무선 에너지 수확 센서를 사용하여 HVAC 설치 및 개조 간소화

예전에 헛간이나 창고를 사무실 공간으로 개조한 재미있는 건물에 있는 고객을 방문한 적이 있었습니다. 최신 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템이 갖춰지기 이전에 지어진 시설은 사람이 적을 때는 괜찮지만 수백 명의 사람들을 수용할 경우 공기 순환이 문제가 됩니다. 단지 편안함만의 문제가 아니라 원활한 환기는 모두에게 중요하기 때문입니다. 오래된 건물은 예스러운 멋이 있지만 HVAC를 위해 개조하기는 매우 어렵습니다.

예를 들어, 매우 큰 규모의 오래된 사무실 건물에 자리잡은 한 고객이 있었습니다. 이 회사는 다양한 성공을 보이며 오래된 건물을 현대화하려고 했습니다. 가장 큰 문제 중 하나는 환기였기 때문에 회사는 최신 HVAC 컨트롤러가 포함된 덕트와 환기구를 설치했습니다.

하지만 여름이나 겨울에 열려 있는 건물 창은 아주 큰 문제였고 HVAC 시스템이 온도 조절기의 설정에 맞춰 작동하면서 엄청난 양의 에너지를 낭비했습니다. 저는 창문의 개방 여부를 감지해서 HVAC 시스템이 지능적으로 반응할 수 있도록 리드 센서를 설치했습니다. 하지만 당시의 윈도우 센서는 신호와 전력을 위해 센서와 HVAC 컨트롤러 사이를 전선으로 연결해야 했기 때문에 이러한 전선들과 전문적이지 못한 외관이 보기 좋지 않았습니다.

윈도우 리드 센서는 추후 발전하여 배터리로 구동되고 적합한 수신기가 장착된 HVAC 컨트롤러로 무선 신호를 보내게 됩니다. 저는 친구의 도난 경보 시스템에 무선 리드 센서를 설치했습니다. 배터리 구동식 무선 센서는 추가 배선이 필요 없다는 장점이 있지만 배터리 수명이 2년이므로 배터리 교체를 위해 유지 관리가 필요합니다.

물론 소형 배터리는 유지 보수 캐비닛의 엉뚱한 곳에 두거나 잃어버리는 경우가 많다는 자체적인 문제점이 있습니다. 배터리는 또한 시간이 지남에 따라 저장 성능이 저하됩니다. 저는 설치했던 리드 스위치 중 하나의 배터리가 방전된 것을 보고 이를 알게 되었습니다. 게다가 이 배터리는 상점에 가야만 교체용 배터리를 구매할 수 있는 독특한 크기의 배터리였습니다. 저는 이에 의문을 가졌습니다. ‘2년간 선반에 놓아두기만 할 여분의 배터리를 사야 하는 걸까?’하고 말이죠.

설치 및 유지 보수의 딜레마를 해결하는 에너지 수확

그림 1: Illumra E9T-MDCCP 무선 마그네틱 리드 스위치는 문이나 창문 열림 감지에 적합합니다. 배터리가 필요하지 않으며 위의 스위치에서 보이는 직사각형 태양광 전지로 충전됩니다. (이미지 출처: Illumra)

최신 엔지니어링 솔루션은 배터리 교체가 필요치 않은 에너지 수확 기능을 갖춘 무선 윈도우 센서를 설치하는 것입니다. Illumra의 E9T-MDCCP가 좋은 예입니다(그림 1). 자체 전원 공급 무선 제어 제조업체인 Illumra는 902메가헤르츠(MHz) 무선 윈도우 및 도어 센서의 전체 제품군(E9T-MDCCP/E9T-MCS)을 보유하고 있습니다. 환경에 따라 최대 60피트(ft) 거리에서 EnOcean 프로토콜을 사용하여 호환되는 수신기로 전송할 수 있습니다.

E9T-MDCCP는 스위치 본체의 직사각형 태양광 전지를 사용하여 소형 충전식 배터리를 충전합니다. 센서에는 마그네틱 리드 스위치가 있어 제공된 자석 옆에 있을 때 활성화되며, 둘 다 접착제 또는 변조 방지 보안 나사로 부착되어 있습니다.

작동 시 리드 스위치의 자석이 센서에서 4.5밀리미터(mm) 이내에 있어야 닫힌 상태를 생성할 수 있습니다. 리드 센서는 닫힐 때 희미한 딸깍 소리를 냅니다. 열린 위치와 닫힌 위치 사이를 전환할 때는 센서의 LED가 깜박입니다. 이는 설치자가 센서를 적절하게 정렬하는 데 도움이 되며 시스템 진단에도 유용합니다.

완전히 충전되면 E9T-MDCCP는 최대 5일 동안 어둠 속에서 계속 작동할 수 있습니다. 충전식 배터리가 완전히 방전된 경우 스위치가 다시 작동할 때까지 400lux 자연 또는 인공 조명의 25°C 주변 환경에서의 충전에 2.5분 미만이 소요됩니다. 태양광 전지는 일관되고 안정적인 스위치 작동을 유지하기 위해 하루에 약 2시간 200lux 정도의 빛만 있으면 됩니다. 배터리를 정기적으로 교체할 필요가 없기 때문에 스위치와 자석이 벽에 여전히 부착되어 있고 아무도 보안 나사를 건드리지 않았는지 확인하는 것이 유일한 유지 보수 사항입니다.

E9T-MDCCP는 -20°C~+60°C에서 작동이 가능하며 대부분의 건물과 엔터프라이즈 응용 분야에 적합하며, 부품 보관 캐비닛처럼 온도가 제어되지 않는 환경에 방치해도 스위치가 손상되지 않습니다.

이 센서는 창문이나 문에 사용할 수 있고 HVAC에 적합하며 자동 도어 감지, 냉장고 및 보안 도어, 슈퍼마켓 냉각기 및 경보 시스템 등 더 많은 응용 분야에도 사용할 수 있습니다.

에너지 수확에 관심이 있다면 EnOcean의 무선 모듈 및 개발 키트 어레이를 살펴보세요. EDK350U 계열의 에너지 수확 송수신기 평가 키트를 비롯한 다양한 기능을 사용할 수 있습니다(그림 2).

그림 2: EDK350U 에너지 수확 키트에는 태양열 센서, 기계 에너지 발전기 및 센서 어댑터 등 무선 에너지 수확 설계 아이디어 탐색에 필요한 모든 것이 포함되어 있습니다. (이미지 출처: EnOcean)

EDK350U Dolphin 키트에는 데모 기판, USB 게이트웨이, RF 송수신기 모듈, 센서 모듈 어댑터, 태양열 온도 센서, 기계 에너지 발전기, 송신기 모듈, 필요한 모든 케이블링과 소프트웨어 개발 인터페이스가 포함되어 있습니다.

결론

외관, 스타일, 직원의 안락함을 희생하고 싶지 않다면 때때로 기존의 건물 시스템이 현대화에 저항하는 것처럼 보일 수도 있습니다. 처음에는 무선 센서가 있었고, 지금은 무선 센서와 '배터리가 필요 없는' 센서가 있습니다. 올바르게만 이루어진다면 현재 현대화 프로젝트와 향후 설계를 개선하여 전문적인 외관과 최소한의 유지보수를 통해 효율적이고 안정적인 성능을 제공할 수 있습니다.

저는 Illumra 무선 에너지 수확 윈도우 및 도어 센서가 기존 건물의 문제를 해결하여 모든 사람들을 편안하게 만들 것임을 확신합니다.