피바로 홈센터3 - 시스템에어컨 자동화 및 전기요금 측정

 

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피바로 홈센터3 - 시스템에어컨 자동화 및 전기요금 측정

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자동제어 : 피바로 홈센터3 (Fibaro HomeCenter3) (시스템에어컨 연동글)
전력량측정 : ENERTALK(에너톡)
작동환경 : 시스템에어컨 실내기 5대, 전용면적 85㎡ 아파트

시스템에어컨 모델명 (제조사 : 삼성)
실내기 : NJ0601CXB2, NJ0321CXB2, NJ0201CXB2(3대)
실외기 : AJX050HNBCA1

 

 

피바로 홈센터3 시스템에어컨 제어

 

본문에 들어가기에 앞서...

우리 집은 실내 항상성 유지를 위해서 실내 온도와 습도를 관리하는데

 

실내 온도는 여름에 27℃ ~ 27.5℃, 겨울에 26℃ ~ 26.5℃

실내 습도는 여름에 50% ~ 60%, 겨울에 40% ~ 50% 를 최대한 맞추려고 노력한다.

(여름에는 제습기가 열일하시고 겨울에는 가습기(기화식, 가열식)가 열일하신다.)

 

즉. 1년 365일 실내를 비슷한 상태로 만들어주어 신체에 편안함을 주고

실내온도를 전혀 관리하지 않아도 알아서 모든 것이 조절된다.

습도 조절을 위한 최소한의 관리만 필요하다. (제습기 물 비움, 가습기 물 채움)

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2018년 봄.

시스템에어컨이 설치된 신축 아파트에 입주하면서

1. 에어컨 설정온도와 전기요금의 관계

2. 에어컨 가동시간과 전기요금의 관계

등...

실내를 효율적으로 쾌적하게 유지하기 위해서 실험을 했고

그 결과를 블로그에 게시하였다.

 

삼성 시스템에어컨 전기요금 측정, 계산

 

2018년, 2019년에는 실내 평균온도에 따라 실내기 전체가 동시에 작동했다.

12시부터 24시까지 27.5℃ 이상 On, 27℃ 이하 Off 작동하고

0시부터 12시까지 29℃ 이상 On, 28℃ 이하 Off 작동하게 했다.

(자동화 플랫폼 : HomeAssistant)

2018년, 2019년 에어컨 사용패턴

 

 

올해(2020년)부터는 아기와 함께 하다 보니 기존의 단순한 제어 방식에서

실내온도, 습도, 불쾌지수 등 여러 조건을 넣고

실내 전체의 평균온도뿐만 아니라 각 방 온도에 따라

실내기가 개별적으로 작동하도록 에어컨 자동화를 구축하였다.

 

자동화 알고리즘만 바뀐 것이 아니다.

우선 자동화 플랫폼이 HomeAssistant(HA)에서 피바로 홈센터3로 바뀌었고

밤낮없이 에어컨이 작동되게끔 했다.

 

마지막으로 냉방 조건이 아닐 때, 환기할 때, 에어컨을 끌 때

송풍 작동으로 항상 에어컨의 에바포레이터가 건조되도록 했다.

(에바를 건조하지 않을 경우 불쾌한 냄새 및 VOC가 발생하는 등 문제가 생긴다.)

 

결과는?

아주 성공적이다.

 

작년 기준, 에어컨을 온도 기준에 따라 켜고 끌 경우 하루에 약 13 kWh 정도.(시스템에어컨+제습기)

올해 기준, 에어컨을 24시간 작동할 경우 하루에 약 9 kWh 정도.(시스템에어컨+제습기)

전기사용량을 보인다.

에어컨 사용시간은 2배 길어졌는데 (12시간 가동 -> 24시간 가동)

전기사용량은 오히려 하루에 4 kWh 줄어든 결과가 나왔다.

(그러나 제습기 사용에 있어서 엄청 충격적인 분석자료가 나왔다.)

 

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시스템에어컨의 특성에 대한 이해.
참조 : 삼성 시스템에어컨 전기요금 측정, 계산
1. 에어컨은 설정온도가 될 때까지 동일한 냉기의 바람을 뿜는다.
2. 시스템에어컨은 천장에 위치해서 작동 시 대류현상의 영향을 많이 받는다.
3. 시스템에어컨의 온도센서는 실내기(혹은 유선 리모컨)에 달려있다.
   => 따라서 별도의 온도센서를 기준으로 에어컨 자동화를 하지 않을 경우
   => 대류현상으로 인해 위쪽 공기가 더워지므로 실외기가 자주 가동된다.
   => 유선 리모컨이 있으면 그나마 덜하다.
4. 에어컨 전기요금의 주범은 실외기이다.

즉. 스마트 온도 제어(에어컨, 보일러 등)는 필수이다.
안 그러면? 전기요금 폭탄!

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(사진출처 : https://www.samsung.com/sec/business/cooling-for-residential/dvm-home-indoor-ceiling-1-way-hc/nj0601cxb2/)

 

 

현재 에어컨 자동화 설정온도는 아래와 같다.(0.1도 단위로 설정 가능하다.)

활동시간 : 27℃

취침시간 : 27.5℃

즉 24시간 내내 위의 설정온도를 유지하기 위해서 에어컨이 열-일 하신다.

 

자동화가 제대로 작동하는지 실내온도를 측정한 그래프를 보면

설정온도 범위 내에서 아주 적절히 실내를 유지한다.

낮에도, 밤에도 쾌적하다.

 

평균 실내온도가 아주 좁은 오차범위에서 유지된다. (오차 약 0.3℃)

 

 

 

그렇다면 실내를 이렇게 쾌적하게 유지하기 위해서

전기를 얼마나 사용할까?

 

 

실내 전기사용량은 아래와 같다.

(24일이 전기 검침일이다.)

 

4월, 5월, 6월 전기사용량

 

6월 중순 경부터 에어컨을 가동해서 계산이 정확하지 않으므로

6월 전기사용량은 계산에서 제외하면 4월, 5월의 평균 전기사용량은 562.5 kWh이다.

즉 기본적으로 하루에 평균 18.7 kWh의 전기를 쓰는 샘

 

 

매일 에어컨을 가동한 6월 말부터의 전기사용량을 보면

6월 25일부터 7월 9일까지 전기사용량은 415.5 kWh이다.

하루에 평균 27.7 kWh를 사용했다.

 

7월 전기사용량

 

하루 전기사용량의 편차가 이렇게 크게 나는 이유는 바로 "날씨", 정확히는 "외부 습도" 때문이다.

 

실내 공기질 관리를 위해서(CO2, VOC) 24시간 실내 환기장치가 가동 중이다.

문제는 환기장치를 통해 외기가 들어올 때 습기도 같이 들어오다 보니

제습기가 습기를 없애기 위해 일을 하는 셈. (밑 빠진 독에 물 붓기)

 

제습기의 전기사용량은 아래와 같다.

제습기 A

제습기 B

6월 25일부터 7월 9일까지 제습기 두대의 전기사용량은 77 kWh이다.

하루에 평균 5.1 kWh를 사용했다.

 

 

 

위의 모든 결과를 가지고 계산을 해보니 충격적인 결과가 나왔다.

	하루 전기사용량
1. 시스템에어컨 + 제습기 + 실내 전기사용량	27.7 kWh
2. 기본 실내 전기사용량(4월, 5월 평균)	18.7 kWh
3. 제습기 전기사용량	5.1 kWh
1-2-3 = 시스템에어컨 전기사용량	3.9 kWh

 

정말 충격적인 결과다.

제습기 두대가  에어컨보다 전기사용량이 많다니?

 

그렇다고 제습기를 안 쓸 수도 없는 것이

실내 항상성 유지를 위함이기도 하거니와

여름에 불쾌감의 원인이 바로 "습도"이기 때문이다.

 

어쩔 수 없다. 날씨를 탓하자...

 

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3년에 걸친 시스템에어컨 전기사용량 정리.

	자동화 유무	사용조건	1일 에어컨 전기사용량
시범가동	자동화 없음	00시~24시 자동 27℃	15 kWh 이상
2018년	On/Off 자동화 (평균 실내온도 기준)	12시~24시 자동 27℃ 00시~24시 실내 29℃ 이상 켜기, 28℃ 이하 끄기	10 kWh 이상
2019년	On/Off 자동화 (평균 실내온도 기준)	12시~24시 실내 27.5℃ 이상 켜기, 27℃ 이하 끄기 00시~24시 실내 29℃ 이상 켜기, 28℃ 이하 끄기	8 kWh 이상
2020년	스마트 온도 제어 (각 방 제어 + @)	08시~24시 실내 27℃ (송풍, 냉방 작동) 00시~08시 실내 27.5℃ (송풍, 냉방 작동)	4 kWh 이상

2018년, 2019년 전기사용량은 실제로 부과된 전기요금 결과를 바탕으로 평균 계산한 것.