本發(fā)明涉及用于控制hvac(加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié))系統(tǒng)的操作的方法和系統(tǒng)。具體地,本發(fā)明涉及用于控制具有用于調(diào)整hvac系統(tǒng)中的流體流量(flow)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)閥門(mén)和用于感測(cè)hvac系統(tǒng)的操作參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器的hvac系統(tǒng)的操作的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在hvac系統(tǒng)中,分區(qū)在住宅建筑中正在變得愈加流行,因?yàn)槠湓试S對(duì)溫度和能量的流動(dòng)的更精細(xì)的調(diào)節(jié)。到區(qū)段(例如建筑中的封閉空間或房間)中的例如空氣的流體的流量(即其量或體積)由致動(dòng)的閥門(mén)或擋板(damper)來(lái)控制。依靠每一個(gè)區(qū)段中的恒溫器的測(cè)量結(jié)果和需求(例如區(qū)段中的所期望的溫度)來(lái)控制閥門(mén)或擋板的位置。需求由用戶或由預(yù)料用戶的需求的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)來(lái)設(shè)置。新一代恒溫器能夠?qū)W習(xí)用戶的習(xí)慣以預(yù)料不同區(qū)段中的需要。而且,新一代恒溫器可以連接到電信網(wǎng)絡(luò)并且可以在其預(yù)料算法中結(jié)合和考慮外部信息,諸如氣候區(qū)、高度和/或天氣預(yù)測(cè)。
區(qū)段中的空氣流量可能被hvac系統(tǒng)中的其他擋板的關(guān)閉和打開(kāi)所影響,使得系統(tǒng)常常相當(dāng)不穩(wěn)定。為了獲得區(qū)段中的空氣流量的壓力無(wú)關(guān)性,在空氣管道中實(shí)現(xiàn)流量傳感器并且響應(yīng)于需求和實(shí)際流量值來(lái)控制擋板位置。
在具有多個(gè)區(qū)段的可變空氣量(vav)hvac系統(tǒng)中,所有擋板的關(guān)閉導(dǎo)致管道系統(tǒng)的可能的機(jī)械損傷并且常常導(dǎo)致不可接受的噪聲水平。此外,如果除了一個(gè)之外的所有擋板被關(guān)閉,則流量的調(diào)節(jié)變得愈加困難,因?yàn)橛捎谶^(guò)量的系統(tǒng)壓力而必須在小范圍內(nèi)控制擋板的位置。
為了克服這些問(wèn)題中的一些,在現(xiàn)有技術(shù)的第一解決方案中,使用具有可變速度的風(fēng)扇。通風(fēng)設(shè)備的速度由本地控制器依靠具有最大開(kāi)口的擋板的位置來(lái)調(diào)整。申請(qǐng)人正在銷售以“風(fēng)扇優(yōu)化器”為名的這樣的解決方案。
在現(xiàn)有技術(shù)的第二解決方案中,調(diào)制旁路擋板用于將(在旁路擋板之后的)總體系統(tǒng)壓力維持在合理限度內(nèi)。然而,利用這樣的旁路擋板的添加來(lái)翻新現(xiàn)有的hvac系統(tǒng)安裝常常是不可能的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供用于控制hvac系統(tǒng)的操作的方法和系統(tǒng),所述方法和系統(tǒng)不具有現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一些。特別地,本發(fā)明的目的是提供用于控制具有用于調(diào)整hvac系統(tǒng)中的流體流量的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)閥門(mén)和用于感測(cè)hvac系統(tǒng)的操作參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器的hvac系統(tǒng)的操作的方法和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一方面中,提供了用于控制到可變空氣量hvac系統(tǒng)的多個(gè)區(qū)段中的空氣流量的方法和系統(tǒng),所述方法和系統(tǒng)不要求具有可變速度的風(fēng)扇或旁路擋板的安裝。
根據(jù)本發(fā)明,這些目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,進(jìn)一步的有利實(shí)施例由從屬權(quán)利要求和描述產(chǎn)生。
hvac系統(tǒng)具有用于調(diào)整hvac系統(tǒng)中的流體流量的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)閥門(mén)和用于感測(cè)hvac系統(tǒng)的操作參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。在本上下文中,術(shù)語(yǔ)“閥門(mén)”有意還包括“擋板”,反之亦然,術(shù)語(yǔ)“擋板”包括“閥門(mén)”,除非被另外明確地陳述。而且,雖然說(shuō)明書(shū)主要提到“空氣”,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,所描述的解決方案一般可適用于流體,包括其他類型的氣體以及液體,例如水。
根據(jù)本發(fā)明,上面提及的目的被特別地實(shí)現(xiàn),在于:為了控制hvac系統(tǒng)的操作,從所述一個(gè)或多個(gè)傳感器經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向基于云的hvac控制中心傳輸hvac系統(tǒng)的所感測(cè)的操作參數(shù)值。在基于云的hvac控制中心中,使用來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的所感測(cè)的操作參數(shù)值和存儲(chǔ)在基于云的hvac控制中心中的校準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算用于致動(dòng)器的控制值。校準(zhǔn)值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的條件下的hvac系統(tǒng)的操作參數(shù)。從基于云的hvac控制中心向致動(dòng)器傳輸用于致動(dòng)器的控制值。
在實(shí)施例中,從致動(dòng)器經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向基于云的hvac控制中心傳輸當(dāng)前閥門(mén)位置值,并且在基于云的hvac控制中心中使用來(lái)自致動(dòng)器的當(dāng)前閥門(mén)位置值、來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的所感測(cè)的操作參數(shù)值和存儲(chǔ)在基于云的hvac控制中心中的校準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算用于致動(dòng)器的控制值,借此校準(zhǔn)值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的閥門(mén)位置和定義的條件下的hvac系統(tǒng)的操作參數(shù)。
可變空氣量hvac系統(tǒng)具有多個(gè)區(qū)段、在從最?。╩inimum)擋板位置至最大(maximum)擋板位置的范圍中操作以用于調(diào)整到hvac系統(tǒng)的區(qū)段中的空氣流量的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)擋板,以及一個(gè)或多個(gè)流量傳感器。
在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中,為了控制到可變空氣量hvac系統(tǒng)的所述多個(gè)區(qū)段中的空氣流量,從所述一個(gè)或多個(gè)流量傳感器經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向基于云的hvac控制中心傳輸流量測(cè)量值。從致動(dòng)器經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向基于云的hvac控制中心傳輸當(dāng)前擋板位置值。在基于云的hvac控制中心中,使用來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)流量傳感器的流量測(cè)量值和存儲(chǔ)在基于云的hvac控制中心中的校準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算使得hvac系統(tǒng)中的壓力不超過(guò)定義的最大壓力閾值的用于致動(dòng)器的最小擋板位置。校準(zhǔn)值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的校準(zhǔn)壓力下和在不同的擋板位置下的hvac系統(tǒng)參數(shù)。從基于云的hvac控制中心向致動(dòng)器傳輸最小擋板位置。
在實(shí)施例中,從一個(gè)或多個(gè)流量傳感器的流量測(cè)量值確定hvac系統(tǒng)中的總流量,并且在基于云的hvac控制中心中使用hvac系統(tǒng)中的總流量來(lái)計(jì)算最小擋板位置。
在另一實(shí)施例中,計(jì)算最小擋板位置包括在基于云的hvac控制中心中使用hvac系統(tǒng)中的總流量和存儲(chǔ)在基于云的hvac控制中心中的校準(zhǔn)流量值來(lái)計(jì)算流量比,校準(zhǔn)流量值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的校準(zhǔn)壓力下和相應(yīng)擋板的當(dāng)前擋板位置下通過(guò)擋板的空氣流量,并且使用流量比計(jì)算用于致動(dòng)器的最小擋板位置。
在實(shí)施例中,在基于云的hvac控制中心中將流量比與閾值進(jìn)行比較,閾值取決于定義的最大壓力閾值,并且依靠流量比與閾值的比較來(lái)計(jì)算最小擋板位置。
在另一實(shí)施例中,計(jì)算最小擋板位置包括在基于云的hvac控制中心中使用hvac系統(tǒng)中的總流量和存儲(chǔ)在基于云的hvac控制中心中的校準(zhǔn)流量值來(lái)計(jì)算壓力比,校準(zhǔn)流量值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的校準(zhǔn)壓力下和在相應(yīng)擋板的當(dāng)前擋板位置下通過(guò)擋板的空氣流量,并且通過(guò)在基于云的hvac控制中心中將壓力比與閾值進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算用于致動(dòng)器的最小擋板位置,閾值取決于定義的最大壓力閾值,并且計(jì)算最小擋板位置依靠壓力比與閾值的比較。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中,從hvac系統(tǒng)經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向基于云的hvac控制中心傳輸需求數(shù)據(jù)。需求數(shù)據(jù)指示hvac系統(tǒng)的區(qū)段的空氣流量要求。使用來(lái)自致動(dòng)器的當(dāng)前擋板位置值,在基于云的hvac控制中心中確定具有最大當(dāng)前開(kāi)口的擋板。在基于云的hvac控制中心中針對(duì)具有最大當(dāng)前開(kāi)口的擋板設(shè)置定義的最大擋板位置。使用需求數(shù)據(jù)和流量測(cè)量值,在基于云的hvac控制中心中針對(duì)hvac系統(tǒng)中的風(fēng)扇計(jì)算使得針對(duì)與具有最大當(dāng)前開(kāi)口的擋板相關(guān)聯(lián)的區(qū)段的需求被滿足的經(jīng)調(diào)整的風(fēng)扇速度。從基于云的hvac控制中心經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向hvac系統(tǒng)中的風(fēng)扇傳輸經(jīng)調(diào)整的風(fēng)扇速度。
在實(shí)施例中,在基于云的hvac控制中心中生成hvac控制報(bào)告,并且從基于云的hvac控制中心經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向在基于云的hvac控制中心中登記的針對(duì)hvac系統(tǒng)的通信終端傳輸hvac控制報(bào)告。例如,hvac控制報(bào)告包括如通過(guò)基于云的hvac控制中心計(jì)算的用于致動(dòng)器的控制值。
除了用于控制到可變空氣量hvac系統(tǒng)的多個(gè)區(qū)段中的空氣流量的方法和系統(tǒng)之外,本發(fā)明還涉及一種包括非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,所述非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)程序代碼,用于控制計(jì)算機(jī)化云中心的處理器,使得云中心實(shí)現(xiàn)執(zhí)行如下步驟的基于云的hvac中心:存儲(chǔ)指示在hvac系統(tǒng)中的定義的條件下的hvac系統(tǒng)的操作參數(shù)的用于hvac系統(tǒng)的校準(zhǔn)值;經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)從hvac系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)傳感器接收所感測(cè)的操作參數(shù)值;使用來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的所感測(cè)的操作參數(shù)值和用于hvac系統(tǒng)的校準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算用于驅(qū)動(dòng)hvac系統(tǒng)的閥門(mén)以用于調(diào)整hvac系統(tǒng)中的流體流量的致動(dòng)器的控制值;以及經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向hvac系統(tǒng)的致動(dòng)器傳輸用于致動(dòng)器的控制值。
在本發(fā)明的進(jìn)一步方面中,計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),其具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)程序代碼,用于控制計(jì)算機(jī)化云中心的處理器,使得云中心實(shí)現(xiàn)執(zhí)行如下步驟的基于云的hvac中心:存儲(chǔ)用于可變空氣量hvac系統(tǒng)的多個(gè)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)擋板的校準(zhǔn)值,所述擋板由致動(dòng)器在從最小擋板位置到最大擋板位置的范圍中驅(qū)動(dòng)以用于調(diào)整到hvac系統(tǒng)的多個(gè)區(qū)段中的空氣流量,校準(zhǔn)值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的校準(zhǔn)壓力下和在不同的擋板位置下的hvac系統(tǒng)參數(shù);經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)從hvac系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)流量傳感器接收流量測(cè)量值;經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)從hvac系統(tǒng)的致動(dòng)器接收當(dāng)前擋板位置值;使用來(lái)自所述一個(gè)或多個(gè)流量傳感器的流量測(cè)量值和用于擋板的在其相應(yīng)的當(dāng)前擋板位置下的校準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算使得hvac系統(tǒng)中的壓力不超過(guò)定義的最大壓力閾值的用于致動(dòng)器的最小擋板位置;以及經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)向hvac系統(tǒng)的致動(dòng)器傳輸最小擋板位置。
附圖說(shuō)明
將參照各圖經(jīng)由示例來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明,在所述各圖中:
圖1:示出示意性地圖示了與基于云的hvac中心通信的hvac系統(tǒng)的框圖。
圖2:示出圖示了用于控制到hvac系統(tǒng)的多個(gè)區(qū)段中的可變空氣流量的步驟的示例性序列的流程圖。
圖3:示出圖示了用于依靠hvac系統(tǒng)的流量或壓力比來(lái)確定用于限制系統(tǒng)壓力的最小擋板位置的步驟的示例性序列的流程圖。
圖4:示出圖示了用于控制到具有有著可變速度的風(fēng)扇的hvac系統(tǒng)的多個(gè)區(qū)段中的可變空氣流量的步驟的示例性序列的流程圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中,參考數(shù)字1指的是hvac系統(tǒng),例如可變空氣量(vav)hvac系統(tǒng)。hvac系統(tǒng)1包括流體輸送系統(tǒng)10,例如具有空氣管道和管子的空氣輸送系統(tǒng)10,用于出于加熱、通風(fēng)、冷卻和/或空氣調(diào)節(jié)(hvac)的目的向多個(gè)區(qū)段z1、z2、z3、zi(例如建筑中的封閉空間或房間)遞送空氣。經(jīng)由布置在空氣輸送系統(tǒng)10中的至少一個(gè)機(jī)動(dòng)化風(fēng)扇11來(lái)移動(dòng)空氣。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,在基于液體的hvac系統(tǒng)中,使用泵而不是風(fēng)扇。通過(guò)布置在空氣輸送系統(tǒng)10中的相應(yīng)擋板d1、d2、d3、di來(lái)調(diào)整和調(diào)節(jié)到區(qū)段z1、z2、z3、zi中的每一個(gè)中的空氣流量。通過(guò)相應(yīng)致動(dòng)器a1、a2、a3、ai在從最小擋板位置
依靠實(shí)施例和配置,除了流量傳感器f、f1、f2、f3、fi之外,hvac系統(tǒng)1還包括其他類型的傳感器和數(shù)據(jù)源,用于感測(cè)和生成hvac系統(tǒng)的不同類型的操作參數(shù),所述操作參數(shù)包括輸送系統(tǒng)10中的系統(tǒng)壓力、閥門(mén)和擋板的壓差、風(fēng)扇11或泵的速度、輸送系統(tǒng)10中和區(qū)段z1、z2、z3、zi中的不同位置下的空氣(或流體)的溫度值、擋板和閥門(mén)位置、致動(dòng)器a1、a2、a3、ai的電動(dòng)機(jī)速度等。
本地hvac系統(tǒng)控制器12包括一個(gè)或多個(gè)可操作計(jì)算機(jī),其具有一個(gè)或多個(gè)處理器和一個(gè)或多個(gè)通信模塊,所述一個(gè)或多個(gè)通信模塊被分別配置用于與致動(dòng)器a1、a2、a3、ai或其通信模塊或控制器c1、c2、c3、ci進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,并且依靠實(shí)施例,經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)2與遠(yuǎn)程基于云的hvac中心3進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,如上面在致動(dòng)器a1、a2、a3、ai的上下文中描述的那樣。
基于云的hvac中心3包括一個(gè)或多個(gè)可操作計(jì)算機(jī),其具有一個(gè)或多個(gè)處理器和一個(gè)或多個(gè)通信模塊,所述一個(gè)或多個(gè)通信模塊被分別配置用于與致動(dòng)器a1、a2、a3、ai或其通信模塊或控制器c1、c2、c3、ci進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,和/或依靠實(shí)施例,經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)2與本地hvac系統(tǒng)控制器12進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,如上面在致動(dòng)器a1、a2、a3、ai的上下文中描述的那樣。
在以下段落中,參照?qǐng)D2、3和4描述了用于控制到hvac系統(tǒng)1的區(qū)段z1、z2、z3、zi中的空氣流量
如圖2中所圖示的那樣,在步驟s1中,確定并存儲(chǔ)hvac系統(tǒng)1的校準(zhǔn)值。校準(zhǔn)值指示在hvac系統(tǒng)中的定義的校準(zhǔn)壓力
表格1
校準(zhǔn)值
在步驟s2中,確定空氣輸送系統(tǒng)10中的總空氣流量
在步驟s3中,確定擋板d1、d2、d3、di的當(dāng)前擋板位置
在步驟s4中,基于云的hvac中心3的處理器針對(duì)擋板d1、d2、d3、di確定最小擋板位置
在步驟s5中,針對(duì)擋板d1、d2、d3、di設(shè)置最小擋板位置
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,設(shè)置用于最小擋板位置
圖3圖示了用于通過(guò)基于云的hvac中心3的處理器確定最小擋板位置
在步驟s41中,基于云的hvac中心3的處理器計(jì)算壓力標(biāo)準(zhǔn)以確定經(jīng)更改的最小擋板位置
使用在相應(yīng)擋板d1、d2、d3、di的當(dāng)前擋板位置
使用校準(zhǔn)壓力
在步驟s42中,基于云的hvac中心3的處理器檢查步驟s41的壓力標(biāo)準(zhǔn)以確定增加的最小擋板位置
為了檢查壓力標(biāo)準(zhǔn),基于云的hvac中心3的處理器將壓力標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)的閾值進(jìn)行比較。具體地,基于云的hvac中心3的處理器相應(yīng)地檢查流量比
此外,基于云的hvac中心3的處理器向hvac系統(tǒng)1,例如向本地hvac系統(tǒng)控制器12或者致動(dòng)器a1、a2、a3、ai或其控制器c1、c2、c3、ci或通信模塊,傳輸流量傳感器f1、f2、f3、fi、f的相應(yīng)高度值
如果不滿足壓力標(biāo)準(zhǔn),即如果相應(yīng)地,流量比
在步驟s43中,基于云的hvac中心3的處理器設(shè)置增加的最小擋板位置
隨后,基于云的hvac中心3的處理器在步驟s5中通過(guò)設(shè)置擋板d1、d2、d3、di的最小擋板位置
如圖3中通過(guò)虛線示意性指示的那樣,在具有可選步驟s44的實(shí)施例中,在在步驟s5中設(shè)置最小擋板位置之前,基于云的hvac中心3的處理器通過(guò)從最小擋板位置
圖4涉及其中使用具有可變風(fēng)扇速度的風(fēng)扇11的實(shí)施例。在圖4中,利用相同的參考數(shù)字來(lái)指示對(duì)應(yīng)于圖2或3中圖示的那些步驟的步驟。
在步驟s1中,確定并存儲(chǔ)hvac系統(tǒng)1的校準(zhǔn)值,如上面所描述的那樣。
在步驟sa中,致動(dòng)器a1、a2、a3、ai的控制器c1、c2、c3、ci使用速度傳感器來(lái)確定通過(guò)相應(yīng)擋板d1、d2、d3、di的空氣速度,所述速度傳感器例如與流量傳感器f1、f2、f3、fi組合或基于流量傳感器f1、f2、f3、fi的速度計(jì)。
在步驟sb中,控制器c1、c2、c3、ci控制致動(dòng)器a1、a2、a3、ai的相應(yīng)電動(dòng)機(jī)m1、m2、m3、mi以調(diào)整相應(yīng)擋板d1、d2、d3、di的位置,使得通過(guò)相應(yīng)擋板d1、d2、d3、di的空氣速度
在步驟s2、s3、s4和s5中,基于云的hvac中心3的處理器迭代地設(shè)置用于hvac系統(tǒng)1的最小擋板位置
在步驟sc中,基于云的hvac中心3的處理器或本地hvac系統(tǒng)控制器12將具有最大當(dāng)前擋板位置
在步驟sd中,基于云的hvac中心3的處理器或本地hvac系統(tǒng)控制器12調(diào)整風(fēng)扇11的風(fēng)扇速度以滿足由具有在步驟sc中設(shè)置成定義的最大位置
在進(jìn)一步的實(shí)施例中,基于云的hvac中心3的處理器被配置成生成并向hvac系統(tǒng)1的操作者或用戶傳輸各種hvac控制報(bào)告。例如,使用電子郵件、sms(短消息傳送服務(wù))或其他消息傳送服務(wù)和格式將hvac控制報(bào)告?zhèn)鬏斨料蚧谠频膆vac中心3登記的針對(duì)相應(yīng)hvac系統(tǒng)1的一個(gè)或多個(gè)通信終端,例如傳輸至移動(dòng)通信設(shè)備,諸如移動(dòng)無(wú)線電(蜂窩)電話、平板或者其他移動(dòng)或固定的計(jì)算機(jī)化通信設(shè)備。hvac控制報(bào)告包括校準(zhǔn)報(bào)告、確認(rèn)報(bào)告和/或警告或錯(cuò)誤報(bào)告。校準(zhǔn)報(bào)告包括關(guān)于hvac系統(tǒng)參數(shù)的所確定和存儲(chǔ)的校準(zhǔn)值以及相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)壓力
應(yīng)當(dāng)注意,在描述中,計(jì)算機(jī)程序代碼與特定功能模塊相關(guān)聯(lián)并且步驟的序列以特定順序呈現(xiàn),然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,計(jì)算機(jī)程序代碼可以被不同地組織并且步驟中的至少一些的順序可以更改,而不脫離本發(fā)明的范圍。