用于气候自动控制的器件和方法技术

一个用于控制操作（ＨＶＡＣ）装置（８０）或其它气候控制装置（５６０）的器件和方法。用户可设置一个用户设置点（１５０）。系统（２０）决定空间在任一给定时间是否占有，以及如是，在预定的允许边缘维持温度在用户设置点（２７０）。如果空间没有被占有（２８０）和温度漂移到允许边缘的外面，则系统允许温度漂移到一个最大的允许边缘，或到一个新的边缘，都是小的（２９０）。新决定的边缘是依赖于系统可漂移和在预定的最大恢复时间内仍然驱动温度实际上回到用户设置点的最大温度边缘的确定。恢复时间依赖于为以前的漂移和驱动（３２０）循环存储的过去温度一时间的数据。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑物内部的温度和其它气候控制因子，尤其对于控制一个根据事先确定的环境标准温度，包括有人在或无人在、可编程的舒适范围、以及可编程的达到这些舒适范围的忍耐时间。
技术介绍
在传统的温度或气候控制系统中(如加热、通风和空调系统，此处统称为“HVAC”)，恒温器用于控制HVAC系统打开或关闭。用户预设一个理想温度(或“用户设置点”)，当被控空间的温度不同于预设温度时，HVAC系统加热或冷却空气直到达到预设温度。因此，传统封闭空间恒温器只是具有测量封闭空间温度探头的开/关钮以及为用户设置其理想温度的方法。这种恒温器的问题是温度维持在用户设置点而无论有人或或无人，都在耗费昂贵自然资源。当无人时，加热或冷却浪费了大量的资源。一些封闭空间的恒温器内置一个时钟并可提供给人们编制不同时间和天数的不同用户设置点的程序。这样的时钟-恒温器为们预料有人时而不是无人时提供不同的HVAC服务。这种方法的问题是时钟-恒温器编程有点麻烦，尤其麻烦的是，当编程是正确的，而人们计划改变而常常使得无法与编程的时间相吻合。一些封闭空间的恒温器具有探测人的传感器。它们由一个有人在时的传统的恒温器转向第二个无人在时的传统恒温器。第二个恒温器具有第二个固定的温度，以便于当无人时由第一个温度漂移(““拨回”或“设定”)一个固定度数。这种恒温器的问题是当有人回到室内时，第二个温度往往离第一个温度太远而无法提供满意的舒适，或离第一个温度太近而无法节约足够的能量。而且，封闭空间和周围的条件不变时，以至于这些恒温器很难调节到能量节约和舒适交替的最优化。即使使用者能确定舒适和在给定时间最大能量节约的最优第二个恒温器设置，不变的条件和那样的设置会很快变为非优化。(一般地，词语“周围”为“周围温度”--用于围绕受控的、常常是封闭的室内或其它空间的温度或其它条件，“空间温度”为受控空间内的温度。)因此，需要有一考虑受控空间的占空状态和对空间及周围条件变化有自动响应的气候控制系统，以便于在满足用户预先设置的舒适、健康和其它标准的同时将能量消耗减到最少。这样的系统应首先考虑为不同人而变化的舒适设置，当人回来时温度和时间要同时能使得温度恢复到最佳设置(此处称为“恢复时间”)。系统应自动适应变化的封闭空间条件，包括变化的热量流入和流出封闭空间，以及封闭空间的不同热量汇(家具、设备、墙面和地面，等等)。而且，要能适应变化的周围条件(如白天或夜晚，夏季或冬季，晴天或雨天，静风或有风)，以及系统对HVAC装置操作性能的变化要有补偿。本专利技术的系统能自动适应所有这些目标。传统系统没有考虑HVAC装置操作和随时间变化的受控空间响应(温度、湿度，等等)。因此需要一个能识别并利用这样的非线性关系的系统来作用于气候控制，如使用指数曲线拟合。专利技术概述本专利技术系统使用一个或多个遥控传感器和基站。遥控传感器为一个探测短暂或长久有人或无人的装置，并能传递这些“占空状态”观测信息给基站。遥控传感器有温度传感器用于给基站报告温度，基站也可另有温度传感器，基站和遥控传感器都由具有存于内存中的控制程序的微处理器来控制以完成本专利技术的功能并控制加热/通风/空调(HVAC)装置以使空间温度维持在用户设置点，该设置点具有如下所述的较宽变化范围。基站控制HVAC装置则基于以往被控空间中的实际操作和系统响应。当人们由不在回来时，他们要求温度在他们能接受的时间内达到他们最佳设置的某点或位于一个范围。因此，基站为一控制HVAC装置完成用户最佳温度和时间的能适应和获悉的机器。基站提供调整用户设置点，即用户设置的理想温度。它还提供如下设置(A)一个特定的温度漂移离开用户设定点的最大温度范围；(B)一个特定的温度回到用户设定点附近的最长的恢复时间(这个最长恢复时间可以是零，使温度总是保持在用户设定点；或也可以是一个非常长的周期(“无限长”)，实际上总是回复到固定的最高温度设定)；和(C)一个特定的为了使系统在特定的恢复时间里返回到用户设定点周围的最小温度范围(实际上可以是零)。基站接收来自与之联系的遥控传感器发射的占空状态。当HVAC装置处于开启(“驱动”)时可以测量、计算和获悉温度-时间的非线性关系，当HVAC装置关闭(“漂移”)时对应不同的关系。一旦获悉漂移和驱动曲线(即漂移和驱动-时间关系)，系统就利用这些信息对未来的控制做出决定，包括在启动HVAC装置之前允许温度漂移设定的范围有多远。一般地，空间不被占据比被占据时允许温度漂移得更远一些。当空间没有被占据时，基站控制HVAC装置不断收集和记录关于封闭空间温度-时间数据并用这些数据在最小水平上通过驱动HVAC装置不断得到最大程度能量节省，以备在特定恢复时间内把温度回复到用户设定点或到用户设定点附近的最小温度范围内。本专利技术系统可论证当某一内标准被满足时的允许漂移时间，即用户不再注意恢复到程序化温度的时间增量的增加。这就导致了额外节省能量。节省能量和装置使用的数量可由系统储存的数据给出。控制参数的其它变化可程序化，如当被控空间在长时间内非占据时扩展允许温度范围，可节约更多能量。附图简介附图说明图1是完成本专利技术的系统框图。图1A表示使用图1系统的用户界面控制。图2为解释本专利技术方法的一个最佳实施例的流程图。图3为描述一个空间的漂移和驱动温度响应的曲线。图4为描述一个空间的漂移温度响应的曲线，确认指数关系的参数就表示这种响应。图5为描述一个空间的驱动温度响应的曲线，确认指数关系的参数就表示这种响应。图6为表示使用多个遥控传感器的本专利技术的基站框图。图7为用于本专利技术的遥控传感器的框图。图8-10为基站不同实施例的框图。图11为用于本专利技术的可程序化预置转换器框图。图12表示用于本专利技术一个实施例中的零交叉回路。优选实施例描述本专利技术导入一个系统，用于通过操纵响应于预定的环境特征水平的变化的一个环境控制单元或装置来控制一个室内或封闭空间的该预定的环境特征的水平，以便于在用户设定点某一范围内在室内中保持特征的现有水平，即用户决定的用于特征的理想水平。本专利技术的一个最佳实施例包括受控驱动加热、通风和空调(HVAC)装置。使用本专利技术使得在现有系统中大量节省能源。本专利技术最好被置于计算机系统10中以控制该装置，如图1所示，表示一个传统的多用途或专用的包括一个与存储器40连接的微处理器30的计算机基站20。输入是通过用户输入设备50连接计算机20；设备50可包括一个键盘、用于声音控制的麦克风、红外或无线遥控设备、触摸屏、或其它任何一种计算机传统输入设备，包括用于与其它计算机或电子设备通讯的输入接口。输出是通过输出设备60，包括任一或多个标准输出设备如监视器、打印机、声音设备、与其它计算机通讯的接口、或其它可接收并用于计算机输出的装置。一个或多个环境特征传感器如提供的温度传器70，直接与计算机20输入口相联或通过一个传统的遥控方法如红外、无线或内置线与计算机相联。其它传感器90以同样方式与计算机20联结或通讯，同样一个或多个用于在给定的受控空间探测有人或无人的占据传感器100也用此法。占据传感器100可以是传统的个人探测器(如商业上可得到的红外探测器)以及与计算机20通讯最好是通过遥控连接，如红外或无线发射或通过内置线传递。如下所述的系统和其变化的每一个通过计算机10根据存储在存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制室内环境特征水平的装置，通过控制环境控制单元的运作来影响室内特征的水平，所说装置内含有一个与上述环境控制单元连接的界面，通过控制信号来控制其运作，该装置包括：一个控制器，包含一个与存储器连接的处理器，该存储器中存有环境控制程序，而该程序中包括通过产生控制信号来控制上述环境控制单元运作的程序指令，存储器中还存有包括第一漂移关系、第一驱动关系、代表所述特征预定水平的预定设置点、相对所述设置点的最大预定范围、相对所述设置点的最小范围和预定的最大恢复时间的数据，控制器还包括一个与所述处理器连接的记时器，用于对关于环境控制的事件记时，所说事件包括所说控制信号的产生和代表室内所说水平的接收；一个与上述控制器连接的输入设备，用于输入至少一个所说的预定设置点、最大区间、最小区间和恢复时间；一个环境特征传感器，与所述控制器连接，用于在任何给定的时间，提供一个代表室内所说特征水平的所说信号；及一个与上述控制器连接的占空传感器，用于判断室内是否被占用，并向控制器发送所说控制信号以采取第一和第二行为，当室内未被占用时采取第一种行为，使房间的所说水平向室内毗邻区域所说特征的周围水平漂移，当室内被占用时采取第二种行为，操纵环境控制单元，驱动室内特征水平离开周围的水平；其中，环境控制程序包括一些指令，当空间未被占据时，仅允许在所述最大范围内漂移，当空间又被占据时，触发该环境控制单元，驱动室内特征水平向所述特征的目标水平在设置点的最小范围内移动；其中，所述最大范围的受限使得所说环境控制单元驱动室内特征水平从最大范围到所述特征目标水平的驱动时间不大于所述预定的最大恢复时间。２、权利要求１所述的装置，其中：所述室内的特征是温度；所述环境特征传感器包括一个温度传感器；所述环境控制单元至少包括一个加热装置、一个空调装置和一个通风装置。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫D赖利，马克H波普克，
申请(专利权)人：斯马特系统国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]