Hvac控制系统和方法

文档序号:4645463阅读:374来源:国知局
Hvac控制系统和方法
【专利摘要】提供了一种用于启动和停用HVAC单元的加热级或冷却级的系统和方法,该系统和方法包括确定对待加热或待冷却的空间进行加热或冷却的需求以及基于所确定的需求来启动HVAC单元的加热级或冷却级。将监视的温度与第一温度设定点进行比较以及将监视的加热级或冷却级的接通时间与第一时间段设定点进行比较。当所监视的接通时间大于第一时间段设定点时,基于对所监视的温度与第一温度设定点的比较来停用加热级或冷却级。然后将所监视的温度与第二温度设定点进行比较。当监视的断开时间大于第二时间段设定点时,基于对所监视的温度与第二温度设定点的比较来重新启动加热级或冷却级。
【专利说明】HVAC控制系统和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月28日提交的美国发明专利申请No. 13/852,465的优先权 并且要求2012年3月30日提交的美国临时申请No. 61/617,887的权益。以上申请的全部 公开内容通过引用合并到本文中。

【技术领域】
[0003] 本公开内容涉及HVAC控制系统和方法,以及更具体地涉及用于控制HVAC系统的 加热级和冷却级的启动和停用的HVAC控制系统和方法。

【背景技术】
[0004] 本部分提供与本公开内容相关的但不一定是现有技术的背景信息。
[0005] 加热、通风和空气调节(HVAC)系统一般可以包括具有加热单元和冷却单元的 HVAC单元,其中加热单元具有多个加热级以及冷却单元具有多个冷却级。例如,HVAC系统 可以包括具有多个加热级和冷却级的屋顶单元以及对各个加热级和冷却级进行启动和停 用以向内部空间提供加热或冷却的HVAC控制模块。HVAC控制模块可以监视建筑物的内部 空间的温度并且基于所监视的温度来启动或停用HVAC系统的加热级或冷却级。然而,加热 级和冷却级的操作导致额外的能耗和能耗成本。


【发明内容】

[0006] 本部分提供了对本公开内容的大体概述,而不是对其全部范围或其所有特征的全 面披露。
[0007] 提供了一种方法,该方法包括:通过HVAC单元的HVAC控制模块来确定对待冷却空 间进行冷却的需求;以及基于所确定的对冷却的需求,通过所述HVAC控制模块来启动所述 HVAC单元的第一冷却级。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块来监视所述HVAC单元的 温度以及所述第一冷却级的接通时间,所述接通时间为自所述第一冷却级启动起所经过的 时间。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第一温度设定点进行比 较以及将所监视的接通时间与第一时间段设定点进行比较。所述方法还包括当所监视的温 度小于所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间段设定点时,通过所 述HVAC控制模块将所述第一冷却级停用。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块来监视 所述第一冷却级的断开时间,所述断开时间为自所述第一冷却级停用起所经过的时间。所 述方法还包括通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述 第二温度设定点大于所述第一温度设定点。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块,将所 监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较。所述方法还包括当所监视的温度大于所述 第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间段设定点时,通过所述HVAC控 制模块重新启动所述第一冷却级。
[0008] 提供了另一方法以及所述方法包括:通过HVAC单元的HVAC控制模块来确定对待 加热空间进行加热的需求,以及基于所确定的对加热的需求,通过所述HVAC控制模块来启 动所述HVAC单元的第一加热级。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块来监视所述HVAC 单元的温度以及所述第一加热级的接通时间,所述接通时间为自所述第一加热级启动起所 经过的时间。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第一温度设定点 进行比较以及将所监视的接通时间与第一时间段设定点进行比较。所述方法还包括当所监 视的温度大于所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间段设定点时, 通过所述HVAC控制模块来停用所述第一加热级。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块 来监视所述第一加热级的断开时间,所述断开时间为自所述第一加热级停用起所经过的时 间。所述方法还包括通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第二温度设定点进行比 较,所述第二温度设定点小于所述第一温度设定点。所述方法还包括通过所述HVAC控制模 块,将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较。所述方法还包括当所监视的温度 小于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间段设定点时,通过所述 HVAC控制模块重新启动所述第一加热级。
[0009] 提供了一种系统以及所述系统包括用于具有第一冷却级的HVAC单元的控制器。 所述控制器包括处理器和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储所述处理器可执 行的指令,用于:确定对待冷却空间进行冷却的需求;基于所确定的对冷却的需求来启动 所述HVAC单元的第一冷却级;监视所述HVAC单元的温度以及所述第一冷却级的接通时间, 所述接通时间为自所述第一冷却级启动起所经过的时间;将所监视的温度与第一温度设定 点进行比较以及将所监视的接通时间与第一时间段设定点进行比较;当所监视的温度小于 所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间段设定点时,停用所述第一 冷却级;监视所述第一冷却级的断开时间,所述断开时间为自所述第一冷却级停用起所经 过的时间;将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述第二温度设定点大于所述第 一温度设定点;将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较;以及当所监视的温度 大于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间段设定点时,重新启动 所述第一冷却级。
[0010] 提供了另一系统,所述系统包括用于具有第一加热级的HVAC单元的控制器。所述 控制器包括处理器和计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执 行的指令,用于:确定对待加热空间进行加热的需求;基于所确定的对加热的需求来启动 所述HVAC单元的第一加热级;监视所述HVAC单元的温度和所述第一加热级的接通时间,所 述接通时间为自所述第一加热级启动起所经过的时间;将所监视的温度与第一温度设定点 进行比较以及将所监视的接通时间与第一时间段设定点进行比较;当所监视的温度大于所 述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间段设定点时,停用所述第一加 热级;监视所述第一加热级的断开时间,所述断开时间为自所述第一加热级停用起所经过 的时间;将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述第二温度设定点小于所述第一 温度设定点;将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较;以及当所监视的温度小 于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间段设定点时,重新启动所 述第一加热级。
[0011] 另外的适用领域根据本文所提供的描述将变得明显。本
【发明内容】
中的描述和具体 示例仅意在例示的目的,而不意欲限制本公开内容的范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0012] 本文所描述的附图仅为了说明所选实施方式而非所有可能的实现方式,并且不意 在限制本公开内容的范围。
[0013] 图1为HVAC系统的示意图;
[0014] 图2为HVAC系统的另一不意图;
[0015] 图3为HVAC控制模块的图;
[0016] 图4为HVAC系统的冷却单元的示意图;
[0017] 图5为另一 HVAC系统的不意图;
[0018] 图6为HVAC系统的热泵单元的示意图;
[0019] 图7为用于HVAC系统的控制算法的流程图;
[0020] 图8为用于HVAC系统的控制算法的流程图;
[0021] 图9为用于HVAC系统的控制算法的流程图;
[0022] 图10为用于HVAC系统的控制算法的流程图;
[0023] 图11为用于HVAC系统的控制算法的流程图;
[0024] 图12为用于HVAC系统的控制算法的流程图;以及
[0025] 图13为用于HVAC系统的控制算法的流程图。
[0026] 贯穿附图的若干视图,对应的附图标记指示对应的部分。

【具体实施方式】
[0027] 现在将参照附图对示例性实施方式进行更充分的描述。
[0028] 如图1所述,HVAC系统5可以包括HVAC单元10和HVAC控制模块12。HVAC单元 10可以包括:具有多个冷却级15、16、17和18的冷却单元14 ;包括多个加热级21、22、23和 24的加热单元20 ;以及除湿单元26。虽然将冷却单元14示为具有4个冷却级15、16、17 和18,但是可以使用具有任意数量冷却级的冷却单元14。例如,可以使用具有单个冷却级 的冷却单元14。此外,虽然将加热单元20示为具有4个加热级21、22、23和24,但是可以 使用具有任意数量加热级的加热单元。例如,可以使用具有单个加热级的加热单元20。
[0029] 另外,HVAC单元10可以包括用于使HVAC系统5内空气循环以对室内空间30进 行加热或冷却的空气处理单元28。例如,HVAC单元10可以与输出管道32相连,该输出管 道将来自HVAC单元10输出的空气导送至室内空间30。HVAC单元10也可以包括输入管道 34,其将来自室内空间30的空气导送回HVAC单元10。HVAC单元10也可以包括将室外空 气导送到HVAC单元10中的室外空气输入管道36。虽然将室内空间30示为单个房间,但是 要理解的是室内空间30可以包括建筑物内部的任意部分,包括例如建筑物内部的任意数 量的房间。
[0030] HVAC控制模块12可以控制冷却单元14-包括冷却级15、16、17和18中每一 个--的启动和停用。HVAC控制模块12也可以控制加热单元20--包括加热级21、22、23 和24中每一个--的启动和停用。HVAC控制模块12也可以控制除湿单元26的启动和停 用。
[0031] 例如,HVAC单元10可以为位于具有由HVAC单元10进行冷却、加热或除湿的一 个或更多内部空间的建筑物的屋顶的屋顶单元(或RTU)。HVAC控制模块12可以为例如 可从乔治亚州肯尼索(Kennesaw, Georgia)的计算机过程控制公司(Computer Process Controls, Inc.)获得的 MultiFlex RCB 屋顶控制器。
[0032] 如以下所进一步详细描述的,HVAC控制模块12可以确定室内空间30所需的加热 容量或冷却容量的量,并且可以基于所确定的所需加热容量或冷却容量的量来启动加热 级21、22、23和24中的一个或更多个或者冷却级15、16、17和18中的一个或更多个。如以 下所进一步描述的,HVAC控制模块12然后可以以调制或脉冲模式对所启动的级中的一个 进行操作,由此基于一定的时间设定点和温度设定点来将调制级停用以及然后重新启动。 例如,HVAC控制模块12可以监视HVAC单元10的温度例如供给温度,并且将所监视的温度 与停用设定点或断开温度设定点进行比较。HVAC控制模块12还可以监视调制级的接通时 间,该接通时间对应于自调制级启动起所经过的时间,并且将所监视的接通时间与用于调 制级的接通时间设定点进行比较。对于冷却,当监视温度在停用设定点或断开温度设定点 以下并且接通时间大于接通时间设定点时,HVAC控制模块12可以停用调制冷却级。对于 加热,当监视温度在停用设定点或断开温度设定点以上并且接通时间大于接通时间设定点 时,HVAC控制模块12可以停用调制加热级。
[0033] 如以下所进一步详细描述的,一旦停用,则HVAC控制模块12可以继续监视HVAC 单元10的特定温度例如供给温度,并且将所监视的温度与启动设定点或接通温度设定点 进行比较。HVAC控制模块12也可以监视调制级的断开时间,其中断开时间对应于自调制 级停用起所经过的时间,并且将所监视的断开时间与用于调制级的断开时间设定点进行比 较。对于冷却,当监视温度在启动设定点或接通温度设定点以上并且断开时间大于断开时 间设定点时,HVAC控制模块12可以启动调制冷却级。对于加热,当所监视的温度在启动设 定点或接通温度设定点以下并且断开时间大于断开时间设定点时,HVAC控制模块12可以 启动调制加热级。
[0034] 以此方式,HVAC控制模块12可以通过停用和重新启动指定的调制级来对加热级 或冷却级中的一个进行调制或脉冲式地调节。停用加热级或冷却级导致能耗和成本降低 以及HVAC单元10的操作较高效。这样,与在不对加热级或冷却级中的一个进行调制的情 况下所有加热级或冷却级的操作相比,对加热级或冷却级中的一个进行调制导致较低的能 耗。以此方式,HVAC控制模块12能够依照室内空间30所需的加热容量或冷却容量的量来 提供充足的加热或冷却,同时减小能耗并提高HVAC单元10的效率。
[0035] 再参照图1,HVAC控制模块12可以与许多环境传感器相连并通信。例如,HVAC控 制模块12可以监视并接收来自位于室内空间30内或附近的室内空气温度传感器40的室 内空间温度数据。此外,HVAC控制模块12可以监视并接收来自位于室内空间30内或附近 的室内湿度传感器42的室内湿度数据。此外,HVAC控制模块12可以监视并接收来自位于 室内空间30内或附近的室内压力传感器44的室内压力数据。可以使用任意数量的室内空 气温度传感器40、室内湿度传感器42和室内压力传感器44。
[0036] HVAC控制模块12还可以监视并接收来自外部空气温度传感器46的外部温度数据 和来自外部湿度传感器47的外部湿度数据。如图1所示,例如,如果HVAC单元10为RTU, 则外部空气温度传感器46和外部湿度传感器47可以附接至RTU的外部。
[0037] HVAC控制模块12还可以监视并接收来自返回空气温度传感器50 (其安装在进入 HVAC单元10的返回气流中)的返回空气温度数据。HVAC控制模块12还可以监视并接收 来自供给空气温度传感器52 (其安装在离开HVAC单元10的供给气流中)的供给温度数据。 HVAC控制模块12还可以监视并接收来自混合空气温度传感器53 (其安装在HVAC单元10 的混合气流(即与室外空气混合的返回空气)中)的温度数据。
[0038] HVAC控制模块12可以监视来自各种环境传感器的数据,将接收的数据与各个预 定的设定点进行比较并且适当地启动和停用冷却单元14的各个冷却级15、16、17和18以 及加热单元20的各个加热级21、22、23和24。
[0039] 另外,HVAC控制模块12可以经由通信总线62与系统控制器60通信。系统控制 器60可以为例如可从乔治亚州肯尼索的计算机过程控制公司获得的爱因斯坦RX制冷控制 器、爱因斯坦BX建筑物/HVAC控制器、E2RX制冷控制器、E2BX HVAC控制器或E2CX便利商 店控制器。
[0040] 系统控制器60可以将设定点传送至HVAC控制模块12。例如,系统控制器60可以 接收来自用户的输入以更改HVAC控制模块12所使用的各个设定点。可替代地,系统控制 器60可以监视从各种环境传感器接收的数据以及可以生成加热或冷却命令并将该命令发 送至HVAC控制模块12。例如,系统控制器60可以基于从各种环境传感器接收的数据来发 出加热或冷却的请求。另外,系统控制器60可以基于从各种环境传感器接收的数据来恰当 地发出将冷却单元14的各个冷却级15、16、17和18以及/或者加热单元20的各个加热级 21、22、23和24进行启动或停用的请求。
[0041] 如图2所示,系统控制器60可以与用于多个HVAC单元10的多个HVAC控制模块 12进行通信。以此方式,系统控制器60可以将设定点传送至HVAC控制模块12中的每一个 以及/或者可以发出对于加热或冷却的请求或者对于将各HVAC单元10中每一个的加热单 元20的各个加热级21、22、23和24以及/或者冷却单元14的各个冷却级15、16、17和18 进行启动或停用的请求。以此方式,单个HVAC系统5可以包括多个HVAC单元10。
[0042] 可替代地,在包含或不包含系统控制器60的情况下,用于各HVAC单元10中每一 个的HVAC控制模块12可以经由通信总线62彼此通信。例如,HVAC控制模块12可以跨 HVAC系统5的所有HVAC单元10来协调冷却单元14的各冷却级15、16、17和18以及加热 单元20的各加热级21、22、23和24的启动和停用。
[0043] 参照图3,HVAC控制模块12可以包括处理器100和存储器102。如以下所进一步 详细描述的,存储器102可以存储用于相关联的HVAC单元10的操作的控制程序104和各 种设定点106。
[0044] 控制程序104包括存储在非暂态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。控 制程序还可以包括存储的数据。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例为:非易失性 存储器、磁性存储器和光学存储器。
[0045] HVAC控制模块12可以包括输入108、输出110和通信端口 112。例如,HVAC控制 模块12可以通过输入108从以上描述的和图1中示出的各种环境传感器接收数据。HVAC 控制模块12可以通过输出110来控制冷却单元14、加热单元20、除湿单元26和空气处理 单元28。例如,HVAC控制模块12可以通过输出110来启动和停用冷却单元14的各个冷却 级15、16、17和18以及加热单元20的各个加热级21、22、23和24。HVAC控制模块12还可 以通过输入108从冷却单元14的各个冷却级15、16、17和18以及加热单元20的各个加热 级21、22、23和24接收验证信号以确认各个级已经对启动信号或停用信号进行了恰当的响 应。
[0046] HVAC控制模块12可以通过通信端口 12与系统控制器60或与其它HVAC控制模块 12进行通信。另外,用户可以通过通信端口 112中的一个、用计算设备--例如移动通信设 备、个人数字助理、笔记本电脑和个人计算机等--与HVAC控制模块12进行连接和通信。 以此方式,可以通过经由通信端口 112的通信来对存储在存储器102中的设定点106恰当 地进行检查或更改。
[0047] 参照图4,以冷却单元14来示出HVAC控制模块12。冷却单元14包括与公共吸入 集管(common suction header) 64 和公共排出集管(common discharge header) 65 相连的 一个或更多个压缩机63。冷却单元14还包括冷凝器66和冷凝器风扇67。冷却单元还包 括蒸发器69。所述一个或更多个压缩机63对递送至冷凝器66的制冷剂蒸气进行压缩,在 冷凝器66中制冷剂蒸气在高压下液化从而向室外空气排热。离开冷凝器66的液体制冷剂 然后被递送至蒸发器69。在热空气移动通过蒸发器69时,液体变成气体从而从空气中移除 热量。空气处理单元28(图1中示出)将空气汲取通过蒸发器69。低压气体然后被递送至 压缩机63并再次被压缩成高压气体以再次开始制冷循环。虽然将图4中的冷却单元14示 为具有4个压缩机,但是可以使用任意数量的压缩机。
[0048] 如图4所示,压缩机63中的每一个对应于冷却级15、16、17和18之一。这样,当 请求启动或停用冷却级15、16、17和18时,可以恰当地启动或停用对应的压缩机63。以此 方式,压缩机63中的每一个可以具有固定的容量并且当请求启动另外的冷却级15、16、17 和18时可以启动对应的压缩机63。
[0049] 可替代地,压缩机63中的一个或更多个可以具有可变容量。例如,压缩机63中的 一个或更多个可以配置有减荷器设备以使得压缩机63可以以低容量模式和高容量模式进 行操作。在这样的情况下,具有减荷器设备的压缩机63可以包括两个独立的冷却级。例如, 在减荷器设备启动的情况下以低容量模式进行操作的压缩机63可以对应于第一冷却级, 以及在减荷器设备停用的情况下以高容量模式进行操作的压缩机63可以对应于第二冷却 级。
[0050] 可以使用各种压缩机容量调制系统。例如,如果使用涡旋式压缩机,则可以使用通 过分离压缩机的涡旋构件来对压缩机进行减荷的涡旋分离系统来改变压缩机容量。在美国 专利No. 6, 213, 731中描述了具有通过分离涡旋构件来对压缩机进行减荷的涡旋分离系统 的涡旋式压缩机,该美国专利No. 6, 213, 731的公开内容通过引用合并到本文中。此外,可 以使用美国专利No. 6, 821,092中描述的延迟吸入系统(其通过为中间加压室开一个至吸 入室的孔来对压缩机容量进行调制)来改变压缩机容量,其中美国专利No. 6, 821,092的公 开内容通过引用合并到本文中。此外,可以使用美国专利No. 6, 619, 936中描述的制冷剂注 入系统来改变压缩机容量,该美国专利No. 6, 619, 936的公开内容通过引用合并到本文中。 此外,可以使用美国专利No. 6, 206, 652中描述的阻塞式吸气系统来改变压缩机容量,该美 国专利No. 6, 206, 652的公开内容通过引用合并到本文中。另外,一个或更多个压缩机63 可以包括可变速度电动机,从而可以通过改变电动机的速度来改变压缩机容量。
[0051] 参照图5,示出替代性HVAC系统5a和HVAC单元10a。除了 HVAC单元10a包括代 替冷却单元14的热泵单元70以外,HVAC系统5a和HVAC单元10a与图1中的HVAC系统5 和HVAC单元10a类似。热泵单元70以加热模式或者冷却模式进行操作。这样,热泵单元 70包括可以操作为加热级或者冷却级的多个热泵级71、72、73和74。当以加热模式进行操 作时,热泵级71、72、73和74用作加热级。当以冷却模式进行操作时,热泵级71、72、73和 74用作冷却级。另外,HVAC单元10a包括具有额外的加热级76的额外的加热单元75。当 所有热泵级71、72、73和74操作为加热级且仍需求额外的加热容量时,额外加热级76 -般 用作后备加热级。
[0052] 参照图6,以热泵单元70来示出HVAC控制模块12。热泵单元70包括与公共吸入 集管64和公共排出集管65相连的一个或更多个压缩机63。热泵单元70还包括第一热交 换器80、风扇81和第二热交换器82。空气处理单元28 (图5中示出)将空气汲取通过第二 热交换器82。热泵单元70还包括由HVAC控制模块12控制以将经压缩的制冷剂从公共排 出集管65引导至第一热交换器80或者第二热交换器82的换向阀83--这取决于热泵单 元70以加热模式还是冷却模式进行操作。在冷却模式下,制冷剂被从压缩机63和公共排 出集管65递送至第一热交换器80,接着到达第二热交换器82,然后回到公共吸入集管64。 在加热模式下,制冷剂被从压缩机63和公共排出集管65递送至第二热交换器82,接着到达 第一热交换器82,然后回到公共吸入集管64。在每种情况下,低压气体被递送回压缩机63 并被压缩成高压气体以再次开始循环。虽然将图6中的热泵单元70示为具有4个压缩机, 但是可以使用任意数量的压缩机。
[0053] 如图6所示,压缩机63中每一个对应于热泵级71、72、73和74之一。这样,当请 求启动或停用热泵级71、72、73和74时,可以恰当地启动或停用对应的压缩机63。以此方 式,压缩机63中的每一个可以具有固定的容量,并且当请求启动另外的热泵级71、72、73和 74时将会启动对应的压缩机63。
[0054] 可替代地,如上关于冷却单元14所描述的,压缩机63中的一个或更多个可以具有 可变容量。例如,压缩机63中的一个或更多个可以配置有减荷器设备以使得压缩机63可 以以低容量模式和高容量模式进行操作。在这样的情况下,具有减荷器设备的压缩机63可 以包括两个独立的热泵级71、72、73和74。例如,在减荷器设备启动的情况下以低容量模式 进行操作的压缩机63可以对应于第一热泵级,以及在减荷器设备停用的情况下以高容量 模式进行操作的压缩机63可以对应于第二热泵级。热泵单元70也可以使用以上描述的、 与冷却单元14使用的相同类型的压缩机容量调制系统。
[0055] 为了控制HVAC单元10、10a,HVAC控制模块12可以监视要进行加热或冷却的空间 的温度并将监视温度与设定点进行比较。例如,HVAC控制模块12可以监视位于室内空间 30内或者附近的室内空气温度传感器40 (如图1和图5中所示)所指示的室内空间温度。 HVAC控制模块12然后可以将室内空间温度与室内空间温度设定点进行比较并基于该比较 来确定所需的加热或冷却容量。
[0056] 参照图7,示出一种控制算法700,用于确定所需冷却容量以及确定要设置为"有 效"的冷却级的数量。如上所讨论的,冷却级可以是冷却单元14的冷却级15、16、17和18 或者以冷却模式操作的热泵单元70的热泵级71、72、73和74。此外,虽然将控制算法700 描述为由HVAC控制模块12来执行,但是控制算法700同样可以由与HVAC控制模块12通 信的系统控制器60来执行。控制算法700在702处开始。在704处,HVAC控制模块12从 室内空气温度传感器40接收室内温度。在706处,将室内温度与室内温度冷却设定点进行 比较。例如,室内温度冷却设定点可以为70华氏度。在708处,HVAC控制模块12可以基于 室内温度和室内温度冷却设定点之间的比较、使用PID控制策略在0%与100%之间确定所 需冷却容量。例如,当室内温度与室内温度冷却设定点之间的差相对较小时,可能需求较少 的冷却容量。例如,冷却容量可以设置成总可用冷却容量的25%。当室内温度与室内温度 冷却设定点之间的差相对较大时,可能需求较多的冷却容量。例如,冷却容量可以设置成总 可用冷却容量的100%。HVAC控制模块12可以在控制算法700的随后的迭代期间,基于所 监视的室内温度和室内温度冷却设定点、使用PID控制策略来连续地更新所需冷却容量。
[0057] 在710处,HVAC控制模块12可以基于所需冷却容量的百分比来确定要设置为"有 效"的冷却级的数量。例如,如果在HVAC单元10中四个冷却级可用:25%的所需冷却容量 对应于将单个级设置为有效;50 %的所需冷却容量对应于将两个级设置为有效;75 %的所 需冷却容量对应于将三个级设置为有效;以及100%的所需冷却容量对应于将四个级设置 为有效。例如,如果在HVAC单元10中三个冷却级可用:33%的所需冷却容量对应于将单个 级设置为有效;67%的所需冷却容量对应于将两个级设置为有效;以及100%的所需冷却 容量将对应于三个级设置为有效。例如,如果在HVAC单元10中两个冷却级可用:50%的所 需冷却容量对应于将单个级设置为有效;以及100%的所需冷却容量对应于将两个级设置 为有效。例如,如果在HVAC单元10中一个冷却级可用,则100%的所需冷却容量对应于将 单个级设置为有效。在每种情况下,〇%的所需冷却容量将对应于无冷却级被设置为有效。
[0058] 如以下表1所示,HVAC控制模块12可以使用PID开和关百分比设定点来将冷却 级设置成有效。表1包括用于具有1、2、3和4个冷却级的冷却单元14的示例性设定点以 及用于以冷却模式操作的具有1、2、3和4个热泵级的热泵单元70的示例性设定点。如所 示的,对于单个冷却级,单个冷却级在所需冷却容量为100%时可以设置为有效并且可以连 续设置为有效直到所需冷却容量为〇%为止。对于2个冷却级:第一冷却级在所需冷却容 量为50%时可以设置为有效并且可以连续设置为有效直到所需冷却容量为0%为止;以及 第二冷却级在所需冷却容量为100 %时可以设置为有效并且可以连续设置为有效直到所需 冷却容量为50 %为止。对于3个冷却级:第一冷却级在所需冷却容量为33 %时可以设置为 有效并且可以连续设置为有效直到所需冷却容量为0%为止;第二冷却级在所需冷却容量 为67%时可以设置为有效并且可以连续设置为有效直到所需冷却容量为33%为止;以及 第三冷却级在所需冷却容量为100 %时可以设置为有效并且可以连续设置为有效直到所需 冷却容量为67 %为止。对于4个冷却级:第一冷却级在所需冷却容量为25 %时可以设置为 有效并且可以连续设置为有效直到所需冷却容量为0%为止;第二冷却级在所需冷却容量 为50%时可以设置为有效并且可以连续设置为有效直到所需冷却容量为25%为止;第三 冷却级在所需冷却容量为75%时可以设置为有效并且可以连续设置为有效直到所需冷却 容量为100%为止。
[0059]

【权利要求】
1. 一种方法,包括: 通过HVAC单元的HVAC控制模块来确定对待冷却空间进行冷却的需求; 基于所确定的对冷却的需求,通过所述HVAC控制模块来启动所述HVAC单元的第一冷 却级; 通过所述HVAC控制模块来监视所述HVAC单元的温度以及所述第一冷却级的接通时 间,所述接通时间为自所述第一冷却级启动起所经过的时间; 通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第一温度设定点进行比较以及将所监视 的接通时间与第一时间段设定点进行比较; 当所监视的温度小于所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间 段设定点时,通过所述HVAC控制模块将所述第一冷却级停用; 通过所述HVAC控制模块来监视所述第一冷却级的断开时间,所述断开时间为自所述 第一冷却级停用起所经过的时间; 通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述第二温度 设定点大于所述第一温度设定点; 通过所述HVAC控制模块,将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较;以及 当所监视的温度大于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间 段设定点时,通过所述HVAC控制模块重新启动所述第一冷却级。
2. 根据权利要求1所述的方法,其中,监视所述HVAC单元的温度包括监视离开所述 HVAC单元的空气的供给温度。
3. 根据权利要求1所述的方法,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的冷却级,所述 方法还包括: 基于所述对冷却的需求,通过所述HVAC控制模块来启动所述至少一个另外的冷却级; 以及 在所述第一冷却级停用时以及在所述第一冷却级重新启动时始终对所述至少一个另 外的冷却级进行操作。
4. 根据权利要求1所述的方法,还包括: 通过所述HVAC控制模块来接收用于对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所 述第一时间段设定点和所述第二时间段设定点中至少一个进行更改的用户输入。
5. 根据权利要求1所述的方法,还包括: 通过所述HVAC控制模块对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间 段设定点和所述第二时间段设定点中的至少一个进行更改; 在对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二 时间段设定点中的所述至少一个进行更改之后,通过所述HVAC控制模块来评估所述HVAC 单元的性能;以及 基于所述评估,通过所述HVAC控制模块来确定是否对所述第一温度设定点、所述第二 温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二时间段设定点中的所述至少一个进行进一 步更改。
6. 根据权利要求1所述的方法,其中,所述HVAC单元包括热泵单元,并且所述第一冷却 级为以冷却模式进行操作的所述热泵单元的热泵级。
7. 根据权利要求1所述的方法,还包括: 通过所述HVAC控制模块来监视所述待冷却空间的室内温度;以及 通过所述HVAC控制模块将所述室内温度与第三温度设定点进行比较; 其中,所述确定对冷却的需求基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较。
8. 根据权利要求7所述的方法,还包括: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较,通过所述HVAC控制模块来确定 所需冷却容量的量; 其中所述确定对冷却的需求基于所述所需冷却容量的量,以及其中基于所确定的对冷 却的需求来启动所述第一冷却级是基于所述所需冷却容量的量的。
9. 根据权利要求7所述的方法,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的冷却级,所述 方法还包括: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较,通过所述HVAC控制模块来启动 所述至少一个另外的冷却级;以及 在所述第一冷却级停用时以及在所述第一冷却级重新启动时始终对所述至少一个另 外的冷却级进行操作。
10. 根据权利要求1所述的方法,其中,确定对所述待冷却空间进行冷却的需求包括通 过所述HVAC控制模块来接收对所述待冷却空间进行冷却的请求。
11. 根据权利要求10所述的方法,其中,接收对所述待冷却空间进行冷却的请求包括 接收来自与所述HVAC控制模块通信的系统控制器的、对于冷却的请求。
12. -种方法,包括: 通过HVAC单元的HVAC控制模块来确定对待加热空间进行加热的需求; 基于所确定的对加热的需求,通过所述HVAC控制模块来启动所述HVAC单元的第一加 执级. 通过所述HVAC控制模块来监视所述HVAC单元的温度以及所述第一加热级的接通时 间,所述接通时间为自所述第一加热级启动起所经过的时间; 通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第一温度设定点进行比较以及将所监视 的接通时间与第一时间段设定点进行比较; 当所监视的温度大于所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间 段设定点时,通过所述HVAC控制模块来停用所述第一加热级; 通过所述HVAC控制模块来监视所述第一加热级的断开时间,所述断开时间为自所述 第一加热级停用起所经过的时间; 通过所述HVAC控制模块,将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述第二温度 设定点小于所述第一温度设定点; 通过所述HVAC控制模块,将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较;以及 当所监视的温度小于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间 段设定点时,通过所述HVAC控制模块重新启动所述第一加热级。
13. 根据权利要求12所述的方法,其中,监视所述HVAC单元的温度包括监视离开所述 HVAC单元的空气的供给温度。
14. 根据权利要求12所述的方法,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的加热级,所 述方法还包括: 基于所述对加热的需求,通过所述HVAC控制模块来启动所述至少一个另外的加热级; 以及 在所述第一加热级停用时以及在所述第一加热级重新启动时始终对所述至少一个另 外的加热级进行操作。
15. 根据权利要求12所述的方法,还包括: 通过所述HVAC控制模块来接收用于对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所 述第一时间段设定点和所述第二时间段设定点中至少一个进行更改的用户输入。
16. 根据权利要求12所述的方法,还包括: 通过所述HVAC控制模块对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间 段设定点和所述第二时间段设定点中的至少一个进行更改; 在对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二 时间段设定点中的所述至少一个进行更改之后,通过所述HVAC控制模块来评估所述HVAC 单元的性能;以及 基于所述评估、通过所述HVAC控制模块来确定是否对所述第一温度设定点、所述第二 温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二时间段设定点中的所述至少一个进行进一 步更改。
17. 根据权利要求12所述的方法,其中,所述HVAC单元包括热泵单元,以及所述第一加 热级为以加热模式进行操作的所述热泵单元的热泵级。
18. 根据权利要求12所述的方法,还包括: 通过所述HVAC控制模块来监视所述待加热空间的室内温度;以及 通过所述HVAC控制模块将所述室内温度与第三温度设定点进行比较; 其中,所述确定对加热的需求基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较。
19. 根据权利要求18所述的方法,还包括: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较,通过所述HVAC控制模块来确定 所需加热容量的量; 其中所述确定对加热的需求基于所述所需加热容量的量,以及其中基于所确定的对加 热的需求来启动所述第一加热级是基于所述所需加热容量的量的。
20. 根据权利要求18所述的方法,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的加热级,所 述方法还包括: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较,通过所述HVAC控制模块来启动 所述至少一个另外的加热级;以及 在所述第一加热级停用时以及在所述第一加热级重新启动时始终对所述至少一个另 外的加热级进行操作。
21. 根据权利要求12所述的方法,其中,确定对所述待加热空间进行加热的需求包括 通过所述HVAC控制模块来接收对所述待加热空间进行加热的请求。
22. 根据权利要求21所述的方法,其中,接收对所述待加热空间进行加热的请求包括 接收来自与所述HVAC控制模块通信的系统控制器的、对于加热的请求。
23. -种系统,包括: 用于具有第一冷却级的HVAC单元的控制器,所述控制器包括处理器和计算机可读存 储介质,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的指令,用于: 确定对待冷却空间进行冷却的需求; 基于所确定的对冷却的需求来启动所述HVAC单元的第一冷却级; 监视所述HVAC单元的温度以及所述第一冷却级的接通时间,所述接通时间为自所述 第一冷却级启动起所经过的时间; 将所监视的温度与第一温度设定点进行比较以及将所监视的接通时间与第一时间段 设定点进行比较; 当所监视的温度小于所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间 段设定点时,停用所述第一冷却级; 监视所述第一冷却级的断开时间,所述断开时间为自所述第一冷却级停用起所经过的 时间; 将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述第二温度设定点大于所述第一温度 设定点; 将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较;以及 当所监视的温度大于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间 段设定点时,重新启动所述第一冷却级。
24. 根据权利要求23所述的系统,其中,监视所述HVAC单元的温度包括监视离开所述 HVAC单元的空气的供给温度。
25. 根据权利要求23所述的系统,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的冷却级,所 述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的另外的指令,用于: 基于所述对冷却的需求来启动所述至少一个另外的冷却级;以及 在所述第一冷却级停用时以及在所述第一冷却级重新启动时始终对所述至少一个另 外的冷却级进行操作。
26. 根据权利要求23所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 接收用于对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所 述第二时间段设定点中至少一个进行更改的用户输入。
27. 根据权利要求23所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二时 间段设定点中的至少一个进行更改; 在对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二 时间段设定点中的所述至少一个进行更改之后,评估所述HVAC单元的性能;以及 基于所述评估来确定是否对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时 间段设定点和所述第二时间段设定点中的所述至少一个进行进一步更改。
28. 根据权利要求23所述的系统,其中,所述HVAC单元包括热泵单元,以及所述第一冷 却级为以冷却模式进行操作的所述热泵单元的热泵级。
29. 根据权利要求23所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 监视所述待冷却空间的室内温度;以及 将所述室内温度与第三温度设定点进行比较; 其中,所述确定对冷却的需求基于所述对所述室内温度与所述第三温度设定点的比 较。
30. 根据权利要求29所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较,来确定所需冷却容量的量; 其中所述确定对冷却的需求基于所述所需冷却容量的量,以及其中基于所确定的对冷 却的需求来启动所述第一冷却级是基于所述所需冷却容量的量的。
31. 根据权利要求29所述的系统,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的冷却级,所 述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的另外的指令,用于: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较来启动所述至少一个另外的冷却 级;以及 在所述第一冷却级停用时以及在所述第一冷却级重新启动时始终对所述至少一个另 外的冷却级进行操作。
32. 根据权利要求23所述的系统,其中,确定对所述待冷却空间进行冷却的需求包括 接收对所述待冷却空间进行冷却的请求。
33. 根据权利要求32所述的系统,其中,接收对所述待冷却空间进行冷却的请求包括 接收来自与所述HVAC单元的所述控制器通信的系统控制器的、对于冷却的请求。
34. -种系统,包括: 用于具有第一加热级的HVAC单元的控制器,所述控制器包括处理器和计算机可读存 储介质,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的指令,用于: 确定对待加热空间进行加热的需求; 基于所确定的对加热的需求来启动所述HVAC单元的第一加热级; 监视所述HVAC单元的温度和所述第一加热级的接通时间,所述接通时间为自所述第 一加热级启动起所经过的时间; 将所监视的温度与第一温度设定点进行比较以及将所监视的接通时间与第一时间段 设定点进行比较; 当所监视的温度大于所述第一温度设定点并且所监视的接通时间大于所述第一时间 段设定点时,停用所述第一加热级; 监视所述第一加热级的断开时间,所述断开时间为自所述第一加热级停用起所经过的 时间; 将所监视的温度与第二温度设定点进行比较,所述第二温度设定点小于所述第一温度 设定点; 将所监视的断开时间与第二时间段设定点进行比较;以及 当所监视的温度小于所述第二温度设定点并且所监视的断开时间大于所述第二时间 段设定点时,重新启动所述第一加热级。
35. 根据权利要求34所述的系统,其中,监视所述HVAC单元的温度包括监视离开所述 HVAC单元的空气的供给温度。
36. 根据权利要求34所述的系统,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的加热级,所 述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的另外的指令,用于: 基于所述对加热的需求来启动所述至少一个另外的加热级;以及 在所述第一加热级停用时以及在所述第一加热级重新启动时始终对所述至少一个另 外的加热级进行操作。
37. 根据权利要求34所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 接收用于对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所 述第二时间段设定点中至少一个进行更改的用户输入。
38. 根据权利要求34所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二时 间段设定点中的至少一个进行更改; 在对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时间段设定点和所述第二 时间段设定点中的所述至少一个进行更改之后评估所述HVAC单元的性能;以及 基于所述评估来确定是否对所述第一温度设定点、所述第二温度设定点、所述第一时 间段设定点和所述第二时间段设定点中的所述至少一个进行进一步更改。
39. 根据权利要求34所述的系统,其中,所述HVAC单元包括热泵单元,以及所述第一加 热级为以加热模式进行操作的所述热泵单元的热泵级。
40. 根据权利要求34所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 监视所述待加热空间的室内温度;以及 将所述室内温度与第三温度设定点进行比较; 其中,所述确定对加热的需求基于所述对所述室内温度与所述第三温度设定点的比 较。
41. 根据权利要求40所述的系统,所述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的 另外的指令,用于: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较来确定所需加热容量的量; 其中所述确定对加热的需求基于所述所需加热容量的量,以及其中基于所确定的对加 热的需求来启动所述第一加热级是基于所述所需加热容量的量的。
42. 根据权利要求40所述的系统,其中,所述HVAC单元包括至少一个另外的加热级,所 述计算机可读存储介质存储所述处理器可执行的另外的指令,用于: 基于对所述室内温度与所述第三温度设定点的比较来启动所述至少一个另外的加热 级;以及 在所述第一加热级停用时以及在所述第一加热级重新启动时始终对所述至少一个另 外的加热级进行操作。
43. 根据权利要求34所述的系统,其中,确定对所述待加热空间进行加热的需求包括 接收对所述待加热空间进行加热的请求。
44.根据权利要求43所述的系统,其中,接收对所述待加热空间进行加热的请求包接 收来自与所述HVAC单元的所述控制器通信的系统控制器的、对于加热的请求。
【文档编号】F24F11/02GK104364584SQ201380026387
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】丹尼斯·R·默洛, 蒂莫西·D·坎贝尔, 塞缪尔·史密斯, 约翰·华莱士 申请人:艾默生零售解决方案公司
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