WO2013176334A1 - 지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템 - Google Patents

지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템 Download PDF

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WO2013176334A1
WO2013176334A1 PCT/KR2012/005476 KR2012005476W WO2013176334A1 WO 2013176334 A1 WO2013176334 A1 WO 2013176334A1 KR 2012005476 W KR2012005476 W KR 2012005476W WO 2013176334 A1 WO2013176334 A1 WO 2013176334A1
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WO
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energy consumption
cooling
heating
energy
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/005476
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French (fr)
Inventor
이은석
전이용
Original Assignee
(주)시리우스소프트
(주)지트파워
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Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80—Management or planning
    • Y02P90/82—Energy audits or management systems therefor

Definitions

  • a system for managing the energy consumption of a building using a computer is disclosed.
  • Korean Patent No. 1,113,335, registered as of March 31, 2012 includes an architectural design terminal for delivering building design data to a building energy efficiency calculation server, and an equipment design terminal for delivering facility design data to a building energy efficiency calculation server.
  • Building energy efficiency calculation server and architectural design data and equipment that calculates energy requirements, energy requirements, primary energy requirements, CO2 emissions and renewable energy production by receiving architectural design data from the terminal and equipment design data from the equipment designer.
  • a building energy efficiency evaluation system including a database for storing design data, meteorological data and energy analysis result information. However, this system only evaluates energy efficiency and there is no suggestion on the use of the evaluation results.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-42017 published on June 15, 1999 controls the exhaust duct of a building according to a different algorithm for each season, but exhausts or exhausts according to temperature and humidity values measured using temperature sensors and humidity sensors.
  • Disclosed is a technique for controlling the opening and closing of the supply duct to reduce the energy consumption while controlling the optimum conditions.
  • heat source facilities account for the majority of the total energy consumption, and these prior arts do not conceive of the optimization of the operation of the heat source facility itself.
  • An intelligent building energy consumption management system is proposed that increases energy efficiency through proper heating and cooling control, taking into account the heating and cooling characteristics of the building and the outside temperature.
  • the intelligent building energy management system may be implemented as a computer system including a storage unit for storing a necessary database, and a control unit for generating and operating an optimal heat source installation operation scenario using the database.
  • the storage unit includes a heating and cooling modeling information database for storing heating and cooling modeling information including a design temperature and a load rate of the building, a cooling and heating environment information database for storing cooling and heating environment information including current and forecast temperature information of an area in which the building is located, and a building.
  • a heating and cooling equipment specification information database for storing the cooling and heating equipment specification information including the capacity information of the heat-resistant source equipment can be stored.
  • the control unit may be implemented by a computer program and a computing device executing the same. According to one aspect, the control unit calculates the total load according to the heating and cooling modeling information and the heating and cooling environment information stored in the storage unit, and generates an optimal operating scenario for generating and storing the desired heating and cooling equipment operating scenario that can achieve the total load from the air conditioning equipment specification information
  • the unit may include an energy consumption operation unit including a heat source facility control unit for controlling the operation of the heat source facilities at each time zone according to the stored optimal operation scenario.
  • the air conditioning equipment specification information includes the heat supply priority information between the heat source equipment for each time zone
  • the optimal operation scenario is the combination of the operation rate of the optimal heat source equipment that satisfies the cooling load for each time zone according to the heat supply priority information It can be generated by calculating.
  • the energy consumption management unit may further include a heat transfer facility control unit for controlling the operation of the fan coil unit and the air conditioning return path of each zone according to the design temperature for each time zone zone.
  • the energy consumption management unit further includes a plurality of window opening detection sensors each of which detects the opening of the corresponding window of each zone, and an access control unit for managing access for each room, the heat transfer facility control unit window
  • the heat loss counter may further include a heat loss response unit for transmitting a remote control command to the corresponding fan coil to stop the operation of the fan coil in the area.
  • the intelligent building energy management system includes an energy consumer information collector for collecting energy consumer information including heating and cooling loads, power loads, lighting loads, and other loads, and energy loss information for collecting heat loss information.
  • the apparatus may further include an energy consumption diagnosis unit including a collection unit and a diagnosis support unit configured to calculate an energy consumption amount of the building from the collected energy consumption destination and heat loss destination information, and compare the result with the standard energy consumption.
  • the intelligent building energy management system collects energy consumption information for each consumer and each room, calculates total energy consumption for each period, compares it with a reference value, evaluates the energy consumption status, and outputs the energy consumption evaluation. It may further include wealth.
  • an energy consumption information collecting unit including a multi-tap power consumption information collecting unit configured to collect power consumption information of each multi-tap and the energy consumption evaluation unit compares the energy consumption information including the collected multi-tap power consumption information with a reference value.
  • the condition may include an energy consumption monitoring unit for outputting a warning.
  • energy efficiency optimized for the building and demand can be achieved by considering the cooling and heating characteristics of the building and the outside temperature.
  • FIG. 1 illustrates an example of a structure of a building to which an intelligent building energy management system according to an embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an intelligent building energy management system according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a more detailed configuration of the optimum operation scenario generation unit 200 according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a schematic configuration of an intelligent building energy management method according to an embodiment.
  • an intelligent building energy management system may include a storage unit 50 such as, for example, network storage in which one or more servers 10 and databases are stored.
  • server 10 is connected to gateways 337 and 328 via a LAN network.
  • Each of the gateways 337 and 328 communicates with the plurality of sensors 331, 332, 333, 334, 335 and 336 in a short range wireless communication scheme such as, for example, zigbee.
  • the sensors 331, 332 may be temperature sensors.
  • the sensors 333 and 334 may be humidity sensors.
  • the sensors 335 and 336 may be power consumption meters installed in the power strip.
  • the server 10 may access an external computer or computer network through a network.
  • the server 10 may access the meteorological office service server and receive the expected temperature information of a week or tomorrow of the region. Such information may be basic information for predicting heating and cooling demand.
  • the heat source facilities 311, 313, 315 may be air conditioners or heaters. Heat transfer media generated by the heat source facilities, such as cold or warmed air, cold or hot water, are supplied to each chamber via ducts through fan coil units (351, 353) or air conditioning units (355,357) in the ceiling of the building. .
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an intelligent building energy management system according to an embodiment.
  • Each block in the figure may be a functional block of a computer program.
  • Each block may be one program module, but is not limited thereto.
  • Each block may be mixed in a whole program as a set of instruction codes for processing a corresponding function in a program.
  • Those skilled in the art will readily appreciate that functional blocks may be implemented and mixed in a variety of computer programs.
  • the intelligent building energy management system generates an optimal heat source equipment operation scenario using the storage unit 500, which stores necessary databases 510-560, and the databases 510-560. And, it may be implemented as a computer system including a control unit (100, 200, 300, 400) for operating this.
  • the storage unit 500 includes an air conditioning modeling information database 510 which stores heating and cooling modeling information including a design temperature and a load ratio of a building, and an air conditioning heating and cooling environment information including current and forecast temperature information of an area in which a building is located.
  • the environment information database 520 and the air conditioning equipment specification information database 530 in which the air conditioning equipment specification information including capacity information of the heat source facilities in the building are stored may be stored.
  • the expression database is not limited to information manipulated by a database or a database engine in a tabular form, and should be interpreted to encompass an information storage structure of a computer where such modeling information is stored.
  • the cooling and heating modeling information database 510 may store basic data for modeling a building as a heating or cooling load, such as seasonal design room temperature, design outside temperature, safety factor, and design cooling load for each room such as summer or winter. have.
  • the design outside temperature is the outside temperature of the building, which is assumed when the building's heating and cooling equipment is introduced.
  • the design room temperature is the domestic and standard room temperature that can be achieved by the air conditioning system when the building is installed. The larger the difference between the design outside air temperature and the design room temperature, the greater the capacity of the heating and cooling equipment will be required. For example, if the actual current temperature is higher than the design outside temperature in the summer, the current heating and cooling equipment should not be operated on a standard basis, and the operating time will have to be extended or the utilization rate will be increased. Such information may be entered and stored by the operator at the time of installation of the system.
  • the cooling and heating environment information database 520 may store information such as a current temperature, a current humidity, an expected temperature for tomorrow or a week, an expected humidity, etc. of an area where a building is located.
  • current temperature and humidity can be input in real time from a sensor installed on the white leaf outside the building.
  • tomorrow or a week's expected temperature and expected humidity information may be received from the Meteorological Agency server and stored.
  • the air conditioning equipment specification database 530 stores air conditioning equipment specification information including capacity information of the heat source facilities in the building.
  • Heat sources such as chillers, chillers or heaters consume the most energy in central air conditioning systems, and in civilian buildings they consume more than half of the building's electricity.
  • the operating efficiency of the freezer depends on the load condition of the freezer. Often the optimum efficiency of the freezer is achieved at 80% load conditions, but this is dependent on the specification of the freezer and some freezers are most efficient at 100% load conditions.
  • the capacity of heat source facilities is often expressed in terms of the amount of heat that can be supplied per hour and the output of the motor carrying it.
  • the energy efficiency of the heat source facilities can be expressed, for example, by the unit cost of unit heat. The supply cost of these calories is not a fixed value and may vary depending on oil prices or electricity rates.
  • the controller 100, 200, 300, or 400 may be implemented by a computer program and a computing device that executes the same.
  • the control unit calculates the total load according to the heating and cooling modeling information and the heating and cooling environment information stored in the storage unit, and generates an optimal operating scenario for generating and storing the desired heating and cooling equipment operating scenario that can achieve the total load from the air conditioning equipment specification information
  • the energy consumption management unit 300 may include a unit 200 and a heat source facility control unit 310 for controlling the operation of the heat source facilities according to the time slots according to the stored optimal operation scenarios.
  • the environmental information collecting unit 222 collects cooling and heating environment information such as current or tomorrow or one week outside air temperature and stores it in the cooling and heating environment information database 520.
  • the environmental information collecting unit 222 may access a meteorological office server, receive and parse weather forecast information, extract necessary outdoor air temperature information, and store it in the air conditioning environment information database 520.
  • the environmental information collecting unit 222 may receive the current temperature and humidity values from the temperature sensor, humidity sensor on the outside of the building and store in the cooling and heating environment information database 520.
  • the modeling information input unit 224 receives a cooling and heating basic data of the building from the operator, for example, seasonal design room temperature, design outside temperature, safety factor, design cooling load for each room such as summer or winter, etc. Store in
  • the cooling load rate calculation unit 210 for each ambient temperature may calculate the cooling load rate for each ambient temperature from information stored in the cooling and heating environment information database 520 and information stored in the cooling and heating modeling information database 510.
  • the cooling load ratio is a ratio of the average cooling load and the maximum cooling load, for example, can be calculated by the following formula.
  • Cooling load ratio ⁇ outside air temperature + (designed outside temperature-designing room temperature) ⁇ ⁇ 0.875 ⁇ 100 ⁇ outside temperature / (designed outside temperature) 2
  • the hourly predicted cooling load calculation unit 230 calculates the predicted cooling load for each time zone of the building from the cooling load rate for each outdoor temperature calculated by the cooling load rate calculator for each outside temperature.
  • the predicted cooling load over time can be calculated by the following formula.
  • the design cooling load for each room is the design cooling load for each zone of a building, which is often designed in units of Kcal / h.
  • the safety factor is the building design standard and usually has a value of 0.75.
  • the operation scenario preparation unit 250 supplies the air conditioning equipment specification information stored in the predicted cooling load for each time zone and the air conditioning equipment specification information database 530, for example, the production cost per unit heat of the heat source equipment or the hourly supply for each heat source equipment.
  • the combination of heat source equipment to be operated at each time zone is determined from the heat capacity and the optimum operating efficiency condition for each heat source equipment, and the optimal operation scenario of the heat source equipment is prepared by repeating it for each time zone.
  • the production cost per unit calorie by heat source facility may vary according to season and time of day. This is because the unit cost of electricity, gas, medicine, etc. consumed by the heat source equipment may vary according to season and time.
  • the production cost per unit heat of each heat source facility is calculated by summing the cost of electricity, gas, water, power, and chemicals required to operate the heat source facility.
  • the air conditioning equipment specification information database 530 includes calorie supply priority information between heat source equipment at each time zone, and the optimum operation scenario calculates an operation ratio combination of optimal heat source equipment that satisfies cooling loads at each time zone according to the calorie supply priority information. Is generated.
  • the table below shows an example of the unit cost of operation calculated by each heat source equipment.
  • the table below shows an example of the operation priority of each calculated heat source.
  • the heat source facilities 311, 313, 315 are optimally controlled to reflect the actual temperature, building heating and cooling modeling information, and the heating and cooling facility specification, not the fixed operation schedule, thereby increasing the operation efficiency of the heat source facilities.
  • the heat source facilities 311, 313, 315 preferentially operate high efficient equipment when the same amount of heat is required.
  • the energy consumption management unit 300 may further include a heat transfer facility control unit 350 for controlling the operation of the fan coil unit and the air conditioning return path of each zone according to the design temperature for each time zone zone.
  • the heat transfer facilities 315, 353, 355 and 377 convey the amount of heat produced by the heat source facilities 311, 313 and 315 to each section of the building.
  • Representative of the heat transfer facilities are fan coil units 351 and 353 of each chamber or air-conditioning conveying ports 355 and 357 installed on the ceiling for each zone.
  • the heat source facilities 311.313 and 315 are operated according to the time-phase cooling or heating demand collected for the entire building, but various situations may exist in each room. Some areas may operate as saunas, requiring high temperatures, and in corridors, relatively low temperatures. In such a situation, the on / off of a heat transfer facility such as a fan coil unit can be controlled.
  • the energy management information collection unit 330 collects real-time energy management status information from the gateways (337, 338) for each zone.
  • the gateways 337 and 338 communicate with each of the sensors 331 to 336 wirelessly, for example, in a zigbee manner to collect energy operation status information from the sensors.
  • the gateways 337 and 338 are described as communicating in the same manner as the respective sensors 331 to 336, but the present disclosure is not limited thereto.
  • Each of the sensors may be connected by wire or may be different from each other. Can communicate in different ways.
  • the gateways 337 and 338 may be provided with a plurality of communication modules to support such a communication scheme.
  • the energy operation information collection unit 330 receives the temperature / humidity value of each zone from the temperature / humidity sensors 331,332 installed for each zone.
  • the energy management information collection unit 330 may detect the opening of each window from the plurality of window opening detection sensors 333 and 334, each of which detects the opening of the corresponding window in each zone.
  • the energy management information collection unit 330 may determine the number of occupants in each room from the access management unit (335, 336) that manages access to each room.
  • the heat transfer facility control unit 350 to stop the operation of the fan coil in the zone, if the window opening is detected in the window open sensor (333, 334), or if there is no occupant in the area in the access control unit (335,336)
  • the apparatus may further include a heat loss counterpart 352 for transmitting a remote control command to the corresponding fan coil.
  • the intelligent building energy management system includes an energy consumer information collection unit 110 for collecting energy consumer information including heating and cooling loads, power loads, lighting loads, and other loads, and energy collecting heat loss information.
  • Energy consumption including a loss destination information collecting unit 130 and a diagnostic support unit 150 for calculating the energy consumption of the building from the collected energy consumption and heat loss destination information, and compares it with the standard energy consumption and outputs the result of comparison.
  • the diagnosis unit 100 may further include.
  • the energy consumption diagnosis unit 100 may be used as a tool for diagnosing energy consumption of a building and consulting a preferred direction.
  • the energy consumer information collection unit 110 collects energy consumption information of the heat source equipment, the heat transport equipment, the power equipment, the lighting equipment, and other equipment. This information can be entered by consultants through data surveys or in situ surveys.
  • the energy loss destination information collection unit 130 receives heat loss destination information from which consultants may leak heat, such as windows and vents.
  • the diagnostic support unit 150 calculates the energy consumption expected from the entire building by summing energy consumption for each consumer from the inputted energy consumer information and considering heat loss. The energy consumption may be calculated directly in MJ / hr or converted into an amount of money.
  • the diagnostic support unit 150 compares the energy usage with the standard energy usage determined according to the building area and the purpose, and outputs the diagnosis result as a report.
  • the energy consumption diagnosis unit 100 calculates the energy consumption of the current building and supports to determine whether the consumption is reasonable or wasted by comparing with the standard energy usage.
  • the intelligent building energy management system collects energy consumption information for each consumer and each room, calculates total energy consumption for each period, compares it with a reference value, evaluates the energy consumption status, and outputs the energy consumption evaluation.
  • the unit 400 may further include.
  • the energy consumption evaluator 400 sums not only the total energy consumption of the heat source equipment predictable from the optimal operation scenario but also the actual consumption of lighting, power, and other energy consumers for the target period.
  • the energy consumption evaluation unit 400 includes an energy consumption information collecting unit 410 including a power consumption information collecting unit (not shown) for collecting power consumption information of each power strip, and collected multi-tap consumption.
  • the energy consumption information including power information may be compared with a reference value and may include an energy consumption monitoring unit 430 that outputs a warning if the condition corresponds.
  • a modem having a wireless transmission function and a power meter for measuring power consumption are installed inside the power strip.
  • the gateway 411 is installed for each zone to receive power consumption data from the power strip of the zone and transmit the data to the server.
  • the energy consumption information collecting unit 410 receives and collects power consumption information from the gateway 411.
  • Such power consumption information may also be collected from power equipment such as elevators, heat source equipment such as air conditioners or cold water machines, and terminals installed in heat transfer equipment such as fan coil units or fans.
  • the energy consumption monitoring unit 430 compares the energy consumption information collected for the entire building with a set reference value and outputs a warning if the condition corresponds. For example, the target threshold and the current hourly energy consumption may be displayed on the display of the building corridor. In addition, if the gap between the standard value increases due to increased energy consumption, the manager can be notified of the situation by text message.
  • the intelligent building energy management method according to an embodiment may be executed in a server controlling the heat source facilities of the building.
  • the intelligent building energy management method according to an embodiment calculates the total load according to the building's heating and cooling modeling information and the heating and cooling environment information, and generates an optimal heating and cooling equipment operation scenario capable of achieving the total load from the cooling and heating equipment specification information.
  • Scenario generation step (S120), and the energy consumption operation step (S140) for controlling the operation of the heat source facilities for each time zone according to the stored optimal operation scenario.
  • the optimal operation scenario may be generated by calculating an operation ratio combination of the optimal heat source equipment that satisfies the cooling load for each time zone according to the calorie supply priority information.
  • an intelligent building energy management method is an energy consumer information collection step of collecting energy consumer information including heating and cooling loads, power loads, lighting loads and other loads, and collecting heat loss destination information.
  • An energy consumption diagnosis step including a step of collecting energy loss destination information, and a diagnostic support step of calculating an energy consumption amount of the building from the collected energy consumption destination and heat loss destination information and comparing the result with the standard energy consumption to output the result of the comparison; S100) may be further included.
  • an intelligent building energy management method collects energy consumption information for each consumer and each room, calculates total energy consumption for each period, compares it with a reference value, evaluates energy consumption, and compares the result.
  • An output energy consumption evaluation step S160 may further be included.
  • the energy consumption evaluation step (S160) is an energy consumption information collection step including a multi-tap power consumption information collecting step of collecting power consumption information of each power tap, and energy consumption including the collected multi-tap power consumption information It may include an energy consumption monitoring step of outputting a warning when the condition is met by comparing the information with the reference value. Energy consumption information collection may be continuously collected in the energy consumption operation step (S140).

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Abstract

컴퓨터를 이용하여 건물의 에너지 소비를 관리하는 시스템이 개시된다. 개시된 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 건물의 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 환경 정보에 따라 총부하량을 산출하고, 건물에 설치된 냉난방 장비 사양정보로부터 총부하량을 달성 가능한 바람직한 냉난방 장비 가동 시나리오를 생성하여 저장하며, 저장된 최적 가동 시나리오에 따라 시간대별로 열원 설비들의 가동을 제어한다. 또다른 양상에 따라, 냉난방 장비 사양정보는 시간대별 열원설비간의 열량공급 우선순위 정보를 포함하며, 최적 가동 시나리오는 열량공급 우선순위 정보에 따라 시간대별 냉방부하를 만족시키는 최적의 열원설비의 가동율 조합을 산출하여 생성될 수 있다.

Description

지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템
컴퓨터를 이용하여 건물의 에너지 소비를 관리하는 시스템이 개시된다.
2012.1.31.자 등록된 한국특허제1,113,335호는 건축설계데이터를 건물 에너지효율 계산서버에 전달하는 건축설계사단말기와, 설비 설계데이터를 건 물에너지효율 계산서버에 전달하는 설비설계사단말기와, 건축설계사단말기로부터 건축 설계데이터를 입력받고 설비설계사단말기로부터 설비설계데이터를 입력받아 에너지요구량, 에너지소요량, 1차에너지소요량, CO2 배출량 및 신재생에너지 생산량을 산출하는 건물에너지효율계산서버 및 건축설계데이터, 설비설계데이터, 기상데이터 및 에너지분석결과 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 건물 에너지 효율 평가 시스템을 개시하고 있다. 그러나, 이 시스템은 에너지 효율의 평가에 그칠 뿐 평가 결과의 활용에 대해서는 아무런 제안이 없다.
1999. 6.15.자 공개된 한국 공개특허공보 1999-42017호는 계절별로 상이한 알고리즘에 따라 건물의 배기 덕트를 제어하되, 온도 센서들과 습도 센서들을 이용하여 측정한 온도값 및 습도 값에 따라 배기 또는 공급 덕트의 개폐를 제어하여 에너지 소비를 절감하면서도 최적의 조건으로 제어하는 기술을 개시하고 있다. 그러나 건물의 경우 열원 설비들이 전체 에너지 소비의 대부분을 차지하는데, 이들 종래기술에서는 열원 설비 자체의 가동의 최적화에 대해 착상하고 있지 못하다.
대상 건물의 냉난방 특성과 외기 온도를 고려하여 적절한 냉난방 제어를 통해 에너지 효율을 높이는 지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템이 제시된다.
또한 실시간 에너지 소비 상황을 고려하여 냉난방의 분배를 제어함으로써 이용자의 냉난방 요구를 만족시키면서도 양호한 에너지 효율을 달성하는 지능형 건물 에너지 소비 관리 시스템을 제안하고자 한다.
일 양상에 따르면, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 필요한 데이터베이스가 저장된 저장부와, 이 데이터베이스를 이용하여 최적의 열원 설비 가동 시나리오를 생성하고, 이를 운용하는 제어부를 포함하는 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다. 저장부에는 건물의 설계 온도 및 부하율을 포함하는 냉난방 모델링 정보를 저장하는 냉난방 모델링 정보 데이터베이스와, 건물이 위치한 지역의 현재 및 예보 온도 정보를 포함하는 냉난방 환경 정보를 저장하는 냉난방 환경 정보 데이터베이스와, 건물내 열원설비들의 용량 정보를 포함하는 냉난방 장비 사양정보를 저장하는 냉난방 장비 사양정보 데이터베이스가 저장될 수 있다.
제어부는 컴퓨터 프로그램과 이를 실행하는 계산 장치에 의해 구현될 수 있다. 일 양상에 따르면, 제어부는 저장부에 저장된 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 환경 정보에 따라 총부하량을 산출하고, 냉난방 장비 사양정보로부터 총부하량을 달성 가능한 바람직한 냉난방 장비 가동 시나리오를 생성하여 저장하는 최적 가동 시나리오 생성부와, 저장된 최적 가동 시나리오에 따라 시간대별로 열원 설비들의 가동을 제어하는 열원설비 제어부를 포함하는 에너지 소비 운용부를 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따라, 냉난방 장비 사양정보는 시간대별 열원설비간의 열량공급 우선순위 정보를 포함하며, 최적 가동 시나리오는 열량공급 우선순위 정보에 따라 시간대별 냉방부하를 만족시키는 최적의 열원설비의 가동율 조합을 산출하여 생성될 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 에너지 소비 운용부는 시간대별 구역별 설계 온도에 따라 각 구역의 팬코일 유닛 및 공조 반송 경로의 가동을 제어하는 열반송 설비 제어부를 더 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따라, 에너지 소비 운용부는 각각이 각 구역의 해당 창문의 열림을 감지하는 다수의 창문열림감지 센서와, 각 실별로 출입을 관리하는 출입관리부를 더 포함하고, 열반송 설비 제어부는 창문열림감지 센서에서 창문 열림이 감지되거나 출입관리부에서 해당 구역에 재실자가 없는 경우, 해당 구역의 팬코일의 가동을 중단하도록 대응하는 팬코일로 원격제어명령을 송출하는 열손실 대응부를 더 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 냉난방 부하, 동력 부하, 조명 부하 및 기타 부하를 포함하는 에너지 소비처 정보를 수집하는 에너지 소비처 정보 수집부와, 열손실처 정보를 수집하는 에너지 손실처 정보 수집부와, 수집된 에너지 소비처 및 열손실처 정보로부터 건물의 에너지 소비량을 산출하고 이를 표준 에너지 사용량과 비교하여 비교한 결과를 출력하는 진단 지원부를 포함하는 에너지 소비 진단부를 더 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 각 소비처별, 각 실별 에너지 소비 정보를 수집하여 기간별 에너지 총 소비량을 산출하고 이를 기준치와 비교하여 에너지 소비 상태를 평가하고 그 결과를 출력하는 에너지 소비 평가부를 더 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 에너지 소비 평가부가 각 멀티탭의 소비전력정보를 수집하는 멀티탭 소비전력정보 수집부를 포함하는 에너지 소비정보 수집부와, 수집된 멀티탭 소비전력 정보를 포함하는 에너지 소비정보를 기준치와 비교하여 조건에 해당하면 경고를 출력하는 에너지 소비 감시부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 건물의 현재 에너지 소비 상태를 진단하고 그 결과에 따라 각 실별 계절별 적절한 에너지 사용량의 관리 목표치를 설정하며, 그에 따라 에너지 소비처들의 제어가 이루어지고 결과적인 에너지 사용량을 평가하는 일관된 흐름이 달성된다.
또한 건물의 냉난방 특성과 외기 온도를 고려하여 그 건물 및 수요에 최적화된 에너지 관리가 이루어져 에너지 효율을 높일 수 있다.
나아가 실시간 에너지 소비 상황을 고려하여 냉난방을 제어함으로써 이용자의 요구를 만족시키면서도 양호한 에너지 효율을 달성하는 것이 가능하다.
냉난방 수요에 따라 복수의 열원 설비를 그 사양을 고려하여 적절히 가동함으로써, 냉난방 수요의 최고치에 맞추어 가동해온 기존의 기술에 비해 전체 가동시간을 줄이고 이를 통해 에너지를 절감할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 시스템이 적용되는 건물의 구조의 일예를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 최적 가동 시나리오 생성부(200)의 보다 상세한 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 방법의 개략적인 구성을 도시한 흐름도이다.
전술한, 그리고 추가적인 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 이러한 발명의 양상들을 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예들을 통해 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 시스템이 적용되는 건물의 구조의 일예를 도시한다. 도 1을 참조하면 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 하나 혹은 그 이상의 서버(10)와 데이터베이스들이 저장되는, 예를 들면 네트워크 스토리지와 같은 저장부(50)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서 서버(10)는 랜(LAN)망을 통해 게이트웨이들(337,328)과 연결된다. 각각의 게이트웨이들(337,328)은 복수의 센서들(331,332,333,334,335,336)과 예를 들면 지그비(zigbee)와 같은 근거리 무선 통신 방식으로 통신한다. 예를 들어 센서들(331,332)는 온도 센서들일 수 있다. 센서들(333,334)은 습도 센서들일 수 있다. 예를 들어 센서들(335,336)은 멀티탭에 설치된 전력소비량 미터기일 수 있다.
도시되지 않았지만 서버(10)는 네트워크를 통해 외부의 컴퓨터나 전산망에 접속할 수 있다. 예를 들면 서버(10)는 기상청 서비스 서버에 접속하여 해당 지역의 일주일 혹은 내일의 예상 기온 정보를 수신할 수 있다. 이러한 정보는 냉난방 수요를 예측하는 기초 정보가 될 수 있다.
건물의 냉난방 설비는 전체 에너지 소비의 절반 이상을 차지하는 경우가 대부분이다. 도 1은 이러한 냉난방 설비의 단순화된 구조의 일 예를 도시한다. 열원 설비들(311,313,315)은 냉방기 혹은 난방기가 될 수 있다. 열원 설비들이 발생시킨 열반송 매질, 예를 들면 찬 공기 혹은 데워진 공기나 냉수 혹은 온수는 덕트를 거쳐 각 실의 팬코일 유닛들(351,353)이나 건물 천장의 공조구들(355,357)을 통해 각 실로 공급된다.
도 2는 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다. 도면에서 각 블럭은 컴퓨터 프로그램의 기능적인 블럭일 수 있다. 각 블럭은 하나의 프로그램 모듈일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 프로그램에서 해당 기능을 처리하는 명령어 코드들의 집합으로 전체 프로그램에서 각 블럭들이 혼재될 수도 있다. 당업자라면 기능적인 블럭들이 컴퓨터 프로그램에서 다양하게 구현되고 혼재될 수 있다는 것을 자명하게 이해할 것이다.
도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 필요한 데이터베이스(510~560)가 저장된 저장부(500)와, 이 데이터베이스(510~560)를 이용하여 최적의 열원 설비 가동 시나리오를 생성하고, 이를 운용하는 제어부(100,200,300,400)를 포함하는 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다.
저장부(500)에는 건물의 설계 온도 및 부하율을 포함하는 냉난방 모델링 정보가 저장되는 냉난방 모델링 정보 데이터베이스(510)와, 건물이 위치한 지역의 현재 및 예보 온도 정보를 포함하는 냉난방 환경 정보가 저장되는 냉난방 환경 정보 데이터베이스(520)와, 건물내 열원설비들의 용량 정보를 포함하는 냉난방 장비 사양정보가 저장되는 냉난방 장비 사양정보 데이터베이스(530)가 저장될 수 있다.
본 명세서에서 데이터베이스라는 표현은 테이블 형태의 데이터베이스나 데이터베이스 엔진에 의해 조작되는 정보로 한정되지 않으며, 이러한 모델링 정보가 저장되는 컴퓨터의 정보 저장 구조를 포괄하도록 해석되어야 할 것이다.
냉난방 모델링 정보 데이터베이스(510)에는 건물을 난방 혹은 냉방 부하로 모델링할 수 있는 기초 데이터, 예를 들면 하계 혹은 동계 등 계절별 설계실내온도, 설계외기온도, 안전율, 실별 설계 냉방부하 등의 정보를 저장할 수 있다. 설계외기온도는 건물의 냉난방 설비를 도입할 때 가정된 그 건물의 외부 온도이다. 설계실내온도는 건물의 냉난방 설비를 도입할 때 그 냉난방 설비로 달성할 수 있는 가정적이고 기준이 되는 실내온도이다. 설계외기온도와 설계실내온도의 차이가 클수록 냉난방 설비의 용량이 더 큰 것이 요구될 것이다. 또 예를 들어 하계에 실제 현재 기온이 설계외기온도보다 더 높다면 현재의 냉난방 설비를 표준적으로 가동해서는 안되고 가동시간을 더 늘이거나 가동율을 높여야 할 것이다. 이러한 정보들은 시스템의 설치시에 운용자에 의해 입력되어 저장될 수 있다.
냉난방 환경 정보 데이터베이스(520)는 건물이 위치한 지역의 현재 온도, 현재 습도, 내일 혹은 일주일치 예상 온도, 예상 습도 등의 정보가 저장될 수 있다. 예를 들면 현재 온도와 습도는 건물 외부의 백엽상에 설치된 센서에서 실시간으로 입력될 수 있다. 예를 들면 내일 혹은 일주일치 예상 온도, 예상 습도 정보는 기상청 서버로부터 수신하여 저장한 것일 수 있다.
냉난방 장비 사양정보 데이터베이스(530)는 건물내 열원설비들의 용량 정보를 포함하는 냉난방 장비 사양정보가 저장된다. 열원설비인 냉온수기, 냉동기 혹은 난방기는 중앙공조방식 시스템에서 가장 많은 에너지를 소비하는 기기로, 민간용 건물에서는 건물 전체 전기 사용량의 절반 이상을 소모한다. 냉동기의 가동 효율은 냉동기의 부하 상태에 따라 좌우되며, 흔히 냉동기의 최적 효율은 80% 부하 조건에서 달성되지만 이는 냉동기의 사양에 좌우되며 어떤 냉동기는 100% 부하 조건에서 효율이 가장 우수한 것도 있다. 열원 설비들의 용량은 시간당 공급할 수 있는 열량과 이를 반송하는 모터의 출력으로 흔히 표현된다. 열원설비들의 에너지 효율은 예를 들면 단위 열량의 공급 단가로 표현될 수 있다. 이러한 열량의 공급 단가는 고정된 값이 아니고 유가나 전기요금에 따라 변화될 수 있다.
제어부(100,200,300,400)는 컴퓨터 프로그램과 이를 실행하는 계산 장치에 의해 구현될 수 있다. 일 양상에 따르면, 제어부는 저장부에 저장된 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 환경 정보에 따라 총부하량을 산출하고, 냉난방 장비 사양정보로부터 총부하량을 달성 가능한 바람직한 냉난방 장비 가동 시나리오를 생성하여 저장하는 최적 가동 시나리오 생성부(200)와, 저장된 최적 가동 시나리오에 따라 시간대별로 열원 설비들의 가동을 제어하는 열원설비 제어부(310)를 포함하는 에너지 소비 운용부(300)를 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 최적 가동 시나리오 생성부(200)의 보다 상세한 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 환경정보 수집부(222)는 현재 혹은 내일 혹은 향후 일주일치 외기 온도와 같은 냉난방 환경정보를 수집하여 냉난방 환경정보 데이터베이스(520)에 저장한다. 예를 들면 환경정보 수집부(222)는 기상청 서버로 접속하여 일기예보정보를 수신하고 파싱하여 그 중 필요한 외기 온도 정보를 추출하여 냉난방 환경정보 데이터베이스(520)에 저장할 수 있다. 또 환경정보 수집부(222)는 건물 외부 백엽상의 온도 센서, 습도 센서로부터 현재 온도 및 습도 값을 입력받아 냉난방 환경정보 데이터베이스(520)에 저장할 수 있다.
모델링 정보 입력부(224)는 운영자로부터 건물의 냉난방 기초 데이터, 예를 들면 하계 혹은 동계 등 계절별 설계실내온도, 설계외기온도, 안전율, 실별 설계 냉방부하 등의 정보를 입력받아 냉난방 모델링 정보 데이터베이스(510)에 저장한다.
외기온도별 냉방 부하율 계산부(210)는 냉난방 환경 정보 데이터베이스(520)에 저장된 정보와, 냉난방 모델링 정보 데이터베이스(510)에 저장된 정보로부터 외기 온도별 냉방 부하율을 계산할 수 있다. 냉방부하율은 평균 냉방부하와 최대냉방부하와의 비율로, 예를 들면 다음의 공식에 의해 산출될 수 있다.
냉방 부하율 = {외기온도 + (설계외기온도 - 설계실내온도)}×0.875×100×외기온도/(설계외기온도)2
시간별 예측 냉방부하량 계산부(230)는 외기온도별 냉방 부하율 계산부(210)에서 산출된 외기온도별 냉방부하율로부터 건물의 시간대별 예측 냉방부하량을 계산한다. 예를 들면 시간대별 예측 냉방부하량은 다음의 공식에 의해 산출될 수 있다.
시간대별 예측 냉방부하량 = {실별 설계냉방부하 × 안전율 × 외기온도별 냉방부하율}
여기서 실별 설계냉방부하는 건물의 각 구역별 설계냉방부하로 흔히 Kcal/h의 단위로 설계된 값이다. 안전율은 건물의 설계 기준값으로 통상 0.75의 값을 가진다. 각 실별로 구한 시간대별 예측 냉방부하량을 전체 건물에 대해 더하면 그 건물 전체에 대한 시간대별 예측 냉방부하량이 산출된다. 각 실별 에너지 수요를 감안하여 더욱 섬세하게 냉난방 부하를 가동함으로써 에너지 소비 효율을 더 높일 수 있다.
다음으로, 가동 시나리오 작성부(250)는 입력된 시간대별 예측 냉방부하량과 냉난방 장비 사양정보 데이터베이스(530)에 저장된 냉난방 장비 사양정보, 예를 들면 열원설비 단위 열량당 생산단가나 열원설비별 시간당 공급 열량, 그리고 열원설비별 최적 가동 효율 조건으로부터 시간대별로 가동할 열원설비의 조합을 결정하고 이를 시간대별로 반복하여 열원설비의 최적 가동 시나리오를 작성한다.
열원설비별 단위 열량당 생산단가는 계절 및 시간대별로 달라질 수 있다. 이는 열원설비가 소모하는 전기, 가스, 약품 등의 단가가 계절 및 시간대별로 달라질 수 있기 때문이다. 열원설비별 단위 열량당 생산단가는 해당 열원설비를 운용하는데 소요되는 전기, 가스, 수도, 동력, 약품 단가를 합산하여 산출한다.
열원설비별로 냉방 공급열량과, 열원설비별 계절 및 시간대별 단위 열량당 생산단가로부터 계절별/시간대별로 열원설비간의 열량공급 우선순위가 매겨진다. 냉난방 장비 사양정보 데이터베이스(530)는 시간대별 열원설비간의 열량공급 우선순위 정보를 포함하며, 최적 가동 시나리오는 열량공급 우선순위 정보에 따라 시간대별 냉방부하를 만족시키는 최적의 열원설비의 가동율 조합을 산출하여 생성된다.
아래 표는 이렇게 산출된 열원설비별 가동 단가의 일 예를 도시한다.
표 1
열원설비/시간대 08:00~ 09:00~ 10:00~ 11:00~
가스직화식(대) 40.23 43.66 43.66 48.53
가스직화식(소) 40.23 46.66 43.66 48.53
폐열흡수식 161.53 166.26 166.26 172.28
원심식 23.35 37.96 37.96 58.70
빙축열 30.19 33.12 33.12 37.28
아래 표는 이렇게 산출된 열원설비별 가동 우선순위의 일 예를 도시한다.
표 2
우선순위/시간대 08:00~ 09:00~ 10:00~ 11:00~
1 원심식 원심식 원심식 빙축열
2 가스직화식(대) 가스직화식(대) 가스직화식(대) 가스직화식(대)
3 가스직화식(소) 가스직화식(소) 가스직화식(소) 가스직화식(소)
4 폐열흡수식 폐열흡수식 원심식 폐열흡수식
5 폐열흡수식
최적 가동 시나리오에 의해, 열원설비들(311,313,315)은 고정된 가동 스케쥴이 아니라 실제 온도와, 건물의 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 설비 사양을 반영하여 최적으로 제어되어 열원설비들의 가동 효율을 높인다. 예를 들어 열원 설비들(311,313,315)은 동일한 열량의 공급이 필요할 때 효율이 높은 장비를 우선적으로 가동한다. 또한 최적 가동율을 감안하여 하나의 장비를 100% 가동하는 것보다 대용량의 장비를 80% 가동하고, 소용량의 장비를 80% 가동하는 것이 에너지 효율 면에서 유리할 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 에너지 소비 운용부(300)는 시간대별 구역별 설계 온도에 따라 각 구역의 팬코일 유닛 및 공조 반송 경로의 가동을 제어하는 열반송 설비 제어부(350)를 더 포함할 수 있다. 열반송 설비(315,353,355,377)는 열원 설비들(311,313,315)에 의해 생산된 열량을 건물의 각 구역에 반송한다. 열반송 설비 중 대표적인 것은 각 실의 팬코일 유닛(351,353)이나 각 구역별로 천정에 설치된 냉난방 반송구들(355,357)이다. 건물 전체에 대해 취합된 시간대별 냉방 혹은 난방수요에 따라 열원 설비들(311.313,315)이 가동되지만 각 실별로 다양한 상황이 존재할 수 있다. 어떤 구역은 사우나로 운영되어 고온이 필요할 수도 있고, 복도의 경우 상대적으로 낮은 온도가 필요할 수도 있다. 이러한 상황에 맞추어 팬코일 유닛 등의 열반송 설비의 온오프가 제어될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 에너지 운용정보 수집부(330)는 각 구역별로 설치된 게이트웨이들(337,338)로부터 실시간 에너지 운용 현황 정보를 수집한다. 일 실시예에 있어서, 게이트웨이들(337,338)은 각 센서들(331~336)과 예를 들면 지그비(zigbee) 방식으로 무선으로 통신하여 이들로부터 에너지 운용 현황 정보를 수집한다. 도면에서 게이트웨이들(337,338)은 각 센서들(331~336)과 동일한 방식으로 통신하는 것으로 기재되었지만 이에 한정되는 것은 아니며 각 센서들은 유선으로 연결될 수도 있고, 서로 상이한 무선 통신을 할 수도 있으며, 각각 서로 상이한 방식으로 통신할 수 있다. 게이트웨이들(337,338)은 이러한 통신방식을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈을 구비할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 에너지 운용정보 수집부(330)는 각 구역별로 설치된 온도/습도 센서들(331,332)로부터 각 구역별 온도/습도 값을 수신한다. 또다른 양상에 따라, 에너지 운용정보 수집부(330)는 각각이 각 구역의 해당 창문의 열림을 감지하는 다수의 창문열림감지 센서(333,334)로부터 각 창문의 열림을 검출할 수 있다. 또한 에너지 운용정보 수집부(330)는 각 실별로 출입을 관리하는 출입관리부(335,336)로부터 각 실의 재실자 인원수를 파악할 수 있다. 일 양상에 따라, 열반송 설비 제어부(350)는 창문열림감지 센서(333,334)에서 창문 열림이 감지되거나 출입관리부(335,336)에서 해당 구역에 재실자가 없는 경우, 해당 구역의 팬코일의 가동을 중단하도록 대응하는 팬코일로 원격제어명령을 송출하는 열손실 대응부(352)를 더 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 냉난방 부하, 동력 부하, 조명 부하 및 기타 부하를 포함하는 에너지 소비처 정보를 수집하는 에너지 소비처 정보 수집부(110)와, 열손실처 정보를 수집하는 에너지 손실처 정보 수집부(130)와, 수집된 에너지 소비처 및 열손실처 정보로부터 건물의 에너지 소비량을 산출하고 이를 표준 에너지 사용량과 비교하여 비교한 결과를 출력하는 진단 지원부(150)를 포함하는 에너지 소비 진단부(100)를 더 포함할 수 있다.
에너지 소비 진단부(100)는 건물의 에너지 소비를 진단하고 바람직한 방향을 컨설팅하는 도구로 사용될 수 있다. 에너지 소비처 정보 수집부(110)는 열원설비, 열반송설비, 동력 설비, 조명 설비, 기타 설비들의 에너지 소비량 정보를 수집한다. 이러한 정보들은 컨설턴트들이 자료조사나 직접 현장 조사를 통해 입력할 수 있다. 에너지 손실처 정보 수집부(130)는 창문이나 환기구 등 열량이 누설되는 열손실처 정보를 컨설턴트들로부터 입력받는다. 진단 지원부(150)는 입력된 에너지 소비처 정보로부터 소비처별 에너지 사용량을 합산하고 또 열손실을 감안하여 건물전체에서 예상되는 에너지 사용량을 산출한다. 에너지 사용량은 MJ/hr 단위로 직접 열량이 계산될 수도 있고, 금액으로 환산될 수도 있다. 진단 지원부(150)는이러한 에너지 사용량을 건물 평수와 용도에 따라 정해지는 표준 에너지 사용량과 비교하여 그 진단 결과를 보고서로 출력한다.
에너지 소비 진단부(100)는 현재 건물의 에너지 소비량을 산출하고 그 소비량이 어느 정도 알뜰한 것인지 아니면 낭비되고 있는 것인지를 표준 에너지 사용량과 비교하여 판단할 수 있도록 지원한다.
또다른 양상에 따르면, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 각 소비처별, 각 실별 에너지 소비 정보를 수집하여 기간별 에너지 총 소비량을 산출하고 이를 기준치와 비교하여 에너지 소비 상태를 평가하고 그 결과를 출력하는 에너지 소비 평가부(400)를 더 포함할 수 있다. 에너지 소비 평가부(400)는 최적 가동 시나리오로부터 예측 가능한 열원 설비의 에너지 총 소비량 뿐 아니라 조명, 동력, 기타 에너지 소비처의 실제 소비량을 대상 기간에 대해 모두 합산한다.
또다른 양상에 따르면, 에너지 소비 평가부(400)는 각 멀티탭의 소비전력정보를 수집하는 멀티탭 소비전력정보 수집부(미도시)를 포함하는 에너지 소비정보 수집부(410)와, 수집된 멀티탭 소비전력 정보를 포함하는 에너지 소비정보를 기준치와 비교하여 조건에 해당하면 경고를 출력하는 에너지 소비 감시부(430)를 포함할 수 있다.
일양상에 따라 멀티탭 내부에 무선 송신 기능을 가진 모뎀과, 전력 소모량을 측정하는 전력량계가 설치된다. 게이트웨이(411)가 각 구역별로 설치되어 해당 구역의 멀티탭으로부터 소비 전력량 데이터를 수신하여 서버로 전송한다. 에너지 소비정보 수집부(410)는 게이트웨이(411)로부터 소비전력 정보를 수신하여 취합한다. 이러한 소비전력 정보는 엘리베이터와 같은 동력 설비나 공조기나 냉수기와 같은 열원설비, 그리고 팬코일 유닛이나 환풍기와 같은 열반송 설비에 설치된 단말기로부터도 수집될 수 있다.
에너지 소비 감시부(430)는 건물 전체에 대해 수집된 에너지 소비정보를 설정된 기준치와 비교하여 조건에 해당하면 경고를 출력한다. 예를 들어 목표가 되는 기준치와 현재 시간당 에너지 소모량이 건물 복도의 디스플레이에 표시될 수 있다. 또 에너지 소비량이 늘어나서 기준치와의 갭이 일정 이상 커지면 관리자에게 문자 메시지 등으로 해당 상황을 알릴 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 방법의 개략적인 구성을 도시한 흐름도이다. 도 2를 참조하여 설명된 내용과 유사하므로 방법을 구성하는 단계들의 세부적인 설명은 생략한다. 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 방법은 건물의 열원설비들을 제어하는 서버에서 실행 가능하다. 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 방법은 건물의 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 환경 정보에 따라 총부하량을 산출하고, 냉난방 장비 사양정보로부터 총부하량을 달성 가능한 바람직한 냉난방 장비 가동 시나리오를 생성하여 저장하는 최적 가동 시나리오 생성 단계(S120)와, 저장된 최적 가동 시나리오에 따라 시간대별로 열원 설비들의 가동을 제어하는 에너지 소비 운용단계(S140)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 최적 가동 시나리오는 열량공급 우선순위 정보에 따라 시간대별 냉방부하를 만족시키는 최적의 열원설비의 가동율 조합을 산출하여 생성될 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 방법은 냉난방 부하, 동력 부하, 조명 부하 및 기타 부하를 포함하는 에너지 소비처 정보를 수집하는 에너지 소비처 정보 수집 단계와, 열손실처 정보를 수집하는 에너지 손실처 정보 수집 단계와, 수집된 에너지 소비처 및 열손실처 정보로부터 건물의 에너지 소비량을 산출하고 이를 표준 에너지 사용량과 비교하여 비교한 결과를 출력하는 진단 지원 단계를 포함하는 에너지 소비 진단 단계(S100)를 더 포함할 수 있다.
또다른 양상에 따르면, 일 실시예에 따른 지능형 건물 에너지 관리 방법은 각 소비처별, 각 실별 에너지 소비 정보를 수집하여 기간별 에너지 총 소비량을 산출하고 이를 기준치와 비교하여 에너지 소비 상태를 평가하고 그 결과를 출력하는 에너지 소비 평가 단계(S160)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 에너지 소비 평가 단계(S160)는 각 멀티탭의 소비전력정보를 수집하는 멀티탭 소비전력정보 수집 단계를 포함하는 에너지 소비정보 수집 단계와, 수집된 멀티탭 소비전력 정보를 포함하는 에너지 소비정보를 기준치와 비교하여 조건에 해당하면 경고를 출력하는 에너지 소비 감시 단계를 포함할 수 있다. 에너지 소비 정보 수집은 에너지 소비 운영 단계(S140)에서 지속적으로 수집될 수 있다.

Claims (14)

  1. 건물의 설계 온도 및 부하율 정보를 포함하는 냉난방 모델링 정보를 저장하는 냉난방 모델링 정보 데이터베이스와, 건물이 위치한 지역의 현재 및 예보 온도 정보를 포함하는 냉난방 환경 정보를 저장하는 냉난방 환경 정보 데이터베이스와, 건물내 열원설비들의 용량 정보를 포함하는 냉난방 장비 사양정보를 저장하는 냉난방 장비 사양정보 데이터베이스를 저장하는 저장부와;
    저장부에 저장된 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 환경 정보에 따라 총부하량을 산출하고, 냉난방 장비 사양정보로부터 총부하량을 달성 가능한 바람직한 냉난방 장비 가동 시나리오를 생성하여 저장하는 최적 가동 시나리오 생성부와;
    저장된 최적 가동 시나리오에 따라 시간대별로 열원 설비들의 가동을 제어하는 열원설비 제어부를 포함하는 에너지 소비 운용부;
    를 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 지능형 건물 에너지 관리 시스템이 :
    냉난방 장비 사양정보는 시간대별 열원설비간의 열량공급 우선순위 정보를 포함하며, 최적 가동 시나리오는 열량공급 우선순위 정보에 따라 시간대별 냉방부하를 만족시키는 최적의 열원설비의 가동율 조합을 산출하여 생성되는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 에너지 소비 운용부는 :
    시간대별 구역별 설계 온도에 따라 각 구역의 팬코일 유닛 및 공조 반송 경로의 가동을 제어하는 열반송 설비 제어부;를 더 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 에너지 소비 운용부는 :
    각각이 각 구역의 해당 창문의 열림을 감지하는 다수의 창문열림감지 센서와;
    각 실별로 출입을 관리하는 출입관리부;를 더 포함하고,
    열반송 설비 제어부는 창문열림감지 센서에서 창문 열림이 감지되거나 출입관리부에서 해당 구역에 재실자가 없는 경우, 해당 구역의 팬코일의 가동을 중단하도록 대응하는 팬코일로 원격제어명령을 송출하는 열손실 대응부;를 더 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 :
    냉난방 부하, 동력 부하, 조명 부하 및 기타 부하를 포함하는 에너지 소비처 정보를 수집하는 에너지 소비처 정보 수집부와, 열손실처 정보를 수집하는 에너지 손실처 정보 수집부와, 수집된 에너지 소비처 및 열손실처 정보로부터 건물의 에너지 소비량을 산출하고 이를 표준 에너지 사용량과 비교하여 비교한 결과를 출력하는 진단 지원부를 포함하는 에너지 소비 진단부;를 더 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 지능형 건물 에너지 관리 시스템은 :
    각 소비처별, 각 실별 에너지 소비 정보를 수집하여 기간별 에너지 총 소비량을 산출하고 이를 기준치와 비교하여 에너지 소비 상태를 평가하고 그 결과를 출력하는 에너지 소비 평가부;를 더 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 에너지 소비 평가부가 :
    각 멀티탭의 소비전력정보를 수집하는 멀티탭 소비전력정보 수집부를 포함하는 에너지 소비정보 수집부와;
    수집된 멀티탭 소비전력 정보를 포함하는 에너지 소비정보를 기준치와 비교하여 조건에 해당하면 경고를 출력하는 에너지 소비 감시부;를 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 시스템.
  8. 건물의 열원설비들을 제어하는 서버에서 실행 가능한 지능형 건물 에너지 관리 방법에 있어서,
    건물의 냉난방 모델링 정보 및 냉난방 환경 정보에 따라 총부하량을 산출하고, 냉난방 장비 사양정보로부터 총부하량을 달성 가능한 바람직한 냉난방 장비 가동 시나리오를 생성하여 저장하는 최적 가동 시나리오 생성 단계와;
    저장된 최적 가동 시나리오에 따라 시간대별로 열원 설비들의 가동을 제어하는 열원설비 제어 단계를 포함하는 에너지 소비 운용단계;
    를 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 최적 가동 시나리오는 열량공급 우선순위 정보에 따라 시간대별 냉방부하를 만족시키는 최적의 열원설비의 가동율 조합을 산출하여 생성되는 지능형 건물 에너지 관리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    냉난방 부하, 동력 부하, 조명 부하 및 기타 부하를 포함하는 에너지 소비처 정보를 수집하는 에너지 소비처 정보 수집 단계와, 열손실처 정보를 수집하는 에너지 손실처 정보 수집 단계와, 수집된 에너지 소비처 및 열손실처 정보로부터 건물의 에너지 소비량을 산출하고 이를 표준 에너지 사용량과 비교하여 비교한 결과를 출력하는 진단 지원 단계를 포함하는 에너지 소비 진단 단계;를 더 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각 소비처별, 각 실별 에너지 소비 정보를 수집하여 기간별 에너지 총 소비량을 산출하고 이를 기준치와 비교하여 에너지 소비 상태를 평가하고 그 결과를 출력하는 에너지 소비 평가 단계;를 더 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 에너지 소비 평가 단계가 :
    각 멀티탭의 소비전력정보를 수집하는 멀티탭 소비전력정보 수집 단계를 포함하는 에너지 소비정보 수집 단계와;
    수집된 멀티탭 소비전력 정보를 포함하는 에너지 소비정보를 기준치와 비교하여 조건에 해당하면 경고를 출력하는 에너지 소비 감시 단계;를 포함하는 지능형 건물 에너지 관리 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 따른 방법이 구현된 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 장치.
  14. 제 8 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 따른 방법이 구현된 프로그램이 설치되고 실행되고 있거나 실행될 수 있는 상태에 있는 컴퓨터.
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