자동제어설비 일반사항 KDS 31 35 05 :2021 건설 설계기준

자동제어설비 일반사항 KDS 31 35 05 :2021란?

KDS 31 35 05 : 2021은 건설 분야에서 자동제어설비에 대한 일반적인 사항을 규정하는 한국산업표준(KDS)입니다. 이 기준은 자동제어설비의 계획, 설계, 시공, 시험 및 유지관리에 필요한 일반적인 요구사항과 절차를 제시하여, 설비의 안전성, 신뢰성, 성능 및 유지보수의 용이성을 확보하는 데 목적을 두고 있습니다. 구체적으로는 설비의 기능 및 성능, 안전, 품질 관리, 검사 및 시험 등에 관한 내용을 포함하고 있습니다. 즉, 건축물이나 산업시설 등에 설치되는 자동제어시스템의 전반적인 품질과 안전을 확보하기 위한 기준을 제시하는 문서입니다.

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1. 일반사항

1.1 목적

(1) 이 기준은 건축물과 각종 시설물의 자동제어설비부문에 대한 계획 및 설계 단계에서 개념정립, 규격, 품질성능 등 설계에 필요한 최소한의 기준을 제시함으로써 자동제어설비설계의 기준을 제공하는 것으로 한다.

1.2 적용 범위

(1) 이 기준은 건축법에 해당하는 모든 건축물과 철도역사, 지하철역사, 플랜트공정설비의 운용을 위한 건축물, 정보통신을 위한 건축물, 상하수도, 오폐수설비, 공동구 설비, 소각장설비와 같은 도시기반 시설용 건축물 등의 중앙관제설비, 현장제어설비 및 기타 제어설비의 계획 및 설계에 대해 적용한다. 본 설계기준에 없는 사항은 설계자의 의도에 따른다.

1.3 참고 기준

1.3.1 관련 법규

● 건축법, 건설산업기본법, 건설기술 진흥법, 주택법 및 관계 시행령, 시행규칙, 기준

● 전기사업법, 전기공사업법, 전력기술관리법 및 관계 시행령, 시행규칙, 기준

● 전기통신기본법, 전파법, 방송법, 정보통신공사업법 및 관계 시행령, 시행규칙, 기준

● 화재예방, 소방시설 설치ㆍ유지 및 안전관리에 관한 법률 및 관계 시행령, 시행규칙, 기준

● 에너지이용 합리화법 및 관계 시행령, 시행규칙, 기준

● 도시가스사업법, 고압가스 안전관리법, 액화석유가스의 안전관리 및 사업법, 시행규칙, 기준

● 소음·진동관리법 및 관계 시행령, 시행규칙, 기준

● 기타 본 설계와 관련한 관련 법규, 령, 규칙, 고시, 명령, 조례 및 기준

1.3.2 관련 기준

● KS F ISO 16484-5 건물 자동화 및 제어 시스템- 제5부 : 데이터 통신 프로토콜

1.3.3 참고 사항

(1) 이 기준은 국제전기기술위원회(IEC: International Electrotechnical Commission)의 규격을 적용할 수 있으며, 필요에 따라 미국화재 안전기준(NFC: National Fire Code)의 미국전기공사기준(NEC: National Electrical Code, 2005)을 참고 할 수 있다.

(2) 국내규격과 해외 중요규격(IEC, NEC)의 내용이 상충되는 경우 국내의 관련규정에 없는 경우에 대하여는 해외기준이 기술적으로 타당한 경우에 이를 적용할 수 있다.

1.4 용어의 정의

자동제어설비 일반사항 KDS 31 35 05 :2021 건설 설계기준

이 기준에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의한다.

● 2-위치 제어: 조작량 또는 조작량을 지배하는 신호가 입력의 크기에 의해 2개의 정해진 값 중 어느 하나의 값을 취하는 동작을 말하며, ON/OFF 동작이라고도 한다. 버너, 펌프, 댐퍼 등과 같이 냉/난방 시스템의 각 구성요소를 개폐시킬 때 전기스위치 회로를 사용하여 제어하는 방식이다.

● 개방회로(open loop): 프로세스의 출력이 제어기에 영향을 미치지 않고 입력값에 따라서만 제어기의 제어신호가 결정되는 개회로를 의미한다.

● 건구온도(dry bulb temperature): 온도계의 감열부가 건조된 상태에서 측정한 온도이며, 보통 기온을 측정할 때 사용한다.

● 검출기(sensor): 검출기는 상태값을 측정하는 계측기로서 온도, 습도, 압력, 유량 등 제어 시스템에서 요구되는 물성값을 측정하여 필요에 따라 전압과 전류와 같은 정량적인 값으로 변환시켜 제어기에서 사용한다.

● 검출매체: 압력이나 온도와 같은 변수를 측정하기 위해 측정 위치에서 직접 접촉 또는 노출되는 매개체이다.

● 난방제어기: 게이트웨이와 통신주체가 되어 난방 시스템을 제어하는 장치를 말하며 홈네트워크와 연결되어 난방을 켜고 끄기, 온도 조절 등의 난방 시스템을 제어한다.

● 냉방부하(Cooling load) : 실내 공기를 쾌적한 상태로 유지하기 위하여 단위 시간당 외부로 내보내야 하는 열에너지의 총량을 의미한다.

● 난방부하(Heating load) : 실내의 공기 상태를 필요한 상태로 유지하기 위해 난방에 의해 단위 시간에 공급해야 하는 열량을 의미한다.

● 동특성: 시스템 입력에 변화를 주었을 때 시스템 출력의 변화를 시간에 따라 표시한 것이다.

● 디지털/아날로그변환장치 (D/A converter: Digital/Analog converter): 이산적인 디지털 신호를 연속적인 아날로그 신호로 변환시켜 주는 기계적 또 는 전기적인 장치. 컴퓨터를 제어용으로 사용할 경우 컴퓨터의 출력 데이터를 전압이나 전류 등의 아날로그 모양으로 바꾸는 데 사용된다.

● 블록선도(block diagram): 시스템 각 구성요소의 입력과 출력의 관계를 블록에 도시한 후 각 블록을 연결하여 시스템 전체의 정보 흐름과 상관관계를 이해하기 쉽게 블록과 선을 사용하여 도시한 선도를 말한다.

● 샘플링 주기(sampling rate): 어떤 특정한 과제나 목표를 수행하기 위해 필요한 연산용 데이터를 얻기 위하여 물리적인 측정량을 추출하는 시간 비율

● 서미스터(thermistor): 온도에 따라 전기 저항이 변화하는 반도체로서 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하는 특성과 증가하는 특성을 나타낸다.

● 설정값(setpoint): 운용자나 설정 알고리즘에 의해 설정되는 값으로 제어 시스템을 통해 제어하고자 하는 목적을 달성하기 위하여 설정된 목표값을 의미한다.

● 시간상수(time constant): 1차 시스템에 계단 함수를 입력하였을 경우 최종 출력값의 63.2%에 도달할 때까지 걸리는 시간을 시간상수라 하며 시간상수가 작으면 출력은 입력의 변화에 빠르게 반응하고 시간상수가 크면 느리게 반응한다.

● 아날로그/디지털변환장치(A/D converter: Analog/Digital converter): 연속적인 신호인 아날로그 신호를 부호화된 디지털 신호로 변환하는 장치 온도, 압력, 음성, 영상 신호, 전압 등의 실생활에서 연속적으로 측정되는 신호를 컴퓨터로 입력시키기 위하여 디지털화 시키는 장치이다.

● 알고리즘(algorithm): 주어진 문제를 풀기 위한 절차나 방법을 말하는데 컴퓨터 프로그램을 기술함에 있어 실행 명령어들의 순서를 의미한다.

● 오차(error): 검출된 제어변수와 설정값과의 차이를 의미하며 이 오차를 줄이기 위해 제어기에서 적절한 제어 알고리즘을 사용한다.

● 잔류편차(offset): 정상편차 제어계의 기기상 정밀도 부족으로 인한 미소오차를 더한 편차로서 오차가 없어지면 정상편차와 같은 값을 나타낸다.

● 외란(disturbance): 제어 시스템에 작용하는 원하지 않는 외부 입력으로서 건축물의 공조 시스템에서 창문이나 문을 열 경우와 같이 시스템을 교란시키는 외부 입력을 의미한다.

● 자립형(stand alone): 하나로 독립하여 작동하는 단말 장치. 또는 기능 분산형의 컴퓨터 시스템과는 반대로 1대의 컴퓨터에 모든 것을 맡기는 것을 자립형 시스템이라고 한다.

● 재설정(reset): 동작한 제어기를 초기상태로 되돌리는 것

● 적응제어(adaptive control): 제어계의 환경과 특성의 변화에 따라 제어계 내에 특성이 변화되도록 제어하는 방식이다.

● 제어변수(controlled variable): 조작기의 조작량에 따라 프로세스에서 반응되는 변수 중 제어기에서 사용되는 변수를 의미하며 일반적으로 검출기를 통하여 측정되는 온도, 습도, 압력, 유량, 조도, 전력 등을 사용한다.

● 폐회로(closed loop): 프로세스의 출력을 검출기를 통해 측정하여 입력값과 비교한 후 입력값에 도달할 수 있도록 수정 동작을 계속 수행하는 폐회로를 의미한다.

● 피드백(feedback): 프로세스의 상태를 검출기를 통하여 측정하고 제어기에 입력시키는 것과 같이 제어 시스템에서 출력으로부터 입력의 방향으로 진행되는 것을 의미한다.

● 직접디지털제어기(Direct Digital Controller; DDC): 아날로그 조절기 대신에 마이크로컴퓨터의 제어 로직에 의하여 조작부를 움직이는 제어 장치로서 각종 검출기로부터의 전자적 신호(analog)를 받아 수치화(digital)하여 이 수치에 대한 수리적 연산을 하는 장치이다.

● 프로그램 가능 로직 제어기(Programmable Logic Controller; PLC): PLC는 종래에 사용하던 제어반 내의 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 LSI, 트랜지스터 등의 반도체 소자로 대체시켜, 기본적인 시퀀스 제어 기능에 수치연산 기능을 추가하여 프로그램 제어가 가능하도록 한 자율성이 높은 제어장치이다.

● 가변전압 가변주파수(Variable Voltage Variable Frequency; VVVF): 가변전압 가변주파수 제어는 인버터 등의 교류 전력을 출력하는 전력 변환장치를 두어, 그 출력 교류 전력의 실효 전압과 주파수를 임의로 가변 제어하는 기술을 칭하며 가변전압 가변주파수인 ‘Variable Voltage Variable Frequency’의 머리글자를 따서 VVVF 제어라고 부른다. 이 기술은 팬, 펌프설비, 압연기 등 다양한 생산용 기기와 철도차량, 자동차, 가전제품 등에 널리 이용되고 있다.

자동제어설비 일반사항 KDS 31 35 05 :2021 건설 설계기준

1.5 기호의 정의

내용 없음

2. 조사 및 계획

자동제어 시스템의 기본계획 수립은 다음 사항을 검토하여 결정한다.

(1) 건축물 용도별 특수조건 분석

(2) 설비별 자동제어 시스템 비교 분석

(3) 에너지 절감방안 검토

(4) 건축물 종합시설관리 및 운용 방안 검토

(5) 발주자의 요청

3. 재료

내용 없음.

4. 설계

4.1 기본사항

건물에서 자동제어 설계기준은 에너지 절약 , 인력관리의 합리화, 안정성, 신뢰성 확보

자동운전으로 각종 설비의 관리효율화, 쾌적한 실내 환경유지의 목적을 이룰 수 있어야

한다.

4.2 설계 기준

설계 단계에서는 수립된 자동제어 시스템 계획에 따라 제어대상에 적합한 자동제어 시스템의 기본적 구성 및 제어조건 등을 결정한다.

(1) 대상물 내 각종 설비의 감시 및 제어 기능이 있어야 한다.

(2) 자동제어 시스템 선정 시 효율성, 경제성 및 에너지절약을 종합적으로 고려한다.

(3) 제어장치는 신뢰도가 높고 유지보수가 용이하며 내구연한이 높은 방식을 채택하여야다.

(4) 향후 설비의 증설이나 유지보수 시 유연성 있는 시스템을 채택한다.

(5) 개방형 통신 프로토콜을 사용하여 향후 증설 및 통합을 위한 시스템 개방성을 고려하여야 한다.

자동제어설비 일반사항 KDS 31 35 05 :2021 건설 설계기준

4.3 설계 단계

설계단계는 일반으로 자동제어 시스템 계획단계와 기본설계 및 실시설계를 시행하는 설계단계로 구분되며 설계 순서는 다음과 같다.

(1) 기본설계기본설계 단계에서는 수립된 자동제어 시스템 계획에 따라 제어대상에 적합한 자동제어 시스템의 기본구성, 제어조건 등을 결정하여야 한다.

① 건축물 개요

② 자동제어 공사 종목 및 개요

③ 관계 관공서 등과의 협의사항

④ 기타 제조업자의 견적서 등 추정공사비 산출자료 등

(2) 실시설계실시설계는 기본설계도서에 따라 설계하여 도면, 공사 시방서 공사비 예산서를 작성하며 자동제어설비설계자는 기본설계도면에서 결정된 사항은 건축의장, 건축구조, 건축기계설비, 건축전기설비 등의 관련기술자들과 협의하여 상세한 부분에 걸쳐 내용을 결정하여야 한다.

① 표지 : 공사명칭, 설계자명 및 도면매수 등을 기재

② 목록 : 도면번호와 도면명칭 기재

③ 배치도 : 설계대상 제어 시스템을 기입하고 제어 통신선 입입선로, 검출기 및 조작기 인입선로 등의 구내 배선도 포함하여 기입

④ 단면접속도 : 중앙 제어반, 현장제어반 ,검출기, 조작기, 냉납안 설비ㅐ 등의 주회로의 전기적 접속도를 단선으로 표시

⑤ 계통도 표시

⑥ 배선도 : 각 층마다 평면도 표시

⑦ 기기 시방 및 기기 배치도 표현

⑧ 공사시방서 작성

4.4 설계도서

설계도서는 설계를 진행하는 순서인 기본설계 및 실시설계에 따라 그 내용과 종류가 달라진다.

(1) 기본설계기본설계도서는 설계보고서, 설계내역서, 설계도면 등으로 이루어지며 일반적으로 다음 사항을 참조한다.

① 설계보고서는 공사개요, 사전조사 및 종합 계획보고서, 주요시공 자재 및 공정계획, 시스템 구축계획, 시스템 수행 계획, 계략 공사비 산출서 등으로 구성된다.

② 설계내역서는 설계 설명서, 공정별 세부내역서, 수량산출근거 로 구성된다.

③ 설계도면은 각종 설계도면으로 구성된다.

(2) 실시설계실시설계도서는 일반적으로 설계보고서, 설계내역서, 공사 시방서, 설계도면 등으로 이루어지며 일반적으로 다음 사항을 참조한다.

설계보고서는 사전조사 및 종합 계획보고서, 주요시공 자재 및 공정계획, 시스템 구축계획, 시스템 수행 계획, 공사비 산출서로 구성된다.

설계내역서는 설계 설명서, 공정별 세부내역서, 수량산출근거 로 구성된다.

공사시방서는 공사시방서 및 유지관리 계획서로 구성된다.

설계도면은 각종 설계도면으로 구성된다.

 

자료출처 :국가건설기준센터(KCSC)

 

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