10BASE-T1L 빌딩 컨트롤러가 지속 가능한 빌딩 관리 시스템을 가능하게 하는 방법

전기차, 친환경 에너지, 소비자 가전 — 이 세 가지 응용 분야(및 기타 여러 분야)는 새로운 기술로 혁신되고 있습니다. 건축 환경(주택, 공장, 사무실, 사업체 등)은 이에 비해 다소 뒤처져 있습니다. 이 글에서는 Analog Devices의 10BASE-T1L 기반 빌딩 컨트롤러가 운영자가 새로운 지속 가능성 및 효율성 목표를 달성하는 데 어떻게 도움이 되고 있는지 탐구합니다.

건물 운영자는 지속 가능성과 에너지 효율 목표를 달성하기 위해 운영 데이터를 활용하여 난방, 환기 및 공조(HVAC) 및 조명과 같은 시스템을 최적화할 수 있는 기술을 찾고 있습니다. 해당 데이터를 완전히 활용하기 위해서는 고급 연결 및 제어 시스템이 중요합니다. 이 기사에서는 건물 관리 시스템(BMS)에서 빌딩 컨트롤러로도 알려진 Ethernet 기반 디지털 컨트롤러(DDC)를 사용하는 이점을 강조하고, 10BASE-T1L 프로토콜이 일반적인 BMS 아키텍처에 어떻게 적합할 수 있는지를 설명합니다.

10 Mbps 데이터 속도, 다양한 토폴로지 지원, 단일 꼬임쌍 케이블을 통한 전력 제공 기능을 갖춘 10BASE-T1L은 포인트 투 포인트, 링, 선형 네트워크 구성에서 DDC 컨트롤러와 엣지 노드에 원활한 이더넷 연결을 제공합니다. 이 기술은 실시간 제어를 제공하며 기존 프로토콜의 한계를 극복하면서 사실상 무제한의 엣지 노드 수를 지원합니다. 데이터 전송 거리가 최대 1km까지 가능하다는 점 때문에 기존 BMS를 업그레이드할 이상적인 솔루션으로 기존 단일 꼬임쌍 배선을 재사용할 수 있습니다. 해당 기술의 기능은 전력 소모가 높은 게이트웨이의 필요성을 없애며, 클라우드와 엣지 간 원활한 연결을 지원합니다. 이는 최신 BMS 기술에 관심 있는 사람들과 건물 운영에 대한 새로운 통찰을 얻고 에너지 효율을 최적화할 가능성을 모색하는 사람들에게 있어 가치 있는 자원이 됩니다.

시스템, 지능형 엣지 센서 및 액추에이터는 건물 관리를 개선하고 지속 가능한 장기적인 효율성을 제공하는 운영 효율성을 제공합니다. 이러한 실행 가능한 통찰력은 에너지 소비를 줄이고 더 안전한 환경을 조성하며, 점유자의 편안함을 증가시켜 생산성을 높이고 더 친환경적인 미래로 나아갈 수 있습니다.

DDC 시스템은 현대 건물 관리를 위해 필수적이며, 다양한 건물 시스템을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있도록 합니다. 기술이 발전함에 따라 Ethernet으로 연결된 DDC 시스템이 더욱 널리 보급되어 건물의 효율성과 안전성을 더 향상시킬 것입니다. Analog Devices의 ADIN1100 PHY, ADIN1110 MAC PHY, ADIN2111 2포트 스위치는 DDC 시스템에 10BASE-T1L을 추가하기 위한 이상적인 솔루션입니다. 이 기술은 프로세스 값, 구성 정보, 소프트웨어 업데이트 및 진단 데이터를 전송할 수 있어 건물 시스템 관리와 유지관리가 더욱 용이해집니다. 최대 1km의 케이블 길이를 지원하는 10BASE-T1L은 진단 기능을 갖추어 시스템의 문제를 빠르고 효율적으로 해결할 수 있도록 돕습니다.

10BASE-T1L을 Modbus IP 및 BACnet IP와 같은 소프트웨어 스택과 통합하면 산업 자동화 시스템을 위한 포괄적인 솔루션을 제공하여 효율적인 데이터 수집, 장치 제어 및 시스템 모니터링을 가능하게 합니다. 그림 1은 10BASE-T1L 제품이 HVAC 컨트롤러 및 룸 컨트롤러에 통합되어 링 또는 라인 토폴로지에서 여러 룸 또는 빌딩 컨트롤러와 통신하는 방법을 보여줍니다.

이더넷으로 연결된 빌딩 컨트롤러와 ADI 기술에 대한 포괄적 이해와 심층적인 탐구를 위해, 이 교육 영상을 확인하는 것을 권장합니다. 이 영상은 이 분야의 최신 기술 발전 및 개발에 대한 유용한 정보와 통찰력을 제공합니다.

가변 공기량(VAV) 시스템은 다양한 구역/지역에 여러 시스템을 설치하여 편안한 온도 수준을 유지하는 현대 사무실 건물에서 일반적으로 사용되는 HVAC 장치/컨트롤러입니다. 동일한 환기 시스템을 사용하면서도 공급되는 공기의 양을 조절하여 온도를 일정하게 유지함으로써, 서로 다른 구역이 서로 다른 온도에서 작동할 수 있도록 합니다. 적절한 환기를 보장하기 위해 VAV 시스템은 필요한 댐퍼 조정을 계산하고 명령하는 DDC 프로그래밍을 사용합니다.

현대식 프로그래머블 VAV 존 컨트롤러는 내장 액추에이터를 포함하며, 터미널 팬을 작동시키고 공간으로 들어오는 조정된 공기 흐름을 조절하여 존 온도를 유지합니다. 단일 덕트, 병렬 팬 박스 터미널 및 가변적인 열을 가진 직렬 팬 박스 터미널에 대한 전용 제어 기능을 제공합니다. 컨트롤러는 댐퍼 액추에이터와 통합 프로그래머블 DDC라는 두 가지 주요 블록으로 구성됩니다. 또한 VAV 애플리케이션에서 공기의 부피를 올바르게 조정하고 공기 품질을 모니터링하기 위해 필요한 다양한 센서 인터페이스를 지원합니다. 프로그래머블 VAV 존 컨트롤러는 존 온도를 측정 및 표시하고, 사용 점유 여부를 감지하며, 덕트 온도를 측정하고, 방출 공기의 온도를 측정하며, 존의 습도와 이슬점 결정 값을 측정하고, CO2 농도를 감지하며, AV 박스 팬 속도를 제어할 수 있습니다. 공항과 같은 대규모 건물에서 10BASE-T1L 컨트롤러를 사용하면 최적의 에너지 효율과 실내 공기 품질을 제공하는 동시에 유지보수 비용과 운영 비용을 줄일 수 있습니다.

이 애플리케이션에서는 Figure 2에 표시된 것처럼 공항의 특정 구역에 중점을 둘 것입니다. 그러나 여기에서 설명된 VAV 시스템과 제어 알고리즘은 다른 대형 건물에도 적용될 수 있다는 점을 주목해야 합니다. 이 구역에는 두 개의 방이 있으며, VAV 시스템은 동일한 구역의 덕트 전반에 걸쳐 서로 다른 위치에 배치된 다섯 개의 센서와 액추에이터를 사용하고 있습니다. 첫 번째 방에서는 두 개의 액추에이터(D1 및 D2), 온도 센서(S1) 및 압력 센서(S2)가 사용됩니다. S1과 S2는 터미널 근처의 공급 공기 덕트에 위치하며, 두 센서는 D2를 배기 공기 댐퍼로, D1을 신선 공기 댐퍼로 사용하여 방의 공기 흐름을 제어합니다.

마찬가지로, 두 번째 방에서는 동일한 수의 센서와 액추에이터(D3, D4, S3, S4)가 사용되지만, 방의 추가 부하로 인해 CO2 센서(S5)와 추가 액추에이터(D5)가 환기 시스템의 반환 공기 덕트에 추가되어 공기 흐름 및 품질을 보다 잘 제어할 수 있습니다. VAV 제어 유닛은 제어 루프 알고리즘을 사용하여 센서와 액추에이터를 모니터링하고 제어합니다. 이는 온도 및 압력 센서에서의 판독값을 기반으로 댐퍼 위치를 조정하고, 프로그래밍된 방식에 따라 작동합니다. 예를 들어, 첫 번째 방의 온도가 변화하면 VAV 유닛은 D1 및 D2 댐퍼를 열거나 닫아 공급 공기 덕트에 압력 변화를 일으키게 되며, 이는 S2를 사용하여 감지할 수 있습니다. 압력이 증가하면 VAV 유닛은 그 변화를 감지하고 공조 장치(AHU)에 위치한 팬 속도를 줄입니다.

모든 센서는 라인 토폴로지로 연결되어 있으며 덕트워크의 서로 다른 위치에 배치되어 있습니다. 각 댐퍼는 점대점 토폴로지를 사용하여 VAV 유닛에서 직접 연결됩니다. 기존 인프라는 케이블 길이, 임피던스, 두께 및 가장 중요한 시스템 DC 루프 저항의 제한으로 인해 심각하게 제한됩니다. 그러나 이러한 문제를 해결하기 위해 10BASE-T1L DDC 컨트롤러를 사용하여 단일 트위스트 페어 케이블만으로 1km에 걸쳐 센서 및 액추에이터 네트워크의 실시간 제어를 제공할 수 있습니다.

또한, 10BASE-T1L 조정 장치 액추에이터는 댐퍼의 작동 시간과 최소 설정점 위치를 미세 조정하기 위해 원격으로 설정할 수 있습니다. 또한, 고장 시 댐퍼를 평가하는 데 사용할 수 있습니다. VAV 시스템은 공항과 같은 대형 건물에서 쾌적한 환경을 유지하기 위한 강력한 도구입니다. 다양한 위치에 배치된 센서와 액추에이터를 사용하여, VAV 유닛은 일정한 온도와 압력을 유지하기 위해 공기 흐름과 품질을 조절할 수 있습니다. 10BASE-T1L DDC 컨트롤러와 같은 첨단 기술의 도움으로 HVAC 시스템은 제어 및 유지 관리가 가능하며 에너지 절약을 통해 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

빌딩 컨트롤러에 10BASE-T1L을 추가하면 복잡한 고전력 게이트웨이의 필요성이 제거되고, 단일 트위스트 페어 케이블을 사용하여 장거리에서 센서 및 액추에이터를 실시간으로 제어함으로써 BMS를 향상시킬 수 있습니다. 빌딩 컨트롤러는 네트워크 성능과 요구 사항에 따라 사실상 무제한의 엣지 장치를 사용하면서 더 긴 도달 거리를 달성할 수 있습니다. 10BASE-T1L을 지원하는 빌딩 컨트롤러는 네트워크 장애를 모니터링하고, 고장 감지 및 케이블 진단 기능을 사용하여 배선 문제를 정의할 수도 있습니다.