KR20210123080A - 공기조화기 시스템의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법은, 실내외 공기질 데이터에 기초하여 동작 기기들의 조합, 설정 등을 최적으로 결정하여 연동 동작함으로써, 효율적으로 실내 환경을 관리할 수 있다.
Description
본 발명은 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 기기를 연동 제어하여 효율적인 공조 관리가 가능한 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 다양한 공조 기기들이 개발되고 있다.
공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 더욱 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.
환기장치는 실내의 오염된 공기를 실외로 배기시키고, 실외의 신선한 공기를 실내로 급기시키는 장치로서, 실내 공기의 신선도를 일정수준으로 유지시켜주는 장치이다.
공기청정기는, 오염된 공기를 흡입하여, 필터를 통과시켜 정화된 공기를 실내로 토출하는 장치이다.
근래에는, 다양한 통신 기술의 발달에 따라, 다수의 홈 어플라이언스들이 유/무선 통신으로 네트워크 연결되고 있다. 네트워크를 구성하는 홈 어플라이언스들은, 어느 하나의 기기에서 다른 기기로 데이터를 전송할 수 있고, 어느 하나의 기기에서 다른 기기의 정보를 확인할 수 있다.
따라서, 다수의 기기로 공기조화기 시스템을 구성하고, 공기조화기 시스템 내 기기들을 연동 제어하여, 효과적으로 실내 공조를 수행하는 방안에 대한 연구가 증가하고 있다.
본 발명의 목적은, 다수의 기기가 자동으로 연동 동작함으로써 효율적인 공조 관리를 수행할 수 있는 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 실내외 공기 정보를 활용하여 맞춤형 공기 상태를 제공할 수 있는 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 기기 조합에 따른 에너지 사용량을 산출하여, 가장 적은 에너지로 최적 공조 상태를 유지할 수 있는 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법은, 실내외 공기질 데이터에 기초하여 동작 기기들의 조합, 설정 등을 최적으로 결정하여 연동 동작함으로써, 효율적으로 실내 환경을 관리할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기 시스템의 제어 방법은, 하나 이상의 센서를 통하여 실내의 내기 공기질 데이터를 획득하는 단계, 외부 기기로부터 실외의 외기 온도 데이터 및 외기 공기질 데이터를 획득하는 단계, 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 및, 상기 외기 공기질에 기초하여, 동작 기기의 종류, 동작 순서, 및, 운전 모드 중 적어도 하나가 상이하게 설정된 복수의 제어 모드 중에서 어느 하나를 최적 제어 모드를 결정하는 단계, 및, 상기 최적 제어 모드로 결정된 제어 모드에 따라 동작하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 및, 상기 외기 공기질에 기초하여, 동작 기기의 조합이 다른 후보 모드들을 결정하고, 결정된 후보 모드들의 에너지 사용량을 연산하여, 에너지 사용량이 가장 작은 후보 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
한편, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하면, 환기장치가 외기를 상기 실내로 유입시키는 제1 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
한편, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하지 못하면, 환기장치가 실내 공기를 순환시키고, 공기청정기가 동작하는 제2 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
한편, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 환기장치는 실내 공기를 순환시키고, 공기조화기가 동작하는 제3 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
한편, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 공기청정기와 공기조화기가 동작하는 제4 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
한편, 상기 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 상기 외기 공기질, 및 에너지 사용량에 기초하여, 상기 최적 제어 모드를 결정할 수 있다.
또한, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도에 기초하여 공기조화기의 운전 여부를 결정하고, 상기 공기조화기 운전의 설정을 유지하고 다른 기기를 동작시키는 것과 상기 공기조화기 운전의 설정을 변경하면서 다른 기기를 동작시키는 것 중에서 에너지 사용량이 적은 조합을 상기 최적 제어 모드를 결정할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기 시스템의 제어 방법은, 사용자 위치를 감지하는 단계, 상기 사용자가 특정 공간에 소정 시간 이상 머무르는 경우에, 상기 특정 공간과 덕트로 연결된 다른 공간의 공기를 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 다수의 기기가 자동으로 연동 동작함으로써 효율적인 공조 관리를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 실내외 공기 정보를 활용하여 맞춤형 공기 상태를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 기기 조합에 따른 에너지 사용량을 산출하여, 가장 적은 에너지로 최적 공조 상태를 유지할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템이 제공하는 유저 인터페이스 화면들을 예시하는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템이 제공하는 유저 인터페이스 화면들을 예시하는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 공기조화기(110), 공기청정기(120), 환기장치(130) 등 실내 공조 환경을 관리할 수 있는 기기들을 포함할 수 있다.
공기조화기(110)는, 냉방 또는 난방 또는 냉난방을 수행하여 실내 온도를 조절할 수 있는 기기로, 경우에 따라서는 공기청정 기능, 산소발생 기능, 가습 기능, 제습 기능 등 부가 기능을 더 포함할 수 있다.
공기청정기(120)는, 내부에 적어도 하나의 공기 정화 수단을 구비하여 흡기된 공기를 정화하여 배기할 수 있다. 예를 들어, 공기청정기(120)는 내부에 필터들을 구비하고, 흡기된 공기가 필터를 통과하며 정화된 후 배기되도록 할 수 있다.
환기장치(130)는, 실내의 오염된 공기를 실외로 배기시키는 장치로, 많은 경우에 실외의 신선한 공기를 실내로 급기시키는 구성을 포함한다. 특히, 최근에는 폐열을 회수하여 에너지 손실을 저감시키는 에너지 회수 환기장치(Energy Recovery Ventilation, ERV)를 주로 사용한다. 이러한 에너지 회수 환기장치에는 폐열회수를 위해 실내의 오염된 공기와 실외의 신선한 공기를 열교환시키는 전열교환기가 구비된다. 에너지 회수 환기장치에는 열교환기를 거치지 않는 바이패스 유로가 형성되고, 댐퍼가 바이패스유로를 선택적으로 개폐시킴으로써, 열교환 운전 또는 바이패스 운전을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 산소(O2)를 발생시키는 산소 발생기(160)를 더 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 공기조화기(110), 공기청정기(120)가 산소 발생 기능을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 실내, 실외에서 공기와 관련된 각종 데이터를 획득하는 센서(150)를 포함할 수 있다. 센서(150)는, 적어도 실내 공간의 온도, 습도, 공기질을 센싱하는 것으로, 온도 센서, 습도 센서, 먼지, CO2 등 하나 이상의 공기질을 센싱할 수 있는 센서일 수 있다. 예를 들어, 먼지 센서는 먼지 입자 크기별로 먼지의 농도를 감지할 수 있으며, PM 1.0, PM 2.5, 및 PM 10.0인 먼지의 농도를 구분하여 감지할 수 있다. 또한, 센서(150)는 다수의 센서로 구성될 수 있다.
한편, 센서(150) 중 적어도 일부는 공기조화기 시스템(10) 내 기기에 구비된 센서일 수 있다. 예를 들어, 공기조화기 시스템(10)은 공기조화기(110)가 구비하는 온도 센서, 습도 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어, 공기조화기(110)가 구비하는 온도 센서, 습도 센서의 센싱 데이터를 이용하여 환기장치(130)가 구동될 수 있다. 또한, 공기조화기 시스템(10)은 각 기기에 구비된 센서들의 센싱 데이터를 조합하여 위치 별 데이터를 관리하거나 센싱 데이터의 정확도를 향상할 수 있다.
또한, 센서(150)는 실외에 배치된 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실외에 배치된 온도 센서, 먼지 센서가 해당될 수 있다.
또는, 공기조화기 시스템(10)은, 외부 센서(20)가 센싱한 데이터를 수신하여 사용할 수 있다. 공기조화기 시스템(10) 내 적어도 하나의 기기는 외부 센서(20)로부터 직접 센싱 데이터를 수신하거나 서버(30)를 통하여 전달받을 수 있다.
한편, 공기조화기(110), 공기청정기(120), 환기장치(130) 등 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들은, 통신 모듈을 구비하여 다른 기기, 서버(30)와 통신하거나 네트워크에 접속할 수 있다.
한편, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들이 구비하는 통신 모듈은 와이파이(wi-fi) 통신 모듈일 수 있으며, 본 발명은 통신 방식에 한정되지 않는다.
예를 들어, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들은 다른 종류의 통신 모듈을 구비하거나 복수의 통신 모듈을 구비할 수 있다. 예를 들어, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들은, NFC 모듈, 지그비(zigbee) 통신 모듈, 블루투스(Bluetooth™) 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
또한, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들은, 유/무선 공유기(미도시)를 통하여, 통신 연결될 수 있다.
공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들은 와이파이(wi-fi) 통신 모듈 등을 통해 소정 서버(30)와 연결 가능하고, 원격 모니터링, 원격 제어 등 스마트 기능을 지원할 수 있다.
사용자는, 제어기(140)를 이용하여, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들을 조작할 수 있다. 실시 예에 따라서, 제어기(140)는 디스플레이를 구비하여, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기 중 적어도 하나에 대한 정보를 시각적 정보로 제공할 수 있다.
제어기(140)는, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들을 전반적으로 제어할 수 있는 통합 제어기이거나 특정 기기를 위한 제어기일 수 있다. 예를 들어, 제어기(140)는 실내 공간의 온도를 조절하는 서모스탯(thermostat)일 수 있고, 공기조화기(110)를 제어하는 서모스탯일 수 있다. 제어기(140)가 특정 기기를 위한 제어기인 경우에도 해당 특정 기기가 우선 순위가 높은 기기인 경우에 다른 기기들을 직접 또는 특정 기기를 통하여 제어할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라서, 제어기(140)는, 공기조화기 시스템(10)에 포함되는 기기들 중 어느 한 기기의 제어부일 수 있다. 이 경우에, 제어기(140)는, 공기조화기 시스템(10)에서 마스터(master) 역할을 수행하는 기기의 제어부일 수 있다.
또한, 사용자는 이동 단말기(미도시)를 통하여 공기조화기 시스템(10)에 관한 정보를 확인하거나 제어할 수 있다.
상기 서버(30)는 공기조화기 시스템(10)으로부터 전달되는 정보를 저장 및 관리할 수 있다.
상기 서버(30)는 공기조화기 시스템(10)의 제조사 또는 제조사가 서비스를 위탁한 회사가 운영하는 서버일 수 있다.
공기조화기 시스템(10)과 관련된 정보는, 제어기(140), 이동 단말기, 개별 공조 기기로 전송될 수 있고, 제어기(140), 이동 단말기, 개별 공조 기기는 수신한 정보를 표시할 수 있다.
한편, 도 1에서는 상기 서버(30)가 하나인 경우를 예시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 시스템은 2개 이상의 서버와 연동하여 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은 센서(150)의 센싱 데이터에 기초하여 복수의 기기를 연동하여 제어할 수 있다.
공기질에 대한 관심이 높아짐에 따라 공기청정기(120)의 사용이 증가하고 있다. 반면 공기청정기(120)의 사용 증가에 따라 에너지 사용량 증가에 대한 우려와 공기청정기(120)로는 관리할 수 없는 이산화탄소 관리에 대한 우려도 높아지고 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 제품 연동을 통해, 환기, 공기청정을 함께 활용하여, 통합적인 공기질 관리를 제공하고, 실내외 공기질을 비교하여 에너지 효율이 높은 스마트 공조 제어 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 환기, 공기청정시 냉난방이 비효율적으로 수행되는 것을 방지할 수 있다.
기존에는 개별 공조 제품을 온/오프(ON/OFF)하는 1차원적인 관리로, 에너지 효율을 위한 고민을 제품을 덜 쓰는 방법으로 밖에 해결할 수 없었다. 또한, 사용자가 직접 에너지 효율 문제를 고민하여 순차적으로 제품을 켜야하는 번거로움이 있었다. 예를 들어, CO2 레벨과 온도가 올라갔을 때 사용자는 환기를 한 후 공기조화기를 냉방 운전시켰다.
하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 실내 온도, 습도, 미세먼지 농도, CO2 레벨 등 다양한 관리 요소들을 공기조화기(110), 공기청정기(120), 환기장치(130)를 통해 최적화할 수 있다.
또한, 에너지 시뮬레이션 기능을 통하여 가장 효율적인 운영 방식을 자동으로 선택해 줄 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 에너지 시뮬레이터를 통해 현재의 공조 관리를 위해 어느 제품들의 조합들을 활용하는 것이 효율적인지 자동으로 계산하여 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 목표로하는 공조 조건 달성을 위해 필요한 시간과 기기를 선택해 더 빠르고 체계적인 공조 제어가 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 외부 센서(20), 클라우드(30)를 통해 데이터베이스로부터 데이터를 수신하여 실내 정보와 비교하고, 환기를 하는 것이 좋은지 아니면 내기 순환이 좋은지 판단 할 수 있다.
실내 공조 관리를 할 때 현재 실내 공간의 공기질, 온습도 뿐만으로 운영될 때가 많다. 하지만 실외의 공기질, 온습도를 적절하게 활용할 경우 가내 전자 기기를 덜 사용하고도 적합한 공조 환경을 만들 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은 실외 데이터를 획득하여 공조 제어에 이용할 수 있다.
한편, 이러한 연동 제어, 최적화, 에너지 사용 시뮬레이션은 제어기(140) 또는 마스터 역할을 수행하는 어느 한 기기에서 수행될 수 있다. 또는, 공기조화기 시스템(10)이 연동 제어, 최적화, 에너지 사용 시뮬레이션을 수행한 서버(30)로부터 수신하는 제어 신호에 따라 동작하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 하나 이상의 센서(150)를 통하여 실내의 내기 공기질 데이터를 획득할 수 있다(S210). 여기서, 내기 공기질 데이터는 실내의 이산화탄소 농도, 미세먼지 농도 등을 포함할 수 있다.
공기조화기 시스템(10)은, 외부 기기로부터 실외의 외기 온도 데이터 및 외기 공기질 데이터를 획득할 수 있다(S220). 공기조화기 시스템(10)은, 온도 센서, 미세먼지 센서, 이산화탄소 센서 등 외부 센서(20)로부터 외기 온도 데이터 및 외기 공기질 데이터를 획득할 수 있다. 또는, 공기조화기 시스템(10)은 서버(30)로부터 외기 온도 데이터 및 외기 공기질 데이터를 획득할 수 있다. 여기서, 외기 공기질 데이터는 실외의 이산화탄소 농도, 미세먼지 농도 등을 포함할 수 있다. 외기 공기질 데이터는 상기 실내와 가장 가까운 지역의 실외 공기질 데이터일 수 있다.
공기조화기 시스템(10)은, 실내/외 데이터에 기초하여 최적 제어 모드를 결정하고(S230), 상기 최적 제어 모드로 결정된 제어 모드에 따라 동작할 수 있다(S240).
공기조화기 시스템(10)은, 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 및, 상기 외기 공기질에 기초하여, 동작 기기의 종류, 동작 순서, 및, 운전 모드 중 적어도 하나가 상이하게 설정된 복수의 제어 모드 중에서 어느 하나를 최적 제어 모드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 실내/외 데이터에 기초하여, 공기조화기(110)와 공기청정기(120)가 동시 동작할 수 있다. 또는 실내/외 데이터에에 따라 환기장치(130)가 단독 운전하거나, 2이상의 기기가 순차적으로 동작할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 실내/외 데이터와 함께 에너지 사용량을 제어 모드를 결정하는 데 핵심 조건으로 사용할 수 있다. 목표 공조 조건을 달성할 수 있는 조합 중에서 에너지 사용량이 가장 작은 조합을 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
공기조화기 시스템(10)은, 상기 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 및, 상기 외기 공기질에 기초하여, 동작 기기의 조합이 다른 후보 모드들을 결정하고, 결정된 후보 모드들의 에너지 사용량을 연산하여, 에너지 사용량이 가장 작은 후보 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다. 예를 들어, 실내/외 데이터에 기초하여, 실내 온도 및 이산화탄소를 낮출 필요가 있는 경우에, 공기조화기와 환기장치를 동시에 동작시키거나 순차적으로 동작시키는 것을 후보 모드로 결정할 수 있다. 또한, 실외 온도가 실내 온도보다 낮은 경우에는 환기장치(130)를 단독 동작시키는 것도 후보 모드로 결정할 수 있다. 공기조화기 시스템(10)은, 후보 모드들의 에너지 사용량을 시뮬레이션하여 환기장치(130)를 단독 동작시키는 것을 최적 제어모드로 선택(S230), 동작(S240)할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 상기 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 상기 외기 공기질, 및 에너지 사용량에 기초하여, 상기 최적 제어 모드를 결정할 수 있다. 이 경우에, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도에 기초하여 공기조화기의 운전 여부를 결정하고, 상기 공기조화기 운전의 설정을 유지하고 다른 기기를 동작시키는 것과 상기 공기조화기 운전의 설정을 변경하면서 다른 기기를 동작시키는 것 중에서 에너지 사용량이 적은 조합을 상기 최적 제어 모드를 결정할 수 있다.
한편, 공기조화기 시스템(10)은, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하면, 환기장치(130)가 외기를 상기 실내로 유입시키는 제1 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족할 정도로 좋다면, 공기청정기(120)를 동작시키는 것보다 환기장치(130)를 동작시키는 것이 더 좋을 수 있다. 여기서, 공기질 기준은 각국 공기질 기준에 따르거나 제조사 또는 사용자에 의해 설정될 수 있다.
한편, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작으면, 환기장치(130)를 동작시키도 실내 온도 관리를 위해 공기조화기(110)를 동작시킬 필요가 없다. 또한, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작으면, 외기만으로도 설정 온도에 도달할 수 있어, 공기조화기(110)를 동작시킬 필요가 없다. 따라서, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하면, 환기장치(130)가 단독 운전하여 외기를 상기 실내로 유입시킬 수 있다.
한편, 공기조화기 시스템(10)은, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하지 못하면, 공기청정기(120)가 동작하는 제2 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다. 외부 공기질이 안좋아 공기질 기준을 만족하지 못하면, 공기청정기(120)가 동작하여 실내 공기를 정화할 수 있다. 경우에 따라서, 공기청정기(120)가 동작할 때, 환기장치(130)가 실내 공기를 순환시키는 모드로 동작하여 공기 정화가 더 빨리 수행될 수 있다.
한편, 공기조화기 시스템(10)은, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 공기조화기(110)가 동작하는 제3 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다. 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 외부의 공기를 이용하여 설정 온도까지 실내 온도를 조절하는 것이 쉽지 않다. 또한, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 크면, 실내 공간의 온도 조절이 우선시되므로, 공기조화기(110)가 동작할 수 있다. 이 경우에도 환기장치(130)가 실내 공기를 순환시키는 모드로 동작하여 전체 공간에 대한 온도 조절이 더 빨리 수행될 수 있다.
한편, 공기조화기 시스템(10)은, 상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 공기청정기(120)와 공기조화기(110)가 동작하는 제4 모드를 상기 최적 제어모드로 선택할 수 있다.
상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 온도 관리를 위해 공기조화기(110)가 동작할 수 있다. 또한, 공기청정기(120)가 공기조화기(110)와 함께 구동하여 공기청정을 동시 수행할 수 있다. 여기서, 공기청정기(120)는 센서(150)가 획득한 실내 공기질 데이터, 예를 들어, 미세먼지 농도에 따라 동작이 결정될 수 있다. 실내 미세먼지 농도가 공기질 기준을 만족하면 공기청정기(120)는 동작하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 공기조화기 시스템(10)은, 센서(150) 또는 어느 하나의 기기가 구비하는 카메라를 통하여 사용자 위치를 감지할 수 있다. 사용자 위치 감지 결과, 상기 사용자가 특정 공간에 소정 시간 이상 머무르는 경우에, 상기 특정 공간과 덕트로 연결된 다른 공간의 공기를 순환시켜, 공기조화기(110), 공기청정기(120)를 동작시키지 않고서도, 사람이 소정 공간에 오래 머뭄으로써 증가하는 이산화탄소를 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 밤에 사용자가 침실에서 잠이 들면, 공기조화기 시스템(10)은, 해당 침실을 우선순위로 두고 공조 모드를 시작할 수 있다. 또한, 거실의 TV, 조명, 공조 기기들은 오프시킬 수 있다.
침실의 공조 모드에는 최적화 알고리즘이 적용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 자면서 센서(150)를 통하여 감지되는 실내 CO2 농도가 높아지면 환기장치(130)가 외기 도입을 시작할 수 있다.
또한, 센서(150)를 통하여 감지되는 실내 CO2농도 낮아지고, 실외 센서를 통하여 외부 미세먼지 농도가 점차 올라는 것이 감지되면, 환기장치(130)는 내기 순환모드로 전환될 수 있다. 이때, 공기청정기(120)가 동작하거나, 공기조화기(110)가 공기청정 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 실외 공기 상태와 실내 공기상태를 비교하여 더 정확한 공조 제어 모드 산출이 가능하다. 실내외 공기질을 비교하여 외기도입 환기와 내기순환 ,공기청정을 선택 판단하여 공조기기들을 조합하고 운영할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 특정 기기 하나만으로 해결할 수 없는 문제점(예: 높은 CO2레벨과 온도)을 포괄하여 해결하고, 에너지, 온도 뿐만 아니라 공기질까지 종합적인 실내 공조 환경 관리가 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 제어기(140), 이동 단말기, 개별 기기의 디스플레이를 통하여, 에너지 효율에 대한 그래프(graph), 여러 공조 기기들의 에너지 사용량의 예측 값을 비교하는 유저 인터페이스(UI), 여러 공조 기기들의 조합을 통해 더 효율적으로 운영하는 모드, 여러 공조 기기 개별 에너지 사용량과 조합으로 운용하는 경우 소비될 에너지를 비교하는 유저 인터페이스(UI), 실내외 공기질을 비교하는 유저 인터페이스(UI) 등을 제공할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템이 제공하는 유저 인터페이스 화면들을 예시하는 도면으로, 제어기(140)의 디스플레이(141)에 표시되는 유저 인터페이스 화면들을 예시한다.
도 3을 참조하면, 유저 인터페이스 화면은, 메뉴 항목들(310)을 포함할 수 있다. 상기 메뉴 항목들(310)은, CO2 레벨, 공기질, 온도, 습도 등을 확인하고 제어할 수 있는 항목들을 포함할 수 있다.
또한, 유저 인터페이스 화면은, 상기 메뉴 항목들(310) 중 선택된 항목에 대응하는 정보(320)를 포함할 수 있다. 또는, 유저 인터페이스 화면은, 일정 수준 이상의 변화가 있는 항목에 대한 정보를 포함할 수 있다.
한편, 유저 인터페이스 화면은, 현재 공기조화기 시스템(10)의 동작 모드에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 3은 상기 메뉴 항목들(310) 중에서 CO2 레벨이 선택된 경우의 화면을 예시한 것이다.
실내 CO2 레벨이 올라갈 경우 이산화탄소를 실외로 배출하고 산소를 공급해한다. 도 3을 참조하면, 사용자가 머무는 공간의 CO2레벨을 측정하고, 외부 공기 유입으로 모드를 자동 변환하고 환기 모드(330)임을 알리고 있다.
환기 모드에서, 실내외 온도에 따라서 환기장치(130)가 자연 환기를 수행할 수 있다. 또는 환기 모드에서, 실내외 온도에 따라서 환기장치(130)가 절연 환기(ERV)를 통해서 온도 변화 없이 환기를 제공할 수 있다. 한편, 환기 모드에서, 외부 공기질에 따라 공기청정기(120)를 환기장치(130)와 함께 운전하거나 필터를 통한 환기 실행도 가능하다.
도 4를 참조하면, 디스플레이(141)에는 내기순환 모드(410)가 표시될 수 있다. 수면 중과 같이 사용자가 한 공간에만 오래 머무는 중일 경우 외부 공기 환기 대신 공기 공유 모드(410)로 침실과 실내 다른 공간(예: 거실)의 공기와 섞어 더 효율적인 공조 관리가 가능하다.
도 5는 상기 메뉴 항목들(310) 중에서 공기질이 선택된 경우의 화면을 예시한 것이다.
도 5를 참조하면, 실내 공기와 실외 공기질을 비교(510)하여 온도와 공기청정도를 관리하는 유저 인터페이스 화면이 디스플레이(141)에 표시될 수 있다. 또한, 실외 공기질이 나쁜 경우에, 내기순환 모드(520)로 공기질을 관리할 수 이TEk.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템의 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6을 참조하면, 공기조화기 시스템(10)은, 실내외 데이터(610)에 기초하여, 에너지 사용량 및 최적제어 알고리즘을 적용하여 복수의 제어모드(630) 중 최적 제어모드를 선택하여, 기기들을 제어할 수 있다.
복수의 모드(630)는, 예를 들어, 외기도입 모드(631), 내기순환 및 공기청정 모드(632), 공조실행 및 내기순환 모드(633), 공조실행 및 공기청정 모드(634) 등 다양한 조합에 의한 모드들이 준비될 수 있다.
또한, 공기조화기 시스템(10)은, 설정온도와 외기온도의 차이(611), 실내 미세먼지 농도와 실외 미세먼지 농도의 차이(612), 실내 이산화탄소 농도(613)에 기초하여, 기기들을 동작시킬 수 있다.
예를 들어, 공기조화기 시스템(10)은, 설정온도와 외기온도의 차이가 ± 2도 이하이고, 외기미세먼지 PM.2.5 농도가 50㎍/㎥ 보다 작으면, 외기도입 모드(631)로 환기장치(130)를 동작시킬 수 있다.
또한, 공기조화기 시스템(10)은, 설정온도와 외기온도의 차이가 ± 2도 이하이고, 외기미세먼지 PM.2.5 농도가 50㎍/㎥ 보다 크면, 내기순환 및 공기청정 모드(632)로, 공기청정기(120) 또는 공기조화기(110)를 공기청정 모드로 동작시킬 수 있다. 또한, 내기를 순환시킬 수 있는 환기장치(130)의 경우에는 환기장치(130)는 내기순환 모드로 동작하고 그렇지 않은 환기장치(130)는 내기순환 모드에서 오프될 수 있다.
공기조화기 시스템(10)은, 설정온도와 외기온도의 차이가 ± 2도보다 크면, 공기조화기(110)를 동작시킬 수 있다(633, 634). 이때 현재 공기질 및 온도에 따른 에너지 사용량을 고려하여, 공조실행 및 내기순환 모드(633) 또는 공조실행 및 공기청정 모드(634)로 동작할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 설정온도와 실내온도의 차이가 설정온도와 실외온도의 차이보다 커서, 공기조화기(110)가 운전중인 상태에서, 내부 CO2 수치가 높아지면, 환기를 실행하고 공기조화기(110) 에너지를 더 사용해서 내기 온도를 유지하거나, 온도차 손실을 줄이기 위해 환기를 막고 산소(O2) 발생기(160)를 동작시키는 것을 후보로 고려할 수 있다. 공기조화기 시스템(10)은, 에너지 사용량 시뮬레이션 후 후보들 중 에너지 손실이 적은 제어 로직을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 공기조화기(110)가 운전중인 상태에서, 실내 미세먼지 농도가 나빠지면, 환기를 실행하면서 공기조화기(110)가 에너지를 더 사용해서 내기 온도를 유지하는 조합과 공기조화기(110)의 운전을 유지하면서 공기청정기(120)를 실행시키는 조합을 후보로 고려할 수 있다. 공기조화기 시스템(10)은, 에너지 사용량 시뮬레이션 후 후보들 중 에너지 손실이 적은 제어 로직을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기 시스템(10)은, 여러 기기의 사용 에너지를 예측하고, 어느 제품의 조합을 활용하는 것이 가장 효율적인지 판별할 수 있고, 이에 대한 유저 인터페이스 화면을 제공할 수 있다.
도 7을 참조하면, 설정 온도는 30도 이고, 설정된 공기질은 '좋음(GOOD)' 상태일 때, 실외의 외기 온도는 30도, 공기질은 '나쁨(BAD)', 실내의 내기 온도는 35도, 공기질은 '나쁨(BAD)'인 상태를 예시한다.
이 경우에 원하는 설정들(settings)을 만족하기 위하여 장치별 에너지를 수치화하여, 공기조화기(A/C), 환기장치(Ventilator), 공기청정기(Air Purifier)의 에너지 사용량을 제시할 수 있다.
또한, 공기조화기 시스템(10)은, 목표를 달성하기 위해 필요한 총 에너지 값을 비교하여 가장 효율적인 방법을 체택할 수 있다. 예를 들어, 온도를 낮추고 공기를 깨끗하게 하기 위해 현재 실외 온도, 공기청정도를 보고 환기가 나을지, 실내에 있는 공기를 활용하여 공기조화기(110)와 공기청정기(120)를 돌릴지 선택할 수 있다.
설정 온도가 실내 온도보다 낮고, 실외 온도가 설정 온도와 동일하므로, 냉방 운전 또는 외기 유입으로 설정 온도에 도달할 수 있다. 또한, 실내/외 공기질이 모두 나빠, 공기질 관련해서는 공기청정이 필수적으로 요구된다.
도 7의 예시에서는 환기장치(130)와 공기청정기(120)를 동작시키는 경우의 에너지 사용량이 공기조화기(110)와 공기청정기(120)를 동작시키는 경우의 에너지 사용량보다 작아 환기장치(130)와 공기청정기(120)를 동작시키는 것을 선택할 수 있다.
이에 따라, 사용자의 관여없이 자동으로 효율적인 공조 관리가 가능하고, 에너지 사용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기 시스템 및 그 제어 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
공기조화기: 110
공기청정기: 120
환기장치: 130
제어기: 140
센서: 150
공기청정기: 120
환기장치: 130
제어기: 140
센서: 150
Claims (9)
- 하나 이상의 센서를 통하여 실내의 내기 공기질 데이터를 획득하는 단계;
외부 기기로부터 실외의 외기 온도 데이터 및 외기 공기질 데이터를 획득하는 단계;
설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 및, 상기 외기 공기질에 기초하여, 동작 기기의 종류, 동작 순서, 및, 운전 모드 중 적어도 하나가 상이하게 설정된 복수의 제어 모드 중에서 어느 하나를 최적 제어 모드를 결정하는 단계; 및,
상기 최적 제어 모드로 결정된 제어 모드에 따라 동작하는 단계;를 포함하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 및, 상기 외기 공기질에 기초하여, 동작 기기의 조합이 다른 후보 모드들을 결정하고,
결정된 후보 모드들의 에너지 사용량을 연산하여, 에너지 사용량이 가장 작은 후보 모드를 상기 최적 제어모드로 선택하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하면, 환기장치가 외기를 상기 실내로 유입시키는 제1 모드를 상기 최적 제어모드로 선택하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 작고, 상기 외기 공기질이 공기질 기준을 만족하지 못하면, 환기장치가 실내 공기를 순환시키고, 공기청정기가 동작하는 제2 모드를 상기 최적 제어모드로 선택하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 환기장치는 실내 공기를 순환시키고, 공기조화기가 동작하는 제3 모드를 상기 최적 제어모드로 선택하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도와 상기 외기 온도의 차이가 기설정된 기준치보다 크면, 공기청정기와 공기조화기가 동작하는 제4 모드를 상기 최적 제어모드로 선택하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도, 상기 외기 온도, 상기 내기 공기질, 상기 외기 공기질, 및 에너지 사용량에 기초하여, 상기 최적 제어 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제7항에 있어서,
상기 최적 제어 모드 결정 단계는,
상기 설정 온도와 상기 외기 온도에 기초하여 공기조화기의 운전 여부를 결정하고, 상기 공기조화기 운전의 설정을 유지하고 다른 기기를 동작시키는 것과 상기 공기조화기 운전의 설정을 변경하면서 다른 기기를 동작시키는 것 중에서 에너지 사용량이 적은 조합을 상기 최적 제어 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 공기조화기 시스템의 제어 방법. - 제1항에 있어서,
사용자 위치를 감지하는 단계;
상기 사용자가 특정 공간에 소정 시간 이상 머무르는 경우에, 상기 특정 공간과 덕트로 연결된 다른 공간의 공기를 순환시키는 단계;를 더 포함하는 공기조화기 시스템의 제어 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102443273B1 (ko) * | 2022-06-13 | 2022-09-14 | 주식회사 나라컨트롤 | 데이터 분석 방법을 이용한 에너지 최적화 및 설비 운영 효율화가 가능한 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법 |
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2020
- 2020-04-02 KR KR1020200040359A patent/KR20210123080A/ko unknown
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20200402 |
|
| PG1501 | Laying open of application |