KR100808863B1 - 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 총 전력량에 따라 실외기에 구비된 멀티 압축기 중 일부 압축기를 오프 제어함으로써 온 된 압축기를 통해 냉/난방 능력을 저하시킨 냉매를 복수 실내기에 고르게 공급하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 멀티 공기조화기 가동 시 멀티 공기조화기의 총 전력량을 산출하고, 상기 총 전력량을 기준 전력량과 비교한 후 미리 설정된 알고리즘으로 실외기에 구비된 다수 압축기 각각을 온 또는 오프 제어하는 과정을 수행한다.

Description

멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법{Method and peak electric power control system of multi-air conditioner}

도 1은 종래 기술에 따른 멀티 공기조화 시스템의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템의 구성도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력량 레벨에 따라 오프 제어되는 압축기의 설정표이고,

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 공기 조화기의 최대 전력 제어 방법의 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 실내기 20: 실외기

30: 중앙제어기

본 발명은 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 총 전력량이 최대 전력량 이상일 경우 실외기에 구비된 멀티 압축기를 오프 제어함으로써 총 전력량이 최대 전력량을 넘지 않도록 하고, 최대 전력량을 넘지 않는 총전력량에 따라 일부 압축기를 온 제어하고 나머지 압축기를 오프 제어하여 냉/난방 능력을 저하시킨 냉매를 복수 실내기에 고르게 공급하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 멀티 공기조화기 시스템이란 실외기와 연결된 실내기가 복수 대가 존재하는 시스템으로서 실외기와 연결되는 중앙제어기를 통해 건물 등에 설치되는 복수개의 실내기를 제어할 수 있도록 하는 시스템을 의미한다.

학교나 빌딩과 같은 곳은 분리된 공간이 복수 개 존재하고, 각 공간은 냉난방 조절을 위해서 공기조화기가 설치되어 있으며, 복수 개의 공기조화기는 동일 건물에 설치되어 있기 때문에, 하나의 전력 공급 라인을 통해서 전력을 공급받게 된다.

종래 멀티 공기조화기 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 멀티 공기조화기를 통합 제어하는 중앙제어기(30)와, 중앙제어기와 연결되는 실외기(20)와, 실외기(20) 한 대에서 공급되는 냉매를 공유하는 복수개의 실내기(10)로 구성된다.

이때, 중앙 제어기(30)는 멀티 공기 조화기의 최대 전력 제어 시 실내기(10)의 운전모드를 조작하여 최대 전력을 제어하게 된다. 즉, 실내기(10)의 운전 용량이 최대 용량으로 설정되고 실외기(20)의 총 운전 용량을 정하여, 멀티 공기조화기의 가동을 위한 복수 실내기(10)의 총 운전 전력량이 미리 설정된 실외기(20)의 최 대 전력량 이하로 한정 되도록 제어한다.

그러나, 종래 멀티 공기조화기 시스템은 총 전력량이 최대 전력량을 초과하는 경우 특정 공간의 실내기의 동작을 정지 시키도록 구성되어, 운전이 중지된 실내기(10)가 설치된 공간에서 생활하는 사용자는 동절기나 하절기에 불편이 가중되는 문제점이 있다.

예를 들어, 4.2KW 실내기 10대가 운전을 할 경우 총 42KW가 사용되게 되는 데 최대 전력량의 설정값이 30KW이면 3대의 실내기의 운전이 중지되거나 송풍으로 전환하게 하여 최대 전력량을 넘지 않게 한다.

이런 경우 운전이 중지되거나 송풍으로 전환된 실내기가 설치된 장소는 실내온도가 상승하게 되고 사용자는 피해를 보게 된다.

특히, 공기조화기는 초기 구동 시에는 물론, 정상 운전 시에도 소비전력이 상당한 가전기기이므로, 이러한 공기조화기가 건물 내 복수 개 설치되어 있는 경우 공기조화기의 최대 전력량이 건물 내 설치된 전원차단기의 허용범위를 초과할 우려가 있어 전원차단의 위험도 있다. 이에 따라 가동 중인 공기조화기는 물론, 기타 가전기기에 물리적 충격을 주기 때문에 제품의 내구성을 저하시킬 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 멀티 압축기를 구비한 실외기에서, 최대 전력량 제어를 할 경우 총 전력량에 따라 멀티 압축기를 온 또는 오프 제어하여 냉방능력을 조절하여 전실이 고르게 냉/난방 유지되도록 하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 멀티 공기조화기로 인해 건물 내에서 사용하는 타 가전기기들의 전원 차단을 방지할 수 있는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템 및 방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 수단은 다수 압축기를 구비한 실외기; 상기 실외기에 연결된 복수 실내기; 및 최대 전력량 및 기준 전력량이 설정되어 있고, 소비 중인 총 전력량을 산출하며 산출된 총 전력량과 미리 설정된 기준 전력량을 비교하고, 미리 설정된 알고리즘으로 상기 복수 압축기를 각각 온 또는 오프 제어하는 중앙제어기;로 구성된다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 기술적인 방법은 멀티 공기조화기 가동 시 멀티 공기조화기의 총 전력량을 산출하고, 상기 총 전력량을 기준 전력량과 비교한 후 미리 설정된 알고리즘으로 실외기에 구비된 다수 압축기 각각을 온 또는 오프 제어하는 과정을 수행한다.

본 발명에 의하면 총 전력량에 따라 일부 압축기를 오프 제어함으로써 실내기가 설치된 복수 공간의 냉방을 고르게 유지시킬 수 있고, 에너지를 효율적으로 관리를 할 수 있다.

또한 총 전력량이 최대 전력량을 초과하는 경우 중앙 제어기가 실외기의 멀티 압축기를 오프 제어하여 총 사용량이 최대 전력량을 넘지 않도록 제어함으로써 복수 공간에서 사용하는 타기기의 전원이 차단되는 것을 방지할 수 있어, 타기기의 고장을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템의 구성도로서, 실내기(10), 실외기(20) 및 중앙제어기(30)로 구성된다.

실내기(10)는 실내 공기가 흡입된 후 열 교환이 수행되는 실내 열 교환기와, 실내기(10)의 외부에서 실내 공기가 흡입되어 실내 열 교환기를 거친 후 다시 실내기(10)의 외부로 토출하도록 하는 실내팬과, 실내팬을 회전시키는 실내팬 모터와 실내기(10)의 각 장치들을 제어하고 실외기(20)의 마이컴과 통신을 하는 실내기 마이컴을 포함한다.

또한, 실내기(10)의 실내 열 교환기에 연결된 배관 중에서 냉방운전 시 냉매가 흡입되는 배관에는 냉매를 팽창시키는 실내 전동변이 설치되어 있고, 냉방운전 시 실내 열 교환기에서 배출된 냉매가 흐르는 배관에는 실내기(10) 자체에 고장이 발생하거나 실내기(10) 및 실외기(20) 사이에 통신 이상이 발생되면 자동으로 또는 실내기(10)의 마이컴의 제어명령에 의해 실내 열교환기를 흐르는 냉매의 흐름을 조절하는 냉매조절밸브가 설치되어 있다. 그리고 실내온도를 감지하는 실내온도센서가 실내기 마이컴과 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 실내기(10)는 최대 전력량 제어 시 총 전력량이 상승할 때마다 실외기의 다수 압축기에서 현재보다 저하된 냉매량을 공급하기 때문에 현재 설정 모드 시의 냉/난방 운전 능률보다 저하된 냉/난방 운전 모드로 운전하게 됨으로써 모든 공 간이 고르게 냉/난방되도록 할 수 있다.

실외기(20)는 냉매를 압축하는 멀티 압축기와, 각 압축기(21 내지 24)에서 토출되는 냉매의 흐름방향을 조절하는 사방밸브와, 멀티 압축기에서 압축된 냉매를 전달 받아 외부공기와 열 교환하는 실외 열 교환기와, 실외 열 교환기로 강제송풍 하는 실외팬과, 실외팬을 회전시키는 실외팬 모터를 포함한다.

또한 실외기(20)는 냉방운전 시에는 폐쇄되고 난방운전 시에는 개도를 조절하여 냉매를 팽창시키는 실외 전동변과, 실외 전동변에 병렬로 설치되어 냉방운전 시에만 냉매를 우회 시키는 체크밸브와, 냉매를 가스상태로 압축기에 전달하기 위한 어큐뮬레이터와, 실외기(20)의 각 장치들을 제어하고 복수 실내기(10)의 마이컴과 통신을 하는 실외기 마이컴을 포함한다.

또한 실외기(20)는 중앙제어기(30)의 제어 명령에 따라 멀티 압축기 중 일부 압축기만 온 제어하고 온 된 압축기의 용량에 따라 냉매량을 조절하여 복수 실내기(10)로 공급한다. 아울러, 실외기(20)에 구비된 멀티 압축기 중 일부는 용량 가변형 및 나머지는 용량 고정형 압축기를 사용하는 것이 바람직하다.

중앙제어기(30)는 복수의 실내기(10)와, 복수의 실내기(10)가 연결된 실외기(20)를 제어하기 위한 명령을 입력하고 최대 전력량 및 기준 전력량이 설정되어 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 최대 전력량 보다 작되 사용 가능한 기준 전력량을 일정 범위로 나눈 다 단계의 레벨이 설정되어 있고, 다수 압축기 중 일부는 오프 제어하며 나머지는 온 제어하는 멀티 압축기 온/오프 명령이 레벨과 연관되어 설정되어 있다.

또한 중앙제어기(30)는 공기조화기 가동 시 공기조화기의 총 전력량을 산출하고, 산출된 총 전력량이 어느 레벨에 포함되는지 판별하며, 판별된 레벨에 따라 일부 압축기를 오프 제어하며 나머지 압축기를 온 제어하고, 공기조화기의 총 전력량이 최대 전력량과 동일한 경우 모든 압축기를 오프하도록 제한한다. 이때 멀티 압축기 온/오프 제어 명령 신호를 실외기(20)로 전송한다.

아울러 중앙제어기(30)는 총 전력량의 사용상태를 전달해 주는 총 전력량산출부와, 실내기(10) 및 실외기(20)의 마이컴 사이의 인터페이스를 위한 통신부를 더 포함하고 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 방법의 순서도로서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

우선, 중앙제어기(30)는 최대 전력량 및 기준 전력량이 미리 설정(S1)되어 있고, 사용 가능한 기준 전력량을 일정 범위로 나눈 후 나눠진 기준 전력량 별로 다 단계의 레벨이 미리 설정(S2)되어 있고, 레벨별로 멀티 압축기 중 일부는 오프 제어하고 나머지는 온 제어하는 각 압축기 온/오프 명령이 미리 설정(S3)되어 중앙제어기(30)에 저장되어 있다.

다음, 중앙제어기(30)는 멀티 공기조화기의 총 전력량을 산출(S4)하고, 산출된 총 전력량이 설정된 최대 전력량 이상인지 판단(S5)한다.

이때 산출된 총 전력량이 최대 전력량(100KW) 이상일 경우 모든 압축기를 오프(S7) 시켜 멀티 공기조화기의 총 전력량이 최대 전력량을 넘지 않도록 한다.

만약, 공기 조화기의 총 전력량이 최대 전력량 이하인 경우, 산출된 총 전력 량이 다 단계의 레벨 중 어느 단계의 레벨에 설정된 기준 전력량에 포함되는지 판단(S7)한다.

다음, 산출된 총 전력량이 어느 단계의 레벨인지 판단(S7)되면, 판단된 레벨과 연관되어 설정된 일부 압축기를 오프 시키고 나머지 압축기를 온(S8) 시켜, 온 된 압축기를 통해 압축된 냉매를 복수 실내기로 공급(S9)한다.

즉, 도 3에 도시된 바를 참조하여 설명하면, 산출된 총 전력량이 레벨 1의 설정 전력량의 범위(전력량 10 내지 50KW)에 포함되는지, 산출된 총 전력량이 레벨 1에 포함되지 않는 경우, 총 전력량이 레벨 2의 설정 전력량의 범위에 포함(전력량 50 내지 70KW)되는지 또는 총 전력량이 레벨 3의 설정 전력량의 범위(전력량 70 내지 99KW)에 포함되는지 판별(S6)한다.

다음, 판별된 레벨이 레벨 1인 경우 압축기 4(24)를 오프 시키고 압축기 1(21), 압축기 2(22), 압축기3(23)을 온(S8)시켜 멀티 압축기의 총용량을 낮추고, 온 된 압축기(21, 22, 23)를 통해 냉매를 압축한다.

만약, 판별된 레벨이 레벨 2인 경우 압축기 3(23) 및 압축기 4(24)를 오프 시키고 압축기 1(21) 및 압축기 2(22)을 온(S8)시켜 멀티 압축기의 총용량을 낮추고, 온 된 압축기(21, 22)를 통해 냉매를 압축한다.

만약, 판별된 레벨이 레벨 3인 경우 압축기 2(22), 압축기3(23) 및 압축기 4(24)를 오프 시키고 압축기 1(21)을 온(S8)시켜 멀티 압축기의 총용량을 낮추며, 온 된 압축기1(21)을 통해 냉매를 압축한다.

다음, 온 제어된 압축기는 냉매를 압축하여 복수 공간에 각각 설치된 실내 기(10)로 공급한다.

이때 복수 실내기(10)는 냉방 운전 시 실내 전동변을 통해 팽창된 냉매를 실내 열 교환기로 공급하고, 실내 열교환기에 공급된 냉매는 기체로 변화한 후 증발되어 실내 공간에 냉기를 공급한다.

이와 같이, 총 전력량에 따라 압축기를 오프 시킴으로써 총 전력량이 최대 전력량을 넘지 않도록 함과 동시에 우선순위에 따른 특정 공간의 실내기의 운전이 정지되는 일없이, 모든 공간의 실내기의 냉/난방 능률을 저하시킴으로써 모든 공간을 고르게 냉/난방 조절할 수 있다.

또한 실외 멀티 압축기의 용량을 저하시켜 총 전력량을 감소시킴으로써, 타 전자기기의 전원차단의 문제를 방지할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 총 전력량에 따라 멀티 압축기의 온오프를 제어하고, 총 전력량이 최대 전력량을 초과하는 경우에는 중앙 제어기가 실외기의 모든 멀티 압축기를 오프 제어하여 최대 전력량을 제어함으로써 실내기가 설치된 복수 공간의 냉방을 고르게 유지시킬 수 있고, 에너지를 효율적으로 관리를 할 수 있다.

또한 멀티 공기조화기의 총 전력량이 최대전력량을 넘지 않도록 제어함으로 써 복수 공간에서 사용하는 타기기의 전원이 차단되는 것을 방지할 수 있어, 타기기의 고장을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 다수 압축기를 구비한 실외기;

   상기 실외기에 연결된 복수 실내기; 및

   최대 전력량 및 복수의 기준 전력량이 설정되어 있되, 상기 복수 기준 전력량에 따라 다단계의 레벨이 설정되어 있고 상기 레벨에 상응하여 오프 제어되는 압축기가 설정되어 있으며, 미리 설정된 알고리즘으로 소비 중인 총 전력량을 산출한 후 산출된 총 전력량과 기준 전력량을 비교하여 총전력량의 해당 레벨을 판별하고, 판별된 레벨에 따라 일부 압축기를 오프 제어하고 나머지 압축기를 온 제어하는 중앙제어기;로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 중앙제어기의 알고리즘은

   상기 최대 전력량과 산출된 총 전력량이 동일하면 모든 압축기를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 시스템.
3. 기준 전력량에 상응하는 다 단계의 레벨과, 상기 각 레벨에 따라 온 또는 오프되는 압축기를 중앙제어기에 미리 설정하고,

   멀티 공기조화기 가동 시 멀티 공기조화기의 총 전력량을 산출하고,

   상기 총 전력량을 기준 전력량과 비교한 후 미리 설정된 알고리즘으로 실외기에 구비된 다수 압축기를 각각 온 또는 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 방법.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서, 상기 총 전력량을 기준 전력량과 비교한 후 다수 압축기를 온 또는 오프 제어하는 단계는,

   상기 총 전력량과 기준 전력량을 비교하여 총 전력량이 포함되는 레벨을 판별하고,

   상기 판별된 레벨에 따라 일부 압축기를 오프 제어하고 나머지 압축기를 온 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 방법.
6. 제 3항에 있어서, 상기 멀티 공기조화기의 총 전력량을 산출하는 단계는,

   상기 산출된 총 전력량과 미리 설정된 최대 전력량이 동일하면 모든 압축기를 오프 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티 공기조화기의 최대 전력 제어 방법.

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