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KR20160104159A - 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법 - Google Patents

실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법 Download PDF

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KR20160104159A
KR20160104159A KR1020150026564A KR20150026564A KR20160104159A KR 20160104159 A KR20160104159 A KR 20160104159A KR 1020150026564 A KR1020150026564 A KR 1020150026564A KR 20150026564 A KR20150026564 A KR 20150026564A KR 20160104159 A KR20160104159 A KR 20160104159A
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KR
South Korea
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cooling
heating
temperature
load
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KR1020150026564A
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Inventor
이경호
주문창
이순명
허재혁
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 발명은 실내설정온도조절을 통해 건물의 여름철 냉방 그리고 겨울철 난방으로 인한 전력부하 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내거주자의 쾌적성을 유지하는 실내온도범위 내에서 실내온도를 피크시간대에 연속적으로 가변하면서, 피크시간대 냉난방부하 또는 냉난방부하로 인한 냉방시스템의 전력부하의 최대값을 최소화하기 위한 제어방법으로써, 실내온도 설정 값을 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하여 실내 온,냉 쾌적도의 만족도를 크게 높일 수 있어 냉난방 제어에 대한 거주자의 불만이 해소되고, 이로 인하여 수요관리프로그램에 대한 거주자의 꾸준한 참여를 저해하는 요소로 배제할 수 있는 효과가 있다.

Description

실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법{Method for controlling building load of electric power by inside temperature control}
본 발명은 실내설정온도조절을 통해 건물 냉방 전력부하 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내거주자의 쾌적성을 유지하는 실내온도범위 내에서 실내온도를 피크시간대에 연속적으로 가변하면서, 피크시간대 냉방부하 또는 냉방부하로 인한 냉방시스템의 전력부하의 최대 값을 최소화하기 위한 제어방법으로써, 실내온도 설정 값을 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하여 실내 온,냉 쾌적도의 만족도를 크게 높일 수 있어 냉난방 제어에 대한 거주자의 불만이 해소되고, 이로 인하여 수요관리프로그램에 대한 거주자의 꾸준한 참여를 저해하는 요소로 배제할 수 있는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉방 전력부하 제어방법에 관한 것이다.
전력망의 피크전력수요는 여름철의 냉방전력수요에 의하여 발생되고 있으며, 겨울철에는 난방 전력수요가 큰 비중을 차지하고 있다.
이러한 피크전력수요를 관리하기 위한 현행 방식으로는 이하와 같다.
(1) 고객의 건물에 최대전력수요관리장치(DC, demand controller)를 설치하여 건물의 피크전력을 초과하지 않도록 일부 전력기기의 전력을 차단하는 방식.
(2) 전력회사에서 직접적으로 고객의 냉방시스템의 운전을 주기적으로 정지 및 기동의 싸이클링 제어를 실시하는 방식.
(3) 고객이 자율절전제도에 참여하여 스스로 자신의 전력부하를 피크시간대에 저감하는 방식 등이 있다.
특히, 전력부하 중에서 건물의 냉방시스템 전력부하를 관리하는 기술적 방식으로는 이하와 같다.
(1) 실외기의 작동을 주기적으로 on-off제어하는 방식.
(2) 냉방기기 실외기의 압축기 운전부하율을 인버터제어를 통하여 연속적으로 비례제어하는 방식.
(3) 실내기인 냉난방 공조설비에 대하여 운전되고 정지하는 대수의 분할 또는 주기적인 on-off제어방식.
(4) 건물 실내설정온도의 조절방식 등이 사용되고 있다.
그런데, 냉난방전력을 저감하기 위한 목적에 치중한 전력부하제어운전에 의하여 냉방에 있어서는 실내온도가 상승하거나, 난방에 있어서 실내온도가 낮아지는 등의 필연적인 결과로 인하여, 실내 온도의 쾌적도의 만족도를 크게 떨어뜨릴 수 있어 냉난방 제어에 대한 거주자의 불만이 쌓일 수 있고, 이로 인하여 수요관리프로그램에 대한 거주자의 꾸준한 참여를 저해하는 요소로 작용하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1034362호 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0064148호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
실내거주자의 쾌적성을 유지하는 실내온도범위 내에서 실내온도를 피크시간대에 연속적으로 가변하면서, 피크시간대 냉난방부하 또는 냉난방부하로 인한 냉난방시스템의 전력부하의 최대값을 최소화하기 위한 제어방법으로써, 실내온도 설정 값을 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하여 실내 온,냉 쾌적도의 만족도를 크게 높일 수 있어 냉난방 제어에 대한 거주자의 불만이 해소되고, 이로 인하여 수요관리프로그램에 대한 거주자의 꾸준한 참여를 저해하는 요소로 배제할 수 있는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 건물의 피크시간대에 냉난방으로 인한 냉난방시스템의 전력부하를 조절하기 위하여 실내온도 설정 값을 설정된 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하는 제어방법에 있어서,
통상의 냉난방운전시 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 단계(S100);
상기 시간대별로 측정된 냉방부하 중 설정된 피크시간대의 냉난방부하데이터를 이용하여
Figure pat00001
를 산출하는 단계(S200);
상기 피크시간대에 설정된 온도의 상한 온도와 하한 온도를 입력하는 단계(S300);
상기 피크시간대의 실내설정온도
Figure pat00002
를 산출하는 단계(S400);
상기 피크시간대 냉난방부하저감이 필요할 시, 실내설정온도를 상기 산출된
Figure pat00003
으로 설정하는 단계(S500);
상기 피크시간대가 종료된 후, 기존에 설정된 온도로 되돌아가는 단계(S600);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법은 실내거주자의 쾌적성을 유지하는 실내온도범위 내에서 실내온도를 피크시간대에 연속적으로 가변하면서, 피크시간대 냉난방부하 또는 냉난방부하로 인한 냉난방시스템의 전력부하의 최대값을 최소화하기 위한 제어방법으로써, 실내온도 설정 값을 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하여 실내 온,냉 쾌적도의 만족도를 크게 높일 수 있어 냉난방 제어에 대한 거주자의 불만이 해소되고, 이로 인하여 수요관리프로그램에 대한 거주자의 꾸준한 참여를 저해하는 요소로 배제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건물 냉난방 전력부하 제어방법의 정보 흐름도를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피크시간대의 냉방 또는 난방부하를 나타낸 그래프도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 건물 냉난방 전력부하 제어방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시 예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다음에서, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건물 냉난방 전력부하 제어방법의 정보 흐름도를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피크시간대의 냉방 또는 난방부하를 나타낸 그래프도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 건물 냉난방 전력부하 제어방법을 나타낸 순서도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은
건물의 피크시간대에 냉난방으로 인한 냉난방시스템(30)의 전력부하를 조절하기 위하여 실내온도 설정 값을 설정된 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하는 제어방법에 있어서,
통상의 냉난방운전시 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 단계(S100);
상기 시간대별로 측정된 냉난방부하 중 설정된 피크시간대의 냉난방부하데이터를 이용하여
Figure pat00004
를 산출하는 단계(S200);
상기 피크시간대에 설정된 온도의 상한 온도와 하한 온도를 입력하는 단계(S300);
상기 피크시간대의 실내설정온도
Figure pat00005
를 산출하는 단계(S400);
상기 피크시간대 냉난방부하저감이 필요할 시, 실내설정온도를 상기 산출한
Figure pat00006
으로 설정하는 단계(S500);
상기 피크시간대가 종료된 후, 평상시 온도로 되돌아가는 단계(S600);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법에 관한 것이다
본 발명은 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법은 건물의 피크시간대에 냉난방으로 인한 냉난방시스템(30)의 전력부하를 조절하기 위하여 실내온도 설정 값을 설정된 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하는 제어방법으로써, 우선, 통상의 냉난방운전시 냉난방부하를 냉난방부하 측정장치(10)를 통해 시간대별로 측정하는 것이다.(S100)
상기
Figure pat00007
는 이하의 [식 1] 내지 [식 3]을 순차적으로 적용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
[식 1]
Figure pat00008

[식 2]
Figure pat00009

[식 3]
Figure pat00010
(여기서,
Figure pat00011
는 피크시간대부터의 시간으로 =0,1,2,…,
Figure pat00012
이고,
Figure pat00013
는 실내 설정온도가 일정한 통상의 운전에서 피크시간대 어떤 시간
Figure pat00014
에서의 냉방 또는 난방부하 값이고,
Figure pat00015
은 피크시간대 냉방 또는 난방부하 중 최소 값이고,
Figure pat00016
은 어떤 시간
Figure pat00017
의 전 시간대인
Figure pat00018
에서의 냉방 또는 난방부하이다.
Figure pat00019
은 0의 값을 갖는 것으로 한다.)
상기 실내설정온도
Figure pat00020
는 이하의 [식 4] 내지 [식 6]을 순차적으로 적용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
[식 4]
Figure pat00021
(여기서,
Figure pat00022
는 냉방운전시에는 1의 값을 갖으며 난방운전시에는 -1의 값을 갖고,
Figure pat00023
는 냉방운전시에는 0의 값을 갖으며 난방운전시에는 1의 값을 갖는다.)
[식 5]
Figure pat00024
[식 6]
Figure pat00025
(여기서,
Figure pat00026
은 시간
Figure pat00027
에서의 실내설정온도이고,
Figure pat00028
은 피크시간대 설정온도를 조절하는데 있어서의 하한온도이고,
Figure pat00029
은 피크시간대 설정온도를 조절하는데 있어서의 상한온도이다.)
또한, 상기 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 단계(S100)는 냉난방부하 측정장치(10)를 통해 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 것이다.
또한, 상기 실내설정온도를 상기 산출된
Figure pat00030
으로 설정하는 단계(S500)에서, 상기
Figure pat00031
의 온도는 실내온도조절장치(20)에 의해 설정되는 것이다.
또한, 상기 실내온도조절장치(20)에 의해 냉방시스템(30)이 제어되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 냉난방시스템(30)은 냉방과 난방에 이용하는 시스템의 방식으로 구성되고, 냉방시에는 냉수를 생산하고 난방시에는 온수를 생산하여 각각 냉수저장조와 온수저장조에 저장한 후에,
온수저장조에는 전력 난방시스템 이외에 태양열집열기과 같은 다양한 보조열원으로부터 온수를 저장하는 것을 포함하는 것이며,
냉난방시스템이 냉방운전시에는 냉수저장조 내부의 설정 위치의 온도를 기준으로 제어되고, 난방운전시에는 온수저장조 내부의 설정위치의 온도를 기준으로 제어되는 경우에,
냉방에서의 피크시간대에 냉방시스템의 운전제어 기준이 되는 냉수저장조의 제어설정온도를 냉방이 가능한 냉수의 허용 최대온도로 설정하거나,
난방에서의 피크시간대에 난방시스템의 운전제어 기준이 되는 온수저장조의 제어설정온도를 난방이 가능한 온수의 허용 최저온도로 설정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10 : 냉방부하 측정장치 (난방운전시에는 난방부하 측정장치)
20 : 실내온도조절장치
30 : 냉방시스템 (난방운전시에는 난방시스템)

Claims (7)

  1. 건물의 피크시간대에 냉난방으로 인한 냉난방시스템(30)의 전력부하를 조절하기 위하여 실내온도 설정 값을 설정된 쾌적온도 범위 내에서 연속적으로 가변하는 제어방법에 있어서,
    통상의 냉난방운전시 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 단계(S100);
    상기 시간대별로 측정된 냉난방부하 중 설정된 피크시간대의 냉난방부하데이터를 이용하여
    Figure pat00032
    를 산출하는 단계(S200);
    상기 피크시간대에 설정된 온도의 상한 온도와 하한 온도를 입력하는 단계(S300);
    상기 피크시간대의 실내설정온도
    Figure pat00033
    를 산출하는 단계(S400);
    상기 피크시간대 냉난방부하저감이 필요할 시, 실내설정온도를 상기 산출한
    Figure pat00034
    으로 설정하는 단계(S500);
    상기 피크시간대가 종료된 후, 평상시 온도로 되돌아가는 단계(S600);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기
    Figure pat00035
    는 이하의 [식 1] 내지 [식 3]을 순차적으로 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
    [식 1]
    Figure pat00036

    [식 2]

    [식 3]
    Figure pat00038

    (여기서,
    Figure pat00039
    는 피크시간대부터의 시간으로 =0,1,2,…,
    Figure pat00040
    이고,
    Figure pat00041
    는 실내 설정온도가 일정한 통상의 운전에서 피크시간대 어떤 시간
    Figure pat00042
    에서의 냉방 또는 난방부하 값이고,
    Figure pat00043
    은 피크시간대 냉방 또는 난방부하 중 최소 값이고,
    Figure pat00044
    은 어떤 시간
    Figure pat00045
    의 전 시간대인
    Figure pat00046
    에서의 냉방 또는 난방부하이다.
    Figure pat00047
    은 0의 값을 갖는 것으로 한다.)
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 실내설정온도
    Figure pat00048
    는 이하의 [식 4] 내지 [식 6]을 순차적으로 적용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
    [식 4]
    Figure pat00049

    (여기서,
    Figure pat00050
    는 냉방운전시에는 1의 값을 갖으며 난방운전시에는 -1의 값을 갖고,
    Figure pat00051
    는 냉방운전시에는 0의 값을 갖으며 난방운전시에는 1의 값을 갖는다.)
    [식 5]
    Figure pat00052

    [식 6]
    Figure pat00053

    (여기서,
    Figure pat00054
    은 시간
    Figure pat00055
    에서의 실내설정온도이고,
    Figure pat00056
    은 피크시간대 설정온도를 조절하는데 있어서의 하한온도이고,
    Figure pat00057
    은 피크시간대 설정온도를 조절하는데 있어서의 상한온도이다.)
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 단계(S100)에서,
    냉난방부하 측정장치(10)를 통해 냉난방부하를 시간대별로 측정하는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 실내설정온도를 상기 산출된
    Figure pat00058
    으로 설정하는 단계(S500)에서,
    상기
    Figure pat00059
    의 온도는 실내온도조절장치(20)에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 실내온도조절장치(20)에 의해 냉방시스템(30)이 제어되는 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 냉난방시스템(30)은 냉방과 난방에 이용하는 시스템의 방식으로 구성되고, 냉방시에는 냉수를 생산하고 난방시에는 온수를 생산하여 각각 냉수저장조와 온수저장조에 저장한 후에,
    온수저장조에는 전력 난방시스템 이외에 태양열집열기과 같은 다양한 보조열원으로부터 온수를 저장하는 것을 포함하는 것이며,
    냉난방시스템이 냉방운전시에는 냉수저장조 내부의 설정 위치의 온도를 기준으로 제어되고, 난방운전시에는 온수저장조 내부의 설정위치의 온도를 기준으로 제어되는 경우에,
    냉방에서의 피크시간대에 냉방시스템의 운전제어 기준이 되는 냉수저장조의 제어설정온도를 냉방이 가능한 냉수의 허용 최대온도로 설정하거나,
    난방에서의 피크시간대에 난방시스템의 운전제어 기준이 되는 온수저장조의 제어설정온도를 난방이 가능한 온수의 허용 최저온도로 설정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법.
KR1020150026564A 2015-02-25 2015-02-25 실내설정온도조절을 통해 건물 냉난방 전력부하 제어방법 KR20160104159A (ko)

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Cited By (4)

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