KR-102962028-B1 - System and method for compensating outdoor temperature

Abstract

실외 온도 보상 방법이 개시된다. 본 발명의 실외 온도 보상 방법은 실외 온도 범위를 결정하는 단계; 공급 온수의 온도 제어 범위를 결정하는 단계; 및 상기 실외 온도 범위 및 상기 공급 온수의 온도 제어 범위를 기초로 실외 온도에 대한 공급 온수 온도의 관계인 외기 보상 곡선을 결정하는 단계;를 포함한다.

Inventors

• 여명석
• 이태하
• 장휴산
• 박동성
• 이상하
• 방민규
• 김찬규

Assignees

• 서울대학교산학협력단

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240905

Claims (9)

1. 컴퓨팅 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의해 수행될 수 있는 실외 온도 보상 방법에 있어서, 실외 온도 범위를 결정하는 단계; 공급 온수의 온도 제어 범위를 결정하는 단계; 및 상기 실외 온도 범위 및 상기 공급 온수의 온도 제어 범위를 기초로 실외 온도에 대한 공급 온수 온도의 관계인 외기 보상 곡선을 결정하는 단계; 를 포함하되, 상기 외기 보상 곡선은, x축이 실외 온도이고 y축이 공급 온수 온도인 좌표상에서, x축 좌표가 최소 실외 온도이고 y축 좌표가 최대 공급 온수 온도인 점과, x축 좌표와 y축 좌표가 모두 설정 온도인 점을 연결하는 선을 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 외기 보상 곡선 상에서 실외 온도에 대응하는 공급 온수 온도를 난방 시스템의 공급 온수의 온도로 설정하여 난방 운전을 제어하는 단계; 운전 시 실외 온도 및 실내 온도를 기록하는 단계; 및 설정 온도와 상기 실내 온도와의 편차에 따라 외기 보상 곡선의 절편 및 기울기 중 적어도 하나를 수정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 외기 보상 곡선 상에서 실외 온도에 대응하는 공급 온수 온도를 난방 시스템의 공급 온수의 온도로 설정하여 난방 운전을 제어하는 단계; 기설정조건이 만족되면 피드백 제어로 변경하여 난방 운전을 제어하는 단계; 상기 피드백 제어에 의한 난방 운전 시 실외 온도 및 제어에 따른 공급 온수의 온도를 기록하는 단계; 및 기록된 실외 온도 및 공급 온수의 온도를 분석하여 외기 보상 곡선을 재결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
5. 컴퓨팅 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의해 수행될 수 있는 실외 온도 보상 방법에 있어서, 제1 온도로 온수를 공급하는 단계; 상기 제1 온도 공급 환경에서 실외 온도 및 실내 온도를 기록하는 단계; 제2 온도로 온수를 공급하는 단계; 상기 제2 온도 공급 환경에서 실외 온도 및 실내 온도를 기록하는 단계; 축적된 데이터로 제1 온도 공급 환경에서의 실내 온도와 실외 온도의 관계인 모델 A 및 제2 온도 공급 환경에서의 실내 온도와 실외 온도의 관계인 모델 B를 각각 획득하는 단계; 및 상기 모델 A 및 상기 모델 B를 기반으로 외기 보상 곡선을 결정하는 단계; 를 포함하되, 상기 외기 보상 곡선은, x축이 실외 온도이고 y축이 공급 온수 온도인 좌표상에서, y축 좌표가 상기 제1 온도이고 x축 좌표가 상기 모델 A에서 상기 제1 온도로 온수를 공급했을 때의 실외온도인 제1 실외온도인 점과, y축 좌표가 상기 제2 온도이고 x축 좌표가 상기 모델 B에서 상기 제2 온도로 온수를 공급했을 때의 실외온도인 제2 실외온도인 점을 연결하는 선을 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 모델 A를 이용하여 실내 온도가 설정 온도와 동일할 때의 제1 실외 온도를 결정하는 단계; 상기 모델 B를 이용하여 실내 온도가 설정 온도와 동일할 때의 제2 실외 온도를 결정하는 단계; 및 상기 제1 온도, 상기 제1 실외 온도, 상기 제2 온도 및 상기 제2 실외 온도에 의하여 외기 보상 곡선을 재결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 설정 온도가 변경된 경우 상기 모델 A를 이용하여 실내 온도가 변경된 설정 온도와 동일할 때의 제1 실외 온도를 재결정하는 단계; 상기 모델 B를 이용하여 실내 온도가 변경된 설정 온도와 동일할 때의 제2 실외 온도를 재결정하는 단계; 및 상기 제1 온도, 상기 재결정된 제1 실외 온도, 상기 제2 온도 및 상기 재결정된 제2 실외 온도에 의하여 외기 보상 곡선을 재결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
8. 컴퓨팅 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의해 수행될 수 있는 실외 온도 보상 방법에 있어서, 적어도 2 이상의 서로 다른 온도로 온수를 공급하는 단계; 각각의 온도 공급 환경에서 실외 온도 및 실내 온도를 기록하는 단계; 축적된 데이터로 각각의 온도 공급 환경에서 실내 온도와 실외 온도의 관계인 모델을 각각 획득하는 단계; 및 상기 각각의 모델을 기반으로 외기 보상 곡선을 결정하는 단계; 를 포함하되, 상기 외기 보상 곡선은, 상기 각각의 모델의 온수 공급 온도와 실외 온도의 관계를 회귀 분석하여 산정되는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 방법.
9. 실외 온도 범위와 공급 온수의 온도 제어 범위가 기록된 저장부; 및 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 실외 온도 범위 및 상기 공급 온수의 온도 제어 범위를 기초로 실외 온도에 대한 공급 온수 온도의 관계인 외기 보상 곡선을 결정하되, 상기 외기 보상 곡선은, x축이 실외 온도이고 y축이 공급 온수 온도인 좌표상에서, x축 좌표가 최소 실외 온도이고 y축 좌표가 최대 공급 온수 온도인 점과, x축 좌표와 y축 좌표가 모두 설정 온도인 점을 연결하는 선을 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 온도 보상 시스템.

Description

실외 온도 보상 시스템 및 방법{System and method for compensating outdoor temperature} 본 발명은 실외 온도 보상 시스템 및 방법에 관한 것이다. 외기 보상 제어란 외기 온도가 낮을수록 높은 온도의 온수를 공급하고 외기 온도가 높을수록 낮은 온도의 온수를 공급하여 실내에 필요한 방열량을 조절하는 바닥 복사 난방의 제어를 의미한다. 외기 보상 제어에 있어, 외기 보상 곡선은 외기 온도와 외기 온도에 대응한 공급 온수의 온도와의 관계를 나타낸 직선 또는 곡선을 의미한다. 외기 보상 곡선은 건물의 부하 조건과 해당 건물의 기후 조건에 따라 다르게 산정될 수 있다. 외기 보상 곡선을 산정하기 위해서는 기술자의 경험적인 판단 또는 수치 해석을 통하기도 하였다. 이렇게 산정된 외기 보상 곡선을 일률적으로 적용한 외기 보상 제어의 경우 실제 현장에 들어맞지 않아 필요한 정도보다 낮은 온도의 공급 온수로 인하여 건물의 사용자가 춥게 느끼거나, 필요한 정도보다 높은 온도의 공급 온수로 인하여 사용자가 덥게 느끼며 불필요한 에너지를 소모하게 되는 경우도 있었다. 따라서, 같은 온도의 외기가 측정되더라도 기밀, 단열 등의 건물의 특성, 건물 주변의 기후 조건, 중간층, 최상층 등 구조, 공간에 따른 열적 특성에 각기 적응 가능한 외기 보상 제어 방법은 요구되었다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템을 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법의 일부 구성을 보다 세부적으로 나타낸 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법의 일부 구성을 보다 세부적으로 나타낸 순서도이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법의 일부 구성을 보다 세부적으로 나타낸 순서도이다. 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 외기 보상 곡선을 나타낸 것이다. 도 7은 난방 운전시 측정한 실외 온도, 실내 온도, 실내 온도와 설정 온도의 편차의 기록을 나타낸 것이다. 도 8은 비례-적분-미분 제어 시 실외 온도와 공급 온수 온도의 기록을 나타낸 것이다. 도 9는 기록된 실외 온도 및 공급 온수 온도와 이를 기반으로 결정된 외기 보상 곡선을 나타낸 것이다. 도 10은 공급 온수 온도를 일정하게 유지하였을 때 측정한 실내 온도와 실외 온도를 나타낸 것이다. 도 11은 공급 온수 온도를 일정하게 유지하였을 때 실내 온도와 실외 온도와의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 도 12는 공급 온수 온도를 일정하게 유지하였을 때 측정한 데이터를 기반으로 결정된 외기 보상 곡선을 나타낸 것이다. 도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템을 나타낸 것이다. 도 14는 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템을 나타낸 것이다. 도 15는 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템을 나타낸 것이다. 도 16은 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템을 나타낸 것이다. 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템은 제어 시스템(100) 및 난방 시스템(200)을 포함한다. 본 발명의 설명에서, 제어 시스템(100)과 난방 시스템(200)을 구분하여 설명하였으나 반드시 이들이 구분될 필요는 없고, 제어 시스템(100)이 난방 시스템(200)에 포함되거나 제어 시스템(100) 및 난방 시스템(200)이 통합적으로 구성될 수 있다. 제어 시스템(100)은 제어부(110), 저장부(120) 및 통신부(130)를 포함한다. 제어부(110)는 외기 보상 곡선을 결정하고 제어에 이용과 관련된 정보처리를 수행하기 위한 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 여기서, 외기 보상 곡선은 실외 온도와 실외 온도에 대응하여 공급하는 공급 온수의 온도와의 관계를 나타낸 직선 또는 곡선을 의미한다. 프로세서는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit), 그래픽 처리 장치(Graphic Processing Unit), 마이크로 프로세서(Micro Processor) 및 인공지능 전용 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 프로세서의 종류 및 수는 본 발명의 기능을 수행하는 한 이에 제한되지 않는다. 저장부(120)는 제어부(110)에 의해 읽어 들이거나 쓸 수 있는 데이터 및 실행 가능한 명령어들의 집합인 프로그램(program)이 기록될 수 있다. 저장부(120)는 외기 보상 곡선의 산정 및 난방 제어를 위해, 공급 온수의 최대 온도와 최저 온도 및 설정 온도를 저장할 수 있다. 저장부(120)는 센서에 의해 수집될 수 있는 공급 온수 온도, 실내 온도 및 실외 온도를 수집 시간과 연계하여 저장할 수 있다. 저장부(120)는 전원의 제공 유무와 무관하게 데이터(정보)를 보존할 수 있는 비휘발성 속성의 스토리지(storage)와, 프로세서에 의해 처리되기 위한 데이터가 로딩되며 전원이 제공되지 않으면 데이터를 보존할 수 없는 휘발성 속성의 메모리(memory)를 포함한다. 스토리지에는 플래시메모리(flash-memory), HDD(hard-disc drive), SSD(solid-state drive), ROM(Read Only Memory) 등이 있으며, 휘발성 속성의 메모리에는 버퍼(buffer), 램(RAM; Random Access Memory) 등이 있다. 통신부(130)는 제어부(110)의 제어에 따라 외부 장치와 정보를 송수신할 수 있다. 통신부(130)는 유/무선 랜(LAN), 와이파이(Wi-Fi, wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(zigbee), 적외선 통신(IrDa, infrared Data Association), NFC(Near Field Communication), 와이브로(Wibro; Wireless Broadband Internet), SQAP(Shared Wireless Access Protocol) 및 RF 통신 방법 중 적어도 하나의 방법으로 통신할 수 있으나, 통신 방법이 위 실시예에 제한될 필요는 없다. 저장부(120) 및 통신부(130)는 제어부(110)에 의해 제어될 수 있는 것이므로, 저장부(120) 또는 통신부(130)의 동작은 제어부(110)에 의해 이루어지는 것으로 설명될 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법은 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 시스템에 의하여 실시되는 것으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 실외 온도 보상 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2를 참조하면, S100단계에서 제어 시스템(100)은 실외 온도 범위를 결정한다. 실외 온도 범위를 결정하는 것은 실외 온도의 최대 값과 최소 값 중 적어도 하나를 결정하는 것을 의미할 수 있다. 실외 온도 범위는 난방 시스템이 설치되는 장소를 기준으로 특정 지역에 한정하여 결정될 수 있다. 실외 온도 범위는 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 실외에 설치되는 온도 센서로부터 일정 기간 동안 측정되는 온도 데이터가 저장부(120)에 기록되고, 제어부(110)가 온도 데이터 중 최대 값과 최소 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 최대 값과 최소 값은 외부 단말 또는 시스템에 포함될 수 있는 입력 인터페이스에 의해 사용자에 의해 입력될 수 있다. S200단계에서, 제어 시스템(100)은 공급 온수의 온도 제어 범위를 결정한다. 공급 온수의 온도 제어 범위를 결정하는 것은 제공 가능한 공급 온수의 최대 온도와 최저 온도 중 적어도 하나를 결정하는 것을 의미할 수 있다. 공급 온수의 온도 제어 범위는 제공 가능한 공급 온수의 최대 온도와 최저 온도에 의해 결정될 수 있다. 공급 온수의 온도 제어 범위는 난방 시스템(200)에 미리 기본 설정(default)으로 설정되는 값일 수 있다. 이 경우, 온도 제어 범위는 제어 시스템(100)의 제어부(110)에 의해 그 정보가 획득될 수 있다. 공급 온수의 온도 제어 범위는 외부 단말 또는 시스템에 포함될 수 있는 입력 인터페이스에 의해 사용자에 의해 입력될 수도 있다. S300단계에서, 제어 시스템(100)은 외기 보상 곡선을 결정한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 의한 S300단계를 세부적으로 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, S311단계에서 제어부(110)는 외기 보상 곡선을 결정한다. 본 발명의 제1 실시예에 의한 외기 보상 곡선은 실외 온도 범위 및 공급 온수의 온도 제어 범위를 기초로 결정될 수 있다. 제1 실시예에 의한 외기 보상 곡선의 산정은 실외 온도 이외의 발열 요소, 예를 들어, 내부 발열, 일사, 침기 등에 의한 발열 요소의 영향을 배제하기 위하여 모두 제거하고 진행되어야 한다. 제1 실시예에 의한 외기 보상 곡선은 실외 온도 과 공급 온수 온도 를 축으로 하는 좌표 상의 두 점을 이은 직선의 일부일 수 있다. 좌표 상의 두 점 중 하나는 실외 온도의 최소 값 과, 공급 온수의 최대 값 로 결정될 수 있다. 좌표 상의 두 점 중 다른 하나는 실외 온도가 설정 온도이고(), 공급 온수도 설정 온도()인 점이다. 이는 설정 온도가 실외 온도와 같을 때, 공급 온수 온도가 설정 온도와 다르면 구조체에 의해 열이 손실될 수 있기 때문이다. 위 두 점을 연결한 직선의 방정식은 아래