두 개의 우선순위 계산 기준 중 하나만을 이용해 n개의 실내기를 선택할 수 있으며, 또한 두 개의 우선순위 계산 기준을 모두 이용해 n개의 실내기를 선택할 수 있다. 이후 제어부는 m-n개의 실내기(즉 가동 가능하나 선택되지 않은 실내기)가 과냉방/과난방 상태가 아니면서 각 실내기가 위치한 공간이 지연 시간 d 후에 쾌적 범위를 벗어나는지 판단한다(1140). 만약 지연 시간 d 후에 쾌적 범위를 벗어나는 공간이 있다면 상기 공간에 위치한 실내기를 가동하고(1150) 실내기의 우선순위를 업데이트한다(1160). 또한 지연 시간 d 후에 쾌적 범위를 벗어나는 공간이 없다면 제어부는 실내기의 우선순위를 업데이트한다(1160). 제어부는 실내기의 우선순위를 업데이트하고 업데이트된 우선순위를 데이터베이스에 저장한다(1170).
여섯 번째로 실내기 가동 후 실내기의 우선순위를 업데이트하는 방법에 대해 기술한다.
우선순위 계산의 첫 번째로 현재 온도와 쾌적 영역의 경계선까지의 거리(온도차)를 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 따를 경우 별도의 우선순위 업데이트가 필요하지 않다.
우선순위 계산의 두 번째로 실내기 미 가동시 현재 온도에서 쾌적 영역의 경계선까지 실내 온도가 변하는데 걸리는 시간을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법을 따를 경우 우선순위 업데이트 방법을 기술한다. 도 12a는 실내기가 냉방을 수행하는 경우 우선순위를 업데이트하는 방법을 도시한 도면이다. 도 12a에 따르면, 냉방 미가동 상태에서 실내 온도가 1도 변화하는데 걸리는 시간인 f가 측정된다(1200). 이 때 데이터베이스에 저장되어 있던 쾌적범위 경계선 데이터를 참고할 수 있다(1210). 이후 우선순위 pri_i는 (쾌적범위 경계선 상단 온도 - 현재 온도) * f로 계산된다(1215). 이 때 계산된 우선순위 pri_i를 데이터베이스에 저장한다(1210).
도 12b는 실내기가 난방을 수행하는 경우 우선순위를 업데이트하는 방법을 도시한 도면이다. 도 12b에 따르면, 난방 미가동 상태에서 실내 온도가 1도 변화하는데 걸리는 시간인 f가 측정된다(1220). 이 때 데이터베이스에 저장되어 있던 쾌적범위 경계선 데이터를 참고할 수 있다(1230). 이후 우선순위 pri_i는 (현재 온도 - 쾌적범위 경계선 하단 온도) * f로 계산된다(1225). 이 때 계산된 우선순위 pri_i를 데이터베이스에 저장한다(1230).
도 12c는 우선순위 계산의 세 번째로 실내 온도가 쾌적 범위를 유지한 시간을 기준으로 우선순위를 계산해 업데이트하는 방법에 대한 도면이다. 상기 도 12c의 내용은 도 10b의 내용과 동일하다. 단 실내기 가동 후 우선순위를 계산하므로 실내기 가동의 효과를 반영한 우선순위를 도출하게 되다는 점이 그 차이점이다.
도 13은 우선순위 계산의 네 번째로 공간 열효율을 기준으로 우선순위를 계산하는 방법에 대한 도면이다. 상기 도 13의 내용은 도 10c의 내용과 동일하다. 단 실내기 가동 후 우선순위를 계산하므로 실내기 가동의 효과를 반영한 우선순위를 도출하게 되다는 점이 그 차이점이다.
도 14는 본 발명을 실시할 수 있는 장치를 도시한 도면이다.
도 14a는 스마트 빌딩 서버의 구성 요소를 도시한 장치도이다. 도 14a에 따르면 스마트 빌딩 서버(1400)는 송수신부(1410), 제어부(1420) 및 저장부(1430)으로 구성될 수 있다. 송수신부(1420)는 각 실내 공간의 게이트웨이 또는 게이트웨이의 역할을 하는 기기와 신호를 송수신할 수 있으며, 제어부(1430)에서 생성된 정보를 각 게이트웨이 또는 각 기기로 전달하고, 각 기기 또는 게이트웨이로부터 각종 데이터를 수신하는 역할을 수행한다. 제어부(1420)는 송수신부(1420)가 수신한 데이터를 저장부(1430)의 데이터베이스에 저장하도록 제어하고, 상기 데이터베이스에 저장된 데이터를 기반으로 냉난방 가동 시간 및 동작 주기 추출, 실외기의 고효율 영역 에 대응하는 필요 실내기 가동 개수 계산, 가동 가능한 실내기 개수계산, 우선순위 계산, 우선순위를 기반으로 가동할 실내기 결정 등의 동작을 수행할 수 있다. 저장부(1430)는 상기 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 상기 저장부는 스마트 빌딩 서버와 함께 위치할 수 있고, 또는 물리적으로 분리되어 있을 수 있으나 도 14a와 같은 연결관계가 존재한다.
도 14b는 게이트웨이의 구성 요소를 도시한 장치도이다. 도 14b에 따르면, 각 실내 공간에 위치한 게이트웨이(1440)은 송수신부(1450) 및 제어부(1460)으로 구성될 수 있다. 송수신부(1450)는 각 실내 공간에 위치한 복수의 기기 및 스마트 빌딩 서버(1400)와 신호를 송수신할 수 있다. 특히 송수신부는 스마트 빌딩 서버(1400)로부터 전달된 상기 기기에 대한 명령을 기기로 전달할 수 있으며, 복수의 기기가 측정한 각종 데이터를 스마트 빌딩 서버(1400)으로 전달할 수 있다. 제어부(1460)는 상기 송수신부가 기술한 동작을 수행할 수 있도록 제어한다.
도 14c는 실내기 및 실외기를 포함하는 냉난방 장치의 구성 요소를 도시한 장치도이다. 도 14c에 따르면, 실내기 또는 실외기는 송수신부(1470), 제어부(1480) 및 센서(1490)으로 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나 데이터를 저장할 수 있는 저장부 또한 구성요소가 될 수 있다. 송수신부(1470)는 게이트웨이(1440)로부터 제어 신호를 수신하고, 센서(1490)가 측정한 데이터 신호를 전송할 수 있다. 센서(1490)는 실내 온도, 실외 온도 등을 측정하는 역할을 수행할 수 있다. 제어부(1480)는 상기 제어부(1480) 및 센서(1490)가 기술한 동작을 수행할 수 있도록 제어한다.
본 발명에 따르면, 실외기의 고효율 영역 및 상황에 따른 적절한 실내기 운용을 통해 에너지 효율성이 높은 실내기 및 실외기 동작이 가능하다.

Claims (15)

  1. 복수의 실내기들을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 실내기들과 연결되는 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제1 실내기들의 제1 정보를 확인하는 단계;
    미리 설정된 쾌적 범위를 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제2 실내기들의 제2 정보를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수보다 크면, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 계산하고, 계산된 우선순위를 기반으로 상기 제2 실내기들 중에서 적어도 하나의 실내기를 가동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수와 같거나 작으면, 상기 제2 실내기들 전부를 가동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 실내기를 가동한 이후에 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 재계산하는 단계; 및
    재계산 결과 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위가 변경된 경우, 상기 재계산된 우선순위를 기반으로 상기 적어도 하나의 실내기를 변경하여 가동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위는,
    각 실내기가 위치한 실내 공간에서 측정 시간 중 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이를 유지한 시간의 비율을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위는,
    각 실내기가 위치한 실내 공간의 열효율을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 실내기들의 상기 제2 정보를 확인하는 단계는,
    특정 실내기가 위치한 실내 공간에서 미리 설정된 지연 시간 후 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이의 상기 쾌적 범위를 벗어나지 않는 경우 상기 특정 실내기를 상기 제2 실내기들 중에서 하나로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실내기들의 개수는 임의의 외기 온도 별로 계산된 실내 온도 변화율 대비 상기 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 실내기 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    냉난방 가동 시간 및 각 실내 공간의 실내 온도 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는 실내기 제어 방법.
  9. 복수의 실내기들을 제어하는 제어 장치에 있어서,
    제어 신호 및 측정 데이터를 송수신하는 송수신부;
    상기 복수의 실내기들과 연결되는 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제1 실내기들의 제1 정보를 확인하고, 미리 설정된 쾌적 범위를 기반으로 상기 복수의 실내기들 중에서 제2 실내기들의 제2 정보를 확인하고, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수보다 크면 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 계산하고, 계산된 우선순위를 기반으로 상기 제2 실내기들 중에서 적어도 하나의 실내기를 가동하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 측정 데이터 및 상기 우선순위를 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보에 기반하여 상기 제어부는 상기 제2 실내기들의 개수가 상기 제1 실내기들의 개수와 같거나 작으면, 상기 제2 실내기들 전부를 가동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 적어도 하나의 실내기를 가동한 후 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위를 재계산하고, 재계산 결과 상기 제2 실내기들에 대한 우선순위가 변경된 경우, 상기 재계산된 우선순위를 기반으로 상기 적어도 하나의 실내기를 변경하여 가동도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 실내기들에 대한 우선순위는 각 실내기가 위치한 실내 공간에서 측정 시간 중 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이를 유지한 시간의 비율을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2 실내기들에 대한 우선순위는 각 실내기가 위치한 실내 공간의 열효율을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 특정 실내기가 위치한 실내 공간에서 미리 설정된 지연 시간 후 현재 온도가 미리 설정된 제1 온도와 제2 온도 사이의 상기 쾌적 범위를 벗어나지 않는 경우 상기 특정 실내기를 상기 제2 실내기들 중에서 하나로 판단하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 실내기들의 개수는 임의의 외기 온도 별로 계산된 실내 온도 변화율 대비 상기 실외기의 에너지 소비량을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
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