KR20210011148A - Refrigerator Control System Using Genetic Algorithm and Refrigerator Control Method Using The Same - Google Patents

Refrigerator Control System Using Genetic Algorithm and Refrigerator Control Method Using The Same Download PDF

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KR20210011148A
KR20210011148A KR1020190088185A KR20190088185A KR20210011148A KR 20210011148 A KR20210011148 A KR 20210011148A KR 1020190088185 A KR1020190088185 A KR 1020190088185A KR 20190088185 A KR20190088185 A KR 20190088185A KR 20210011148 A KR20210011148 A KR 20210011148A
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최원창
성남철
김지헌
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가천대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a refrigerator control system using a genetic algorithm and a refrigerator control method using the same, which can reduce the amount of energy consumed in cooling operation. According to one embodiment of the present invention, the refrigerator control system using a genetic algorithm comprises: a data receiving unit configured to receive BEMS data and weather data; an input variable selection unit configured to select an input variable included in a plurality of mathematical formulas; a final model deriving unit configured to obtain a system energy model by combining the plurality of mathematical formulas, substitute the BEMS data and the weather data into the system energy model to calculate a system energy use prediction amount, and compare the system energy use prediction amount and a real system energy use amount to repeat a model feedback process until the system energy use prediction amount is within an error range of the real system energy use amount to derive a final system energy model; and an optimal value deriving unit configured to use the final system energy model as an objective function of a genetic algorithm, use a cold water supply temperature and a cold water circulation pump differential pressure as variables of the genetic algorithm, and use the genetic algorithm to derive an optimal cold water supply temperature and an optimal cold water circulation pump differential pressure which minimize the system energy use prediction amount calculated from the final system energy model.

Description

유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템 및 이를 이용한 냉방 제어 방법{Refrigerator Control System Using Genetic Algorithm and Refrigerator Control Method Using The Same}Cooling control system using genetic algorithm and cooling control method using the same {Refrigerator Control System Using Genetic Algorithm and Refrigerator Control Method Using The Same}

본 개시는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템 및 이를 이용한 냉방 제어 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a cooling control system using a genetic algorithm and a cooling control method using the same.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present disclosure and does not constitute prior art.

기존의 중앙공조시스템에 있어서, 여름철 열원계통중 하나인 냉동기의 에너지소비량을 저감하기 위한 방법으로 크게 두 가지 방법이 이용된다.In the existing central air conditioning system, two methods are largely used as a method to reduce the energy consumption of a refrigerator, which is one of the heat source systems in summer.

하나는, 냉동기에서 공급되는 냉수의 온도를 상승시켜 냉동기 자체에서의 에너지소비를 저감시키는 방법이고, 다른 하나는, 변유량 펌프를 사용하여 공급되는 유량을 줄여주는 방법이다.One is a method of reducing energy consumption in the refrigerator itself by increasing the temperature of cold water supplied from the refrigerator, and the other is a method of reducing the flow rate supplied by using a variable flow pump.

그러나, 이와 같은 종래의 제어방법은, 관리자의 경험이나 판단에 의해, 온도의 설정점 또는 밸브의 개도율을 임의적으로 조절하는 것이 일반적이다.However, in such a conventional control method, it is common to arbitrarily adjust the set point of the temperature or the opening rate of the valve according to the experience or judgment of the administrator.

따라서, 종래의 제어방법은, 변동이 심한 부하에 대한 신속하고 정확한 대응이 쉽지 않으며, 중앙공조시스템에서, 적절한 냉방능력을 제공하지 못하거나 반대로, 과냉방이 되는 현상들이 빈번하게 발생되는 문제점이 있다.Accordingly, in the conventional control method, it is not easy to respond quickly and accurately to a variable load, and in the central air conditioning system, there is a problem in that the central air conditioning system does not provide adequate cooling capability or, conversely, subcooling occurs frequently.

이러한 종래의 제어방법의 문제를 해결하기 위해, 최근에는, 비례제어, 비례적분제어등과 같은 전형적인 자동제어 방법들이 적용되고 있지만, 이 또한, 주기적으로, 관리자의 간섭이 적용되지 않으면 효과가 떨어지는 문제점이 있다.In order to solve the problem of the conventional control method, in recent years, typical automatic control methods such as proportional control and proportional integral control have been applied, but this is also a problem that is less effective if the manager's interference is not applied periodically. There is this.

한편, 종래의 최적제어의 경우, 중앙공조시스템을 구성하는 단일의 구성요소(예를 들어, 냉동기, 냉각순환펌프, 냉각코일, 송풍기 등)에 대해서, 개별적으로 이루어지는 것이 일반적이다.On the other hand, in the case of the conventional optimal control, it is generally performed individually for a single component (for example, a refrigerator, a cooling circulation pump, a cooling coil, a blower, etc.) constituting a central air conditioning system.

이에, 본 개시는, 냉방 운전시에, 중앙공조시스템을 구성하는 복수의 구성요소에 대해 최적제어를 수행함으로써, 부족한 냉방 또는 과냉방의 상황을 방지하고, 냉방 운전에 소모되는 에너지의 양을 저감하는 데 주된 목적이 있다.Accordingly, the present disclosure prevents insufficient cooling or subcooling situations and reduces the amount of energy consumed in cooling operation by performing optimal control on a plurality of components constituting the central air conditioning system during cooling operation. It has a main purpose.

본 개시의 일 실시예에 의하면, BEMS 데이터 및 기상데이터를 수신하도록 구성된 데이터 수신부; 복수의 수학적 계산식에 포함되는 입력변수를 선정하도록 구성된 입력변수 선정부; 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻고, BEMS 데이터 및 기상데이터를 시스템에너지 모델에 대입하여 시스템에너지 사용예측량을 계산하고, 시스템에너지 사용예측량과 실제 시스템에너지 사용량을 비교하여 시스템에너지 사용예측량이 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때까지 모델 피드백과정을 반복하여 최종 시스템에너지 모델을 도출하도록 구성된 최종모델 도출부; 및 최종 시스템에너지 모델을 유전 알고리즘의 목적함수로 하고, 냉수공급온도 및 냉수순환펌프 차압을 유전 알고리즘의 변수로 하고, 유전 알고리즘을 이용하여 최종 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 최소가 되는 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 도출하도록 구성된 최적값 도출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템을 제공한다.According to an embodiment of the present disclosure, a data receiving unit configured to receive BEMS data and weather data; An input variable selection unit configured to select an input variable included in a plurality of mathematical calculation formulas; A system energy model is obtained by combining a plurality of mathematical calculation formulas, and the system energy consumption forecast is calculated by substituting the BEMS data and meteorological data into the system energy model, and the system energy consumption forecast is compared with the system energy consumption forecast and the actual system energy consumption. A final model derivation unit configured to derive a final system energy model by repeating the model feedback process until it is within an error range of the actual system energy usage; And the final system energy model as the objective function of the genetic algorithm, the cold water supply temperature and the differential pressure of the cold water circulation pump as variables of the genetic algorithm, and the system energy usage prediction calculated from the final system energy model using the genetic algorithm is minimized. It provides a cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that it includes an optimum value derivation unit configured to derive an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water circulation pump differential pressure.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 냉방 제어 시스템은, 냉방 운전시에, 냉각코일에서 필요한 최적 냉수공급온도 및 냉수순환펌프에서 필요한 최적 냉수순환펌프 차압을 찾아냄으로써, 부족한 냉방 또는 과냉방의 상황을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the cooling control system of the present embodiment prevents insufficient cooling or subcooling by finding the optimum cold water supply temperature required by the cooling coil and the optimum cold water circulation pump differential pressure required by the cold water circulation pump during cooling operation. There is an effect that can be done.

또한, 냉방 운전시 소모되는 에너지의 양을 저감할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of reducing the amount of energy consumed during cooling operation.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 공조시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 냉방 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 최종모델 도출부에서 최종 시스템에너지 모델이 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 최적값 도출부에서 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압이 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 시스템에너지 모델을 도출하는 것을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 냉각코일을 지나는 공기의 유동을 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법을 나타낸 순서도이다.1 shows an air conditioning system according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram of a cooling control system according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a flowchart illustrating a process of deriving a final system energy model by a final model derivation unit according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating a process of deriving an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water circulation pump differential pressure in an optimum value derivation unit according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a block diagram illustrating deriving a system energy model according to an embodiment of the present disclosure.
6 illustrates a flow of air through a cooling coil according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a flowchart illustrating a cooling control method using a genetic algorithm according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to constituent elements in each drawing, it should be noted that the same constituent elements are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present disclosure, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present disclosure, a detailed description thereof will be omitted.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the constituent elements of the embodiment according to the present disclosure, reference numerals such as first, second, i), ii), a), b) may be used. These codes are only for distinguishing the constituent elements from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent elements are not limited by the symbols. In the specification, when a part'includes' or'includes' a certain element, it means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless explicitly stated to the contrary. .

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 공조시스템을 나타낸 것이다.1 shows an air conditioning system according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 공조시스템은 단순 혼합 냉각 방식의 프로세스를 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, an air conditioning system according to an embodiment of the present disclosure may have a simple mixed cooling method.

구체적으로, 단순 혼합 냉각 방식의 프로세스를 가지는 시스템에서, 실(zone)로부터의 도입되는 순환공기(return air)와 외부로부터 도입되는 외기(outdoor air)는 혼합되어 혼합공기(mixed air)를 형성할 수 있다.Specifically, in a system having a process of a simple mixed cooling method, return air introduced from a zone and outdoor air introduced from the outside are mixed to form mixed air. I can.

혼합공기는, 냉각 코일(5)을 지나는 동안, 냉각됨으로써 그 상태(state)가 변할 수 있으며, 급기(supply air)로서, 다시 각 실로 공급될 수 있다.The mixed air may change its state by being cooled while passing through the cooling coil 5, and may be supplied back to each chamber as supply air.

외기가 도입되는 관로에는, 도입되는 외기의 양을 조절하는 댐퍼(1) 및 외기에 포함된 오염물질, 부유물질 등을 걸러주는 필터(2)가 구비될 수 있다.A damper 1 for controlling the amount of outside air to be introduced and a filter 2 for filtering pollutants and suspended matters contained in the outside air may be provided in the pipe through which the outside air is introduced.

혼합공기를 냉각하여 급기로서 배출하는 관로 상에는, 냉동기(3) 및 송풍기(6)가 구비될 수 있다.A refrigerator 3 and a blower 6 may be provided on a pipe for cooling the mixed air and discharging it as supply air.

냉동기(3)는, 냉수순환펌프(4)를 이용하여, 냉각코일(5) 내에서 냉각수가 순환하도록 할 수 있다. 송풍기(6)는, 급기에 적정한 풍량을 제공하여, 실로 배출할 수 있다.The refrigerator 3 may circulate the cooling water in the cooling coil 5 by using the cold water circulation pump 4. The blower 6 can provide an appropriate air volume for supply air and discharge it to the seal.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 냉방 제어 시스템(100)의 블록도이다.2 is a block diagram of a cooling control system 100 according to an embodiment of the present disclosure.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 최종모델 도출부(130)에서 최종 시스템에너지 모델이 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.3 is a flow chart illustrating a process of deriving a final system energy model by the final model derivation unit 130 according to an embodiment of the present disclosure.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 최적값 도출부(140)에서 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압이 도출되는 과정을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a process of deriving an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water circulation pump differential pressure in the optimum value derivation unit 140 according to an embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 냉방 제어 시스템(100)은 데이터 수신부(110), 입력변수 선정부(120), 최종모델 도출부(130), 최적값 도출부(140), 구동부(150), 기상데이터 수신부(160), 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the cooling control system 100 includes a data receiving unit 110, an input variable selecting unit 120, a final model deriving unit 130, an optimal value deriving unit 140, a driving unit 150, and weather data. It may include a receiving unit 160 and a control unit 170.

데이터 수신부(110)는, 시스템에너지 모델을 도출하고, 그로부터 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수공급펌프 차압을 도출하는 데 필요한, 데이터를 수신할 수 있다.The data receiving unit 110 may derive a system energy model and receive data necessary for deriving an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water supply pump differential pressure therefrom.

여기서, 시스템에너지 모델은, 공조시스템 구동시 필요한 에너지를 예측하기 위한 수학적 모델을 지칭하는 것으로서, 공조시스템과 관련된 복수의 수학적 계산식으로 구성될 수 있다.Here, the system energy model refers to a mathematical model for predicting energy required for driving the air conditioning system, and may be composed of a plurality of mathematical calculation formulas related to the air conditioning system.

데이터 수신부(110)는 BEMS 데이터 및 기상데이터를 수신할 수 있다.The data receiver 110 may receive BEMS data and weather data.

BEMS 데이터는, 건물의 BEMS(Building Energy Management System)로부터 수신되는 데이터로서, 실의 온도, 실의 습도, 냉수공급온도, 냉수공급펌프 차압 등 건물 내에서 계측된 모든 데이터를 포함할 수 있다.BEMS data is data received from a building's BEMS (Building Energy Management System), and may include all data measured in the building, such as room temperature, room humidity, cold water supply temperature, and cold water supply pump differential pressure.

기상데이터는, 외기 온도, 외기 습도 등, 외기(outdoor air)에 관한 모든 데이터를 포함할 수 있다.The meteorological data may include all data related to outdoor air, such as outdoor temperature and outdoor humidity.

입력변수 선정부(120)는, 시스템에너지 모델을 구성하는 복수의 수학적 계산식에 포함될, 입력변수를 선정할 수 있다.The input variable selection unit 120 may select an input variable to be included in a plurality of mathematical calculation formulas constituting the system energy model.

예를 들어, 입력변수 선정부(120)는 외기정보, 부하정보, 건물정보, 및 시스템 정보 중 하나 이상을 입력변수로서 선정할 수 있다.For example, the input variable selection unit 120 may select one or more of outdoor air information, load information, building information, and system information as input variables.

외기정보는, 외기의 상태량에 대한 정보로서, 외기 온도, 외기 습도 등을 포함할 수 있다.The outdoor air information is information on a state amount of the outside air, and may include outdoor temperature, outdoor humidity, and the like.

부하정보는, 실(zone)을 설정된 온도로 유지하는 데 필요한 열에너지인 부하(load)에 관한 정보로서, 실의 현열부하, 실의 재실부하 등을 포함할 수 있다.The load information is information about a load, which is heat energy required to maintain a zone at a set temperature, and may include a sensible heat load of a room, a real load of the room, and the like.

건물정보는, 공조가 이루어지는 건물에 대한 정보로서, 실내설정온도, 실의 설계 풍량, 실의 바닥면적, 실의 재실인원, 면적당 필요외기도입량, 및 재실인원당 필요외기도입량 등을 포함할 수 있다.The building information is information on a building where air conditioning is performed, and may include an indoor set temperature, a design air volume of a room, a floor area of a room, the number of occupants of a room, a required amount of extraneous induction per area, and a required amount of extraneous induction per room. .

시스템 정보는, 공조시스템을 구성하는 각 구성요소에 대한 정보로서, 송풍기 효율, 송풍기 계수, 덕트정압, 펌프효율, 순환수 최대 유량, 냉수순환펌프의 양정, 장비 압력손실, 및 냉동기 용량 등을 포함할 수 있다.System information is information on each component constituting an air conditioning system, and includes blower efficiency, fan coefficient, duct static pressure, pump efficiency, maximum circulating water flow rate, head of the cold water circulation pump, equipment pressure loss, and refrigerator capacity. can do.

도 3을 참조하면, 최종모델 도출부(130)는, 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻고, 모델 피드백과정을 통해, 유전 알고리즘을 구동할, 최종 시스템에너지 모델을 도출할 수 있다.Referring to FIG. 3, the final model derivation unit 130 may obtain a system energy model by combining a plurality of mathematical calculation formulas, and derive a final system energy model to drive a genetic algorithm through a model feedback process.

구체적으로, 최종모델 도출부(130)는 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻을 수 있다(S131).Specifically, the final model derivation unit 130 may obtain a system energy model by combining a plurality of mathematical calculation equations (S131).

이 경우, 복수의 수학적 계산식은, 냉동기 에너지 소비량 계산식, 냉수순환펌프 에너지 소비량 계산식, 및 송풍기 에너지 소비량 계산식을 포함할 수 있다.In this case, the plurality of mathematical calculation formulas may include a refrigerator energy consumption calculation formula, a cold water circulation pump energy consumption calculation formula, and a blower energy consumption calculation formula.

이후, 최종모델 도출부(130)는, 데이터 수신부(110)로부터 수신된 BEMS 데이터 및 기상데이터를 시스템에너지 모델에 대입하여 시스템에너지 사용예측량을 계산할 수 있다(S132).Thereafter, the final model derivation unit 130 may calculate the estimated system energy usage by substituting the BEMS data and meteorological data received from the data receiving unit 110 into the system energy model (S132).

여기서, 시스템에너지 사용예측량은, 실의 설정온도 도달 내지 설정온도 유지를 위해, 공조시스템에서 필요하다고 예측되는 에너지 사용량의 총합을 지칭한다.Here, the estimated amount of system energy use refers to the sum of the amount of energy used that is predicted to be necessary in the air conditioning system to reach the set temperature or maintain the set temperature of the room.

이후, 최종모델 도출부(130)는, 시스템에너지 사용예측량과, BEMS에서 계측된 실제 시스템에너지 사용량을 비교하여(S133) 시스템에너지 사용예측량이 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때까지 모델 피드백과정(S134)을 반복하여 최종 시스템에너지 모델을 도출(S135)하도록 구성될 수 있다. 모델 피드백과정을 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.Thereafter, the final model derivation unit 130 compares the predicted system energy use with the actual system energy use measured in BEMS (S133), and performs a model feedback process until the predicted system energy use is within the error range of the actual system energy use. It may be configured to repeat (S134) to derive a final system energy model (S135). The model feedback process is described in more detail as follows.

최종모델 도출부(130)는, 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻고, 모델 피드백과정을 통해, 유전 알고리즘을 구동할 최종 시스템에너지 모델을 도출할 수 있다.The final model derivation unit 130 may obtain a system energy model by combining a plurality of mathematical calculation equations, and derive a final system energy model for driving the genetic algorithm through a model feedback process.

구체적으로, 모델 피드백과정은, 수학적 계산식에 포함된 계수값 및 효율값 중 하나 이상의 값을 변경함으로써 수정된 시스템에너지 모델을 얻을 수 있으며, 수정된 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량과 실제 시스템에너지 사용량을 비교할 수 있다.Specifically, in the model feedback process, a modified system energy model can be obtained by changing one or more of the coefficient values and efficiency values included in the mathematical calculation equation, and the estimated system energy usage calculated from the modified system energy model and the actual system Energy usage can be compared.

수정된 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 밖에 있을 때에는, 모델 피드백과정을 반복할 수 있다.When the estimated system energy usage calculated from the modified system energy model is outside the error range of the actual system energy usage, the model feedback process can be repeated.

반대로, 수정된 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때에는, 수정된 시스템에너지 모델을 최종 시스템에너지 모델로 할 수 있다.Conversely, when the estimated system energy usage calculated from the modified system energy model is within the error range of the actual system energy usage, the modified system energy model can be used as the final system energy model.

이때, 모델 피드백과정에서 사용되는 오차범위는, M&V(Measurement & Verification) 가이드 라인에서 제시하는 CvRMSE ± 30%일 수 있다.In this case, the error range used in the model feedback process may be CvRMSE ± 30% suggested by the M&V (Measurement & Verification) guideline.

본 개시의 일 실시예에 따른 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템은, 유전 알고리즘 구동 이전에 모델 피드백과정을 더 포함함으로써, 더 정확한 목적함수를 도출할 수 있고, 이로써, 유전 알고리즘을 통해 도출되는 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압 또한 더 정확한 값을 도출할 수 있는 효과가 있다.The cooling control system using a genetic algorithm according to an embodiment of the present disclosure further includes a model feedback process before driving the genetic algorithm, thereby deriving a more accurate objective function, whereby the optimal cold water derived through the genetic algorithm The supply temperature and the differential pressure of the optimum cold water circulation pump are also effective in deriving more accurate values.

도 4를 참조하면, 최적값 도출부(140)는, 최종 시스템에너지 모델에 대해, 유전 알고리즘을 구동하여, 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수공급펌프 차압을 도출할 수 있다.Referring to FIG. 4, the optimum value derivation unit 140 may derive an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water supply pump differential pressure by driving a genetic algorithm for the final system energy model.

구체적으로, 최적값 도출부(140)는, 최종 시스템에너지 모델의 에너지소비량을 유전 알고리즘의 목적함수(objective function)로 하고, 냉수공급온도 및 냉수순환펌프 차압을 유전 알고리즘의 변수로 할 수 있다(S141).Specifically, the optimum value derivation unit 140 may use the energy consumption amount of the final system energy model as an objective function of the genetic algorithm, and the cold water supply temperature and the differential pressure of the cold water circulation pump as variables of the genetic algorithm ( S141).

이후, 최적값 도출부(140)는, 유전 알고리즘을 이용하여(S142), 최종 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 최소가 되는 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 도출할 수 있다(S143).Thereafter, the optimum value derivation unit 140 may derive an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water circulation pump differential pressure at which the estimated amount of system energy use calculated from the final system energy model is minimum using a genetic algorithm (S142). (S143).

여기서, 유전 알고리즘(genetic algorithm)은, 생물의 진화 과정을 기반으로 한 최적값 도출 알고리즘으로서, 그 내용은 널리 공지된 내용이므로, 본 명세서에서, 그와 관련된 상세한 설명은 생략한다.Here, the genetic algorithm is an algorithm for deriving an optimal value based on an evolutionary process of living things, and the content is well known, and thus detailed description thereof is omitted herein.

이렇게 도출된 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압은, BEMS, 또는, BAS로 송출되어, 그 내용대로, 공조시스템의 제어가 이루어질 수 있다.The optimum cold water supply temperature and the differential pressure of the cold water circulation pump derived in this way are transmitted to BEMS or BAS, so that the air conditioning system can be controlled according to its contents.

다시 도 2를 참조하면, 구동부(150)는, 최적값 도출부(140)로부터 도출된 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 기초로 하여, 냉동기(3) 및 냉수순환펌프(4)를 구동시킬 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the driving unit 150 operates the refrigerator 3 and the cold water circulation pump 4 based on the optimum cold water supply temperature and the optimum cold water circulation pump differential pressure derived from the optimum value derivation unit 140. Can be driven.

또한, 구동부(150)는, 최적값 도출부(140)로부터, 관리자가 원하거나 관리하고자는 일정시간 간격으로, 갱신된 최적 냉수공급온도 및 갱신된 최적 냉수순환펌프 차압을 수신하여, 그에 따라, 냉동기(3) 및 냉수순환펌프(4)를 구동할 수 있다.In addition, the driving unit 150 receives the updated optimum cold water supply temperature and the updated optimum cold water circulation pump differential pressure from the optimum value derivation unit 140 at predetermined time intervals that the administrator wants or wants to manage, and accordingly, The refrigerator 3 and the cold water circulation pump 4 can be driven.

이 경우, 최적값 도출부(140)는, 일정시간 간격으로, 데이터 수신부(110)로부터 BEMS 데이터 및 기상데이터를 수신할 수 있고, 이를 기초로 하여, 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 갱신할 수 있다.In this case, the optimum value derivation unit 140 may receive BEMS data and meteorological data from the data receiving unit 110 at regular time intervals, and based on this, the optimum cold water supply temperature and the optimum cold water circulation pump differential pressure are determined. Can be updated.

기상데이터 수신부(160)는, 시간에 경과에 따른, 자체적으로 계측되거나 기상청 등으로부터 외기조건을 수신할 수 있다.The meteorological data receiving unit 160 may measure itself over time or receive an outdoor air condition from the meteorological agency.

이 경우, 최적값 도출부(140)는 기상데이터 수신부(160)로부터 수신된 외기조건을 최종 시스템에너지 모델에 대입하여 시간 경과에 따른 예상 최적 냉수공급온도 및 예상 최적 냉수순환펌프 차압을 도출할 수 있다.In this case, the optimum value derivation unit 140 can derive the predicted optimum cold water supply temperature and the predicted optimum cold water circulation pump differential pressure over time by substituting the outdoor air condition received from the meteorological data receiving unit 160 into the final system energy model. have.

제어부(170)는, 예상 최적 냉수공급온도 및 예상 최적 냉수순환펌프 차압에 따라 구동부(150)를 제어할 수 있다.The controller 170 may control the driving unit 150 according to the predicted optimum cold water supply temperature and the predicted optimum cold water circulation pump differential pressure.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 시스템에너지 모델을 도출하는 것을 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram illustrating deriving a system energy model according to an embodiment of the present disclosure.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 냉각코일(5)을 지나는 공기 유동을 나타낸 것이다.6 shows the air flow through the cooling coil 5 according to an embodiment of the present disclosure.

도 5에서는, 냉동기 에너지 소비량 계산식, 냉수순환펌프 에너지 소비량 계산식, 및 송풍기 에너지 소비량 계산식이 도출되는 과정이 도시되어 있다. 이하에서는, 각 계산식이 도출되는 상세한 과정에 대해 기술한다.In FIG. 5, a process of deriving a refrigerator energy consumption calculation formula, a cold water circulation pump energy consumption calculation formula, and a blower energy consumption calculation formula is illustrated. In the following, a detailed process by which each calculation formula is derived will be described.

우선, 공조시스템이 원하는 실의 온도를 유지하기 위해, 설정된 급기온도로 일정 풍량을 공급할 때, 실의 현열부하는, 아래의 수학식 1을 통해, 계산될 수 있다.First, when the air conditioning system supplies a predetermined air volume at a set air supply temperature in order to maintain a desired room temperature, the sensible heat load of the room may be calculated through Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, q s 는 실의 현열부하(zone sensible air flow, kW), Q z 는 존의 급기 풍량(zone design air flow, ㎥-/s), C는 공기의 비열(specific heat capacity of air, kJ/kg℃), ρ는 공기의 밀도(density of air, kg/㎥), t z 는 실의 온도(zone air temperature, ℃), t s 는 급기온도(supply air temperature, ℃)를 나타낸다.Here, q s is the current thermal load of the room (zone sensible air flow, kW) , Q z is the supply air volume of the zone (zone design air flow, ㎥ - / s), C is a heat capacity (specific heat capacity of air, kJ of air /kg℃), ρ is the density of air (kg/㎥), t z is the zone air temperature (℃), and t s is the supply air temperature (℃).

실의 잠열부하는, 아래의 수학식2를 통해, 계산될 수 있다.The latent heat load of the yarn can be calculated through Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, q l 은 실의 잠열부하(zone latent load, kW), Q z 는 존의 급기 풍량(zone design air flow, ㎥/s), γ는 물의 증발잠열(latent heat of vaporization of water, 2,501 kJ/kg), ρ는 공기의 밀도(density of air, 1.202 kg/㎥), ω z 는 실의 절대습도(zone air temperature, kg/kg), ω s 는 급기의 절대습도(supply air temperature, kg/kg)를 나타낸다.Where q l is the zone latent load (kW), Q z is the zone design air flow (㎥/s), and γ is the latent heat of vaporization of water (2,501 kJ) /kg), ρ is the density of air (1.202 kg/㎥), ω z is the zone air temperature (kg/kg), ω s is the supply air temperature, kg /kg).

일반적으로 실의 급기 풍량은 실의 현열부하를 이용하여 계산될 수 있다. 각 실(zone)의 풍량은, 아래의 수학식3을 통해, 계산될 수 있다.In general, the air supply air volume of the room can be calculated using the sensible heat load of the room. The air volume of each zone can be calculated through Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

공조시스템에서의 필요한 전체 풍량은, 시스템에서 분배되는 각 실의 급기 풍량의 합으로서, 아래의 수학식4를 통해, 계산될 수 있다.The total air volume required in the air conditioning system is the sum of the air supply air volume of each room distributed by the system, and can be calculated through Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, Q sys 는 시스템 풍량(system design air flow, ㎥/h), n은 실의 개수(number of zone)를 나타낸다.Here, Q sys is the system design air flow (㎥/h), and n is the number of zones.

공조시스템 내의 송풍기의 동력을 계산하기 위해서는 덕트의 정압이 아닌 전압을 사용한다. 공조시스템에서의 전압은, 아래의 수학식5를 통해, 계산될 수 있다.In order to calculate the power of the blower in the air conditioning system, a voltage other than the static pressure of the duct is used. The voltage in the air conditioning system can be calculated through Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, P t 는 덕트의 전압(Total pressure), P s 는 덕트의 정압(Static pressure), P v 는 덕트의 동압(Velocity pressure)을 나타낸다.Here, P t is the total pressure of the duct, P s is the static pressure of the duct, and P v is the dynamic pressure of the duct.

송풍기의 운전조건이나 치수가 달라졌을 때, 아래의 수학식6과 같이, 송풍기법칙(Fan Laws 또는 Fan Affinity Laws)을 이용하여, 송풍기의 성능을 예측할 수 있다. When the operating conditions or dimensions of the blower are changed, the performance of the blower can be predicted by using the fan law (Fan Laws or Fan Affinity Laws) as shown in Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, N은 회전수(wheel velocity - revolution per minute, rpm), Q는 풍량(air flow rate, volume flow capacity, ㎥/h), P는 압력(fan pressure, Pa), L은 축동력(shaft power, W)를 나타낸다.Here, N is the number of revolutions (wheel velocity-revolution per minute, rpm), Q is the air flow rate, volume flow capacity, ㎥/h, P is the fan pressure (Pa), and L is the shaft power. , W).

따라서, 송풍기 법칙을 이용하면, 아래의 수학식7과 같이, 송풍기에서의 송풍량과 필요 풍량에 대한 풍량비를 이용하여 압력의 변화를 계산될 수 있다.Therefore, if the blower law is used, as shown in Equation 7 below, the change in pressure can be calculated by using the ratio of the air volume to the required air volume and the amount of air blown from the blower.

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00007
Figure pat00007

전체 시스템풍량 대한 송풍기의 필요 전압은, 아래의 수학식 8을 통해, 계산될 수 있다.The required voltage of the blower with respect to the total system air volume can be calculated through Equation 8 below.

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, C는 유량계수(flow coefficient)를 나타낸다.Here, C represents the flow coefficient.

송풍기의 소비동력은 송풍기를 움직이기 위한 동력이며, 일반적으로 송풍기의 소비동력을 구할 때에는 송풍기가 공기를 움직이기 위한 동력인 공기동력을 먼저 계산 한 후 송풍기가 실제로 한 일의 양인 송풍기 축을 회전시키기 위한 축동력을 계산한다.The power consumption of a blower is the power to move the blower, and in general, when calculating the power consumption of a blower, first calculate the air power, which is the power for the blower to move air, and then rotate the fan shaft, which is the amount of work actually done by the blower. Calculate the shaft power.

송풍기가, 풍량 Q의 공기를 ΔP만큼 압력을 상승 시켰을 때, 이는 회전날개가 직접 공기에 중 동력이므로 공기 동력 L a 이라고 하며, 아래의 수학식 9를 통해 나타낼 수 있다.When the blower raises the pressure of the air of the air volume Q by ΔP , this is called the air power L a because the rotor blades are the heavy power directly to the air, and can be expressed through Equation 9 below.

[수학식9][Equation 9]

Figure pat00009
Figure pat00009

송풍기의 회전날개는 회전축에 의해 회전하므로 회전축을 회전시키기 위한 송풍기의 축동력 L s 는, 아래의 수학식10을 통해, 계산될 수 있다. 여기서, n f 는 전압효율로서, 약 0.7 정도의 값을 가지며 송풍기의 종류와 송풍량에 따라 달라질 수 있다.Since the rotating blades of the blower rotate by the rotating shaft, the axial power L s of the blower for rotating the rotating shaft can be calculated through Equation 10 below. Here, n f is a voltage efficiency, has a value of about 0.7, and may vary depending on the type of blower and the amount of air blown.

[수학식 10][Equation 10]

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, L s 는 송풍기의 축동력(fan shaft power, W), Q는 송풍량(fan inlet volumetric flow, ㎥/h), P t 는 송풍기전압(fan total pressure, Pa), n f 는 송풍기 효율(fan total efficiency, %)을 나타낸다.Here, L s is the fan shaft power (W), Q is the fan inlet volumetric flow (㎥/h), P t is the fan total pressure (Pa), and n f is the fan efficiency (fan total efficiency, %).

도 1을 다시 참조하면, 공기조화 시스템에서 각 지점, 예를 들어, 실(zone), 순환공기, 외기, 혼합공기, 및 급기 등의 상태점의 상태량(온도, 습도, 풍량 등)을 알면, 냉각코일(5), 또는, 건물에서 필요한 냉각량과 에너지소비량을 구할 수 있다.Referring back to FIG. 1, if the state quantity (temperature, humidity, air volume, etc.) of each point in the air conditioning system, for example, a zone, circulating air, outside air, mixed air, and supply air, is known, The cooling coil 5, or the amount of cooling and energy consumption required by the building can be obtained.

각 실의 설정온도가 일정하다는 가정 하에, 실의 부하는 현열부하와 잠열부하의 합이므로, 앞서 구한 각 실의 부하를 이용하여 잠열부하를 계산하고, 아래의 수학식 11을 통해, 각 실의 절대습도를 구할 수 있다.Assuming that the set temperature of each room is constant, the load of the yarn is the sum of the sensible heat load and the latent heat load, so the latent heat load is calculated using the load of each yarn obtained previously, and through Equation 11 below, Absolute humidity can be obtained.

[수학식 11][Equation 11]

Figure pat00011
Figure pat00011

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

계산된 각 실의 잠열부하의 합을 알면 시스템 내에서의 순환공기의 절대습도(ω r , return air humidity ratio)는, 전체 실의 잠열부하의 합을 이용하여, 아래의 수학식12를 통해, 계산될 수 있다.Knowing the sum of the calculated latent heat loads of each room, the absolute humidity ( ω r , return air humidity ratio) of the circulating air in the system is obtained by using the sum of the latent heat loads of all rooms, through Equation 12 below, Can be calculated.

[수학식 12][Equation 12]

Figure pat00014
Figure pat00014

순환공기의 건구온도(t r , return air temperature)는, 각 실에서의 풍량 및 실의 온도의 대한 총 시스템 풍량의 평균으로 간단히 구할 수 있으며, 아래의 수학식13을 통해, 계산될 수 있다. The dry bulb temperature ( t r , return air temperature) of the circulating air can be simply obtained as an average of the total system air volume of the air volume in each room and the temperature of the room, and can be calculated through Equation 13 below.

[수학식 13][Equation 13]

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서, ω z 는 실의 절대습도(zone humidity ratio, kg/kg), ω s 는 실의 급기온도에서의 포화수증기의 절대습도(humidity ratio of moist air at saturation, kg/kg), Q sys 는 시스템 풍량(total zone design air flow, ㎥/h), n은 실의 개수(number of zone), ω r 는 순환공기의 절대습도(return air humidity ratio, kg/kg), t r 은 순환공기의 건구온도(return air temperature, ℃)를 나타낸다.Here, ω z is the absolute humidity of the room (zone humidity ratio, kg/kg), ω s is the humidity ratio of moist air at saturation (kg/kg), and Q sys is System air flow (total zone design air flow, ㎥/h), n is the number of zones, ω r is the return air humidity ratio (kg/kg), and t r is the circulating air. It represents the return air temperature (℃).

외기(outdoor air)의 상태량은 외기의 조건과 동일하므로, 표준기상데이터를 이용하여 값을 읽어 들이거나 실제의 기상데이터를 계측한 값을 입력할 수 있다.Since the state quantity of outdoor air is the same as the condition of outdoor air, a value can be read using standard weather data or a value measured by actual weather data can be input.

혼합공기(mixed air)는 순환공기와 외기가 혼합된 공기이므로, 앞서 구해진 순환공기의 상태량과 기상데이터로부터 얻은 외기의 상태량을 이용하여 계산 할 수 있다.Since mixed air is air in which circulating air and outside air are mixed, it can be calculated using the condition quantity of circulating air obtained previously and the condition quantity of outside air obtained from meteorological data.

구체적으로, 순환공기와 외기와의 혼합공기의 온도(t m , mixed air temperature)와 혼합공기의 습도(ω m , mixed air humidity ratio)는, 아래의 수학식14, 15를 통해, 각각 계산될 수 있다.Specifically, the temperature of the mixed air between the circulating air and the outside air ( t m , mixed air temperature) and the humidity of the mixed air ( ω m , mixed air humidity ratio) are calculated through Equations 14 and 15 below, respectively. I can.

[수학식 14][Equation 14]

Figure pat00016
Figure pat00016

[수학식 15][Equation 15]

Figure pat00017
Figure pat00017

여기서, t m 은 혼합공기 온도(mixed air temperature, ℃), ω m 은 혼합공기 습도(mixed air humidity ratio, kg/kg), t o 는 외기 온도(outdoor air temperature, ℃), ω o 는 외기 습도(outdoor air humidity ratio, kg/kg), Q o 는 외기도입량(outdoor air intake rate, ㎥/h)을 나타낸다.Here, t m is the mixed air temperature (℃), ω m is the mixed air humidity ratio (kg/kg), t o is the outdoor air temperature (℃), and ω o is the outside air. Humidity (outdoor air humidity ratio, kg/kg), Q o represents the outdoor air intake rate (㎥/h).

앞서 계산된 공조시스템에서의 프로세스를 분석하여 얻어진 각 지점에서의 상태점의 상태량을 알면, 냉각코일의 입구 측 온도인 혼합공기(mixed air)의 상태량을 구할 수 있다.By knowing the state amount of the state point at each point obtained by analyzing the process in the air conditioning system calculated above, the state amount of mixed air, which is the temperature at the inlet side of the cooling coil, can be obtained.

또한, 냉각코일에 할당되는 부하, 즉, 일정량의 송풍량을 가진 공기가 냉각코일(5)을 지나가면서 냉각되는 부하량을 구할 수 있다.In addition, it is possible to obtain a load allocated to the cooling coil, that is, a load amount that is cooled while air having a certain amount of blowing air passes through the cooling coil 5.

냉각코일(5)에서의 현열부하(q cs )와 냉각코일(5)에서의 잠열부하(q cl ), 및 냉각코일(5)의 총 부하는, 아래의 수학식16, 17을 통해, 계산될 수 있다.The sensible heat load ( q cs ) in the cooling coil (5), the latent heat load ( q cl ) in the cooling coil (5), and the total load of the cooling coil (5) are calculated through Equations 16 and 17 below. Can be.

[수학식 16][Equation 16]

Figure pat00018
Figure pat00018

Figure pat00019
Figure pat00019

[수학식 17][Equation 17]

Figure pat00020
, 또는,
Figure pat00021
Figure pat00020
, or,
Figure pat00021

여기서, q cs 는 냉각코일 현열부하(cooling coil sensible load, kW), q cl 은 냉각코일 잠열부하(cooling coil latent load, kW), q ct 는 냉각코일 부하(cooling coil latent load, kW), Q sys 는 시스템 급기 풍량(system design air flow, ㎥/s), C는 공기의 비열(specific heat capacity of air, kJ/kg℃), ρ는 공기의 밀도(density of air) 1.202kg/㎥), t m 은 혼합공기 온도(mixed air temperature, ℃), t s 는 급기온도(supply air temperature, ℃), 는 물의 증발잠열(latent heat of vaporization of water, 2501kJ/kg), ω m 은 혼합공기 절대습도(mixed air humidity ratio, kg/kg), ω --s 는 급기 절대습도(supply air humidity ratio, kg/kg), h m 은 혼합공기 엔탈피(mixed air enthalpy, J/kg), h s 는 급기 엔탈피(supply air enthalpy, J/kg)를 나타낸다.Here, q cs is the cooling coil sensible load (kW), q cl is the cooling coil latent load (kW), q ct is the cooling coil latent load (kW), Q sys is the system design air flow (㎥/s), C is the specific heat capacity of air (kJ/kg℃), ρ is the density of air 1.202kg/㎥), t m is the mixed air temperature (℃), t s is the supply air temperature (℃), is the latent heat of vaporization of water (2501kJ/kg), and ω m is the mixed air absolute Humidity (mixed air humidity ratio, kg/kg), ω --s is the supply air humidity ratio (kg/kg), h m is the mixed air enthalpy (J/kg), h s is It represents the supply air enthalpy (J/kg).

도 6을 참조하면, 냉동기(3)에서 만들어진 냉수의 온도(t w )가 냉각코일(5)의 입구 측까지 이동하는 동안 냉수배관의 열손실이 없다고 가정하면, 냉각코일(5)의 표면온도는 냉수의 온도로 볼 수 있고, 냉각코일(5)의 입구 측 상태는 그림 31에서 혼합공기의 상태량(t m , ω m )과 같은 값으로 볼 수 있다.Referring to FIG. 6, assuming that there is no heat loss from the cold water pipe while the temperature of the cold water ( t w ) made in the refrigerator 3 moves to the inlet side of the cooling coil 5, the surface temperature of the cooling coil 5 Can be seen as the temperature of cold water, and the state of the inlet side of the cooling coil (5) can be seen as the same value as the state quantity ( t m , ω m ) of the mixed air in Figure 31.

냉각코일의 환수온도(t wr , chilled water return temperature)는, 냉각코일(5)에서 혼합공기와 열교환된 후 냉각코일(5)을 지난 상태점의 온도는, 바이패스 펙터를 이용하여, 아래의 수학식18을 통해, 계산될 수 있다.The return temperature of the cooling coil ( t wr , chilled water return temperature) is the temperature of the state point passing through the cooling coil 5 after heat exchange with the mixed air in the cooling coil 5, using the bypass factor, as follows: It can be calculated through Equation 18.

[수학식 18][Equation 18]

Figure pat00022
Figure pat00022

Figure pat00023
Figure pat00023

따라서, 열평형과 물질평형식에 의해서 냉각코일(5)을 지나가는 냉수의 총 유량은, 아래의 수학식19를 통해, 계산될 수 있다.Accordingly, the total flow rate of cold water passing through the cooling coil 5 by thermal balance and mass balance can be calculated through Equation 19 below.

[수학식 19][Equation 19]

Figure pat00024
Figure pat00024

Figure pat00025
Figure pat00025

여기서, q ct 는 냉각코일 부하(total cooling coil load, kW), Q w 는 냉수순환량(chilled water flow rate, L/s), C w 는 물의 비열(specific heat capacity of water, 4.19kJ/kg℃), γ w 는 물의 밀도(density of water, 5℃일 때 1,000kg/㎥), t w 는 냉수공급온도(chilled water temperature, ℃), t wr 는 환수온도(chilled water return temperature, ℃)를 나타낸다.Where q ct is the total cooling coil load (kW), Q w is the chilled water flow rate (L/s), and C w is the specific heat capacity of water (4.19kJ/kg℃) ), γ w is the density of water (1,000kg/㎥ at 5℃), t w is the chilled water temperature (℃), and t wr is the chilled water return temperature (℃). Show.

다시 도 5를 참조하면, 냉동기(3)의 에너지 소비량은, 냉동기 운전효율에 대한 세가지 성능곡선(curve object)을 이용하여 계산될 수 있다.Referring back to FIG. 5, the energy consumption of the refrigerator 3 can be calculated using three curve objects for operating efficiency of the refrigerator.

구체적으로, 세가지 성능곡선은, 온도변화에 의한 냉각용량의 함수(a curve that represents the Capacity factor as a function of evaporator and condenser temperatures, CAPET), 온도변화에 의한 에너지 대비 냉방비율에 대한 함수(a curve that represents the Energy input ratio to cooling output factor as a function of evaporator and condenser temperatures, EIRFT), 및 부분부하율에 의한 에너지 대비 냉방비율에 대한 함수(a curve that represents the Energy input ratio factor as a function of part-load ratio, EIRFPLR)일 수 있다. 각 성능 곡선의 식을 나타내면, 아래의 수학식 20 내지 22와 같이, 나타낼 수 있다.Specifically, the three performance curves are a curve that represents the Capacity factor as a function of evaporator and condenser temperatures ( CAPET ), and a function of the energy-to-cooling ratio due to temperature change (a curve). that represents the Energy input ratio to cooling output factor as a function of evaporator and condenser temperatures, EIRFT ), and a curve that represents the Energy input ratio factor as a function of part- load ratio, EIRFPLR ). If the equation of each performance curve is shown, it can be expressed as in Equations 20 to 22 below.

[수학식 20][Equation 20]

Figure pat00026
Figure pat00026

[수학식 21][Equation 21]

Figure pat00027
Figure pat00027

[수학식 22][Equation 22]

Figure pat00028
Figure pat00028

여기서, t w 는 냉각수 온도(chilled water temperature, ℃), t c 는 응축수 온도(condenser water temperature, ℃)를 나타낸다.Here, t w denotes the chilled water temperature (℃), and t c denotes the condenser water temperature (℃).

CAPET는 두 개의 독립변수, 즉 냉각수 온도(chilled water temperature)와 응축수온도(condenser water temperature)에 의한 2차 다항식이다. 이 곡선이 나타내는 함수에 냉동기의 기준 운전조건에서의 용량(reference capacity)을 곱하면 특정 온도조건에서의 최대부하 냉각용량을 구할 수 있다. 이 곡선은 해당온도에 대해 유효한 범위 내에서만 계산될 수 있다. CAPET is a quadratic polynomial based on two independent variables: chilled water temperature and condenser water temperature. Multiplying the function represented by this curve by the reference capacity at the reference operating condition of the refrigerator can obtain the maximum load cooling capacity at a specific temperature condition. This curve can only be calculated within the valid range for that temperature.

EIRFT는 냉각수 온도(chilled water temperature)와 응축수온도(condenser water temperature)에 의한 함수로 에너지 대비 냉방비율EIR(energy input ratio)에 대한 변화를 매개변수로 하는 성능 곡선이다. 이 곡선은 특정 온도조건에서 냉동기가 운전 할 때 최대 부하시의 EIR을 계산하며 함수는 해당온도에 대해 유효한 범위 내에서만 계산될 수 있다. EIRFT is a performance curve that takes as a parameter the change in the energy-to-cooling ratio EIR (energy input ratio) as a function of the chilled water temperature and the condenser water temperature. This curve calculates the EIR at maximum load when the refrigerator is operating under a specific temperature condition, and the function can only be calculated within the valid range for that temperature.

EIRFPLR는 EIR의 변화를 주 매개변수로 하는 성능 곡선으로 기준운전조건에서의 EIR을 냉동기 운전 시에 특정온도의 부분부하율과 각 온도를 주어진 EIR의 온도함수와 에너지 대비 냉방비율을 곱한 값들로 출력하는 함수 곡선이다. 이 곡선은 최대부하 및 부분부하에 대한 성능 데이터를 모두 고려하여 계산하는 것을 권장하며, 해당 응축수 온도와 부분부하율에 대해 예상되는 유효범위에서 계산될 수 있다. EIRFPLR is a performance curve with the change of EIR as the main parameter, and outputs the EIR at the reference operating condition as a value obtained by multiplying the partial load rate of a specific temperature and each temperature by the temperature function of the given EIR and the cooling ratio to energy. It is a function curve. It is recommended that this curve be calculated taking into account both the maximum load and the partial load performance data, and can be calculated within the expected effective range for the condensate temperature and partial load rate.

부분부하율(PLR, Part Load Ratio)은, 실제 냉방부하에 대한 정격냉방용량의 비율을 나태나며, 아래의 수학식 23을 통해, 계산될 수 있다.The partial load ratio ( PLR , Part Load Ratio) represents the ratio of the rated cooling capacity to the actual cooling load, and can be calculated through Equation 23 below.

[수학식 23][Equation 23]

Figure pat00029
Figure pat00029

여기서, PLR는 부분 부하율(Part Load Ratio), q ct 는 냉각코일부하(Cooling coil load, kW), q nominal 은 냉동기정격용량(Chiller Nominal Capacity, refrigeration ton, RT), Rf는 냉동톤 변환계수를 나타낸다.Here, PLR is the Part Load Ratio, q ct is the cooling coil load (kW), q nominal is the chiller nominal capacity (refrigeration ton, RT), and Rf is the refrigeration tone conversion factor. Show.

부분부하운전 및 최대 부하운전에 대한 EIRFPLR의 값을 계산한 후, 앞서 계산된 CAPET과 EIRFT를 이용하여, 아래의 수학식 24, 25를 통해, 냉동기의 전체 및 부분 부하운전에 대한 에너지사용량을 계산될 수 있다.After calculating the value of EIRFPLR for partial load operation and maximum load operation, using the previously calculated CAPET and EIRFT , calculate the energy consumption for the entire and partial load operation of the refrigerator through Equations 24 and 25 below. Can be.

[수학식 24][Equation 24]

Figure pat00030
Figure pat00030

여기서, P chiller 는 실제 냉동기 전력소비량, kW), P ref 는 기준 운전 조건에서 냉동기 전력소비량, kW)를 나타낸다.Here, P chiller denotes the actual chiller power consumption, kW), and P ref denotes the chiller power consumption, kW) under standard operating conditions.

[수학식 25][Equation 25]

Figure pat00031
Figure pat00031

여기서, q ref 는 기준 운전 조건에서의 냉동기 용량(chiller capacity at reference conditions, kW), COP ref 는 기준 성능계수(reference coefficient of performance, W/W)를 나타낸다.Here, q ref denotes chiller capacity at reference conditions (kW), and COP ref denotes a reference coefficient of performance (W/W).

모든 배관계통에서의 정확한 압력손실(양정, 수두)의 계산은 펌프의 소비동력을 계산하는 기초 단계로서, 펌프의 소비동력을 계산하는 데에도 매우 중요하지만, 펌프의 종류, 용량선정 등에도 매우 중요하다.Accurate calculation of pressure loss (head, head) in all piping systems is a basic step in calculating the power consumption of a pump.It is also very important to calculate the power consumption of the pump, but it is also very important to select the type and capacity of the pump. Do.

냉수순환펌프의 양정(head), H t 는, 아래의 수학식 26을 통해, 계산될 수 있다.The head, H t of the cold water circulation pump may be calculated through Equation 26 below.

[수학식 26][Equation 26]

Figure pat00032
Figure pat00032

여기서, H t 는 양정(total pump head, Pa), H s 는 실양정(gross pump head, Pa), H p 는 직관에서에서 압력손실(head loss for pipe, Pa), H a 는 국부 압력손실(local head losses for valves and fitting, Pa), H m 는 기기의 압력손실(local head losses across the system, Pa), H d 는 토출양정(delivery head, Pa)을 나타낸다.Here, H t is the total pump head (Pa), H s is the gross pump head (Pa), H p is the head loss for pipe (Pa), and H a is the local pressure loss. (local head losses for valves and fitting, Pa), H m denotes the local head losses across the system (Pa), and H d denotes the delivery head (Pa).

실양정 H s 은 정수두로써, 펌프를 정지했을 때 배관설비 내에서 수면의 높이와 펌프 운전 시 최대 수면의 높이의 차이를 의미한다. 따라서 냉수 순환펌프와 같이, 밀폐배관계통을 배관 내 수면은 펌프의 운전여부와 관계없이 일정하므로 실양정은 0이 될 수 있다.The actual head H s is a purified water head, which means the difference between the height of the water surface in the piping facility when the pump is stopped and the height of the maximum water surface during pump operation. Therefore, like the cold water circulation pump, the water surface in the pipe in the closed piping system is constant regardless of whether the pump is operated, so the actual head may be zero.

일반적으로, 토출압력 H d 은 무시하지만 냉각탑과 가습장치와 같은 곳에서, 부분 압력이 필요할 경우에는, 그 필요한 압력을 양정에 가산할 수 있다.In general, the discharge pressure H d is neglected, but in places such as cooling towers and humidifiers, if partial pressure is required, the required pressure can be added to the head.

배관에서의 압력손실(pressure drop), 또는, 손실 수두(head loss)는 아래의 수학식27과 같이, Darcy-Weisbach을 통해, 계산될 수 있다.The pressure drop in the pipe, or head loss, can be calculated through Darcy-Weisbach, as shown in Equation 27 below.

[수학식 27][Equation 27]

Figure pat00033
Figure pat00033

여기서, H p 는 직관에서 압력손실(head loss for pipe, Pa), f는 마찰계수(friction factor), d는 관의 내경(internal diameter of pipe, m), L은 관의 길이(length of pipe, m), g는 중력가속도(acceleration of gravity, 9.8 ㎨), v는 유체의 속도(velocity, ㎧)를 나타낸다.Here, H p is the head loss for pipe (Pa), f is the friction factor, d is the internal diameter of pipe (m), and L is the length of pipe. , m), g is the acceleration of gravity (9.8 ㎨), and v is the velocity of the fluid (㎧).

마찰계수 f는 거칠기(roughness), 관의 내경(internal diameter of pipe)의 함수로 나타낼 수 있으며, 레이놀주 수(Re, Reynolds Number)와 관내면의 거칠기, 및 관의 내경에 의해 결정될 수 있으며, 또는, 무디 선도(Moody-Chart)를 통해, 결정될 수도 있다.Friction coefficient f may be determined by the roughness (roughness), can be represented as a function of the internal diameter (internal diameter of pipe) of the tube, and ray nolju number (Re, Reynolds Number) and the roughness of the inner surface, and an inner diameter of the tube, Alternatively, it may be determined through a Moody-Chart.

관을 흐르는 유체가 일반적인 난류의 흐름일 때, 레이놀즈 수와 관경과 거칠기를 변수로 하여, Colebrook의 방정식을 통해, 아래의 수학식 28과 같이, 마찰계수가 계산될 수 있다.When the fluid flowing through the pipe is a general turbulent flow, the friction coefficient can be calculated as shown in Equation 28 below through Colebrook's equation, using the Reynolds number, the pipe diameter, and the roughness as variables.

[수학식 28][Equation 28]

Figure pat00034
Figure pat00034

Figure pat00035
Figure pat00035

여기서, Re는 레이놀즈 수(Reynolds Number), ε는 관면의 거칠기(absolute roughness of pipe wall, m)를 나타낸다.Here, Re is the Reynolds Number, and ε is the absolute roughness of pipe wall (m).

레이놀즈 수는 내경 d를 가지는 관류가, 유속 v로 이동할 때, 관성에 의한 힘과 점성에 의한 힘의 비율을 나타낸 것을 의미하며, 유체의 동적 상사성(dynamic similitude)을 나타내며, 층류(laminar)와 난류(turbulence)를 구분하는 기준으로 사용된다. 레이놀즈 수는, 아래의 수학식29를 통해, 계산될 수 있다.The Reynolds number refers to the ratio of the force due to inertia to the force due to viscosity when a perfusion with an inner diameter d moves at a flow velocity v , and indicates the dynamic similitude of the fluid, laminar and It is used as a criterion for classifying turbulence. The Reynolds number can be calculated through Equation 29 below.

[수학식 29][Equation 29]

Figure pat00036
Figure pat00036

여기서, Re는 레이놀즈 수(Reynolds Number), ρ는 유체의 밀도(density, kg/㎥), v는 유속(velocity, m/s), μ는 유체의 점도(dynamic viscosity, Ns/㎡), ν는 동적 점성도(kinematic viscosity, ㎡/s)를 나타낸다.Here, Re is the Reynolds number, ρ is the density of the fluid (density, kg/㎥), v is the flow velocity (m/s), μ is the dynamic viscosity (Ns/㎡), ν Represents the kinematic viscosity (㎡/s).

배관의 밸브류 및 이음재의 국부 압력손실 H a 는, 아래의 수학식30을 통해, 계산될 수 있다.The local pressure loss H a of the valves of the pipe and the joint material can be calculated through Equation 30 below.

[수학식 30][Equation 30]

Figure pat00037
Figure pat00037

여기서, ζ는 국부저항계수(geometry and size dependent loss coefficient)를 나타낸다.Here, ζ represents the local resistance coefficient (geometry and size dependent loss coefficient).

관마찰계수는 관의 재질, 관경에 따라 달라지며, 국부저항계수는 밸브류, 이음재의 종류 등에 따라 달라질 수 있다.The pipe friction coefficient varies depending on the material and diameter of the pipe, and the local resistance coefficient may vary depending on the type of valves and joints.

유체의 유속은 유량과 단면적의 비율로 계산될 수 있다. 냉수배관을 흐르는 유체의 유량은, 앞서 계산된 냉수순환량 Q w 를 이용할 수 있으며, 유체의 연속방정식을 통해, 아래의 수학식 31과 같이, 계산될 수 있다.The flow rate of a fluid can be calculated as the ratio of flow rate and cross-sectional area. The flow rate of the fluid flowing through the cold water pipe may use the previously calculated cold water circulation amount Q w , and may be calculated as shown in Equation 31 below through the continuous equation of the fluid.

[수학식 31][Equation 31]

Figure pat00038
Figure pat00038

Figure pat00039
Figure pat00039

여기서, Q w 는 냉수순환량, 유체의 유량(chilled water flow rate, L/s), A는 관의 단면적(area of the pipe, ㎡), d는 관의 내경(hydraulic diameter of the pipe, m), π는 원주율(circular constant)을 나타낸다.Where Q w is the amount of cold water circulation, the flow rate of the fluid (chilled water flow rate, L/s), A is the area of the pipe (㎡), and d is the hydraulic diameter of the pipe (m) , π represents the circular constant.

배관의 구성은, 여러 가지의 이음재와 밸브류들로 구성되어지기 때문에 배관의 압력손실을 약식으로, 간단하게, 아래의 수학식32를 통해, 계산될 수 있다.Since the configuration of the piping is composed of various joints and valves, the pressure loss of the piping can be calculated in a short form, simply, through Equation 32 below.

[수학식 32][Equation 32]

Figure pat00040
Figure pat00040

여기서, H p 는 배관의 압력손실(pressure drop of the pipe, Pa), R은 배관의 단위 길이 당 압력손실(pressure drop of the pipe per unit length, Pa/m), L은 배관의 길이(length of pipe, m), k는 국부저항 비율(ratio of local pressure drop)을 나타낸다.Here, H p is the pressure drop of the pipe (Pa), R is the pressure drop of the pipe per unit length (Pa/m), and L is the length of the pipe. of pipe, m), k denotes the ratio of local pressure drop.

수학식32에서 k값, 즉 국부저항의 상당길이 합계와 직관 압력손실 합계의 비율은, 원거리배관과 단순경로의 경우에는 k=0.2~0.5, 일반 건물의 공조배관에서는 k=0.5~1.0, 주택과 같이 소규모 건물의 경우에는 k=1.0~1.5 정도일 수 있다.In Equation 32, the ratio of the value of k , that is, the sum of the equivalent length of the local resistance and the sum of the straight pipe pressure loss, is k = 0.2 to 0.5 for long-distance pipes and simple paths, k = 0.5 to 1.0 for air conditioning pipes of general buildings, and houses. In the case of a small building like this, it may be about k = 1.0~1.5.

냉수순환펌프가 유체를 이송하기 위한 일, 즉, 냉수순환펌프의 동력은, 냉수순환펌프에 의해 배출되는 양수량, 냉수순환펌프를 이용하여 유체를 이동시키기 위해 필요한 높이인 양정(pumping head)을 이용하여, 계산될 수 있다.The work for the cold water circulation pump to transfer fluid, that is, the power of the cold water circulation pump, uses the pumping head, which is the amount of water discharged by the cold water circulation pump, and the height required to move the fluid using the cold water circulation pump. So, it can be calculated.

냉수순환펌프 내에서 임펠러(impeller)의 회전으로 유체에 주어지는 동력을 수동력 L w 은, 펌프에 의해 배출되는 유체의 유량G, 냉수순환펌프의 양정 H t 를 이용하여, 아래의 수학식 33을 통해, 계산될 수 있다.Using the manual force L w , the flow rate G of the fluid discharged by the pump, and the head H t of the cold water circulation pump, the power given to the fluid by the rotation of the impeller in the cold water circulation pump is expressed as Equation 33 below. Through, can be calculated.

[수학식 33][Equation 33]

Figure pat00041
Figure pat00041

다른 유체기계와 마찬가지로 냉수순환펌프(4)의 회전축도 마찰에 의한 손실이 생기게 되므로, 실제로 펌프의 축을 돌리기 위한 동력은, 임펠러가 유체에 주는 동력보다 커야 한다.Like other fluid machines, the rotational shaft of the cold water circulation pump 4 also suffers a loss due to friction, so the power for actually turning the shaft of the pump must be greater than the power given to the fluid by the impeller.

따라서, 실제로 냉수순환펌프(4)의 효율이 n p 라고 하면 냉수순환펌프가 유체를 이동시키기 위한 실제 에너지 소비량인 펌프의 축동력 L P 는, 아래의 수학식34를 통해, 계산될 수 있다.Therefore, if the efficiency of the cold water circulation pump 4 is actually n p , the axial power L P of the pump, which is the actual energy consumption for the cold water circulation pump to move the fluid, can be calculated through Equation 34 below.

[수학식34][Equation 34]

Figure pat00042
Figure pat00042

여기서, L p 는 펌프의 축동력(pump shaft power, W), G는 펌프 도입 유량(pump inlet volumetric flow, ㎥/h), H t 는 펌프의 양정(pump total Head, Pa), n p 는 펌프효율(pump total efficiency, %)을 나타낸다.Where L p is the pump shaft power (W), G is the pump inlet volumetric flow (㎥/h), H t is the pump total head (Pa), and n p is the pump. Represents the efficiency (pump total efficiency, %).

냉수순환펌프(4)의 소비동력은, 앞서 계산한 냉각코일(5)의 냉수순환량 Q W 를 수학식 34의 G에 대입하여, 계산될 수 있다.The power consumption of the cold water circulation pump 4 can be calculated by substituting the cold water circulation amount Q W of the cooling coil 5 calculated above into G in Equation 34.

상술한 과정을 통해 얻어진, 냉동기 에너지 소비량 계산식, 냉수순환펌프 에너지 소비량 계산식, 및 송풍기 에너지 소비량 계산식은, 시스템에너지 모델을 구성하는 복수의 수학적 계산식으로서 기능할 수 있다.The refrigerator energy consumption calculation formula, the cold water circulation pump energy consumption calculation formula, and the blower energy consumption calculation formula obtained through the above-described process may function as a plurality of mathematical calculation formulas constituting the system energy model.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a cooling control method using a genetic algorithm according to an embodiment of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법은 크게 6단계를 가질 수 있다.Referring to FIG. 7, a cooling control method using a genetic algorithm according to an embodiment of the present disclosure may have six steps.

우선, BEMS 데이터 및 기상데이터를 수신할 수 있다(S701).First, BEMS data and meteorological data may be received (S701).

BEMS 데이터는, 건물의 BEMS(Building Energy Management System)로부터 수신되는 데이터로서, 실의 온도, 실의 습도, 냉수공급온도, 냉수공급펌프 차압 등 건물 내에서 계측된 데이터를 포함할 수 있다.BEMS data is data received from a building's BEMS (Building Energy Management System), and may include data measured in the building, such as room temperature, room humidity, cold water supply temperature, and differential pressure of a cold water supply pump.

기상데이터는, 외기 온도, 외기 습도 등, 외기에 관한 데이터를 포함할 수 있다.The meteorological data may include data related to outside air, such as outside temperature and outside air humidity.

이후, 복수의 수학적 계산식에 포함되는 입력변수를 선정할 수 있다(S702).Thereafter, input variables included in a plurality of mathematical calculation equations may be selected (S702).

이 경우, 외기정보, 부하정보, 건물정보, 및 시스템 정보 중 하나 이상을 입력변수로서 선정할 수 있다.In this case, one or more of outdoor air information, load information, building information, and system information may be selected as input variables.

이후, 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻을 수 있다(S703).Thereafter, a system energy model may be obtained by combining a plurality of mathematical calculation equations (S703).

복수의 수학적 계산식은, 냉동기 에너지 소비량 계산식, 냉수순환펌프 에너지 소비량 계산식, 및 송풍기 에너지 소비량 계산식을 포함할 수 있다.The plurality of mathematical calculation formulas may include a refrigerator energy consumption calculation formula, a cold water circulation pump energy consumption calculation formula, and a blower energy consumption calculation formula.

이 경우, 냉수순환펌프 에너지소비량 계산식은, 냉수순환량, 냉수순환펌프의 양정, 및 냉수순환펌프의 펌프효율을 입력변수로서 가질 수 있다.In this case, the cooling water circulation pump energy consumption calculation formula may have a cold water circulation amount, a head of the cold water circulation pump, and a pump efficiency of the cold water circulation pump as input variables.

이후, BEMS 데이터 및 기상데이터를 시스템에너지 모델에 대입하여 시스템에너지 사용예측량을 계산할 수 있다(S704).Thereafter, the BEMS data and the meteorological data may be substituted into the system energy model to calculate a system energy usage forecast (S704).

이후, 시스템에너지 사용예측량과 실제 시스템에너지 사용량을 비교하여 시스템에너지 사용예측량이 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때까지 모델 피드백과정을 반복하여 최종 시스템에너지 모델을 도출할 수 있다(S705).Thereafter, a final system energy model may be derived by comparing the predicted system energy usage with the actual system energy usage and repeating the model feedback process until the predicted system energy usage is within the error range of the actual system energy usage (S705).

이후, 최종 시스템에너지 모델을 유전 알고리즘의 목적함수로 하고, 냉수공급온도 및 냉수순환펌프 차압을 유전 알고리즘의 변수로 하고, 유전 알고리즘을 이용하여 최종 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 최소가 되는 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 도출할 수 있다(S706).After that, the final system energy model is used as the objective function of the genetic algorithm, the cold water supply temperature and the differential pressure of the cold water circulation pump are used as variables of the genetic algorithm, and the predicted amount of system energy calculated from the final system energy model using the genetic algorithm is minimal. The optimum cold water supply temperature and the optimum cold water circulation pump differential pressure can be derived (S706).

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those of ordinary skill in the technical field to which the present embodiment belongs will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present exemplary embodiments are not intended to limit the technical idea of the present exemplary embodiment, but are illustrative, and the scope of the technical idea of the present exemplary embodiment is not limited by these exemplary embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

100: 냉방 제어 장치 110: 데이터 수신부
120: 입력변수 선정부 130: 최종모델 도출부
140: 최적값 도출부 150: 구동부
160: 기상데이터 수신부 170: 제어부100: cooling control device 110: data receiving unit
120: input variable selection unit 130: final model derivation unit
140: optimum value derivation unit 150: driving unit
160: weather data receiving unit 170: control unit

Claims (17)

BEMS 데이터 및 기상데이터를 수신하도록 구성된 데이터 수신부;
복수의 수학적 계산식에 포함되는 입력변수를 선정하도록 구성된 입력변수 선정부;
상기 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻고, 상기 BEMS 데이터 및 상기 기상데이터를 상기 시스템에너지 모델에 대입하여 시스템에너지 사용예측량을 계산하고, 상기 시스템에너지 사용예측량과 실제 시스템에너지 사용량을 비교하여 상기 시스템에너지 사용예측량이 상기 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때까지 모델 피드백과정을 반복하여 최종 시스템에너지 모델을 도출하도록 구성된 최종모델 도출부; 및
상기 최종 시스템에너지 모델을 유전 알고리즘의 목적함수로 하고, 냉수공급온도 및 냉수순환펌프 차압을 유전 알고리즘의 변수로 하고, 유전 알고리즘을 이용하여 상기 최종 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 최소가 되는 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 도출하도록 구성된 최적값 도출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.A data receiving unit configured to receive BEMS data and weather data;
An input variable selection unit configured to select an input variable included in a plurality of mathematical calculation formulas;
A system energy model is obtained by combining the plurality of mathematical calculation equations, the BEMS data and the meteorological data are substituted into the system energy model to calculate a system energy usage prediction, and the system energy usage prediction and the actual system energy usage are compared. A final model derivation unit configured to derive a final system energy model by repeating a model feedback process until the estimated system energy usage is within an error range of the actual system energy usage; And
The final system energy model is the objective function of the genetic algorithm, the cold water supply temperature and the differential pressure of the cold water circulation pump are the variables of the genetic algorithm, and the predicted amount of system energy calculated from the final system energy model using the genetic algorithm is minimal. A cooling control system using a genetic algorithm, comprising: an optimum value derivation unit configured to derive an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water circulation pump differential pressure. 제1항에 있어서,
상기 입력변수 선정부는,
외기정보, 부하정보, 건물정보, 및 시스템 정보 중 하나 이상을 상기 입력변수로서 선정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 1,
The input variable selection unit,
A cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that configured to select one or more of outdoor air information, load information, building information, and system information as the input variable. 제2항에 있어서,
상기 복수의 수학적 계산식은,
냉동기 에너지 소비량 계산식, 냉수순환펌프 에너지 소비량 계산식, 및 송풍기 에너지 소비량 계산식을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 2,
The plurality of mathematical calculation formulas,
A cooling control system using a genetic algorithm, comprising: a refrigerator energy consumption calculation formula, a cold water circulation pump energy consumption calculation formula, and a blower energy consumption calculation formula. 제3항에 있어서,
상기 냉수순환펌프 에너지소비량 계산식은 냉각코일의 냉수순환량, 냉수순환펌프의 양정, 및 냉수순환펌프의 펌프효율을 입력변수로서 가지는 것
을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 3,
The formula for calculating the energy consumption of the cold water circulation pump has as input variables the amount of cold water circulation of the cooling coil, the head of the cold water circulation pump, and the pump efficiency of the cold water circulation pump.
Cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that. 제4항에 있어서,
상기 냉각코일의 냉수순환량은,
냉각코일 부하를, 물의 비열, 물의 밀도, 및 환수온도에서 냉수공급온도를 뺀 값으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 4,
The amount of cold water circulation of the cooling coil is,
A cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that a value obtained by dividing a cooling coil load by a value obtained by subtracting a cold water supply temperature from a specific heat of water, a density of water, and a return water temperature. 제5항에 있어서,
상기 냉각코일 부하는,
냉각코일에서의 현열부하 및 냉각코일에서의 잠열부하를 합한 값인 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 5,
The cooling coil load,
Cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that the sum of the sensible heat load in the cooling coil and the latent heat load in the cooling coil. 제6항에 있어서,
상기 냉각코일에서의 현열부하는, 시스템 급기 풍량, 공기의 비열, 공기의 밀도, 및 혼합공기 온도에서 급기온도를 빼준 값을 곱한 값이고,
상기 냉각코일에서의 잠열부하는, 상기 시스템 급기 풍량, 물의 증발잠열, 상기 공기의 밀도, 혼합공기 절대습도에 급기 절대습도를 빼준 값을 곱한 값인 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 6,
The sensible heat load in the cooling coil is a product of the system supply air volume, the specific heat of air, the air density, and a value obtained by subtracting the supply air temperature from the mixed air temperature,
The cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that the latent heat load in the cooling coil is a value obtained by multiplying the system supply air volume, the evaporation latent heat of water, the density of the air, and the absolute humidity of the mixed air minus the absolute humidity of the air supply. 제4항에 있어서,
상기 냉수순환펌프의 양정은,
실양정, 직관에서압력손실, 국부 압력손실, 기기의 압력손실, 및 토출양정을 합한 값인 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 4,
The head of the cold water circulation pump is,
A cooling control system using a genetic algorithm, characterized in that the sum of the actual head, the pressure loss in the straight pipe, the local pressure loss, the pressure loss of the device, and the discharge head. 제3항에 있어서,
상기 모델 피드백과정은,
상기 수학적 계산식에 포함된 계수값 및 효율값 중 하나 이상의 값을 변경함으로써 수정된 시스템에너지 모델을 얻고,
수정된 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량과 상기 실제 시스템에너지 사용량을 비교하고,
상기 수정된 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 상기 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 밖에 있을 때에는, 상기 모델 피드백과정을 반복하고,
상기 수정된 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 상기 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때에는, 상기 수정된 시스템에너지 모델을 상기 최종 시스템에너지 모델로 하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 3,
The model feedback process,
Obtaining a modified system energy model by changing one or more of the coefficient values and the efficiency values included in the mathematical formula,
Compare the estimated system energy use calculated from the modified system energy model with the actual system energy consumption,
When the estimated system energy usage calculated from the modified system energy model is outside the error range of the actual system energy usage, the model feedback process is repeated,
Cooling control using a genetic algorithm, characterized in that when the estimated system energy usage calculated from the modified system energy model is within the error range of the actual system energy usage, the modified system energy model is used as the final system energy model. system. 제1항에 있어서,
상기 최적 냉수공급온도 및 상기 최적 냉수순환펌프 차압을 기초로 하여, 냉동기 및 냉수순환펌프를 구동시키도록 구성된 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 1,
The cooling control system using a genetic algorithm, further comprising a driving unit configured to drive the refrigerator and the cold water circulation pump based on the optimum cold water supply temperature and the optimum cold water circulation pump differential pressure. 제10항에 있어서,
상기 최적값 도출부는 일정시간 간격으로 상기 데이터 수신부로부터 상기 BEMS 데이터 및 상기 기상데이터를 수신하고, 이를 기초로 하여 상기 최적 냉수공급온도 및 상기 최적 냉수순환펌프 차압을 갱신하고,
상기 구동부는, 갱신된 최적 냉수공급온도 및 갱신된 최적 냉수순환펌프 차압을 기초로 하여, 상기 냉동기 및 상기 냉수순환펌프를 구동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 10,
The optimum value derivation unit receives the BEMS data and the meteorological data from the data receiving unit at regular time intervals, and updates the optimum cold water supply temperature and the optimum cold water circulation pump differential pressure based on this,
The driving unit is configured to drive the refrigerator and the cold water circulation pump based on the updated optimum cold water supply temperature and the updated optimum cold water circulation pump differential pressure. 제10항에 있어서,
시간 경과에 따른 외기조건을 수신하는 기상데이터 수신부를 더 포함하되,
상기 최적값 도출부는 상기 기상데이터 수신부로부터 수신된 외기조건을 상기 최종 시스템에너지 모델에 대입하여 시간 경과에 따른 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 도출하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 10,
Further comprising a weather data receiving unit for receiving the outdoor conditions according to the passage of time,
Cooling control using a genetic algorithm, characterized in that the optimum value derivation unit substitutes the outdoor air condition received from the meteorological data receiving unit into the final system energy model to derive the optimum cold water supply temperature and the optimum cold water circulation pump differential pressure over time. system. 제12항에 있어서,
상기 예상 최적 냉수공급온도 및 상기 예상 최적 냉수순환펌프 차압에 따라 상기 구동부를 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 시스템.The method of claim 12,
And a control unit configured to control the driving unit according to the predicted optimum cold water supply temperature and the predicted optimum cold water circulation pump differential pressure. (a) BEMS 데이터 및 기상데이터를 수신하는 단계;
(b) 복수의 수학적 계산식에 포함되는 입력변수를 선정하는 단계;
(c) 상기 복수의 수학적 계산식을 조합하여 시스템에너지 모델을 얻는 단계;
(d) 상기 BEMS 데이터 및 상기 기상데이터를 상기 시스템에너지 모델에 대입하여 시스템에너지 사용예측량을 계산하는 단계;
(e) 상기 시스템에너지 사용예측량과 실제 시스템에너지 사용량을 비교하여 상기 시스템에너지 사용예측량이 상기 실제 시스템에너지 사용량의 오차범위 내에 있을 때까지 모델 피드백과정을 반복하여 최종 시스템에너지 모델을 도출하는 단계; 및
(f) 상기 최종 시스템에너지 모델을 유전 알고리즘의 목적함수로 하고, 냉수공급온도 및 냉수순환펌프 차압을 유전 알고리즘의 변수로 하고, 유전 알고리즘을 이용하여 상기 최종 시스템에너지 모델로부터 계산된 시스템에너지 사용예측량이 최소가 되는 최적 냉수공급온도 및 최적 냉수순환펌프 차압을 도출하는 단계를 포함하는 것을 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법.(a) receiving BEMS data and weather data;
(b) selecting input variables included in a plurality of mathematical calculation formulas;
(c) obtaining a system energy model by combining the plurality of mathematical equations;
(d) calculating a predicted system energy usage by substituting the BEMS data and the meteorological data into the system energy model;
(e) comparing the predicted system energy usage with the actual system energy usage and repeating the model feedback process until the predicted system energy usage is within the error range of the actual system energy usage to derive a final system energy model; And
(f) The final system energy model is the objective function of the genetic algorithm, the cold water supply temperature and the differential pressure of the cold water circulation pump are the variables of the genetic algorithm, and the predicted system energy use calculated from the final system energy model using the genetic algorithm. A cooling control method using a genetic algorithm comprising the step of deriving an optimum cold water supply temperature and an optimum cold water circulation pump differential pressure that become the minimum. 제14항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
외기정보, 부하정보, 건물정보, 및 시스템 정보 중 하나 이상을 상기 입력변수로서 선정하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법.The method of claim 14,
In step (b),
A cooling control method using a genetic algorithm, characterized in that at least one of outdoor air information, load information, building information, and system information is selected as the input variable. 제15항에 있어서,
상기 복수의 수학적 계산식은,
냉동기 에너지 소비량 계산식, 냉수순환펌프 에너지 소비량 계산식, 및 송풍기 에너지 소비량 계산식 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법.The method of claim 15,
The plurality of mathematical calculation formulas,
A cooling control method using a genetic algorithm comprising at least one of a refrigerator energy consumption calculation formula, a cold water circulation pump energy consumption calculation formula, and a blower energy consumption calculation formula. 제16항에 있어서,
상기 냉수순환펌프 에너지소비량 계산식은,
냉수순환량, 냉수순환펌프의 양정, 및 냉수순환펌프의 펌프효율을 입력변수로서 가지는 것을 특징으로 하는 유전 알고리즘을 이용한 냉방 제어 방법.The method of claim 16,
The cooling water circulation pump energy consumption calculation formula,
A cooling control method using a genetic algorithm, characterized in that it has a cold water circulation amount, a head of the cold water circulation pump, and a pump efficiency of the cold water circulation pump as input variables.
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