KR102582533B1 - 공기조화 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템에는, 실내의 온습도 정보 및 공기질 정보에 기초하여 환기량 및 냉난방 능력을 조절할 수 있는 컨트롤러가 구비되므로, 최적의 환기 연동 냉난방 운전이 가능할 수 있다.

Description

공기조화 시스템 및 그 제어방법{Air conditioning system and a method controlling the same}
본 발명은 공기조화 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
공기 조화기는 소정공간의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 기기이다. 일반적으로, 상기 공기 조화기에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함되며, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 수행하는 냉동 사이클이 구동되어, 상기 소정공간을 냉방 또는 난방할 수 있다.
상기 소정공간은 상기 공기 조화기는 사용되는 장소에 따라, 다양하게 제안될 수 있다. 일례로, 상기 공기 조화기가 가정이나 사무실에 배치되는 경우, 상기 소정공간은 집 또는 건물의 실내 공간일 수 있다. 반면에, 상기 공기 조화기가 자동차에 배치되는 경우, 상기 소정 공간은 사람이 탑승하는 탑승 공간일 수 있다.
공기 조화기가 냉방 운전을 수행하는 경우, 실외기에 구비되는 실외 열교환기가 응축기 기능을 하며 실내기에 구비되는 실내 열교환기가 증발기 기능을 수행한다. 반면에, 공기 조화기가 난방 운전을 수행하는 경우, 상기 실내 열교환기가 응축기 기능을 하며 상기 실외 열교환기가 증발기 기능을 수행한다.
최근 이러한 공기 조화기는 실내로 냉온의 공기를 토출하여 실내온도를 제어하는데 그치지 않고, 실내공기를 외부로 배출하고 외부공기를 유입하여 실내공기를 환기시키는 환기스템과 결합하여 구성된다.
이러한 공기조화 시스템에 있어서, 종래에는 실내 및 실외의 온도/습도 정보만을 고려하고 실내의 CO2 정보 또는 미세먼지 정보등을 고려하지 않고 환기 또는 냉난방 운전을 수행하므로 시스템의 작동후 실내의 공기질이 오히려 나빠지는 문제점이 있었다.
또한, 실내공기의 환기와, 냉난방 운전의 연동이 이루어지는 과정에서 실내공기의 온습도 정보 또는 공기질 정보의 피드백이 잘 이루어지지 않아 비효율적인 시스템의 운전이 이루어지고 전력소모가 크게 발생하는 문제점이 있었다.
종래의 공기조화 시스템과 관련한 선행문헌 정보는 아래와 같다.
1. 등록번호 (등록일자) : 10-1657559 (2016년 9월 8일)
2. 발명의 명칭 : 공기조화기 시스템
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 실내의 온습도 정보 및 공기질 정보와 함께 냉난방 용량까지 함께 고려하여, 최적 환기량 제어가 이루어질 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 환기량에 따라 냉난방 능력을 조절함으로써, 환기량이 많은 경우 냉난방 능력이 저하되거나 환기량이 적은 경우 냉난방 능력이 불필요하게 증가되는 현상을 방지할 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 서버를 통하여 전달된 실외의 공기정보와, 실내공간의 센서를 통하여 인식된 실내공기의 정보를 고려하여, 환기유로 및 환기량을 제어하여 실내의 공기질을 개선할 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 환기에 따른 실내공기의 변화된 정보를 고려하여, 실외기의 목표압력을 최적으로 제어함으로써 효율적이고 경제적인 운전이 가능한 공기조화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템에는, 실내의 온습도 정보 및 공기질 정보에 기초하여 환기량 및 냉난방 능력을 조절할 수 있는 컨트롤러가 구비되므로, 최적의 환기 연동 냉난방 운전이 가능할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 실내의 설정온도와 외기온도에 기초하여, 외기 도입량을 증가하거나 감소하도록 환기 팬을 제어함으로써, 냉난방 부하를 과도하게 증가시키지 않으면서 환기가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 실내의 이산화탄소 농도 또는 미세먼지 농도에 기초하여 환기유로를 변경하거나 외기 도입량을 증감시킬 수 있으므로, 실내의 공기질을 개선할 수 있다.
또한, 환기운전과 함께 실내의 공기정보에 기초하여 실외기의 운전조건 변경여부를 판단하고 그에 따른 냉매 사이클의 목표운전을 최적제어 할 수 있으므로, 효율적이고 경제적인 시스템의 운전이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 제어방법에는, 상기 실내공간의 설정온도와 외기의 온도차이를 인식하여, 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계; 상기 실내공간의 이산화탄소 농도를 감지하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계; 상기 실내공간의 먼지 농도를 감지하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계; 및 상기 실내공간의 온도 및 습도에 기초하여, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 가변하는 단계가 포함된다.
상기 실내공간의 설정온도와 외기의 온도차이가 기준온도값 이내이면, 제 1 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고, 상기 실내공간의 설정온도와 외기의 온도차이가 기준온도값을 초과하면 상기 제 1 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 감소시키거나 외기 도입을 차단할 수 있다.
상기 실내공간의 습도가 쾌적습도 범위내에 있는지 여부에 기초하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 실내공간의 습도가 쾌적습도 범위 이내이면, 제 2 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고, 상기 실내공간의 습도가 쾌적습도 범위를 벗어나면 상기 제 2 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 감소시키거나 외기 도입을 차단할 수 있다.
상기 실내공간의 이산화탄소 농도가 기준농도를 초과하면, 제 3 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고, 상기 실내공간의 이산화탄소 농도가 기준농도 이하이면 상기 제 3 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 감소시키거나 외기 도입을 차단할 수 있다.
상기 실내공간의 먼지농도가 기준농도를 초과하고 실외 먼지농도가 기준농도 이하이면, 제 4 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고 외기가 상기 필터를 통과하도록 유로 제어하고, 상기 실외 먼지농도가 기준농도를 초과하면, 상기 제 4 설정시간 동안 외기 도입을 차단할 수 있다.
상기 실내공간의 먼지농도 및 실외 먼지농도가 각각 기준농도 이하이면, 상기 제 4 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기는 상기 필터를 바이패스 하여 상기 실내공간으로 공급될 수 있다.
상기 실내공간의 온도가 설정온도보다 높은 상태에서 상기 공기 조화기의 냉방운전이 수행될 때 상기 실내공간의 습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 감소시켜 목표 증발압력을 높이고, 상기 실내공간의 습도가 상기 쾌적습도 이상이 되면 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 증가시켜 목표 증발압력을 낮출 수 있다.
상기 실내공간의 온도가 설정온도보다 낮은 상태에서 상기 공기 조화기의 난방운전이 수행될 때 상기 실내공간의 습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 감소시켜 목표 응축압력을 낮추고, 상기 실내공간의 습도가 상기 쾌적습도보다 낮으면 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시켜, 상기 목표 응축압력을 높일 수 있다.
상기 공기 조화기의 냉방운전 또는 난방운전시, 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시킬 때 상기 실외기에 구비되는 실외 팬의 회전수는 설정 회전수 이상이 되고, 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 감소시킬 때 상기 실외 팬의 회전수는 설정 회전수 미만이 될 수 있다.
다른 측면에 따른 공기조화 시스템에는, 실내공간(R)으로 공기를 공급하는 공급관과, 실내공간(R)으로부터 공기를 배기하는 배기관과, 외기를 도입하는 외기관 및 상기 배기관으로부터 분지되는 회기관; 상기 외기관 및 회기관이 연결되며 상기 외기관과 회기관을 통하여 유동하는 공기가 혼합되는 혼합 챔버와, 열교환 코일이 설치되는 열교환 챔버 및 공급팬이 설치되는 공급 챔버가 포함되는 공기조화기; 및 상기 열교환 코일에 연결되며, 압축기가 구비되는 실외기가 포함된다.
상기 공기조화 시스템에는, 상기 실내공간(R)의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 실내공간(R)의 이산화탄소 농도를 감지하는 CO2 센서; 상기 실내공간(R)의 미세먼지 농도를 감지하는 먼지 센서; 및 상기 온도센서, CO2 센서 및 상기 먼지 센서에서 감지되는 정보에 기초하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기의 양을 증가 또는 감소를 제어하는 컨트롤러가 포함된다.
상기 실내공간(R)의 습도를 감지하며, 상기 온도센서와 일체로 또는 별도의 장치로 구성되는 습도센서가 더 포함되며, 상기 컨트롤러는 상기 습도센서에서 감지되는 정보에 기초하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기의 양을 증가 또는 감소를 제어할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 습도센서에서 감지된 실내공간의 습도가 쾌적 습도범위내에 있는지 여부에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수를 증가 또는 감소시킬 수 있다.
상기 혼합 챔버에 구비되는 필터; 상기 혼합 챔버로부터 상기 열교환 챔버로 연장되며, 상기 혼합 챔버의 공기가 상기 필터를 바이패스 하도록 안내하는 바이패스 관; 및 상기 바이패스 관에 설치되는 바이패스 댐퍼가 더 포함될 수 있다.
상기 먼지센서에서 감지된 실내공간의 먼지농도가 기준농도 이하이면, 상기 바이패스 댐퍼가 개방되어 상기 혼합 챔버의 공기는 상기 필터를 바이패스 한 후 상기 실내공간(R)에 공급될 수 있다.
상기한 구성에 해결수단에 따르면, 실내의 온습도 정보 및 공기질 정보와 함께 냉난방 용량까지 함께 고려하여, 공기조화 시스템의 최적 환기량 제어가 이루어질 수 있다.
또한, 환기량에 따라 냉난방 능력을 조절함으로써, 환기량이 많은 경우 냉난방 능력이 저하되거나 환기량이 적은 경우 냉난방 능력이 불필요하게 증가되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 서버를 통하여 전달된 실외의 공기정보와, 실내공간의 센서를 통하여 인식된 실내공기의 정보를 고려하여, 환기유로 및 환기량을 제어하여 실내의 공기질을 개선할 수 있다.
또한, 환기에 따른 실내공기의 변화된 정보를 고려하여, 실외기의 목표압력을 최적으로 제어함으로써 공기조화 시스템의 효율적이고 경제적인 운전이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 4는 실내 및 실외의 먼지농도 변화에 따라, 사무실에서의 실내 공급풍량을 변화시키는 제어모습에 관한 일례를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 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 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템(10)은 실내공간(R)에 조화된 공기를 공급하며, 외기를 도입하고 실내의 오염된 공기를 배기함으로써 환기를 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 실내공간(R)에 연결되며 건물의 외부로 연장되어 실내공간(R)의 공기를 외부로 배출시키는 배기관(20)이 포함된다. 상기 배기관(20)에는 송풍력을 발생시키는 배기팬(25)이 연통될 수 있다. 그리고, 상기 배기관(20)에는, 상기 배기관(20)의 개방 또는 폐쇄를 위하여 제어되는 배기 댐퍼(22)가 설치될 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 외기의 도입을 가이드 하는 외기관(30)이 더 포함된다. 상기 외기관(30)은 건물의 외벽등으로부터 연장되며, 공기 조화기(100)에 연결될 수 있다. 상기 외기관(30)에는, 상기 외기관(20)의 개방 또는 폐쇄를 위하여 제어되는 외기 댐퍼(32)가 설치될 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 상기 배기관(20)으로부터 분지되며, 상기 공기 조화기(100)로 연장되는 회기관(40)이 더 포함된다. 상기 배기관(20)을 유동하는 공기 중 적어도 일부의 공기는 상기 회기관(40)에서 바이패스 되어 상기 공기 조화기(100)로 공급될 수 있다. 상기 회기관(40)에는, 상기 외기관(20)의 개방 또는 폐쇄를 위하여 제어되는 외기 댐퍼(32)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 상기 외기관(30)을 통하여 유동하는 외기와, 상기 회기관(40)을 통하여 유동하는 공기가 혼합되는 혼합 챔버(112)가 형성될 수 있다. 상기 혼합 챔버(112)는 소정의 크기를 가지는 공간부를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 혼합 챔버(112)에는, 상기 혼합된 공기의 정화를 위한 필터(110)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 상기 혼합 챔버(112)와 구획되는 열교환 챔버(114)가 더 구비된다. 상기 혼합 챔버(112)와 상기 열교환 챔버(114)는 구획벽에 의하여 구획되며, 상기 구획벽에는 상기 혼합 챔버(112)의 공기가 통과할 수 있는 연통구가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 연통구에는 상기 필터(110)가 설치될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 상기 혼합 챔버(112)의 외부에 연결되어 상기 열교환 챔버(114)로 연장되는 바이패스 관(140)이 더 포함된다. 상기 바이패스 관(140)은 상기 혼합 챔버(112)의 공기가 상기 필터(110)를 바이패스 하여 상기 열교환 챔버(114)로 유입될 수 있도록 가이드 한다.
상기 바이패스 관(140)에는, 상기 바이패스 관(140)의 개방 또는 폐쇄를 위하여 제어되는 바이패스 댐퍼(142)가 설치될 수 있다. 상기 바이패스 댐퍼(142)가 온 되면, 상기 혼합 챔버(112)의 공기는 상기 필터(110)를 거치지 않고 상기 바이패스 관(140)을 통하여 상기 열교환 챔버(114)로 유입되 수 있다.
상기 열교환 챔버(114)에는 열교환 코일(120)이 설치될 수 있다. 상기 열교환 코일(120)은 상기 열교환 챔버(114)로 유입된 공기를 냉각 또는 가열할 수 있다. 상기 열교환 코일(120)은 실외기(60)와 연결되며, 냉매는 상기 실외기(60)와 열교환 코일(120)을 순환할 수 있다.
상기 실외기(60)에는, 압축기(61) 및 실외 팬(65)이 포함될 수 있다. 상기 압축기(61)는 주파수 조절이 가능한 인버터 압축기일 수 있다. 상기 압축기(61)의 운전 주파수 조절을 통하여, 또는 상기 실외 팬(65)의 회전수 조절을 통하여 냉매 사이클의 목표압력을 조절할 수 있다. 따라서, 상기 실외기(60)는 냉난방 능력을 가변할 수 있는 "용량가변형 실외기"로 구성될 수 있다.
상기 공기 조화기(100)에는, 상기 열교환 챔버(114)에 연통하는 공급챔버(116)가 더 포함될 수 있다. 상기 열교환 챔버(114)와 상기 공급챔버(116)는 구획벽에 의하여 구획될 수도 있고, 하나의 챔버로 일체 형성될 수도 있다.
상기 공급챔버(116)에는, 실내공간(R)으로 공기를 공급하기 위하여 구동되는 공급 팬(130)이 설치될 수 있다. 상기 열교환 챔버(114)에서 조화된 공기는 상기 공급팬(130)을 통하여 상기 공기 조화기(100)의 외부로 배출될 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 상기 공기 조화기(100)에 연결되며 상기 실내공간(R)으로 연장되는 공급관(50)이 더 포함된다. 상기 공급관(50)은 상기 공급챔버(116)에 연통되며, 상기 공급챔버(116)에서 배출된 공기를 상기 실내공간(R)으로 공급할 수 있다. 일례로, 상기 공급관(50)은 실내공간(R)의 천장에 연결될 수 있다.
상기 실내공간(R)에는 디퓨저(60)가 설치될 수 있다. 상기 디퓨저(60)는 상기 공급관(50)에 연통하며, 일례로 상기 실내공간(R)의 천장에 설치될 수 있다. 상기 디퓨저(60)는 상기 공급관(50)을 유동한 공기를 확산시켜 상기 실내공간(R)으로 공급할 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 상기 배기관(20)에 연통하는 배기 포트(65)가 더 포함된다. 일례로, 상기 배기 포트(65)는 상기 실내공간(R)의 천장에 구비되며, 상기 실내공간(R)의 공기는 상기 배기 포트(65)를 통하여 상기 실내공간(R)으로부터 배출되며, 상기 배기관(20)을 유동할 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 다수의 센서가 포함될 수 있다. 상기 다수의 센서에는, 실내공간의 온도를 감지하는 온도센서(70) 및 실내공간의 습도를 감지하는 습도센서(72)가 포함될 수 있다. 상기 온도센서(70) 및 습도센서(72)는 실내공간(R)에 설치되거나 회기관(40)에 설치될 수 있다. 일례로, 상기 온도센서(70)와 상기 습도센서(72)는 온도와 습도를 각각 감지하는 별도의 센서장치로 구성될 수도 있고, 온도와 습도를 함께 감지하는 하나의 센서장치로 구성될 수도 있다.
상기 다수의 센서에는, 실내공간(R)의 공기질을 감지하는 센서가 더 포함된다. 상기 센서에는, 상기 실내공간(R)의 이산화탄소 농도를 감지하는 CO2센서(74) 및 실내공간(R)의 미세먼지 농도를 감지하는 먼지센서(76)가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 먼지센서(76)에는, 미세먼지 입자의 크기에 따라 구별되는 PM2.5센서(직경 2.5μm 이하의 입자감지) 또는 PM1.0 센서(직경 1.0μm 이하의 입자감지)가 포함될 수 있다.
상기 공기조화 시스템(10)에는, 공기 조화기(100), 실외기(60), 댐퍼(22,32,42) 및 송풍팬(25,130)등을 제어하는 컨트롤러(150)가 더 포함된다. 그리고, 상기 공기조화 시스템(10)에는, 상기 컨트롤러(150) 또는 실외기(60)와 전기적으로 연결되어 기상정보를 전달하는 서버(200)가 더 포함된다.
상기 컨트롤러(150)는 상기 서버(200)로부터 전달되는 기상정보 또는 상기 다수의 센서(70,72,74,76)에서 감지되는 정보에 기초하여, 상기 실외기(60), 상기 댐퍼(22,32,42) 및 상기 송풍팬(25,130)의 구동을 제어할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화 시스템(10)의 제어방법을 설명한다.
공기 조화기(100)가 ON 되고 실내공간(R)의 설정온도가 셋팅될 수 있다. 상기 설정온도는 컨트롤러(150)를 통하여 입력될 수 있다. 그리고, 공기 조화기(100)의 냉방 또는 난방운전이 수행될 수 있다. 상기 공기 조화기(100)의 냉방운전이 수행되는 경우 공기는 열교환 코일(120)에서 가열되며, 난방운전이 수행되는 경우 공기는 열교환 코일(120)에서 냉각될 수 있다 (S11).
서버(200)로부터 외기 기상정보를 수신할 수 있다. 상기 외기 기상정보에는 외기온도 및 외기습도 정보가 포함될 수 있다. 외기온도와 실내 설정온도의 차이가 기준온도값 이내인지 여부가 인식된다 (S12).
상기 외기온도와 실내 설정온도의 차이가 기준온도값 이내이면 실내공간(R)의 환기량을 증가시키는 제어를 수행할 수 있다. 일례로, 외기댐퍼(32)는 설정개도 이상으로 개방되며, 공급팬(130)이 운전되어 외기관(20)을 통한 외기의 도입이 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 이상으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 이상이 되며, 공급관(50)을 통한 실내공급 풍량은 증가될 수 있다. 이러한 제어는 제 1 설정시간 동안 이루어질 수 있다.
또한, 외기 도입과 함께, 배기팬(25)이 구동되어 실내공간(R)의 공기는 배기관(20)을 유동하며, 회기댐퍼(42)는 개방되어 배기되는 공기 중 적어도 일부는 회기관(40)을 통하여 공기 조화기(100)로 유입될 수 있다 (S13).
반면에, 상기 외기온도와 실내 설정온도의 차이가 기준온도값 이상이면 실내공간(R)의 환기량을 감소 또는 차단시키는 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 공기 조화기(100)의 냉방운전이 수행되는 과정에서 외기온도가 너무 높거나, 난방운전이 수행되는 과정에서 외기온도가 너무 낮은 상태에서 외기 도입량이 너무 많아지면, 실내공간(R)의 부하가 커지게 되어 공기 조화기(100)의 냉난방 능력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 상기 외기온도와 실내 설정온도의 차이가 기준온도값 이상이면 외기 도입량을 감소 또는 차단하는 제어를 수행할 수 있다. 이를 위하여, 외기댐퍼(32)는 설정개도 이하로 개방되거나 차단될 수 있다. 그리고, 상기 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 미만으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 미만이 되며, 공급관(50)을 통한 실내공급 풍량은 감소될 수 있다 이러한 제어는 제 1 설정시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 제 1 설정시간은 1시간 이내의 범위내에서 결정될 수 있다.
또한, 외기 도입과 함께, 배기팬(25)이 구동되어 실내공간(R)의 공기는 배기관(20)을 유동하며, 회기댐퍼(42)는 개방되어 배기되는 공기 중 적어도 일부는 회기관(40)을 통하여 공기 조화기(100)로 유입될 수 있다 (S14).
제 1 설정시간이 경과되면, 실내습도에 따른 환기운전 제어가 수행될 수 있다. 습도센서(72)에서 감지된 실내습도가 쾌적습도 범위, 일례로 40~70%의 범위 이내인지 여부가 인식된다. 예를 들어, 냉방운전시 쾌적습도 범위는 40~50%의 범위 이내, 난방운전시 쾌적습도 범위는 50~70%의 범위로 결정될 수 있다 (S15).
상기 실내습도가 쾌적습도 범위 이내이면, 도입되는 외기의 양을 증가시키는 제어를 수행할 수 있다. 외기량 증가제어는, 상기한 바와 같이 외기댐퍼(32)를 설정개도 이상으로 개방하며, 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 이상으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 이상이 되고 실내공급 풍량은 증가될 수 있다. 이러한 제어는 제 2 설정시간 동안 이루어질 수 있다 (S16).
반면에, 상기 실내습도가 쾌적습도 범위를 벗어나면, 도입되는 외기의 양을 감소 또는 차단시키는 제어를 수행할 수 있다. 외기량 감소제어는, 상기한 바와 같이 외기댐퍼(32)를 설정개도 이하로 개방하거나 차단하며, 상기 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 미만으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 미만이 되고 실내공급 풍량은 감소될 수 있다. 이러한 제어는 제 2 설정시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 제 2 설정시간은 1시간 이내의 범위내에서 결정될 수 있다 (S17).
제 2 설정시간이 경과되면, 실내공간의 공기질에 따른 환기 운전이 수행될 수 있다. 상세히, CO2센서(74)를 통하여 실내공간(R)의 이산화탄소 농도가 감지될 수 있다. 실내 이산화탄소 농도가 기준농도를 초과한 경우, 외기 도입량을 증가하는 제어를 수행할 수 있다. 외기량 증가제어는, 상기한 바와 같이 외기댐퍼(32)를 설정개도 이상으로 개방하며, 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 이상으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 이상이 될 수 있다. 이러한 제어는 제 3 설정시간 동안 이루어질 수 있다 (S18,S19).
반면에, 실내 이산화탄소 농도가 기준농도를 초과하지 않는 경우, 도입되는 외기의 양을 감소 또는 차단시키는 제어를 수행할 수 있다. 외기량 감소제어는, 상기한 바와 같이 외기댐퍼(32)를 설정개도 이하로 개방하거나 차단하며, 상기 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 미만으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 미만이 되고 실내공급 풍량은 감소될 수 있다. 이러한 제어는 제 3 설정시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 제 3 설정시간은 1시간 이내의 범위내에서 결정될 수 있다 (S20).
제 3 설정시간이 경과되면, 실내공간의 먼지농도에 따른 환기운전이 수행될 수 있다. 상세히, 먼지센서(76)를 통하여 실내공간(R)의 미세먼지 농도가 감지되고 실외 먼지농도에 관한 정보는 서버(200)로부터 수신될 수 있다.
실내 미세먼지 농도가 기준농도를 초과하고 실외 미세먼지 농도가 기준농도 이하인 것으로 감지되면, 공기정화 운전모드가 수행될 수 있다. 상세히, 공기정화 운전모드에는, 외기량 증가제어와 함께, 외기와 회기의 혼합공기가 필터(110)를 통과하도록 유로가 조절되는 제어가 포함될 수 있다.
상기 외기량 증가제어는, 상기한 바와 같이 외기댐퍼(32)를 설정개도 이상으로 개방하며, 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 이상으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 이상이 될 수 있다. 그리고, 바이패스 댐퍼(142)는 차단되어 혼합 챔버(112)의 공기는 필터(110)를 통과한 후 열교환 챔버(114)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 혼합공기는 상기 필터(110)에 의하여 정화된 후 실내공간(R)으로 공급될 수 있다. 이러한 제어는 제 4 설정시간 동안 수행될 수 있다 (S21,S22).
반면에, 실외 먼지농도가 기준농도를 초과하는 경우에는 외기 댐퍼(32)를 차단하여 외기의 도입을 차단할 수 있다 (S23,S24).
또한, 실외 먼지농도 및 실내 먼지농도가 기준농도 이하이면, 바이패스 운전모드가 수행될 수 있다. 상세히, 바이패스 운전모드에는, 도입되는 외기의 양을 감소 또는 차단시키는 제어와 함께, 외기와 회기의 혼합공기가 필터(110)를 통과하지 않도록 유로가 조절되는 제어가 포함될 수 있다.
외기량 감소제어는, 상기한 바와 같이 외기댐퍼(32)를 설정개도 이하로 개방하거나 차단하며, 상기 공급팬(130)의 회전수는 기준 회전수 미만으로 제어되어 도입되는 외기량은 설정량 미만이 되고 실내공급 풍량은 감소될 수 있다. 그리고, 바이패스 댐퍼(142)는 개방되어 혼합 챔버(112)의 공기는 필터(110)를 바이패스 하여 열교환 챔버(114)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 혼합공기는 상기 필터(110)를 통과하는 과정에서 압력손실이 발생되는 현상이 방지되고, 실내공간(R)으로 공급될 수 있다 (S25).
S24 및 S25의 제어는 제 4 설정시간 동안 수행될 수 있다. 일례로, 상기 제 4 설정시간은 1시간 이내의 범위에서 결정될 수 있다.
제 4 설정시간이 경과된 후, 실외기의 목표압력을 조절하는 최적제어를 수행할 수 있다. 상세히, 냉방운전 또는 난방운전이 수행되는 과정에서 상기한 환기운전이 연동되면, 실내 공기질이 개선됨과 함께 실내공기의 온도 및 습도는 가변될 수 있다.
상기 실외기(60)는 현재 감지되는 실내온도 및 실내습도에 기초하여, 냉매 사이클의 고압(목표 응축압력) 또는 저압(목표 증발압력)을 조절할 수 있도록 압축기(61)의 운전주파수를 제어할 수 있다.
일례로, 실내온도가 설정온도보다 높은 상태에서 공기 조화기(100)의 냉방운전이 수행되는 경우, 실내습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면 실내의 잠열부하가 낮으므로 상대적으로 높은 냉방능력을 낼 필요가 적어진다. 따라서, 저압(목표 증발압력)을 높일 수 있도록 압축기(61)의 운전주파수를 설정주파수 보다 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 설정주파수는 45Hz이며 상기 압축기(61)의 운전 주파수는 30~45Hz의 범위에서 결정될 수 있다.
반면에, 실내습도가 쾌적습도 이상이 되면 실내의 잠열부하가 높으므로 상대적으로 높은 냉방능력을 낼 필요가 커진다. 따라서, 저압(목표 증발압력)을 낮출 수 있도록 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 설정주파수는 45Hz이며 상기 압축기(61)의 운전 주파수는 45~60Hz의 범위에서 결정될 수 있다.
한편, 실내온도가 설정온도보다 낮은 상태에서 공기 조화기(100)의 난방운전이 수행되는 경우, 실내습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면 실내의 잠열부하가 낮으므로 상대적으로 높은 난방능력을 낼 필요가 적어진다. 따라서, 고압(목표 응축압력)을 낮출 수 있도록 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 설정주파수는 45Hz이며 상기 압축기(61)의 운전 주파수는 30~45Hz의 범위에서 결정될 수 있다.
반면에, 실내습도가 쾌적습도보다 낮으면 실내의 잠열부하가 높으므로 상대적으로 높은 난방능력을 낼 필요가 커진다. 따라서, 고압(목표 응축압력)을 높일 수 있도록 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 설정주파수는 45Hz이며 상기 압축기(61)의 운전 주파수는 45~60Hz의 범위에서 결정될 수 있다.
그리고, 공기 조화기(100)의 냉난방 운전시 압축기(61)의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시킬 때 실외 팬(65)의 회전수는 설정 회전수 이상이 되고, 압축기(61)의 운전주파수를 설정주파수 보다 감소시킬 때 실외 팬(65)의 회전수는 설정 회전수 미만이 될 수 있다 (S26).
위와 같은 환기 및 목표압력 최적제어는 공기 조화기(100)의 전원 OFF 명령이 입력될 때까지 반복하여 수행될 수 있다 (S27).
위와 같이, 실내온도 및 습도, 그리고 실내공기의 공기질에 따른 환기운전과 함께 냉난방 능력을 고려한 실외기(60)의 운전이 이루어질 수 있으므로, 실내 공기질을 개선하고 환기량 조절에 따라 냉난방 능력이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
다른 실시예를 제안한다.
도 2 및 도 3에서는, 실내온도에 따른 제 1 환기제어, 실내습도에 따른 제 2 환기제어, 실내 이산화탄소 농도에 따른 제 3 환기제어 및 실내 먼지농도에 따른 제 4 환기제어를 순차적으로 수행하는 것으로 설명되었으나, 제 1~4 환기제어의 순서는 다르게 형성될 수 있다.
예를 들어, 냉방 또는 난방수요가 높을 경우, 즉 외부온도 및 습도가 너무 높거나 낮은 경우에는 도 2,3과 같이 온도/습도에 따른 제 1,2 환기제어를 먼저 수행하고 제 3,4 환기제어를 이후에 수행할 수 있다
그러나, 공기질 개선을 위한 수요가 높을 경우, 즉 실내 이산화탄소 농도 및 미세먼지 농도가 너무 높은 경우, 도 2,3과 달리 제 3,4 환기제어를 먼저 수행하고 이후에 제 1,2 환기제어를 수행할 수도 있을 것이다.
도 4는 실내 및 실외의 먼지농도 변화에 따라, 사무실에서의 실내 공급풍량을 변화시키는 제어모습에 관한 일례를 보여주는 그래프이다.
도 4의 그래프에서, 가로축은 회사의 사무실에 출근(9시)한 이후 퇴근(20시)할 때까지 시간의 경과를 보여주며, 세로축은 실내 먼지농도 및 실외 먼지농도의 변화모습을 보여준다.
그리고, 실내 먼지농도와 실외 먼지농도의 변화에 따라 공기조화 시스템(10)의 실내 공급풍량을 변화시킬 수 있다. 여기서, 상기 실외 먼지농도는 3의 S21~S25 단계에서 기준농도를 초과하지 않은 상태에서 변화되는 것으로 이해될 수 있다. 도 4의 세로축에서 기준농도는 실내공간의 기준농도로서 일례로, 35μg/m3일 수 있다.
실내 먼지농도가 기준농도 이하이면, 실내공간의 환기를 수행하지 않을 수 있다. 그리고, 대략 15시가 다가오면서 실내 먼지농도가 기준농도를 초과하기 시작하면, 공급팬(130)은 저속으로 운전되어 실내공간에 약풍이 공급될 수 있도록 약풍운전을 수행한다.
상기 약풍운전을 수행하는 과정에서, 실내 먼지농도가 상승하는 경우 공급팬(130)은 고속으로 운전되어 실내공간에 강풍이 공급될 수 있도록 강풍운전을 수행한다.
상기 강풍운전을 수행하는 과정에서, 실내 먼지농도가 기준농도 이하로 낮아지면 상기 공급팬(130)은 다시 약풍운전을 수행한다. 그리고, 시간이 경과하여 20시 이후 퇴근시간이 되면 공기조화 시스템의 환기운전을 정지할 수 있다. 이러한 제어방법에 의하면, 하루 중 일정시간 구간에서만 내실자가 존재하는 회사의 경우, 효율적인 환기운전이 이루어질 수 있다.
10 : 공기조화 시스템 20 : 배기관
30 : 외기관 40 : 회기관
50 : 공급관 60 : 실외기
70,72,74,76 : 센서 100 : 공기 조화기
110 : 필터 112 : 혼합 챔버
114 : 열교환 챔버 116 : 공급 챔버
120 : 열교환 코일 130 : 공급팬
150 : 컨트롤러 200 : 서버

Claims (14)

  1. 실내공간(R)으로 공기를 공급하는 공급관과, 실내공간(R)으로부터 공기를 배기하는 배기관과, 외기를 도입하는 외기관 및 상기 배기관으로부터 분지되는 회기관이 포함되고,
    상기 공급관, 외기관 및 회기관이 연결되고, 실외기에 연결되는 열교환 코일 과, 필터 및 공급팬이 설치되는 공기조화기가 더 포함되는 공기조화 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 실내공간의 설정온도와 외기의 온도차이를 인식하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계;
    상기 실내공간의 이산화탄소 농도를 감지하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계;
    상기 실내공간의 먼지 농도를 감지하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계; 및
    상기 실내공간의 온도 및 습도에 기초하여, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 가변하는 단계가 포함되며,
    상기 실내공간의 온도가 설정온도보다 높은 상태에서 상기 공기 조화기의 냉방운전이 수행될 때 상기 실내공간의 습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 감소시켜 목표 증발압력을 높이고,
    상기 실내공간의 습도가 상기 쾌적습도 이상이 되면 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 증가시켜 목표 증발압력을 낮추는 공기조화 시스템의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내공간의 설정온도와 외기의 온도차이가 기준온도값 이내이면, 제 1 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고,
    상기 실내공간의 설정온도와 외기의 온도차이가 기준온도값을 초과하면, 상기 제 1 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 감소시키거나, 외기 도입을 차단하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내공간의 습도가 쾌적습도 범위내에 있는지 여부에 기초하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량의 증가 또는 감소를 결정하는 단계가 더 포함되는 공기조화 시스템의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실내공간의 습도가 쾌적습도 범위 이내이면, 제 2 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고,
    상기 실내공간의 습도가 쾌적습도 범위를 벗어나면, 상기 제 2 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 감소시키거나, 외기 도입을 차단하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내공간의 이산화탄소 농도가 기준농도를 초과하면, 제 3 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고,
    상기 실내공간의 이산화탄소 농도가 기준농도 이하이면, 상기 제 3 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 감소시키거나, 외기 도입을 차단하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내공간의 먼지농도가 기준농도를 초과하고 실외 먼지농도가 기준농도 이하이면, 제 4 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기량을 증가시키고 외기가 상기 필터를 통과하도록 유로 제어하고,
    상기 실외 먼지농도가 기준농도를 초과하면, 상기 제 4 설정시간 동안 외기 도입을 차단하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실내공간의 먼지농도 및 실외 먼지농도가 각각 기준농도 이하이면, 상기 제 4 설정시간 동안 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기는 상기 필터를 바이패스 하여 상기 실내공간으로 공급되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내공간의 온도가 설정온도보다 낮은 상태에서 상기 공기 조화기의 난방운전이 수행될 때 상기 실내공간의 습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 감소시켜 목표 응축압력을 낮추고,
    상기 실내공간의 습도가 상기 쾌적습도보다 낮으면 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시켜, 상기 목표 응축압력을 높이는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 공기 조화기의 냉방운전 또는 난방운전시,
    상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 증가시킬 때 상기 실외기에 구비되는 실외 팬의 회전수는 설정 회전수 이상이 되고,
    상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수 보다 감소시킬 때 상기 실외 팬의 회전수는 설정 회전수 미만이 되는 공기조화 시스템의 제어방법.
  11. 실내공간(R)으로 공기를 공급하는 공급관과, 실내공간(R)으로부터 공기를 배기하는 배기관과, 외기를 도입하는 외기관 및 상기 배기관으로부터 분지되는 회기관;
    상기 외기관 및 회기관이 연결되며 상기 외기관과 회기관을 통하여 유동하는 공기가 혼합되는 혼합 챔버와, 열교환 코일이 설치되는 열교환 챔버 및 공급팬이 설치되는 공급 챔버가 포함되는 공기조화기;
    상기 열교환 코일에 연결되며, 압축기가 구비되는 실외기;
    상기 실내공간(R)의 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 실내공간(R)의 습도를 감지하며, 상기 온도센서와 일체로 또는 별도의 장치로 구성되는 습도센서;
    상기 실내공간(R)의 이산화탄소 농도를 감지하는 CO2 센서;
    상기 실내공간(R)의 미세먼지 농도를 감지하는 먼지 센서; 및
    상기 온도센서, 상기 습도센서, 상기 CO2 센서 및 상기 먼지 센서에서 감지되는 정보에 기초하여, 상기 외기관을 통하여 도입되는 외기의 양을 증가 또는 감소를 제어하고,
    상기 실내공간의 온도가 설정온도보다 높은 상태에서 상기 공기 조화기의 냉방운전이 수행될 때 상기 실내공간의 습도가 쾌적습도의 범위내에 있으면, 상기 실외기에 구비되는 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 감소시켜 목표 증발압력을 높이고,
    상기 실내공간의 습도가 상기 쾌적습도 이상이 되면 상기 압축기의 운전주파수를 설정주파수보다 증가시켜 목표 증발압력을 낮추는 컨트롤러가 포함되는 공기조화 시스템.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 습도센서에서 감지된 실내공간의 습도가 쾌적 습도범위내에 있는지 여부에 기초하여, 상기 압축기의 운전주파수를 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 혼합 챔버에 구비되는 필터;
    상기 혼합 챔버로부터 상기 열교환 챔버로 연장되며, 상기 혼합 챔버의 공기가 상기 필터를 바이패스 하도록 안내하는 바이패스 관; 및
    상기 바이패스 관에 설치되는 바이패스 댐퍼가 더 포함되며,
    상기 먼지센서에서 감지된 실내공간의 먼지농도가 기준농도 이하이면, 상기 바이패스 댐퍼가 개방되어 상기 혼합 챔버의 공기는 상기 필터를 바이패스 한 후 상기 실내공간(R)에 공급되는 공기조화 시스템.
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