KR101133894B1 - 건물의 에너지 관리 방법, 관리서버 및 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나 이상의 건물에 대하여, 건물에 설치된 다수 설비들을 효율적으로 관리하여 에너지 절감효과를 높이기 위한 건물의 에너지 관리방법, 관리서버 및 기록매체에 관한 것이다.
본 발명은 환경조건에 따라 설계된 설비가동 스케쥴이 매트릭스(matrix)로 구성되는 에너지 효율 매트릭스, 및 상기 에너지 효율 매트릭스의 셀에 각각 해당되는 상기 설비가동 스케쥴 중 적어도 하나 이상이 사용자에 의해 선택되면, 선택된 상기 설비가동 스케쥴을 건물 내 설치된 설비에 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 설비가동 제어부를 포함하는 건물의 에너지 관리 서버를 제공한다.

Description

건물의 에너지 관리 방법, 관리서버 및 기록매체{Building management server, the method thereof and recording medium managing the comsuming energy of the facilities in the building}

본 발명은 건물의 에너지 관리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물에 설치되어 있는 설비에서 소모되는 에너지를 효율적으로 관리하기 위한 건물의 에너지 관리방법, 관리서버 및 기록매체에 관한 것이다.

사회가 발전하고 생활 문화가 변화하면서 빌딩(Building) 등과 같은 대형 건물들은 단순한 주거 공간이나 업무 수행공간이 아닌, 쾌적하고 편안한 휴식 공간과 업무 능률을 향상시키는 공간으로 변해가고 있다.

빌딩은 이와 같은 변화에 발맞춰 대형화되고 그에 걸 맞는 첨단 기능을 갖추게 되었으며, 그에 따라 조명설비, 공조설비의 운용관리 또는 에너지 관리 등의 종합적인 관리가 필요하게 되었다.

종래의 빌딩 관리 서비스 방법으로는 빌딩에 설치된 설비나 장치에 시리얼 인터페이스를 연결하거나 빌딩자동화 제어망을 연결하여 각 설비들로부터 상태정보를 제공받고 제공받은 상태정보를 이용하여 각 설비들을 개별적으로 직접 관리 및 제어하는 방법이 사용되고 있다.

그런데, 이러한 종래의 방법은 빌딩에 설치되는 설비들의 수가 증가할수록 각 설비들을 개별적으로 관리 및 제어하는 것이 어려워진다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 에너지 절감을 위해 미리 설계된 다수의 설비가동 스케쥴을 사용자에게 제공하고 그 중 선택된 설비가동 스케쥴에 따라 건물에 설치된 설비가 운용되도록 하는 건물의 에너지 관리방법, 관리서버 및 기록매체를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 환경조건에 따라 미리 설계된 다수의 설비가동 스케쥴이 매트릭스(matrix)로 구성되는 에너지 효율 매트릭스; 및 상기 에너지 효율 매트릭스의 셀에 각각 해당되는 상기 설비가동 스케쥴 중 적어도 하나 이상이 사용자에 의해 선택되면, 선택된 상기 설비가동 스케쥴을 건물 내 설치된 설비에 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 설비가동 제어부를 포함하는 건물의 에너지 관리 서버를 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은, 건물의 에너지 관리서버가 상기 건물에서 소모되는 에너지를 관리하는 방법에 있어서, 미리 설계된 다수의 설비가동 스케쥴이 환경조건에 따라 매트릭스 형식으로 구성되어 에너지 효율 매트릭스로 제공되는 단계; 및 상기 에너지 효율 매트릭스에 대하여 적어도 하나 이상의 셀이 선택되면, 선택된 셀에 해당하는 상기 설비가동 스케쥴 중 하나를 건물에 설치된 설비에 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 단계를 포함하는 건물의 에너지 관리 방법을 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 건물의 에너지 관리 서버가 건물에 설치된 설비에서 소모되는 에너지를 관리하는 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, 미리 설계된 설비가동 스케쥴이 매트릭스로 구성된 에너지 효율 매트릭스를 표시하는 기능; 및 상기 에너지 효율 매트릭스의 각 셀 중 사용자에 의해 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 기능을 구현하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 건물의 환경 조건에 따라 에너지 절감을 위한 설비가동 스케쥴을 사용자에게 제공함으로써 사용자가 여러 종류의 설비 또는 설비 각각에 대해 보다 간편하고 용이하게 가동을 제어할 수 있다.

또한, 제공된 설비가동 스케쥴을 토대로 각 설비 또는 해당 건물에 최적화된 설비가동 스케쥴을 설정할 수 있으므로 불필요한 에너지가 소모되는 것을 최소화할 수 있으며 건물의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 건물관리 시스템의 구성이 간략하게 도시된 도면이다.
도2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 건물관리 시스템의 구성이 간략하게 도시된 도면이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리의 개념이 도시된 개념도이다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리 서버의 구성이 도시된 블록도이다.
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 효율 매트릭스의 기초데이터가 도시된 예시도이다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 효율 매트릭스가 도시된 예시도이다.
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리방법이 도시된 순서도이다.

우선, 본 발명에 따른 건물은 사무실용의 대형 건축구조물이나 은행, 호텔, 학교, 병원, 주거용 건축물은 물론이고 공장이나 사업장 등의 모든 건축물이 해당될 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 사무실용 대형 건축물(빌딩)을 예로 하여 설명할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 건물관리시스템의 구성이 간략하게 도시된 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 건물관리시스템은, 도1을 참조하면, 하나의 건물 내에 설치된 적어도 한 종류 이상의 설비 및 상기 설비와 네트워크(10)를 통해 연결되어 상기 설비의 동작을 제어하는 에너지 관리서버(100)를 포함한다.

전술한 네트워크(10)는 물리적인 유선 케이블 또는 무선 네트워크로 구현되어 에너지 관리서버에서 임의의 설비로 가동제어 메시지가 송신될 수 있다.

전술한 설비는 건물 내에 설치되어 건물을 이용하는 사람들에게 제공되는 도구, 기계, 장치를 포함하며, 구체적으로는 형광등, 백열등, LED 등의 조명설비, 에어컨 등의 공조설비, 난방기, 배수설비, 전기설비 등이 포함된다. 본 명세서에서는 상기 설비로서 공조설비를 예로 하여 주로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며 가동 스케쥴 관리가 가능한 모든 설비에 대해서 적용될 수 있음은 물론이다.

전술한 에너지 관리서버(100)는 상기 설비의 대기/운전/정지 등의 동작을 제어하고 모니터링하는데, 제어하고자 하는 설비가 설치된 건물 내에 배치되거나 원격지에 위치하여 상기 건물에 설치된 설비의 동작을 제어하고 모니터링할 수 있다. 또한, 관리자의 입력에 따라 소정의 시간이나 기간동안 상기 설비의 가동 스케쥴을 결정하고 결정된 가동 스케쥴에 따라 해당 설비가 자동으로 동작되도록 한다.

한편, 상기 에너지 관리서버는 도1에 도시된 바와 같이 하나의 건물에 대하여 설비를 제어하거나, 다수의 건물과 연결되어 각 건물에 설치된 적어도 한 종류 이상의 설비를 통합 제어할 수 있다.

도2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 건물관리시스템의 구성이 간략하게 도시된 도면이다.

도2를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건물관리시스템은, 다수의 건물들이 하나의 건물 군(群, B)을 이루고, 에너지 관리서버(100')는 상기 건물 군(B)과 유선 또는 무선 네트워크(10')를 통해 연결되어 상기 건물 군(B)의 각 건물에 설치된 여러 설비들의 운전을 통합 제어할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 동일 지역 또는 여러 지역에 위치한 다수의 건물에 대하여, 건물 내 설비를 통합제어하고자 하는 경우, 통합제어하고자 하는 다수의 건물들을 건물 군(B)으로 설정할 수 있다. 상기 에너지 관리서버(100')는 설정된 하나의 건물 군(B)에 속한 모든 빌딩에 대하여 각 빌딩에 속한 설비을 일괄적으로 통합제어할 수 있으며, 각 빌딩의 환경이나 빌딩정보에 따라 각 빌딩별로 각 빌딩에 속한 설비를 통합제어할 수 있다.

전술한 에너지 관리서버(100, 100')는 하드웨어적으로는 통상적인 웹서버(Web Server) 또는 왑서버(WAP Server)와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 소프트웨어적으로는 C, C++, Java, Visual Basic, Visual C 등 여하한 언어를 통하여 구현되어 여러가지 기능을 하는 프로그램 모듈을 포함한다.

전술한 에너지 관리서버(100, 100')는 인터넷과 같은 개방형 컴퓨터 네트워크를 통하여 불특정 다수 클라이언트(단말기를 포함) 및/또는 다른 서버와 연결될 수 있으며, 클라이언트 또는 다른 웹서버의 작업수행 요청을 접수하고 그에 대한 작업 결과를 도출하여 제공하는 컴퓨터 시스템 및 그를 위하여 설치되어 있는 컴퓨터 소프트웨어(서버 프로그램)을 뜻하는 것이다.

전술한 에너지 관리서버(100, 100')는 전술한 서버 프로그램 이외에도 상기 에너지 관리서버 상에서 동작하는 일련의 응용 프로그램과 경우에 따라서는 내부에 구축되어 있는 각종 데이터베이스(DB; database)를 포함하는 넒은 개념으로 이해되어야 할 것이다.

전술한 에너지 관리서버(100, 100')는 일반적인 서버용 하드웨어에 도스, 윈도우, 리눅스, 유닉스, 매킨토시 등의 운영체제에 따라 다양하게 제공되고 있는 서버 프로그램을 이용하여 구현될 수 있으며, 대표적인 것으로 윈도우 환경에서 사용되는 웹사이트(Website), IIS(Internet Information Server)와 유닉스 환경에서 사용되는 CERN, NCSA, APPACH 등이 이용될 수 있다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리 방법의 개념이 도시된 개념도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리 방법은, 기본적으로 도3(a)에 도시된 바와 같이, 건물에 대한 에너지 효율 매트릭스를 구성하고, 도3(b)에 도시된 바와 같이 구성된 에너지 효율 매트릭스를 관리자에게 제공하여 상기 에너지 효율 매트릭스를 구성하는 다수의 셀 중 적어도 하나 이상의 셀이 관리자에 의해 선택되도록 하며, 선택된 설비 가동 스케쥴이 해당 건물 내 설치된 설비들에 적용되도록 한다.

상기 에너지 효율 매트릭스는 건물에 대하여, 위도, 쾌적도, 실내공기 질 등 환경조건에 더하여 다양하고 복잡한 조건을 고려하여 에너지 소비 효율을 만족시키는 설비가동 스케쥴의 베이스라인(baseline) 집합체로서, 다시 말하면 여러 설비들에 대하여 설계된 설비가동 스케쥴의 집합체이다.

따라서, 전술한 에너지 효율 매트릭스의 각 셀은 에너지 관리서버가 관리하는 관리대상 건물의 적어도 하나 이상의 설비에 대한 설비가동 스케쥴을 제공하며, 도3(c)에 도시된 바와 같이, 제공된 설비가동 스케쥴은 관리자의 입력에 따라 커스터마이즈(customized)되어 해당 건물에 설치된 설비에 대한 최적의 설비가동 스케쥴이 적용될 수 있다.

이때, 상기 에너지 효율 매트릭스는 건물에 대한 여러 환경조건 중에서도 국가 또는 지역별로 산술화된 HDD(Heat Degree-Days, 난방도일) 및 CDD(Cool Degree-Days, 냉방도일)를 기본 기준으로 하여 구성될 수 있다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 효율 매트릭스의 기초데이터가 도시된 예시도이며, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 효율 매트릭스가 도시된 예시도이다.

도4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 효율 매트릭스는 HDD 및 CDD를 기준으로 하여 구성될 수 있다.

HDD(Heat Degree-Days, 이하에서는 '난방 도일'이라 함)는 기본 온도와 외부 온도와의 차를 난방 기간동안 합산한 것으로 건물의 난방 수요를 예측하는데 쓰이는 지표이다. 1도일(1 degree day)는 24시간 동안 외부 평균기온과 기본 온도와의 차이가 1℃인 것을 의미하며, 난방도일이 크다는 것은 날씨가 춥고, 난방을 위해 많은 에너지가 소비됨을 의미한다. 난방도일에 있어서, 기본 온도는 각 나라에서 관행에 의해 정해지는데, 통상적으로 난방을 시작하는 일 평균 기온을 기본 온도로 정할 수 있다. 예를 들어, 한국의 기상청에서는 매월 1일부터 해당 날까지의 기온편차를 누적하여 난방도일을 산출하고 다음달이 되면 난방도일을 갱신하여 제공한다.

CDD(Cool Degree-Days, 이하에서는 '냉방 도일'이라 함)은 난방도일과는 반대되는 개념으로, 기본 온도와 외부 온도와의 차를 냉방 기간동안 합산한 것이며, 건물의 냉방 수요를 예측하는 데 사용되는 지표이다. 냉방 도일이 크다는 것은 날씨가 덥고 냉방을 위해 많은 에너지가 소비됨을 의미한다. 냉방 도일 역시 1도일은 24시간 동안 외부 평균기온과 기본 온도와의 차이가 1℃인 것을 의미하며, 기본 온도는 각 나라에서 관행에 의해 정해지는데, 통상적으로 난방을 시작하는 일 평균 기온을 기본 온도로 정할 수 있다.

도4에 도시된 바와 같이, 난방도일 및 냉방도일은 각 나라에서 지역별로 산정될 수 있다. 도4에 도시된 바와 같은 난방도일 및 냉방도일 값을 일정 범위로 각각 나누고, 각 난방도일 및 냉방도일 값을 만족시키는 임의의 빌딩에 대한 설비가동 스케쥴이 설계되면, 설계된 설비가동 스케쥴은 각 난방도일 및 냉방도일에 대응된다. 도5에 도시된 바와 같이 행으로는 난방도일을 배치하고 열로는 냉방도일을 배치하며 행과 열로 이루어진 각 셀에는 설비가동 스케쥴을 대응시켜 에너지 효율 매트릭스를 생성할 수 있다.

난방도일 및 냉방도일은 국가 및/또는 지역에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있으므로 에너지 효율 매트릭스도 다르게 표현될 수 있는데, 에너지 관리서버가 관리하고자 하는 건물이 위치한 지역에 대하여, 관리자에 의해 해당 지역에 대한 난방도일 및 냉방도일 범위에 속하는 셀이 선택된다. 에너지 효율 매트릭스의 각 셀은 해당하는 난방도일 및 냉방도일 범위에 대한 설비가동 스케쥴이 대응되어 있으므로, 상기 에너지 효율 매트릭스에 대하여 관리자가 해당 건물이 위치한 지역의 난방도일 및 냉방도일 범위에 해당하는 셀을 선택하면, 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴이 해당 건물의 각 설비에 적용될 수 있는 것이다.

도5를 참조하여 예를 들어 설명하면, 한 국가인 대한민국에 대하여 동일한 난방도일 및 냉방도일 범주를 갖는 에너지 효율 매트릭스에 대하여, 관리하고자 하는 건물이 위치한 지역에 따라 다른 셀이 선택될 수 있다.

즉, 도5(a)에 도시된 바와 같이, 서울 지역에 위치한 건물의 경우는 관리자에게 제공된 에너지 효율 매트릭스에서 난방도일은 2500~3000, 냉방도일은 600~700 및 700~800 범위에 속하는 두 개의 셀이 선택될 수 있으며, 도5(b)에 도시된 바와 같이, 부산 지역에 위치한 건물의 경우는 난방도일은 1500~2000, 냉방도일은 600~700 범위에 속하는 하나의 셀이 선택될 수 있다. 마찬가지로 도5(c)에 도시된 바와 같이 제주 지역에 위치한 건물의 경우는 난방도일는 1000~1500, 냉방도일은 600~700 범위에 속하는 셀이 선택될 수 있다.

이러한 상기 에너지 효율 매트릭스는 전술한 바와 같은 난방도일 및 냉방도일에 더하여, 건물이 위치한 지역의 연간일조량, 상기 건물이 위치한 지역의 연간평균강우일, 상기 건물이 위치한 지역의 기온, 상기 건물의 연면적, 상기 건물의 층수, 상기 건물의 층별 상주인 수, 상기 건물 내 평균온도 등 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리서버에서 관리하고자 하는 건물의 환경조건을 서로 조합하여 생성될 수 있다.

또한, 다수로 생성된 에너지 효율 매트릭스는 계층적으로 구성되어 난방도일 및 냉방도일에 따라 관리자에 의해 선택된 임의의 셀에 대하여, 차례로 다른 조건으로 구성된 에너지 효율 매트릭스가 상기 관리자에게 제공될 수 있으며, 지역에 따라 서로 다른 조건으로 구성된 에너지 효율 매트릭스가 관리자에게 제공될 수도 있다.

도3 내지 도5를 참조하여 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리방법이 구현된 상기 에너지 관리 서버는 다음과 같이 구성된다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리 서버의 구성이 도시된 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리서버는, 도6를 참조하면, 환경조건에 따라 설계된 적어도 하나 이상의 설비가동 스케쥴이 매트릭스(matrix)로 구성되는 에너지 효율 매트릭스 및 상기 에너지 효율 매트릭스의 셀에 각각 해당되는 상기 설비가동 스케쥴 중 적어도 하나 이상이 사용자에 의해 선택되면, 선택된 상기 설비가동 스케쥴을 건물 내 설치된 설비에 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 설비가동 제어부(170)를 포함한다.

상기 설비가동 제어부(170)은 관리하고자 하는 건물에 설치된 모든 설비에 대해 가동을 제어하고자 하는 설비의 동작을 제어하는 수단으로, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 설비가동 제어부(170)는 사용자에 의해 선택된 에너지 효율 매트릭스의 적어도 어느 한 셀에 대하여 해당하는 설비가동 스케쥴에 따라 각 설비의 동작을 제어하게 된다.

상기 설비가동 제어부(170)는, 상기 에너지 효율 매트릭스가 화면에 표시되도록 하고, 표시된 상기 에너지 효율 매트릭스 중 적어도 하나 이상의 셀이 사용자에 의해 선택되면 선택된 각 셀에 해당되는 설비가동 스케줄 정보가 표시되도록 매트릭스 표시창을 생성하고 출력하는 매트릭스 표시창 생성부(110)를 포함한다.

매트릭스 표시창은 관리서버의 디스플레이 화면 상에서 별도의 브라우저 창으로 표시되거나 플래시, 액티브 X 등의 플러그인 프로그램을 이용한 팝업 창의 형태로 표시될 수 있으며, 이러한 상기 매트릭스 표시창에 대한 구체적인 구현 방식은 당업자에 의해 용이하게 변용될 수 있다.

상기 매트릭스 표시창 생성부(110)는, 도3(b)에 도시된 바와 같이, 표시된 에너지 효율 매트릭스에 대하여 둘 이상의 셀이 선택되면 상기 매트릭스 표시창(115)이 분할되도록 생성하고, 선택된 각 셀에 해당되는 설비구동 스케쥴이 분할된 영역에 각각 표시되도록 할 수 있다. 또한, 상기 매트릭스 표시창을 다수로 분할하여, 하나의 영역에는 에너지 효율 매트릭스가 표시되고, 나머지 영역에는 선택된 각 셀에 해당되는 설비구동 스케쥴이 표시되도록 할 수도 있다.

상기 설비가동 제어부(170)는 상기 매트릭스 표시창을 통해 선택된 셀에 해당되는 설비가동 스케쥴이 해당 건물에 설치된 설비에 적용되는 경우, 소모되는 에너지량을 예측하고 이를 상기 매트릭스 표시창에 표시하는 에너지 산출부(120)를 포함한다.

또한, 상기 에너지 산출부(120)는 현재 상기 건물에 설치된 설비에서 소모되는 에너지량과 예측된 에너지량을 비교하여 비교값을 산출하여 상기 매트릭스 표시창에 표시할 수 있는데, 이에 따라 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 적용한 경우 현재와 비교하여 어느 정도의 에너지 절감효과가 나타날 수 있는지를 관리자가 확인할 수 있도록 한다.

또한, 상기 에너지 산출부(120)는, 상기 매트릭스 표시창을 통해, 에너지 효율 매트릭스에 대해 둘 이상의 셀이 선택되면, 선택된 각 셀에 해당되는 설비구동 스케쥴이 상기 건물에 설치된 설비에 각각 적용되는 경우 소모되는 에너지량을 예측하고, 예측된 값을 서로 비교하여 출력함으로써 관리자가 하나의 설비가동 스케쥴을 최종 선택하는 데 있어, 어느 것이 보다 에너지 절감 효과가 있는지를 확인할 수 있도록 정보를 제공한다.

상기 설비가동 제어부(170)는, 상기 건물의 건물정보에 따라 상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 변경하는 스케쥴 사용자 설정부(130)를 포함하여 상기 스케쥴 사용자 설정부(130)에서 사용자 입력에 따라 변경된 설비가동 스케쥴 을 적용하여 해당 건물에 설치된 각 설비의 가동을 제어할 수 있다.

상기 스케줄 사용자 설정부는 에너지 효율 매트릭스 중 어느 한 셀을 선택함에 따라 도출된 설비가동 스케쥴을 기본으로 하여 상기 설비가동 스케쥴을 적용하고자 하는 건물의 각 설비에 최적화되도록 조정하기 위한 수단이다.

상기 건물의 건물 정보에 따라 자동으로 상기 설비가동 스케쥴을 변경하거나 관리자가 상기 설비가동 스케쥴을 변경할 수 있도록 입력 창을 생성하여 표시하고 상기 입력 창을 통해 입력된 변경정보를 상기 설비가동 스케쥴에 적용/갱신하여 상기 설비가동 스케쥴을 최적화할 수 있다.

상기 건물정보는, 상기 건물에 설치된 설비의 종류, 개수 및 상기 설비에 대하여 에너지 소비단위로 분류된 ECU(Energy Consumption Unit) 중 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 스케쥴 사용자 설정부(130)는 상기 건물정보 및 날짜에 따라 상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 변경할 수 있다.

상기 설비가동 제어부(170)는, 상기 건물에 설치된 설비에 상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 적용함에 따라 소모되는 에너지량을 산출하여 상태 데이터를 생성하는 에너지 소모데이터 생성부(140)를 포함하며, 상기 스케쥴 사용자 설정부(130)는 상기 에너지 소모데이터 생성부(140)에서 생성된 상태 데이터에 따라 상기 설비가동 스케쥴을 조정할 수 있다.

상기 설비가동 스케쥴은, 냉난방 설비에 대하여, 실내온도, 공조기의 실외기 온도, 건물에 따른 가중치 계수 중 적어도 하나 이상의 항목에 따라 계절별 또는 사용시간대 별로 사전 공조시간이 결정되도록 할 수 있다.

상기 설비가동 제어부(170)는, 상기 환경조건에 따른 건물의 설비가동 스케쥴을 생성하여 상기 에너지 효율 매트릭스로 구성하는 매트릭스 구성부(150)를 포함할 수 있다.

에너지 효율 매트릭스를 구성하기 위해 미리 설계되는 설비가동 스케쥴은 에너지 절약 알고리즘을 통해 생성될 수 있다. 계절적, 지역적 변수를 제외한 객관적인 에너지 소모량 산출이 가능한 알고리즘으로서, 특정 알고리즘에 한정되는 것은 아니나 다음과 같은 항목으로 세분할 수 있다.

상기 에너지 절약 알고리즘은 건물 내 설치된 각 설비에 대하여, 최적 기동 및 정지 제어, 절전운전 제어, 에너지 미사용 구간제어 및 부하 재설정, 제로 에너지 밴드제어, 공실 기간 프로그램, 야간 외기 취입제어, 외기 도입량 제어 등의 항목으로 나눌 수 있다.

최적 기동 및 정지제어는 계절별, 사용시간대 별로 냉난방 설비를 기동/정지함에 있어 실내온도, 외기 온도, 빌딩설비에 따른 계수 등을 고려하여 자동으로 사전 공조 시간을 결정하여 불필요한 공조 예열이나 예냉시간을 감소시킨다. 이때 온도계수는 스케쥴에 따른 운용 중 재입력이 가능하도록 구성될 수 있으며, 최적 기동 및 정지시각은 예측 연산식과 실내 온도에 의해 정해질 수 있다.

절전운전 제어는 최적 기동/정지 구간 내에서 실내 부하에 따라 공조기가 자동으로 기동/정지하도록 함으로써 실내 온도를 유지하면서도 공조기의 시간을 감소시키기 위해 적용되는 것으로 사무실이 밀집된 대형 빌딩의 경우 점심시간이나 미리 설정된 휴식시간 구간에서 절전운전 제어를 수행하여 팬 동력을 절감시킬 수 있다.

에너지 미사용 구간 제어는 동시에 냉 난방이 작동하지 않도록 하는 것으로 실내 온도가 미리 설정된 쾌적 조건에 만족한다면 부하 재설정에 따른 냉난방 설정점을 다시 설정하여 최소의 에너지로 운전할 수 있도록 한다.

제로 에너지 밴드 제어는 제로 에너지 밴드 작동범위 밖에서의 절전 운전이 HVAC 냉방 하한보다는 제로 에너지 밴드 가변 범위의 상부 범주(ZEB환기상환)에서 팬 정지 시간이 적용되도록 계산되는 것으로, ZEB환기 상환에서부터 쾌적 범위까지는 외기를 이용하여 운전할 수 있기 때문에 ZEB환기 상한을 이용하여 절전운전 제어가 이루어지도록 한다.

공실시간 제어는 건물 내 공조설비가 갖추진 영역에 대하여 사용자의 재실 시간대를 대비하여 공실 기간 중 공조 대상지역과 외기 조건에 따라 예열, 예냉이 미리 이루어지도록 한다.

야간 외기 취입제어는 일출전 차가운 외기를 취입 및/또는 순환시켜 실내 온도를 낮추는 것으로 냉방부하를 감소시키는 것으로 야간 외기 취입시간 및 장소는 지역별 또는 방위별 온도 실측치를 기준으로 적용될 수 있다.

이산화탄소 농도에 따른 외기 도입량 제어는 외기 취입을 통해 냉난방 부하를 감소시키는 데 있어서 실내 이산화탄소의 농도가 청정수준을 유지하는 한도 내에서 최소한의 외기가 취입되도록 하고, 로비, 전시관, 공연장 등 사용자의 출입이 많은 경우에는 외기 도입량을 줄여 냉동기 또는 냉수 펌프의 동력을 절감시킬 수 있다.

전술한 바와 같은 에너지 절약 알고리즘에 대한 각 관점들은, 각 관점에 대한 알고리즘이 개별로 적용되어 설비가동 스케쥴이 생성되거나 적어도 둘 이상의 항목에 대해 조합된 알고리즘, 예를 들어 야간 외기 취입제어와 이산화탄소 농도에 따른 외기 도입량 제어를 위한 알고리즘이 조합되어 적용되어 설비가동 스케쥴이 생성될 수 있다.

도7은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 관리방법이 도시된 순서도이다.

우선, 설계된 적어도 하나 이상의 설비가동 스케쥴이 환경조건에 따라 매트릭스 형식으로 구성되어 에너지 효율 매트릭스로 제공된다.(S10)

상기 에너지 효율 매트릭스에 대하여 적어도 하나 이상의 셀이 선택된다.(S20)

상기 에너지 효율 매트릭스에 대하여 적어도 하나 이상의 셀이 선택되면, 선택된 셀에 해당하는 각 설비가동 스케쥴을 화면에 표시한다.(S30)

표시된 적어도 하나 이상의 설비가동 스케쥴 중 어느 하나가 사용자에 의해 선택된다.

상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용한다.(S40)

상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴이 적용된 각 설비에서 소모되는 에너지 데이터를 수집한다.(S50)

수집된 상기 에너지 데이터에 따라 상기 설비가동 스케쥴의 세부 설정을 변경한다.(S60)

변경된 상기 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용한다.(S70)

이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 에너지 관리방법은, 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 건물의 에너지 관리방법을 구현하기 위한 기록매체에 기록되는 프로그램은, 미리 설계된 설비가동 스케쥴이 매트릭스로 구성된 에너지 효율 매트릭스를 표시하는 기능과, 상기 에너지 효율 매트릭스의 각 셀 중 사용자에 의해 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 기능을 실행한다.

또한, 상기 건물에 설치된 설비에 대하여 설비 사용자의 수동 제어 데이터를 수집하는 기능과, 수집된 수동제어 데이터에 따라 상기 설비가동 스케쥴을 갱신하는 기능을 더 실행할 수 있다.

기록매체에 기록된 프로그램은 상기 에너지 관리서버로 구현된 컴퓨터에서 읽히어 설치되고 실행됨으로써 전술한 기능들을 실행할 수 있다.

이와 같이, 컴퓨터가 기록매체에 기록된 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 기능들을 실행시키기 위하여, 전술한 프로그램은 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스(Interface)를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다.

이러한 코드는 전술한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Function Code)를 포함할 수 있고, 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수도 있다.

또한, 이러한 코드는 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조 되어야 하는지에 대한 메모리 참조 관련 코드를 더 포함할 수 있다.

또한, 컴퓨터의 프로세서가 전술한 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 프로세서가 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야만 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수도 있다.

이상에서 전술한 바와 같은 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽힐 수 있는 기록매체는, 일 예로, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 미디어 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함할 수 있다.

또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 이 경우, 다수의 분산된 컴퓨터 중 어느 하나 이상의 컴퓨터는 상기에 제시된 기능들 중 일부를 실행하고, 그 결과를 다른 분산된 컴퓨터들 중 하나 이상에 그 실행 결과를 전송할 수 있으며, 그 결과를 전송받은 컴퓨터 역시 상기에 제시된 기능들 중 일부를 실행하여, 그 결과를 역시 다른 분산된 컴퓨터들에 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램과 이와 관련된 코드 및 코드 세그먼트 등은, 기록매체를 읽어서 프로그램을 실행시키는 컴퓨터의 시스템 환경 등을 고려하여, 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론되거나 변경될 수도 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 건물에 설치된 조명설비, 기계설비, 공조설비, 배수설비 중 적어도 한 종류 이상의 설비 각각에 대한 설비가동 스케쥴이 환경조건에 따라 매트릭스로 구성되는 에너지 효율 매트릭스; 및
   상기 에너지 효율 매트릭스를 구성하는 다수의 셀 중 하나 또는 복수의 셀이 사용자에 의해 선택되면, 선택된 셀에 대응되는 상기 설비가동 스케쥴에 따라 해당하는 설비의 가동을 제어하는 설비가동 제어부를 포함하되,
   상기 설비가동 스케쥴은, 난방도일(HDD; Heat Degree-Days)과 냉방도일(CDD; Cool Degree-Days) 및 에너지 절약 알고리즘을 토대로 상기 각 설비종류마다 설계되며,
   상기 에너지 효율 매트릭스는, 상기 난방도일과 냉방도일의 범위에 따라 다수의 셀을 포함하며, 상기 각 셀은 해당되는 난방도일과 냉방도일 범위에 속하는 값을 토대로 설계된 상기 설비가동 스케쥴과 대응되도록 구성되며,
   상기 설비가동 제어부는,
   상기 에너지 효율 매트릭스 및 상기 선택된 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴이 표시되는 매트릭스 표시창을 생성하는 매트릭스 표시창 생성부; 및
   상기 선택된 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴이 적용되는 경우 소모되는 에너지량을 예측하여 예측결과정보를 생성하고, 현재 상기 건물에 설치된 설비에서 소모되는 에너지량과 비교하여 비교결과 정보를 생성하여 상기 매트릭스 표시창 생성부로 전달하고, 상기 매트릭스 표시창을 통해 외부에 표시되도록 제어하는 에너지 산출부
   를 포함하는 건물의 에너지 관리 서버.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 환경조건은 위도 또는 지역에 따른 난방도일 및 냉방도일를 포함하며,
   건물이 위치한 지역의 연간일조량, 상기 건물이 위치한 지역의 연간평균강우일, 상기 건물이 위치한 지역의 기온, 상기 건물의 연면적, 상기 건물의 층수, 상기 건물의 층별 상주인 수, 상기 건물 내 평균온도 중 적어도 하나 이상의 조건을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 에너지 관리 서버.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 매트릭스 표시창 생성부는,
   둘 이상의 셀이 선택되는 경우 상기 매트릭스 표시창을 선택된 셀의 수만큼 분할하고,
   상기 선택된 각 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴에 대한 예측결과 정보가 상기 에너지 산출부로부터 수신되면 해당 설비가동 스케쥴과 함께 분할된 각 영역에 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 건물의 에너지 관리 서버.
6. 제1항에 있어서,
   상기 설비가동 제어부는,
   상기 건물의 건물정보에 따라 상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 변경하되, 상기 설비가동 스케쥴의 제어 대상으로 포함된 설비의 종류, 해당 설비에 속하는 장치의 개수 및 상기 설비에 대해 에너지 소비단위로 분류된 ECU 정보 중 적어도 하나 이상의 정보와 날짜 정보를 토대로 상기 설비가동 스케쥴의 내용을 자동으로 변경하는 스케쥴 사용자 설정부
   를 더 포함하며,
   상기 스케쥴 사용자 설정부에서 변경된 상기 설비가동 스케쥴에 따라 상기 건물에 설치된 설비의 가동을 제어하는 건물의 에너지 관리 서버.
7. 제1항에 있어서,
   상기 설비가동 제어부는,
   상기 환경조건에 따른 건물의 설비가동 스케쥴을 생성하여 상기 에너지 효율 매트릭스로 구성하는 에너지 효율 매트릭스 구성부; 및
   상기 건물에 설치된 설비에 적용중인 설비가동 스케쥴에 대해 소모되고 있는 에너지량을 산출하여 상태 데이터를 생성하고, 생성된 상태 데이터를 상기 에너지 산출부 또는 상기 매트릭스 표시창 생성부로 전달하는 에너지 소모데이터 생성부
   를 포함하는 건물의 에너지 관리 서버.
8. 건물의 에너지 관리서버가 상기 건물에서 소모되는 에너지를 관리하는 방법에 있어서,
   건물내 설치된 조명설비, 기계설비, 공조설비, 배수설비 중 적어도 한 종류 이상의 설비 각각에 대해 미리 설정된 설비가동 스케쥴이 매트릭스 형식으로 구성된 에너지 효율 매트릭스로 화면에 표시하는 단계; 및
   화면에 표시된 상기 에너지 효율 매트릭스에 대하여 적어도 하나 이상의 셀이 선택되면, 선택된 셀에 해당하는 상기 설비가동 스케쥴 중 하나에 따라 건물에 설치된 설비의 가동을 제어하는 단계를 포함하되,
   상기 설비가동 스케쥴은, 난방도일(HDD; Heat Degree-Days)과 냉방도일(CDD; Cool Degree-Days) 및 에너지 절약 알고리즘을 토대로 상기 각 설비종류마다 설계되고,
   상기 에너지 효율 매트릭스는, 상기 난방도일과 냉방도일의 범위에 따라 다수의 셀을 포함하며, 상기 각 셀은 해당되는 난방도일과 냉방도일 범위에 속하는 값을 토대로 설계된 상기 설비가동 스케쥴과 대응되도록 구성되며,
   상기 설비의 가동을 제어하는 단계는,
   상기 선택된 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴이 적용되는 경우 소모되는 에너지량을 예측하여 예측결과정보를 생성하는 단계;
   현재 상기 건물에 설치된 설비에서 소모되는 에너지량과 비교하여 비교결과 정보를 생성하는 단계;
   매트릭스 표시창을 통해 상기 예측결과정보 및 비교결과정보가 외부에 표시
   되는 단계; 및
   사용자로부터 상기 선택된 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴의 적용명령이 입력되면 해당 설비가동 스케쥴에 따라 상기 설비의 가동을 제어하는 단계
   를 포함하는 건물의 에너지 관리 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 설비의 가동을 제어하는 단계는,
   상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용하는 단계;
   상기 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴이 적용된 각 설비에서 소모되는 에너지 데이터를 수집하는 단계;
   수집된 상기 에너지 데이터에 따라 상기 설비가동 스케쥴의 세부 설정을 변경하는 단계; 및
   변경된 상기 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용하는 단계
   를 포함하는 건물의 에너지 관리방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 설비의 가동을 제어하는 단계는,
    상기 에너지 효율 매트릭스에 대하여 적어도 하나 이상의 셀이 선택되면, 선택된 셀에 해당하는 각 설비가동 스케쥴을 화면에 표시하는 단계;
    표시된 적어도 하나 이상의 설비가동 스케쥴 중 어느 하나가 사용자에 의해 선택되는 단계; 및
    선택된 설비가동 스케쥴을 상기 건물에 설치된 설비에 적용하는 단계
    를 포함하는 건물의 에너지 관리방법.
11. 미리 설계된 설비가동 스케쥴이 매트릭스로 구성된 에너지 효율 매트릭스를 표시하는 기능; 및
    상기 에너지 효율 매트릭스의 각 셀 중 사용자에 의해 선택된 셀에 해당하는 설비가동 스케쥴을 건물에 설치된 설비에 각각 적용하여 상기 설비의 가동을 제어하는 기능을 구현하되,
    상기 설비가동 스케쥴은, 난방도일(HDD; Heat Degree-Days)과 냉방도일(CDD; Cool Degree-Days) 및 에너지 절약 알고리즘을 토대로 상기 각 설비종류마다 설계되고,
    상기 에너지 효율 매트릭스는, 상기 난방도일과 냉방도일의 범위에 따라 다수의 셀을 포함하며, 상기 각 셀은 해당되는 난방도일과 냉방도일 범위에 속하는 값을 토대로 설계된 상기 설비가동 스케쥴과 대응되도록 구성되며,
    상기 설비의 가동을 제어하는 기능은,
    선택된 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴이 적용되는 경우 소모되는 에너지량을 예측하여 예측결과정보를 생성하고, 현재 상기 건물에 설치된 설비에서 소모되는 에너지량과 비교하여 비교결과 정보를 생성하여 매트릭스 표시창을 통해 외부에 표시되도록 하고, 사용자로부터 상기 선택된 셀에 대응되는 설비가동 스케쥴의 적용명령이 입력되면 해당 설비가동 스케쥴에 따라 상기 설비의 가동을 제어하는 것을 특징으로 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
12. 제11항에 있어서,
    상기 건물에 설치된 설비에 대하여 설비 사용자의 수동 제어 데이터를 수집하는 기능; 및
    수집된 수동제어 데이터에 따라 상기 설비가동 스케쥴을 갱신하는 기능
    을 더 포함하여 구현하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.

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