WO2020138635A1 - 에너지 절감형 실내 공기관리장치 - Google Patents

에너지 절감형 실내 공기관리장치 Download PDF

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WO2020138635A1
WO2020138635A1 PCT/KR2019/010904 KR2019010904W WO2020138635A1 WO 2020138635 A1 WO2020138635 A1 WO 2020138635A1 KR 2019010904 W KR2019010904 W KR 2019010904W WO 2020138635 A1 WO2020138635 A1 WO 2020138635A1
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air
air conditioner
indoor
unit
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PCT/KR2019/010904
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김정석
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(주)클라우드앤
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    • F24F2120/10—Occupancy
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    • F24F2140/60—Energy consumption
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to an energy-saving indoor air management device, and more particularly, a technique for controlling an air conditioner by determining an occupancy rate relative to an indoor area is disclosed.
  • IA indoor air quality
  • Korean Patent Registration No. 10-1591735 (announced on February 11, 2016) relates to a method for providing pollution information through prediction of indoor air quality, and a sensor device for measuring contaminants according to various types of pollution sources Based on the measurement data generated from the information, it predicts the concentration of pollutants, provides information, and predicts the air purification predicted when applying the air purification capability of the air purification device installed in a large building to the current indoor air pollution. It is a technical feature that can actively manage the indoor air quality of large buildings by providing.
  • the indoor air quality measurement and analysis platform based on the Internet of Things is also being developed in various ways. These platforms are focused on analyzing the collected air quality data and providing the analysis results to the user. Even if the sensor's accuracy is slightly insufficient, the user is notified of the current air quality in real time to induce ventilation and response. It is important.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide an energy-saving indoor air management device capable of reducing the power consumption by setting the optimum air conditioning conditions according to the volume of the room and adjusting the air load according to the occupancy status.
  • the present invention is to provide an energy-saving indoor air management device capable of notifying more precisely when to replace the filter according to the wind speed or air volume of the air sucked into the air conditioner.
  • the present invention is to provide an energy-saving indoor air management device capable of notifying more precisely when to replace the filter according to the light transmission amount of the air conditioner filter.
  • the energy-saving indoor air management device includes at least one of a volume information management unit that acquires and manages volume information about an indoor space, and indoor, outdoor temperature, humidity, fine dust, and pollutants.
  • An environmental information management unit that manages environmental information, and an indoor information management unit that manages user's occupancy information by acquiring indoor gas concentrations, and electric power that manages power information by acquiring power consumption of cooling or heating air conditioners installed indoors. It includes an information management unit and a control unit for controlling the air conditioner to operate in a power saving mode or an air purification mode using the volume information, the environment information, the occupancy information, and the power information.
  • control unit compares the first distance information with the first air conditioner and the second distance information with the second air conditioner and controls the output of the first air conditioner and the second air conditioner can do.
  • control unit calculates the heating load by using the heat conduction by the outer wall of the bearing and the heat conduction by the window when the air conditioner is in the heating mode. Can be used to calculate the cooling load.
  • control unit may adjust the operation timing of the air conditioners differently to operate within a preset total allowable power.
  • the occupancy information management unit may update the occupancy information by comparing the gas concentration and the communication information of the room.
  • the intensity of the air load amount can be varied according to the distance from the user.
  • 1 is a configuration diagram of an air purification management system.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an energy-saving indoor air management device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exemplary view for explaining obtaining an indoor volume in the energy-saving indoor air management device according to FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exemplary view for explaining differently controlling the output of the air conditioner according to the occupancy state in the energy-saving indoor air management device according to FIG. 2.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining controlling the power timing of a plurality of air conditioners in the energy-saving indoor air management apparatus according to FIG. 2.
  • FIG. 6 is an operation flow diagram of the energy-saving indoor air management device according to FIG. 2.
  • FIG. 7 is a configuration diagram for explaining the filter management unit of the energy-saving indoor air management device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram of the filter unit of the filter management unit according to FIG.
  • FIG. 9 is a detailed configuration diagram of an antibacterial filter among the filter units according to FIG. 8.
  • FIG. 10 is an exemplary view for explaining the generation of fine dust information in the detection unit of the filter management unit according to FIG. 7.
  • FIG. 11 is a detailed configuration diagram of the detection unit of the filter management unit according to FIG.
  • FIG. 12 is an exemplary view for explaining that a cleaning unit is added to the filter management unit according to FIG. 7.
  • 1 is a configuration diagram of an air purification management system.
  • the air purification management system includes a sensor 10, an air conditioner 20, a power meter 30, and an air management device 100.
  • the sensor 10 collects indoor environment information or collect room information.
  • the sensor 10 may detect temperature, humidity, fine dust, carbon monoxide, carbon dioxide, and illuminance.
  • the sensor 10 may be formed in plural and installed indoors or outdoors, and transmit environmental information or occupancy information to the air management device 100 through a wired or wireless network.
  • the air conditioner 20 is a device capable of cooling, heating, air purification, dehumidification, and the like.
  • the air conditioner 20 may be formed as a stand type, a wall-mounted type, a ceiling type, or a movable type.
  • the air conditioner 20 is controlled by the air management device 100.
  • the watt hour meter 30 is installed in the distribution box to measure the amount of indoor power.
  • the power meter 30 transmits power information to the air management device 100 through a wired or wireless network. This is to determine the amount of power consumption in real time and to adjust the amount used.
  • the air management device 100 collects environmental information, room information, and the like from the sensor 10 installed indoors or outdoors from the sensor 10.
  • the air management device 100 acquires real-time power information from the power meter 30.
  • the air management device 100 serves to minimize power consumption and purify the air by adjusting the load of indoor cooling and heating using environmental information, room information, and power information.
  • the air purification management system may further include a user terminal 40 or a lighting device 50.
  • the user terminal 40 is a terminal used by a manager of a building or a user of a store.
  • the user terminal 40 may receive indoor environment information, room information, power information, etc. from the air management device 100 in real time.
  • the user terminal 40 may remotely control or monitor the air management device 100.
  • the lighting device 50 detects power consumption or illuminance with the lighting installed on the ceiling of the room.
  • the lighting device 50 is formed in plural, and it is also possible to variably control the output amount.
  • the lighting device 50 can also adjust the output intensity according to the ambient illumination.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an energy-saving indoor air management device according to an embodiment of the present invention.
  • the energy-saving indoor air management apparatus 100 includes a volume information management unit 110, an environmental information management unit 120, a room information management unit 130, and a power information management unit 140 ) And the control unit 150.
  • the volume information management unit 110 acquires and manages volume information about the indoor space.
  • the volume information management unit 110 may generate volume information of the room using a laser sensor.
  • the volume information is calculated by measuring the floor space and ceiling height.
  • the volume information is initially set for the indoor space. This volume information is used to calculate the air load in the room.
  • the volume information management unit 110 may manage the measured volume information together with location information.
  • the volume information management unit 110 may divide and manage a virtual space in the case of an open wide space.
  • the volume information management unit 110 may acquire volume information about the indoor space using a mobile robot.
  • a mobile robot In this case, at least one of a laser sensor, a contact sensor, and an illuminance sensor may be formed in the mobile robot.
  • the mobile robot learns the interior space while being driven by an autonomous driving algorithm. For example, the mobile robot can autonomously drive to contact the wall when placed in a random indoor space. This can measure the overall floor area while the mobile robot is traveling along the wall of the room. In this case, the mobile robot determines the average value as the area value while repeating a plurality of spaces in the same room. In this case, the ceiling height can be measured using a laser sensor located on the upper side of the mobile robot. Accordingly, volume information can be completed by learning various spaces by themselves.
  • the environmental information management unit 120 manages environmental information including at least one of indoor and outdoor temperature, humidity, fine dust, and pollutants.
  • the environment information management unit 120 may acquire indoor environment information using sensors installed indoors and outdoors, but is not limited thereto.
  • the environmental information management unit 120 may also obtain and use outdoor environmental information in real time from an external weather server. In this case, weather information for each region according to indoor location information may be used as outdoor environmental information.
  • the environmental information management unit 120 acquires and manages indoor and outdoor environmental information at a preset time period. The environmental information is used as information to control the outdoor discharge of the bet and the indoor inflow of the outside air.
  • the environmental information management unit 120 may detect whether there is a fire in the room. For example, the environmental information management unit 120 may detect a fire using a temperature sensor. In this case, the environmental information management unit 120 may determine that the temperature in the room exceeds the preset value or the rate of temperature change exceeds the preset value as a fire. The environmental information management unit 120 may also detect smoke and determine whether it is a fire. In this case, the environmental information management unit 120 may be implemented as a photoelectric smoke detection sensor that operates by changing the amount of light received by the photoelectric device by scattering infrared rays from the light emitting diodes when smoke is generated during a fire. However, the present invention is not necessarily limited to this, and it is also possible to implement the ionization type smoke detection sensor.
  • the occupancy information management unit 130 manages the occupancy information of the user by obtaining the indoor gas concentration.
  • the presence information is information including the presence or absence of users, the number of users, and the tendency of users to be active.
  • the occupancy information management unit 130 may determine a change in gas concentration, such as carbon dioxide, using a sensor installed indoors. In this case, it is also possible to use a preset characteristic table for the amount of change in carbon dioxide according to the number of users per area and activity tendency.
  • the occupancy information is used as information to maintain optimal air conditioning conditions for each user usage trend in a space where unspecified people come and go, such as stores.
  • the presence information management unit 130 may communicate with the user terminal to obtain the user's communication information and update the presence information.
  • the occupancy information management unit 130 updates the gas concentration and communication information at regular time intervals. For example, it is determined that there are two occupants based on gas concentrations such as carbon dioxide, and when three different communication information is obtained from the communication information at the corresponding location, the occupancy can be updated to three persons.
  • the presence information management unit 130 may acquire communication information through an external communication server.
  • the room information management unit 130 may acquire room sound information and update the room information.
  • the sound information is information about sound waves in the room and detects a sound generated when a person is present.
  • the occupancy information management unit 130 updates the occupancy information by updating gas concentration and sound information at regular time intervals. For example, it is determined that there are two occupants based on gas concentrations such as carbon dioxide, and when three different voice frequencies are detected through sound information, the occupants can be updated to three occupants. In this case, sound information may be obtained through a sound wave detection sensor.
  • the presence information management unit 130 may update the presence information by acquiring indoor image information. In this case, it is possible to analyze a person from the image using the image information camera. For example, the occupancy information management unit 130 may grasp the number of people indoors using an infrared camera. The occupancy information management unit 130 updates the occupancy information by updating gas concentration and image information at regular time intervals. For example, it is determined that there are two occupants based on gas concentrations such as carbon dioxide, and when three different objects are detected through image information, the occupants can be updated to three occupants.
  • gas concentrations such as carbon dioxide
  • the presence information management unit 130 may update the presence information by combining at least one of communication information, sound information, and image information in addition to gas information. Accordingly, the accuracy of the killing information can be improved by using communication information, sound information, and video information in addition to gas information.
  • the electric power information management unit 140 manages electric power information by acquiring the electric power consumption amount of an air conditioner or heating installed in the room.
  • the power information management unit 140 updates the power consumption of the air conditioning and air conditioning units installed indoors through a wired or wireless network at a predetermined time period.
  • the power information is information including power consumption, power usage time, power usage pattern, and the like.
  • the power information management unit 140 may manage the total power consumption and the power consumption of each air conditioner.
  • the power information management unit 140 may also obtain and manage power information for the total power consumption in addition to the air conditioner. This power information is used to reduce power consumption of the air conditioner.
  • the control unit 150 controls the air conditioner to operate in a power saving mode or an air purifying mode by using indoor volume information, environmental information, occupancy information, and power information.
  • the power saving mode is a mode of controlling the air conditioner to minimize power consumption of the air conditioner.
  • the air purification mode is a mode in which the air conditioner is controlled to minimize indoor air pollution.
  • the control unit 150 may control the power saving mode to minimize power consumption when a person is absent or less than a certain number in the room.
  • the controller 150 may control the air conditioner in an air purification mode to minimize air pollution when a certain number of people are present indoors.
  • the control unit 150 may update and determine the operation mode every predetermined time period.
  • control unit 150 may calculate the heating load by using the outer wall conduction heat for each direction and the window conduction heat for each direction.
  • the control unit 150 calculates the outer wall conductivity for each direction by using the difference between the indoor temperature and the outside temperature for each hour and the heat permeation rate, azimuth coefficient, and area of the outer wall.
  • the outer wall conductivity for each direction can be calculated using Equation 1 below.
  • F h (1) is the outer wall conductivity for each direction
  • d1 is the area of the outer wall
  • f1 is the thermal permeability of the outer wall
  • f2 is the outer wall coefficient
  • N is the indoor temperature
  • O is the outdoor temperature
  • k6, k7 represents the count.
  • the area of the outer wall can be calculated in four directions: east, west, south, and north, but is not limited thereto.
  • the control unit 150 calculates the window conductivity for each direction by using the difference between the outside air temperature and the room temperature for each hour, and the heat transmission rate, azimuth coefficient, and area of the window.
  • the window conductivity of each direction can be calculated using Equation 2 below.
  • F h (2) is the window conductivity of each direction
  • d2 is the window area
  • f3 is the heat permeability of the window
  • f4 is the window's azimuth coefficient
  • N is the indoor temperature
  • O is the outdoor temperature
  • k6, k7 represents the count.
  • control unit 150 may calculate the cooling load by using the heat of conduction by the outer walls of each direction and the heat of radiation of the glass by direction.
  • the control unit 150 calculates the outer wall conductivity for each direction by using the difference between the indoor temperature and the outside temperature for each hour and the heat permeation rate, azimuth coefficient, and area of the outer wall.
  • the outer wall conductivity for each direction may be calculated using Equation 1 above.
  • the glass solar radiation for each direction can be calculated using Equation 3 below.
  • the control unit 150 may change the operation timing of each air conditioner to be within the total allowable power. For example, if the power consumption of the first air conditioner is 5kW, and the power consumption of the second air conditioner is 5kW, and the total allowable power is 8kW, the operation timing of the first air conditioner and the second air conditioner is adjusted to total power consumption is within 8kW. It can be controlled to operate in. In this case, the total allowable power means the power set to save energy by limiting the power consumption. In order to maintain the set temperature or humidity condition, the control unit 150 may control the timing of the air conditioning and air conditioning unit to control the power consumption to a certain level or less to save energy.
  • control unit 150 may control dimming of the lighting device indoors.
  • the controller 150 may adjust the intensity of the lighting when there is no person using the indoor occupancy information.
  • the control unit 150 may change the intensity of illumination around the window according to the amount of solar radiation by using the solar radiation information of the window. For example, the output of the light is relatively decreased in the time period when the amount of solar radiation increases, and the output of the light is increased in the time period when the amount of solar radiation decreases.
  • the controller 150 may compare power information by the air conditioner with power information by the light, and adjust the output of the light when the air conditioner and the light operate simultaneously within the maximum allowable power. Accordingly, the total amount of power can be maintained within the maximum allowable power.
  • control unit 150 may control the output of the air conditioner according to the location of the user or the number of users based on the occupancy information.
  • the controller 150 controls the output of the air conditioners based on the distance between each air conditioner and a user in the room.
  • the control unit 150 may generate distance information by using communication information with a user terminal or a laser sensor. According to the number of users in the room, the more the number of users, the greater the output of the air conditioner. Accordingly, it is possible to reduce energy by effectively controlling the output amount of the plurality of air conditioners according to the number of users.
  • the energy-saving indoor air management apparatus 100 may further include a communication unit 160.
  • the communication unit 160 communicates with an external user terminal.
  • the communication unit 160 may also communicate with an external server.
  • the controller 150 transmits environmental information and power information to the user terminal.
  • the environmental information and power information can be transmitted to the user terminal of the building manager to grasp the amount of change in indoor environment information or the amount of power information in real time.
  • control unit 150 may transmit a danger signal to the user terminal in the event of a malfunction or fire of the air conditioner.
  • a failure signal may be transmitted, and when smoke around the air conditioner is detected, a fire signal may be transmitted. Accordingly, the user can quickly determine whether the air conditioner is abnormal.
  • control unit 150 may obtain the user's location information in real time through the communication unit 160 to change the operation schedule of the air conditioner. For example, when a person is not present indoors, it is also possible to control the room temperature by operating the air conditioner in advance when the user's location approaches the room.
  • the controller 150 sets the operation schedule of the air conditioner by analyzing the learned daily room information. In this case, the control unit 150 may update the operation schedule of the air conditioner based on real-time measured occupancy information.
  • the energy-saving indoor air management apparatus 100 may further include an evaluation unit 170.
  • the evaluation unit 170 is used to modify the current air conditioning condition using feedback received from the user.
  • the evaluation unit 170 may also input a rating from the manager for the current air conditioning conditions. In this case, it is possible to analyze and change the air conditioning conditions of a room having a high rating by analyzing evaluation information of a plurality of workplaces.
  • the evaluation unit 170 may receive evaluation information from the user terminal on a daily, monthly, quarterly, or yearly basis, and allow the user to input evaluation information when remotely controlled through the user terminal.
  • the evaluation unit 170 may generate an electronic map based on evaluation information input from a plurality of users. On the electronic map, location information and evaluation information of buildings are displayed, and environmental information and power information of each building can be displayed. In this case, even in the same building, environmental information and power information may vary according to the number of floors or the direction of a window. On the electronic map, information on buildings with good power efficiency can be generated, and accordingly, management management of power systems such as cooling and heating costs can be calculated. Such evaluation information is provided to a real estate agent, and can predict and provide the management cost information of the building in advance to those who want to buy or rent the building.
  • FIG. 3 is an exemplary view for explaining acquiring an indoor volume in the energy-saving indoor air management apparatus according to FIG. 2.
  • the mobile robot 300 equipped with a laser sensor or a contact sensor calculates an area while autonomous driving in the room.
  • the mobile robot 300 is capable of autonomous driving through a zigzag path, a straight driving path, an obstacle avoidance path, and the like.
  • the mobile robot 300 may measure the area while sensing the wall surface while contacting the boundary surface of the room.
  • the mobile robot 300 is also equipped with a laser sensor on the top, it is also possible to measure the height to the ceiling. It is also possible to drive the plurality of mobile robots 300 according to the size of the indoor area. For example, it is possible to compare the area information of the indoors of the first mobile robot and the second mobile robot to determine the final area by the average value.
  • FIG. 4 is an exemplary view for explaining differently controlling the output of the air conditioner according to the occupancy state in the energy-saving indoor air management apparatus according to FIG. 2.
  • the first air conditioner (C1) and the second air conditioner (C2) determine the distance from each user when the user is indoors.
  • a laser sensor may be installed in the first air conditioner C1 and the second air conditioner C2.
  • the output amount of the first air conditioner C1 is the second air conditioner C2 ). This is to efficiently manage a plurality of air conditioners (C1, C2) according to the user's location.
  • the output intensity is adjusted according to the number of users at the shortest distance from the first air conditioner (C1) and the second air conditioner (C2). Accordingly, as the power consumption is lowered in a relatively small number of users, the overall power consumption can be reduced.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining controlling the power timing of a plurality of air conditioners in the energy-saving indoor air management apparatus according to FIG. 2.
  • FIG. 5 it shows the operation timing of the first air conditioner, the second air conditioner and the third air conditioner, in which case the maximum allowable power (when the operating time is 100% within a certain period) is 1100W, 1650W, and 2000W, respectively. It is assumed that the cycle is 1 minute and the power allowance is 3.3 kW.
  • the operation of the first air conditioner is temporarily stopped while the second air conditioner is turned on to start the operation.
  • the first air conditioner is turned on and operated during a period in which the second air conditioner is periodically turned off, thereby reducing the instantaneous power consumption to a minimum by setting the simultaneous operation section to zero.
  • the combination of the power consumption of at least any two or more air conditioners among the three or more air conditioners is the minimum and the combination of the simultaneous operation periods is the minimum. It controls the timing of each air conditioner.
  • the first air conditioner and the second air conditioner are periodically turned on with a power consumption of 50%, that is, an operation time of 30 seconds during the start of operation.
  • a power consumption of 50% that is, an operation time of 30 seconds during the start of operation.
  • the sum of the power consumption of the first air conditioner and the second air conditioner is 2750W
  • the sum of the power consumption of the second air conditioner and the third air conditioner is 3650W
  • the sum of the power consumption of the third air conditioner and the first air conditioner is 3100W.
  • the operation start timing is controlled such that the first air conditioner and the second air conditioner having the smallest power consumption have a simultaneous operation period.
  • the power saving snow removal mat 100 consumes 2750W for 30 seconds and then after It will operate stably at 2000W for 30 seconds.
  • FIG. 6 is an operation flow diagram of the energy-saving indoor air management device according to FIG. 2.
  • the indoor air condition is within a range of a preset optimal condition (S110).
  • the optimum condition is a value that is initially set as a condition including indoor temperature, humidity, and room information. If the indoor air condition is within the range of the optimum condition, external weather information is collected (S120). External weather information can be obtained in real time from the weather server. Next, indoor temperature and humidity information is collected (S130). Indoor temperature and humidity information can be obtained in real time from sensors installed indoors. Next, indoor occupancy information is collected (S140). In this case, it is preferable to obtain carbon dioxide concentration as room information. Carbon dioxide concentration can be obtained in real time from sensors installed indoors.
  • step S150 it is determined whether the cooling/heating load information is within an optimum condition range.
  • step S110 if the indoor air condition is outside the range of the optimum condition, the temperature is adjusted (S115). Thereafter, in step S150, it is determined whether the cooling/heating load information is within an optimum condition range. Again, in step S150, if the air conditioning load information is within the optimum condition, the power of the air conditioner is measured and terminated (S160). If the heating/cooling load base exceeds the optimum condition, the equipment is controlled and the operation starts again from step S120 (S155). The operation flow is repeatedly executed at a predetermined time period.
  • FIG. 7 is a configuration diagram for explaining the filter management unit of the energy-saving indoor air management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the filter management unit 180 includes a body unit 181, a filter unit 182, and a sensing unit 183.
  • the main body portion 181 is formed of a frame having a rectangular structure through.
  • the body portion 181 is formed in a closed structure by one side of the cover.
  • a filter portion 182, which will be described later, is inserted into the space penetrated inside the body portion 181.
  • the body portion 181 may be formed with a plurality of stepped jaws for fixing the filter portion 182 on the inner surface.
  • the body portion 181 may be changed in shape depending on the shape of the air conditioner.
  • the main body portion 181 may be formed in a ceiling buried type or a stand type, but is not limited thereto.
  • the filter unit 182 is inserted into the body unit 181 to remove dust in the air being sucked.
  • the filter unit 182 may be formed in various structures to remove fine dust and the like.
  • the filter unit 182 is detachably coupled to the body unit 181.
  • the filter unit 182 can be replaced after being used for a certain period of time.
  • the filter unit 182 includes a mesh filter 182-1 and an antibacterial filter 182-2.
  • the mesh filter 182-1 is a primary filter that is formed in a wire mesh form and filters foreign matter. At least one or more mesh filters 182-1 may be inserted into the main body 181.
  • the antibacterial filter 182-2 is bonded to one surface of the mesh filter 182-1 in the form of a film coated with an antibacterial substance. In this case, air that has passed through the mesh filter 182-1 passes through the antibacterial filter 182-2, and bacteria are removed.
  • the sensing unit 183 detects indoor fine dust information at a preset time period.
  • the sensing unit 183 may be formed inside or outside the body unit 181 or may be remotely spaced.
  • the sensing unit 183 acquires the concentration of indoor fine dust at a preset time period.
  • the detection unit 183 outputs the obtained fine dust information to the control unit 150.
  • the fine dust information is used as information for determining how much fine dust in the room is being removed. For example, when the air conditioner operates, it may be determined that the function of the filter unit 182 is deteriorated when the indoor fine dust information exceeds a preset reference concentration.
  • the sensing unit 183 may sense blowing information sucked through the filter unit 182.
  • the blowing information the more the foreign material is adsorbed on the filter unit 182, the lower the wind speed or air volume is.
  • the detection unit 183 obtains the blowing information and outputs it to the control unit 150.
  • This blowing information is used as information for determining the replacement cycle of the filter unit 182. For example, when the blowing information is less than a preset reference blowing, it may be determined that the function of the filter unit 182 is deteriorated. Accordingly, a replacement signal of the more accurate filter unit 182 can be generated.
  • the sensing unit 183 may irradiate the filter unit 182 with illumination to detect light amount information.
  • the light transmittance information decreases as the foreign matter is adsorbed on the filter unit 182.
  • the sensing unit 183 is formed with a light emitting unit 183-31 and a light receiving unit 183-32 for outputting light with the filter unit 182 therebetween, and is irradiated through the light emitting unit 183-31. It detects how much light passes through the filter unit 182 and reaches the light receiving units 183-32.
  • the sensing unit 183 outputs the light emission amount information to the control unit 150.
  • the light emission amount information is used as information for determining the replacement cycle of the filter unit 182. For example, when the light transmission amount information is less than a preset light transmission amount, it may be determined that the function of the filter unit 182 is deteriorated. Accordingly, a replacement signal of the more accurate filter unit 182 can be generated.
  • the sensing unit 183 may detect weight information by measuring the weight of the filter unit 182.
  • the weight information detects the excess weight in addition to the basic weight of the filter.
  • the sensing unit 183 is formed in the form of a load cell to measure the weight of the filter unit 182.
  • the sensing unit 183 generates weight information at a preset time period and outputs the weight information to the control unit 150.
  • This weight information is used as information for determining the replacement cycle of the filter unit 182. For example, when the weight information exceeds the preset weight information, it may be determined that the function of the filter unit 182 is deteriorated. Accordingly, a replacement signal of the more accurate filter unit 182 can be generated.
  • the sensing unit 183 may collect gas information in the room.
  • the sensing unit 183 may collect gas information such as carbon dioxide and formaldehyde in the room in addition to the fine dust information.
  • the indoor gas information is collected through the detection unit 183 to be used as information for changing the indoor ventilation cycle or the driving cycle of the air conditioner.
  • the sensing unit 183 may also subdivide various gas information and output the control unit 150.
  • the sensing portion 183 may be formed to be spaced apart from the body portion 181.
  • the control unit 150 outputs a replacement signal for the filter unit 182 when the fine dust information exceeds a preset reference concentration.
  • the control unit 150 collects fine dust information from the detection unit 183 at a preset time period to determine a rate of change.
  • the control unit 150 outputs a replacement signal through a speaker or LED when the indoor fine dust exceeds a preset reference concentration despite the operation of the air conditioner. This is to allow the user to replace the filter unit 182 to improve indoor air quality by warning that the fine dust in the room is not filtered by the filter unit 182.
  • control unit 150 may output a replacement signal when at least one of the blowing information, the light emission amount information, and the weight information is outside the allowable value. For example, when the blowing information is less than the reference blowing, the controller 150 may determine that the air circulation is not properly performed by foreign matter and output a replacement signal.
  • control unit 150 may analyze the amount of change in the blowing information of the detection unit 183 to reset the replacement cycle of the filter unit 182. For example, during a certain period of time, the air pressure and the air volume of the blowing information for the filter unit 182 are gradually reduced, and if the air pressure and the air volume suddenly increase, it is determined that the filter unit 182 is damaged and outputs an emergency replacement signal. It is possible. This may generate a replacement signal when the membrane-type antibacterial filter 182-2 is perforated by wind pressure or the like when the filter unit 182 is implemented as a mesh filter 182-1 and an antibacterial filter 182-2. have.
  • control unit 150 may determine that the filter unit 182 is contaminated or formed a foreign matter even when the light emission amount information is less than the reference light emission amount, and may output a replacement signal.
  • the control unit 150 may also measure the fine dust concentration by determining the light emission amount information at a predetermined time period. This is to set the replacement timing by comparing the fine dust concentration in the air with the fine dust concentration on the filter unit 182.
  • the controller 150 may determine that the weight of the filter unit 182 is increased due to fine dust or the like, and output a replacement signal of the filter unit 182. Accordingly, in addition to the fine dust information, it is possible to generate a more accurate filter replacement cycle by using blowing information, light emission amount information, and weight information.
  • control unit 150 may output a replacement signal in anticipation of the replacement cycle of the filter unit 182.
  • the control unit 150 may determine a replacement cycle by calculating a time when the filter unit 182 is replaced. For example, the average of the replacement periods of the plurality of filter units 182 may be calculated to output a replacement signal when the average replacement period of the filter unit 182 approaches. In this case, the control unit 150 may output a replacement signal even when the fine dust information is within a reference concentration. This is to prevent a case in which the antimicrobial performance is deteriorated or contaminants such as mold remain when the filter unit 182 is replaced or old even if the fine dust information is normal.
  • control unit 150 may control the driving conditions of the air conditioner using fine dust information or gas information of the detection unit 183. For example, when the fine dust information exceeds the safety range, but the gas information is within the safety range, the air conditioner is controlled in the blowing mode to filter fine dust through the filter unit 182. However, if the fine dust information is within the safety range or the gas information exceeds the safety range, ventilation may be induced through an indoor window by notifying the LED. This reflects a variety of environmental indicators, you can choose to actively run the air conditioner or stop the air conditioner and open the window. In this case, the safety range is a range set based on the data learned at a constant time period.
  • the communication unit 160 communicates with an external user terminal 40.
  • the communication unit 160 may also communicate with an external server.
  • the control unit 150 transmits fine dust information or a replacement signal to the user terminal 40.
  • the control unit 150 may transmit fine dust information and a replacement signal to the external user terminal 40 together with the location information on which the filter unit 182 is installed. Accordingly, the user can check the indoor fine dust information or the replacement signal of the filter unit 182 even remotely.
  • the communication unit 160 may be formed in the form of an electronic tag 182-3 on one surface of the filter unit 182.
  • identification information including the manufacturing date, model number, and manufacturer of the corresponding filter unit 182 is encrypted.
  • the electronic tag 182-3 is preferably formed on the antibacterial filter 182-2 of the filter unit 182. This is because the antibacterial filter 182-2 is replaced after a certain period of time.
  • the electronic tag 182-3 is capable of RF communication, NFC communication, and the like.
  • the user can check the replacement time of the corresponding filter unit 182. In this case, it is preferable that an application capable of identifying the electronic tag 182-3 is installed in the user terminal 40.
  • FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram of the filter unit of the filter management unit according to FIG. 7, and FIG. 9 is a detailed configuration diagram of the antibacterial filter among the filter units according to FIG.
  • the filter unit 182 of the filter management unit 180 of the present invention includes a mesh filter 182-1 and an antibacterial filter 182-2.
  • the antibacterial filter 182-2 may be composed of a first antibacterial block 182-21 and a second antibacterial block 182-22.
  • the first antimicrobial block (182-21) and the second antibacterial block (182-22) are blocks of a nonwoven fabric impregnated with or coated with antimicrobial components, respectively.
  • the plurality of first antibacterial blocks 182-21 are arranged to be spaced apart from each other on the same plane.
  • the air permeability of the first antibacterial block 182-21 may vary depending on the compressed density or material.
  • the plurality of second antibacterial blocks 182-22 are spaced apart from each other on the same plane.
  • the second antibacterial blocks 182-22 are stacked and arranged at positions corresponding to the spaced apart spaces of the first antibacterial blocks 182-21.
  • the first antibacterial block 182-21 and the second antibacterial block 182-22 are connected to each other by contacting a predetermined portion.
  • the air passing through the mesh filter 182-1 directly passes through the first antibacterial block 182-21 or moves between spaces spaced between the plurality of first antibacterial blocks 182-21.
  • the air that has passed through the first antibacterial block (182-21) passes through the second antibacterial block (182-22). Accordingly, the air that has passed through the mesh feeder can increase the removal rate of bacteria while passing through the first antibacterial block 182-21 and the second antibacterial block 182-22.
  • the contact surface between the first antibacterial block (182-21) widens, resulting in fine dust or The effect of filtering contaminants such as bacteria can be maximized.
  • the density or material of the first antibacterial block 182-21 and the second antibacterial block 182-22 may be different.
  • the first antibacterial block 182-21 and the second antibacterial block 182-22 may be adhered to each other and stacked.
  • the first antibacterial block 182-21 and the second antibacterial block 182-22 may be additionally stacked according to a user's setting.
  • FIG. 10 is an exemplary view for explaining the generation of fine dust information in the detection unit of the filter management unit according to FIG. 7.
  • the detection unit 183 of the filter management unit 180 of the present invention may be formed integrally with the main body 181 or may be formed separately from the main body 181.
  • the sensing unit 183 is formed as an independent module, it is possible to communicate with the main body unit 181 or the user terminal 40 through a network.
  • the detection unit 183 generates fine dust information for the accumulated fine dust concentration at a preset time period and transmits the fine dust information to the control unit 150.
  • the controller 150 may collect fine dust information and transmit it to the user terminal 40.
  • the user terminal 40 may display fine dust information including the current fine dust concentration, and information about a usage time and an estimated replacement time after replacement of the filter unit 182. Accordingly, the user can be guided to the indoor fine dust information and the replacement point of the filter unit 182.
  • FIG. 11 is a detailed configuration diagram of the detection unit of the filter management unit according to FIG.
  • the detection unit 183 is a fine dust sensor 183-1, an air volume sensor 183-2, a flood sensor 183-3, and a weight sensor 183-4 It may include at least one of.
  • the fine dust sensor 183-1 may detect fine dust of the inhaled air using infrared rays.
  • the air flow sensor 183-2 measures wind speed or wind pressure of the inhaled air.
  • a light emitting unit 183-31 is located on one side of the filter unit 182, and a light receiving unit 183-32 is located on the other side of the filter unit 182.
  • the light-transmitting sensor 183-3 can detect the contamination of the filter unit 182 itself by how much the light irradiated from the light-emitting unit 183-31 reaches the light-receiving unit 183-32, the refractive index, or the like.
  • the weight sensor 183-4 detects a change in weight of the filter unit 182, and its position may vary depending on the installation position of the filter unit 182.
  • the weight sensors 183-4 may be formed in plural according to the size of the filter unit 182.
  • the filter management unit 180 for an air conditioner may further include an image acquisition unit 184.
  • the image acquisition unit 184 may acquire images on one or both sides of the filter unit 182.
  • the image acquisition unit 184 may be implemented as a shooting module capable of close-up photography.
  • the image acquisition unit 184 may acquire an image of the surface of the filter unit 182 at a predetermined time period.
  • the image acquisition unit 184 outputs the acquired image information to the control unit 150.
  • the control unit 150 may determine the degree of contamination through binary data processing on the captured image information.
  • the control unit 150 may determine the contaminated location and the degree of contamination through vision inspection of the filter unit 182.
  • the control unit 150 may transmit image information on the filter unit 182 to the user terminal 40 so that the user can visually check the status of the filter unit 182. Accordingly, it is possible to more accurately determine the replacement point of the filter unit 182 through a vision inspection.
  • the image acquisition unit 184 may acquire an indoor image to generate occupancy information.
  • the image acquisition unit 184 may acquire an image of an indoor space in addition to the image of the filter unit 182 using a plurality of cameras. This is to determine how many users are indoors using the room information.
  • the image acquisition unit 184 acquires the presence information and outputs it to the control unit 150.
  • the control unit 150 generates the first occupancy information based on the gas information obtained through the detection unit 183, and analyzes the image information of the image acquisition unit 184 to generate the second occupancy information.
  • the control unit 150 compares the first occupancy information and the second occupancy information, and controls the operation of the air conditioner based on the first occupancy information when it is within a preset value. When the first occupancy information and the second occupancy information exceed a preset value, the controller 150 may control the operation of the air conditioner based on the second occupancy information.
  • the filter management unit can control the operating state of the air conditioner by using occupancy information, thereby minimizing power and providing an optimal air conditioning load.
  • FIG. 12 is an exemplary view for explaining that a cleaning unit is added to the filter management unit according to FIG. 7.
  • the filter management unit 180 may further include a cleaning unit 185.
  • the cleaning unit 185 may be filled with an antibacterial cleaning solution therein.
  • a plurality of tubes 185-1 in the form of capillaries are connected to the filter unit 182 to transfer the washing liquid through the discharge holes 185-2.
  • the cleaning solution is supplied to the antibacterial filter 182-2 among the filter parts 182.
  • the washing unit 185 is pressed, the washing liquid moves to the filter unit 182 through the tube 185-1. Before an external force is applied to the washing unit 185, the washing liquid does not move to the tube 185-1 due to a pressure difference.
  • an injection hole 185-3 may be formed on one side of the washing unit 185 to fill and use the washing liquid.

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Abstract

본 발명은 에너지 절감형 실내 공기관리장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치는, 실내 공간에 대한 부피정보를 획득하여 관리하는 부피정보 관리부와, 실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지 및 오염물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리하는 환경정보 관리부와, 실내의 가스농도를 획득하여 사용자의 재실정보를 관리하는 재실정보 관리부와, 실내에 설치된 냉방 또는 난방 공조기의 전력소비량을 획득하여 전력정보를 관리하는 전력정보 관리부와, 상기 부피정보, 상기 환경정보, 상기 재실정보 및 상기 전력정보를 이용하여 상기 공조기를 전력절감모드 또는 공기정화모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 실내의 체적에 따른 최적의 공조조건을 설정하고, 재실상태에 따른 공기부하량을 조절하여 전력소비량을 줄일 수 있다.

Description

에너지 절감형 실내 공기관리장치
본 발명은 에너지 절감형 실내 공기관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 면적 대비 재실률을 판단하여 공조기를 제어하는 기술이 개시된다.
최근 실내 공기 질(IA: Indoor Air Quality)에 대한 관심이 증가하고 있다. 이러한 관심은 점막의 자극 또는 건조, 버니 아이(burning eyes), 피로로 인한 두통과 같은, 특정되지 않은 증상에 대해 불평하는 다양한 실내 환경의 거주자의 보고에 의해 초기에 촉발되었다. 어떤 경우에 이들 증상들은 포름알데히드와 같은, 실내 공기의 특정 오염 물질의 높은 농도와 관련될 수 있기 때문에, 사람들이 나쁜 실내 공기 질에 대해 불평할 때마다 기후 조건 및 실내의 공기의 오염 물질을 측정하고 결정하는데 대한 관심이 증가하였다.
종래의 기술 중 대한민국 등록특허공보 제10-1591735호(2016년 2월 11일 공고)는 실내공기질의 예측을 통한 오염 정보 제공 방법에 관한 것으로, 다양한 유형의 오염원에 따라 오염물질을 측정하는 센서 장치로부터 발생되는 측정 데이터를 기초로 하여 오염물질의 농도를 예측하여 정보를 제공하고, 대형 건물에 설치된 공기정화장치의 공기정화 능력치를 현재 실내공기질의 오염 상태에 적용할 경우에 예상되는 공기정화 예측 정보를 제공함으로써 능동적으로 대형건물의 실내공기질을 관리할 수 있는 것을 기술적 특징으로 한다.
현재 많은 국가에서 대기환경오염만큼 실내 공기오염에도 관심이 증가하는 추세이고, 실내의 공기 질 측정 및 각 플랫폼에서 측정한 데이터를 전송하는 전송 기술과 데이터 분석 기술이 다양하게 연구되고 있다.
그리고 이러한 기술을 바탕으로 사물 인터넷 기반 실내 공기 질 측정 및 분석 플랫폼 또한 다양하게 개발되는 추세이다. 이러한 플랫폼은 수집된 공기 질 데이터를 분석하여 사용자에게 분석 결과를 제공하는 것에 중점을 두고 있으며, 센서의 정확도가 조금 부족하더라도 사용자에게 실시간으로 현재 공기 질에 대한 알림을 제공하여 환기 및 대처를 유도하는 것이 중요하다.
더 나아가, 실시간으로 다양한 실내 공기 오염 물질을 감시하고, 공기부하량을 조절하여 냉난방 공조기에 따른 전력소비를 최소화할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 실내의 체적에 따른 최적의 공조조건을 설정하고, 재실상태에 따른 공기부하량을 조절하여 전력소비량을 줄일 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 건물의 외벽이나 유리 등을 통한 열전도율을 이용하여 보다 효율적인 공기부하량을 설정할 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 복수의 공조기를 제어함에 있어서 사용자와의 거리에 따라 공기부하량의 세기를 가변시킬 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 실내의 미세먼지농도를 기준으로 공조기 필터의 교체시점을 알림할 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 공조기에 흡입되는 공기의 풍속이나 풍량에 따라 보다 정확한 필터의 교체시점을 알림할 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 공조기의 필터의 투광량에 따라 보다 정확한 필터의 교체시점을 알림할 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 공조기 필터의 무게에 따라 보다 정확한 필터의 교체시점을 알림할 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
또한, 실내의 재실정보를 보다 정확하게 파악하여 냉난방기의 구동을 최적화할 수 있는 에너지 절감형 실내 공기관리장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치는, 실내 공간에 대한 부피정보를 획득하여 관리하는 부피정보 관리부와, 실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지 및 오염물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리하는 환경정보 관리부와, 실내의 가스농도를 획득하여 사용자의 재실정보를 관리하는 재실정보 관리부와, 실내에 설치된 냉방 또는 난방 공조기의 전력소비량을 획득하여 전력정보를 관리하는 전력정보 관리부와, 상기 부피정보, 상기 환경정보, 상기 재실정보 및 상기 전력정보를 이용하여 상기 공조기를 전력절감모드 또는 공기정화모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 실내의 사용자가 감지되는 경우, 제1 공조기와의 제1 거리정보와, 제2 공조기와의 제2 거리정보를 비교하여 상기 제1 공조기 및 상기 제2 공조기의 출력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 공조기가 난방모드인 경우 방위별 외벽 전도열과 방위별 창문 전도열을 이용하여 난방부하를 계산하고, 상기 공조기가 냉방모드인 경우 상기 방위별 외벽 전도열과 방위별 유리 일사열을 이용하여 냉방부하를 계산할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 실내에 복수의 공조기가 설치된 경우, 상기 공조기의 동작 타이밍을 서로 다르게 조절하여 기 설정된 전체허용전력 내에서 동작하도록 할 수 있다.
또한, 상기 재실정보 관리부는, 상기 가스농도와 실내의 통신정보를 비교하여 상기 재실정보를 업데이트할 수 있다.
이에 따라, 실내의 체적에 따른 최적의 공조조건을 설정하고, 재실상태에 따른 공기부하량을 조절하여 전력소비량을 줄일 수 있다.
또한, 건물의 외벽이나 유리 등을 통한 열전도율을 이용하여 보다 효율적인 공기부하량을 설정할 수 있다.
또한, 복수의 공조기를 제어함에 있어서 사용자와의 거리에 따라 공기부하량의 세기를 가변시킬 수 있다.
또한, 실내의 미세먼지농도를 기준으로 공조기 필터의 교체시점을 알림할 수 있다.
또한, 공조기에 흡입되는 공기의 풍속이나 풍량에 따라 보다 정확한 필터의 교체시점을 알림할 수 있다.
또한, 공조기의 필터의 투광량에 따라 보다 정확한 필터의 교체시점을 알림할 수 있다.
또한, 공조기 필터의 무게에 따라 보다 정확한 필터의 교체시점을 알림할 수 있다.
또한, 실내의 재실정보를 보다 정확하게 파악하여 냉난방기의 구동을 최적화할 수 있다.
도 1은 공기정화 관리시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치에서 실내 체적을 획득하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치에서 재실상태에 따라 공조기의 출력을 다르게 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치에서 복수의 공조기의 전력 타이밍을 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치의 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치의 필터관리부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 도 7에 따른 필터관리부 중 필터부의 단면구성도이다.
도 9는 도 8에 따른 필터부 중 항균필터의 세부구성도이다.
도 10은 도 7에 따른 필터관리부 중 감지부에서 미세먼지정보를 생성하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 도 7에 따른 필터관리부 중 감지부의 세부구성도이다.
도 12는 도 7에 따른 필터관리부에 세정부가 추가되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 공기정화 관리시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 공기정화 관리시스템은 센서(10), 공조기(20), 전력량계(30) 및 공기관리장치(100)를 포함한다. 센서(10)는 실내의 환경정보를 수집하거나, 재실정보를 수집한다. 이 경우, 센서(10)는 온도, 습도, 미세먼지, 일산화탄소, 이산화탄소, 조도 등을 감지할 수 있다. 센서(10)는 복수로 형성되어 실내 또는 실외에 설치될 수 있으며, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 공기관리장치(100)로 환경정보나 재실정보를 전송한다.
공조기(20)는 냉방, 난방, 공기정화, 제습 등이 가능한 장치이다. 공조기(20)는 스탠드형, 벽걸이형, 천정형, 이동형 등으로 형성될 수 있다. 공조기(20)는 공기관리장치(100)에 의해 제어된다.
전력량계(30)는 배전함에 설치되어 실내 전력량을 측정한다. 전력량계(30)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 공기관리장치(100)로 전력정보를 전송한다. 이는 실시간으로 전력소비량을 판단하여 사용량을 조절하기 위함이다.
공기관리장치(100)는 센서(10)로부터 실내 또는 실외에 설치된 센서(10)로부터 환경정보, 재실정보 등을 수집하게 된다. 공기관리장치(100)는 전력량계(30)로부터 실시간 전력정보를 획득한다. 공기관리장치(100)는 환경정보, 재실정보, 전력정보 등을 이용하여 실내 냉방, 난방 등의 부하량을 조절하여 전력소비를 최소화하고, 공기를 정화시키는 역할을 한다.
또한, 공기정화 관리시스템은 사용자 단말(40) 또는 조명장치(50)를 더 포함할 수 있다. 사용자 단말(40)은 건물의 관리자나 매장의 사용자가 사용하는 단말이다. 사용자 단말(40)은 공기관리장치(100)로부터 실내의 환경정보, 재실정보, 전력정보 등을 실시간으로 제공받을 수 있다. 사용자 단말(40)은 원격에서 공기관리장치(100)를 제어하거나 모니터링할 수 있다.
조명장치(50)는 실내의 천정에 설치된 조명으로 전력소비량이나 조도를 감지한다. 조명장치(50)는 복수로 형성되어 출력량을 가변적으로 조절하는 것도 가능하다. 조명장치(50)는 주변의 조도에 따라 출력세기를 조절하는 것도 가능하다.
이하, 도 2를 참조하여 공기관리장치(100)에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치(100)는 부피정보 관리부(110), 환경정보 관리부(120), 재실정보 관리부(130), 전력정보 관리부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
부피정보 관리부(110)는 실내 공간에 대한 부피정보를 획득하여 관리한다. 예를 들어, 부피정보 관리부(110)는 레이저센서를 이용하여 실내의 부피정보를 생성할 수 있다. 이 경우, 부피정보는 바닥면의 공간과 천정고를 측정하여 계산된다. 부피정보는 실내 공간에 대해 초기에 설정된다. 이러한 부피정보는 실내의 공기부하량을 계산하는데 사용된다. 부피정보 관리부(110)는 측정된 부피정보를 위치정보와 함께 관리하는 것도 가능하다. 부피정보 관리부(110)는 개방형의 넓은 공간의 경우 가상의 공간을 구획하여 관리하는 것도 가능하다.
또한, 부피정보 관리부(110)는 이동형로봇을 이용하여 실내 공간에 대한 부피정보를 획득하는 것도 가능하다. 이 경우, 이동형로봇에는 레이저센서, 접촉센서, 조도센서 중 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다. 이동형로봇은 자율주행 알고리즘에 의해 구동되면서 실내 공간을 학습한다. 예를 들어, 이동형로봇은 랜덤한 실내 공간에 놓여지게 되면 벽면으로 접촉하도록 자율주행할 수 있다. 이는 실내의 벽면을 따라 이동로봇이 주행하면서 전체적인 바닥면적을 측정할 수 있다. 이 경우, 이동형로봇은 동일한 실내의 공간을 복수로 반복하면서 평균값을 면적값으로 결정한다. 이 경우, 이동형로봇의 상부측에 위치한 레이저센서를 이용하여 천정고를 측정할 수 있다. 이에 따라, 다양한 공간을 스스로 학습하면 부피정보를 완성할 수 있다.
환경정보 관리부(120)는 실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지 및 오염물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리한다. 환경정보 관리부(120)는 실내 및 실외에 설치된 센서를 이용하여 실내의 환경정보를 획득할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 환경정보 관리부(120)는 실외의 환경정보를 외부의 기상서버로부터 실시간으로 획득하여 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 실외의 환경정보를 실내의 위치정보에 따른 지역별 기상정보를 이용할 수도 있다. 환경정보 관리부(120)는 기 설정된 시간 주기로 실내 및 실외의 환경정보를 획득하여 관리한다. 환경정보는 내기의 실외 배출 및 외기의 실내 유입을 조절하기 위한 정보로 사용된다.
또한, 환경정보 관리부(120)는 실내의 화재 여부를 감지하는 것도 가능하다. 예를 들어, 환경정보 관리부(120)는 온도센서를 이용하여 화재를 감지할 수 있다. 이 경우, 환경정보 관리부(120)는 실내의 온도가 기 설정치를 초과하거나 온도 변화율이 기 설정치를 초과하는 경우 화재로 판단할 수 있다. 환경정보 관리부(120)는 연기를 감지하여 화재 여부를 판단하는 것도 가능하다. 이 경우, 환경정보 관리부(120)는 화재시 발생하는 연기가 발광 다이오드로부터 나오는 적외선을 산란시켜 광전소자의 수광량이 변하여 작동하는 광전식 연기감지센서로 구현될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 이온화식 연기감지센서로 구현되는 것도 가능하다.
재실정보 관리부(130)는 실내의 가스농도를 획득하여 사용자의 재실정보를 관리한다. 재실정보는 사용자 유무, 사용자 인원수, 사용자 활동성향 등을 포함하는 정보이다. 예를 들어, 재실정보 관리부(130)는 실내에 설치된 센서를 이용하여 이산화탄소와 같은 가스농도의 변화를 판단할 수 있다. 이 경우, 면적별 사용자 인원수, 활동성향에 따른 이산화탄소 변화량에 대한 기 설정된 특성테이블을 이용하는 것도 가능하다. 재실정보는 매장과 같이 불특정한 사람들이 왕래하는 공간에서 사용자 이용추이별 최적의 공조조건을 유지하기 위한 정보로 이용된다.
또한, 재실정보 관리부(130)는 사용자 단말과 통신하여 사용자의 통신정보를 획득하여 재실정보를 업데이트하는 것도 가능하다. 재실정보 관리부(130)는 일정한 시간 주기로 가스농도와 통신정보를 업데이트한다. 예를 들어, 이산화탄소와 같은 가스농도를 기준으로 재실인원이 2명이라 판단되고, 해당 위치에 통신정보에서 서로 다른 3개의 통신정보가 획득되는 경우 재실인원을 3명으로 업데이트할 수 있다. 이 경우, 재실정보 관리부(130)는 외부의 통신서버를 통해 통신정보를 획득할 수 있다.
또한, 재실정보 관리부(130)는 실내의 소리정보를 획득하여 재실정보를 업데이트하는 것도 가능하다. 이 경우, 소리정보는 실내의 음파에 대한 정보로 사람이 재실한 경우 발생하는 소리를 감지한다. 재실정보 관리부(130)는 일정한 시간 주기로 가스농도와 소리정보를 업데이트하여 재실정보를 업데이트 한다. 예를 들어, 이산화탄소와 같은 가스농도를 기준으로 재실인원이 2명이라 판단되고, 소리정보를 통해 3개의 서로 다른 음성주파수를 감지하는 경우 재실인원을 3명으로 업데이트할 수 있다. 이 경우, 소리정보는 음파감지센서를 통해 획득할 수 있다.
또한, 재실정보 관리부(130)는 실내의 영상정보를 획득하여 재실정보를 업데이트하는 것도 가능하다. 이 경우, 영상정보를 카메라를 이용하여 영상에서 사람을 분석할 수 있다. 예를 들어, 재실정보 관리부(130)는 적외선 카메라를 이용하여 실내에 존재하는 사람의 수를 파악할 수 있다. 재실정보 관리부(130)는 일정한 시간 주기로 가스농도와 영상정보를 업데이트하여 재실정보를 업데이트한다. 예를 들어, 이산화탄소와 같은 가스농도를 기준으로 재실인원이 2명이라 판단되고, 영상정보를 통해 3개의 서로 다른 객체가 감지하는 경우 재실인원을 3명으로 업데이트할 수 있다.
재실정보 관리부(130)는 가스정보 외에 통신정보, 소리정보 및 영상정보 중 적어도 하나 이상을 결합하여 재실정보를 업데이트할 수 있다. 이에 따라, 단순히 가스정보 외에 통신정보, 소리정보, 영상정보를 이용하여 재살정보의 정확도를 향상시킬 수 있다.
전력정보 관리부(140)는 실내에 설치된 냉방 또는 난방 공조기의 전력소비량을 획득하여 전력정보를 관리한다. 전력정보 관리부(140)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 실내에 설치된 냉난방 공조기의 전력소비량을 기 설정된 시간 주기로 업데이트한다. 여기서, 전력정보는 전력소비량, 전력사용시간, 전력사용패턴 등을 포함하는 정보이다. 전력정보 관리부(140)는 전체 전력소비량과 각 공조기의 전력소비량을 관리할 수 있다. 전력정보 관리부(140)는 공조기 외에 전체 전력소비량에 대한 전력정보를 획득하여 관리하는 것도 가능하다. 이러한 전력정보는 공조기의 전력소비를 절감하기 위해 사용된다.
제어부(150)는 실내의 부피정보, 환경정보, 재실정보 및 전력정보를 이용하여 공조기를 전력절감모드 또는 공기정화모드로 동작하도록 제어한다. 여기서, 전력절감모드는 공조기의 전력소비를 최소화하도록 공조기를 제어하는 모드이다. 공기정화모드는 실내의 공기오염도를 최소화하도록 공조기를 제어하는 모드이다. 제어부(150)는 실내에 사람이 부재하거나 일정수 이하인 경우 전력소비를 최소화하도록 전력절감모드로 제어할 수 있다. 제어부(150)는 실내에 사람이 일정수 이상이 재실한 경우에는 공기오염도를 최소화하도록 공조기를 공기정화모드로 제어할 수 있다. 제어부(150)는 동작모드를 기 설정된 시간주기마다 업데이트하여 결정할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 공조기가 난방모드인 경우 방위별 외벽 전도열과 방위별 창문 전도열을 이용하여 난방부하를 계산할 수 있다. 제어부(150)는 시간별 실내 온도와 외기 온도의 차이와 외벽의 열관류율, 방위계수 및 면적을 이용하여 방위별 외벽 전도율을 계산한다. 이 경우, 방위별 외벽 전도율은 아래의 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2019010904-appb-M000001
수학식 1에서 Fh(1)은 방위별 외벽 전도율, d1은 외벽의 면적을 나타내고, f1은 외벽의 열관류율, f2는 외벽의 방위계수, N은 실내온도, O는 외기온도를 나타내고, k6, k7은 카운트를 나타낸다. 이 경우, 외벽의 면적은 동, 서, 남, 북의 4방위로 계산할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
제어부(150)는 시간별 외기 온도와 실내 온도의 차이와 창문의 열관류율, 방위계수 및 면적을 이용하여 방위별 창문 전도율을 계산한다. 이 경우, 방위별 창문 전도율은 아래의 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2019010904-appb-M000002
수학식 1에서 Fh(2)는 방위별 창문 전도율, d2는 창문의 면적을 나타내고, f3은 창문의 열관류율, f4는 창문의 방위계수, N은 실내온도, O는 외기온도를 나타내고, k6, k7은 카운트를 나타낸다. 이 경우, 창문의 면적은 동, 서, 남, 북의 4방위로 계산할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 이에 따라, 난방부하는 F(H)=Fh(1)+Fh(2)로 계산된다.
또한, 제어부(150)는 공조기가 냉방모드인 경우 방위별 외벽 전도열과 방위별 유리 일사열을 이용하여 냉방부하를 계산할 수 있다. 제어부(150)는 시간별 실내 온도와 외기 온도의 차이와 외벽의 열관류율, 방위계수 및 면적을 이용하여 방위별 외벽 전도율을 계산한다. 이 경우, 방위별 외벽 전도율은 상기 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다. 방위별 유리 일사열은 아래의 수학식 3을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2019010904-appb-M000003
수학식 3에서, Fh(3)은 방위별 유리 일사열, d3는 유리의 면적, A는 유리의 수정일사량 취득계수, f5는 유리의 일사량계수를 나타낸다. 이에 따라, 냉방부하는 F(C)=Fh(1)+Fh(3)으로 계산된다. 이 경우, 냉방부하는 방위별 창문 전도율을 반영하여 F(C)=F(1)n+Fh(2)+Fh(3)로 계산하는 것도 가능하다.
또한, 제어부(150)는 실내에 복수의 공조기가 설치된 경우 전체허용전력 이내가 되도록 각 공조기의 동작 타이밍을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 공조기의 소비전력이 5kW이고, 제2 공조기의 소비전력 5kW인 경우, 전체허용전력이 8kW인 경우 제1 공조기와 제2 공조기의 동작 타이밍을 조절하여 전체 소비전력이 8kW 이내에서 동작하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 전체허용전력은 전력소비량을 제한하여 에너지를 절감시키기 위해 설정된 전력을 의미한다. 제어부(150)는 설정된 온도나 습도 조건을 유지하기 위해 냉난방 공조기의 타이밍을 조절하여 전력소비량도 일정 이하로 조절하여 에너지를 절감시킬 수 있다.
또한, 제어부(150)는 실내에 조명장치의 디밍을 제어하는 것도 가능하다. 제어부(150)는 실내의 재실정보를 이용하여 사람이 존재하지 않는 경우 조명의 세기를 조절할 수 있다. 제어부(150)는 창문의 일사량정보를 이용하여 창문 주변의 조명의 세기를 일사량에 따라 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 일사량이 증가하는 시간대에는 상대적으로 조명의 출력을 낮추고, 일사량이 감소하는 시간대에는 조명의 출력을 높이게 된다. 제어부(150)는 공조기에 의한 전력정보와 조명에 의한 전력정보를 비교하여 최대허용전력 내에서 공조기와 조명이 동시에 동작시 조명의 출력을 조절하는 것도 가능하다. 이에 따라, 전체 전력량을 최대허용전력 이내에서 유지할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 재실정보를 기초로 사용자의 위치나, 사용자수에 따라 공조기의 출력을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 실내에 복수의 공조기가 설치된 경우에는 각 공조기와 실내의 사용자와의 거리를 기준으로 공조기의 출력을 제어한다. 이 경우, 제어부(150)는 사용자 단말과의 통신정보나 레이저센서를 이용하여 거리정보를 생성할 수 있다. 실내에 재실한 사용자의 수에 따라 사용자수가 많을수록 공조기의 출력량이 증가하게 된다. 이에 따라, 복수의 공조기를 사용자 인원수에 따라 효과적으로 출력량을 조절하여 에너지를 절감시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치(100)는 통신부(160)를 더 포함할 수 있다. 통신부(160)는 외부의 사용자 단말과 통신한다. 통신부(160)는 외부의 서버와 통신하는 것도 가능하다. 제어부(150)는 환경정보 및 전력정보를 사용자 단말로 전송한다. 이러한 환경정보 및 전력정보는 건물관리자의 사용자 단말로 전송하여 실시간으로 실내의 환경정보의 변화량이나 전력정보의 변화량을 파악할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 공조기의 고장이나 화재가 발생시 사용자 단말로 위험신호를 전송하는 것도 가능하다. 공조기가 일정 시간이상 전력의 변화량이 없는 경우 고장신호를 전송하고, 공조기 주변의 연기를 감지하는 경우 화재신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 신속하게 공조기의 이상 유무를 판단할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 통신부(160)를 통해 사용자의 위치정보를 실시간으로 획득하여 공조기의 동작스케줄을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 실내에 사람이 재실하지 않는 경우, 사용자의 위치가 실내 근처에 접근하면 공조기를 미리 가동시켜 실내 온도를 조절하도록 하는 것도 가능하다. 제어부(150)는 학습된 일별 재실정보를 분석하여 공조기의 동작스케줄을 설정한다. 이 경우, 제어부(150)는 실시간 측정된 재실정보에 기초하여 공조기의 동작스케줄을 업데이트하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치(100)는 평가부(170)를 더 포함할 수 있다. 평가부(170)는 사용자로부터 받은 피드백을 이용하여 현재의 공조조건을 수정하는데 사용된다. 평가부(170)는 현재의 공조조건에 대해 관리자로부터 평점을 입력받는 것도 가능하다. 이 경우, 복수의 사업장의 평가정보를 분석하여 평점이 높은 실내의 공조조건을 분석하여 변경할 수 있다. 평가부(170)는 사용자 단말로부터 일별, 월별, 분기별, 연별로 평가정보를 입력받을 수 있으며, 사용자가 원격에서 사용자 단말을 통해 제어하는 경우에 평가정보를 입력하도록 할 수 있다.
평가부(170)는 복수의 사용자로부터 입력된 평가정보를 기준으로 전자지도를 생성할 수 있다. 전자지도에는 건물의 위치정보와 평가정보가 표시되며, 각 건물에서의 환경정보, 전력정보 등이 표시될 수 있다. 이 경우, 같은 건물이라도 층수나 창문의 방향 등에 따라 환경정보, 전력정보가 달라질 수 있다. 전자지도에는 전력효율이 좋은 건물의 정보를 생성할 수 있으며, 이에 따른 냉방비나 난방비 등의 전력계통의 관리바기 산출될 수 있다. 이러한 평가정보는 부동산 중개업자 등에게 제공되어, 건물을 매수하거나 임대하여 사용하고자 하는 사람들에게 사전에 건물의 관리비정보를 예측하여 제공할 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치에서 실내 체적을 획득하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 레이저센서 또는 접촉센서가 구비된 이동형로봇(300)이 실내를 자율주행하면서 면적을 계산한다. 이 경우, 이동형로봇(300)은 지그재그경로, 직선주행경로, 장애물 회피경로 등으로 자율주행이 가능하다. 이동형로봇(300)은 실내의 경계면과 접촉하면서 벽면을 감지하면서 면적을 측정할 수 있다. 이동형로봇(300)은 상부에 레이저센서가 설치되어 천정고까지의 높이를 측정하는 것도 가능하다. 실내의 면적 크기에 따라 복수의 이동형로봇(300)을 주행하도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제1 이동형로봇과 제2 이동형로봇의 실내의 면적정보를 비교하여 평균치로 최종 면적을 결정하는 것이 가능하다.
도 4는 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치에서 재실상태에 따라 공조기의 출력을 다르게 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 실내에 제1 공조기(C1)와 제2 공조기(C2)가 설치된 것을 기준으로 설명하도록 한다. 제1 공조기(C1)와 제2 공조기(C2)는 실내에 사용자가 재실한 경우 각 사용자와의 거리를 판단한다. 이 경우, 제1 공조기(C1)와 제2 공조기(C2)에는 레이저 센서가 설치되는 것이 가능하다. 제1 공조기(C2)로부터 측정된 제1 거리와, 제2 공조기(C2)로부터 측정된 제2 거리를 비교하여 제1 거리가 더 짧은 경우 제1 공조기(C1)의 출력량을 제2 공조기(C2)의 출력량보다 증가시킬 수 있다. 이는 사용자의 위치에 따라 복수의 공조기(C1, C2)를 효율적으로 관리하기 위함이다.
또한, 실내에 복수의 사용자(P1, P2)가 위치한 경우, 각 사용자와 각 공조기 간의 거리를 연산하여 관리하는 것도 가능하다. 이 경우, 제1 공조기(C1)와 제2 공조기(C2)로부터 최단거리에 있는 사용자 인원수에 따라 출력세기가 조절된다. 이에 따라, 상대적으로 사용자의 수가 적은 곳에는 전력소비가 낮아짐에 따라 전체적인 전력소비량을 줄일 수 있다.
도 5는 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치에서 복수의 공조기의 전력 타이밍을 제어하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 제1 공조기, 제2 공조기 및 제3 공조기의 동작 타이밍을 나타내며, 이 경우 허용최대전력(일정한 주기 내에서 동작 시간 100%인 경우)이 각각 1100W, 1650W 및 2000W이고, 동작 주기가 1분이며, 전력 허용치는 3.3kW라고 가정하여 설명하도록 한다.
세번째 주기(cycle 3)를 비교하면, 제2 공조기가 턴-온되어 동작을 개시함과 동시에 제1 공조기의 동작이 잠시 멈춘다. 그리고 제2 공조기가 주기적으로 턴-오프(turn-off)되는 시간동안 제1 공조기가 턴-온되어 동작함으로써 동시 동작 구간이 0으로 맞추어 순간 소모 전력을 최소로 줄이는 효과가 있다.
한편 셋 이상의 공조기가 동작할 때 동시 동작 구간이 불가피하게 생길 경우(0초 초과)에는 적어도 셋 이상의 공조기들 중 적어도 어느 둘 이상의 공조기의 소모전력의 합이 최소이면서, 동시 동작 구간이 최소가 되는 조합으로 각 공조기의 타이밍을 제어한다.
또한 다섯번째 주기(cycle 5)를 비교하면, 제1 공조기 및 제2 공조기가 동작 개시 중에 제3 공조기가 소모전력 50%, 즉, 동작시간 30초로 주기적으로 턴-온된다. 이때 제1 공조기와 제2 공조기의 소모 전력의 합은 2750W, 제2 공조기와 제3 공조기의 소모전력의 합은 3650W, 제3 공조기와 제1 공조기의 소모 전력의 합은 3100W이므로, 상기 조합 중에서 가장 작은 소모 전력의 합을 가지는 제1 공조기와 제2 공조기가 동시 동작 구간을 갖도록 동작 개시 타이밍을 제어한다. 따라서 제3 공조기의 동작 시간과 이격되어 제1 공조기 및 제2 공조기가 동시 동작 구간을 갖도록 개시 타이밍을 조절하면, 절전제설매트(100)는 한 주기 내에서 순간 소모 전력은 30초 동안 2750W 및 이후 30초 동안 2000W로 안정적으로 동작하게 된다.
도 6은 도 2에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치의 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 실내 공기조건이 미리 설정된 최적조건의 범위 내인지 판단한다(S110). 이 경우, 최적조건은 실내의 온도, 습도, 재실정보 등을 포함하는 조건으로 초기에 설정한 값이다. 실내 공기조건이 최적조건의 범위 내인 경우 외부 기상정보를 수집한다(S120). 외부 기상정보는 기상서버로부터 실시간으로 획득할 수 있다. 다음으로, 실내 온도 및 습도정보를 수집한다(S130). 실내 온도 및 습도정보는 실내에 설치된 센서로부터 실시간으로 획득할 수 있다. 다음으로, 실내의 재실정보를 수집한다(S140). 이 경우, 재실정보로는 이산화탄소 농도를 획득하는 것이 바람직하다. 이산화탄소 농도는 실내에 설치된 센서로부터 실시간으로 획득할 수 있다. 다음으로, 냉난방부하정보가 최적조건 범위 내인지 판단한다(S150). S110 단계에서 실내 공기조건이 최적조건의 범위를 벗어나는 경우, 온도를 조절한다(S115). 이후, S150 단계에서 냉난방부하정보가 최적조건 범위 내인지 판단한다. 다시, S150 단계에서 냉난방부하정보가 최적조건 이내인 경우 공조기의 전력을 측정하고 종료한다(S160). 냉난방부하저보가 최적조건을 벗어나는 경우 설비를 제어하고 S120단계부터 다시 동작한다(S155). 이러한, 동작흐름은 기 설정된 시간 주기로 반복하여 실행된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 실내 공기관리장치의 필터관리부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 필터관리부(180)는 본체부(181), 필터부(182), 감지부(183)를 포함한다.
본체부(181)는 관통된 사각형 구조의 프레임으로 형성된다. 본체부(181)는 일측이 커버에 의해 닫힘구조로 형성된다. 본체부(181)의 내측의 관통된 공간에는 후술하는 필터부(182)가 삽입된다. 이 경우, 본체부(181)는 필터부(182)를 고정지지하기 위한 복수의 단턱이 내측면에 형성되는 것이 가능하다. 본체부(181)는 공조기의 형태에 따라 그 형상이 가변되는 것도 가능하다. 본체부(181)는 천장매립형이나 스탠드형으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
필터부(182)는 본체부(181)에 삽입되어 흡입되는 공기 중에 먼지를 제거한다. 필터부(182)는 미세먼지 등을 제거하기 위해 다양한 구조로 형성될 수 있다. 필터부(182)는 본체부(181)에 탈착형으로 결합한다. 필터부(182)는 일정한 기간 사용된 이후에는 교체할 수 있다. 구체적으로 필터부(182)는 메쉬필터(182-1)와 항균필터(182-2)를 포함한다. 메쉬필터(182-1)는 와이어메쉬 형태로 형성되어 이물질을 거르는 1차적인 필터이다. 메쉬필터(182-1)는 본체부(181)에 적어도 하나 이상이 삽입될 수 있다. 항균필터(182-2)는 항균성분의 물질이 도포된 막 형태로 메쉬필터(182-1)의 일면에 접합된다. 이 경우, 메쉬필터(182-1)를 통과한 공기는 항균필터(182-2)를 거치면서 세균이 제거된다.
감지부(183)는 기 설정된 시간주기로 실내의 미세먼지정보를 감지한다. 감지부(183)는 본체부(181)의 내측 또는 외측에 형성되거나, 원격으로 이격되어 형성되는 것도 가능하다. 감지부(183)는 실내의 미세먼지에 대한 농도를 기 설정된 시간주기로 획득한다. 감지부(183)는 획득한 미세먼지정보를 제어부(150)로 출력한다. 미세먼지정보는 실내의 미세먼지가 어느정도 제거되고 있는지를 판단하는 정보로 사용된다. 예를 들어, 공조기가 동작하는 경우에 실내의 미세먼지정보가 기 설정된 기준농도를 초과하는 경우 필터부(182)의 기능이 저하된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 감지부(183)는 필터부(182)를 통해 흡입되는 송풍정보를 감지할 수 있다. 송풍정보는 필터부(182)에 이물질이 흡착되면 될수록 풍속이나 풍량이 떨어지게 된다. 감지부(183)는 공기가 흡입되는 경우 송풍정보를 획득하여 제어부(150)로 출력한다. 이러한 송풍정보는 필터부(182)의 교체주기를 판단하는 정보로 사용된다. 예를 들어, 송풍정보가 기 설정된 기준송풍 미만인 경우 필터부(182)의 기능이 저하된 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 보다 정확한 필터부(182)의 교체신호를 생성할 수 있다.
또한, 감지부(183)는 필터부(182)에 조명을 조사하여 투광량정보를 감지할 수 있다. 투광량정보는 필터부(182)에 이물질이 흡착되면 될수록 투광령이 떨어지게 된다. 이 경우, 감지부(183)는 필터부(182)를 사이에 두고 조명을 출력하는 발광부(183-31)와 수광부(183-32)가 형성되어 발광부(183-31)를 통해 조사된 조명이 필터부(182)를 통과하여 얼마나 수광부(183-32)에 도달하는지를 감지한다. 감지부(183)는 투광량정보를 제어부(150)로 출력한다. 이러한 투광량정보는 필터부(182)의 교체주기를 판단하는 정보로 사용된다. 예를 들어, 투광량정보가 기 설정된 투광량 미만인 경우 필터부(182)의 기능이 저하된 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 보다 정확한 필터부(182)의 교체신호를 생성할 수 있다.
또한, 감지부(183)는 필터부(182)의 무게를 측정하여 무게정보를 감지할 수 있다. 무게정보는 필터의 기본무게 외에 추가로 초과한 무게를 감지한다. 이 경우, 감지부(183)는 로드셀 형태로 형성되어 필터부(182)의 무게를 측정할 수 있다. 감지부(183)는 기 설정된 시간주기로 무게정보를 생성하여 제어부(150)로 출력한다. 이러한 무게정보는 필터부(182)의 교체주기를 판단하는 정보로 사용된다. 예를 들어, 무게정보가 기 설정된 무게정보를 초과한 경우 필터부(182)의 기능이 저하된 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 보다 정확한 필터부(182)의 교체신호를 생성할 수 있다.
또한, 감지부(183)는 실내의 가스정보를 수집하는 것도 가능하다. 이 경우, 감지부(183)는 미세먼지정보 외에 실내의 이산화탄소, 포름알데히드와 같은 가스정보를 수집할 수 있다. 감지부(183)를 통해 실내의 가스정보를 수집하는 것은 실내의 환기주기나, 냉난방기의 구동주기를 가변시키기 위한 정보로 사용하기 위함이다. 감지부(183)는 각종 가스정보를 세분화하여 제어부(150)로 출력하는 것도 가능하다. 감지부(183)는 본체부(181)의 내측에 형성되는 것 외에 본체부(181)와 이격되어 형성되는 것도 가능하다.
제어부(150)는 미세먼지정보가 기 설정된 기준농도를 초과한 경우 필터부(182)에 대한 교체신호를 출력한다. 제어부(150)는 기 설정된 시간주기로 감지부(183)로부터 미세먼지정보를 수집하여 변화율을 판단한다. 제어부(150)는 실내의 미세먼지가 공조기의 동작함에도 불구하고 기 설정된 기준농도를 초과하는 경우 스피커나 엘이디를 통해 교체신호를 출력한다. 이는 필터부(182)에 의해 실내의 미세먼지가 걸러지지 않고 있음을 경고함으로써 사용자가 필터부(182)를 교체하여 실내 공기질을 개선하도록 하기 위함이다.
또한, 제어부(150)는 미세먼지정보가 기 설정된 기준농도 이내인 경우에도 송풍정보, 투광량정보 및 무게정보 중 적어도 하나 이상이 허용치를 벗어나는 경우 교체신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 송풍정보가 기준송풍 미만인 경우 필터부(182)가 이물질에 의해 제대로 공기 순환이 이뤄지지 않는 것으로 판단하고 교체신호를 출력할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 감지부(183)의 송풍정보의 변화량을 분석하여 필터부(182)의 교체주기를 재설정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 일정시간 동안에는 필터부(182)에 대한 송풍정보 중 풍압과 풍량이 완만하게 감소하다가, 갑자기 풍압과 풍량이 증가하면 필터부(182)가 훼손된 것으로 판단하고 긴급 교체신호를 출력하는 것도 가능하다. 이는 필터부(182)가 메쉬필터(182-1)와 항균필터(182-2)로 구현되는 경우 막 형태의 항균필터(182-2)가 풍압 등에 의해 천공이 발생하는 경우 교체신호를 발생할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 투광량정보가 기준투광량 미만인 경우에도 필터부(182)가 오염되거나 이물질이 형성된 것으로 판단하고 교체신호를 출력할 수 있다. 제어부(150)는 투광량정보를 기 설정된 시간 주기로 판단하여 미세먼지농도를 측정하는 것도 가능하다. 이는 공기 중의 미세먼지농도와 필터부(182) 상의 미세먼지농도를 비교하여 교체시기를 설정하기 위함이다.
또한, 제어부(150)는 무게정보가 기준무게를 초과하는 경우 미세먼지 등에 의해 필터부(182)의 무게가 증가한 것으로 판단하고 필터부(182)의 교체신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 미세먼지정보 외에 부가적으로 송풍정보, 투광량정보 및 무게정보를 이용하여 보다 정확한 필터의 교체주기를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 필터부(182)의 교체주기를 예상하여 교체신호를 출력하는 것도 가능하다. 제어부(150)는 필터부(182)의 교체가 이뤄지는 시기를 계산하여 교체주기를 판단할 수 있다. 예를 들어, 복수의 필터부(182) 교체주기의 평균을 계산하여 필터부(182)의 평균교체주기가 다가오면 교체신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 제어부(150)는 미세먼지정보가 기준농도 이내인 경우에도 교체신호를 출력하는 것도 가능하다. 이는 미세먼지정보가 정상이라도 필터부(182)가 교체된지 오래된 경우 항균성능이 저하되거나 곰팡이 등의 오염물질이 잔존하는 경우를 방지하기 위함이다.
또한, 제어부(150)는 감지부(183)의 미세먼지정보 또는 가스정보를 이용하여 냉난방기의 구동조건을 제어할 수 있다. 예를 들어, 미세먼지정보가 안전범위를 초과하나 가스정보가 안전범위 이내인 경우에는 냉난방기를 송풍모드로 제어하여 필터부(182)를 통해 미세먼지가 걸러지도록 한다. 그러나 미세먼지정보가 안전범위 이내이나 가스정보가 안전범위를 초과하는 경우 엘이디 등을 통해 알림으로써 실내 창문 등을 통해 환기를 유도할 수 있다. 이는 다양한 환경지표를 반영하여 능동적으로 냉난방기를 구동하거나, 냉난방기를 멈추고 창문을 열도록 선택할 수 있다. 이 경우, 안전범위는 일정한 시간 주기로 학습한 데이터를 기반으로 설정된 범위이다.
한편, 통신부(160)는 외부의 사용자 단말(40)과 통신한다. 통신부(160)는 외부의 서버와 통신하는 것도 가능하다. 제어부(150)는 미세먼지정보나 교체신호를 사용자 단말(40)로 전송한다. 제어부(150)는 필터부(182)가 설치된 위치정보와 함께 미세먼지정보 및 교체신호를 외부의 사용자 단말(40)로 전송하는 것도 가능하다. 이에 따라, 사용자는 원격에서도 실내의 미세먼지정보나 필터부(182)의 교체신호를 확인할 수 있다.
또한, 통신부(160)는 필터부(182)의 일면에 전자태그(182-3)의 형태로 형성될 수 있다. 전자태그(182-3)는 해당 필터부(182)의 제조일자, 모델번호, 제조사 등이 포함되는 식별정보가 암호화된다. 예를 들어, 전자태그(182-3)는 필터부(182) 중 항균필터(182-2)에 형성되는 것이 바람직하다. 항균필터(182-2)는 일정시간이 지난 후 교체되기 때문이다. 전자태그(182-3)는 RF통신, NFC통신 등이 가능하다. 사용자는 필터에 사용자 단말(40)을 통해 전자태그(182-3)를 식별하면 해당 필터부(182)의 교체시기를 확인할 수 있다. 이 경우, 사용자 단말(40)에는 전자태그(182-3)를 식별할 수 있는 어플리케이션이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
도 8은 도 7에 따른 필터관리부 중 필터부의 단면구성도이고, 도 9는 도 8에 따른 필터부 중 항균필터의 세부구성도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 필터관리부(180)의 필터부(182)는 메쉬필터(182-1)와 항균필터(182-2)를 포함한다. 이 경우, 항균필터(182-2)는 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)으로 구성될 수 있다. 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)은 각각 항균성분이 함침되거나 도포된 부직포 형태의 블록이다. 복수의 제1 항균블록(182-21)은 같은 평면 상에서 서로 이격되어 배열된다. 제1 항균블록(182-21)의 공기투과율을 압축된 밀도나 재질에 따라 달라질 수 있다. 복수의 제2 항균블록(182-22)은 같은 평면 상에서 서로 이격되어 배열된다. 이 경우, 제2 항균블록(182-22)은 제1 항균블록(182-21)의 이격된 공간에 대응하는 위치에 적층되어 배열된다. 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)은 서로 일정 부분은 맞닿아 연결된다.
메쉬필터(182-1)를 통과한 공기는 제1 항균블록(182-21)을 직접 통과하거나, 복수의 제1 항균블록(182-21) 간의 이격된 공간 사이로 이동한다. 제1 항균블록(182-21)을 통과한 공기는 제2 항균블록(182-22)을 통과하게 된다. 이에 따라, 메쉬피터를 통과한 공기는 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)을 통과하면서 세균이 제거율을 높일 수 있다. 또한, 제1 항균블록(182-21)의 이격된 공간과 제2 항균블록(182-22) 간의 이격된 공간 사이를 이동하면서 제1 항균블록(182-21) 간의 접촉면이 넓어져 미세먼지나 세균 등의 오염 물질이 걸러지는 효과를 극대화할 수 있다. 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)의 밀도나 재질은 서로 다를 수 있다. 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)은 서로 접착되어 적층될 수 있다. 제1 항균블록(182-21)과 제2 항균블록(182-22)은 사용자의 설정에 의해 추가로 적층될 수도 있다.
도 10은 도 7에 따른 필터관리부 중 감지부에서 미세먼지정보를 생성하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 필터관리부(180)의 감지부(183)는 본체부(181)에 일체형으로 형성되거나, 본체부(181)와 분리형으로 형성되는 것도 가능하다. 감지부(183)는 독립된 모듈로 형성되는 경우 본체부(181) 또는 사용자 단말(40)과 네트워크로 연결되어 통신하는 것이 가능하다. 감지부(183)는 기 설정된 시간 주기로 누적된 미세먼지농도에 대한 미세먼지정보를 생성하여 제어부(150)로 전송한다. 제어부(150)는 미세먼지정보를 수집하여 사용자 단말(40)로 전송할 수 있다. 사용자 단말(40)에는 현재 미세먼지농도를 포함하는 미세먼지정보와, 필터부(182)의 교체 후 사용시간, 교체예상시간에 대한 정보가 표시될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 실내의 미세먼지정보 및 필터부(182)의 교체시점을 안내받을 수 있다.
도 11은 도 7에 따른 필터관리부 중 감지부의 세부구성도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 필터관리부 중 감지부(183)는 미세먼지센서(183-1), 풍량센서(183-2), 투광센서(183-3) 및 무게센서(183-4) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미세먼지센서(183-1)는 흡입된 공기의 미세먼지를 적외선을 이용하여 감지할 수 있다. 풍량센서(183-2)는 흡입된 공기의 풍속이나 풍압을 계측한다. 투광센서(183-3)는 필터부(182)의 일측에 발광부(183-31)가 위치하고, 필터부(182)의 타측에 수광부(183-32)가 위치한다. 투광센서(183-3)는 발광부(183-31)에서 조사된 조명이 수광부(183-32)에 어느정도 도달하는지, 굴절률 등에 의해 필터부(182) 자체의 오염을 감지할 수 있다. 무게센서(183-4)는 필터부(182)의 무게 변화를 감지하는 것으로, 필터부(182)의 설치 위치에 따라 그 위치가 달라질 수 있다. 무게센서(183-4)는 필터부(182)의 크기에 따라 복수로 형성될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공조기용 필터관리부(180)는 영상획득부(184)를 더 포함할 수 있다. 영상획득부(184)는 필터부(182)의 일면 또는 양면의 영상을 획득할 수 있다. 영상획득부(184)는 근접촬영이 가능한 촬영모듈로 구현할 수 있다. 영상획득부(184)는 기 설정된 시간 주기로 필터부(182)의 표면에 대한 영상을 획득할 수 있다. 영상획득부(184)는 획득한 영상정보를 제어부(150)로 출력한다. 제어부(150)는 촬영된 영상정보에 대한 이진데이터 처리를 통해 오염도를 판단할 수 있다. 제어부(150)는 필터부(182)에 대한 비전검사를 통해 오염된 위치 및 오염정도를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 필터부(182)에 대한 영상정보를 사용자 단말(40)로 전송하여 사용자가 육안으로 필터부(182)의 상태를 확인할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 이에 따라, 비전검사를 통해 필터부(182)의 교체시점에 대한 판단을 보다 정확하게 할 수 있다.
또한, 영상획득부(184)는 실내의 영상을 획득하여 재실정보를 생성할 수도 있다. 영상획득부(184)는 복수의 카메라를 이용하여 필터부(182)의 영상 외에 실내의 공간에 대한 영상을 획득할 수 있다. 이는 재실정보를 이용하여 실내에 사용자가 몇 명이나 있는지 판단하기 위함이다. 영상획득부(184)는 재실정보를 획득하여 제어부(150)로 출력한다. 이 경우, 제어부(150)는 감지부(183)를 통해 획득한 가스정보를 기초로 제1 재실정보를 생성하고, 영상획득부(184)의 영상정보를 분석하여 제2 재실정보를 생성한다. 제어부(150)는 제1 재실정보와 제2 재실정보를 비교하여 기 설정치 이내인 경우 제1 재실정보를 기초로 냉난방기의 구동을 제어한다. 제어부(150)는 제1 재실정보와 제2 재실정보가 기 설정치를 초과하는 경우 제2 재실정보를 기초로 냉난방기의 구동을 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 필터관리부는 재실정보를 이용하여 냉난방기의 운전상태를 제어하여 전력을 최소화하면서도 최적의 냉난방부하를 제공할 수 있다. 또한, 실내 사용자의 수를 보다 정확하게 파악하여 냉난방을 제어할 수 있다.
도 12는 도 7에 따른 필터관리부에 세정부가 추가되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 필터관리부(180)는 세정부(185)를 더 포함할 수 있다. 세정부(185)는 내부에 항균성 세정액이 충전될 수 있다. 세정부(185)는 모세관 형태의 복수의 튜브(185-1)가 필터부(182)에 연결되어 배출공(185-2)을 통해 세정액을 전달한다. 구체적으로 필터부(182) 중 항균필터(182-2)에 세정액이 공급된다. 세정부(185)를 가압하면 튜브(185-1)를 통해 세정액이 필터부(182)로 이동하게 된다. 세정부(185)에 외력이 가해지기 전에는 압력 차이에 의해 세정액이 튜브(185-1)로 이동하지 않는다. 필터부(182)로 세정액이 흡수되면 필터부(182)에 도포된 세정액이 흡입된 공기에 의해 증발된 후 다시 충전되어 세정효과를 극대화시킬 수 있다. 이 경우, 세정부(185)의 일측에는 주입구(185-3)가 형성되어 세정액을 충전하여 사용할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.

Claims (5)

  1. 실내 공간에 대한 부피정보를 획득하여 관리하는 부피정보 관리부;
    실내 및 실외의 온도, 습도, 미세먼지 및 오염물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 환경정보를 관리하는 환경정보 관리부;
    실내의 가스농도를 획득하여 사용자의 재실정보를 관리하는 재실정보 관리부;
    실내에 설치된 냉방 또는 난방 공조기의 전력소비량을 획득하여 전력정보를 관리하는 전력정보 관리부; 및
    상기 부피정보, 상기 환경정보, 상기 재실정보 및 상기 전력정보를 이용하여 상기 공조기를 전력절감모드 또는 공기정화모드로 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 에너지 절감형 실내 공기관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실내의 사용자가 감지되는 경우, 제1 공조기와의 제1 거리정보와, 제2 공조기와의 제2 거리정보를 비교하여 상기 제1 공조기 및 상기 제2 공조기의 출력을 제어하는 에너지 절감형 실내 공기관리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공조기가 난방모드인 경우 방위별 외벽 전도열과 방위별 창문 전도열을 이용하여 난방부하를 계산하고, 상기 공조기가 냉방모드인 경우 상기 방위별 외벽 전도열과 방위별 유리 일사열을 이용하여 냉방부하를 계산하는 에너지 절감형 실내 공기관리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실내에 복수의 공조기가 설치된 경우, 상기 공조기의 동작 타이밍을 서로 다르게 조절하여 기 설정된 전체허용전력 내에서 동작하도록 하는 에너지 절감형 실내 공기관리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 재실정보 관리부는,
    상기 가스농도와 실내의 통신정보를 비교하여 상기 재실정보를 업데이트하는 에너지 절감형 실내 공기관리장치.
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