대구 천연가스 기반 에너지 자립형 주거타운
대구시 천연가스 기반 에너지 자립형 친환경타운 조성
2021년 세계가스총회(WGC) 대구 개최를 앞두고 천연가스를 기반으로 하는 에너지 자립형 패시브하우스 주거타운이 조성됩니다.
천연가스 타운은 천연가스와 태양광만으로 전기, 냉방, 난방등 가정용 에너지를 자급자족할 수 있는 친환경 주택단지입니다.
에너지 절감효과가 우수한 ‘패시브하우스(passive house)’ 단독주택으로 지어질 예정이며 130~200㎡ 규모로 50여 세대가 들어설 전망입니다.
천연가스는 탈원전‧탈석탄 시대에서 신재생에너지 시대로 넘어가기 위한 중간단계 형태의 에너지로 주목받고 있습니다.
이번 사업에는 한국가스공사를 비롯해 대구시, 대성에너지가 참여합니다.
- 주택 보안및 안전시스템
- 생활의 편리와 편안함을 위한 시스템
- 쾌적한 실내환경과 거주자의 건강을 위한 시스템
으로 나뉘며 우리가 일반적으로 생각하는 사물인터넷을 이용한 홈 오토메이션이나 스마트 온도조절기로 단순히 냉난방을 제어하는 차원이 아닙니다.
신재생에너지 시스템으로 생산된 에너지만으로 가정에서 사용되는 모든 에너지를 해결하기 위해...
에너지 생산, 에너지 소비, 에너지 제어, 에너지 관리는 서로 연계되어 정확한 제어가 가능하게 만들어졌습니다.
지능형 제어 시스템으로 연료전지,마이크로 CHP,태양광으로 생성된 에너지를 실시간으로 모니터링 하며,가정에서 소비되는 에너지 또한 실시간으로 모니터링 됩니다.
냉난방 시스템 제어의 가장 큰 특징은 연료전지 또는 Micro CHP와 연계해 냉난방이 되며 주택의 단열상태를 고려한 지능형 냉난방이라는 것입니다.
냉난방기 운용시 실내외 온습도 환경에 따른 냉난방이 가능하며 실내환경을 학습하여 최적의 냉난방 알고리즘에 따른 냉난방기능을 수행하며 냉난방 내역이 데이터로 기록이 되어 정확한 모니터링이 가능합니다.
냉난방을 하기 위해 사용자의 조작이 더 이상 필요 없으며 날씨정보와 실내온습도 데이터등의 기초 정보뿐 아니라,재실자 유무와 재실자의 인원에 따른 정확한 냉난방 에너지 투입,연료전지의 열을 활용한 최적의 난방제어가 가능합니다.
에너지 절감을 위해 다음과 같은 기술이 적용됩니다.
- 각종 센서는 온습도 같은 일반적인 환경센서에 더해 위치,사물확인을 위한 비콘,재실자 감지를 위한 모션센서, 전력,가스 원격계측을 위한 센서
- 이들 계측 데이터를 전송하고 기록하기 위한 Wifi Mesh 기가 네트웍망
- 계측 데이터의 취합은 모니터링 서버를 구축하여 일괄 통제
에너지 자립형 패시브하우스에 적용될 스마트 HEMS 시스템은 다음과 같이 구성됩니다.
에너지 모니터링 시스템도 다음과 같이 구축됩니다.
- 에너지 발전량,사용량을 시각적으로 제공하기 위한 시스템으로 외부 방문자에게도 제로 에너지 타운에 관련된 에너지 발전/사용 현황을 정확하게 제공
- 제로 에너지 타운내에 설치된 연료전지, Micro CHP, 태양광, 사용중인 에너지에 관련된 모니터링
- 제로 에너지 타운의 에너지 절감 효과 모니터링(패시브하우스 기술에 기반한)
- 외부 방문객을 위해 제로 에너지 타운에 도입된 여러 요소 기술 설명,신재생 에너지 발전량,소비량 모니터링
이외 여러 스마트한 기술이 적용되어있습니다.
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패시브하우스를 위한 보다 스마트한 난방방법에 대해....
2014년도에 "패시브와 제로에너지 하우스"카페에 제가 올린 글입니다.
몇가지 내용을 보강하여 블로그에 올립니다.
주택에 적용할수 있는 냉난방시스템은 여러종류가 있습니다.
냉방시스템은 선택의 여지가 없습니다.선풍기와 에어컨(복사냉방도 있지만 국내 날씨 환경상 주택에 적용시 아직 해결해야 될 부분이 많다.)
난방시스템은 여러방식이 있습니다.
히터,난로,전열기기,라디에이터,바닥난방등등...
국내의 난방환경은 바닥을 가열하여 난방이 되는 바닥복사 난방시스템을 주난방으로 하는 주택이 대부분입니다.
다음의 표를 보시면
국내 | 유럽 | |
난방시스템 | 보일러(가스,기름) | 보일러(Type C, 콘덴싱) |
난방문화 | 바닥(온돌)난방 바닥 가열하여 복사난방 보일러OFF시에도 실내온도가 바로 내려가지 않고 ,쾌적한 난방방식 | 라디에이터,팬코일 등의 입식난방 직접 실내공기를 가열하여 실내난방 보일러OFF시 실내온도가 급격히 낮아짐. 난방 특성상 실내가 건조해짐 |
사용조건 | 공급온도 80도,환수온도 60도로 난방 | 공급온도 50도,환수온도 30도 |
200mm
150mm
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모션 센서를 활용한 재실및 인원 체크,이동 경로 확인 및 에너지 제어에 적용하는 방법
"Panel"은 난방,냉방,습도,스프링쿨러,보안 같은 기능을 제공하는 관련장치들을(센서,디바이스..)그룹으로 쉽게 관리할수 있게 해주는 기능인데,패널을 사용하면 별다른 프로그래밍 기술이 없더라도 강력한 기능을 누구나 쉽게 만들수 있습니다.
예를 들어 Panel을 냉난방에 활용하면 각방마다 마치 NEST 온도조절기가 설치된 것 같은 지능적인 환경의 냉난방 컨트롤이 가능해집니다.
변수를 지정했으면 이제 Fibaro의 스크립트 언어인 Lua로 다음을 작성합니다.
대부분의 컨트롤러는 전문 스크립팅 기능을 제공하므로 파워 유저가 보다 효율적이거나 복잡한 장면을 프로그래밍 할 수 있습니다.
Fibaro 컨트롤러의 고급 장면기능은 LUA1 (일반적인 홈 오토메이션 스크립팅 언어)로 프로그래밍됩니다.
Z-Wave 시스템의 거의 모든 자동화는 '장면'에 의해 제어됩니다.
예를 들어, 하루 중 특정 시간대에 모션이 감지되면 조명이 켜지거나 리모콘의 간단한 버튼 누름으로 여러 가지 일이 발생합니다.
이러한 장면의 대부분은 표준 장면 편집기에서 만들수 있지만 더 복잡한 장면은 실제로 스크립팅 언어를 사용하여 훨씬 쉽게 만들 수 있으며 일부 극단적인 경우 스크립트를 사용하여야만 만들 수 있습니다.
이런 예로는 복잡한 다중 구역 냉난방 시스템2 또는 보다 진보된 동작 활성화 조명 제어 같은 경우에 특히 해당됩니다.
Fibaro 에서 Scenes 를 선택후 Add scene한 후 원하는 이름을 지정하고 방의 위치도 지정합니다.
저의 경우
이름은 : 아이들방 재실인원
위치 : 공부방 으로 했습니다.
그후 Advanced 탭을 선택합니다.
local motionInside = **
local motionOutside = **
이부분에의 **를 2번 ,1번 모션센서 id로 교체해야합니다.
모션센서 ID 알수 있는 방법은 위의 사진에 있습니다.
우리는 재실여부와 재실인원을 카운터 하고자 하는 경우이니 방안에 있는 1번 모션센서가 local motionInside
거실쪽의 2번 모션센서가 local motionOutside = ** 입니다.
--[[
%% properties
325 value
330 value
%% globals
--]]
-- change these and the triggers to match the IDs of the two motion sensors
local motionInside = **
local motionOutside = **
-- this scene should only be run from the sensors
local trigger = fibaro:getSourceTrigger()
if (trigger['type'] ~= 'property') then
fibaro:abort()
end
-- Only allow one instance of the current scene to run at a time
if (fibaro:countScenes() > 1) then
fibaro:abort()
end
local debugLevel = 5
function dbug (message, level)
if (debugLevel >= level) then
fibaro:debug(message)
end
end
local firstTrigger = tonumber(trigger['deviceID'])
local lastTrigger = 0
local both = false
local motionOnInside = false
local motionOnOutside = false
repeat
motionOnInside = (tonumber(fibaro:getValue(motionInside, 'value')) > 0)
motionOnOutside = (tonumber(fibaro:getValue(motionOutside, 'value')) > 0)
if ((motionOnInside or motionOnOutside) and (not (motionOnInside and motionOnOutside))) then
if both then
dbug('motionOnInside: ' .. tostring(motionOnInside), 20)
dbug('motionOnOutside: ' .. tostring(motionOnOutside), 20)
if (motionOnInside) then
lastTrigger = motionInside
dbug('So! Last Trigger: ' .. lastTrigger, 20)
else
lastTrigger = motionOutside
dbug('Now! Last Trigger: ' .. lastTrigger, 20)
end
end
else
both = true
end
fibaro:sleep(10) -- let's be a little bit nice to the processor!
until not (motionOnInside or motionOnOutside)
local count = tonumber(fibaro:getGlobalValue('PeopleCount'))
if (lastTrigger ~= 0) then
dbug('First Trigger: ' .. firstTrigger, 15)
dbug('Last Trigger: ' .. lastTrigger, 15)
dbug('motionInside: ' .. motionInside, 15)
dbug('motionOutside: ' .. motionOutside, 15)
if (firstTrigger ~= lastTrigger) then
if (firstTrigger == motionInside) then
dbug('Going out!', 10)
if (count > 0) then
count = count - 1
end
else
dbug('Coming in!', 10)
count = count + 1
end
else
if (firstTrigger == motionInside) then
dbug('Out and in.', 10)
else
dbug('In and out.', 10)
end
end
fibaro:setGlobal('PeopleCount', count)
dbug('Count: ' .. count, 5)
else
dbug('Ignore', 11)
end
-----------------------------------------------------------------------------------
모션센서를 보면 감지되는 영역이 있습니다.
각도 상하좌우 얼마 이런식이죠.
감지범위가 넓다면 보안기능에 적용할시는 상당히 좋지만,
우리가 필요로 하는 것은 정확한 재실과 카운터 기능입니다.
위의 그림과 같이 설치를 하면 일반적인 모션 센서의 감지 영역입니다.
감지 영역이 넓어지면 재실과 카운터를 위해선 정확도가 떨어지고, 간혹 오류가 납니다.
저도,이부분에 대해서 시행착오와 어려움이 많았는데 다음과 같은 방법으로 해결했고 지금은 특수한 경우를 제외하고는 오차가없습니다.
모션센서의 감지 범위를 좁히기 위해(레이저처럼 측면에서 일자로 디텍팅이 되면 가장 좋음) 모션센서 양쪽에 플라스틱을 가이드처럼 붙혀 해결했습니다.
이렇게 하면 거의 정확한 결과를 얻을수 있습니다.
제가 100% 정확하다고 하지 않고 거의라고 한 이유는 만약 아이를 업거나,안아서 통과하는 경우,그리고 연달아 두사람이 1초이내에 빨리 방문을 통과하는 경우에는 1명으로 카운터 됩니다.
이 경우 말고는 일반적인 상황에서 99% 정확도 입니다.
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