BR112012011657B1 - Dispositivo controlador eletrônico, sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração hvac&r, sistema para controle automático de um sistema de aquecimento,ventilação, ar condicionado, ou refrigeração hvac&r e método para automaticamente controlar e gerenciar a demanda e operação de carga de uma unidade de carga hvac&r - Google Patents

Abstract

dispositivo controlador eletrônico, sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração hvac&r, sistema para controle automático de um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração hvac&r e método para automaticamente controlar e gerenciar a demanda e operação de carga de uma unidade de carga hvac&r a presente invenção provê um dispositivo controlador eletrônico para controlar automaticamente um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração hvac&r, tendo um contador de reciclagem digital, capaz de interceptar um comando de termostato para resfriamento, refrigeração, ou aquecimento, e substituir o comando de termostato com um sinal binário modulado, que opera no estado “ligado” e estado “desligado”, e uma mídia de armazenamento legível por computador, que compreende um programa que inclui um modo de autoconfiguração, capaz de determinar um desempenho de linha base do sistema hvac&r via fase de comissionamento, e capaz de determinar o desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, ou limite de potência, ou uma combinação destes. ademais, o programa pode ajustar o contador de reciclagem digital no estado “ligado” e estado “desligado”, com base na determinação de desempenho ajustado para reduzir o consumo de energia.

Description

“DISPOSITIVO CONTROLADOR ELETRÔNICO, SISTEMA DE AQUECIMENTO, VENTILAÇÃO, AR CONDICIONADO, OU REFRIGERAÇÃO HVAC&R, SISTEMA PARA CONTROLE AUTOMÁTICO DE UM SISTEMA DE AQUECIMENTO, VENTILAÇÃO, AR CONDICIONADO, OU REFRIGERAÇÃO HVAC&R E MÉTODO PARA AUTOMATICAMENTE CONTROLAR E GERENCIAR A DEMANDA E OPERAÇÃO DE CARGA DE UMA UNIDADE DE CARGA HVAC&R”

Histórico da Invenção [0001] A presente invenção se relaciona a um controlador eletrônico para controlar e otimizar automaticamente um equipamento elétrico de ciclagem de operação, incluindo um equipamento de aquecimento a óleo ou a propano controlado através de um sistema de controle elétrico. A presente invenção também se relaciona a um sistema de refrigeração, de ar condicionado, ventilação, e aquecimento, incorporando um controlador eletrônico, e também ao método de uso do citado controlador.

[0002] Sistemas de controle de aquecimento, ventilação, refrigeração e/ou ar condicionado (HVACR ou HVAC&R de Heating, Ventilating, Air Conditioning and/or Refrigeration) são projetados tendo em vista duas funções principais: regulação de temperatura e regulação de umidade. Um foco crescente vem sendo dado à pegada de carbono (“carbon footprint”) e a tecnologias verdes que propiciaram uma série de melhoramentos relacionada à energia, incluindo compressores e ventiladores de velocidade variável, refrigerantes mais eficientes, modificações de ciclagem, e queimadores mais eficientes. Conquanto estes melhoramentos sejam encontrados na maioria de novos equipamentos HVAC&R, ainda persiste uma grande base instalada de equipamentos velhos existentes, ainda em operação, mas frequentemente

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2/60 incapazes de incorporar as vantagens dos melhoramentos relativos ao consumo de energia através de reformas de atualização (retrofit).

[0003] Tecnologias de reforma usuais que visam o uso mais eficiente de energia inclui metodologias como redução do ponto de ajuste, antecipação de temperatura, estagiamento de equipamento, ventiladores de velocidade variável, sensoreamento de carga de loop fechado, em vez de por tempo. Frequentemente, é muito difícil reformar instalações existentes com estas tecnologias, em razão de tais metodologias dependerem, em grande extensão, de detalhes de instalação e configuração do equipamento HVAC&R. Ademais, a aplicação de uma metodologia de economia de energia convencional a um sistema HVAC&R existente é caro, laborioso, e consume um tempo substancial.

[0004] As Patentes U.S. Nos 5.687.138 e 5.426.620 se relacionam a uma chave (switch) especialmente controlada em uma linha de sinais de controle de unidades individuais de equipamento elétrico, tal como uma linha de sinais de controle para uma unidade de ar condicionado standard, que combina um contador de reciclagem digital com uma linha de controle de carga elétrica. O contador de reciclagem digital do dispositivo controlador eletrônico é usado pré-ajustado para prover o controle de demanda em uma ampla gama de equipamentos elétricos.

[0005] A presente invenção reconheceu que é desejável prover uma tecnologia de controle e gerenciamento de demanda específico para reforma para sistemas HVAC&R controlados, usando a ciclagem de operação otimizada, que se mostra mais adaptativa a uma unidade (ou unidades) de carga in situ a ser

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3/60 (serem) controlada(s), e menos suscetível (suscetíveis) a pré-ajustes OEM e/ou considerações de instalador.

Sumário da Invenção [0006] Um aspecto da presente invenção provê um dispositivo de controlador eletrônico para um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração HVAC&R controlado usando ciclagem de operação, que pode automatizar e controlar durações ótimas de tempo ligado e desligado para um dispositivo de carga em um sistema HVAC&R.

[0007] Outro aspecto da presente invenção se relaciona a uma reforma de atualização de um sistema HVAC&R, que é controlado usando ciclagem de operação otimizada com um dispositivo controlador eletrônico, que pode configurar e controlar automaticamente a execução de durações ótimas de tempos ligado e desligado no dispositivo de carga em um sistema HVAC&R.

[0008] Um aspecto adicional da presente invenção se relaciona a prover um método para usar um dispositivo controlador eletrônico em um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração HVAC&R, que é controlado usando ciclagem de operação otimizada, que pode calcular e controlar automaticamente as durações de tempo ligado e desligado no dispositivo de carga em um sistema HVAC&R.

[0009] Aspectos e vantagens adicionais da presente invenção serão estabelecidos, pelo menos em parte, pela descrição que segue, qual, pelo menos em parte, será clarificada a partir da citada descrição e na prática da presente invenção. Outros objetivos e vantagens da presente

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4/60 invenção serão percebidos e realizados por elementos e combinações particularmente salientados ao longo do texto e nas reivindicações.

[0010] Para realizar estas e outras vantagens, de acordo com o propósito da presente invenção, configurada e amplamente descrita nesta, a presente invenção se relaciona a um dispositivo controlador eletrônico destinado a controlar automaticamente um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração HVAC&R, compreendendo um contador de reciclagem digital, capaz de interceptar um comando de termostato para resfriamento, refrigeração, ou aquecimento, e substituir o comando do termostato com um sinal binário modulado, que opera nos estados ligado ou desligado, e uma mídia legível por computador que compreende um programa, incluindo modo de autoconfiguração, que é capaz de determinar o desempenho de linha base do sistema HVAC&R, através de uma fase de comissionamento, e, ademais, capaz de determinar o desempenho ajustado com base consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, limitação de potência ou qualquer combinação destes, e sendo que o programa também é capaz de ajustar os estados ligado e desligado do contador de reciclagem digital, com base na determinação de desempenho ajustado.

[0011] A presente invenção também se relaciona a um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração HVAC&R compreendendo o dispositivo controlador eletrônico indicado, um termostato, e pelo menos uma unidade de carga HVAC&R, operavelmente conectada a uma linha de suprimento de energia elétrica. O controlador eletrônico compreende um contador de reciclagem digital indicado, que é

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5/60 capaz de interceptar um comando de termostato da unidade de carga, e substituir o comando de termostato com um sinal binário modulado, que opera nos estados ligado e desligado, e uma mídia legível por computador que compreende um programa incluindo modo de autoconfiguração, que é capaz de determinar o desempenho de linha do sistema HVAC&R, através de uma fase de comissionamento, e, ademais, sendo capaz de determinar o desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulação de energia, regulação de umidade, ou limitação de potência, ou qualquer combinação destes, e o parâmetro também é capaz de ajustar os estados ligado e desligado do contador de reciclagem digital, com base na determinação de desempenho ajustado. O sistema, adicionalmente, pode incluir pelo menos um sensor remoto de temperatura e/ou umidade, para sensorear condição de temperatura e/ou umidade na zona a ser condicionada com respeito à temperatura e umidade, e o dispositivo controlador eletrônico sendo operável para obter um sinal a partir do mesmo. Alternativamente, nenhum sensor remoto precisa ser usado, sendo que o sinal de temperatura pode ser estimado a partir de dados ASHRARE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers) de temporização existentes de sinal de controle OEM para ponto de ajuste e valores de temperatura de histerese.

[0012] A presente invenção também se relaciona a um sistema HVAC&R que compreende um dispositivo controlador eletrônico incluindo o programa indicado e o contador de reciclagem digital, opcionalmente combinado com pelo menos um sensor remoto de temperatura e/ou umidade localizado na zona a ser condicionada, sendo que o sensor remoto pode transmitir

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6/60 sinais de dados ao controlador com respeito às condições de temperatura e/ou umidade, e o controlador pode calcular e controlar automaticamente a execução de durações ótimas de tempo ligado e desligado do dispositivo de carga no sistema HVAC&R usado para controle de condição da zona, sendo que o dispositivo controlador pode substituir o sinal de controle de termostato do sistema HVAC&R por um sinal de controle binário modulado provindo do controlador.

[0013] A presente invenção também se relaciona a um método para controlar e gerenciar eletricamente automaticamente a demanda de carga em uma unidade de carga HVAC&R, compreendendo as etapas de conectar eletricamente um controlador a uma linha de sinais de controle entre um termostato do dispositivo de carga e a chave de controle de carga de equipamento do dispositivo de carga, sendo que o controlador compreende uma mídia de armazenamento legível por computador, e o contador de reciclagem digital. Uma fase de comissionamento, então, é conduzida com o controlador, que compreende, quando opera o dispositivo de carga para uma pluralidade de ciclos de operação, executar um programa de comissionamento obtido a partir da mídia de armazenamento legível por computador, incluindo um modo de autoconfiguração, onde o programa de comissionamento determina o desempenho de linha base da unidade de carga HVAC&R, através da fase de comissionamento da operação de dispositivo de carga, e determina o desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, e limitação de potência, ou qualquer combinação destes, para o dispositivo de carga. Um comando de termostato para resfriamento, refrigeração, ou aquecimento no

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7/60 controlador pode ser interceptado, e o contador de reciclagem digital pode substituir o comando de termostato por um sinal de controle binário, que opera nos estados ligado e desligado do contador de reciclagem digital, com base na determinação de desempenho ajustado.

[0014] Deve ser entendido que ambas - descrição geral e descrição detalhada, que se seguem - têm um caráter meramente exemplar e explicativo, e não pretendem prover uma explicação adicional à presente invenção além das reivindicações.

[0015] Os desenhos anexos, que estão incorporados nesta, constituem parte integrante da especificação, e ilustram algumas configurações da presente invenção, e, em conexão com a descrição, servem para explicar, de modo mais claro, os princípios da presente invenção.

Descrição Resumida dos Desenhos [0016] A figura 1 representa um diagrama esquemático/ blocos de um sistema HVAC&R, incluindo um controlador eletrônico e um sensor remoto, distinto do sensor de termostato, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0017] A figura 2 representa um diagrama esquemático/ blocos de um sistema HVAC&R, incluindo um controlador eletrônico, sem um sensor remoto distinto do termostato, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0018] A figura 3 representa um diagrama de blocos de uma porção de um sistema HVAC&R, incluindo um controlador eletrônico e um sensor remoto de temperatura opcional, de acordo com a presente invenção;

[0019] A figura 4 representa um diagrama de blocos de um microcontrolador de um controlador eletrônico da figura 3, de acordo com um exemplo da presente invenção;

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8/60 [0020] A figura representa uma vista em perspectiva de uma porção do sistema HVAC&R da figura 3, incluindo um controlador eletrônico e um sensor remoto de temperatura opcional, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0021] A figura 6 representa um diagrama de blocos de uma porção de um sistema HVAC&R, incluindo um controlador eletrônico, um sensor remoto de temperatura opcional, e uma placa I/O, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0022] A figura 7 representa uma vista em perspectiva de uma porção do sistema HVAC&R da figura 6, incluindo um controlador eletrônico, um sensor remoto de temperatura opcionalmente placa(s) de expansão I/O, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0023] A figura 8 representa um diagrama de blocos de uma porção de um sistema HVAC&R incluindo um controlador eletrônico, um sensor remoto de temperatura opcional, placa(s) de expansão I/O, e concentrador(es) de dados, habilitado(s) por internet, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0024] A figura 9 representa uma vista em perspectiva de uma porção do sistema HVAC&R da figura 8, incluindo um controlador eletrônico, sensor remoto de temperatura opcional, placas de expansão I/O, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0025] A figura 10 representa uma vista em perspectiva de uma porção do sistema HVAC&R da figura 8, incluindo um concentrador de dados, incluindo roteador e modem AirCard, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0026] A figura 11 representa um diagrama de blocos de uma porção de sistema HVAC&R, incluindo um controlador

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9/60 eletrônico, um dispositivo remoto de entrada de dados de usuário, e um concentrador de dados habilitado por internet, com roteador e AirCard USB, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0027]	A figura	12	representa	um	fluxograma	de	um processo
para	automaticamente	programar	um	dispositivo	eletrônico,
para	controlar a	operação de	um	contador	de	reciclagem

digital em um sistema HVAC&R, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0028] A figura 13 representa um diagrama de blocos mostrando um dispositivo remoto de entrada de dados de usuário, incluindo uma interface de usuário e controlador eletrônico do sistema HVAC&R, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0029] A figura 14 representa uma vista ilustrativa mostrando um exemplo de interface de vídeo de tela sensível ao toque do dispositivo de entrada de dados de usuário da figura 13, para selecionar o modo de configuração com base em controle de energia, controle de resposta à demanda, e controle de limitação de energia em uma resposta de perfil de controle DCR, controlada por um controlador eletrônico, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0030] A figura 15 representa um gráfico mostrando o comportamento do controlador OEM de um dispositivo de carga de um sistema HVAC&R por um período de tempo, com base na temperatura de espaço (zona) condicionado e sinais de comando de controlador OEM gravados ao longo de um período de tempo com um controlador eletrônico, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0031] A figura 16 representa um gráfico mostrando o

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10/60 comportamento de temperatura do espaço condicionado, na operação de um algoritmo, no modo de energia mínima, para resfriamento, usando ajustes exemplares de parâmetros de ponderação de um índice de desempenho descrito nesta, qual gráfico mostra sinal de controle DRC e temperatura de espaço condicionado, mostrado gravado com um controlador eletrônico, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0032] A figura 17 representa um gráfico mostrando o comportamento de temperatura de espaço condicionado na operação de um algoritmo, no modo de energia mínima, para aplicação de resfriamento, usando diferentes ajustes exemplares para parâmetros de ponderação do índice de desempenho quadrático integrado, qual gráfico mostra o sinal de controle DRC e correspondente temperatura de espaço condicionado, associada a um controlador eletrônico, de acordo com um exemplo da presente invenção;

[0033] A figura 18 representa um gráfico mostrando o comportamento de controlador OEM de um dispositivo de carga de sistema HVAC&R em um período de tempo com a temperatura da zona e sinais de comando OEM e comportamento de temperatura do espaço condicionado mostrado como gravado ao longo de um período de tempo com um controlador eletrônico, de acordo com um exemplo da presente invenção; e [0034] A figura 19 representa um gráfico mostrando o comportamento de um espaço condicionado na operação de um algoritmo, em um modo limitação de potência, para resfriamento, o gráfico mostra o sinal de controle DRC e correspondente temperatura de espaço condicionado, usando o controlador eletrônico, de acordo com um exemplo da presente invenção.

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11/60

Descrição Detalhada da Presente Invenção [0035] A presente invenção se relaciona, pelo menos em parte, a um dispositivo suplementar (add-on) aplicável à reformas de atualização, incluindo programas de contador de reciclagem digital, que podem calcular e controlar, de modo automático e ótimo, as durações de tempo de ciclo ligado e desligado de um equipamento de aquecimento, resfriamento, e refrigeração, que é controlado ciclando a operação.

[0036] A presente invenção inclui os seguintes aspectos, configurações, e componentes, em qualquer ordem e/ou em qualquer combinação:

1. A presente invenção se relaciona a um dispositivo controlador eletrônico, para controlar automaticamente um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração (HVAC&R), o dispositivo compreendendo:

- um contador de reciclagem digital, capaz de interceptar um comando de termostato para resfriamento, refrigeração, ou aquecimento, e substituir o comando do termostato com um sinal binário modulado, que opera nos estados ligado ou desligado; e

- uma mídia de armazenamento legível por computador compreendendo um programa, incluindo um modo de autoconfiguração, capaz de determinar um desempenho de linha base do citado sistema HVAC&R, através de uma fase de comissionamento, e, ademais, capaz de determinar o desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, limitação de potência, ou uma combinação destes, sendo que o citado programa, ademais, é capaz de ajustar o contador nos estados ligado e desligado, com base na citada determinação do desempenho

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12/60 ajustado .

2. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado dispositivo controlador eletrônico, ademais, compreende um modo de cancelamento, capaz de ajustar adicionalmente o citado contador de reciclagem digital por um período de tempo.

3. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado dispositivo controlador eletrônico é operável, sendo que o citado modo de cancelamento responde a fatores temporários, que afetam temperatura, umidade, ou ambos.

4. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado estado ligado tem um sinal de duração e valor constante para cada estado ligado, e o citado estado desligado tem um sinal de duração e valor constante para cada estado desligado para o citado desempenho ajustado, sendo que durante a primeira interação do algoritmo que segue o comissionamento, as durações dos sinais ligado e desligado podem ser diferentes das subsequentes durações para satisfazer os aspectos de inicialização do algoritmo.

5. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado dispositivo controlador eletrônico é operável, sendo que a citada determinação do citado desempenho ajustado ocorre duas ou mais vezes.

6. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado dispositivo controlador eletrônico é operável,

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13/60 sendo que a citada fase de comissionamento é repetida uma ou mais vezes, usando o desempenho corrente do sistema HVAC&R, como o desempenho de linha base.

7. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado dispositivo controlador eletrônico é operável, sendo que o modo de autoconfiguração processa dados a partir do desempenho de linha base ou de dados de configuração para prover estimativas para temperatura máxima de espaço condicionado, temperatura mínima de espaço condicionado, zona morta de histerese de temperatura de espaço condicionado, temperatura de ciclagem de controlador, e ponto de ajuste de temperatura de espaço, cria um modelo matemático dinâmico, com base nos citados dados, determina um modelo matemático dinâmico ajustado a partir dos requisitos de desempenho introduzidos com base no consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, limitação de potência, ou uma combinação destes, e ajusta o citado contador de reciclagem digital com base no citado modelo matemático dinâmico ajustado.

8. O dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o citado programa do citado dispositivo controlador eletrônico é adicionalmente operável para processar sinais de sensor relativos à pressão do compressor, taxa de fluxo de fluido, ou ambos, que são sensoreados e recebidos a partir da unidade de carga de aquecimento ou refrigeração HVAC&R.

9. Um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração HVAC&R, compreendendo uma unidade de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração,

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14/60 sendo que o citado dispositivo controlador eletrônico, de qualquer configuração/ aspecto/ componente substitui um sinal de controle de termostato do citado sistema de HVAC&R com o citado sinal de controle binário modulado provindo do citado dispositivo controlador eletrônico.

10. Um sistema para controle automático de um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, e/ou refrigeração HVAC&R, compreendendo:

- um termostato, um dispositivo controlador eletrônico, pelo menos uma unidade de carga HVAC&R, operavelmente conectada a uma linha de suprimento de energia elétrica, sendo que:

- o sensor remoto de temperatura opcional operável para sensorear a temperatura na zona a ser condicionada, com respeito à temperatura ou umidade, e transmitir um sinal ao controlador eletrônico via linha de suprimento de energia; e

- o controlador eletrônico compreendendo: (a) um contador de reciclagem digital, capaz de interceptar um comando de termostato para pelo menos a unidade de carga, e substituir o citado comando de termostato com um sinal binário modulado, que opera nos estados ligado e desligado”; e (b) uma mídia de armazenamento legível por computador, que compreende um programa com modo de autoconfiguração, capaz de determinar o desempenho de linha base do citado sistema HVAC&R, através de uma fase de comissionamento, e capaz de determinar o desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, ou limitação de potência, ou uma combinação destes, sendo que o citado programa é capaz de ajustar o citado contador de reciclagem digital nos estados ligado e desligado, com base na

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15/60 citada determinação de desempenho ajustado.

11. O sistema de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o controlador eletrônico adicionalmente compreende um transceptor sem fio operável para comunicação com uma rede Ethernet sem fio, e uma interface de expansão I/O para comunicar com pelo menos um módulo de expansão I/O, sendo que o sistema é operável com respeito ao controle de múltiplas unidades de carga.

12. Sistema de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o controlador eletrônico adicionalmente compreende um transceptor RF operável para comunicar com rede Ethernet sem fio e transceptor RF sem fio para comunicar com uma rede RF sem fio e interface de expansão I/O para comunicar com pelo menos um módulo de expansão I/O, e, ademais, inclui pelo menos um concentrador de dados, incluindo roteador e modem AirCard, ou prover LAN para conectar a Internet e um servidor nuvem, sendo que o sistema é operável para controlar múltiplas unidades de carga, gerenciar o consumo de energia, e manter registros.

13. Método para controlar e gerenciar automaticamente demanda e operação de carga de uma unidade elétrica de carga HVAC&R, compreendendo as etapas de:

- conectar eletricamente um controlador a uma linha de sinais de controle, entre um termostato do dispositivo de carga e uma chave de controle de carga do equipamento do dispositivo de carga, sendo que o controlador compreende uma mídia de armazenamento legível por computador e um contador de reciclagem digital;

- conduzir uma fase de comissionamento com o controlador compreende, durante a operação do dispositivo de carga, para

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16/60 uma pluralidade de ciclos de operação, executar um programa de comissionamento com a mídia de armazenamento legível por computador, incluindo um modo de autoconfiguração, sendo que o programa de comissionamento determina o desempenho de linha base da unidade de carga HVAC&R, através da fase de comissionamento de operação do dispositivo de carga, e determina um desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, ou limitação de potência, ou qualquer combinação destes, para o dispositivo de carga; e

- interceptar pelo menos um comando de termostato no controlador para resfriamento, refrigeração, aquecimento, sendo que o citado contador de reciclagem digital substitui o citado comando de termostato com um sinal binário modulado, que opera nos estados ligado e desligado do citado contador de reciclagem digital, com um programa contador de reciclagem digital, com base na citada determinação de desempenho ajustado.

14. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, compreendendo aplicar o programa a um compressor mono- ou multi- capacidade de um sistema de ar condicionado, qual compressor é operável para receber um comando de resfriamento a partir de um termostato ou BMS para produzir ar para resfriar um espaço condicionado, sendo que o programa minimiza a energia consumida, e mantém a temperatura do espaço perto do ponto de ajuste do controlador OEM.

15. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde a unidade de carga HVAC&R se trata de um sistema burner (queimador) ou boiler (aquecedor), operando com combustível fóssil ou eletricidade.

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17/60

16. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde a citada unidade de carga HVAC&R é um sistema freezer, que opcionalmente inclui um ou vários compressores.

17. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, que é aplicado, no modo de controle de temperatura de resposta por solicitação (on demand), a um compressor mono- ou multi- capacidade de um sistema de ar condicionado, sujeito ao ponto de ajuste de temperatura, que é suprido externamente, e comunicado ao controlador eletrônico via uma rede cabeada ou sem fio.

18. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente que é aplicado, no modo limitação de potência, a um compressor mono- ou multi- capacidade de um sistema de ar condicionado, para regular a potência do equipamento, em um nível mais baixo ou igual ao ponto de ajuste de potência, sendo que o ponto de ajuste pode ser um parâmetro interno ou comunicado ao controlador via uma porta de comunicação cabeada ou sem-fio.

19. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o modo de comissionamento é continuamente executado, quer automaticamente ou manualmente, para capturar efeitos de mudança de carga na temperatura, em um modelo matemático do programa usado para otimização.

20. Método de qualquer configuração/ aspecto/ componente precedente ou subsequente, onde o modo de comissionamento é executado periodicamente, quer automaticamente ou manualmente, para capturar efeitos de mudança de carga na temperatura, em um modelo matemático do programa usado para otimização.

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18/60 [0037] A presente invenção inclui qualquer combinação destes vários aspectos ou configurações acima e/ou abaixo, como estabelecido nas sentenças e/ou parágrafos. Qualquer combinação dos componentes descritos nesta é considerada parte da presente invenção, sendo que nenhuma limitação deve ser atribuída a aspectos combinados.

[0038] Com respeito ao dispositivo controlador eletrônico, o desempenho ajustado, que é determinado e conseguido para operação do sistema HVAC&R, pode incluir fatores baseados em consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, e limitação de potência, e qualquer combinação destes. Considerando estes aspectos, pode se atribuir uma determinada importância a cada aspecto, designando um certo peso a cada um deles, para determinar o desempenho ajustado. Por exemplo, pode se enfatizar mais ou menos o consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, ou limitação de potência, ou qualquer combinação destes. Em uma das fórmulas mostradas abaixo, a variável Q representa o tempo de operação do controle DRC, como um exemplo de fator de consumo de energia. Enfatizando a variável Q, o tempo de operação do contador de reciclagem digital, que permite a operação do sistema HVAC&R, minimiza o total do tempo de operação, com propósito de reduzir o consumo de energia. Enfatizando este fator (designando um peso ao mesmo) , especialmente quando nenhum outro fator é enfatizado, o consumo de energia é reduzido, e, ademais, em consequência, as condições de temperatura do ambiente não alcançam o ponto de ajuste do comando de termostato. Em outro, exemplo, uma outra variável de peso pode ser R, como mostrado abaixo, que representa a manutenção da temperatura no ponto de ajuste do

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19/60 termostato. Quando se enfatiza a variável R, o desempenho ajustado busca obter e manter a temperatura de ponto de ajuste do termostato ou de um sensor de temperatura, mesmo que signifique um aumento no consumo de energia. Se forem designados pesos iguais ou próximos a Q e R, o modo de limitação de potência se torna operacional, onde, essencialmente, se utiliza uma solução intermediária, na qual o consumo de energia médio é reduzido durante um prédeterminado intervalo de tempo, e a temperatura conseguida na operação do contador de reciclagem digital fica próxima da temperatura de ponto de ajuste (e/ou de um sensor de temperatura e/ou de outros sensores ambientais) e certamente se consegue uma temperatura mais próxima da temperatura do ponto de ajuste que aquela que seria conseguida, se fosse enfatizado somente Q. A outra variável S, como descrito abaixo, provê uma flutuação de temperatura menor em torno do ponto de ajuste de temperatura e, portanto, se provê uma variação menor para a temperatura do ambiente que está sendo aquecido ou resfriado. Ademais, saliente-se que a presente invenção permite um controle seletivo do desempenho ajustado com base em fatores relevantes ao usuário, ou uma combinação destes, para prover um equilíbrio entre eles. Os pesos atribuídos a Q, R, S podem ser um número positivo ou zero, tal como: Q= 0-1000 (0; 0,01; 0,1; 0,5; 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 10; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 500; 750; 900; 1000, e qualquer número inteiro ou fracional na faixa ou dentre os valores providos); R= 0-1000 (0; 0,01; 0,1; 0,5; 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 10; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 500; 750; 900; 1000, e qualquer número inteiro ou fracional na faixa ou dentre os valores providos); S= 0-1000 (0; 0,01; 0,1; 0,5;

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0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 10; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 500; 750; 900; 1000, e qualquer número inteiro ou fracional na faixa ou dentre os valores providos). Ademais, também é possível qualquer combinação de valores Q, R, S. Por exemplo, Q pode ser um valor igual ou maior a R e/ou S (tal como, pelo menos 10% maior, pelo menos 20% maior, pelo menos 30% maior, pelo menos 50% maior, pelo menos 75% maior, pelo menos 100% maior, pelo menos 200% maior, pelo menos 300% maior, pelo menos 500% maior, etc.); R pode ser um valor igual ou maior a Q e/ou S (tal como, pelo menos 10% maior, pelo menos 20% maior, pelo menos 30% maior, pelo menos 50% maior, pelo menos 75% maior, pelo menos 100% maior, pelo menos 200% maior, pelo menos 300% maior, pelo menos 500% maior, etc.); e S pode ser um valor igual ou maior a Q e/ou S (tal como, pelo menos 10% maior, pelo menos 20% maior, pelo menos 30% maior, pelo menos 50% maior, pelo menos 75% maior, pelo menos 100% maior, pelo menos 200% maior, pelo menos 300% maior, pelo menos 500% maior, etc.).

[0039] Opcionalmente, em qualquer configuração e sistema da presente invenção, a fase de comissionamento pode ser repetida uma ou mais vezes, essencialmente em fases de recomissionamento. A fase de recomissionamento pode ser feita em incrementos de tempo e/ou em um número qualquer de vezes. A fase de recomissionamento pode ocorrer em intervalos regulares e/ou pré-programados, ou mesmo em intervalos irregulares, por exemplo, a fase de recomissionamento pode ocorrer a cada 1/2 hora, a cada hora, a cada 2 horas, a cada 3 horas, a cada 5 horas, a cada 7 horas, a cada 10 horas, a cada 12 horas, a cada 18 horas, a cada dia, a cada semana, etc.. Conduzir uma fase de recomissionamento permite que o

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21/60 dispositivo controlador eletrônico entenda melhor o ambiente e as mudanças que ocorrem no ambiente em base horária, diária, semanal, sazonal, etc.. Por exemplo, conduzir uma fase de recomissionamento, permite que o dispositivo controlador eletrônico entenda melhor as várias necessidades (em base diária) em situações com funcionários presentes ou ausentes. Ademais, incluindo uma fase de recomissionamento, especialmente uma fase de recomissionamento que seja realizada de modo consistente, o dispositivo controlador eletrônico pode conseguir o desempenho ajustado desejado mais facilmente, desde que a fase de recomissionamento leve em conta mudanças ambientais externas (i.e. diariamente) devido a clima (dias ensolarados, nublados, chuvosos, etc..) e adicionalmente outras variáveis, tais como variáveis humanas, etc.. Opcionalmente, durante as fases de comissionamento ou recomissionamento, o comando de termostato opera per ajustes OEM ou por outros ajustes, que podem ser alterados sem interferência do contador de reciclagem digital, de modo que o modo de configuração da presente invenção determine um novo desempenho de linha base, e, através de uma fase de comissionamento ou recomissionamento, determina um desempenho ajustado ou novo, com base nas variáveis desejadas (Q, R, S) aplicadas na ponderação. Ademais, através das fases de comissionamento ou recomissionamento, é possível que um estado inicial ou ligado use um valor diferente de duração de tempo ligado de um subsequente valor de duração de tempo ligado. Por exemplo, como mostrado na figura 16, pode ser percebido que o estado inicial ligado começa quando a temperatura da zona excede a largura de banda (bandwidth) de histerese de alta temperatura, e se mantém

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22/60 unidades de tempo, e, então, 6,5 unidades de tempo, que é mantido até a próxima fase de recomissionamento. A fase inicial do estado ligado de 9 unidades de tempo resulta de permitir que o termostato alcance a temperatura de ponto de ajuste a partir do valor de largura de banda de histerese de alta temperatura. Assim, opcionalmente na presente invenção, o estado ligado inicial (ou pulso) varia inicialmente ou a qualquer tempo, e/ou é possível um estado desligado ou pulso varie. Opcionalmente, o estado inicial ligado e/ou estado inicial desligado (ou pulso) varie, e então subsequentemente obtendo um padrão fixo ou estável ligado ou desligado, até, opcionalmente, ser conduzida uma fase de recomissionamento.

[0040] Na figura 19, o estado ligado de T9 a T10, é truncado, porque, neste ponto, o comando de termostato envia um sinal para desligar o sistema HVAC&R. Assim, na presente invenção, é possível ter estados ligado e/ou desligado variáveis (com respeito à extensão de tempo), quando o dispositivo controlador eletrônico opera o programa com base no desempenho ajustado com respeito a este fator. Durante as fases de comissionamento ou recomissionamento, o programa, incluído na mídia de armazenamento legível por computador do dispositivo controlador eletrônico da presente invenção, pode executar um ou mais cálculos ou determinações, para determinar o número mínimo de períodos ligado ou desligado para obter a temperatura de ponto de ajuste ou uma outra variável. Adicionalmente, na presente invenção, o número de ciclagens ligado e desligado, em cada comando ligar OEM, pode ser restringido para controlar e/ou evitar a sobreciclagem de todo sistema HVAC&R. Quando o valor de

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23/60 restrição faz parte do programa, esta limitação é levada em conta para determinar a operação do DRC. Por exemplo, como mostrado na figura 19, quando se determina o número de ciclos ligado e desligado do DRC, o programa leva em conta, antecipadamente, o número de ciclos ligado e desligado para o DRC, que pode ocorrer durante o processo de alcançar a temperatura do ponto de ajuste, ou de uma outra variável escolhida. Ademais, na figura 19, essencialmente as variáveis Q e S são desprezadas, e R a única variável considerada, a variável que mantinha a temperatura do ponto de ajuste no valor OEM. Subsequentemente, a figura 19 mostra uma simulação muito próxima a um termostato OEM, exceto com respeito ao número de ciclos, devido à ciclagem ligado e desligado do DRC, que provê uma certa economia no consumo de energia. Ainda na figura 19, o único valor ponderado foi R, que é limitado a uma certa porcentagem do tempo de operação OEM, e pode ser um valor qualquer, tal como 1% a 100%, 10% a 90%, 20% a 80%, 30% a 70,% 40% a 80%, 50% a 80%, 60% a 80%, etc.. Qualquer porcentagem do tempo de operação OEM pode ser introduzida no sistema para adicionalmente restringir o tempo de operação do DRC, para conseguir uma restrição na porcentagem de tempo de operação. No entanto, à medida que o tempo de operação limitado aumenta, a temperatura de ponto de ajuste resultante pode ficar comprometida.

[0041] Provê-se um controlador incluindo um programa de autoconfiguração, que pode ser usado para automatizar totalmente o cálculo das durações ótimas de tempo ligado e desligado para um programa de contador de reciclagem digital (DRC) usado para controle na fase de operação normal da unidade de carga, usando informações provindas do sensor

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24/60 opcional específico para instalação HVAC&R. A metodologia usada para calcular as durações ótimas de tempo de ciclo, usando o aparelho de autoconfiguração no controlador, se baseia em um procedimento de três etapas, que compreende operações matemáticas standard adaptadas, compreendendo coleta, filtragem, modelação, e/ou otimização de dados. Inicialmente os dados de desempenho de linha base podem ser coletados na operação normal de controlador OEM. Estes dados, então, podem ser reduzidos, usando, por exemplo, técnicas de quadrado mínimo, para criar um modelo matemático com respeito a um sinal de comando de controlador OEM de entrada para a temperatura de espaço condicionado (e/ou outros fatores ambientais), e o consumo de energia do equipamento de saída. Um programa de busca (baseado em gradiente) incluído no programa de autoconfiguração, então, pode ser empregado para minimizar, de modo interativo, o índice de desempenho (i.e. índice de desempenho quadrático integrado em tempo), ajustando os valores de duração de tempo de ciclo ligadodesligado do perfil de comando DRC. O índice de desempenho (índice de desempenho quadrático) penaliza um, dois, três aspectos do comportamento do equipamento - consumo de energia, regulação de temperatura, consumo de energia. Alterando a razão entre os valores de penalização com respeito a estes aspectos, o programa é capaz de três modos distintos de operação automática na fase de operação normal, que é gerenciado pelo programa contador de reciclagem digital - controle de energia mínima, controle de resposta de demanda, e controle de limitação de potência. Em cada interação, para minimizar o índice de desempenho, os valores de duração de ciclo são processados por um modelo matemático

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25/60 no programa de autoconfiguração, para produzir valores de temperatura (e/ou outros fatores ambientais) e potência, que são necessários para avaliar os termos quadráticos no índice de desempenho da próxima interação. Um programa de busca, incluído no programa de autoconfiguração, é restringido para estabelecer uma solução ótima para os tempos de ciclo, em uma faixa de tempos de ciclo, que protege contra curta ciclagem de máquina, sobreciclagem do algoritmo de controle DRC, ou outros aspectos da máquina, e saúde e conforto humano.

[0042] O controlador eletrônico, ademais, pode ser operável, por exemplo, onde se repete a fase de comissionamento uma ou mais vezes, usando o desempenho corrente do sistema HVAC&R, como desempenho de linha base. O modo de autoconfiguração processa dados a partir dos dados de configuração e desempenho de linha base, inicial ou corrente, provendo estimativas com respeito à temperatura máxima de espaço condicionado, temperatura mínima de espaço condicionado, largura de banda de histerese de temperatura de espaço condicionado, tempo de ciclo de controlador, e ponto de ajuste de temperatura de espaço, criando um modelo matemático dinâmico a partir dos requisitos de desempenho inseridos com base em consumo de energia, regulação de temperatura, regulação de umidade, limitação de potência, ou qualquer combinação destes, para ajustar o contador de reciclagem digital com base no modelo matemático dinâmico ajustado.

[0043] O programa de contador de reciclagem digital que também pode ser incorporado no controlador eletrônico com o programa de autoconfiguração substitui o sinal de controle de termostato com um sinal de controle binário modulado. Quando

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26/60 o termostato controlador OEM emite um comando para resfriar ou aquecer, o programa contador de reciclagem digital intercepta em qualquer estado ligado ou desligado. Este sinal modulado substitui o sinal de comando de termostato para o equipamento, sempre que houver uma demanda de resfriamento ou aquecimento. Quando o comando de termostato não estiver solicitando aquecimento ou resfriamento, o sinal binário DRC passa para o estado desligado. O benefício primário do controle DRC é a redução de consumo de energia per unidade de tempo que resulta uma baixa carga de demanda de energia, e, em alguns casos, e provê tempos de operação mais curtos, que resulta em baixo consumo de energia. Com ajuste apropriado das durações de tempo de ciclo ligado e desligado do DRC, o comportamento de operação de sistemas HVAC&R é truncado, provendo um uso mais efetivo da energia armazenada de aquecimento ou resfriamento. As durações de tempo de ciclo ligado e desligado usadas no programa de contador de reciclagem digital são otimizadas pelo programa de autoconfiguração. Se o instalador seleciona estes valores como pré-ajuste no controlador, tal como usando ajustes de chave física, durante o processo de instalação, com base no tipo de equipamento HVAC&R usado e cargas previstas, estes valores de duração de tempo podem refletir (ou não) valores ótimos, dependendo do nível de experiência do instalador e das particularidades da unidade de carga a ser controlada. Ou seja, uma dada unidade de carga não desempenha exatamente como previsto nas especificações OEM, nem o desempenho da unidade de carga permanece constante ou estável ao longo da vida do produto, e/ou, ademais, outros fatores que podem afetar, temporariamente ou permanentemente, o desempenho da

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27/60 unidade de carga, não são considerados no pré-ajuste original. Os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital nos controladores podem prover, automaticamente e interativamente, um controle de ciclo de operação customizado e otimizado para uma unidade de carga, reduzindo custos com energia e/ou tempo de operação do equipamento HVAC&R.

[0044] Um dispositivo controlador com programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital, que residem e são executáveis no mesmo, são usados em um dispositivo autônomo (stand-alone) ou em configurações de rede (LAN, WAN, habilitado por internet) . Os programas de autoconfiguração contador e reciclagem digital podem ser aplicados, por exemplo, a sistemas de aquecimento incluindo elétrico, a gás, ou a óleo, ou em sistemas de ar condicionado ou refrigeração baseados na compressão de vapor (sistemas HVAC&R), que podem ser controlados usando, por exemplo, ciclagem de operação otimizada. Os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital podem ser incorporados a um controlador eletrônico instalado na linha de sinais de controle, que conecta um termostato (também chamado Controlador OEM (de Original Equipment Manufacturer (Fabricante Original do Equipamento))) no equipamento HVAC&R controlado. Quando implementados em um microprocessador no controlador, segmentos de código de programa de software configuram o microprocessador para criar circuitos lógicos específicos. Os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital, individualmente ou cooperativamente, podem referenciar pelo menos dois sinais de retorno fundamentais - sinal de controle OEM e temperatura de espaço

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28/60 condicionado. Em aplicações de aquecimento e refrigeração, sensores adicionais de taxa de fluxo de fluido, temperatura, pressão, podem ser opcionalmente adicionados para prover uma maior precisão. O modo de controle de energia mínima, que pode ser selecionado e estabelecido com programa de autoconfiguração, e implementado com o programa de contador de reciclagem digital na fase de operação normal, pode ser aplicável ao equipamento, que é controlado por ciclo de operação de maneira binária, ou seja totalmente ligado ou totalmente desligado. O modo de energia mínima pode ser aplicado a um equipamento estagiado, mas tem um controle binário básico, preferivelmente, em cada nível de estagiamento. O modo de energia mínima, geralmente, não se aplica a todos os equipamentos HVAC&R, a despeito do método de controle OEM. A função de limitação de potência é aplicável a todos equipamentos elétricos HVAC&R, nos quais o custo de eletricidade parcialmente se baseia na carga de demanda. Os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital podem ser incorporados, por exemplo, a um dispositivo de controle de rede de fácil instalação para (1) minimizar o consumo de energia de um equipamento existente de aquecimento, resfriamento, e refrigeração; e (2) prover um controle de resposta à demanda do equipamento existente, quando da emissão do comando de redução de temperatura; ou (3) limitar automaticamente o consumo de energia do equipamento existente a níveis pré-especificados, para reduzir cargas de demanda da utilidade.

[0045] O controlador eletrônico pode ser usado, de acordo com diferentes opções, integrado (ou não) a sensores remotos de temperatura e/ou umidade no sistema HVAC&R. Em uma opção,

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29/60 o controlador eletrônico pode ser integrado a pelo menos um sensor remoto de temperatura e/ou umidade diferente de quaisquer componentes providos nos termostatos existentes (termostato OEM) . A tecnologia de sensoreamento X10, por exemplo, pode ser adaptada para uso em tais sistemas HVAC&R. Em outra opção, o sensor remoto pode usar uma capacidade de sensoreamento de temperatura de um termostato pré-existente. Em ainda outra opção, não precisa ser usado nenhum sensor remoto, sendo que o sinal de temperatura pode ser estimado a partir de dados ASHRAE, temporizados e existentes, de sinal

de controle	OEM para valores	de	temperatura	de histerese	e
ponto de ajuste.
[0046] A	figura 1 mostra um	sistema HVAC&R	1 incluindo	um
controlador	eletrônico 18,	no	qual os	programas	de

autoconfiguração e contador de reciclagem digital residem e a partir do qual os programas são executados. O controlador 18 e sensor remoto de temperatura 22 podem ser atualizados no sistema 1 para prover pelo menos uma unidade de carga HVAC&R 20, que provê um controle de condicionamento na zona 2. A linha de energia elétrica 10 passa pelo medidor de utilidade 12 na estrutura onde se localiza pelo menos uma unidade de carga 20 a ser controlada. O medidor 12 mede o uso e a demanda da energia elétrica naquele local. A unidade de carga 20 pode ser, por exemplo, um condicionador de ar, bomba de calor, sistema de refrigeração, ou uma outra unidade de carga de um sistema HVAC&R. A linha de energia elétrica 10 geralmente é uma linha não-condicionada e supre energia elétrica à unidade de carga 20, através de uma chave de controle de carga 26, e tipicamente a outras unidades de carga e aparelhos (appliances) na mesma estrutura. A linha de

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30/60 energia elétrica 10 pode ser, por exemplo, uma linha de energia elétrica de 120 Volts de corrente alternada (VAC) que supre o sistema HVAC&R 1, ao qual será instalado um controlador 18, que deve incluir pelo menos um termostato standard 14 conectado à unidade de cerca de HVAC&R 20.

O termostato 14 pode ser conectado pela linha 13 à linha de energia elétrica 10. Em uma situação típica, a linha de sinais de controle 15 do termostato 14 transmite voltagem CA de 24 Volts no período em que se solicita o resfriamento ao controle de termostato, por exemplo, para uma unidade de ar condicionado (unidade de carga). Ou seja, na falta de controlador 18, a linha de sinais de controle 15 controla abertura e fechamento da chave de controle da unidadede carga 26, e, portanto, abertura e fechamento do circuitoda linha de energia elétrica 10 para controlar o fluxo de energia para a unidade de carga 20. O controladoré interposto e instalado na linha de sinais de controle de termostato 15 em algum ponto entre o termostato 14 e a chave de controle de unidade 26. Como mostrado, a linha de termostato 5 pode ser cortada e conectada, pela extremidade cortada, ao controlador 18. Como também mostrado, a porção remanescente da linha de controle de sinal cortada - linha 24 - pode ser conectada por uma extremidade ao controlador 18 e pela outra extremidade à chave de controle de carga 26. O controlador 18 pode ser fisicamente montado, por exemplo, em uma caixa (não mostrada) próxima da unidade de carga 20, tal como a caixa de chapa usada com a unidade de carga. Preferivelmente, a conexão do controlador 18 na linha de sinais de controle 15 (24) é provida tão próxima quanto possível da chave de controle de carga 26. Usualmente, é

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31/60 possível prover a conexão no confinamento físico provido pela própria unidade de carga. A conexão do controlador 18 com a linha de sinais de controle 24 pode ser feita, por exemplo, na caixa que contém a unidade de compressor de uma unidade de ar condicionado. Por exemplo, o controlador 18 pode ser montado na caixa de chapa que aloja um compressor de ar condicionado instalado em uma plataforma próxima ao solo, localizada imediatamente adjacente ao edifício ou construção atendida pela unidade, ou no telhado ou laje do edifício ou construção. O controlador 18 também pode ser energizado via conexão elétrica direta 17, provida pela linha de energia elétrica 10 (por exemplo, por cabos, plugues). O controlador 18 pode incluir controles de interface de usuário incorporados (on board) 19, e/ou pode receber instruções (inputs) de controle de um dispositivo remoto 21, como será adicionalmente entendido de descrições, que se seguem.

[0047] Um sensor remoto de temperatura opcional 22 pode se localizar na zona 2 do edifício ou instalação a ser condicionada, usando a unidade de carga 20. A zona 2 a ser condicionada com respeito à temperatura e/ou umidade pode ser, por exemplo, uma sala, um espaço aberto de um edifício, sala de refrigeração, e assim por diante. Embora tenha sido ilustrado nesta como tendo um único sensor remoto de temperatura 22 distinto do termostato existente, uma pluralidade de sensores remotos de temperatura (22A, etc.) também pode ser usada. Se forem usados vários sensores de temperatura, deve ser calculada a média dos diversos valores sensoreados, ou de alguma forma devem ser processados estatisticamente para uso no controlador 18. Ademais, embora a unidade remota de sensor 22 seja ilustrada nesta como sendo

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32/60 um sensor de temperatura, deve ser entendido que a unidade de sensor remoto, alternativamente ou adicionalmente, pode ser um sensor remoto de umidade 22B, quer sozinho ou em combinação com sensor remoto de temperatura 22. O sensor remoto opcional 22, e, se usado, o sensor remoto 22A e/ou sensor remoto 2B é (ou são) instalado(s) em uma zona onde também se localiza o termostato 14 do controle OEM da unidade de carga 20. O sensor remoto de temperatura 22 pode ser um módulo sensor que pode ser plugado a uma tomada de parede que acessa a linha de energia elétrica 10 na zona 2, na qual se deseja controlar temperatura e umidade com controlador 18. O sensor remoto de temperatura 22 também pode ser conectado via cabo à tomada de parede, ou conectado como módulo, via cabo ou extensão de cabo. O sensor remoto de temperatura 22, adicionalmente, pode ser um dispositivo que se adapta à tecnologia X10, para transmitir um sinal, que provê a temperatura em tempo real sensoreada na zona 2 com a unidade de sensor de temperatura através da linha de energia elétrica 10, para aquisição e processamento da temperatura pelo controlador 18. A tecnologia X10 é um standard de indústria internacional e se trata de uma tecnologia aberta para comunicação de dispositivos eletrônicos, que são usados para automação doméstica (também conhecida como Domotics) , que primariamente usa a fiação de linha de energia elétrica para transmitir sinais e prover controle, onde os sinais compreendem breves surtos de frequência de rádio, que representam informações digitais. A fiação eletrônica doméstica (que supre iluminação e aparelhos domésticos) pode ser usada para transmitir dados digitais através da tecnologia X10 a um ou mais outros dispositivos que acessam a

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33/60 mesma linha de energia elétrica 10 para processar os sinais. Na presente invenção, o dispositivo que receber/ processar sinais X10 é o controlador 18. Estes dados digitais podem ser codificados, por exemplo, em um portador de 120-125 Hz, que pode ser transmitido como surto (burst) no cruzamento em zero relativamente quieto de forma de onda CA de 50 Hz ou 60 Hz. Um bit pode ser transmitido a cada cruzamento em zero. Adaptando a tecnologia X10, o sensor remoto 22 pode transmitir dados digitais na temperatura sensoreada através da linha de energia elétrica 10 ao controlador 18. Um detector de umidade remoto, se usado, pode ser um dispositivo que similarmente se adapte à tecnologia X10 para transmitir sinais que refletem a umidade absoluta sensoreada na zona a ser controlada através das linhas de energia elétrica 10, assim, permitindo aquisição e processamento da temperatura pelo controlador 18. O sensor remoto também pode usar a capacidade de sensoreamento de temperatura de um termostato existente.

[0048] Visando simplificação, uma única unidade de carga 20, sob gerenciamento e controle de carga do controlador 18 em uma única linha de sinais de controle, será descrita com referência à figura 1. Embora apenas uma unidade de carga 20 seja mostrada no sistema HVAC&R da figura 1, para efeito de simplificação, o sistema HVAC&R 1 pode incluir múltiplas cargas individuais, tal como, por exemplo, uma unidade de compressor e solenóides de controle, ventiladores, e outras cargas similares e diversas. O controlador da presente invenção pode ser totalmente conectado a linhas de controle de subcargas individuais do equipamento. Em outras palavras, um condicionador de ar pode ter uma linha de controle

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34/60 separada para subcargas da unidade de compressor e das unidades de ventilador. Um controlador separado poderia ser usado para controlar uma ou ambas subcargas. A linha de energia elétrica global para todas subcargas da unidade de ar condicionado geralmente, de qualquer modo, não é, de nenhum modo, alterada pelo controlador da presente invenção. Em uma instalação típica, a unidade de compressor pode ser ciclada, por exemplo, em certos períodos ligado e desligado, enquanto o motor do ventilador permanece girando continuamente, durante todo tempo em que o termostato solicita resfriamento. Ademais, o meio de aterramento elétrico convencional não é mostrado no diagrama esquemático da figura 1, e não sendo matéria da presente invenção.

[0049] A figura 2 mostra um sistema HVAC&R 11 incluindo um controlador eletrônico 18, no qual os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital residem, e onde são executados, sendo que, como indicado, o sensor remoto pode usar a capacidade de sensoreamento de temperatura do termostato 14 existente. O controlador 18 pode ser eletricamente cabeado a um sensor de temperatura 22C no termostato existente 14, tal como usando a linha de conexão elétrica 151 ou de alguma outra forma configurado para receber dados de temperatura sensoreados a partir do sensor de termostato 22C, para adquirir sinais relativos à temperatura sensoreada no sensor do termostato. Os outros componentes, mostrados na figura 2, comuns àqueles mostrados na figura 1, podem ser similares ao mesmo.

[0050] Como indicado, em outra opção, nenhum sensor remoto precisa ser usado no sistema HVAC&R que usa o controlador, tal como aqueles mostrados, por exemplo, nas figuras 1 e 2,

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35/60 quer em um termostato existente ou em outros sensores remotos. O sinal de temperatura pode ser estimado a partir do sinal de controle OEM e ASHRAE temporizado e existente, ou a partir de dados similares para valores de temperatura de ponto de ajuste e histerese.

[0051] O controlador eletrônico 18 da figura 1, por exemplo, pode ser implementado em configurações autônoma ou em rede. As figuras 3 a 11 mostram usos de um controlador eletrônico 18, combinado com pelo menos um sensor remoto de temperatura, diferente do termostato existente, tal como da figura 1, que pode implementar o controlador em três diferentes escalas de uso, englobando uma ou ambas destas configurações.

[0052] A figura 3 ilustra o uso deste controlador em uma configuração autônoma, que pode ser usado, por exemplo, em aplicações residenciais de uma única unidade de carga (i.e. menor que cerca de 5 ton de unidade de carga HVAC&R) . Como mostrado na figura 3, um sistema de controle HVAC&R 3 inclui uma unidade de controle 18 e um sensor remoto de temperatura nocional 22, que são conectados à linha de energia elétrica de 120 VAC de um edifício. Como indicado, o sensor remoto de temperatura opcional 22 é instalado no espaço que se deseja controlar a temperatura. O sensor remoto de temperatura opcional 22 inclui a fonte 221 para transformar a voltagem 120 VAC em uma voltagem CC mais baixa (i.e. 5 a 12 Volts CC) para operar os componentes do sensor. Um sensor de temperatura 224 sensoreia a temperatura ambiente na zona monitorada, tal como em uma temperatura de -40°C a 125°C, ou em outra faixa selecionada. O sensor 224 pode incorporar um termopar convencional, por exemplo, que mede pelo menos esta

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36/60 faixa de temperatura, emitindo um sinal de baixa voltagem, que pode ser correlacionada à temperatura da zona em que o termopar se localiza. Técnicas convencionais para filtrar e linearizar um sinal de sensor de termopar podem ser adaptadas e usadas nesta. O microcontrolador 223, incluindo um microprocessador, memória, e clock, atua para transmitir um sinal de alta frequência (acima de 100 kHz, tal como 125 kHz) através da linha de energia elétrica 10, contendo dados digitais na temperatura sensoreada pelo sensor 224. O filtro X10 222 é um filtro passa-alto, que bloqueia a transmissão de sinais menores de pelo menos 100 kHz, e permite a passagem de sinais de frequência mais alta através do filtro, que contêm dados da temperatura sensoreada.

[0053] O controlador 18 pode incluir, por exemplo, uma fonte de energia elétrica 181 opcionalmente incluindo um transformador de redução de voltagem (step down transformer) convencional (não mostrado) para reduzir a voltagem da linha para 5-20 Volts de corrente contínua (CC) para energizar componentes e circuitos na placa suporte (baseboard) do controlador 18. O filtro X10 182 se trata de um filtro passaalto que filtra sinais e ruídos transmitidos, pelo menos aqueles menores que 100 kHz, para o controlador 18, via linha de energia elétrica 10, e permite que sinais de frequência mais alta passem e alcancem o microcontrolador 183. O microcontrolador 183 pode incluir, por exemplo, um microprocessador para executar programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital indicados e executar a função de coleta de dados. O sensor de temperatura 184 pode sensorear a temperatura externa, do local onde o controlador 18 está montado. Por exemplo, como indicado, o controlador 18

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37/60 pode ser montado em uma caixa, ou de outra forma, na unidade de carga ou próximo da mesma. O sensor de temperatura 184 pode ser usado para detectar uma temperatura externa próxima da caixa da unidade de carga, e gerar sinais correspondentes a esta temperatura sensoreada, para ser processada pelo microcontrolador 183. Chaves de entrada e módulos de vídeo

185 podem ser arranjados para serem acionados, manualmente e/ou remotamente, e mostrar o status do controlador. Os componentes de condicionamento de sinal e módulo de chaves

186 podem receber sinais do termostato e transmitir um sinal sob comando do microcontrolador 183 à unidade de carga HVAC&R.

[0054] Como mostrado na figura 4, o microcontrolador 183 pode incluir um microprocessador 1832, uma mídia de armazenamento legível por computador 1833, incorporando uma memória 1835 e clock 1834, tudo no mesmo chip. O microprocessador 1832, também é conhecido como Unidade de Processamento Central CPU (de Central Processing Unit) e contém uma circuitagem lógica e controle para prover uma capacidade de computação para suportar as funções de

controlador indicadas.	A	memória	1835	da	mídia	de
armazenamento legível por	computador	1833	pode incluir	uma
memória não-volátil, memória	volátil,	ou	ambas.	A memória
não-volátil pode incluir,	por	exemplo,	uma	memória	apenas	de

leitura ROM, ou qualquer tipo de memória permanente. A memória volátil pode incluir, por exemplo, uma memória de acesso randômico (RAM), buffers, memória cachê, circuitos de rede, ou uma combinação destes. A mídia de armazenamento legível por computador 1833 do microcontrolador 183 pode compreender ROM e RAM. Como discutido acima, com respeito às

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38/60 figuras 4 e 5, também pode ser provida uma memória de expansão de escrita/ leitura (flash) para o microcontrolador. Instruções de programação e dados podem ser armazenados em uma mídia legível por computador 1833 incluindo memória 1855. Uma memória de programa pode ser provida, por exemplo, para o programa de autoconfiguração 1836 e para o programa de contador de reciclagem digital 1837, assim como menus de armazenamento, instruções de operação, e outras programações, tal como indicado nesta, valores de parâmetros, etc., para controlar o módulo de controle 18. Em combinação, os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital indicados provêem um programa de controle integrado 1838 no controlador 18. Uma memória de dados pode ser usada para armazenar os dados adquiridos com sensores associados ao sensor remoto de temperatura 22 com respeito à operação do dispositivo de carga a ser controlado, tal como um comando de termostato e espaço condicionado, e sensor de temperatura 184. O clock 1834 provê um dispositivo de temporização que pode ser usado para determinar o estabelecimento ou término dos estados ligado e desligado do contador de reciclagem digital 1830. O clock 1834 pode ser, por exemplo, um oscilador de cristal, localizado em um circuito eletrônico, que pode usar a ressonância mecânica de um cristal vibrador de um material piezo-elétrico, para criar um sinal elétrico para o clock no controlador 18. O clock 1834 provê um controle de temporização independente do status de sinal de controle da linha 15 do termostato 14. O clock 1834 pode ser usado para prover a função de contador na metodologia DRC, ao invés de contagem de pulsos, com base na frequência de sinais da linha de sinais de controle de termostato.

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39/60 [0055] Os componentes integrados do microcontrolador 183, incluindo componentes e aspectos indicados, incorporam um contador de reciclagem digital DRC 1830. O DRC pode geralmente atuar para (1) contar, de maneira digital, usando clock (cristal); (2) fazer as chaves 186 abrirem por um prédeterminado número de contagens e, então, fecharem por um pré-determinado número de contagens, usando uma metodologia com base em uma programação de autoconfiguração, para controlar uma unidade de carga; e (3) repetir ou reciclar o ciclo de abrir e fechar, indefinidamente, desde que presente um sinal de controle OEM. Como indicado, o contador de reciclagem digital 1830 e programa associado 1837 para executar as funções DRC ficam no microcontrolador 183.

[0056] O microcontrolador 183 pode ser, por exemplo, um microprocessador microchip de 8, 16, ou mais bits, incluindo o microprocessador indicado, memória, e clock, e operável para inserir e executar os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital. Microcontroladores comercialmente obtidos adequados para inserir os programas indicados nesta para prover o controle desejado para a aplicação incluem produtos de fornecedores, tal como Microchip Technology Inc. Exemplos de microcontroladores adequados para a presente invenção incluem, por exemplo, 16F87X, PIC16F877, PIC16F877A, PIC16F887, dsPIC30F4012, e IC32MX795F512L-801/PT, da Microchip Technology, Inc; Analog Devices série ADSP, Jennic família JN, National Semiconductors família COP8; Freescale família 6800; Maxim série MAXQ; Texas Instruments MSP série 430; e Intel família 8051, e outros. Outros dispositivos possíveis incluem FPGA/ARM e ASIC's. Os programas de autoconfiguração e

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40/60 contador de reciclagem digital, indicados nesta, podem ser inseridos nos respectivos microcontroladores com ferramentas de desenvolvimento, tal como, Integrated Development Environment da Microchip Technology Inc.

[0057] A figura 5 representa uma ilustração em perspectiva de um sensor de temperatura da zona 22, e controlador eletrônico 18. Na face do controlador eletrônico 18 é disposto um botão de seleção manual de botões 226 para selecionar a aplicação (aquecimento, ar condicionado, refrigeração) , e o botão 227 é usado para selecionar o modo de operação (fase de comissionamento, operação normal, operação estendida, bypass). Ademais, também são providas luzes de status 18, como ilustrado.

[0058] A figura 6 ilustra o uso de um controlador em uma configuração HVAC&R de escala intermediária em rede para uso doméstico ou autônomo, tal como um sistema de controle de múltiplas unidades de carga. Como mostrado na figura 6, um sistema de controle HVAC&R 4 inclui controlador eletrônico 1800 e sensor remoto de temperatura 22, que são conectados a uma fonte de energia elétrica 120 VAC e placa de expansão I/O 30. O sensor remoto de temperatura opcional 22 pode ser igual ou similar àquele da figura 3, e o controlador eletrônico 188 pode ser similar ao controlador 18 da figura 3, incluindo diversas modificações. O microcontrolador 1031 pode incluir um microprocessador microchip de 32 bits incluindo os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital indicados, função de coleta de dados, e servidor Internet. Um transceptor sem fio 187 (i.e. um transceptor sem fio 802.11) usado no controlador 1800 permite a comunicação do controlador 100 com uma rede Ethernet sem fio. O

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41/60 transceptor sem fio 187 pode conectar outras redes sem fio (outras redes 802.11), tal como roteadores de notebooks com modems sem fio. memória de expansão 188, i.e. pen drive USB ou similar, provê uma memória externa para o controlador. Uma interface de expansão de entrada/ saída 189 pode ser provida, i.e. com cinco conectores de entrada e dois conectores de saída, que se comunica com um módulo de expansão de entrada/ saída (I/O) 30, ou módulos de expansão I/O múltiplos similares. A fonte 181, filtro X10 182, sensor de temperatura 184, vídeos/ chaves de entrada de usuário 185, e chaves e condicionamento de sinal 186 são similares aos respectivos componentes mostrados no sistema 3 na figura 3.

[0059] O módulo de expansão I/O pode ser interfaceado com múltiplas unidades de compressor (não mostradas), que podem ser individualmente controladas pelo controlador 18. Um módulo de expansão I/O 30 pode incluir um módulo de comunicação e potência 301, um microcontrolador 302, um sensor de temperatura 302 (i.e. um termopar interno no PCB), e módulo de condicionamento de sinal 304, que comunica sinais de entrada e saída de termostato, recebe sinais de consumo de energia, temperatura, e/ou umidade. O microcontrolador 302 pode ser, por exemplo, um microcontrolador de 16 bits. O módulo 30 também pode incluir quatro conexões de condutor com a placa suporte (i.e. dois para as redes de área de controlador CAN's e dois para energia), e podem ser conectados a múltiplos módulos de expansão I/O similares (i.e. até sete ou mais módulos). O módulo de expansão I/O 30 pode ser usado para conectar entradas de sensor de temperatura e WattNode, e prover duas saídas controláveis a partir da placa suporte. O módulo de expansão I/O 30 também é

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42/60 capaz de receber informações de temperatura do sensor de temperatura 22 (não mostrado) . O módulo de expansão I/O 30 também pode ser diretamente energizado com fonte 120 VAC (não mostrada), em vez de via controlador 1800.

[0060] A figura 7 representa uma ilustração em perspectiva do sensor de temperatura de zona 22, controlador eletrônico 1800, módulo de expansão I/O 30, e módulo de expansão I/O adicional 30A similar ao módulo 30. Como mostrado na face do controlador eletrônico 1800, o botão de seleção 226 pode ser operado manualmente para selecionar a aplicação (aquecimento, ar condicionado, e/ou refrigeração) e o botão de apertar 227 pode ser usado para selecionar o modo de operação (fase de comissionamento, operação normal, operação estendida, ou bypass). Ademais, podem ser providas luzes de status no controlador 1800, como ilustrado.

[0061] Com respeito ao sistema controlador 4 das figuras 6 a 7, TCP/IP atende pelo menos duas funções, primeiro, pode ser método de comunicação usado pelos técnicos de instalação para configurar o controlador. Ademais, o proprietário do imóvel pode usá-lo para conectar o controlador a uma rede 802.11 doméstica ou de um pequeno negócio. Como indicado, o controlador, nesta configuração, inclui um servidor de Internet incorporado e é capaz de prover suas próprias páginas de Internet 802.11 para (1) configuração; (2) status; e (3) apresentação de informações históricas, incluindo gráficos. O controlador 1800 também pode ser oferecido em dupla configuração, de acordo com a aplicação, i.e. resfriamento, aquecimento, refrigeração. Neste aspecto, as luzes de status LED na face do controlador 18OO e módulos de expansão I/O 30 e 30A na figura 7 correspondem às indicações

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43/60 listadas na Tabela I.

Tabela I

Configuração base autônoma Resfriamento e Aquecimento	Opções
DI-1 Sinal de entrada de	AI-1 Sinal de entrada de
termostato	temperatura de zona
DO-1 Sinal de comando para o	AI-2 Sinal de entrada de
compressor (somente para	temperatura de combustão
resfriamento)	DI-3 sinal de entrada Wattnode
DO-2 Sinal de comando para	para medir consumo em kWs
queimador ou boiler (somente	Software para estimar consumo
para aquecimento)	de gás na temperatura de combustão e sinal de comando de queimador Módulos de comando CAN (até 7) para controlar e monitorar equipamento adicional (aquecedor de água, compressores, queimadores, etc.) Páginas de Internet para mostrar o histórico do uso de energia através de gráficos.
Configuração autônoma de base - Refrigeração	Opções
DI-1 Sinal de entrada de	AI-1 Sinal de entrada de
termostato	temperatura de zona
DI-2 Sinal de entrada de	AI-2 Temperatura de bobina de
aquecedor elétrico	evaporador,
DO-1 Sinal de comando para o	DI-3 Sinal de entrada WattNode
compressor	para medir consumo em kWs
DO-2 Sinal de comando para	Módulos de comando CAN (até 7)
aquecedor defrost elétrico	para controlar e monitorar equipamento adicional (aquecedor de água, compressores, queimadores, etc.) Páginas de Internet para mostrar o histórico do uso de energia através de gráficos.

[0062] A figura 8 ilustra o uso de um controlador HVAC&R

1801 em uma configuração de rede. Como mostrado na figura 8, o sistema de controle HVAC&R 5 inclui uma unidade de

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44/60 controlador 1801, um sensor remoto de temperatura 22, e concentradores de dados habilitados por internet 40, 40A, 40B, que são conectados a uma fonte 120 VAC e placas de expansão I/O 30, 30A, 30B. O sensor remoto de temperatura 22 pode ser igual ou similar àquele da figura 3, e o controlador eletrônico 1801 pode ser similar ao controlador 1800 da figura 6, incluindo diversas modificações. O microcontrolador 1831 também inclui um microprocessador microchip de 32 bits incluindo programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital indicados, função de coleta de dados, e servidor Internet. Um transceptor RF sem fio 1871 e/ou transceptor sem fio 187 podem ser usados no controlador 1801 para permitir comunicação de controlador 1801 com rede RF sem fio e rede Ethernet sem fio, respectivamente. O transceptor RF sem fio 187 pode ser, por exemplo, um transceptor sem fio ZigBee RF802, usando uma rede de malha para prover comunicação direcional com outros controladores e concentrador de dados 40. A fonte 181, microcontrolador 1831, filtro X10 182, sensor de temperatura 184, chaves/ telas de vídeo de entrada de usuário 185, chaves e condicionamento de sinal 186, memória de expansão 188, interface de entrada/ saída de expansão 189, e módulo de expansão I/O 30 (30A) são similares aos respectivos componentes no sistema 4, como na figura 6. A placa suporte I/O compreende, por exemplo, cinco conectores de entrada, dois conectores de saída, e entradas e saídas expansível I/O podem compreender, por exemplo, até sete módulos I/O interfaceados CAN, para múltiplos locais de

compressor,	como	opção. O	controlador	1801	pode comunicar	via
transceptor	sem	fio 1871	com um ou	mais	concentradores	de
dados, tal	como	aqueles	mostrados	como	conectores porta

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45/60 (gateways) 40, 40A, 40B. A porta 40 e similar às unidades 40A e 40B tendo roteador com modem AirCard (i.e. acesso Internet GSM) ou LAN (Ethernet) para acessar Internet 42 e servidor nuvem 44. O concentrador de dados 40 pode ser um dispositivo de prateleira, e, adicionalmente, servir como porta entre TCP/IP e RF sem fio. O concentrador de dados 40 pode incluir função de roteamento para conectar a rede RF, a partir de cada um dos controladores com TCP/IP. O concentrador de dados, opcionalmente, pode incluir um ou mais módulo(s) I/O.

[0063] Embora o propósito primário do concentrador de dados seja servir como conector porta, o concentrador de dados também pode ter a capacidade de sensorear I/O. Esta capacidade pode ser usada em situações onde o concentrador de dados é colocado próximo da facilidade de distribuição de energia elétrica, onde o consumo de energia elétrica pode ser facilmente sensoreado. Ambos, acessos CAT5 ou GSM sem fio são suportados. O acesso GSM requer a assinatura de um provedor (Verizon, Tmobile, etc.) e AirCard. O concentrador de dados pode incluir um arranjo em servidor Internet com telas para configurar a rede e componentes de registro de dados.

[0064] O servidor nuvem 44 pode usar um espaço alugado de servidor para hardware, e o software pode ser especificamente projetado para um sistema em rede. O servidor nuvem pode prover a clientes, técnicos, e provedores de sistema um acesso seguro a edifícios atendidos por um concentrador de dados. O servidor pode hospedar contas individuais e prover seu acesso a dados (localizados no servidor) e redes. Todos os dados registrados a partir de controladores individuais podem ser estabelecidos pela rede de malha RF através do concentrador de dados em formato TCP/IP, e transmitidos a um

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46/60 servidor nuvem, onde estes dados se encontram permanentemente armazenados. O servidor nuvem pode usar um software LAN de domínio público (Linux, Apache, MySQL, database, e linguagem de aplicativo PHP) . O sistema de gerenciamento de conteúdo pode ser baseado em um software Druple de domínio público. [0065] A figura 9 representa uma vista em perspectiva de um sensor de temperatura de zona 30A, controlador eletrônico 1801, módulo de expansão I/O 30, módulo de expansão I/O adicional, e um ou mais módulos de expansão I/O adicionais similares ao módulo 30. Como mostrado na face do controlador eletrônico 1801, o botão de seleção de botões de apertar 226 pode ser operado manualmente para selecionar a aplicação (aquecimento, ar condicionado, refrigeração) e o botão de apertar 227 pode ser usado para selecionar o modo de operação (fase de comissionamento, operação normal, operação estendida). Ademais, também são providas luzes de status no controlador 1801, como ilustrado.

[0066] A figura 10 representa uma vista em perspectiva do controlador 1801, conectado a um roteador comum 402 com AirCard 403 para acessar a Internet.

[0067] A figura 11 mostra um sistema HVAC&R controlado por rede 50 englobando o controlador 1801 concentrador de dados 40 Internet 42, servidor nuvem 44, e uma ou mais unidades de carga HVAC&R sob controle do sistema 50. Um dispositivo remoto de entrada 21, tal como um notebook, pode se comunicar com o controlador 1801, via um link sem fio ou Ethernet 23. As luzes de status na face do controlador 1801 e concentrador de dados 40 (e módulos de expansão 30 e 30A na figura 9) correspondem às indicações listadas na Tabela II.

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Tabela II

Configurações em Rede

Opções

DI-1 Sinal de entrada de termostato DI-2 Sinal de entrada para aquecedor elétrico DO-1 Sinal de comando para o compressor (somente para resfriamento) DO-2 Sinal de comando para queimador ou boiler (somente para aquecimento)

AI-1 Sinal de entrada de temperatura de zona AI-2 Sinal de entrada de temperatura de temperatura de combustão (somente para aquecimento) DI-3 sinal de entrada Wattnode para medir consumo em kWs Software para estimar consumo de gás em temperatura de combustão, sinal de comando de queimador Módulos de comando CAN (até 7) para controlar e monitorar equipamento adicional (aquecedor de água, compressores adicionais, queimadores, etc.) Páginas de Internet seguras (em servidor nuvem) para permitir que os usuários vejam através de informações de edifício e entre edifícios de ambas informações correntes e históricas Capacidade de interfacear funções de resposta de demanda transmitidas usando TCP/IP Capacidade de controlar diretamente consumo de energia de equipamento dando aos clientes a capacidade de controlar cargas de demanda

[0068] Na figura 12 é mostrado um fluxograma de processo

100 para usar um programa de controle englobando programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital indicados que são executados no controlador da presente invenção. Seguindo a instalação do controlador eletrônico, que contém os programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital indicados, o programa de autoconfiguração entra em uma fase de comissionamento. Durante esta fase, se permite que o controlador OEM na unidade de carga execute normalmente

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48/60 os diversos ciclos da operação. Idealmente, dois sinais são sensoreados e gravados na fase de comissionamento: comando de termostato e pelo menos a temperatura de espaço condicionado (e/ou pelo menos um fator medido de ambiente). Como indicado em aplicações, onde não é provida a temperatura de espaço condicionado, por exemplo, o sinal de temperatura pode ser estimado a partir de dados ASHRAE, temporizados e existentes, de sinal de controle para valores de ponto de ajuste e histerese. Em aplicações de refrigeração e aquecimento, entradas adicionais do sensor podem ser usadas para melhorar a precisão do modelo.

[0069] Em mais detalhes, depois de instalar o controlador na linha que conecta o termostato existente e unidade de carga e montar a unidade de controlador na caixa perto da unidade de carga, e, também, opcionalmente instalar separadamente o sensor remoto de temperatura (uma unidade plug in) na zona a ser controlada, como descrito, o técnico ou usuário pode ligar a unidade de controlador com o botão de apertar no dispositivo, e apertar o botão no dispositivo controlador para iniciar a fase de comissionamento do programa de controle para gravar dados OEM na unidade de carga em uma pluralidade de ciclos. A gravação de dados OEM compreende, por exemplo, um ciclo 4-8 minutos ligado e 1-5 minutos desligado, ou outros ciclos.

[0070] Uma vez os dados de desempenho gravados na fase de comissionamento, o programa de autoconfiguração pode realizar os cálculos.

[0071] Estágio 1: Desempenho de controle OEM: As seguintes medidas são estimadas a partir dos dados de desempenho colhidos durante o período de comissionamento: temperatura

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49/60 máxima de espaço condicionado, temperatura mínima de espaço condicionado, zona morta de histerese de temperatura de espaço condicionado, tempo de ciclo de controlador OEM, e ponto de ajuste de temperatura de espaço. Com estes valores, pode ser feita uma estimativa inicial das durações de tempo de ciclo ligado e desligado, como mostrado na Etapa 108 na figura 12. Como indicado em situações que não têm ou usam o sensor de temperatura de espaço condicionado, por exemplo, o valor de ponto de ajuste de temperatura de espaço pode ser selecionado a partir de ASHRAE 55, ou referência similar, e a zona morta de histerese pode ser especificada em 2oF ou 4oF, por exemplo, ou em outras temperaturas, dependendo da duração do ciclo OEM e da temperatura ambiente externa. Os valores máximo e mínimo de temperatura de espaço condicionado, então, podem ser calculados, usando os valores de histerese e ponto de ajuste de temperatura.

[0072] Estágio 2: Modelação: Os parâmetros de um modelo matemático dinâmico são ajustados aos dados de desempenho de comissionamento para modelar o comportamento do equipamento instalado, como indicado na Etapa 102 na figura 12. A entrada para o modelo é o sinal do controlador de ambiente OEM, e a saída do modelo é a temperatura de espaço condicionado (ou um outro fator ambiental) e o consumo de energia do equipamento de um equipamento elétrico ou a óleo. A forma do modelo, com base na Lei de Newton de Resfriamento, contém termos proporcionais e possivelmente atraso ou capacitância, que são usados para modelar a energia térmica residual na bobina de resfriamento ou boiler, e a dinâmica de transporte do fluido na tubulação. O modelo matemático dinâmico é usado para modelar a massa térmica e resistência térmica do espaço

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50/60 condicionado. O consumo de energia é estimado com base no sinal do controlador e, opcionalmente, nas informações de placa (dados nominais do fabricante) do equipamento.

[0073] Estágio 3: Otimização: Usando o modelo desenvolvido no Estágio 2, é empregado um método de busca numérica para estimar as durações ótimas de tempo ligado e desligado, que definem o sinal de comando DRC a ser aplicado pelo controlador à unidade de carga, em lugar de controle de sinal OEM. Isto é mostrado na Etapa 103 na figura 12. O índice de desempenho calculado compreende três termos: (1) consumo de energia; (2) variação de temperatura de espaço condicionado a partir do ponto de ajuste; e (3) variação de temperatura de espaço condicionado. Cada termo é normalizado e tem uma variável correspondente à penalização escalar associada designada ao mesmo. Alterando a razão entre os três pesos de penalização, o programa é capaz de ser executado em três modos distintos de operação automática: controle de energia

mínima; controle	de	resposta	de demanda;	e	controle	de
limitação de	energia	. Um	modo	de operação	é	selecionado
(Etapa 104),	e	um	peso	para	ponderação	do	índice	de

desempenho selecionado (Etapa 105) é inserido para realizar a avaliação do índice de desempenho (Etapa 103).

[0074] O custo de eletricidade se baseia em: (1) consumo total em kW e (2) pico de demanda em kW. O consumo total em kW é proporcional (idealmente) ao tempo de operação do equipamento. A demanda de pico em kW é o maior valor médio do consumo em kW em um intervalo de tempo de 15 ou 30 minutos. O valor de demanda em Kw é usado para determinar como as cargas elétricas estão estabilizadas. A eletricidade é carregada em taxas de bloco declinantes de kWh, cada uma

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51/60 delas tendo um custo associado para o kWh. O primeiro bloco o mais caro, o segundo bloco menos caro, e assim por diante. Dado um consumo total em kW, o custo total de eletricidade varia com o valor de demanda de pico em kW, e quanto menor a demanda de pico em kW, menor será o correspondente custo. O custo de óleo e gás se baseia em apenas um item - consumo total - sendo que não ocorre para gás ou óleo uma carga separada de demanda de pico. O índice de desempenho quadrático integrado no tempo abaixo é a base da minimização ^J=£ í(çu²J + λ*² + ^²)^dT onde T é a duração de tempo do ajuste de dados de desempenho (tipicamente um ou diversos ciclos do controlador OEM), u o sinal de controle binário que consiste das durações de tempo ligado e desligado regularmente espaçadas, sendo que u assume valor de 1, quando o sinal se refere a ligado e 0 (zero) quando se refere a desligado; el é o erro de temperatura estimada entre o algoritmo DRC e o ponto de ajuste de temperatura de controle CEM; e2 é a variação de temperatura estimada do modelo, quando excitado pelo sinal de controle DRC; Q é a variável de peso (penalização) colocada no tempo de operação do controle DRC (minimiza o tempo de operação acumulado de DRC e, portanto, o consumo de energia de sistema HVAC&R); R é a variação de peso (penalização) colocada na importância de manter a temperatura de ponto de ajuste no valor ajustado CEM (dado ou designado, quando se deseja alcançar a temperatura de ponto de ajuste); S é a variável de peso (penalização) colocada na importância da variação de temperatura controlada, e resulta em mais de uma resposta de temperatura controlada de linha reta, assim minimizando flutuações de temperatura.

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52/60 [0075] Quando o programa DRC opera no modo de energia mínima, o valor de peso Q é escolhido de modo que Qu2 tenha magnitude muito maior que o valor R e ligeiramente maior que o valor S e o índice de desempenho J é minimizado, calculando a trajetória u ótima. Isto significa que o tempo de operação geral do controle DRC é mais importante que manter a temperatura de ponto de ajuste, mas, tendo em vista que manter uma pequena variação de temperatura em torno do ponto de ajuste também é importante. Este método de controle pode ser aplicado a dispositivos de aquecimento e resfriamento, quer elétricos, a gás ou a óleo. O modelo do estágio 2 é usado para criar sinais de temperatura e potência requeridos para avaliar os termos de erro e1 e e2 no índice de desempenho. No modo de energia mínima, o programa OEM opera de maneira que primariamente minimize o consumo de energia do equipamento, e secundariamente mantenha as temperaturas do espaço condicionado perto do ponto de ajuste do controlador OEM; no entanto, a variação de temperatura DRC normalmente é menor que do controlador OEM.

[0076] Quando o programa DRC opera no modo de limitação de energia, o valor de peso R é escolhido de modo que Re21 tenha magnitude muito maior que o termo Q e ligeiramente maior que o termo S, e o índice de desempenho J é minimizado, calculando trajetória u ótima. No modo de limitação de energia, o DRC é forçado a obedecer o índice de desempenho, mas também é sujeito a restringir o tempo de operação DRC a uma fração do tempo de operação OEM, tipicamente em faixas fracionais de cerca de 80% a 90%, que produz um sinal de controle DRC que alcança o ponto de ajuste OEM, mas fazendo o mesmo a ocorrer de maneira a reduzir a taxa de temperatura de

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53/60 espaço condicionado global de mudança (gradiente), enquanto o espaço está sendo resfriado ou aquecido. Como o gradiente de temperatura de espaço condicionado é diretamente proporcional à potência consumida por unidade de tempo, este método de controle limita eficientemente a carga de demanda elétrica, e é mais eficientemente usado em equipamentos elétricos. Este modo, incluindo os ajustes de peso previamente descritos, também pode ser usado para controle de resposta à demanda. No modo de Resposta à Demanda, o programa DRC primariamente opera o equipamento de modo a manter um ponto de ajuste de temperatura, provido a partir de uma fonte externa e comunicada ao controlador eletrônico através da rede sem fio ou cabeada da presente invenção. Este modo é usado para atender a função de resposta à demanda, comum à maioria das Companhias de Energia. No modo de regulação de temperatura, são ignorados os comandos de ponto de ajuste de temperatura a partir do controlador OEM.

[0077] Durante otimização do programa DRC com programa de autoconfiguração, limites (restrições) são impostos nas durações de tempo de ciclo ligado e desligado do sinal, para atender questões, incluindo curta ciclagem, falta de óleo, e outros aspectos relativos à saúde da máquina e sistema. O programa de autoconfiguração pode executar um modelo com base no cálculo de otimização para automaticamente determinar durações ótimas de tempo de ciclo ligado e desligado para o programa DRC. A otimização do programa DRC pode incluir, por exemplo, loops incluindo Etapas 103, 106, 107, 109, e 110 na figura 12.

[0078] Seguindo a completação do Estágio 3, o programa de controle passa para a fase de operação normal sob controle do

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54/60 programa DRC 111. Na fase de operação normal, o programa de contador de reciclagem digital DRC pode estar controlando o equipamento usando valores de duração de tempo de ciclo otimizadas de ligado e desligado, calculados na fase de comissionamento, usando o programa de autoconfiguração. Nesta fase de operação normal, o programa DRC é capaz de executar em um dos modos compreendendo energia mínima, resposta de demanda, ou limitação de energia. Por exemplo, um modo de operação pode ser baseado em ajustes default no controlador e/ou em um modo selecionado por um usuário via um dispositivo de entrada de usuário 18 (1800, 1201) como mostrado no dispositivo 13. O dispositivo de entrada 21 pode ter, por exemplo, uma interface de usuário 211 incluindo tela de vídeo 212 e touchpad de controle 213. Por exemplo, um modo de operação pode ser selecionado e inserido no controlador 18 (1800, 1801) via interface de usuário 211 via link de comunicação 23 (i.e. RF sem fio, Ethernet). Na ilustração da figura 14, um menu de seleção de modo de configuração ilustrativa é mostrado na tela de vídeo 211 do dispositivo de entrada 21, mostrando três diferentes modos de operação automática disponíveis como opção de seleção (que cancelam qualquer ajuste default) incluindo: (1) controle de energia mínima; (2) controle de resposta à demanda; e (3) controle de limitação de potência. Um destes três modos de operação pode ser selecionado para ser implementado pelo controlador 18 (1800, 1801). A seleção de uma das opções de modo de configuração (1), (2), (3) pode ser feita diretamente com a interface de vídeo sensível ao toque, ou visualmente guiada por um cursor de mouse dirigido por touchpad ou mouse, pelo teclado ou comando de voz, assim por diante. Uma seleção

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55/60 tentativa dentre as opções pode ser mostrada iluminando a opção, e assim por diante. As seleções de opção podem ser confirmadas, por exemplo, pela tela, teclado, mouse, comando de voz, assim por diante. Se nenhuma seleção de modo de configuração for inserida pelo usuário, uma seleção default pode ser codificada nos programas. Depois da seleção de um modo de configuração, quer por decisão do usuário ou default, uma variável Q, R, S pode ser automaticamente designada a colocar importância quer em consumo de energia, regulação de temperatura, ou limitação de potência, com base no modo de configuração (previamente selecionado), na fórmula do índice de desempenho usada para determinar J, ou uma tela adicional (não mostrada) pode ser apresentada no vídeo do dispositivo de entrada 21 para permitir que o técnico (ou o próprio usuário) ajuste estes valores.

[0079] O dispositivo controlador eletrônico compreende um modo de cancelamento, capaz de ajustar o contador por um certo período de tempo. O dispositivo controlador eletrônico é operável, sendo que o modo de cancelamento responde temporariamente afetando temperatura, umidade, ou ambos.

[0080] Destas maneiras, por exemplo, um controlador eletrônico, incluindo programas de autoconfiguração e contador de reciclagem digital, é operável para substituir um sinal de controle de termostato com um sinal de controle binário modulado, que foi pré-configurado de maneira automática. Dentre outros benefícios e vantagens, os sistemas HVAC&R existentes, por exemplo, podem incorporar este controlador e outros sensores e complementos associados, como aqueles ilustrados nesta, para melhorar o consumo de energia e reduzir os custos relativos a energia de equipamentos de

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56/60 aquecimento, resfriamento, e refrigeração e/ou prover informações de captura de dados bi-direcionalmente (coleta de dados) e/ou comunicação de informações de controle e/ou captura de dados via Internet. Através de conectividade Internet, os sistemas, que usam o controlador, são capazes, por exemplo, de suportar controle de resposta à demanda, por exemplo, de uma faixa de redução de ciclagem 0% (nível desligado) a faixas intermediárias (níveis 2 e 3), assim como validação da economia com energia, usando aspectos de coleta de dados e limitação de potência.

[0081] Quando o usuário de um controlador da presente invenção participa de um programa de eficiência de uso de energia, por exemplo, o sistema na rede também pode prover captura de dados, registros de consumo, e/ou redução de energia, que pode ser aceitável para uma companhia ou provedor de energia. A função Limitação de Potência também pode garantir que o equipamento nunca opere de maneira a extrair mais que o valor de potência de ponto de ajuste (somente para equipamentos elétricos). Este aspecto provê aos consumidores uma maneira efetiva de controlar cargas de demanda de eletricidade. Ademais, através da conectividade da Internet (opcional), o sistema é capaz de interfacear sistemas de gerenciamento de energia de prédios (EMS) que suportam protocolo IP (Internet), e funções SmartGrid (Rede Inteligente), que usam a Internet como mecanismo de comunicação.

[0082] A presente invenção será adicionalmente explicada pelos seguintes exemplos, que têm um caráter meramente exemplar para a presente invenção. Ademais, a menos que expressamente indicado de outra forma, todos valores,

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57/60 porcentagens, razões, e etc. são dados em peso.

Exemplos

Exemplo 1 [0083] O exemplo 1 ilustra o comportamento da temperatura do espaço condicionado, quando opera o algoritmo no modo de energia mínima para uma aplicação de resfriamento. Nos três gráficos mostrados nas figuras 15, 16, 17, a figura 15 mostra o comportamento do controle OEM (Comando de Controle OEM) e sua temperatura de espaço condicionado (acima). A temperatura do espaço condicionado varia entre valores de zona morta (deadband) alta e zona morta baixa (68°F e 66°F). O valor de ponto de ajuste de temperatura é metade entre as zonas mortas e a temperatura indicada T. O objetivo de controle do termostato OEM é manter a temperatura do espaço condicionada em T, com variações que excedam os valores de zona morta alta e zona morta baixa.

[0084] Os gráficos das figuras 16 e 17 mostram dois sinais de controle DRC e suas temperaturas de espaço condicionado associadas a dois diferentes ajustes de parâmetros de peso. No gráfico da figura 16, os parâmetros da fórmula para calcular o índice de desempenho J são Q= 10, R= 1, e S= 1. Os pesos provêem uma penalização significativa com respeito à redução de tempo de operação e uma penalização, significativa em uma certa extensão, com respeito à manutenção do ponto de ajuste da temperatura DRC no valor OEM, mas mantendo uma pequena variação no sinal de temperatura. Como mostrado no gráfico da figura 16, a temperatura nunca alcança o valor inferior da zona morta de temperatura (66oF), ao invés, varia entre o valor alto de zona morta (68°F) e o valor do ponto de ajuste OEM (T*). O período global do perfil de temperatura se

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58/60 mantém inalterado do valor OEM (t2), e o tempo de operação passa de 16 para 15,5 unidades de tempo.

[0085] No gráfico da figura 17, os parâmetros da fórmula de índice de desempenho são Q= 1, R= 0, e S= 1. Como no gráfico de temperatura da figura 17, a temperatura nunca alcança o ponto de ajuste de temperatura OEM e se mantém na parte 30% superior da faixa de temperatura OEM. O período global do perfil de temperatura se mantém inalterado do valor OEM (t2), e o tempo de operação passa de 16 para 8 unidades de tempo.

Exemplo 2 [0086] O exemplo 2 ilustra o comportamento de temperatura do espaço condicionado, quando opera o algoritmo no modo de limitação de potência para uma aplicação de resfriamento. Nos dois gráficos da figuras 18 e 19 é mostrado o comportamento do controle OEM (comando de controle OEM) e correspondente temperatura de espaço condicionado (acima). A temperatura de espaço condicionado varia entre valor de zona morta alto (High) e valor de zona morta baixo (Low) (T-hi e T-lo) . O valor de ponto de ajuste de temperatura fica no ponto médio entre as zonas mortas, sendo indicado por T*. O objetivo de controle do termostato OEM é limitar ou minimizar o tempo de operação durante intervalos de tempo de t1 unidades de tempo ou menos (isto é ilustrativo e escolhido no tempo ligado do controlador OEM). Este valor de tempo corresponde à janela de tempo usada para calcular a carga de demanda (tipicamente, 15 a 30 minutos) . Um segundo objetivo para o algoritmo DRC, é manter o mesmo ponto de ajuste de temperatura do controlador OEM.

[0087] No gráfico da figura 19, os parâmetros da fórmula

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59/60 de índice de desempenho são Q= 1, R= 10, e S= 1. Uma restrição de 80% de tempo de operação também é aplicada aos sinais de controle DRC (visando tempo de operação DRC em um período de tempo de t1 a 80% do tempo de operação OEM). Como no gráfico de temperatura da figura 19, a temperatura mantém o ponto de ajuste de temperatura na média; no entanto, a taxa de tempo de temperatura global da mudança é menor que do controlador OEM, enquanto o espaço condicionado está sendo resfriado. Durante t1 unidades de tempo, o tempo de operação t1 do controlador OEM é 8 unidades, e o tempo de operação DRC 6,2 unidades de tempo, provendo a redução desejada de 20%. Um efeito associado é a extensão do período do controlador DRC, que fica maior que do controlador OEM (período OEM= t2, período DRC= t1 - t3).

[0088] Como mostrado no exemplo, um controlador incluindo um programa de controle, incluindo o modo de autoconfiguração, que realiza cálculo de otimização baseado em modelo, pode determinar automaticamente durações ótimas de tempo ligado e desligado para um programa DRC.

[0089] O depositante desta especificamente incorpora todo o conteúdo de todas as citadas referências nesta especificação. Ademais, quando uma quantidade, concentração, ou valor ou parâmetro, é dada como faixa, faixa preferida, ou lista de valores superiores e inferiores preferíveis, isto deve ser entendido como descrição específica de todas as faixas, a partir de qualquer par de qualquer limite ou valor preferido de faixa superior, e qualquer limite ou valor preferido de faixa inferior, a despeito de se as faixas forem separadamente descritas. Quando uma faixa de valor numérico é usada nesta, a menos se estabelecido de outra forma, a faixa

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60/60 inclui os pontos de extremidade, e todos os números inteiros incluídos. Ademais, não se pretende que o escopo da presente invenção se limite aos valores específicos citados, quando se define uma faixa.

[0090] Outras configurações da presente invenção serão aparentes àqueles habilitados na técnica, à luz dos ensinamentos e prática da presente invenção. Ademais, pretende-se que a presente especificação, em conexão com os exemplos, seja considerada em caráter meramente exemplar, sendo que o espírito e escopo da presente invenção serão definidos apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo controlador eletrônico, para controle automático de um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado ou refrigeração (HVAC&R) (1), compreendendo:

   - um contador de reciclagem digital (1830) capaz de interceptar um comando de termostato para resfriamento, refrigeração ou aquecimento, e substituir o citado comando do termostato com um sinal binário modulado, que opera no estado ligado ou estado desligado, e caracterizado pelo fato de compreender:

   - uma mídia de armazenamento legível por computador (1833) que compreende um programa (1838) que inclui um modo de autoconfiguração, que é capaz de determinar um desempenho de linha base do citado sistema HVAC&R (1) através de uma fase de comissionamento e sendo capaz de determinar um desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulagem de temperatura, regulagem de umidade ou limite de energia, ou uma combinação destes, e sendo que o citado programa (1838) é capaz de ajustar o contador no estado ligado e estado desligado com base na citada determinação do desempenho ajustado.
2. 2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo controlador eletrônico (18) adicionalmente compreender um modo de cancelamento que é capaz de ajustar adicionalmente o citado contador de reciclagem digital (1830) por um período de tempo.
3. 3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo controlador eletrônico (18) ser operável sendo que o citado modo de

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   2/7 cancelamento responde a fatores temporários que afetam temperatura ou umidade, ou ambos.
4. 4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado estado ligado ter um valor constante e um sinal de duração para cada estado ligado, e de o citado estado desligado ter um valor

   constante e um sinal de duração para cada estado desligado para o citado desempenho ajustado. 5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo controlador eletrônico (18) ser operável e sendo que a citada determinação do citado desempenho ajustado ocorre duas ou mais vezes. 6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo controlador eletrônico (18) ser ope rável e sendo que a citada fase de comissionamento é repetida uma ou mais vezes , usando o desempenho corrente do s istema HVAC&R (1) como desempenho de linha base. 7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado dispositivo controlador

   eletrônico (18) ser operável e sendo que o modo de autoconfiguração processa dados a partir do desempenho de linha base ou dados de configuração para prover estimativas em uma temperatura máxima de espaço condicionado, temperatura mínima de espaço condicionado, zona morta de histerese de temperatura de espaço condicionado, temperatura de ciclagem de controlador, e ponto de ajuste de temperatura de espaço, cria um modelo matemático dinâmico com base nos citados dados, determina um modelo matemático dinâmico ajustado a

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   3/7 partir de requisitos de desempenho introduzidos com base no consumo de energia, regulagem de temperatura, regulagem de umidade, limite de energia, ou uma combinação destes, e ajusta o citado contador de reciclagem digital (1830) com base no citado modelo matemático dinâmico ajustado.

   8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado programa (1838) do citado dispositivo controlador eletrônico (18) ser adicionalmente operável para processar sinais de sensor relativos à pressão do compressor, taxa de fluido, ou ambos, que são sensoreados e recebidos a partir da unidade de carga de aquecimento ou refrigeração HVAC&R.

   9. Sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração HVAC&R, caracterizado pelo fato de compreender uma unidade de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração (20), e o citado dispositivo controlador eletrônico (18), conforme definido na reivindicação 1, substituir um sinal de controle de termostato do citado sistema de HVAC&R (1) com o citado sinal de controle binário modulado a partir do citado dispositivo controlador eletrônico (18).

   10. Sistema para controle automático de um sistema de aquecimento, ventilação, ar condicionado, ou refrigeração HVAC&R, caracterizado pelo fato de compreender:

   - um termostato (14), um dispositivo controlador eletrônico (18), pelo menos uma unidade de carga HVAC&R (20), operavelmente conectado a uma linha de suprimento de energia elétrica (10), sendo que:

   - o controlador eletrônico (18) compreende (a) um contador de reciclagem digital (1830) que é capaz de interceptar um

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   4/7 comando de termostato para pelo menos a unidade de carga (20) e substituir o citado comando de termostato com um sinal binário modulado que opera no estado ligado e no estado desligado; e (b) uma mídia de armazenamento legível por computador (1833) que compreende um programa (1838) que inclui um modo de autoconfiguração que é capaz de determinar um desempenho de linha base do citado sistema HVAC&R (1) através de uma fase de comissionamento e é capaz de determinar um desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulagem de temperatura, regulagem de umidade, ou limite de potência, ou qualquer combinação destes e sendo que o citado programa (1838) é capaz de ajustar o citado contador de reciclagem digital (1830) no estado ligado e estado desligado com base na citada determinação de desempenho ajustado.

   11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos um sensor remoto de temperatura (22, 22A) e/ou umidade (22B) sendo operável para detectar a temperatura e/ou umidade em uma zona a ser condicionada em relação à temperatura ou umidade e o dispositivo controlador eletrônico (18) operável para obter um sinal de temperatura a partir do mesmo.

   12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender ainda:

   - pelo menos um sensor de temperatura remoto (22, 22A), sendo que

   - o pelo menos um sensor de temperatura remo to (22, 22A) ser operável para detectar a temperatura em uma zona a ser condicionada em relação à temperatura ou umidade e para transmitir um sinal do mesmo ao controlador eletrônico (18)

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5. 5/7 via linha de suprimento de energia elétrica (10).

   13. Método para automaticamente controlar e gerenciar a demanda e operação de carga de uma unidade de carga HVAC&R, energizada por eletricidade, sendo que um controlador (18) compreendendo um contador de reciclagem digital (1830) é conectado eletricamente a uma linha de sinal de controle (15, 24) entre um termostato (14) para um dispositivo de carga (20) e uma chave de controle de carga do equipamento (2 6) para o dispositivo de carga (20), caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

   - conduzir uma fase de comissionamento com o controlador (18) compreende, durante operação do dispositivo de carga (20) para uma pluralidade de ciclos de operação, executar um programa de comissionamento (1838) obtido a partir da mídia de armazenamento legível por computador (1833) o qual é ainda incluído no controlador (18) que inclui um modo de programa de autoconfiguração (1836), sendo que o programa de comissionamento (1838) determina o desempenho de linha base da unidade de carga HVAC&R (20), via fase de comissionamento de operação do dispositivo de carga (20), e determina um desempenho ajustado com base no consumo de energia, regulagem de temperatura, regulagem de umidade, ou limite de potência, ou qualquer combinação destes para o dispositivo de carga (20); e

   - interceptar pelo menos um comando de termostato no controlador para resfriamento, refrigeração, aquecimento (18) e o citado contador de reciclagem digital (1830) substituindo o citado comando de termostato com um sinal binário modulado que opera em um estado ligado ou estado desligado para ajuste dos estados ligado e desligado do citado contador

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6. 6/7 de reciclagem digital (1830) com um programa contador de reciclagem digital (1837) com base na citada determinação de desempenho ajustado.

   14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender aplicar o programa (1838) a um compressor monocapacidade ou multicapacidade de um sistema de ar condicionado, sendo que o compressor é operável para receber um comando de resfriamento a partir de um termostato ou BMS para produzir ar para resfriar uma área condicionada, sendo que o programa (1838) aplicado minimiza a energia consumida, e mantém a temperatura desta área próxima do ponto de ajuste do controlador OEM.

   15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ser aplicado, em um modo de controle de temperatura de resposta por solicitação de aplicação do programa (1838) a um compressor monocapacidade ou multicapacidade de um sistema de ar condicionado sujeito a um ponto de ajuste de temperatura suprido externamente e comunicado ao controlador eletrônico através de ambasrede cabeada ou sem fio.

   16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de ser aplicado, em um modo limitante de potência de aplicação do programa (1838) a um compressor monocapacidade ou multicapacidade de um sistema de ar condicionado para regular a potência retirada pelo equipamento para ser menor ou igual ao ponto de ajuste de potência, sendo que o ponto de ajuste sendo um parâmetro de ajuste interno ou comunicado ao controlador através de uma porta de comunicação cabeada ou sem-fio do mesmo.

   17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado

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7. 7/7 pelo fato de o modo de comissionamento ser re-executado periodicamente e/ou continuamente, quer de forma automática ou manual, para capturar efeitos de temperatura de mudança de carga em um modelo matemático do programa (1838) usado para otimização.