KR101003148B1 - 공조 제어시스템 및 공조 제어 방법 - Google Patents

Abstract

소비 에너지의 증가를 억제한다. 공조 제어시스템은, 냉온수를 내보내는 펌프 9-1, 9-2와, 냉온수의 공급을 받는 공조기 5-1∼5-3과, 냉온수의 유량을 제어하는 밸브 6-1∼6-3과, 밸브 6-1∼6-3에 내장된 유량계측 수단과, 공조기 5-1∼5-3으로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제어하고, 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 넘을 경우에, 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 밸브 개방 정도를 제한하는 공조 제어장치(14)와, 밸브 개방 정도와 통과 유량에 의해 결정되는 공조기 5-1∼5-3의 제어 상태에 의거하여 송수 압력을 제어하는 송수 제어장치(15)를 구비한다.

공조기, 유량계측 수단, 공조 제어장치, 송수 제어장치

Description

공조 제어시스템 및 공조 제어 방법{AIR CONDITIONING CONTROL SYSTEM AND AIR CONDITIONING CONTROL METHOD}

본 발명은, 밸브의 개방 정도를 조절함으로써 공조기에 흐르는 냉온수의 유량을 제어하는 공조 제어시스템 및 공조 제어 방법에 관한 것이다.

종래부터, 냉온수를 열매(熱媒)체로 하는 공조 제어시스템에 관해, 그 열매체의 송수 압력을 제어하는 시스템이 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1, 특허문헌 2참조).

도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 공조 제어시스템의 구성을 나타내는 블럭도이지만, 종래에 있어서도 그 전체구성은 동일하므로, 도 1을 사용하여 종래의 공조 제어시스템에 대하여 설명한다.

1차 펌프 2-1, 2-2에 의해 압송되고 열원기 1-1, 1-2에 의해 열량이 부가된 냉온수(송수)는, 왕로(往路) 헤더 3-1에 보내지고, 2차 펌프 9-1, 9-2에 의해 압송되어 왕로 헤더 3-2를 거쳐 송수 관로(4)에 공급되고, 공조기 5-1∼5-3을 통과하여 환수 관로(7)에 의해 환수로서 환로 헤더(8)에 이르러, 다시 펌프 2-1, 2-2에 의해 압송된다.

공조 제어장치(14)는, 공조기 5-1∼5-3로부터 내보내지는 급기의 온도와 온도 설정값의 편차 혹은 급기의 습도와 습도 설정값의 편차에 의거하여 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제어한다.

또한 공조 제어장치(14)는, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의거하여 공조기 제어 스테이터스를 결정한다.

송수 제어장치(15)는, 공조기 제어 스테이터스에 의거하여 설정 송수 압력을 결정하고, 압력센서(11)에 의해 계측되는 현재의 송수 압력이 설정 송수 압력과 일치하도록, 인버터 9-1a, 9-2a를 통해 2차 펌프 9-1, 9-2의 인버터 회전수를 제어한다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평 8-75223호

[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개평 8-75224호

특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 공조 제어시스템에 의하면, 송수 압력을 가변으로 함으로써, 에너지 절약을 실현할 수 있다.

그러나, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 공조 제어시스템에서는, 온도, 습도설정의 오류(과잉냉방, 과잉난방)등에 의해 설계 최대 유량을 초과하는 냉온수가 공조기에 흐르면, 공조 제어시스템의 소비 에너지가 증가한다는 문제점이 있었다.

일반적으로 공조기의 냉온수 코일은 공급 열량에 따라 설계되고 있으며, 온도 제어 혹은 습도 제어는, 온도 편차 혹은 습도 편차에 근거하는 피드백 제어에 의해, 밸브의 개방 정도를 제어하고, 냉온수 코일을 통과하는 냉온수의 유량을 제어하고 있다.

한편, 일반적으로 온도, 습도설정은 유저 혹은 빌딩 관리 담당자에게 위임되고 있으며, 그들이 설계 조건을 일탈하는 설정 변경을 했을 경우, 설계 최대 유량을 일탈한 냉온수가 공조기의 냉온수 코일을 통과한다. 냉온수 코일은, 설계 온도차 조건과 설계 최대 유량조건에 의해 최대 열량 조건이 정해져 있다.

여기에서, 상기한 바와 같이 설계 최대 유량을 초과하는 냉온수가 냉온수 코일에 흐르면, 펌프의 반송 동력이 증가하여 소비 에너지가 증가한다. 또한 냉온수 코일에 있어서 설계 조건 이상에서 교환할 수 있는 열량은 거의 일정하기 때문에, 유량에 반비례하여 공조기의 입구와 출구의 냉온수의 온도차가 감소하고, 결과적으로 열원기의 효율이 악화되어, 열원기의 소비 에너지가 증가한다.

본래는, 배관 계통마다 밸브의 개방 정도가 최대시에 설계 최대 유량이 되도록 수동 밸브로 조정해야 하지만, 공정수가 걸리기 때문에 행해지지 않고 있다.

또한 요구 유량이 큰 계통의 밸브의 개방 정도를 송수 제어의 판단 지표로부터 벗어나게 하거나, 송수 제어에 있어서의 가중을 약화시키는 등의 방법도 있지만, 현장작업의 수고와 공정수가 증대한다는 문제점이 있었다.

또한 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 공조 제어시스템에서는, 냉온수 코일에 설계 최대 유량을 초과하는 냉온수를 흐르고 있지 않음에도 불구하고, 공조기의 입구와 출구에서 냉온수의 설계 온도차를 확보할 수 없어, 공조 제어시스템의 소비 에너지가 증가한다는 문제점이 있었다. 전술한 바와 같이, 설계 온도차를 확보할 수 없는 경우에는, 열원기의 효율이 악화하고, 열원기의 소비 에너지가 증가한다. 설계 최대 유량을 초과하는 냉온수를 흐르고 있지 않음에도 불구하고, 설계 온도차를 확보할 수 없는 이유는, 공조 부하에 대하여 과유량으로 되어 있기 때문이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 온도, 습도설정의 오류 등에 의해 설계 최대 유량을 초과하는 유량요구가 발생했다고 해도, 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있는 공조 제어시스템 및 공조 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 공조 부하에 대하여 과유량으로 되어 있을 경우에, 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있는 공조 제어시스템 및 공조 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 공조 제어시스템은, 냉온수를 내보내는 펌프와, 상기 냉온수의 공급을 받는 공조기와, 이 공조기에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브와, 상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 수단과, 상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 수단과, 상기 유량계측 수단에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 넘을 경우에, 상기 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 수단과, 상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어수단을 구비하는 것이다.

또한 본 발명의 공조 제어시스템은, 냉온수를 내보내는 펌프와, 상기 냉온수의 공급을 받는 공조기와, 이 공조기에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브와, 상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 수단과, 상기 공조기를 통과한 환수의 온도를 계측하는 환수온도 계측수단과, 상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 수단과, 상기 유량계측 수단에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하이고, 냉방 운전일 때 상기 환수온도 계측수단에 의해 계측된 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우 또는 난방 운전일 때 상기 계측 환수 온도가 설계 환수온도보다 높을 경우에, 냉방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도이상이 되고 난방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 수단과, 상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어수단을 구비하는 것이다.

또한 펌프와 공조기와 밸브를 구비한 공조 제어시스템에 있어서, 본 발명의 공조 제어방법은, 상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 순서와, 상기 밸브를 통 과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 순서와, 이 유량계측 순서에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우에, 상기 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 순서와, 상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어순서를 구비하는 것이다.

또한 펌프와 공조기와 밸브를 구비한 공조 제어시스템에 있어서, 본 발명의 공조 제어 방법은, 상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 순서와, 상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 순서와, 상기 공조기를 통과한 환수의 온도를 계측하는 환수온도 계측순서와, 상기 유량계측 순서에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하이고, 냉방 운전일 때 상기 환수온도 계측순서에 의해 계측된 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우 또는 난방 운전일 때 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 높을 경우에, 냉방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계환수 온도이상이 되고 난방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계환수 온도이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 순서와, 상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어순서를 구비하는 것이다.

본 발명에 의하면, 계측한 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우에 밸브의 개방 정도를 제한하는 것으로, 온도, 습도설정의 오류(과잉냉방, 과잉난방) 등에 의해 설계 최대 유량을 초과하는 유량요구가 발생했다고 해도, 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 억제할 수 있고, 펌프 반송 동력의 증가에 의한 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있다. 또한 본 발명에서는, 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 억제하는 것으로, 공조기의 입구와 출구에서 냉온수의 온도차를 확보할 수 있기 때문에, 열원기의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 열원기의 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 요구 유량이 큰 계통의 밸브의 개방 정도를 송수 제어의 판단 지표로부터 어긋나게 하거나, 송수 제어에 있어서의 가중을 약화시키는 등의 방법을 취할 필요가 없고, 현장작업의 수고를 줄일 수 있다.

또한 본 발명에서는, 계측한 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하이고, 냉방 운전일 때 계측한 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우 또는 난방 운전일 때 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 높을 경우에, 밸브의 개방 정도를 제한하는 것으로, 공조 부하에 대하여 과유량으로 되어 있는 경우에 밸브 통과 유량을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 발명에서는, 공조기의 입구와 출구에서 냉온수의 온도차를 확보할 수 있기 때문에, 열원기의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 열원기의 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있다.

[제1의 실시예]

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 공조 제어시스템의 구성을 나타내는 블럭도다.

도 1의 공조 제어시스템은, 냉온수를 생성하는 냉온수 발생기, 히트펌프, 냉동기, 보일러 등의 열원기 1-1, 1-2와, 이 열원기 1-1, 1-2의 보조기로서의 1차 펌프 2-1, 2-2와, 복수의 열원기 1-1, 1-2로부터의 냉온수를 혼합하는 왕로 헤더 3-1, 3-2와, 송수 관로(4)와, 공조기 5-1∼5-3과, 공조기 5-1∼5-3에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브 6-1∼6-3과, 환수 관로(7)와, 공조기 5-1∼5-3에 있어서 열교환 되어 환수 관로(7)를 통해 보내져 오는 냉온수가 되돌아오는 환로 헤더(8)와, 왕로 헤더 3-1과 3-2 사이에 설치된 2차 펌프 9-1, 9-2와, 왕로 헤더 3-1과 3-2 사이에 설치된 바이패스 밸브(10)와, 배관계 말단의 송수 압력을 계측하는 압력센서(11)와, 공조기 5-1∼5-3으로부터 내보내지는 급기의 온도를 계측하는 급기 온도센서 12-1∼12-3과, 공조기 5-1∼5-3을 통과한 환수의 온도를 계측하는 환수 온도센서(환수온도 계측수단)(13)와, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 조정함으로써 공조기 5-1∼5-3으로의 냉온수의 공급량을 제어하는 공조 제어장치(14)와, 냉온수를 공조기 5-1∼5-3으로 내보내는 펌프 9-1, 9-2등을 제어하는 송수 제어장치(15)로 구성된다.

밸브 6-1∼6-3은, 각각 밸브 6-1∼6-3을 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량 센서(유량계측 수단)를 구비하고 있다. 2차 펌프 9-1, 9-2는, 각각 인버터 9-1a, 9-2a를 구비하고 있다.

1차 펌프 2-1, 2-2에 의해 압송되어 열원기 1-1, 1-2에 의해 열량이 부가된 냉수 또는 온수 등의 열매(송수)는, 왕로 헤더 3-1로 보내지고, 2차 펌프 9-1, 9-2에 의해 압송되어 왕로 헤더 3-2를 거쳐 송수 관로(4)에 공급되고, 공조기 5-1∼5-3을 통과하여 환수 관로(7)에 의해 환수로서 환로 헤더(8)에 이르고, 다시 펌프 2-1, 2-2에 의해 압송된다. 이와 같이, 냉온수는 이상의 경로를 순환한다.

또한, 상기에 있어서, 배관계 말단이라 함은, 건물의 가장 높은 곳에 설치된 밸브의 근방 또는 펌프로부터의 인회 거리가 가장 긴 밸브 근방의 어느 쪽이다. 이 중 어느 쪽을 선택할 지는 건물에 따라 적절히 결정할 수 있다. 송수 압력을 측정하는 장소는 펌프와 밸브 사이의 배관이면 어디라도 좋지만, 특히 배관계 말단에서 측정하는 것이 바람직하다. 즉, 배관계 말단은 배관의 압손에 의한 송수압 저하의 영향을 가장 받아 쉬운 장소이므로, 여기의 송수 압력이 소정의 값을 만족하도록 제어하면, 모든 배관계에 있어서 소정의 송수 압력을 만족시키는 것이 가능하게 된다.

도 2는 공조 제어장치(14)의 구성예를 나타내는 블럭도다. 공조 제어장치(14)는, 급기 온도센서 12-1∼12-3이 계측한 급기온도의 값을 수신하는 급기온도 수신부(140)와, 밸브 6-1∼6-3의 유량 센서가 계측한 유량의 값을 수신하는 유량 수신부(141)와, 환수 온도센서(13)가 계측한 환수온도의 값을 수신하는 환수온도 수신부(142)와, 유저 혹은 건물의 관리 담당자에 의해 설정된 온도 설정값(또는 습도 설정값)을 받는 설정부(143)와, 공조기 5-1∼5-3을 흐르는 냉온수의 설계 최대 유량의 값과, 설계 환수온도 값을 미리 기억하는 기억부(144)와, 공조기 5-1∼5-3에 공급하는 냉온수의 설정 유량을 결정하는 동시에, 공조기 5-1∼5-3의 제어 상 태(공조기 제어 스테이터스)를 결정하는 연산부(145)와, 연산부(145)가 결정한 설정 유량에 의거하여 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제어하는 밸브 제어부(146)와, 공조기 제어 스테이터스를 송수 제어장치(15)에 송신하는 공조기 제어 스테이터스 송신부(147)를 갖는다.

연산부(145)와 밸브 제어부(146)는, 공조제어 수단과 밸브 개방 정도 수단을 구성하고 있다.

도 3은 송수 제어장치(15)의 구성예를 나타내는 블럭도다. 송수 제어장치(15)는, 압력센서(11)가 계측한 송수 압력의 값을 수신하는 송수압력 수신부(150)와, 공조 제어장치(14)로부터 송신된 공조기 제어 스테이터스를 수신하는 공조기 제어 스테이터스 수신부(151)와, 공조기 제어 스테이터스에 의거하여 설정 송수 압력을 결정하는 연산부(152)와, 연산부(152)가 결정한 설정 송수 압력에 의거하여 인버터 9-1a, 9-2a를 통해 2차 펌프 9-1, 9-2의 회전수(이하, 인버터 회전수라고 한다)를 제어하는 펌프 제어부(153)를 갖는다.

다음에 본 실시예의 공조 제어시스템의 동작에 관하여 설명한다. 도 4는 공조 제어장치(14)의 동작을 나타내는 플로챠트, 도 5는 공조 제어장치(14)에 의한 공조기 제어 스테이터스의 결정 방법을 나타내는 플로챠트, 도 6은 송수 제어장치(15)의 동작을 나타내는 플로챠트, 도 7은 송수 제어장치(15)에 의한 종합 송수 스테이터스의 결정 방법을 나타내는 플로챠트이다.

공조기 5-1∼5-3은, 열원기 1-1, 1-2로부터 냉수 또는 온수의 공급을 받아, 공조 제어 에어리어가 되는 실내에서 되돌아오는 공기(환기)와 외기의 혼합 공기를 냉각 또는 가열하고, 냉각 또는 가열한 급기를 실내로 보낸다.

공조 제어장치(14)의 급기온도 수신부(140)는, 급기온도 센서 12-1∼12-3에 의해 계측된 급기 온도를 나타내는 급기 온도신호를 수신한다(도 4 스텝S1).

연산부(145)는, 설정부(143)에 의해 설정된 온도 설정값과 급기온도 수신부(140)가 수신한 급기온도의 값이 일치하도록, 밸브 6-1∼6-3의 설정 유량을 산출한다(스텝S2). 즉, 연산부(145)는, 온도 설정값과 급기 온도의 편차에 의거하여 예를 들면 PID연산에 의해 설정 유량을 구한다. 연산부(145)는, 이러한 설정 유량의 산출을, 공조기와 이것에 대응하는 급기 온도센서의 쌍마다 행한다.

또한, 습도센서에 의해 급기의 습도를 계측하고, 습도 설정값과 현재의 급기 습도의 편차에 의거하여 설정 유량을 산출하도록 해도 된다.

한편, 유량 수신부(141)는, 밸브 6-1∼6-3의 유량 센서에 의해 계측된 냉온수의 밸브 통과 유량을 나타내는 유량신호를 수신한다(스텝S3).

연산부(145)는, 유량 수신부(141)가 수신한 현재의 밸브 통과 유량의 값과 기억부(144)에 기억된 설계 최대 유량의 값을 비교하여, 현재의 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우(스텝S4에 있어서 판정 YES), 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한한다(스텝S5).

밸브 6-1∼6-3의 개방 정도 제한의 구체적인 방법은, 예를 들면 아래와 같이 된다. 연산부(145)는, 현재의 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우에, 또는 스텝S2에서 산출한 설정 유량이 현재의 설정 유량 및 설계 최대 유량보다 작을 경우는, 스텝S2에서 산출한 설정 유량을 새로운 설정 유량으로서 갱신하고, 이 갱신 후의 설정 유량을 밸브 제어부(146)에 출력하는 것으로, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한한다(스텝S5). 또한 연산부(145)는, 현재의 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우에, 또는 스텝S2에서 산출한 설정 유량이 현재의 설정 유량 이상 또는 설계 최대 유량 이상인 경우에는, 설계 최대 유량을 새로운 설정 유량으로서, 이 갱신 후의 설정 유량을 밸브 제어부(146)에 출력하는 것으로, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한한다(스텝S5).

밸브 제어부(146)는, 현재의 밸브 통과 유량의 값이 연산부(145)로부터 출력된 설정 유량의 값에 일치하도록, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제어한다. 이와 같이 하여, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한할 수 있다. 연산부(145)는, 스텝S4, S5의 처리를 밸브 6-1∼6-3 마다 행한다.

기억부(144)에 미리 기억시켜 두는 설계 최대 유량은, 모든 공조기 5-1∼5-3에 공통의 값이어도 되고, 공조기 5-1∼5-3 마다 정한 값이어도 되는 것은 물론이다.

다음에 현재의 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하인 경우(스텝S4에 있어서 판정 NO), 환수온도 수신부(142)는, 환수 온도센서(13)에 의해 계측된 환수온도를 나타내는 환수온도 신호를 수신한다(스텝S6).

연산부(145)는, 환수온도 수신부(142)가 수신한 현재의 환수온도의 값과 기억부(144)에 기억된 설계 환수온도의 값을 비교하여, 현재의 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우(스텝S7에 있어서 판정 YES), 환수온도가 설계 환수온도 이상이 되도록 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한한다(스텝S8).

밸브 6-1∼6-3의 개방 정도 제한의 구체적인 방법은 상기와 같다. 또한 연산부(145)는, 스텝S7에 있어서 현재의 환수온도가 설계환수 온도이상인 경우, 스텝S2에서 산출한 설정 유량을 새로운 설정 유량으로서, 이 갱신 후의 설정 유량을 밸브 제어부(146)에 출력하는 것으로, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제어한다(스텝S9).

또한, 현재의 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우에 스텝S7에 있어서 판정 YES가 되는 것은 냉방 운전인 경우다. 난방 운전인 경우에는, 현재의 환수온도가 설계 환수온도보다 높을 경우에 스텝S7에 있어서 판정 YES, 현재의 환수온도가 설계 환수온도 이하인 경우에 판정 NO가 되도록 하고, 스텝S7에 있어서 판정 YES인 경우에 환수온도가 설계 환수온도 이하가 되도록 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한하면 된다. 설계 환수온도는, 냉수(냉방 운전)인 경우와 온수(난방 운전)인 경우에 따로따로 설정되는 것은 물론이다.

스텝S5, S8, S9의 처리 종료 후, 연산부(145)는, 밸브 6-1∼6-3의 유량제어상태에 의거하여 공조기 5-1∼5-3의 제어 상태(공조기 제어 스테이터스)를 결정하고(스텝S1O), 이 공조기 제어 스테이터스를 공조기 제어 스테이터스 송신부(147)를 통해 송수 제어장치(15)에 송신한다(스텝S11). 스텝S1O에 있어서의 공조기 제어 스테이터스의 결정 방법을 도 5를 사용하여 설명한다.

우선, 연산부(145)는, 밸브 6-1∼6-3의 전체 개방상태가 소정시간(예를 들면 5분)유지되었는 지 여부를 체크하여(도 5 스텝S21), 소정시간 유지되지 않았을 경우에는, 해당하는 공조기의 공조기 제어 스테이터스를 「송수압 과다」로 한다(스텝S22). 또한 연산부(145)는, 밸브 6-1∼6-3의 전체 개방상태가 소정시간 유지되었 을 경우, 유량부족 상태(실제의 밸브 통과 유량이 설정 유량보다도 부족한 상태)가 소정시간(예를 들면 5분)유지되었는 지 여부를 체크한다(스텝S23).

연산부(145)는, 유량부족 상태가 소정시간 유지되지 않았을 경우에는, 해당하는 공조기의 공조기 제어 스테이터스를 「최적 송수압」으로 하고(스텝S24), 유량부족 상태가 소정시간 유지되었을 경우에는, 해당하는 공조기의 공조기 제어 스테이터스를 「송수압 부족」으로 한다(스텝S25). 이와 같이 하여, 스텝S1O의 처리가 종료한다. 연산부(145)는, 스텝S1O, S11의 처리를 공조기 5-1∼5-3마다(밸브 6-1∼6-3마다) 행한다.

공조 제어장치(14)는, 이상과 같은 도 4에 나타내는 스텝S1∼S11의 처리를, 시스템이 동작 정지할 때까지(도 4 스텝S12에 있어서 YES), 반복해서 행한다.

다음에 송수 제어장치(15)의 동작을 도 6, 도 7을 사용하여 설명한다. 송수 제어장치(15)의 공조기 제어 스테이터스 수신부(151)는, 공조 제어장치(14)로부터 보내져 오는 공조기 제어 스테이터스를 수신한다(도 6 스텝S31).

송수 제어장치(15)의 연산부(152)는, 수신한 공조기 제어 스테이터스에 의거하여 종합 송수 상태(종합 송수 스테이터스)를 결정한다(스텝S32). 스텝S32에 있어서의 종합 송수 스테이터스의 결정 방법을 도 7을 사용하여 설명한다.

우선, 연산부(152)는, 각 공조기 5-1∼5-3의 공조기 제어 스테이터스에 「송수압 부족」이 하나라도 있는지 여부를 체크하여(도 7 스텝S41), 「송수압 부족」이 하나라도 있으면 종합 송수 스테이터스를 「송수압 부족」으로 결정한다(스텝S42). 연산부(152)는, 각 공조기 5-1∼5-3의 공조기 제어 스테이터스에 「송수압 부족」이 없을 경우, 「송수압 과다」의 개수를 체크하고(스텝S43), 「송수압 과다」의 개수가 설정 개수(본 실시예에서는 1개)이상이면, 종합 송수 스테이터스를 「송수압 과다」로 결정한다(스텝S44). 또한 연산부(152)는, 「송수압 과다」의 개수가 설정 개수 미만이면, 종합 송수 스테이터스를 「최적 송수압」으로 결정한다(스텝S45). 이와 같이 하여, 스텝S32의 처리가 종료한다.

다음에 연산부(152)는, 종합 송수 스테이터스에 의거하여 설정 송수 압력을 결정한다(도 6 스텝S33). 설정 송수 압력의 결정 방법은, 예를 들면 아래와 같이 된다. 연산부(152)는, 종합 송수 스테이터스가 「최적 송수압」이면, 현재의 설정 송수 압력을 변경하지 않고 유지한다(스텝S33). 또한 연산부(152)는, 종합 송수 스테이터스가 「송수압 부족」이면, 현재의 설정 송수 압력에 소정의 설정값 변경량△P를 가산한 값을 새로운 설정 송수 압력으로 한다(스텝S33). 또한 연산부(152)는, 종합 송수 스테이터스가 「송수압 과다」이면, 현재의 설정 송수 압력으로부터 소정의 설정값 변경량△P를 감산한 값을 새로운 설정 송수 압력으로 한다(스텝S33).

송수 제어장치(15)의 송수압력 수신부(150)는, 압력센서(11)에 의해 계측된 송수 압력을 나타내는 송수 압력신호를 수신한다(스텝S34).

그리고, 연산부(152)는, 스텝S33에서 결정한 설정 송수 압력의 값을 펌프 제어부(153)에 출력하는 것으로, 송수 압력을 제어한다(스텝S35). 펌프 제어부(153)는, 압력센서(11)에 의해 계측된 현재의 송수 압력이 설정 송수 압력과 일치하도록, 인버터 9-1a, 9-2a를 통해 2차 펌프 9-1, 9-2의 인버터 회전수를 제어한다.

송수 제어장치(15)는, 이상과 같은 도 6에 나타내는 스텝S31∼S35의 처리를, 시스템이 동작 정지할 때까지(도 6스텝 S36에 있어서 YES), 반복해서 행한다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 계측한 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우에 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한하는 것으로, 온도, 습도설정의 오류(과잉냉방, 과잉난방)등에 의해 설계 최대 유량을 초과하는 유량요구가 발생했다고 해도, 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 억제할 수 있고, 펌프 반송 동력의 증가에 의한 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있다. 또한 본 실시예에서는, 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 억제하는 것으로, 공조기 5-1∼5-3의 입구와 출구에서 냉온수의 온도차를 확보할 수 있기 때문에, 열원기 1-1, 1-2의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 열원기 1∼1, 1-2의 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있다. 또한 본 실시예에서는, 요구 유량이 큰 계통의 밸브의 개방 정도를 송수 제어의 판단 지표로부터 어긋나게 하거나, 송수 제어에 있어서의 가중을 약화시키는 등의 방법을 취할 필요가 없고, 현장작업의 수고를 생략할 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 계측한 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하이고, 또한 냉방 운전일 때 계측한 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우 또는 난방 운전일 때 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 높을 경우에, 밸브 6-1∼6-3의 개방 정도를 제한하는 것으로, 공조 부하에 대하여 과유량으로 되어 있을 경우에 밸브 통과 유량을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는, 공조기 5-1∼5-3의 입구와 출구에서 냉온수의 온도차를 확보할 수 있기 때문에, 열원기 1-1, 1-2의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 열원기 1-1, 1-2의 소비 에너지의 증가를 억제할 수 있다.

또한 본 실시예와 같이, 밸브 6-1∼6-3에 유량 센서를 내장시키는 것으로, 배관으로의 유량 센서 시공을 할 필요가 없어지고, 본 발명의 적용 대상물건을 넓힐 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 2차 펌프 9-1, 9-2를 갖는 시스템으로의 적용 예로서 설명했지만, 1차 펌프 2-1∼2-3만을 갖는 시스템에 있어서도, 본 실시예와 같은 방법으로 1차 펌프 2-1∼2-3을 제어하면 된다.

또한 본 실시예에서 설명한 공조 제어장치(14), 송수 제어장치(15)는, 각각 CPU, 기억장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와 이들의 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 이것들의 컴퓨터의 CPU는, 기억장치에 격납된 프로그램에 따라 본 실시예에서 설명한 처리를 실행한다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 공조 제어에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 공조 제어시스템의 구성을 나타내는 블럭도다.

도 2는 도 1의 공조 제어시스템의 공조 제어장치의 구성예를 나타내는 블럭도다.

도 3은 도 1의 공조 제어시스템의 송수 제어장치의 구성예를 나타내는 블럭도다.

도 4는 도 2의 공조 제어장치의 동작을 나타내는 플로챠트이다.

도 5는 도 2의 공조 제어장치에 의한 공조기 제어 스테이터스의 결정 방법을 나타내는 플로챠트이다.

도 6은 도 3의 송수 제어장치의 동작을 나타내는 플로챠트이다.

도 7은 도 3의 송수 제어장치에 의한 종합 송수 스테이터스의 결정 방법을 나타내는 플로챠트이다.

[부호의 설명]

1-1, 1-2 : 열원기 2-1, 22-2 : 1차 펌프

3-1, 3-2 : 왕로 헤더 4 : 송수 관로

5-1∼5-3 : 공조기 6-1∼6-3 : 밸브

7 : 환수 관로 8 : 환로 헤더

9-1, 9-2 : 2차 펌프 9-1a, 9-2a : 인버터

10 : 바이패스 밸브 11 : 압력 센서

12-1∼12-3 : 급기 온도센서 13 : 환수 온도 센서

14 : 공조 제어장치 15 : 송수 제어장치

140 : 급기 온도 수신부 141 : 유량 수신부

142 : 환수 온도 수신부 143 : 설정부

144 : 기억부 145 : 연산부

146 : 밸브 제어부 147 : 공조기 제어 스테이터스 수신부

150 : 송수압력 수신부 151 : 공조기 제어 스테이터스 수신부

152 : 연산부 153 : 펌프 제어부

Claims (4)

1. 냉온수를 내보내는 펌프와,

   상기 냉온수의 공급을 받는 공조기와,

   이 공조기에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브와,

   상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 수단과,

   상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 수단과,

   상기 유량계측 수단에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 넘을 경우에, 상기 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 수단과,

   상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 제어시스템.
2. 냉온수를 내보내는 펌프와,

   상기 냉온수의 공급을 받는 공조기와,

   이 공조기에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브와,

   상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 수단과,

   상기 공조기를 통과한 환수의 온도를 계측하는 환수온도 계측수단과,

   상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 수단과,

   상기 유량계측 수단에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하이고, 냉방 운전일 때 상기 환수온도 계측수단에 의해 계측된 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우 또는 난방 운전일 때에 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 높을 경우에, 냉방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도 이상이 되고 난방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도 이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 수단과,

   상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 제어시스템.
3. 냉온수를 내보내는 펌프와, 상기 냉온수의 공급을 받는 공조기와, 이 공조기에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브를 구비한 공조 제어시스템에서, 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조 제어 방법으로서,

   상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 순서와,

   상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 순서와,

   이 유량계측 순서에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량을 초과할 경우에, 상기 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 순서와,

   상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
4. 냉온수를 내보내는 펌프와, 상기 냉온수의 공급을 받는 공조기와, 이 공조기에 공급되는 냉온수의 유량을 제어하는 밸브를 구비한 공조 제어시스템에서, 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조 제어 방법으로서,

   상기 공조기로부터 내보내지는 급기의 온도와 설정 온도의 편차에 의거하여 상기 밸브의 개방 정도를 제어하는 공조제어 순서와,

   상기 밸브를 통과하는 냉온수의 유량을 계측하는 유량계측 순서와,

   상기 공조기를 통과한 환수의 온도를 계측하는 환수온도 계측순서와,

   상기 유량계측 순서에 의해 계측된 밸브 통과 유량이 설계 최대 유량 이하이고, 냉방 운전일 때에 상기 환수온도 계측순서에 의해 계측된 계측 환수온도가 설계 환수온도보다 낮을 경우 또는 난방 운전일 때에 상기 계측 환수온도가 설계 환 수온도보다 높을 경우에, 냉방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도 이상이 되고 난방 운전일 때는 상기 계측 환수온도가 설계 환수온도 이하가 되도록 상기 밸브 개방 정도를 제한하는 밸브 개방 정도 제한 순서와,

   상기 밸브 개방 정도와 밸브 통과 유량에 의해 결정되는 공조기의 제어 상태에 의거하여 상기 펌프로부터 상기 공조기로 내보내지는 냉온수의 압력인 송수 압력을 제어하는 송수압력 제어순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.

Images