KR20220045772A

KR20220045772A - 공조 시스템, 전자 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20220045772A
Application number: KR1020200128810A
Authority: KR
Inventors: 이제헌; 송관우; 송성근; 이용권; 정도영; 쿠마아비섹
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-04-13
Also published as: WO2022075643A1

Abstract

부하 변동을 고려하여 냉수 온도와 냉각수 온도를 적응적으로 조정함으로써, 공조 시스템의 냉방 능력을 유지하면서도 전력 소비량을 줄일 수 있는 전자 장치 및 공조 시스템을 제공한다.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하는 공조기, 칠러 유닛 및 냉각탑과 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고, 상기 칠러 유닛에서 상기 공조기로 공급되는 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

공조 시스템, 전자 장치 및 그 제어 방법{AIR CONDITIONING SYSTEM, ELECTRONIC DEVICE, AND COTNROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 실내 공기를 조절하는 공조 시스템 및 공조 시스템을 제어하는 전자 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수냉식 공조 시스템은　냉수를 공기조화장치로 공급하는 시스템을 의미한다. 수냉식 공조 시스템은, 냉매사이클을 순환하는 냉매와 공기조화장치를 순환하는　냉수　간에 열교환에 의해,　냉수를 냉각시킬 수 있다. 수냉식 공조 시스템은 비교적 대용량 설비로서 규모가 큰 건물이나 공장 등에 설치될 수 있다.

수냉식 공조 시스템은, 냉수를 냉각시키는 칠러 유닛(chiller unit)와 칠러 유닛으로 냉각수를 공급하는 냉각탑을 포함한다. 칠러 유닛은 건물내 부하가 사용하는 냉수를 공급하며, 부하가 사용하고 회수되는 냉수를 설정된 온도로 바꾸어 다시 부하에게 공급한다. 또한,　냉각탑은 칠러 유닛으로 냉각수를 공급하여 칠러 유닛이 열교환을 할 때 필요한 열을 제공한다.

종래에는 고정적인 온도 제어 방식을 사용하여, 냉수 온도 및 냉각수 온도를 피크 부하 시의 산정 값으로 설정하여 사용하였으며, 부하의 상황을 고려하지 않고 설정된 온도대로만 냉수 및 냉각수를 공급해 에너지 낭비를 초래하는 문제점이 존재하였다.

부하 변동을 고려하여 냉수 온도와 냉각수 온도를 적응적으로 조정함으로써, 공조 시스템의 냉방 능력을 유지하면서도 전력 소비량을 줄일 수 있는 전자 장치 및 공조 시스템을 제공한다.

일 실시예에 따른 전자 장치는, 냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하는 공조기, 칠러 유닛 및 냉각탑과 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고, 상기 칠러 유닛에서 상기 공조기로 공급되는 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 공조기는, 실내 온도가 설정 온도 보다 높은 경우 상기 밸브의 개도량을 증가시키고, 실내 온도가 설정 온도 보다 낮은 경우 상기 밸브의 개도량을 감소시키고, 상기 제어부는, 공조부하 변동량이 높아지는 경우 상기 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정하고, 공조부하 변동량이 낮아지는 경우 상기 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 밸브의 개도량과 상기 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 상기 냉수의 온도를 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 냉수의 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 상기 냉수의 설정 온도를 결정하되, 상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내에 있도록 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 복수의 공조기 중 밸브의 개도량이 가장 큰 공조기를 결정하고, 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 결정된 공조기의 밸브 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 실외 습구 온도, 실내 습구 온도, 실외 습구 온도, 실내 습구 온도, 상기 냉각탑에서 상기 칠러 유닛으로 공급되는 냉각수의 온도 및 상기 냉수의 온도에 따른 전력 소비량을 학습한 신경망(neural network)의 출력에 기초하여 전력 소비량이 최소가 되도록 상기 냉각수의 온도를 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 실외 공기의 습구 온도에 기초하여 상기 냉각수의 설정 온도 범위를 결정하고, 상기 결정된 설정 온도 범위에 대한 신경망의 출력에 기초하여 상기 냉각수의 온도를 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하인 운전 데이터를 결정하고, 결정된 운전 데이터의 냉각수 온도 범위를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하는 공조기, 칠러 유닛 및 냉각탑과 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 일 실시예의 전자 장치의 제어 방법은, 상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고; 상기 칠러 유닛에서 상기 공조기로 공급되는 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것;을 포함한다.

상기 공조기는, 실내 온도가 설정 온도 보다 높은 경우 상기 밸브의 개도량을 증가시키고, 실내 온도가 설정 온도 보다 낮은 경우 상기 밸브의 개도량을 감소시키고, 상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하는 것은, 공조부하 변동량이 높아지는 경우 상기 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정하고; 공조부하 변동량이 낮아지는 경우 상기 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것은, 상기 밸브의 개도량과 상기 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 상기 냉수의 온도를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것은, 상기 냉수의 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 상기 냉수의 설정 온도를 결정하되, 상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내에 있도록 결정하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것은, 상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 결정하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 공조 시스템의 제어 방법은, 실외 습구 온도, 실내 습구 온도, 상기 냉각탑에서 상기 칠러 유닛으로 공급되는 냉각수의 온도 및 상기 냉수의 온도에 따른 전력 소비량을 학습한 신경망(neural network)의 출력에 기초하여 전력 소비량이 최소가 되도록 상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것;을 더 포함할 수 있다.

상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것은, 실외 공기의 습구 온도에 기초하여 상기 냉각수의 설정 온도 범위를 결정하고; 상기 결정된 설정 온도 범위에 대한 신경망의 출력에 기초하여 상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것은, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정하는 것;을 포함할 수 있다.

상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것은, 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하인 운전 데이터를 결정하고; 결정된 운전 데이터가 나타내는 냉각수 온도 범위를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정하는 것;을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 공조 시스템은, 냉각수를 냉각시키는 냉각탑; 상기 냉각탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 냉각수와 열교환된 냉수를 공급하는　칠러　유닛; 상기 냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하고, 실내 온도 및 설정 온도 차이에 기초하여 상기 밸브의 개도량을 제어하고, 상기 코일을 통과하여 상기 냉수와 열교환된 공기를 실내로 토출하는 공조기; 및 상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고, 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 전자 장치;를 포함한다.

일 실시예에 따른 공조 시스템 및 전자 장치에 의하면, 부하 변동을 고려하여 냉수 온도와 냉각수 온도를 적응적으로 조정함으로써, 공조 시스템의 냉방 능력을 유지하면서도 전력 소비량을 줄일 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 공조 시스템의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공조 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 공조 시스템이 실내 온도 및 설정 온도 차이에 기초하여 공조기의 냉수 밸브를 제어하는 경우를 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 공조 시스템에서 냉수 온도와 냉수 밸브 개도량 사이의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자 장치가 냉수 온도를 피드백 제어하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치가 냉각수 온도를 결정하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자 장치가 냉각수 설정 온도의 범위를 결정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는일 실시예에 따른 공조 시스템이 냉수 및 냉각수 온도 제어를 적용하는 경우 칠러 유닛에서의 효율을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 공조 시스템이 냉수 및 냉각수 온도 제어를 적용할 때의 전력 소비량을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법 중 냉수 설정 온도를 결정하는 경우의 순서도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법 중 공조기가 복수개일 때의 냉수 설정 온도를 결정하는 경우의 순서도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법 중 냉각수 설정 온도를 결정하는 경우의 순서도이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA(field-programmable gate array) / ASIC(application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.

각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 공조 시스템의 구조를 나타내는 구조도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 공조 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)은, 빌딩, 공장 등 대규모 실내 공간의 공기를 조절할 수 있는 설비로, 냉동 사이클이 형성되는 칠러 유닛(170)과, 칠러 유닛(170)으로 냉각수를 공급하는 냉각탑(180)과, 칠러 유닛(170)으로부터 공급되는 냉수와 공기를 열교환시켜 실내 공간의 공기를 조화하는 공조기(190)를 포함할 수 있다.

칠러 유닛(170)은, 냉각탑(180)으로부터 공급되는 냉각수를 이용하여 냉매를 순환시킬 수 있다. 이를 통해, 칠러 유닛(170)은, 공조기(190)로 공급되는 냉수를 냉각시킬 수 있으며, 냉수를 공조기(190)로 공급하여 공기와의 열교환을 유도할 수 있다.

칠러　유닛(170)은 냉매가 순환되는 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기를 포함한다. 이때, 응축기는 냉각탑(180)과 냉각수 순환 유로(10)로 연결되어 냉각 탑에서 공급된 냉각수가 냉매를 응축시킨다. 증발기는 공조기(190)와 냉수 순환 유로(20)로 연결되어 공조기(190)에서 공급된 냉수가 냉매를 증발시킨다.

냉각탑(180)은 실외 공기를 냉각수로 강제 유동시켜 냉각수를 냉각시키는 냉각팬을 포함하고, 냉각된 냉각수를 칠러 유닛(170)으로 공급할 수 있다. 즉, 냉각탑(180)은, 냉각수를 순환시켜 사용하기 위하여, 응축기와의 열교환으로 더워진 냉각수를 냉각팬에 의해 유동되는 공기와 접촉시켜 냉각수의 일부를 기화시킴으로써 냉각수의 온도를 내릴 수 있다.

이를 위해, 칠러 유닛(170)과 냉각탑(180)의 사이에는, 냉각수가 흐르는 냉각수 순환 유로(10)가 마련되며, 칠러 유닛(170)과 냉각탑(180) 사이로 냉각수가 순환된다.

냉각수 순환 유로(10)는 냉각수가 칠러 유닛(170)의 응축기로 유입되도록 가이드 하는 냉각수 입수 유로(11)와 칠러 유닛(170)에서 가열된 냉각수가 냉각탑(180)으로 이동하도록 가이드 하는 냉각수 출수 유로(12)가 포함한다.

냉각수 입수 유로(11) 및 냉각수 출수 유로(12) 각각에는 냉각수의 흐름을 위해 냉각수 펌프(13, 14)가 마련될 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 냉각수 입수 유로(11) 및 냉각수 출수 유로(12) 중 어느 하나에만 냉각수 펌프가 마련될 수도 있다.

냉각탑(180)은, 가열된 냉각수를 실외 공기와 접촉시킬 수 있도록 실외에 마련될 수 있으며, 냉각탑(180)의 일 측에는 실외 공기의 온도를 감지하는 실외 온도 센서(130)가 마련될 수 있다. 또한, 냉각수 입수 유로(11)에는 냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도를 감지하기 위한 냉각수 온도 센서(140)가 마련될 수 있다.

실외 온도 센서(130)는, 공조 시스템(1)이 공기를 공급하는 실내 공간의 외부의 온도를 감지할 수 있다. 즉, 실외 온도 센서(130)는, 외기 온도를 감지할 수 있으며, 실외에 마련되는 냉각탑(180)의 일 측에 마련될 수 있다. 다만, 실외 온도 센서(130)의 위치가 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 실외 온도 센서(130)는, 실시예에 따라, 칠러 유닛(170) 또는 공조기(190)의 본체(191)에 마련될 수도 있다.

또한, 실외 온도 센서(130)는, 실시예에 따라, 습구 온도를 감지할 수 있는 센서로 마련될 수 있으며, 실외 습구 온도 정보를 전자 장치(160)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(160)는, 실외 습구 온도 정보에 기초하여, 실외 온도 및 실외 습도를 식별할 수 있다.

냉각수 온도 센서(140)는, 냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도를 감지할 수 있다. 이를 위해, 냉각수 온도 센서(140)는, 냉각탑(180)에서 출수된 냉각수가 칠러 유닛(170)으로 공급되는 것을 가이드 하는 냉각수 입수 유로(11)에 마련될 수 있다.

또한, 칠러 유닛(170)과　공조기(190)의 사이에는　냉수　순환 유로(20)가 마련되어, 칠러 유닛(170)과　공조기(190)의 사이로 냉수가 순환될 수 있다. 냉수　순환 유로(20)는,　칠러 유닛(170)에서 냉각된　냉수가 공조기(190)로 이동하도록 가이드 하는　냉수　출수 유로(21)와, 공조기(190)에서 공기와의 열교환으로 가열된 냉수가 칠러 유닛(170)으로 이동하도록 가이드 하는 냉수 입수 유로(22)를 포함할 수 있다.

냉수 출수 유로(21) 및 냉수 입수 유로(22) 중 적어도 하나에는 냉수의 흐름을 위해 냉수 펌프(23)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 냉수 펌프(23)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉수 출수 유로(21)에 마련될 수 있다.

또한, 냉수 출수 유로(21)에는 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도를 감지하기 위한 냉수 온도 센서(150)가 마련될 수 있다. 냉수 온도 센서(150)는, 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도를 감지할 수 있다. 이를 위해, 냉수 온도 센서(150)는, 칠러 유닛(170)에서 출수된 냉수가 공조기(190)로 공급되는 것을 가이드 하는 냉수 출수 유로(21)에 마련될 수 있다.

공조기(190)는, 공기를　냉수와 열교환시키는 수냉식 공조기에 해당할 수 있다. 예를 들어,　공조기(190)는 실내 공기와 실외 공기를 혼합한 후 혼합 공기를　냉수와 열교환시켜 실내로 유입시키는 에어 핸들링 유닛(air handling unit, AHU)에 해당할 수 있다.

공조기(190)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(191)와, 본체(191)의 내부에 설치되며　냉수가 통과하는　냉수 코일(192)과, 냉수　코일(62)의 양측에 제공되며 실내 공기와 실외 공기를 흡입하여 실내로 송풍시키는 송풍팬(193, 194)를 포함할 수 있다. 송풍팬(193, 194)는 실내 공기와 실외 공기가 본체(191)의 내부로 흡입되도록 하는 제1 송풍팬(193)과, 공조 공기가 본체(191)의 외부로 배출되도록 하는 제 2 송풍팬(194)을 포함할 수 있다.

공조기(190)의 본체(191)는, 실내공기 흡입부(195), 실내공기 배출부(196), 외기 흡입부(197) 및 공조공기 배출부(198)를 포함할 수 있다.

송풍팬(193, 194)가 구동되면, 실내공기 흡입부(195)를 통해 유입된 공기 중 일부는 실내공기 배출부(196)로 배출되며, 나머지는 외기 흡입부(197)로 흡입된 실외 공기와 혼합된 후　냉수　코일(192)을 지나며 열교환이 이뤄진다. 이후 열교환된 혼합 공기는 공조공기 배출부(198)를 통해 실내로 유입될 수 있다.

즉, 실내공기 흡입부(195)를 통하여 흡입된 실내 공기의 일부는, 실외 공기와 혼합된 후 열교환되어 다시 실내로 배출될 수 있다.

이때, 공조기(190)는, 냉수 코일(192)로 흐르는 냉수의 양을 조절하는 냉수 밸브(199)를 포함할 수 있다. 냉수 코일(192)은, 냉수 출수 유로(21) 및 냉수 입수 유로(22)와 연결되어 칠러 유닛(170)과 냉수를 교환할 수 있다. 냉수 밸브(199)는, 냉수 코일(192)의 유로 상에서 냉수 출수 유로(21)와 연결되는 측에 마련되어, 개도량을 변경시킴으로써, 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 조절할 수 있다.

이를 통해, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 조절하여 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 조절할 수 있다. 즉, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 조절하여 공기와의 열교환량을 조절할 수 있다. 다시 말해, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 증가시켜 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 증가시킴으로써, 공기와의 열교환량을 증가시킬 수 있다. 또한, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시켜 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 감소시킴으로써, 공기와의 열교환량을 감소시킬 수 있다.

공조기(190)는, 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이에 기초하여 냉수 밸브(199)의 개도량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 공조기(190)는, 실내 온도가 설정 온도보다 높은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 증가하는 방향으로 제어할 수 있으며, 실내 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소하는 방향으로 제어할 수 있다.

공조 시스템(1)은, 실시예에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 공조기(190-1, 190-2, ??, 190-n; 190)를 포함할 수 있으며, 각각의 공조기(190)는, 냉수 출수 유로(21) 및 냉수 입수 유로(22)와 연결되어, 칠러 유닛(170)과 냉수를 교환할 수 있다. 각각의 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)를 포함할 수 있으며, 냉수 밸브(199)를 조절함으로써, 공조기(190)와 대응하는 실내 공기를 조절할 수 있다.

또한, 공조기(190)는, 실내 공간의 온도를 감지하는 실내 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 실내 온도 센서는, 실내 공간으로 통하는 실내공기 흡입부(195) 또는 공조공기 배출부(198)의 일 측에 마련될 수 있다. 실내 온도 센서의 위치가 상기 예에 한정되는 것은 아니며, 실내 온도 센서는, 실시예에 따라, 실내 공간에 별도의 모듈로 마련되어, 유선 통신 또는 무선 통신으로 실내 온도를 전자 장치(160)로 전달할 수도 있다.

또한, 실내 온도 센서는, 실시예에 따라, 습구 온도를 감지할 수 있는 센서로 마련될 수 있으며, 공조기(190)는, 실내 습구 온도 정보를 전자 장치(160)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(160)는, 실내 습구 온도 정보에 기초하여, 실내 온도 및 실내 습도를 식별할 수 있다.

또한, 공조 시스템(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 장치(160)를 포함할 수 있으며, 전자 장치(160)는, 칠러 유닛(170), 냉각탑(180) 및 공조기(190)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(160)는, 건물 자동화 시스템(building automation system, BAS) 또는 건물 에너지 관리 시스템(building energy management system, BEMS) 등 공조 시스템(1)의 구성을 제어할 수 있는 제어 장치에 해당할 수 있다.

전자 장치(160)는, 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도와, 냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 냉방 능력을 유지하면서도 전력 소비량을 줄일 수 있도록, 냉수 온도와 냉각수 온도를 적응적으로 조정할 수 있다.

일반적으로, 냉수 온도가 낮아질수록, 칠러 유닛(170)의 전력 소비량은 높아진다. 냉수가 낮은 온도로 냉각될수록, 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기로 구성되는 칠러 유닛(170)의 열교환기의 소비 전력이 높아지기 때문이다. 다시 말해, 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도가 높을수록 칠러 유닛(170)의 소비전력이 낮아질 수 있다. 다만, 냉수 온도의 상승은, 공조기(190)에서 공기와 교환되는 열교환량을 낮출 수 있어, 공조기(190)의 급기 온도 상승과 송풍팬(193, 194)의 전력 소비량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 실내 온도 및 실내 습도가 상승할 수 있다.

따라서, 전자 장치(160)는, 실내 온도 및 실내 습도에 영향을 주지 않는 범위 내에서 냉수 온도를 높게 설정하여, 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있다. 구체적으로, 전자 장치(160)는, 공조기(190)의 공조부하 변동량에 기초하여 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 결정하고, 냉수의 온도를 제어하여 냉수 밸브(199)의 개도량이 결정된 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다.

다시 말해, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동량이 적은 경우 냉수의 온도를 높일 수 있도록, 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정할 수 있으며, 냉수 밸브(199)의 개도량과 목표 개도량 사이의 오차 값에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동량이 높은 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정할 수 있으며, 냉수 밸브(199)의 개도량과 목표 개도량 사이의 오차 값에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시킴으로써, 냉수 온도의 제어 범위를 넓게 확보한다.

이를 통해, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동에 대응하여 냉수 온도를 적응적으로 제어함과 동시에 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있어, 냉방 능력을 유지하면서도 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 줄일 수 있다. 전자 장치(160)의 냉수 온도 제어에 관해서는 뒤에서 다시 자세히 설명하기로 한다.

또한, 냉각수의 온도가 낮아지기 위하여, 냉각팬의 소비 전력이 높아져야 하므로, 냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도가 낮아질수록 냉각탑(180)의 소비 전력이 증가할 수 있다. 다시 말해, 냉각수의 온도가 높아질수록 냉각탑(180)의 소비 전력을 낮출 수 있다. 다만, 냉각수의 온도가 높아지는 경우, 냉각수를 이용한 칠러 유닛(170)에서의 응축기 효율이 낮아져, 칠러 유닛(170)의 소비 전력은 높아질 수 있다. 이처럼, 칠러 유닛(170)의 소비 전력과 냉각탑(180)의 소비 전력 사이에는 트레이드 오프(trade off)가 발생할 수 있다.

따라서, 전자 장치(160)는, 운전 데이터에 따라 전력 소비량을 학습한 신경망(neural network)의 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되도록 냉각수의 온도를 결정할 수 있다. 이때, 전자 장치(160)는, 외기 습구 온도에 기초하여 실현 가능한 냉각수 설정 온도 범위를 결정함으로써, 최적화 탐색 범위를 제한할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도를 냉각수 설정 온도 범위로 결정함으로써, 실현 가능한 냉각수 설정 온도 범위를 결정하고, 결정된 온도 범위에 대한 신경망 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되는 냉각수 온도를 결정할 수 있다. 냉각수 온도를 결정하는 것에 대하여는 뒤에서 다시 자세히 설명하도록 한다.

이상에서는 공조 시스템(1)의 구조 및 구성에 대하여 설명하였다. 이하에서는 공조 시스템(1)이 냉수 온도 및 냉각수 온도를 제어하는 것에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 일 실시예에 따른 전자 장치(160)의 제어 블록도이다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 사용자로부터 입력을 수신하는 사용자 인터페이스(161)와, 칠러 유닛(170), 냉각탑(180) 및 공조기(190)와 통신을 수행하는 통신부(162)와, 냉수 온도 및 냉각수 온도를 제어하는 제어부(163)와, 제어에 필요한 각종 정보를 저장하는 저장부(164)를 포함한다.

도 3에 도시된 전자 장치(160)의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.

사용자 인터페이스(161)는, 사용자로부터 실내 온도에 대한 설정 온도를 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스(161)는, 제어부(163)와 유선 통신 또는 무선 통신으로 연결되어, 설정 온도의 정보를 제어부(163)로 전달할 수 있다. 이를 위해, 사용자 인터페이스(161)는, 기 공지된 유형의 입력 장치를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(161)는, 공조 시스템(1)의 상태를 표시하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있으며, 입력 장치는 디스플레이 장치와 일체로 마련되는 터치 패널로 구현될 수 있다.

통신부(162)는, 칠러 유닛(170), 냉각탑(180) 및 공조기(190)와 데이터를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 통신부(162)는, 유선 통신 또는 무선 통신으로, 칠러 유닛(170), 냉각탑(180) 및 공조기(190)와 통신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 통신부(162)는, 기 공지된 유형의 통신 모듈로 마련될 수 있다.

통신부(161)는, 칠러 유닛(170), 냉각탑(180) 및 공조기(190)로부터 실내 온도(실내 습구 온도) 정보, 실외 온도(실외 습구 온도) 정보, 냉수 온도 정보 및 냉각수 온도 정보를 수신할 수 있다. 다만, 통신부(161)는, 실시예에 따라, 실내 온도 센서, 실외 온도 센서(130), 냉각수 온도 센서(140) 및 냉수 온도 센서(150) 각각으로부터 실내 온도(실내 습구 온도) 정보, 실외 온도(실외 습구 온도) 정보, 냉수 온도 정보 및 냉각수 온도 정보를 수신할 수도 있다.

또한, 통신부(161)는, 제어부(163)의 제어에 따라, 제어부(163)에 의해 설정된 냉수 설정 온도 정보 및 냉각수 설정 온도 정보를 칠러 유닛(170) 및 냉각탑(180)으로 송신할 수 있다.

제어부(163)는, 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도와, 냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(163)는, 냉방 능력을 유지하면서도 전력 소비량을 줄일 수 있도록, 냉수 온도와 냉각수 온도를 적응적으로 조정할 수 있다.

제어부(163)는, 실내 온도 및 실내 습도에 영향을 주지 않는 범위에서 냉수 온도를 높게 설정하여, 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있다. 구체적으로, 제어부(163)는, 공조기(190)의 공조부하 변동량에 기초하여 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 결정하고, 냉수 설정 온도를 제어하여 냉수 밸브(199)의 개도량이 결정된 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다.

제어부(163)는, 실내 온도의 단위 시간 당 변동량에 기초하여 공조기(190)의 공조부하 변동량을 결정할 수 있다. 공조기(190)의 공조부하는, 설정 온도와 대비되는 실내 온도의 단위 시간 당 변동이 클수록, 변동이 클 수 있다. 따라서, 실내 공간의 사용 환경, 외기 조건, 공조 설비 교체, 실내 공간에 설치된 설비의 제어 방법 변경 등으로 실내 온도가 급변한다면, 공조기(190)의 공조부하 역시 급변할 수 있다.

제어부(163)는, 공조부하 변동량이 높아지는 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정하고, 공조부하 변동량이 낮아지는 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정할 수 있다.

이때, 공조기(190)는, 실내 온도가 설정 온도 보다 높은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 증가시키고, 실내 온도가 설정 온도 보다 낮은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시킬 수 있다.

즉, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 실내 온도 또는 급기 온도가 설정 온도에 도달하도록 피드백 제어될 수 있다. 다시 말해, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 공조부하에 따라 피드백 제어될 수 있다. 이때, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 공조기(190)에서 제공하는 열교환량을 유지할 수 있도록, 냉수 온도에 따라 피드백 제어될 수 있다. 예를 들어, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 냉수 온도의 증가와 함께 증가하여, 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 증가시킴으로써, 열교환량을 유지할 수 있다. 또한, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 냉수 온도의 감소와 함께 감소하여, 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 감소시킴으로써, 열교환량을 유지할 수 있다.

따라서, 제어부(163)는, 냉수 밸브(199)의 개도량과 결정된 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 냉수의 온도를 피드백 제어함으로써, 냉수 밸브(199)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(163)는, 실제 개도량과 목표 개도량 사이의 오차에 기초하여 냉수 온도를 피드백 제어(예: PI제어 또는 PID 제어)할 수 있다.

다시 말해, 제어부(163)는, 공조부하의 변동량이 적은 경우 냉수의 온도를 높일 수 있도록, 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정할 수 있으며, 냉수 밸브(199)의 개도량과 목표 개도량 사이의 오차 값에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다. 이를 통해, 제어부(163)는, 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있다.

또한, 제어부(163)는, 공조부하의 변동량이 높은 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정할 수 있으며, 냉수 밸브(199)의 개도량과 목표 개도량 사이의 오차 값에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다. 즉, 제어부(163)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시킴으로써, 냉수 온도의 제어 범위를 넓게 확보한다. 냉수 밸브(199)의 개도량이 감소할수록, 동일한 열교환량을 제공하기 위해 필요한 냉수 온도가 낮아질 수 있으며, 냉수 온도가 낮아진 만큼 높아질 수 있는 냉수 온도의 범위가 넓어져, 냉수 온도의 제어 범위가 넓어질 수 있다. 따라서, 제어부(163)는, 공조부하의 변동량이 높은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시키도록 목표 개도량을 조정하고, 넓은 냉수 온도의 제어 범위를 확보함으로써, 공조부하의 변동에 대응하여 냉수 온도를 적응적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(163)는, 공조부하가 급감하는 경우 넓은 제어 범위에 대응하여 냉수 온도를 더 높게 올려 소비 전력 급감시킬 수 있다.

이를 통해, 제어부(163)는, 공조부하의 변동에 대응하여 냉수 온도를 적응적으로 제어함과 동시에 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있어, 냉방 능력을 유지하면서도 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 줄일 수 있다.

또한, 제어부(163)는, 냉수 코일(192)의 현재 개도량과 목표 개도량 사이의 차이에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 냉수의 설정 온도를 결정하는 경우, 냉수의 설정 온도가 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내에 있도록 결정할 수 있다.

즉, 제어부(163)는, 피드백 제어에 기초하여 결정된 설정 온도가 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위(예: ± 1℃) 내에 있도록 설정 온도를 결정할 수 있다.

예를 들어, 제어부(163)는, 피드백 제어에 기초하여 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도(예: 1℃) 이상의 설정 온도가 산출되는 경우, 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도 이상인 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다. 또한, 제어부(163)는, 피드백 제어에 기초하여 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도(예: 1℃) 이하의 설정 온도가 산출되는 경우, 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도 이하인 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다.

또한, 제어부(163)는, 냉수 코일(192)의 현재 개도량과 목표 개도량 사이의 차이에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 냉수의 설정 온도를 결정하는 경우, 냉수의 설정 온도가 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 결정할 수 있다.

즉, 제어부(163)는, 피드백 제어에 기초하여 결정된 설정 온도가 칠러 유닛(170)이 지원하는 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 설정 온도를 결정할 수 있다. 이때, 기준 온도 범위는, 칠러 유닛(170)에서 출수될 수 있는 냉수의 최소 온도와 최고 온도 사이의 온도 범위에 해당할 수 있다.

예를 들어, 제어부(163)는, 피드백 제어에 기초하여 기준 온도 범위 이상의 설정 온도가 산출되는 경우, 기준 온도 범위에서의 최대 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다. 또한, 제어부(163)는, 피드백 제어에 기초하여 기준 온도 범위 이하의 설정 온도가 산출되는 경우, 기준 온도 범위에서의 최소 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다.

이처럼, 제어부(163)는, 냉수 코일(192)의 현재 개도량과 목표 개도량 사이의 차이에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하는 경우, 냉수 설정 온도의 설정 범위를 제한함으로써, 피드백 제어에서의 제어 오차에 따른 오차 발산을 방지할 수 있다.

제어부(163)는, 실시예에 따라, 공조 시스템(1)이 복수의 공조기(190-1, 190-2, ??, 190-n; 190)를 포함하는 경우, 복수의 공조기(190) 중 동작 중인 공조기를 식별하고, 식별된 공조기 중 냉수 코일(192)의 개도량이 가장 큰 공조기를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(163)는, 결정된 공조기의 냉수 코일(192) 개도량에 기초하여 냉수 온도를 피드백 제어할 수 있다. 즉, 제어부(163)는, 결정된 공조기의 공조부하에 따라 목표 개도량을 결정하고, 냉수 온도를 제어하여 냉수 코일(192)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 한다.

동일한 냉수 온도를 제공하는 중에 냉수 코일(192)의 개도량이 클수록 공조부하가 높은 것을 의미할 수 있으므로, 전자 장치(160)는, 공조부하가 가장 큰 공조기를 중심으로 냉수 온도를 제어함으로써, 복수의 공조기(190)에 대응하는 복수의 실내 공간 모두를 만족시키는 공기 조화를 제공할 수 있다.

또한, 제어부(163)는, 운전 데이터에 따라 전력 소비량을 학습한 신경망의 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되도록 냉각수의 온도를 결정할 수 있다. 신경망은, 공조 시스템(1)의 운전 데이터에 따라 학습될 수 있으며, 냉각수 온도 정보를 입력받는 경우 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 출력할 수 있다. 공조 시스템(1)의 운전 데이터는, 이전 운전에 대한 데이터로, 운전 시의 실외 온도, 실외 습도, 냉수 온도, 냉각수 온도, 전력 소비량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전술한 신경망은 딥 러닝(deep learning)을 수행할 수 있는 신경 구조를 형상화한 기계 학습을 지칭하므로, 신경망의 구성에 해당하는 가중치(weight) 및 바이어스(bias)가 계속적으로 변화하면서 학습의 신뢰도를 향상시킨다. 즉, 신경망은, 운전 데이터에 기초하여 신경망에 포함된 가중치, 바이어스 및 전달함수(activation function)를 계속적으로 갱신함으로써, 신경망의 추론(inference) 결과를 향상시킬 수 있다.

신경망은, 운전 데이터를 컨볼루션(convolution)하여 출력되는 특징 맵(features map)을 생성하고, 상기 특징 맵을 신경망으로 입력시키는 CNN(convolution neural network)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, RNN(recurrent neural networks)을 포함한 다른 딥 러닝의 알고리즘으로 수행될 수도 있다. 즉, 신경망의 유형에는 제한이 없다.

이때, 제어부(163)는, 실외 공기의 습구 온도에 기초하여 실현 가능한 냉각수 설정 온도 범위를 결정함으로써, 최적화 탐색 범위를 제한할 수 있다. 즉, 제어부(163)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도를 냉각수 설정 온도 범위로 결정함으로써, 실현 가능한 냉각수 설정 온도 범위를 결정하고, 결정된 온도 범위에 대한 신경망 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되는 냉각수 온도를 결정할 수 있다. 다시 말해, 제어부(163)는, 냉각수 설정 온도 범위 내의 온도를 신경망에 입력하고, 냉각수 설정 온도 범위 내에서 최소의 전력 소비량을 갖는 냉각수 온도를 신경망으로부터 획득할 수 있다.

또한, 제어부(163)는, 실시예에 따라, 운전 데이터를 더 고려하여 냉각수 설정 온도 범위를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(163)는, 운전 데이터에 기초하여 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도 중 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하일 때의 냉각수 온도를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다. 다시 말해, 제어부(163)는, 운전 데이터에 기초하여 이전 운전에서 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하일 때의 냉각수 온도 범위를 결정하고, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도 중 결정된 냉각수 온도 범위와 겹치는 온도 범위를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

이를 통해, 전자 장치(160)는, 운전 데이터에 기초하여 설정 온도를 지원할 수 있는 냉각수 온도를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있어, 설정 온도로의 제어 정확도를 높일 수 있다.

이처럼, 전자 장치(160)는, 실외 공기의 습구 온도나 운전 데이터를 고려하여 냉각수 설정 온도 범위를 결정함으로써, 최적화 탐색 범위를 제한하여, 전력 소비량 예측의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 냉각수 설정 온도 범위로 학습 데이터를 제한함으로써, 상대적으로 적은 학습 데이터로 예측 정확도 향상시킬 수 있다.

이때, 칠러 유닛(170)은, 냉각탑(180)으로부터 냉각수를 공급받고, 냉각수와 열교환된 냉수를 공조기(190)로 공급할 수 있다. 이때, 칠러 유닛(170)은, 전자 장치(160)로부터 수신한 냉수 설정 온도에 따라 열교환기를 제어하여 설정된 온도의 냉수를 출수할 수 있다. 예를 들어, 칠러 유닛(170)은, 냉수 설정 온도가 낮아지는 경우, 압축기, 응축기, 팽창기, 또는 증발기 중 적어도 하나로 전력 공급을 높일 수 있다.

냉각탑(180)은, 칠러 유닛(170)에 의해 가열된 냉각수를 다시 냉각시켜 칠러 유닛(170)으로 공급할 수 있다. 이때, 냉각탑(180)은, 전자 장치(160)로부터 수신한 냉각수 설정 온도에 따라 냉각팬을 제어하여 설정된 온도의 냉각수를 출수할 수 있다. 예를 들어, 냉각탑(180)은, 냉각수 설정 온도가 낮아지는 경우, 냉각팬으로 전력 공급을 높일 수 있다.

공조기(190)는, 냉수가 흐르는 냉수 코일(192) 및 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 조절하는 냉수 밸브(199)를 포함하고, 실내 온도 및 설정 온도 차이에 기초하여 냉수 밸브(199)의 개도량을 제어할 수 있다. 또한, 공조기(190)는, 냉수 코일(192)을 통과하여 냉수와 열교환된 공기를 실내로 토출할 수 있다.

제어부(163)는, 전술하는 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램을 저장하는 적어도 하나의 메모리 및 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

저장부(164)는, 제어에 필요한 각종 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(164)는, 개도량과 냉수 온도 사이의 상관 관계, 냉수의 기준 온도 범위, 운전 데이터에 따라 전력 소비량을 학습한 신경망 등을 저장할 수 있다. 이를 위해, 저장부(164)는, 기 공지된 유형의 저장 매체로 마련될 수 있다.

이상에서는 전자 장치(160)의 제어 흐름에 대하여 설명하였다. 이하에서는 전자 장치(160)가 냉수 온도를 제어하는 것에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)이 실내 온도 및 설정 온도 차이에 기초하여 공조기(190)의 냉수 밸브(199)를 제어하는 경우를 설명하는 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)에서 냉수 온도와 냉수 밸브(199) 개도량 사이의 상관 관계를 나타내는 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 전자 장치(160)가 냉수 온도를 피드백 제어하는 경우를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 조절하여 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 조절할 수 있다. 즉, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 조절하여 공기와의 열교환량을 조절할 수 있다. 다시 말해, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 증가시켜 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 증가시킴으로써, 공기와의 열교환량을 증가시킬 수 있다. 또한, 공조기(190)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시켜 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 감소시킴으로써, 공기와의 열교환량을 감소시킬 수 있다.

공조기(190)는, 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이에 기초하여 냉수 밸브(199)의 개도량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 공조기(190)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 실내 온도가 설정 온도보다 낮은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소하는 방향으로 제어하고, 실내 온도가 설정 온도보다 높은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 증가하는 방향으로 제어할 수 있다.

즉, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 실내 온도 또는 급기 온도가 설정 온도에 도달하도록 피드백 제어될 수 있다. 다시 말해, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 공조부하에 따라 피드백 제어될 수 있다. 이때, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 공조부하에 대한 열교환량을 유지할 수 있도록, 냉수 온도에 따라 피드백 제어될 수 있다. 예를 들어, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 냉수 온도의 증가와 함께 증가하여, 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 증가시킴으로써, 열교환량을 유지할 수 있다. 또한, 냉수 밸브(199)의 개도량은, 냉수 온도의 감소와 함께 감소하여, 냉수 코일(192)을 흐르는 냉수의 양을 감소시킴으로써, 열교환량을 유지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 전자 장치(160)는, 실내 온도 및 실내 습도에 영향을 주지 않는 범위에서 냉수 온도를 높게 설정하여, 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있다. 구체적으로, 전자 장치(160)는, 공조기(190)의 공조부하 변동량에 기초하여 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 결정하고, 냉수 설정 온도를 제어하여 냉수 밸브(199)의 개도량이 결정된 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다.

전자 장치(160)는, 실내 온도의 단위 시간 당 변동량에 기초하여 공조기(190)의 공조부하 변동량을 결정할 수 있다. 공조기(190)의 공조부하는, 설정 온도와 대비되는 실내 온도의 단위 시간 당 변동이 클수록, 변동이 클 수 있다. 따라서, 실내 공간의 사용 환경, 외기 조건, 공조 설비 교체, 실내 공간에 설치된 설비의 제어 방법 변경 등으로 실내 온도가 급변한다면, 공조기(190)의 공조부하 역시 급변할 수 있다.

전자 장치(160)는, 공조부하 변동량이 높아지는 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정하고, 공조부하 변동량이 낮아지는 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정할 수 있다.

전자 장치(160)는, 냉수 밸브(199)의 개도량과 결정된 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 냉수 온도를 피드백 제어함으로써, 냉수 밸브(199)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 실제 개도량과 목표 개도량 사이의 오차에 기초하여 냉수 온도를 피드백 제어(예: PI제어 또는 PID 제어)할 수 있다.

이때, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동량이 적은 경우 냉수의 온도를 높일 수 있도록, 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정할 수 있으며, 냉수 밸브(199)의 개도량과 목표 개도량 사이의 오차 값에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(160)는, 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 공조기(190)에서의 공조부하가 일정한 경우, 공조부하에 대하여 일정한 열교환량을 제공하되 칠러 유닛(170)에서의 소비 전력을 낮출 수 있도록, 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 증가시키고 냉수 설정 온도를 감소시킬 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동량이 높은 경우 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정할 수 있으며, 냉수 밸브(199)의 개도량과 목표 개도량 사이의 오차 값에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행할 수 있다.

즉, 전자 장치(160)는, 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시킴으로써, 냉수 온도의 제어 범위를 넓게 확보한다. 냉수 밸브(199)의 개도량이 감소할수록, 동일한 열교환량을 제공하기 위해 필요한 냉수 온도가 낮아질 수 있으며, 냉수 온도가 낮아진 만큼 높아질 수 있는 냉수 온도의 범위가 넓어져, 냉수 온도의 제어 범위가 넓어질 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉수 밸브(199)의 개도량이 70%일 때의 냉수 온도는, 냉수 밸브(199)의 개도량이 90%일 때의 냉수 온도 보다 낮아질 수 있다. 이에 따라, 냉수 밸브(199)의 개도량이 70%일 때 냉수 온도가 증가할 수 있는 온도 범위(②)가, 냉수 밸브(199)의 개도량이 70%일 때 냉수 온도가 증가할 수 있는 온도 범위(①) 보다 넓어질 수 있다. 결과적으로, 냉수 밸브(199)의 개도량이 70%일 때의 냉수 온도 제어 범위는, 냉수 밸브(199)의 개도량이 90%일 때의 냉수 온도 제어 범위 보다 넓어질 수 있다.

따라서, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동량이 높은 경우 냉수 밸브(199)의 개도량을 감소시키도록 목표 개도량을 조정하고, 넓은 냉수 온도의 제어 범위를 확보함으로써, 공조부하의 변동에 대응하여 냉수 온도를 적응적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(160)는, 공조부하가 급감하는 경우 넓은 제어 범위에 대응하여 냉수 온도를 더 높게 올려 소비 전력 급감시킬 수 있다.

이를 통해, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동에 대응하여 냉수 온도를 적응적으로 제어함과 동시에 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있어, 냉방 능력을 유지하면서도 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 줄일 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 냉수 코일(192)의 현재 개도량과 목표 개도량 사이의 차이에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 냉수의 설정 온도를 결정하는 경우, 냉수의 설정 온도가 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내에 있도록 결정할 수 있다.

즉, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 결정된 설정 온도가 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위(예: ± 1℃) 내에 있도록 설정 온도를 결정할 수 있다. 다시 말해, 전자 장치(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위(예: ± 1℃)를 설정 가능 범위로 결정하고, 설정 가능 범위 내에서 냉수 설정 온도를 결정할 수 있다.

예를 들어, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내의 설정 온도가 산출되는 경우, 산출된 설정 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다. 또한, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도(예: 1℃) 이상의 설정 온도가 산출되는 경우, 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도 이상인 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다. 또한, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도(예: 1℃) 이하의 설정 온도가 산출되는 경우, 이전 설정 온도 보다 미리 설정된 온도 이하인 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 냉수 코일(192)의 현재 개도량과 목표 개도량 사이의 차이에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 냉수의 설정 온도를 결정하는 경우, 냉수의 설정 온도가 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 결정할 수 있다.

즉, 전자 장치(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 피드백 제어에 기초하여 결정된 설정 온도가 칠러 유닛(170)이 지원하는 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 설정 온도를 결정할 수 있다. 이때, 기준 온도 범위는, 칠러 유닛(170)에서 출수될 수 있는 냉수의 최소 온도(Min)와 최고 온도(Max) 사이의 온도 범위에 해당할 수 있다.

예를 들어, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 기준 온도 범위 내의 설정 온도가 산출되는 경우, 산출된 설정 온도를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다. 또한, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 기준 온도 범위 이상의 설정 온도가 산출되는 경우, 기준 온도 범위에서의 최대 온도(Max)를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다. 또한, 전자 장치(160)는, 피드백 제어에 기초하여 기준 온도 범위 이하의 설정 온도가 산출되는 경우, 기준 온도 범위에서의 최소 온도(Min)를 냉수 설정 온도로 결정할 수 있다.

이처럼, 전자 장치(160)는, 냉수 코일(192)의 개도량에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하는 경우, 냉수의 기준 온도 범위 내에서 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내의 온도 범위를 설정 가능 범위로 결정함으로써, 냉수 설정 온도의 설정 범위를 제한할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(160)는, 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하는 경우 설정 범위를 제한함으로써, 피드백 제어에서의 제어 오차에 따른 발산을 방지할 수 있으며, 냉수 온도가 발산하여 발생할 수 있는 실내 온도 및 습도의 급변을 방지할 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 실시예에 따라, 공조 시스템(1)이 복수의 공조기(190-1, 190-2, ??, 190-n; 190)를 포함하는 경우, 복수의 공조기(190) 중 동작 중인 공조기를 식별하고, 식별된 공조기 중 냉수 코일(192)의 개도량이 가장 큰 공조기를 제어 대상 공조기로 결정할 수 있다. 또한, 전자 장치(160)는, 제어 대상 공조기의 냉수 코일(192) 개도량에 기초하여 냉수 온도를 피드백 제어할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 제어 대상 공조기의 공조부하에 따라 제어 대상 공조기의 목표 개도량을 결정하고, 냉수 온도를 제어하여 제어 대상 공조기의 냉수 코일(192)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 한다.

이상에서는 전자 장치(160)가 냉수 코일(192)의 개도량에 기초하여 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도에 대한 피드백 제어를 수행하는 것에 대하여 자세히 설명하였다. 이하에서는 전자 장치(160)가 냉각수 온도를 제어하는 것에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

도 7은 일 실시예에 따른 전자 장치(160)가 냉각수 온도를 결정하는 경우를 나타내는 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 전자 장치(160)가 냉각수의 설정 온도 범위를 결정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 냉각수의 온도가 낮아지기 위하여, 냉각팬의 소비 전력이 높아져야 하므로, 냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도가 낮아질수록 냉각탑(180)의 소비 전력이 증가할 수 있다. 다시 말해, 냉각수의 온도가 높아질수록 냉각탑(180)의 소비 전력을 낮출 수 있다.

다만, 냉각수의 온도가 높아지는 경우, 냉각수를 이용한 칠러 유닛(170)에서의 응축기 효율이 낮아져, 칠러 유닛(170)의 소비 전력은 높아질 수 있다. 구체적으로, 칠러 유닛(170)의 응축기에서 냉매를 응축하는데 사용되는 냉각수의 온도가 높아지는 경우, 칠러 유닛(170)에서의 냉매 응축 효율은 낮아질 수 있다. 이 경우, 칠러 유닛(170)은, 출수되는 냉수의 온도를 유지하기 위하여, 압축기, 팽창기 또는 증발기 중 적어도 하나로 공급되는 전력을 높임으로써, 낮아진 냉매 응축 효율을 보상할 수 있다.

이처럼, 냉각수의 온도가 높아져 냉각탑(180)의 소비 전력이 낮아지는 경우 냉수 온도 유지를 위해 칠러 유닛(170)의 소비 전력이 높아진다는 점에서, 칠러 유닛(170)의 소비 전력과 냉각탑(180)의 소비 전력 사이에는 트레이드 오프(trade off)가 발생할 수 있다.

냉각탑(180)에서 출수되는 냉각수의 온도가 변하는 경우에도 칠러 유닛(170)에서 출수되는 냉수의 온도가 유지될 수 있다는 점에서, 냉각수의 온도 변화는 실내 온도 및 습도에 영향을 미치지 않는다. 다만, 냉각수의 온도에 따라 칠러 유닛(170)의 소비 전력과 냉각탑(180)의 소비 전력 사이에 트레이드 오프가 발생하므로, 칠러 유닛(170)의 소비 전력과 냉각탑(180)의 소비 전력을 모두 포함하는 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 될 수 있는 냉각수 온도 설정이 필요하다.

따라서, 전자 장치(160)는, 운전 데이터에 따라 전력 소비량을 학습한 신경망의 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되도록 냉각수의 온도를 결정할 수 있다. 신경망은, 공조 시스템(1)의 운전 데이터에 따라 학습될 수 있으며, 냉각수 온도 정보를 입력받는 경우 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 출력할 수 있다. 공조 시스템(1)의 운전 데이터는, 이전 운전에 대한 데이터로, 운전 시의 실외 온도, 실외 습도, 냉수 온도, 냉각수 온도, 전력 소비량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이때, 전자 장치(160)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 실외 공기의 습구 온도에 기초하여 실현 가능한 냉각수 설정 온도 범위를 결정함으로써, 최적화 탐색 범위를 제한할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이(예: 2.5℃)보다 큰 온도를 냉각수 설정 온도 범위로 결정함으로써, 실현 가능한 냉각수 설정 온도 범위를 결정하고, 결정된 냉각수 설정 온도 범위에 대한 신경망 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되는 냉각수 설정 온도를 결정할 수 있다. 다시 말해, 전자 장치(160)는, 냉각수 설정 온도 범위 내의 온도를 신경망에 입력하고, 냉각수 설정 온도 범위 내에서 최소의 전력 소비량을 갖는 냉각수 온도를 신경망으로부터 획득할 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 실시예에 따라, 운전 데이터를 더 고려하여 냉각수 설정 온도 범위를 결정할 수 있다. 구체적으로, 전자 장치(160)는, 운전 데이터에 기초하여 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도 중 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하일 때의 냉각수 온도 범위를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

다시 말해, 전자 장치(160)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 운전 데이터에 기초하여 이전 운전에서 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위(예: 1℃) 이하일 때의 냉각수 온도 범위를 결정하고, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이(에: 2.5℃)보다 큰 온도 중 결정된 냉각수 온도 범위와 겹치는 온도 범위를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

즉. 전자 장치(160)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이(에: 2.5℃)보다 큰 온도 중 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위(예: 1℃) 이하인 운전 데이터가 나타내는 냉각수 온도 범위를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)이 냉수 및 냉각수 온도 제어를 적용할 때의 칠러 유닛(170)에서의 효율을 나타내는 도면이고, 도 10은 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)이 냉수 및 냉각수 온도 제어를 적용할 때의 전력 소비량을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)이 냉수 온도 제어 및 냉각수 온도 제어를 적용하는 경우, 칠러 유닛(170)의 효율(coefficient of performance, COP)은 높아질 수 있다.

구체적으로, 전자 장치(160)는, 실내 온도 및 실내 습도에 영향을 주지 않는 범위에서 냉수 온도를 높게 설정하여, 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있다. 구체적으로, 전자 장치(160)는, 공조기(190)의 공조부하 변동량에 기초하여 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 결정하고, 냉수 설정 온도를 제어하여 냉수 밸브(199)의 개도량이 결정된 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(160)는, 공조부하의 변동에 대응하여 냉수 온도를 적응적으로 제어함과 동시에 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮출 수 있어, 냉방 능력을 유지하면서도 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 줄일 수 있다.

결과적으로, 전자 장치(160)는, 냉수 온도를 적응적으로 제어함으로써, 소비 전력을 낮추면서도 동일한 열교환량을 제공할 수 있어, 칠러 유닛(170)의 효율을 높일 수 있다.

또한, 전자 장치(160)는, 냉수 설정 온도를 조정하여 칠러 유닛(170)의 소비 전력을 낮추는 한편, 운전 데이터에 따라 전력 소비량을 학습한 신경망의 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되는 냉각수 설정 온도를 결정할 수 있다. 이를 통해, 공조 시스템(1)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 동일한 열교환량을 제공하면서도, 전력 소비량을 낮출 수 있다.

이하, 일 측면에 따른 전자 장치(160)의 제어 방법에 관한 실시예를 설명하기로 한다. 전자 장치(160)의 제어 방법에는 전술한 실시예에 따른 전자 장치(160)가 사용될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 내용은 전자 장치(160)의 제어 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 전자 장치(160)의 제어 방법 중 냉수 설정 온도를 결정하는 경우의 순서도이다.

도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 실내 온도의 변동량에 기초하여 공조기(190)의 공조부하 변동량을 결정하고(1110), 공조기(190)의 공조부하 변동량에 기초하여 냉수 밸브(199)의 목표 개도량을 결정할 수 있다(1120).

일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 냉수 밸브(199)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 냉수 설정 온도를 피드백 제어할 수 있다(1130).

이를 위해, 전자 장치(160)는, 냉수 밸브(199)의 개도량과 결정된 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 냉수 온도를 피드백 제어함으로써, 냉수 밸브(199)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 제어할 수 있다. 즉, 전자 장치(160)는, 실제 개도량과 목표 개도량 사이의 오차에 기초하여 냉수 온도를 피드백 제어(예: PI제어 또는 PID 제어)할 수 있다.

이때, 전자 장치(160)는, 냉수 코일(192)의 개도량에 기초하여 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하는 경우, 냉수의 기준 온도 범위 내에서 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내의 온도 범위를 설정 가능 범위로 결정함으로써, 냉수 설정 온도의 설정 범위를 제한할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(160)는, 냉수 온도에 대한 피드백 제어를 수행하는 경우 설정 범위를 제한함으로써, 피드백 제어에서의 제어 오차에 따른 발산을 방지할 수 있으며, 냉수 온도가 발산하여 발생할 수 있는 실내 온도 및 습도의 급변을 방지할 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치(160)의 제어 방법 중 공조기(190)가 복수개일 때의 냉수 설정 온도를 결정하는 경우의 순서도이다.

도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 복수의 공조기(190-1, 190-2, ??, 190-n; 190) 중 동작 중인 공조기를 식별하고(1210), 식별된 공조기 중 냉수 코일(192)의 개도량이 가장 큰 공조기를 제어 대상 공조기로 결정할 수 있다(1220).

또한, 일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 제어 대상 공조기의 공조부하에 기초하여 제어 대상 공조기의 목표 개도량을 결정할 수 있으며(1230), 제어 대상 공조기의 냉수 밸브(199)의 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 냉수 설정 온도를 피드백 제어할 수 있다(1240).

도 13은 일 실시예에 따른 전자 장치(160)의 제어 방법 중 냉각수 설정 온도를 결정하는 경우의 순서도이다.

도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 사이의 온도차를 결정하고(1310), 실내 온도와 설정 온도 사이의 온도차가 미리 설정된 범위 이하인 운전 데이터의 냉각수 온도 범위를 결정할 수 있다(1320).

또한, 일 실시예에 따른 전자 장치(160)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 사이의 온도차 이상이면서 냉각수 온도 범위 내인 온도 범위를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다(1330). 이후, 전자 장치(160)는, 냉각수 설정 온도 범위에 대한 신경망의 출력에 기초하여 전력 소비량이 최소가 되는 냉각수 설정 온도를 결정할 수 있다(1340).

전자 장치(160)는, 운전 데이터에 따라 전력 소비량을 학습한 신경망의 출력에 기초하여 공조 시스템(1)의 전력 소비량이 최소가 되도록 냉각수의 온도를 결정할 수 있다. 신경망은, 공조 시스템(1)의 운전 데이터에 따라 학습될 수 있으며, 냉각수 온도 정보를 입력받는 경우 공조 시스템(1)의 전력 소비량을 출력할 수 있다. 공조 시스템(1)의 운전 데이터는, 이전 운전에 대한 데이터로, 운전 시의 실외 온도, 실외 습도, 냉수 온도, 냉각수 온도, 전력 소비량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

즉. 전자 장치(160)는, 현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도 중 실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하인 운전 데이터가 나타내는 냉각수 온도 범위를 냉각수 설정 온도 범위로 결정할 수 있다.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.

이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

1: 공조 시스템 130: 실외 온도 센서
140: 냉각수 온도 센서 150: 냉수 온도 센서
160: 전자 장치 161: 사용자 인터페이스
162: 통신부 163: 제어부
164: 저장부 170: 칠러 유닛
180: 냉각탑 190: 공조기

Claims

냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하는 공조기, 칠러 유닛 및 냉각탑과 통신을 수행하는 통신부; 및
상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고, 상기 칠러 유닛에서 상기 공조기로 공급되는 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 공조기는,
실내 온도가 설정 온도 보다 높은 경우 상기 밸브의 개도량을 증가시키고, 실내 온도가 설정 온도 보다 낮은 경우 상기 밸브의 개도량을 감소시키고,
상기 제어부는,
공조부하 변동량이 높아지는 경우 상기 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정하고, 공조부하 변동량이 낮아지는 경우 상기 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정하는 전자 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 밸브의 개도량과 상기 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 상기 냉수의 온도를 제어하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉수의 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 상기 냉수의 설정 온도를 결정하되, 상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내에 있도록 결정하는 전자 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 결정하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
복수의 공조기 중 밸브의 개도량이 가장 큰 공조기를 결정하고, 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 결정된 공조기의 밸브 개도량이 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
실외 습구 온도, 실내 습구 온도, 상기 냉각탑에서 상기 칠러 유닛으로 공급되는 냉각수의 온도 및 상기 냉수의 온도에 따른 전력 소비량을 학습한 신경망(neural network)의 출력에 기초하여 전력 소비량이 최소가 되도록 상기 냉각수의 온도를 결정하는 전자 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
실외 공기의 습구 온도에 기초하여 상기 냉각수의 설정 온도 범위를 결정하고, 상기 결정된 설정 온도 범위에 대한 신경망의 출력에 기초하여 상기 냉각수의 온도를 결정하는 전자 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정하는 전자 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하인 운전 데이터를 결정하고, 결정된 운전 데이터의 냉각수 온도 범위를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정하는 전자 장치.
냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하는 공조기, 칠러 유닛 및 냉각탑과 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 전자 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고;
상기 칠러 유닛에서 상기 공조기로 공급되는 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 공조기는,
실내 온도가 설정 온도 보다 높은 경우 상기 밸브의 개도량을 증가시키고, 실내 온도가 설정 온도 보다 낮은 경우 상기 밸브의 개도량을 감소시키고,
상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하는 것은,
공조부하 변동량이 높아지는 경우 상기 목표 개도량을 감소하는 방향으로 조정하고;
공조부하 변동량이 낮아지는 경우 상기 목표 개도량을 증가하는 방향으로 조정하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것은,
상기 밸브의 개도량과 상기 목표 개도량 사이의 차이가 작아지는 방향으로 상기 냉수의 온도를 제어하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제13항에 있어서,
상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것은,
상기 냉수의 온도에 대한 피드백 제어를 수행하여 상기 냉수의 설정 온도를 결정하되, 상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 이전 설정 온도를 기준으로 미리 설정된 온도 범위 내에 있도록 결정하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 것은,
상기 냉수의 설정 온도가 상기 냉수의 기준 온도 범위 내에 있도록 결정하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제11항에 있어서,
실외 습구 온도, 실내 습구 온도, 상기 냉각탑에서 상기 칠러 유닛으로 공급되는 냉각수의 온도 및 상기 냉수의 온도에 따른 전력 소비량을 학습한 신경망(neural network)의 출력에 기초하여 전력 소비량이 최소가 되도록 상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것;을 더 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것은,
실외 공기의 습구 온도에 기초하여 상기 냉각수의 설정 온도 범위를 결정하고;
상기 결정된 설정 온도 범위에 대한 신경망의 출력에 기초하여 상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것은,
현재 설정 온도 및 현재 습구 온도 차이보다 큰 온도를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
제18항에 있어서,
상기 냉각수의 설정 온도를 결정하는 것은,
실내 온도 및 설정 온도 사이의 차이가 미리 설정된 범위 이하인 운전 데이터를 결정하고;
결정된 운전 데이터가 나타내는 냉각수 온도 범위를 상기 냉각수의 설정 온도 범위로 결정하는 것;을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
냉각수를 냉각시키는 냉각탑;
상기 냉각탑으로부터 상기 냉각수를 공급받고, 상기 냉각수와 열교환된 냉수를 공급하는　칠러　유닛;
상기 냉수가 흐르는 코일 및 상기 냉수의 양을 조절하는 밸브를 포함하고, 실내 온도 및 설정 온도 차이에 기초하여 상기 밸브의 개도량을 제어하고, 상기 코일을 통과하여 상기 냉수와 열교환된 공기를 실내로 토출하는 공조기; 및
상기 공조기의 공조부하 변동량에 기초하여 상기 밸브의 목표 개도량을 결정하고, 상기 냉수의 온도를 제어하여 상기 밸브의 개도량이 상기 목표 개도량을 추종하도록 제어하는 전자 장치;를 포함하는 공조 시스템.