BR112018012517B1 - Sistema, método e aparelho para balanceamento de um sistema de climatização - Google Patents

Abstract

Método e aparelho para balanceamento de terminais de um sistema de climatização que usa um dispositivo de medição de fluxo de ar pela inserção na seção de processamento do computador do dispositivo de medição do fluxo de ar de fluxos-alvo predeterminados para cada terminal; aquisição através do aparelho de medição de fluxo dos fluxos de ar inicialmente medidos através de cada um dos terminais, os fluxos de ar inicialmente medidos serem fornecidos à seção de processamento do computador; e o ajuste dos terminais do sistema de climatização para pontos de ajuste de fluxo de acordo com as instruções da seção de processamento do computador, a seção de processamento do computador ser programada para calcular o ponto de ajuste de fluxo de cada terminal dadas as condições atuais de carga do sistema de climatização, que resultarão em todos os terminais, serem ajustados ao fluxo-alvo depois que todos os terminais tiverem sido ajustados de acordo com as instruções.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente revelação está voltada, de modo geral, ao sensoriamento do fluxo de ar. Mais especificamente, a presente revelação, está direcionada, a sistema, método e aparelho para o balanceamento de terminais de difusor em sistemas de climatização (HVAC na sigla em inglês para: aquecimento,ventilação e ar-condicionado) em edifícios comerciais ou estruturas análogas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Arquitetos e engenheiros que projetam sistemas de climatização para edifícios comerciais e outras estruturas preocupam-se em garantir que esses sistemas ofereçam nível consistente e confiável de conforto aos ocupantes dessas estruturas. Os projetistas de climatização dimensionam cuidadosamente as unidades climatização para garantir a entrega do volume apropriado de ar-condicionado. Além disso, eles projetam o duto de distribuição do ar-condicionado para as várias salas e outras áreas da estrutura em taxas volumétricas adequadas. Além disso, os projetistas selecionam o espaçamento e a configuração do difusor ou terminais de registro através dos quais o fluxo de ar é descarregado (doravante referido como "terminais") para distribuir e dispersar o ar-condicionado nas salas/áreas de uma maneira predeterminada de modo a fornecer o nível desejado de conforto para os ocupantes.

[0003] Integral a este projeto é a necessidade de o ar- condicionado ser disperso de cada terminal a uma taxa volumétrica de fluxo que esteja em ou dentro de uma faixa predeterminada da taxa especificada pelo projetista. Taxas de fluxo que se desviem das especificadas pelos projetistas resultarão em condições de sala ou área ou níveis de conforto fora da meta, o que pode aumentar desnecessariamente os custos de energia.

[0004] Quando novos sistemas comerciais de climatização são implantados, o sistema requer balanceamento para assegurar que o ar-condicionado seja entregue a partir de cada terminal na vazão volumétrica que esteja no intervalo especificado pelos projetistas do sistema. O balanceamento também pode ser necessário como parte da manutenção rotineira do sistema de climatização ou quando a planta baixa de um prédio é reconfigurada.

[0005] O balanceamento de um sistema comercial de climatização não é uma questão trivial e requer os serviços de um técnico qualificado em climatização. As execuções de dutos comerciais de climatização podem ser complicadas e ter muitos troncos, ramificações ou zonas, cada uma com muitos terminais ou nós. Não só cada terminal possui seu próprio abafador para ajustar o fluxo através desse nó em particular, mas também há abafadores dentro do duto que podem ser usados para controlar o fluxo de ar para os vários troncos, ramais e zonas dentro do sistema. Uma vez que se considere que o ajuste do fluxo através de qualquer terminal dentro do sistema de climatização criará necessariamente uma mudança na contrapressão que afetará o fluxo de ar através de todos os outros terminais do sistema, torna-se clara a complexidade da tarefa de balanceamento.

[0006] Terminais montados no teto de sistemas comerciais de climatização são selecionados pelo projetista do sistema a partir de um número finito de configurações para difundir e direcionar o ar-condicionado para o espaço do edifício em um padrão predeterminado. Embora existam muitas configurações de terminal diferentes a partir das quais escolher, a grande maioria dos projetos de terminais se enquadra ou é baseada em uma pegada padrão de 24 polegadas por 24 polegadas comum a telhas de teto comerciais.

[0007] A eficiência energética é um dos critérios mais importantes no processo de concepção de um sistema de climatização. O objetivo de um sistema de climatização é fornecer ar-condicionado através de cada terminal do sistema à vazão-alvo especificada que seja suficiente para proporcionar níveis de conforto adequados. Qualquer estrutura no sistema que restrinja ou iniba o fluxo de ar é uma perda a ser considerada. Abafadores e terminais são fontes de perdas significativas nos sistemas de climatização. Como os terminais têm configuração e estrutura fixas, eles introduzem perda constante, que não pode ser corrigida. Os abafadores que, no entanto, são ajustáveis para controlar o fluxo em cada terminal, introduzem perdas variáveis as quais, embora significativas, podem ser minimizadas através do balanceamento adequado do sistema.

[0008] As perdas introduzidas pelos abafadores aumentam à medida que eles são fechados e, portanto, oferecem mais restrição ao fluxo. Portanto, é ideal não apenas balancear o sistema de climatização a fim de atingir as taxas de fluxo especificadas para cada terminal, mas fazê-lo mantendo os abafadores o mais aberto possível para que as perdas sejam mínimas.

[0009] O Conselho Nacional de Equilíbrio Ambiental (NEBB, na sigla em inglês) é uma associação internacional de certificação que, entre outras funções, certifica indivíduos e empresas para comissionar, testar, ajustar e equilibrar sistemas de climatização. Além de certificações, o NEBB também fornece especificações de equipamentos e padrões de procedimentos. Do lado do equipamento, ao aparelho cujas especificações são publicadas elo NEBB, é enviada uma coifa de leitura direta, a qual é usada para medir o fluxo de ar através do terminal montado no teto. Nesta descrição, o termo mais genérico "coifa de fluxo de ar" é usado para descrever a forma mais comumente usada de um dispositivo de coifa de leitura direta. Os peritos na técnica entenderão que a "coifa de leitura direta" e a "coifa de fluxo de ar", como utilizadas neste relatório descritivo, são essencialmente permutáveis, isto é, a coifa de fluxo de ar descrita no presente pedido de patente pode ser caracterizada como coifa de leitura direta na especificação do NEBB.

[00010] As coifas de fluxo de ar são instrumentos utilizados pelos técnicos de climatização para medir o fluxo de ar descarregado através de terminais montados no teto de sistemas comerciais de climatização. As coifas de fluxo de ar são projetadas para serem mantidas na posição sobre o terminal. A coifa atua como um duto que coleta e redireciona o ar que é descarregado do terminal. A coifa de fluxo de ar tem a configuração de um bocal convergente-divergente com um gargalo através do qual o ar-condicionado é direcionado para medir sua vazão volumétrica. A pressão da velocidade é medida por instrumentos, tal como um manômetro de tubo pitot localizado no gargalo, usado para calcular o fluxo de maneira convencional.

[00011] Os técnicos de climatização usam estes fluxos medidos para balancear o sistema por um método referido na técnica como balanceamento proporcional. O princípio básico do balanceamento proporcional é que, uma vez definida, a quantidade de fluxo de ar de cada terminal de um sistema permanecerá sempre na mesma relação ou razão dos outros terminais no sistema. Embora a quantidade total do sistema seja alterada, os terminais permanecerão na mesma relação de porcentagem de fluxo entre si. Embora baseado na ciência, o balanceamento proporcional tradicional depende da experiência do técnico em estimar os ajustes do terminal que resultarão no equilíbrio proporcional.

[00012] Para balancear proporcionalmente o sistema, os fluxos iniciais são medidos em cada terminal. A porcentagem do fluxo projetado é calculada para cada terminal, como o fluxo medido dividido pelo fluxo projetado. O terminal que possuir a menor porcentagem de fluxo projetado se torna o terminal-chave, que é deixado totalmente aberto. Os terminais são normalmente balanceados em ordem crescente de porcentagem do fluxo projetado. O técnico pode, no entanto, usar sua experiência para balancear os terminais fora de ordem.

[00013] A ideia é ajustar o segundo terminal de modo que a relação entre a porcentagem do fluxo projetado para esse terminal e a do terminal-chave esteja nas proporções corretas. Assim que suas porcentagens estiverem nas proporções corretas, elas permanecerão nas proporções corretas. Embora o fluxo de ar através destes terminais proporcionalmente balanceados possa e flutue à medida que outros terminais sejam balanceados, suas proporções percentuais permanecerão as mesmas. Para conseguir isso, o segundo terminal é inicialmente ajustado com base no conhecimento e experiência do técnico. Em outras palavras, é uma opinião abalizada da parte do técnico. Os fluxos no segundo terminal e no terminal-chave são medidos novamente para determinar se a porcentagem dos fluxos projetados está dentro da tolerância predeterminada. Uma vez dentro dessa tolerância, o técnico passa para o próximo terminal.

[00014] O processo é repetido para cada terminal no sistema. O técnico usa seu conhecimento para estimar o ajuste em cada terminal, de modo que a porcentagem de fluxo projetado seja igual ao do chave e dos outros terminais anteriormente balanceados. Dada a confiança nas habilidades de estimativa do técnico, o ajuste, a nova medição e a repetição são frequentes e comuns. Além disso, à medida que o técnico executa estas tarefas de balanceamento, ele também usa seu conhecimento e experiência para estimar ajustes de modo que ao ajustar o último terminal trará a porcentagem de fluxo projetada para este terminal e todos os outros, não só para serem iguais, mas também para tão perto de 100% quanto possível. Uma vez completo, o técnico ajusta a velocidade do ventilador, se necessário, para obter 100% do fluxo projetado para os terminais.

[00015] Do exposto, os peritos na técnica entenderão que os métodos tradicionais de balanceamento proporcional são inexatos, demorados e propensos a erros que exigem reajustes. O sistema, método e aparelho da presente invenção elimina este trabalho de tentativa e erro ao determinar, sistematicamente e cientificamente, os pontos de ajuste de cada terminal pelo uso da teoria do fluxo de massa, de modo que cada terminal seja ajustado para a posição que resultará no equilíbrio do sistema assim que o último terminal no sistema for ajustado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00016] De acordo com uma concretização, um método para equilibrar terminais de um sistema de climatização que utiliza um dispositivo de medição de fluxo de ar inclui introduzir na unidade de processamento do computador do dispositivo de medição de fluxo de ar fluxos-alvo predeterminados para cada terminal. O método também inclui a aquisição, mediante o dispositivo de medição de fluxo de ar, da medição inicial dos fluxos de ar através de cada um dos terminais, sendo os fluxos de ar dessa medição inicial fornecidos à unidade de processamento do computador. O método inclui ainda o ajuste dos terminais no sistema de climatização para pontos de ajuste de fluxo de acordo com as instruções da unidade de processamento do computador, sendo que a unidade de processamento do computador está programada para calcular o ponto de ajuste de fluxo de cada terminal, o que resultará, dadas condições de carga atual do sistema de climatização, em todos os terminais sendo ajustados para o fluxo desejado após todos os terminais terem sido ajustados conforme as instruções.

[00017] Segundo outra concretização, isolada ou em combinação com quaisquer das concretizações anteriores, ajustar os terminais pode incluir posicionar a medição do fluxo de ar num terminal sob ajuste conforme as instruções da unidade de processamento do computador. A unidade de processamento do computador pode ser programada para identificar a ordem em que os terminais do sistema de climatização serão ajustados. O método também pode incluir a obtenção do ponto de ajuste de fluxo para o terminal sob ajuste da unidade de processamento do computador e ajustar o terminal sob ajuste ao ponto de ajuste de fluxo.

[00018] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para determinar as condições atuais de carga do sistema de climatização usadas para determinar o ponto de ajuste de fluxo do terminal sob ajuste como função dos fluxos de ar da medição inicial e dos fluxos-alvo predeterminados dos terminais.

[00019] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com qualquer dos aspectos precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para determinar as condições atuais de carga do sistema de climatização usadas para determinar o ponto de ajuste de fluxo do terminal sob ajuste adicional como função de fluxos de ar resultantes de ajustes para outros terminais do sistema de climatização.

[00020] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações anteriores, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular os fluxos de ar resultantes de ajustes em outros terminais do sistema de climatização.

[00021] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular os fluxos de ar resultantes de ajustes em outros terminais do sistema de climatização como função de fluxo de ar resultante em um terminal diferente do terminal sob ajuste.

[00022] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, após ajustar o terminal sob ajuste, a unidade de processamento do computador pode ser programada para instruir o usuário a usar o dispositivo de medição de fluxo de ar para capturar o fluxo de ar medido através de um terminal diferente. A unidade de processamento do computador pode ainda ser programada para calcular a previsão de fluxo através do terminal diferente e comparar o fluxo medido através do terminal diferente com o fluxo previsto através do terminal diferente e determinar o erro. Em resposta ao erro que exceder o limite predeterminado, a unidade de processamento do computador pode ser programada para recalcular o ponto de ajuste de fluxo do terminal sob ajuste e instruir o usuário a reajustar o terminal sob ajuste ao ponto de ajuste de fluxo recalculado.

[00023] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, para determinar o ponto de ajuste recalculado da vazão do terminal sob ajuste, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular o fluxo total revisado como função do fluxo total determinado antes de ajustar e do erro do terminal sob ajuste. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para calcular taxas de fluxo de cada terminal como função do fluxo previsto para cada terminal e o fluxo total determinado antes de ajustar o terminal sob ajuste. A unidade de processamento do computador pode ainda ser programada para calcular a revisão dos fluxos previstos através de cada terminal como função das relações de fluxo e do fluxo total revisado, e determinar o ponto de ajuste recalculado como função do fluxo total revisado e dos fluxos previstos revisados.

[00024] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, após o ajuste do terminal sob ajuste, a unidade de processamento do computador pode ser programada para instruir o usuário a mover o dispositivo de medição de fluxo de ar para o próximo terminal na ordem identificada. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para calcular o fluxo de ar previsto através do próximo terminal; medir o fluxo de ar através do próximo terminal; comparar o fluxo de ar previsto através do próximo terminal ao fluxo de ar medido através do próximo terminal e determinar o erro; calcular o ponto de ajuste da vazão para o próximo terminal como função do erro; e instruir o usuário a ajustar o próximo terminal ao ponto de ajuste de fluxo recalculado.

[00025] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, para calcular o ponto de ajuste da vazão para o próximo terminal, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular o fluxo total revisado como função do fluxo total. determinado antes de definir o terminal sob ajuste e o erro. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para calcular taxas de fluxo de cada terminal como função do fluxo previsto para cada terminal e o fluxo total determinado antes de ajustar o terminal sob ajuste. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para calcular os fluxos previstos revisados através de cada terminal como função das relações de fluxo e do fluxo total revisado. A unidade de processamento do computador pode ainda ser programada para determinar o ponto de ajuste de fluxo recalculado como função do fluxo total revisado e dos fluxos previstos revisados.

[00026] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, o ajuste do terminal ao ponto de ajuste de fluxo pode incluir o ajuste do fluxo através do terminal enquanto se utiliza o dispositivo de medição de fluxo de ar para monitorar o fluxo através do terminal para determinar quando o ponto de ajuste de fluxo tiver sido atingido.

[00027] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações anteriores, as instruções podem incluir instruir o usuário a colocar todos os abafadores de todos os terminais no sistema de climatização na condição totalmente aberta antes de medir qualquer fluxo inicial.

[00028] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para identificar o terminal-chave no sistema de climatização. As instruções podem incluir instruções ao usuário para deixar o terminal-chave totalmente aberto durante todo o processo de balanceamento.

[00029] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para determinar o erro de terminal para cada terminal no sistema de climatização como função da razão do fluxo-alvo e do fluxo inicialmente medido de cada respectivo terminal, e identificar o terminal com o menor erro de terminal como o terminal-chave.

[00030] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com qualquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para identificar os terminais a ajustar na ordem crescente de magnitude do erro de terminal.

[00031] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com qualquer das concretizações anteriores, a unidade de processamento do computador pode ser programada para resolver os cálculos dos pontos de ajuste e como: em que Qr é o fluxo total do sistema; Qb e Q1 são os fluxos iniciais para os terminais I+1≤b≤N, e 1; e em que, e são os fluxos-alvo para os terminais 1, , respectivamente.

[00032] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para resolver o fluxo previsto, e nos terminais 1, e N como resultado do ajuste do terminal de acordo com: em que Qr é o fluxo total do sistema; em que são os fluxos iniciais para os terminais e em que são os fluxos-alvo para os terminais 1,e, respectivamente.

[00033] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com qualquer concretização anterior, o aparelho de medição do fluxo de ar no sistema de climatização pode incluir estrutura configurada para ser colocada no caminho do fluxo de ar de um terminal do sistema de climatização. A estrutura pode ainda ser adaptada para direcionar o fluxo de ar do terminal através da estrutura. O aparelho pode também incluir instrumentação suportada pela estrutura e ter porções posicionadas no caminho do fluxo de ar. A instrumentação pode ser configurada para gerar sinais relacionados ao fluxo de ar através da estrutura. O aparelho pode ainda incluir componentes eletrônicos operativamente conectados à instrumentação e adaptados para receber os sinais relacionados ao fluxo de ar e transformar esses sinais em dados legíveis por computador. Os componentes eletrônicos podem incluir unidade de processamento de computador programada para utilizar os dados legíveis por computador para determinar os fluxos de ar medidos através da estrutura. A unidade de processamento de computador pode ainda ser programada para calcular para o terminal sob ajuste um ponto de ajuste de fluxo, o ponto de ajuste de fluxo de ar ser o fluxo através do terminal sob ajuste que, sob as condições atuais do sistema, resultará em fluxo de sistema balanceado quando todos os outros terminais no sistema estiverem em balanceados.

[00034] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular o ponto de ajuste de vazão como função dos fluxos de ar medidos e dos fluxos-alvo de ar predeterminados para todos os terminais do sistema de climatização.

[00035] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações anteriores, os componentes eletrônicos podem incluir interface de usuário para receber dados de entrada do usuário e exibir dados do sistema. A interface de usuário pode ser operativamente conectada à unidade de processamento do computador de modo a receber os dados de entrada da interface do usuário e enviar dados para exibição na interface do usuário.

[00036] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a eletrônica pode ser configurada de modo que o usuário possa inserir dados relativos ao sistema na unidade de processamento do computador através da interface de usuário, e a unidade de processamento do computador possa fornecer instruções ao usuário através da interface do usuário.

[00037] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser ainda programada para calcular um fluxo previsto através de cada terminal como função do fluxo medido através de cada terminal. A unidade de processamento do computador pode ser ainda programada para determinar se uma diferença entre o fluxo previsto para um terminal diferente do terminal sob ajuste e o fluxo secundário medido através desse terminal diferente excede um limiar predeterminado. Em resposta à diferença que exceder o limite predeterminado, a unidade de processamento do computador pode ser programada para determinar um ponto de ajuste de fluxo recalculado para o terminal sob ajuste.

[00038] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser ainda programada para solicitar ao usuário que ajuste o terminal sob ajuste ao ponto de ajuste de fluxo e monitore o fluxo de ar através do terminal sob ajuste para determinar quando o ponto de ajuste de fluxo for atingido.

[00039] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações anteriores, um aparelho para medir o fluxo de ar em um sistema de climatização pode incluir uma coifa de fluxo de ar configurada para medir o fluxo de ar de um terminal do sistema de climatização, e a eletrônica configurada para se comunicar com a coifa de fluxo de ar para receber medições de fluxo de ar, os componentes eletrônicos que compreendem a unidade de processamento de computador ligada operativamente a uma unidade de interface de usuário. A unidade de processamento do computador pode ser programada para consultar o usuário quanto a dados, fornecer instruções ao usuário e receber dados do usuário por meio da interface do usuário. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para consultar o usuário e receber do usuário dados relativos ao sistema de climatização. A informação pode incluir o número de terminais no sistema de climatização e taxas de fluxo de ar desejadas predeterminadas para cada terminal. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para instruir o usuário a obter, por meio da coifa de fluxo de ar, o fluxo de ar inicial medido para cada terminal no sistema de climatização e instruir o usuário a ajustar as taxas de fluxo de ar dos terminais no sistema de climatização aos pontos de ajuste calculados para balancear o sistema de climatização.

[00040] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com quaisquer das concretizações anteriores, para instruir o usuário a ajustar as taxas de fluxo de ar, de cada terminal no sistema que requeira ajuste, a unidade de processamento do computador pode ser programada para instruir o usuário a ajustar o terminal sob ajuste ao ponto de ajuste calculado e usar a coifa de fluxo de ar para medir o fluxo de ar através de um terminal diferente do terminal sob ajuste e determinar o impacto que o ajuste do terminal sob ajuste teve no sistema de climatização. A unidade de processamento de computador pode ser programada para reajustar o terminal sob ajuste ao ponto de ajuste recalculado em resposta à determinação de que o impacto no sistema de climatização excedeu o valor predeterminado.

[00041] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com qualquer das concretizações precedentes, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular o ponto de ajuste de vazão como função dos fluxos de ar medidos e fluxos-alvo predeterminados de ar para todos os terminais no sistema de climatização.

[00042] De acordo com outra concretização, isoladamente ou em combinação com qualquer das concretizações precedentes, para determinar o recálculo do ponto de ajuste de vazão, a unidade de processamento do computador pode ser programada para calcular o fluxo previsto para cada terminal e determinar para o terminal diferente o erro entre o fluxo previsto e o fluxo secundário medido. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para calcular o fluxo total revisto como função do erro e o fluxo total determinado a partir dos fluxos de ar inicialmente medidos. A unidade de processamento do computador também pode ser programada para calcular taxas de fluxo de cada terminal como função do fluxo previsto para cada terminal e o fluxo total determinado antes de ajustar o terminal sob ajuste. A unidade de processamento do computador pode ainda ser programada para calcular os fluxos previstos revisados através de cada terminal como função das relações de fluxo e do fluxo total revisto, e determinar o ponto de ajuste recalculado como função do fluxo total revisto e dos fluxos previstos revistos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00043] A presente invenção é ilustrada a título de exemplo e não de limitação nas figuras dos desenhos em anexo, em que as referências semelhantes indicam elementos semelhantes e em que: A Fig. 1 é a vista de elevação frontal da coifa de fluxo de ar que pode ser implementada no sistema para medir o fluxo de ar, de acordo com a invenção. A Fig. 2 é a vista em corte da coifa de fluxo de ar, geralmente tomada ao longo da linha 2-2 da Fig. 1. Fig. 3 é uma visão esquemática, que ilustra a coifa de fluxo de ar das figuras 1 e 2, sendo utilizada para medir o fluxo de ar através de terminais do sistema de climatização. A Fig. 4 é a vista em perspectiva de outra coifa de fluxo de ar que pode ser implementada no sistema para medir o fluxo de ar, de acordo com a invenção. A figura 5 é a vista esquemática que ilustra a coifa de fluxo de ar da figura 4 sendo usada para medir o fluxo de ar através dos terminais de um sistema de climatização. As Figs. 6A-6J ilustram exemplos de terminais de climatização nos quais o sistema das Figs. 1-5 pode ser usado para medir o fluxo de ar através deles. As Figs. 7A-7C são diagramas esquemáticos que ilustram certas características de pressão e fluxo do sistema exemplo de climatização. As Figs. 8A-8C são diagramas esquemáticos que ilustram processos de balanceamento do sistema exemplo de climatização. A Fig. 9 é um gráfico que ilustra as curvas do ventilador do sistema exemplo de climatização. As Figs. 10A-10B são diagramas esquemáticos que ilustram certas características de pressão e fluxo do sistema exemplo de climatização.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00044] A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para determinar o fluxo de ar em um sistema de climatização.Mais especificamente, o invento refere-se a método para balancear sistemas de climatização, de modo que o fluxo de ar através de cada terminal no sistema descarregue ar- condicionado às taxas de fluxo ditadas pelas especificações do projeto. O método pode ser implementado em diversos sistemas de medição de fluxo de ar.

[00045] Um sistema no qual os sistemas de balanceamento de fluxo de ar e os métodos da invenção podem ser implementados está ilustrado nas Figs. 1 e 2. As Figuras 1 e 2 ilustram um exemplo de configuração de um sistema 10 para medir o fluxo de ar através de um terminal em um sistema de climatização. O sistema 10 inclui um aparelho de medição de fluxo de ar 20 na forma de uma coifa de fluxo de ar que é utilizada para medir o fluxo de ar. A coifa de fluxo de ar 20 das Figs. 1 e 2 é uma concepção comum que é comumente usada para medir o fluxo de ar através de terminais em um sistema de climatização de edifício que descarrega ar-condicionado no espaço climatizado do edifício. O uso mais comum da coifa de fluxo de ar 20 é auxiliar o técnico de climatização a "balancear" os terminais do sistema de climatização montados em suspensão do teto de modo que o ar-condicionado seja distribuído no edifício de acordo com as especificações estabelecidas pelo engenheiro ou arquiteto de climatização. O balanceamento de terminais nestes sistemas requer medições precisas do fluxo de ar através de cada terminal. Os sistemas e métodos da invenção melhoram a precisão destas medições ao proporcionar medições com compensação de contrapressão.

[00046] Por causa da finalidade específica e especializada da coifa de fluxo de ar 20, ela pode ser configurada para cooperar com a climatização padrão, através da qual o fluxo de ar é medido. A coifa de fluxo de ar 20 inclui uma coifa de coleta 22 que é configurada para capturar o ar descarregado através do terminal de climatização padrão, que tem uma pegada de 61 cm x 61 cm. A coifa de coleta 22 tem perfil geralmente trapezoidal com uma secção transversal quadrada e é dimensionada de modo a que a extremidade aberta 24 da coifa de coleta se encaixa sobre o terminal padrão de 61 cm x 61 cm de maneira suficiente para coletar todo ou substancialmente todo o ar descarregado do terminal.

[00047] A coifa de coleta 22 se afunila para baixo a partir da extremidade aberta 24 para a extremidade do instrumento 16 ao qual a coifa de coleta se junta e fica conectada ao receptáculo de instrumentação 30. O receptáculo de instrumentação 30 inclui uma porção inferior trapezoidal que define a saída 32 da coifa de fluxo de ar 20. A coifa de fluxo de ar 20 tem assim a forma geral de um bocal convergente- divergente. O fluxo de ar através da coifa 20 pode, portanto, ser determinado com base em princípios da dinâmica de fluidos bem estabelecidos no que diz respeito à relação entre medicos de pressão total e estática para calcular a pressão da velocidade e a velocidade do fluxo e, portanto, taxa de fluxo.

[00048] O receptáculo de instrumentação 30 inclui alças 34 para apoiar e manobrar a coifa de fluxo de ar 20 na posição acima do terminal. O receptáculo 30 abriga a instrumentação 36 para medição do fluxo de ar através da coifa de fluxo de ar 20. O receptáculo 30 também abriga a eletrônica 38 da coifa de fluxo de ar 20 que está operativamente ligada à instrumentação 36 e que interroga e recebe informações da instrumentação. A eletrônica 38 inclui a interface de utilizador 40 que pode incluir funcionalidades, tais como dispositivos de entrada, tais como botões giratórios, botões, interruptores, telas sensíveis ao toque, etc., e dispositivos de saída, tais como medidor visual, tela de exibição, matriz de LEDs, etc. , que são usados para operar a coifa de fluxo de ar 20.

[00049] A unidade de processamento do computador 42 que executa os processos descritos neste documento pode incluir um processador programável, como um computador ou um circuito integrado de aplicação específico (ASIC) e memória legível por computador na qual programas de computador e dados podem ser armazenados para acesso pelo processador. A memória legível por computador pode incluir todas as formas de memória não volátil, como dispositivos de memória semicondutoras (por exemplo, EPROM, EEPROM e dispositivos de memória flash), discos magnéticos (por exemplo, discos rígidos internos ou removíveis, discos magneto-óticos e CD ROM). e discos DVD- ROM). A unidade de processamento do computador 42 pode incluir ou pode interligar-se com circuitaria de finalidade especial que se conecta à instrumentação 36. A unidade de processamento do computador 42 pode ser integrada com qualquer outra parte da eletrônica 38, tal como a interface de usuário 40, ou pode ser independente como um componente separado que interage com outros componentes eletrônicos.

[00050] Em uma concretização específica, a eletrônica 38 pode incluir um módulo de comunicações sem fio, tal como Bluetooth, módulo de conectividade sem fio de modo único ou dispositivo de rede local sem fios para transmitir sem fio os dados de medição obtidos a partir da instrumentação 36. Neste caso, a interface de usuário 40 e a unidade de processamento do computador 42 podem compreender dispositivo inteligente, tal como smartphone, tablet ou outro dispositivo eletrônico adequadamente equipado. Nesta concretização, o dispositivo inteligente pode incluir um aplicativo de balanceamento de climatização que executa os processos de balanceamento descritos neste pedido de patente.

[00051] Com referência à Fig. 2, no exemplo de concretização, a instrumentação 36 inclui a matriz de tubos pitot 50 para medir a pressão da velocidade dentro da coifa de fluxo de ar 20. Como conhecido na técnica, os tubos pitot 50 têm aberturas apresentadas tanto na direção como para longe do fluxo de ar da coifa 20, que é indicado geralmente pela seta marcada A na Fig. 1. A diferença entre as pressões totais e estáticas, medida através dos tubos pitot 50 pode ser usada para calcular o fluxo de ar através da coifa 20 de forma conhecida.

[00052] A coifa de fluxo de ar 20 é ilustrativa de aparelho que pode ser implementado no sistema 10 para medir o fluxo de ar. Os sistemas e métodos de balanceamento de sistemas revelados neste pedido de patente não são de modo algum limitados a esta ou qualquer outra configuração particular. Os sistemas e métodos de balanceamento de sistemas descritos neste pedido de patente são aplicáveis a qualquer coifa ou outro dispositivo que seja capaz de medir o fluxo de ar através de um terminal em um sistema de climatização.

[00053] Por exemplo, com referência à Fig. 4, o sistema 10 pode incluir o aparelho 60 na forma de uma coifa de fluxo de ar que é usada para medir o fluxo de ar. A coifa de fluxo de ar ilustrada na Fig. 4 pode, por exemplo, ser semelhante ou idêntica à que é descrita no pedido norte-americano de patente provisória de número de série N.° 62/121.222 depositado em 26 de fevereiro de 2015, aqui incorporado por referência, na sua totalidade.

[00054] Como mostrado na Fig. 4, o sistema 10 inclui a coifa de fluxo de ar 60 que é usada para medir o fluxo de ar através de um terminal em um sistema de climatização. A coifa de fluxo de ar 60 tem configuração geralmente em caixa que é dimensionada e proporcionada para se adaptar ao terminal padrão de 61 cm x 61 cm. Nesta concretização, a coifa de fluxo de ar 60 é dividida nos quadrantes 70 através dos quais o fluxo de ar é dirigido. Dentro de cada quadrante 70 está localizada a instrumentação de medição do fluxo de ar através desse quadrante particular. A instrumentação pode, por exemplo, estar na forma de um anemômetro de ponto quente ou um arranjo de tubos pitot estáticos. O fluxo total através da coifa de fluxo de ar 60 é a soma calculada dos fluxos através dos quadrantes 70.

[00055] A coifa de fluxo de ar 60 é suportada pelo poste 62 que facilita ao usuário manobrar a coifa de fluxo de ar 60 para encaixá-la corretamente no terminal, de modo que todo ou substancialmente todo o ar descarregado do terminal seja dirigido através da coifa 60. O poste 62 pode incluir alças 64 para proporcionar a sensação confortável e ergonômica durante a manobra e o uso da coifa de fluxo de ar 60. O poste 60 pode ter construção telescópica com um anel de travamento 66 que facilita o travamento do poste no comprimento desejado. Com a coifa de fluxo de ar 60 posicionada no terminal de modo a que o ar seja direcionado através dos quadrantes 70 da coifa, o usuário pode ativar o sistema 10, por exemplo, mediante o botão ou gatilho 72 nas alças 64.

[00056] O gatilho 72 ativa a instrumentação e a eletrônica da coifa de fluxo de ar 60 através de processos de comunicação sem fio, tais como Bluetooth ou conectividade sem fio de modo único. A instrumentação e a eletrônica estão pelo menos parcialmente ocultas dentro da coifa de fluxo de ar 60 e, portanto, geralmente indicadas pela seta 75 na Fig. 4. A instrumentação e a eletrônica 75 obtêm dados de medição de fluxo de ar que são transmitidos sem fio (novamente, por exemplo, via Bluetooth ou rede local sem fios) para a unidade de processamento do computador da coifa de fluxo de ar 60 na forma de um dispositivo inteligente 74, tal como um dispositivo telefone inteligente, tablet ou outro dispositivo eletrônico adequadamente equipado que possa ser montado de forma removível no poste 62

[00057] O dispositivo inteligente 74 está equipado com um aplicativo ("HVAC app") que adaptado para usar os dados de medição recebidos da instrumentação e da eletrônica 75 da coifa de fluxo de ar 60 para calcular ou determinar a taxa de fluxo volumétrico do ar descarregado do terminal de climatização. Por meio do app HVAC carregado no dispositivo inteligente 74, que se comunica sem fio com a instrumentação e a eletrônica 75 na coifa de fluxo de ar 60, os métodos descritos neste pedido de patente podem ser implementados para calcular ou determinar as configurações do terminal usadas para balancear o sistema de climatização.

[00058] Independentemente de o sistema de medição de fluxo de ar 10 utilizar a coifa de fluxo de ar 20 das Figs. 1 e 2, a coifa de fluxo de ar 60 da Fig. 4, ou a coifa de fluxo de ar com configuração que difira das ilustradas nas Figs. 1, 2 e 4,o processo para obter as medições de fluxo de ar é essencialmente o mesmo.

[00059] O processo de medição de fluxo de ar para o sistema 10 que utiliza a coifa de fluxo de ar 20 das Figs. 1 e 2 é ilustrado a título de exemplo na Fig. 3. Referindo-se à Fig. 3, o sistema de climatização 100 inclui dutos 102 que distribuem ar-condicionado climatizado e entregam o ar- condicionado através dos terminais 104 para o espaço ou zona 110, tal como uma sala num edifício. Na ilustração da Fig. 3, existem quatro terminais 104 que entregam ar-condicionado na zona 110. Cada terminal 104 pode ter um abafador associado 112 para ajustar o fluxo pela alteração do ângulo de ataque do abafador. Abafadores adicionais 114 podem ser usados para controlar o fluxo dentro do duto 102. O número de terminais 104 associados a qualquer zona pode, evidentemente, ser maior ou menor.

[00060] Para obter a medição do fluxo de ar para um terminal 104, a coifa de fluxo de ar 20 é posicionada sobre o terminal, e a instrumentação 36 e a eletrônica 38 (ver figuras 1 e 2) são ativadas através de interface 40 do usuário. Assim que as leituras para o terminal 104 são feitas, a coifa de fluxo de ar 20 é deslocada para o próximo terminal (mostrado em linhas tracejadas em 20), onde a coifa é ativada e as leituras são feitas da mesma maneira. Esse processo é repetido para todos os terminais 104 na zona 110.

[00061] O processo de medição para o sistema 10 que utiliza a coifa de fluxo de ar 60 da Fig. 4 é similar e é ilustrado a título de exemplo na Fig. 5. Referindo-se à Fig. 5, o sistema de climatização 100 inclui os dutos 102 que distribuem o ar- condicionado de climatização e entrega o ar-condicionado pelos terminais 104 no espaço ou zona 110, tais como uma sala em um prédio. Na ilustração da Fig. 5, existem quatro terminais 104 que fornecem ar condicionado para a zona 110. Cada terminal 104 pode ter um abafador 112 associado para ajustar o fluxo através do abafador. Abafadores adicionais 114 podem ser usados para controlar o fluxo dentro do duto 102. O número de terminais 104 associados a qualquer zona pode, evidentemente, ser maior ou menor.

[00062] Para obter a medição de fluxo de ar de um terminal 104, a coifa de fluxo de ar 60 é posicionada sobre o terminal e a instrumentação e a eletrônica são ativados através do gatilho 72, fazendo com que as leituras sejam tomadas e os dados transmitidos ao dispositivo inteligente 74 (ver Fig. 4), onde o App HVAC pode usar os dados para realizar cálculos. Uma vez que as leituras do terminal 104 sejam tomadas, a coifa de fluxo de ar 60 é deslocada para o próximo terminal (mostrado em linhas tracejadas a 60), onde a coifa é ativada e as leituras são feitas da mesma maneira. Esse processo é repetido para todos os terminais 104 na zona 110.

[00063] Terminais de climatização comercial convencional montados no teto podem ter uma diversidade de configurações. Exemplos destas configurações de terminais estão ilustrados nas Figs. 6A-6J, que mostram o leiaute básico dos terminais e as direções nas quais o ar é descarregado (geralmente indicado por setas). Essas configurações exemplares de terminal estão resumidas na tabela a seguir:

[00064] Cada configuração de terminal redireciona ou perturba o fluxo de ar através de sua estrutura e, portanto, introduz no sistema de climatização certa quantidade de resistência ao fluxo de ar ou contrapressão. Além disso, a colocação da coifa de fluxo de ar sobre o terminal também afeta o fluxo de ar através do terminal, pois a coifa pode introduzir certa quantidade de resistência no sistema de climatização. A partir disso, pode-se entender que a quantidade de resistência introduzida pela presença da coifa de fluxo de ar pode variar, a depender da configuração do terminal sobre o qual a coifa estiver posicionada. A intensidade da resistência para diferentes combinações de configurações de terminal e coifa de fluxo de ar pode variar amplamente. Como, no entanto, a configuração do terminal introduz uma quantidade constante de resistência que não pode ser alterada, a única fonte variável de resistência é aquela introduzida pela coifa de fluxo de ar.

Método de Balanceamento Preditivo

[00065] De acordo com o invento, o sistema de medição de fluxo de ar 10 implementa um método ou algoritmo para balanceamento de terminais em um sistema de climatização. Para a coifa de fluxo de ar 20 das Figs. 1-3, o método de balanceamento preditivo pode ser implementado na unidade de processamento do computador 42 da eletrônica 38. Para a coifa de fluxo de ar 60 das Figs. 4 e 5, o método de balanceamento preditivo pode ser implementado no App HVAC executado pelo dispositivo inteligente 74.

[00066] De acordo com o método de balanceamento preditivo, cada terminal no sistema de climatização, ou a unidade/seção do sistema, é configurada ou ajustada sequencialmente para que o fluxo através de cada terminal seja balanceado quando o fluxo através do último terminal for ajustado. A configuração de cada terminal aproxima o sistema de forma incremental do balanceamento, com o balanceamento total sendo atingido na configuração do último terminal. Nesta descrição, quando se diz "definir" ou "ajustar" um terminal, significa que o abafador de controle do fluxo de ar através do terminal é ajustado enquanto o fluxo de ar descarregado do terminal é monitorado pela coifa de fluxo de ar 20, 60.

[00067] O método de balanceamento preditivo implementado pelo sistema de medição de fluxo de ar 10 usa cálculos baseados na teoria do fluxo de massa para determinar pontos de ajuste de fluxo para cada terminal que resultará no balanceamento do sistema ao definir o último terminal do sistema. Essencialmente, após a medição do fluxo em cada terminal, o método inclui a determinação das proporções iniciais de erro do fluxo para cada terminal e a correção desses erros de forma sistemática e sequencial, de terminal para terminal, até que o sistema como um todo seja balanceado. Dependendo do nível de precisão desejado, o método pode levar em conta o impacto que o ajuste de cada terminal terá no fluxo total do sistema e corrigir ou compensar os ajustes do terminal com base nesses impactos determinados.

[00068] O método de balanceamento preditivo implementado pelo sistema 10 calcula os pontos de ajuste de fluxo para cada terminal de modo que a taxa de fluxo na qual o terminal é ajustado nas condições atuais do sistema resultará no fluxo- alvo de ar especificado através desse terminal uma vez que todos os outros tenham sido similarmente ajustados. Conhecendo o fluxo-alvo de ar especificado no projeto para cada terminal,o fluxo através de cada terminal no estado atual do sistema e o fluxo total do sistema no estado atual, o método de balanceamento preditivo calcula ajustes para cada terminal com base no impacto que o terminal, se ajustado corretamente, terá no estado atual do sistema. Uma vez que um terminal seja ajustado, as condições resultantes do sistema podem ser estimadas ou determinadas, matematicamente ou através de uma ou mais medições subsequentes, e as condições resultantes do sistema podem ser usadas para calcular o ponto de ajuste do próximo terminal na sequência.

[00069] Ao ajustar os terminais um por um na sequência predeterminada, o sistema de climatização é sistematicamente e incrementalmente balanceado. O ajuste de cada terminal reduz o erro em todos os outros terminais e, portanto, aproxima todos os terminais das especificações do projeto. O ajuste do último abafador na sequência traz todos os erros para próximo ou igual a zero, e todos os terminais ficam ajustados de acordo com a especificação. Claro que, pode haver alguma tolerância para o erro, mas esses valores podem ser muito baixos, como menos de 10%, 5%, 2%, 1% ou até menos que 0,5% ou menos, dependendo, por exemplo, do modo de balanceamento selecionado.

Equações de Balanceamento Preditivo

[00070] Para referência ao ilustrar em maior detalhe os cálculos que o sistema de medição de fluxo de ar 10 executa na implementação do método de balanceamento preditivo, a Fig. 7A ilustra um diagrama esquemático representativo de um ramo simples de um sistema de climatização 100 no qual o ventilador 102 fornece ar para quatro terminais 104, identificados como D1-D4, através dos dutos 106. A linha tracejada 108 na Fig. 7A representa o teto que ajuda a definir o espaço 110 no qual o ar-condicionado é descarregado dos terminais 104. Os métodos descritos neste pedido de patente são válidos, independentemente do número de ramos e/ou terminais no sistema de climatização. Na Fig. 7A, Q1-Q4 representam o fluxo através de seus respectivos terminais D1-D4. representa a pressão estática do ar descarregado do ventilador 102 e representa a pressão no espaço 110 (por exemplo, sala), na qual o ar é descarregado dos terminais 104.

[00071] Para entender os princípios sob os quais o método de balanceamento preditivo da invenção opera, vale a pena entender a derivação e desenvolvimento das equações implementadas pelo método. Nestas equações, o fator-k representa a carga total do trajeto do fluxo para um único terminal 104 do sistema de climatização 100. O fator-k inicial, o , para cada um dos terminais D1-D4 é calculado: onde é a queda de pressão entre a pressão estática no ventilador (P0 ) e a sala (P∞ ). Os fatores-k finais, isto é, os fatores-k depois que o ajuste do terminal é feito são calculados como: em que i representa o número do terminal e chave define o terminal onde o abafador permanecerá aberto. Portanto, no exemplo de sistema de climatização de quatro difusores, em que a queda de pressão final segue a relação:

[00072] Com referência à Fig. 7A, usando a analogia pneumática para circuitos elétricos, os terminais 104 podem ser considerados resistores de fluxo e são, assim, ilustrados com o símbolo elétrico para resistores. A "resistência" dos terminais 104 varia desta forma com fatores, tais como a configuração do difusor (ver Figs. 6A-6J) e a posição dos abafadores associados aos terminais. Considerando o sistema de climatização 100 desta forma, as Figs. 7B e 7C ilustram os fluxos Qt e os fatores-k para o sistema no estágio inicial de balanceamento (Fig. 7B) e no estágio final de balanceamento (Fig. 7C). Referindo-se a essas figuras, deve-se notar que 1) a queda de pressão muda conforme cada abafador é ajustado/fechado durante o processo de balanceamento, e 2) que o fator-k para o terminal-chave, neste exemplo, não muda porque seu abafador não é ajustado, mas deixado completamente aberto.

[00073] Os peritos na técnica entenderão que os circuitos elétricos e fluidos são sistemas análogos. A queda de tensão nos resistores em um circuito elétrico paralelo pode ser calculada como:Aplicando a analogia elétrica ao fluxo de corrente/fluido: Como , então

[00074] As equações apresentadas acima são ilustrativas dos cálculos que podem ser realizados para determinar os fluxos no terminal D2 do sistema de quatro terminais das Figs. 7A-7C. Deve ser entendido, no entanto, que estas equações podem ser modificadas e/ou rearranjadas para determinar fluxos para qualquer dos terminais no exemplo ilustrado do sistema de climatização 100 e para terminais em qualquer sistema de climatização, independentemente de quantos terminais existam nesse sistema. . Generalizando as Equações 1 e 2 para sistemas para resolver para Q1 em um sistema de climatização com número N de terminais:

[00075] Os peritos na técnica entenderão que todas as equações descritas neste pedido de patente em relação ao sistema exemplar de quatro difusores podem ser similarmente generalizadas de acordo com o acima. Deve-se notar que as Equações 1 e 4 dependem apenas das taxas de fluxo, pois a pressão é cancelada.

[00076] As equações apresentadas acima são implementadas pelo método de balanceamento preditivo da invenção realizado pelo sistema de medição de fluxo de ar 10 para calcular fluxos e pontos de ajuste de fluxo conforme os fatores-k mudam como resultado do ajuste dos abafadores em cada terminal. Generalizando a Equação 3 para resolver para os sets point Qsi is e QsNpara qualquer terminal sob ajuste 2 <i <N— 1 em um sistema de climatização com um número N de terminais, a Equação 3 é modificada como: em que Qr representa o fluxo total do sistema, representa os fatores-k iniciais para os terminais representam os fatores-k finais para os terminais respectivamente.

[00077] As equações 5 e 6 podem ser convertidas de tal forma que todas as constantes k estejam expressas apenas em termos de fluxo (Q): em que Qr representa o fluxo total do sistema, Qb eQ1 representam os fluxos iniciais para os terminais e 1,representam os fluxos-alvo para os terminais 1, respectivamente.

[00078] Além disso, as equações para resolver para os fluxos previstos ,nos terminais 1, como resultado da configuração do terminal são: em que Qr representa o fluxo total do sistema e Kc, e representam os fatores-k iniciais para os terminais , N-1. Além disso e representam o fator- k final para os terminais 1, e respectivamente.

[00079] As equações 9, 10, 11 e 12 podem ser convertidas de tal forma que todas as constantes k estejam expressas apenas em termos de fluxo (Q).nos terminais 1, como resultado do ajuste do terminal são: em que Qr representa o fluxo total do sistema e Qc, representam os fluxos iniciais para os terminaisAlém disso, representam os fluxos-alvo para os terminais 1, respectivamente.

Processos de Balanceamento Preditivo

[00080] Ao observar as equações acima, será entendido que para cada equação que utiliza fatores-k na determinação do fluxo (Eq. 1, 3, 5, 6, 9, 10, 11 e 12), há uma equação correspondente (Eq. 2, 4, 7, 8, 13, 14, 15 e 16) que utiliza fluxos medidos para realizar o mesmo cálculo. Portanto, de acordo com a invenção, as equações apresentadas acima podem ser usadas para determinar os pontos de ajuste de fluxo para os terminais de um sistema de climatização, dadas apenas as vazões-alvo e as taxas de fluxo medidos para cada difusor. A implementação das equações 2, 4, 7, 8, 13, 14, 15 e 16 no processo de balanceamento preditivo implementado com o sistema de medição de fluxo de ar 10 permite calcular os pontos de ajuste de fluxo para cada terminal.

[00081] Os peritos na técnica entenderão que cada ajuste feito em um difusor afeta os fluxos para todos os outros difusores no sistema. Portanto, para obter o balanceamento mais preciso do sistema de climatização, seria necessário levar em conta o impacto do fator-k produzido por cada ajuste do terminal em cada ajuste posterior do terminal. O processo de balanceamento preditivo implementado com o sistema de medição de vazão de ar 10 pode compensar esses impactos, conforme discutido abaixo. Para isso, no entanto, requer tempo e esforço adicionais por parte do técnico de climatização que realiza a operação de balanceamento.

[00082] A precisão com que o sistema de climatização é balanceado pode depender de uma variedade de fatores. Em alguns cenários, o balanceamento aproximado entre ± 5% até ± 10% do fluxo projetado, por exemplo, pode ser aceitável quando não for necessário um controle preciso do nível de conforto. Em outros cenários, as características particulares do sistema de climatização em balanceamento podem tornar desnecessário compensar os impactos do fator-k causados pelos ajustes do terminal. Este pode ser o caso, por exemplo, em sistemas de climatização em que o soprador e/ou o duto sejam superdimensionados, portanto os ajustes do terminal não afetam substancialmente a carga no sistema.

[00083] Em vista disso, de acordo com a invenção, o processo de balanceamento preditivo implementado pelo sistema de medição de fluxo de ar 10 pode incluir múltiplos processos ou modos com graus variáveis de precisão na medida em que o processo responde ao impacto nos fatores-k causados por ajustes do terminal. No exemplo de concretização ilustrado no presente pedido de patente, o processo de balanceamento preditivo pode incluir três desses processos ou modos: o modo de balanceamento ideal, o modo de balanceamento expresso e o modo de balanceamento preciso.

[00084] As Figs. 8A-8C são diagramas de fluxo de alto nível que ilustram a implementação do processo 120 nestes diferentes modos. O modo de balanceamento ideal do processo de balanceamento preditivo 120 está ilustrado na Fig. 8A. O modo de balanceamento expresso do processo de balanceamento preditivo 120 está ilustrado na Fig. 8B. O modo de balanceamento preciso do processo de balanceamento preditivo 120 está ilustrado na Fig. 8C. Independentemente do modo em que o processo 120 opera, o processo inclui etapas iniciais que são necessárias para o processo funcionar. Estas etapas iniciais, indicadas em 118 nas Figs. 8A-8C, podem incluir: • Inserir dados da especificação do sistema de climatização 100 (por exemplo, número de terminais, tipos de terminais, taxas de fluxo- alvo para cada terminal) no sistema de medição de fluxo de ar 10; • Colocar todos os terminais do sistema de climatização 100 na condição totalmente aberta; e • Realizar medições iniciais do fluxo de ar para cada terminal no sistema de climatização 100 usando o sistema de medição de vazão de ar 10. • Identificar o terminal-chave para o sistema de climatização 100.

[00085] O processo 120 determina o terminal-chave com base nas medições de fluxo de ar inicial obtidas durante as etapas iniciais 118. O terminal "chave" é, por definição, o terminal, cuja relação de fluxo-inicial para fluxo-alvo é a mais baixa. Ao longo do processo de equilíbrio, o terminal-chave D1 é deixado totalmente aberto, inclusive quando o processo estiver completo e o sistema de climatização 100 balanceado. Isso garante que o sistema balanceado 100 funcionará com a eficiência ótima. Os terminais D2-D4 são definidos sistematicamente e sequencialmente da maneira determinada pelo modo de balanceamento (ideal, expresso ou preciso) selecionado pelo técnico de climatização. Por "sequencialmente" entende-se que os terminais são escalonados e ajustados no modo “um por um”, na ordem determinada pelo processo 120. O primeiro terminal da sequência é ajustado, o próximo é ajustado e assim por diante, até que todos os terminais do sistema de climatização estejam ajustados e o sistema, balanceado. Assim, todos os modos de balanceamento incluem etapas de ajustes ou "SET", nos quais o terminal é ajustado ou "SET". Dependendo do modo de balanceamento selecionado, as etapas envolvidas também podem incluir etapas de leitura ou "READ" e etapas de reinicialização ou "RESET", descritas em detalhes abaixo.

[00086] As etapas SET envolvem a configuração do terminal sob ajuste para o ponto de ajuste de fluxo calculado pelo sistema 10. Para ajustar o terminal, a coifa de fluxo de ar 20, 60 é posicionada no terminal e o abafador associado ao terminal é ajustado até que o fluxo medido pela coifa seja igual ao ponto de ajuste. As etapas READ envolvem a leitura, através da coifa de fluxo de ar 20, 60, do fluxo através de outro terminal no sistema após o ajuste ser feito na etapa SET. O objetivo da etapa READ é medir o fluxo resultante da etapa SET anterior e comparar esse fluxo medido com o fluxo previamente registrado ou calculado para aquele terminal a fim de determinar o impacto que a configuração do terminal sob ajuste teve na carga do sistema de climatização 100, ou seja, os fatores-k para os terminais. Na etapa RESET, o terminal sob ajuste é reinicializado, ou seja, reajustado, até o ponto de ajuste de fluxo recalculado. Este ponto de ajuste recalculado pode ser baseado no impacto medido no sistema através da etapa READ ou estimado via cálculo.

Processo de Balanceamento Preditivo - Modo Ideal

[00087] O modo de balanceamento ideal do processo de balanceamento preditivo 120 para balancear o sistema de climatização 100 (ver as Figs. 7A-7C) é ilustrado na Fig. 8A. No modo de balanceamento ideal, os pontos de ajuste de fluxo para cada terminal são determinados com base nas equações apresentadas acima. O modo ideal destina-se a situações em que as circunstâncias ditam ou permitem o balanceamento rápido dos terminais com algum espaço para possíveis perdas na precisão. O modo ideal destina-se a sistemas de climatização onde os fatores-k das ramificações permanecem relativamente constantes à medida que os terminais são ajustados devido a características de baixa complexidade de fluxo, como mínimas curvas/transições abruptas nos dutos e ventiladores ou ventiladores de grandes dimensões que são facilmente superam qualquer acúmulo de contrapressão. No modo ideal, o ponto de ajuste de cada terminal é determinado com base apenas nos fluxos inicialmente medidos e em quaisquer fluxos ajustados antes do terminal em ajuste.

Etapas Iniciais

[00088] Na implementação do modo de balanceamento ideal do processo de balanceamento preditivo 120, o sistema 10 instrui o usuário a realizar tarefas através da interface de usuário 40 ou do dispositivo inteligente 74 da coifa de fluxo de ar 20, 60. No modo de balanceamento ideal, o processo de balanceamento preditivo 120 começa com as etapas iniciais 118. Durante as etapas iniciais, 118, o sistema 10 instrui o usuário a inserir informações do sistema, tais como o número de terminais do sistema de climatização 100 e as taxas de fluxo-alvo para cada terminal. Durante as etapas iniciais 118, o sistema 10 também pode solicitar ao usuário que introduza informações adicional, tais como o tipo ou configuração de cada terminal mostrado na Fig. 6A-6J. Para assegurar que o sistema de climatização 100 seja balanceado tão eficientemente quanto possível, o sistema 10 também instrui o usuário a garantir que todos os terminais D1-D4 estejam ajustados para a abertura total. O sistema 10 instrui ainda o usuário a utilizar a coifa de fluxo de ar 20, 60 a fim de obter leituras de fluxo iniciais de cada um dos terminais D1-D4. Para fins de ilustração neste exemplo, essas leituras iniciais de fluxo podem ser:Q1 = 528 m3/h, = 1174 m3/h, = 1070 m3/h, = 1064 m3/h

[00089] O fluxo total de ar descarregado no espaço 110 pelo sistema de climatização 100 pode ser quantificado como a seguir:em que i representa o número de cada terminal e é o número total de terminais (quatro, neste caso). O fluxo total Qr pode ser usado para determinar as relações de fluxo:

[00090] Para balancear o sistema de climatização 100, taxas de fluxo-alvo, , são necessárias para cada terminal. Para o sistema de climatização 100, os fluxos-alvo são especificados pelo arquiteto/engenheiro de climatização que projetou o sistema. Por exemplo, os fluxos-alvo para o sistema ilustrado nas Figs. 7A-7C, conforme inserido pelo usuário nas etapas iniciais 118, pode ser 765 m3/h para cada difusor 104, isto é:Qf1 = 765 m3/h, Qf2= 765 m3/h, Qf3= 765 m3/h, Qf4= 765 m3/h Assim, o fluxo-alvo total é: O fluxo inicialmente medido em proporções de fluxo- alvo pode ser determinado:

[00091] Com base na informação obtida durante as etapas iniciais 118 do processo 120, o sistema 10 identifica o terminal-chave como o terminal cujo fluxo inicialmente medido está mais próximo do fluxo-alvo, isto é, o terminal com a mais baixa razão de fluxo para fluxo-alvo. No presente exemplo, o terminal D1 tem o fluxo mais baixo para a razão fluxo-para- alvo 0,69. Uma vez identificado o terminal-chave, o sistema 10 classifica os terminais restantes com base na sua medição inicial das proporções de fluxo-para-alvo do maior para o menor. Isso não é crítico, mas ajuda a maximizar a resolução dos ajustes dos abafadores ao longo do processo de balanceamento, de modo que pode ser considerado algo importante. Os terminais com razão maior exigirão os maiores ajustes nos abafadores, portanto, é melhor, mas não essencial, balancear esses terminais primeiro, de modo que o potencial para impactar outros abafadores e introduzir erros seja diminuído a cada etapa subsequente de balanceamento.

[00092] Os terminais D2, D3 e D4 têm proporções de fluxo inicial-para-alvo de 1,53, 1,40 e 1,39, respectivamente. Portanto, o terminal D2 é o primeiro terminal a ser ajustado. As proporções para os terminais D3 e D4 são essencialmente as mesmas, portanto ajustá-las em ordem, isto é, D3 e depois D4, em vez de estritamente na ordem de suas proporções pode ser aceitável. Embora o sistema 10 instrua o usuário a ajustar D4 e depois D3, o sistema pode ser configurado de modo a que o usuário possa anular a ordem predeterminada e ajustar na ordem que desejar.

[00093] De acordo com o método de balanceamento preditivo, cada terminal é ajustado para alcançar o fluxo naquele terminal para o estado atual do sistema 100 que corresponde ao balanceamento do sistema assim que todos os outros terminais forem ajustados. O fluxo para o qual cada terminal é ajustado é, portanto, o fluxo que o sistema 10, que executa o método de balanceamento preditivo 120, espera resultar no terminal atingindo seu fluxo-alvo, , quando todos os outros terminais forem ajustados. De acordo com este método, o balanceamento do terminal final (D4 no presente exemplo) balanceará todo o sistema de climatização 100.

[00094] A Fig. 8A ilustra um padrão SET característico do modo ideal do processo de balanceamento preditivo 120. De acordo com o modo expresso do processo 120, o terminal D2 é ajustado na etapa SET 122 para o valor de referência calculado de acordo com as equações reveladas neste pedido de patente e com base nas taxas de fluxo inicialmente medidas e nas taxas de fluxo-alvo. O fluxo através do terminal D3 resultante do ajuste do terminal D2 na etapa SET 122 é então estimado/ calculado e utilizado para calcular o ponto de referência para o terminal D3. O terminal D3 é ajustado para esse ponto de ajuste na etapa SET 130.

[00095] Este padrão sistemático de etapas SET no modo de equilíbrio ideal do processo 120 continua desta maneira através de cada terminal no sistema de climatização 100, independentemente do tamanho do sistema e número de terminais no sistema, até que o último terminal seja ajustado. No sistema de climatização ilustrado 100, o terminal D4 é o último terminal a ser ajustado. Neste ponto, o sistema 100 está equilibrado e o processo pode prosseguir para a etapa 142, na qual a velocidade do ventilador é ajustada para trazer os fluxos balanceados para o fluxo-alvo.

SET Terminal 2

[00096] Pela utilização das equações estabelecidas acima em conjunto com as leituras iniciais tomadas a partir dos terminais 104 totalmente abertos, e recordando que o terminal- chave - D1 neste exemplo - é deixado totalmente aberto, o primeiro terminal a ajustar é aquele terminal com a menor razão em relação à taxa-alvo. Referindo-se novamente à Fig. 8A, o fluxo de ar através do terminal D2 é ajustado na etapa 122 do SET. O sistema 10 calcula o ponto de ajuste de fluxo para o terminal D2 usando a Equação 5 (ou Equação 7), e os fluxos previstos resultantes usando as Equações 13, 14, 15 e 16 (ou Equações 9, 10, 11 e 12 ), do seguinte modo:

[00097] Pela interface de usuário da coifa de fluxo de ar 20, 60, o sistema 10 instrui o usuário a ajustar o terminal D2 até que o fluxo medido através da coifa seja igual ao ponto de ajuste de fluxo . O terminal D2 está assim ajustado (a etapa 122 está completo). Como resultado do ajuste do terminal D2, as taxas de fluxo através dos outros terminais D1, D3 e D4 devem ajustar-se aos fluxos previstos , respectivamente. De acordo com o processo de balanceamento preditivo 120, o sistema calcula o novo fluxo total previsto resultante do ajuste do terminal D2:em que Qpj são os fluxos preditos para os outros terminais e é o número total de outros terminais.

SET Terminal 3

[00098] Tendo ajustado o terminal D2, o terminal D3 pode ser ajustado a seguir e o processo 120 prossegue para a etapa SET 130. Utilizando a Equação 7 (ou 5), o terminal D3 é ajustado para (o "33" indica a segunda vez que o fluxo através do terminal D3 é calculado) na etapa SET 130, como mostrado na Fig. 8A:O fluxo de ar nos outros terminais é previsto com base no efeito do terminal de fechamento D3, usando as Equações 13, 14 e 16 (ou 9, 11 e 13):O fluxo total é previsto com base nesses fluxos recém-calculados:

SET Terminal 4

[00099] Tendo ajustado os terminais D2 e D3, o terminal D4 pode ser ajustado em seguida e o processo 120 prossegue para a etapa SET 136. Usando a Equação 8 (ou 6), o terminal D4 é ajustado para (o "444" indica a terceira vez que o fluxo através do terminal D4 é calculado) na etapa SET 136:O fluxo de ar nos outros terminais é previsto com base no efeito do terminal de fechamento D4, usando as Equações 13 e 14 (ou 9 e 10): O fluxo total é previsto com base nesses fluxos recém-previstos:

[000100] Neste ponto, os terminais D1-D4 foram ajustados ao balanceamento proporcional. No exemplo ilustrado, o balanço proporcional apresenta todos os terminais D1-D4 com igual fluxo. Embora os fluxos através dos terminais estejam proporcionalmente balanceados, eles são mais altos do que os fluxos-alvo de 765 m3/h. Para corrigir isto, o processo 120 prossegue para a etapa 142, na qual o ventilador ou ventoinha (ver figuras 7A-7C) do sistema de climatização 100 é ajustado enquanto se usa a coifa de fluxo de ar 20, 60 para monitorar o fluxo de ar através de qualquer um dos terminais D1-D4. Quando o terminal monitorado lê a taxa de fluxo-alvo (765 m3/h), os outros terminais também descarregam ar na taxa de fluxo-alvo, e o processo 120 de balanceamento está completo.

[000101] A partir do acima exposto, será entendido que o sistema 10 implementa o modo ideal do processo de balanceamento preditivo 120 através de um dispositivo de medição de fluxo de ar 20, 60. Para fazer isto, o sistema 10 instrui o usuário a realizar as tarefas necessárias (por exemplo, manobras ou entrada de dados no dispositivo de medição do fluxo de ar 20, 60) para balancear o sistema de climatização 100. Assim, no modo de balanceamento ideal, o sistema 10 orienta o usuário a executar as etapas iniciais, o número necessário de etapas SET (que depende do número de terminais no sistema 100) e a etapa final de ajuste do ventilador.

Processo de Balanceamento Preditivo - Modo Expresso

[000102] O modo expresso do processo de balanceamento preditivo 120 para balancear o sistema de climatização 100 (ver Figs. 7A-7C) é ilustrado na Fig. 8B. No modo expresso, o ponto de ajuste de fluxo de cada terminal é determinado com base nas equações apresentadas acima. O modo expresso destina- se a situações em que transições abruptas no sistema de tubulação e queda de fluxo no sistema total como resultado da acumulação de contrapressão podem causar alterações nos fatores-k das ramificações. O modo expresso pode compensar essas fontes de erro ao implementar as etapas READ no processo, as quais permitem a compensação nos terminais subsequentes, conforme descrito abaixo.

Etapas Iniciais

[000103] Na implementação do modo de balanceamento expresso do processo de balanceamento preditivo 120, o sistema 10 instrui o usuário a realizar tarefas através da interface de usuário 40 ou dispositivo inteligente 74 da coifa de fluxo de ar 20, 60. No modo expresso, o processo de balanceamento preditivo 120 começa com as etapas iniciais 118, nas quais o sistema 10 instrui o usuário a inserir informações do sistema (número de terminais, taxas de fluxo-alvo, tipos/configurações de terminal), garantir que todos os terminais estejam totalmente abertos e obter leituras de fluxo inicial de cada terminal.

[000104] Para efeito de comparação dos diferentes modos, nesta descrição, ilustramos o exemplo de desempenho do modo expresso do processo de balanceamento preditivo em um sistema que é idêntico ao sistema descrito acima em relação ao exemplo de balanceamento ideal. Assim, o exemplo de implementação do modo expresso assume a mesma configuração de terminais (D1-D4), os mesmos fluxos iniciais medidos através dos terminais e os mesmos fluxos-alvo dos terminais. As taxas de fluxo iniciais para os terminais também são as mesmas e ditam a mesma ordem de balanceamento de terminais para o exemplo do modo de balanceamento expresso.

[000105] A estratégia de balanceamento geral implementada no modo expresso é essencialmente a mesma dos outros modos, ou seja, cada terminal é ajustado para atingir um fluxo naquele terminal para o estado atual do sistema 100 que corresponde ao balanceamento do sistema assim que todos os outros terminais estejam ajustados. O fluxo para o qual cada terminal é ajustado é, portanto, o fluxo que o sistema 10, que implementa o modo expresso do método de balanceamento preditivo 120, que prevê que o terminal atingirá seu fluxo-alvo, , quando todos os outros terminais estiverem ajustados. De acordo com este método, o balanceamento do terminal final (D4 no presente exemplo) balanceará todo o sistema de climatização 100. O modo expresso difere do modo ideal na medida em que fornece, através das etapas READ, alguma compensação para os efeitos que o ajuste do terminal sob ajuste possui nos fatores-k para os terminais restantes e no fluxo total no sistema.

[000106] A Fig. 8B ilustra um padrão SET-READ que é característico do modo expresso do processo de balanceamento preditivo 120. De acordo com o modo expresso do processo 120, o terminal D2 é ajustado na etapa SET 122 para o valor de referência calculado de acordo com as equações reveladas neste pedido de patente e com base nas taxas de fluxo inicialmente medidas e nas taxas de fluxo-alvo. O fluxo medido através do terminal D3 é então obtido na etapa READ 124 e usado para calcular o ponto de ajuste do terminal D3, levando em conta a razão de erro que relaciona o fluxo previsto e o fluxo medido no terminal D3. O terminal D3 é ajustado para esse ponto de ajuste na etapa SET 130.

[000107] Este padrão de etapas SET-READ no modo de balanceamento expresso do processo 120 continua desta maneira através de cada terminal no sistema de climatização 100, independentemente do tamanho do sistema e do número de terminais no sistema, até que o último terminal seja ajustado. No sistema de climatização ilustrado 100, o terminal D4 é o último terminal a ser ajustado. Neste ponto, o sistema 100 está equilibrado e o processo pode prosseguir para a etapa 142, na qual a velocidade do ventilador é ajustada para trazer os fluxos balanceados para o fluxo-alvo.

SET Terminal 2

[000108] De fato, o ajuste do primeiro terminal no modo de balanceamento expresso, o terminal D2 neste exemplo, é idêntico ao ajuste do primeiro terminal no modo de balanceamento ideal. Referindo-se à Fig. 8B, o terminal D2 é colocado na etapa 122 do SET. O sistema 10 calcula o ponto de ajuste de fluxo para o terminal D2 usando a Equação 7 (ou Equação 5), e os fluxos previstos resultantes QPL usando as Equações 13, 14, 15 e 16 (ou Equação 9, 10, 11 e 12), como segue:

[000109] Através da interface de usuário da coifa de fluxo de ar 20, 60, o sistema 10 instrui o usuário a ajustar o terminal D2 até que o fluxo medido através da coifa seja igual ao ponto de ajuste de fluxo . O terminal D2 está assim ajustado (a etapa 122 está completo). Como resultado do ajuste do terminal D2, as taxas de fluxo através dos outros terminais D1, D3 e D4 devem ajustar-se aos fluxos previstos , respectivamente. De acordo com o processo de balanceamento preditivo 120, o sistema calcula um novo de fluxo total previsto resultante do ajuste do terminal D2: em que são os fluxos preditos para os outros terminais e é o número total de outros terminais.

[000110] No entanto, como o método implementado pela presente invenção começa com todos os terminais totalmente abertos e os ajustes são feitos pelo fechamento sistemático de abafadores de terminal, esses ajustes resultam no aumento da carga no sistema de climatização. O aumento da carga do sistema pode fazer com que o fluxo total do sistema caia, conforme exibido no exemplo da curva de ventilador ilustrada na Fig. 9. Como mostrado na Fig. 9, como os abafadores de terminal são ajustados fechados, a pressão do sistema aumenta de para , o que resulta em uma queda no fluxo de para . O modo de balanceamento expresso do método de balanceamento preditivo compensa quedas de fluxo no sistema que resultam do ajuste dos abafadores de terminal durante as etapas SET do procedimento de balanceamento.

[000111] As alterações no sistema de climatização 100 resultantes do ajuste do terminal D2 são ilustradas nas Figs. 10A e 10B. A Fig. 10A mostra o sistema 100 sem alterações, antes de ajustar o terminal D2 para atingir o ponto de ajuste de fluxo . A Fig. 10B ilustra o fluxo no terminal D2 - que resulta do ajuste do terminal D2. Os fluxos nos terminais D1, D3 e D4 resultantes do ajuste do terminal D2 são Qc1,Qc2 e Qc4, respectivamente. Os fatores-k para os terminais D1-D4 resultantes do ajuste do terminal D2 são,respectivamente. Como mostrado na Fig. 10B, o fluxo total do sistema e a pressão mudam como resultado do ajuste do terminal D2.

READ Terminal D3 e SET Terminal D3

[000112] De acordo com o modo expresso do processo de balanceamento preditivo 120, a queda de fluxo no sistema de climatização 100 que resulta do ajuste do terminal D2 pode ser aproximada pela queda de fluxo medida em outro terminal no sistema após o ajuste ser feito. O modo expresso do processo de balanceamento preditivo 120 realiza isto através da etapa READ 124 (ver Fig. 8B), onde o usuário é instruído a medir o fluxo no terminal D3 ( ) usando o dispositivo de medição de fluxo de ar 20, 60.

[000113] O sistema 10 compara este fluxo medido com o fluxo previsto para aquele terminal para estimar a queda no fluxo do sistema de climatização 100 que resulta do ajuste do terminal D2 na etapa SET 122. Ao usar a relação entre o fluxo medido e o previsto no terminal D3, o novo fluxo total pode ser calculado:em que Qrr é a previsão do fluxo total resultante doajuste do terminal D2 para Qs2.

[000114] Como resultado do ajuste do terminal D2 e, portanto, da mudança da carga em todo o sistema de climatização 100 devido aos efeitos da curva do ventilador, as taxas de fluxo para cada terminal também são alteradas:As previsões de fluxo também precisam ser ajustadas para considerar os efeitos da curva do ventilador:

[000115] Os fatores-k também precisam ser ajustados como resultado de mudanças na dinâmica no caminho do fluxo para cada terminal do sistema. Os fatores-k referidos e usados aqui não estão associados a um único componente, como cotovelo, abafador, etc. Em vez disso, os fatores-k referidos e usados neste documento estão associados a perdas no terminal por sua vez associadas à separação de fluxo, região(ões) de recirculação e divisões de fluxo dentro do sistema de climatização 100. Os fatores-k revisados são calculados da seguinte forma:em que . Os fatores-k finais,Kftr , também são induzidos a mudar como resultado das mudanças na dinâmica do fluxo no sistema:

[000116] Com referência à Fig. 8B, o processo 120 prossegue para a etapa 130 da SET, na qual o terminal D3 é ajustado para o ponto de ajuste de fluxo que responde à queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D2 e da variação resultante nos fatores-k dos ramos. O ponto de ajuste é determinado usando a Equação 7 (ou 5): Os fluxos de reinicializações previstos (Qptr ) são determinados usando as Equações 13, 14 e 16 (ou 9, 10 e 12): E o novo fluxo total previsto após a reinicialização, QPrr, com base nas previsões acima após a reinicialização é: Em comparação com o fluxo total originalmente previsto:

READ Terminal D4 e Terminal D4 SET

[000117] Assim como a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D2, a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D3 pode ser aproximada como a diferença na queda de fluxo em outro terminal no sistema após o ajuste ser feito. Consequentemente, o processo 120 prossegue para a etapa READ 132 (ver Fig. 8B), na qual o fluxo no terminal D4 é medido ( Qm44) e comparado com o fluxo previsto ( Qp44).

[000118] Pelo uso da razão de fluxo medido em relação ao previsto no terminal D4, o novo fluxo total ( ) pode ser calculado: em que Qrrr é o novo fluxo total previsto do sistema resultante do ajuste do terminal D3 para Qs22.

[000119] Em seguida, para manter a precisão, o erro entre o fluxo medido D4 terminal ( ) e o previsto do terminal D4 com base no fechamento do terminal D3 ( ) é determinado: Se Err4 for maior que 1%, as taxas de fluxo serão recalculadas ( ) e o terminal 3 será reinicializado. os pontos de ajuste de fluxo são reajustados ( ): e os fatores-k são reinicializados :

[000120] Com referência à Fig. 8B, o processo 120 prossegue para a etapa SET 136, na qual o terminal D4 é ajustado para o ponto de ajuste de fluxo que considera a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D3 e a variação resultante nos fatores-k das ramificações. O ponto de ajuste é determinado pela Equação 8 (ou 6): Os fluxos de reinicialização preditos (Qpui) são determinados pelo uso das equações 13 e 14 (ou 9 e 10):O fluxo total é previsto com base nos fluxos recémprevistos:

[000121] Neste ponto, os terminais D1-D4 foram ajustados ao balanceamento proporcional. No exemplo ilustrado, o balanceamento proporcional coloca todos os terminais D1-D4 em igual fluxo. Embora os fluxos através dos terminais estejam proporcionalmente balanceados, eles são mais altos do que os fluxos-alvo de 765 m3/h. Para corrigir isto, o processo 120 prossegue para a etapa 142, na qual o ventilador ou ventoinha (ver figuras 7A-7C) do sistema de climatização 100 é ajustado enquanto se usa a coifa de fluxo de ar 20, 60 para monitorar o fluxo de ar através de qualquer um dos terminais D1-D4. Quando o terminal monitorado lê a taxa de fluxo-alvo (765 m3/h), os outros terminais também descarregam ar na taxa de fluxo-alvo, e o processo 120 de balanceamento está completo. O modo de balanceamento expresso do processo de balanceamento preditivo 120 pode ser um modo preferencial ou padrão porque é rápido e preciso.

[000122] De forma vantajosa, as etapas READ usadas para compensar os impactos de fluxo e fator-k da etapa SET no terminal anterior ocorrem no próximo terminal sob ajuste. Por exemplo, a etapa READ, feita após a etapa SET no terminal D2, é executada no terminal D3, que também é o próximo terminal sob ajuste. Portanto, uma vez que o dispositivo de medição de fluxo de ar 20, 60 necessita de ser colocado neste terminal para executar a próxima etapa SET, é fortuito que a etapa READ também tenha lugar nesse terminal. Adicionalmente, uma vez que executar a etapa SET requer que o dispositivo de medição de fluxo de ar 20, 60 seja posicionado no terminal e que o posicionamento seja reconhecido pelo sistema 10 através de entrada do usuário, esta verificação de posicionamento também pode ser usada para disparar a etapa READ usada para calcular o ponto de ajuste para a etapa SET iminente. Portanto, a implementação do modo expresso do processo de balanceamento preditivo 120 praticamente não requer tempo ou esforço adicional por parte do usuário.

[000123] A partir do acima exposto, será entendido que o sistema 10 implementa o modo expresso do processo de balanceamento preditivo 120 mediante o dispositivo de medição de fluxo de ar 20, 60. Para fazer isto, o sistema 10 instrui o usuário a realizar as tarefas necessárias (por exemplo, manobras ou entrada de dados no dispositivo de medição do fluxo de ar 20, 60) para balancear o sistema de climatização 100. Desta maneira, no modo de balanceamento expresso, o sistema 10 pede ao usuário que realize as etapas iniciais, o número necessário de etapas SET e READ (dependendo do número de terminais no sistema 100), e a etapa final de ajuste do ventilador.

Processo de Balanceamento Preditivo - Modo Preciso

[000124] O modo preciso do processo de balanceamento preditivo 120 para balancear o sistema HVAC 100 (ver Figs. 7A-7C) é ilustrado na Fig. 8C. O modo de balanceamento preciso fornece compensação para impactos de fator-k que vão além da compensação fornecida no modo expresso, o que melhora ainda mais a precisão do balanceamento. Isso é feito introduzindo a etapa RESET, que envolve o reajuste do terminal sob ajuste com base no impacto do fator-k estimado a partir da etapa READ. No modo de balanceamento preciso, o processo 120 é capaz de prever as alterações no sistema como resultado do ajuste de um terminal e, em conformidade, corrigir o ajuste para o mesmo terminal.

Etapas Iniciais

[000125] As etapas iniciais 118 do processo de balanceamento preditivo 120 no modo de balanceamento preciso (Fig. 8C) são semelhantes ou idênticos aos dos modos ideal e expresso (Figs. 8A e 8B, respectivamente). A implementação do modo de balanceamento preciso do processo de balanceamento preditivo 120, o sistema 10 instrui o usuário a realizar tarefas pela interface de usuário 40 ou do dispositivo inteligente 74 da coifa de fluxo de ar 20, 60. No modo preciso, o processo de balanceamento preditivo 120 começa com as etapas iniciais 118, em que o sistema 10 instrui o usuário a inserir informações do sistema (número de terminais, taxas de fluxo-alvo, tipos/configurações de terminal), garantir que todos os terminais estejam totalmente abertos e obter leituras de fluxo inicial de cada terminal.

[000126] Para efeito de comparar os diferentes modos, nesta descrição, ilustramos o exemplo de desempenho do modo preciso do processo de balanceamento preditivo em um sistema que é idêntico ao sistema descrito acima em relação aos exemplos dos modos ideal e expresso de balanceamento. Assim, o exemplo de implementação do modo preciso pressupõe, para os terminais D1D4, os mesmos fluxos iniciais medidos através dos terminais e os mesmos fluxos-alvo dos terminais. As taxas de fluxo iniciais para os terminais também são as mesmas e ditam a mesma ordem de balanceamento de terminais para o exemplo do modo preciso.

[000127] A estratégia de balanceamento geral implementada no modo preciso é essencialmente a mesma dos outros modos, ou seja, cada terminal é ajustado para atingir o fluxo naquele terminal para o estado atual do sistema 100 que corresponde ao equilíbrio do sistema quando todos os outros terminais estiverem ajustados. O fluxo no qual cada terminal é ajustado é, portanto, o fluxo que o sistema 10, que implementa o modo preciso do método de balanceamento preditivo 120, prevê que resultará em o terminal atingir seu fluxo-alvo, , quando todos os outros terminais forem ajustados. De acordo com este método, o balanceamento do terminal final (D4 no presente exemplo) balanceará todo o sistema de climatização 100. O modo preciso difere dos modos ideal e expresso na medida em que fornece, através das etapas READ e RESET, compensação adicional para os efeitos que o ajuste do terminal sob ajuste tem nos fatores-k para os terminais restantes. Isso é feito através da etapa RESET, descrita abaixo, que é implementada no modo de balanceamento preciso.

[000128] A Fig. 8C ilustra um padrão SET-READ-RESET que é característico do modo preciso do processo de balanceamento preditivo 120. De acordo com o modo preciso do processo 120, o terminal D2 é ajustado na etapa SET 122 para o valor de referência calculado de acordo com as equações descritas neste documento, o fluxo através do terminal D3 é medido na etapa READ 124 e o terminal D2 é reajustado na etapa RESET 126 ao ponto de ajuste recalculado para levar em conta a razão de erro do fluxo previsto para o medido no terminal D3, sendo o fluxo medido a medição de fluxo obtida durante a etapa READ 124. O terminal D3 é então ajustado na etapa SET 130 para o ponto de ajuste calculado, o fluxo através do terminal D4 é medido na etapa READ 132, e o terminal D3 é reajustado na etapa RESET 134 para o valor de referência recalculado para levar em conta a razão de erro do fluxo previsto para o medido no terminal D4, sendo o fluxo medido a medição de fluxo obtida durante a etapa READ 132.

[000129] Este padrão de etapas SET-READ-RESET no processo 120 continua desta maneira através de cada terminal no sistema de climatização 100, independentemente do tamanho do sistema e do número de terminais no sistema, até que o último terminal seja atingido. No sistema de climatização ilustrado 100, o terminal D4 é o último terminal a ser ajustado. Quando o terminal D4 é atingido, o processo 120 prossegue como a seguir: o terminal D4 é ajustado na etapa SET 136, o fluxo através do terminal D3 é medido na etapa READ 138, e o terminal D4 é reajustado na etapa RESET 140. Embora realizado no mesmo padrão SET-READRESET, o processo é realizado, por assim dizer, "para trás" usando o terminal anterior D3 na etapa READ 138, a qual é usada para determinar a razão de erro para executar a etapa RESET 140 no terminal D4. Neste ponto, o sistema 100 está equilibrado e o processo pode prosseguir para a etapa 142, na qual a velocidade do ventilador é ajustada para trazer os fluxos balanceados para o fluxo-alvo.

SET Terminal D2, READ Terminal D3 e RESET Terminal D2

[000130] O fluxo através do terminal D2 é inicialmente ajustado de acordo com a etapa 122 da mesma maneira como descrito acima nos modos ideal e expresso. Depois de ajustar o terminal D2, o fluxo através do terminal D3 é medido na etapa READ 124 e usado para determinar a queda de fluxo nesse terminal. A queda de fluxo no terminal D3 é aproximada como a diferença entre o fluxo resultante previsto do ajuste ( ) e o fluxo resultante real medido após o ajuste ( ). A queda de fluxo pode ser aproximada em qualquer terminal no sistema que novo fluxo total previsto pode ser não seja o terminal sob ajuste, mas a seleção do terminal com o menor fator-k garante a mais alta resolução da correção. No exemplo ilustrado, este é o terminal D3, então o terminal D3 é usado.

[000131] Ao usar a razão de fluxo medido em relação ao previsto no terminal D3, o novo fluxo total previsto pode ser calculado: em que Qrr é a previsão do fluxo total resultante do ajuste do terminal D2 para Qs2. O impacto sobre o sistema como resultado do fechamento do abafador é computado como SeErr2 for maior do que um valor predeterminado, por exemplo, 1%, então se justifica reinicializar o terminal D2 para manter a precisão. No presente exemplo, a reinicialização do terminal D2 é justificada.

[000132] Como resultado do ajuste do terminal D2 e, com isso, a mudança da carga em todo o sistema de climatização 100, devido aos efeitos da curva do ventilador, as proporções de fluxo para cada terminal também são ajustadas:As previsões de fluxo também precisam ser ajustadas para considerar os efeitos da curva do ventilador:

[000133] Os fatores-k também precisam ser ajustados como resultado de mudanças na dinâmica no caminho do fluxo de cada terminal do sistema. Os fatores-k revisados são calculados da seguinte forma:Os fatores-k finais, fir, também são induzidos a mudar como resultado das mudanças na dinâmica do fluxo no sistema:

[000134] Ao utilizar os valores recalculados determinados nas equações estabelecidas nos parágrafos anteriores, o fluxo através do terminal D2 é ajustado para o ponto de ajuste revisado ( ) na etapa RESET 126. O ponto de ajuste revisado é calculado pela Equação 7 (ou 5), conforme mostrado abaixo. Os ajustes de fluxo no terminal D2 feitos no RESET a etapa 126 é responsável pela queda no fluxo estimado resultante do ajuste inicial do terminal D2 realizado na etapa SET 122 conforme medido através do terminal D3 na etapa READ 124: A reinicialização do terminal D2 requer fluxos preditos revisados ( ), que são calculados, conforme mostrado abaixo, usando as Equações 13, 14, 15 e 15 (ou 9, 10, 11 e 12). Para fins de comparação, os fluxos previamente previstos ( ) para cada terminal também são mostrados: E o novo fluxo total previsto após a reinicialização, QPrr, com base nas previsões acima após a reinicialização é:Em comparação com o fluxo total originalmente previsto:

[000135] Neste ponto, mediante o modo preciso do processo de balanceamento preditivo 120, o fluxo através do terminal D2 é ajustado para o valor que compense as alterações de carga do sistema resultantes do ajuste. O fluxo ajustado no terminal D2 e os fluxos recém-previstos para os terminais restantes podem agora ser usados para ajustar o terminal D3 de maneira idêntica.

SET Terminal D3

[000136] Após o SET e RESET do terminal D2 nas etapas 122 e 126, respectivamente, o terminal D3 está pronto para ser ajustado, uma vez que tem a próxima mais baixa razão de fluxo para alvo. O processo 120 repete essencialmente as etapas utilizadas para ajustar o terminal D2, isto é, SET, READ e RESET, como mostrado na Fig. 8C. Para executar a etapa SET 130, o sistema 10 instrui o usuário a mover a coifa de fluxo de ar 20, 60 para o terminal D3. Assim que que o usuário verificar que a coifa de fluxo de ar 20, 60 está colocada no terminal D3 (por exemplo, através da interface de usuário 40 ou dispositivo inteligente 74 da coifa de fluxo de ar 20, 60), o sistema 10 pode tirar vantagem da colocação da coifa e efetuar a medição do fluxo de ar no terminal D3, pela medição do fluxo real através do terminal resultante da etapa RESET 126 do terminal D2. Este fluxo medido do terminal D3 após sua reinicialização, , leva em conta as mudanças introduzidas no sistema devido ao ajuste do terminal D2: A razão entre o fluxo medido D3 após a reinicialização e o fluxo D3 medido anteriormente é usada para determinar o novo fluxo total previsto do sistema :em que é o novo fluxo total previsto do sistema resultante do ajuste do terminal D2 para .

[000137] Para manter a precisão, o erro entre o fluxo previsto do terminal D3, , e o fluxo medido do terminal D3 atual após a reinicialização, , pode ser determinado: Se for maior do que o limiar de erro predeterminado, tal como 1%, as taxas de fluxo são recalculadas ( Qtrr): os pontos de ajuste de fluxo são reajustados ( Qtrr): e os fatores-k são recalculados:

[000138] Referindo-se à Fig. 8C, o processo 120 prossegue para a etapa SET 130, onde o sistema 10 instrui o usuário a ajustar o terminal D3 ao ponto de ajuste de fluxo que compense a queda ajuste do terminal D2 e a variação das ramificações. O ponto de ajuste valores calculados com base no fluxo real medido ( ):O fluxo de ar nos outros terminais é previsto com base no efeito do fechamento do terminal D3, usando as Equações 13, 14 e 16 (ou 9, 10 e 12)O fluxo total é previsto com base nesses fluxos recém-previstos:

READ Terminal D4 e RESET Terminal D3

[000139] Assim como a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D2, a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D3 pode ser aproximada como a diferença na queda de fluxo em outro terminal no sistema após o ajuste ser feito. A seleção do terminal com o menor fator-k garante a mais alta resolução da correção. No exemplo ilustrado, este é o terminal D4. Com o ajuste do terminal D3 na etapa SET 130, o processo 120 prossegue para a etapa READ 132 e o sistema 10 instrui o utilizador a medir o fluxo no terminal D4 ( ). No exemplo da Fig. 8C, o fluxo medido no terminal D4 e o fluxo anteriormente predito do terminal D4 são:

[000140] Usando a razão do fluxo medido em relação ao previsto no terminal D4, o novo fluxo total ( ) pode ser calculado: em que é o novo fluxo total previsto do sistema resultante do ajuste do terminal D3 para .

[000141] Em seguida, para manter a precisão, o erro entre o fluxo medido do terminal D4 ( )e o previsto do terminal D4 com base no fechamento do terminal D3 ( ) é determinado: Se Err4 for maior que 1%, as taxas de fluxo serão recalculadas (rrr ) e o terminal 3 será reinicializado. os pontos de ajuste de fluxo são reajustados ( Qtrr): e os fatores-k são reinicializados :

[000142] Com a medição do fluxo através do terminal D4 na etapa READ 132, o processo prossegue para a etapa RESET 134 e instrui o usuário a posicionar a coifa de fluxo de ar 20, 60 no terminal D3. Assim vez que o usuário verificar que a coifa de fluxo de ar 20, 60 está posicionada no terminal D3, o sistema 100 instrui o usuário a ajustar o terminal D3 ao ponto de ajuste de fluxo de reinicialização calculado (Equação 7 (ou 5), ver abaixo). O ajuste do terminal D3 na etapa RESET 134 utiliza o fluxo D4 medido obtido na etapa READ 132 para compensar a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D3 na etapa SET 130: A reinicialização do terminal D3 requer fluxos preditos revisados ( ), que são calculados, como mostrado abaixo, usando as Equações 13, 14 e 16 (ou 9, 10 e 12). Para fins de comparação, os fluxos previamente previstos ( ) para cada terminal também são mostrados: O fluxo total é previsto com base nos fluxos recém- previstos:

SET Terminal D4

[000143] Com SET e RESET do terminal D3 nas etapas 130 e 134, respectivamente, o terminal D4 está pronto para ser ajustado, uma vez que tem a menor razão de fluxo para alvo. Novamente, o processo 120 repete essencialmente as etapas usados para ajustar os terminais D2 e D3, ou seja, SET, READ e RESET, como mostrado na Fig. 8C. Para executar a etapa SET 136, o sistema 10 instrui o utilizador a mover a coifa de fluxo de ar 20, 60 para o terminal D4. Assim que o usuário verifica que a coifa de fluxo de ar 20, 60 está colocada no terminal D4 (por exemplo, mediante a interface de usuário 40 ou dispositivo inteligente 74 da coifa de fluxo de ar 20, 60), o sistema 10 pode tirar vantagem da colocação da coifa e efetuar a medição do fluxo de ar no terminal D4, pela medição do fluxo real através do terminal resultante da etapa RESET 134 do terminal D3. Este fluxo medido do terminal D4 após a reinicialização, , leva em conta as alterações introduzidas no sistema devido ao ajuste do terminal D3: A razão entre o fluxo medido Qm44 no D4 para o fluxo medido após o reset no D4 é usado para determinar o novo fluxo total previsto do sistema em que é o novo fluxo total previsto do sistema resultante do ajuste do terminal D3 para

[000144] Em seguida, para manter a precisão, o erro entre o fluxo previsto do terminal D4 e o fluxo real do terminal D4 após o reset é determinado: Se Err4 for maior que o limiar de erro predeterminado, tal como 1%, as taxas de fluxo serão recalculadas ( ): os pontos de ajuste de fluxo são reajustados ( ): e os fatores-k são reinicializados:

[000145] Referindo-se à a Fig. 8C, o processo 120 prossegue para a etapa SET 136, na qual o sistema 10 instrui o usuário a ajustar o terminal D4 no ponto de ajuste de fluxo que compense a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D3 e a variação resultante nos fatores-k das ramificações. O ponto de ajuste é determinado pela Equação 8 (ou 6) e pela implementação dos valores calculados com base no fluxo real recém-medido ( ): O fluxo dos outros terminais é previsto com base no efeito de fechamento do terminal D4 usando as Equações 13 e 14 (ou 9 e 10): E o fluxo total é previsto com base nos fluxos recém- previstos:

READ Terminal D3 e RESET Terminal D4

[000146] Assim como a queda de fluxo resultante do ajuste aos terminais D2 e D3, a queda de fluxo resultante do ajuste para o terminal D4 pode ser aproximada como a diferença na queda de fluxo em outro terminal no sistema após o ajuste ser feito. Como o terminal D4 é o último terminal a ser ajustado, o padrão do processo de balanceamento preditivo 120 se desvia um pouco, como mostrado na Fig. 8C. Com o ajuste do terminal D4 na etapa SET 136, o processo 120 prossegue para a etapa READ 138 e o sistema 10 instrui o usuário a medir o fluxo no terminal D3 ( ). No exemplo da Fig. 8C, o fluxo medidodo terminal D4 e o fluxo anteriormente predito do terminal D4 são:

[000147] Note-se que o terminal D3 é medido puramente por conveniência, presumindo-se que seja o mais próximo do terminal D4 e de mais fácil acesso. Qualquer dos terminais D1D3 pode ser usado nesta etapa. Assim que o fluxo através do terminal for medido, o fluxo total é determinado novamente: em que é o fluxo total previsto resultante do ajuste do terminal D4 para . é calculado novamente para determinar se é necessário reinicializar o terminal D4, como

[000148] Com a medição do fluxo através do terminal D3 na etapa READ 138, o processo prossegue para a etapa RESET 140, e instrui o usuário a posicionar a coifa de fluxo de ar 20, 60 no terminal D4. Assim que o usuário identificar que a coifa de fluxo de ar 20, 60 está posicionada no terminal D3, o sistema 100 instrui o usuário a ajustar o terminal D4 ao ponto de ajuste de fluxo de reinicialização calculado (Equação 8 (ou 6), ver abaixo). O ajuste do terminal D4 na etapa RESET 140 utiliza o fluxo medido em D3 obtido na etapa READ 138 para compensar a queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D4 na etapa SET 136: A reinicialização do terminal D4 é responsável pela queda de fluxo resultante do ajuste do terminal D4. Como o terminal D4 é o último terminal a ser ajustado, pode-se esperar que o fluxo do ponto de ajuste de reinicialização de D4 e os fluxos previstos (ver abaixo) sejam iguais. Embora não implementado em qualquer cálculo adicional ou ajuste de terminal, os fluxos previstos de reinicialização são mostrados abaixo junto com os fluxos previstos anteriormente ( ) para comparação:

[000149] Neste ponto, os terminais D1-D4 foram ajustados ao balanceamento proporcional. No exemplo ilustrado, o balanceamento proporcional coloca todos os terminais D1-D4 em igual fluxo. Embora os fluxos através dos terminais estejam proporcionalmente balanceados, eles são mais altos do que os fluxos-alvo de 765 m3/h. Para corrigir isto, o processo 120 prossegue para a etapa 142, na qual o ventilador ou ventoinha (ver figuras 7A-7C) do sistema de climatização 100 é ajustado enquanto se usa a coifa de fluxo de ar 20, 60 para monitorar o fluxo de ar através de qualquer um dos terminais D1-D4. Quando o terminal monitorado lê a taxa de fluxo-alvo (765 m3/h), os outros terminais também descarregam ar na taxa de fluxo-alvo, e o processo 120 de balanceamento está completo.

[000150] A partir do acima exposto, será entendido que o sistema 10 implementa o modo preciso do processo de balanceamento preditivo 120 mediante o dispositivo de medição de fluxo de ar 20, 60. Para fazer isto, o sistema 10 instrui o usuário a realizar as tarefas necessárias (por exemplo, manobras ou entrada de dados no dispositivo de medição do fluxo de ar 20, 60) para balancear o sistema de climatização 100. Desta maneira, no modo de balanceamento preciso, o sistema 10 pede ao usuário para realizar as etapas iniciais, o número requerido de etapas SET, READ e RESET (que depende do número de terminais no sistema 100), e a etapa de ajuste final do ventilador.

Implementação em Software

[000151] Os métodos de balanceamento descritos acima são intensivos em cálculos e, portanto, são mais adequados à implementação por software, de modo que os cálculos possam ser realizados rápida e automaticamente com um alto grau de precisão e exatidão. Portanto, independentemente da configuração do sistema de medição de fluxo de ar 10, os métodos aqui descritos podem ser implementados na eletrônica do sistema.

[000152] Por exemplo, se o sistema de medição de fluxo de ar 10 utiliza a coifa de fluxo de ar 20 das Figs. 1 e 2, os métodos podem ser implementados através de um aplicativo de software que seja instalado na eletrônica 38 e possa obter dados de medição de fluxo de ar da instrumentação 36. O usuário pode inserir dados, receber instruções e visualizar resultados e outros dados por meio da interface do usuário 40. Como outro exemplo, se o sistema de medição de fluxo de ar 10 utiliza a coifa de fluxo de ar 60 da Fig. 4, os métodos podem ser implementados através de um aplicativo de software, por exemplo, o app HVAC, instalado no dispositivo inteligente 74, que pode obter dados de medição de fluxo de ar sem fio a partir da instrumentação e eletrônica da coifa 60. Neste caso, o usuário pode inserir dados, receber instruções e ver os resultados e outros dados através da interface de usuário do dispositivo inteligente 74 apesar de estar localizado remotamente da coifa de fluxo de ar 60.

[000153] Assim que o técnico de climatização inserir todas as informações relevantes sobre o sistema de climatização sob teste no sistema 10 nas etapas iniciais 118 mediante a interface de usuário da coifa de fluxo de ar 20, 60, o técnico simplesmente segue as instruções fornecidas pelo sistema na interface do usuário para balancear o sistema. Seguindo as instruções dadas, o operador move a coifa de um terminal para outro terminal e faz os ajustes conforme instruído pelo sistema 10 de acordo com o modo selecionado do processo de balanceamento preditivo 120. Os peritos na técnica entenderão que a maneira pela qual o técnico é consultado e instruído pode variar grandemente com base em uma variedade de fatores, tais como o tipo de interface (por exemplo, tela sensível ao toque do dispositivo inteligente versus LCD acionado por botão). Independentemente da maneira como as consultas e instruções são apresentadas, o processo 120 seguirá as mesmas abordagens básicas descritas no presente pedido de patente.

[000154] Da descrição acima da invenção, os peritos na técnica perceberão melhorias, alterações e modificações. Estas e outras melhorias, alterações e modificações deste tipo dentro da perícia da técnica destinam-se a ser abrangidas pelas reivindicações anexas.

Claims (13)

1. Método para o balanceamento de terminais (104) de um sistema de climatização (100) utilizando dispositivo de medição defluxo de ar (10), o método compreendendo as etapas de: introduzir na seção de processamento do computador (42) do dispositivo de medição de fluxo de ar (10) fluxos-alvo predeterminados para cada terminal; adquirir, através do aparelho de medição de fluxo de ar (10), a medição inicial de fluxo ar através de cada um dos terminais (104), a medição inicial de fluxo de ar ser fornecida à seção de processamento do computador (42); e o método ainda caracterizado por: a seção de processamento de computador (42) determinando, a partir dos fluxos de ar inicialmente medidos através de cada terminal (104), uma taxa de erro de fluxo inicial para cada terminal (104) e calculando, com base na taxa de erro de fluxo inicial para cada terminal (104) , um ponto de ajuste de fluxo para cada terminal (104); ajustar os terminais (104) do sistema de climatização (100) aos pontos de ajuste do fluxo de acordo com as instruções da seção de processamento do computador (42), em que os pontos de ajuste de fluxo para cada terminal (104) correspondem ao predeterminado fluxo-alvo para um determinado terminal (104) depois que todos os terminais (104) tiverem sido ajustados conforme as instruções.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o ajuste dos terminais (104) é caracterizado por: posicionar o dispositivo de medição do fluxo de ar (10) num terminal (104) sob ajuste conforme as instruções da seção de processamento do computador (42), a seção de processamento do computador (42) ser configurada para identificar a ordem em que os terminais (104) do sistema de climatização (100) devem ser ajustados; obter, da seção de processamento do computador (42), o ponto de ajuste de fluxo para o terminal (104) sob ajuste; e ajustar o terminal (104) sob ajuste para o ponto de ajuste de fluxo.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: configurar a seção de processamento do computador (42) para determinar o ponto de ajuste de fluxo do terminal (104) sob ajuste também como função do fluxo de ar resultante de ajustes em outros terminais (104) do sistema de climatização (100); e opcionalmente a seção de processamento do computador ser configurada para calcular os fluxos de ar resultantes de ajustes em outros terminais do sistema de climatização (100); e/ou a seção de processamento do computador (42) ser configurada para calcular os fluxos de ar resultantes de ajustes em outros terminais (104) do sistema de climatização (100) como função do fluxo de ar resultante medido num terminal (104) que não o terminal (104) sob ajuste.

4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por: depois de ajustar o terminal (104) sob ajuste, a seção de processamento do computador (42) ser configurada para instruir o usuário a utilizar o dispositivo de medição do fluxo de ar (10) na aquisição de um fluxo de ar medido através de um terminal diferente, a seção de processamento do computador (42) também ser configurada para: calcular um fluxo previsto através do terminal diferente; comparar o fluxo medido através do terminal diferente (104) ao fluxo previsto através do terminal diferente (104) para determinar se houve erro; em resposta ao erro que exceda o limite predeterminado, recalcular o ponto de ajuste de fluxo do terminal (104) sob ajuste; e instruir o usuário a reajustar o terminal (104) sob ajuste para o ponto de ajuste de fluxo recalculado; e opcionalmente na determinação do ponto de ajuste de fluxo recalculado para o terminal (104) sob ajuste, a seção de processamento do computador (42) ser configurada para: calcular o fluxo total revisto e o erro em função do fluxo total determinado antes da configuração do terminal (104) sob ajuste; calcular as taxas de fluxo de cada terminal (104) como função do fluxo previsto para cada terminal (104) e o fluxo total determinado antes de ajustar o terminal (104) sob ajuste; calcular os fluxos previstos revisados através de cada terminal (104) como função das taxas de fluxo e do fluxo total revisado; e determinar o ponto de ajuste de fluxo recalculado como uma função do fluxo total revisado e dos fluxos previstos revisados.

5. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por: depois de ajustar o terminal (104) sob o ajuste, a seção de processamento do computador (42) estar configurada para instruir o usuário a mover dispositivo de medição do fluxo de ar (10) para o próximo terminal (104) na ordem identificada, a seção de processamento do computador (42), também estar configurada para: calcular o fluxo de ar previsto através do próximo terminal; medir o fluxo de ar através do próximo terminal; comparar o fluxo de ar previsto através do próximo terminal (104) ao fluxo de ar medido através do próximo terminal (104) para determinar o erro; calcular o ponto de ajuste de fluxo para o próximo terminal (104) em função do erro; e instruir o usuário a ajustar o próximo terminal (104) ao ponto de ajuste de fluxo recalculado; e opcionalmente para calcular o ponto de ajuste de fluxo para o próximo terminal, a seção de processamento do computador (42) ser configurada para: calcular o fluxo total revisto e o erro em função do fluxo total determinado antes da configuração do terminal (104) sob ajuste; calcular as taxas de fluxo de cada terminal (104) como função do fluxo previsto para cada terminal (104) e o fluxo total determinado antes de ajustar o terminal (104) sob ajuste; calcular os fluxos previstos revisados através de cada terminal (104) como função das taxas de fluxo e do fluxo total revisado; e determinar o ponto de ajuste de fluxo recalculado como uma função do fluxo total revisado e dos fluxos previstos revisados.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: ajustar o terminal (104) para o ponto de ajuste de fluxo, que implica em ajustar o fluxo através do terminal (104) enquanto estiver usando o dispositivo de medição do fluxo de ar (10) para monitorar o fluxo através do terminal (104) para determinar quando foi atingido o ponto de ajuste de fluxo; e/ou as instruções compreenderem instruir o usuário a colocar todas as válvulas de todos os terminais (104) do sistema de climatização (100) na condição totalmente aberta antes da medição quaisquer fluxos iniciais.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: configurar a seção de processamento do computador (42) para identificar o terminal-chave (104) no sistema de climatização (100), as instruções compreenderem instruir o usuário a deixar o terminal-chave (104) totalmente aberto durante todo o processo de balanceamento; e opcionalmente configurar a seção de processamento de computador (42) para: determinar o erro do terminal (104) para cada terminal (104) no sistema de climatização (100) como função da relação entre o fluxo teórico e o fluxo inicial medido em cada terminal, respectivamente; e identificar o terminal (104) com o menor erro de terminal (104) como o terminal-chave; e opcionalmente configurar a seção de processamento de computador (42) para identificar os terminais (104) a ajustar na ordem crescente da magnitude do erro do terminal (104) .

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: configurar a seção de processamento do computador (42) para realizar os cálculos dos pontos de ajuste QiS e QNs nos seguintes casos: em que QT é o fluxo total do sistema; Qb e Q1 são os fluxos iniciais para os terminais (104) i + 1< b <N e 1; e em que Qfi, Qfa, Qfc e Qfi são os fluxos-alvo para os terminais (104) 1, 1< a < i—1, 1 < c < N—1 e i, respectivamente.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: configurar a seção de processamento do computador (42) para resolver para o fluxo previsto QP1 Qpx, Qpz e QPN nos terminais (104) 1, 2 < x < i — 1, i + l < z < N — 1 e N como resultado de ajustar o terminal í de acordo com: em que QT é o fluxo total do sistema; em que Qc, Qw, QN e Qz são os fluxos iniciais para os terminais (104) i + 1<c<N, i + 2<w <N, í + 1 <z<N - 1; e em que Qfl, Qfx, Qfd, Qf., Qfv e Qfe são os fluxos-alvo para o terminal 1, 2 <x <i— 1, 2 < d <i, i, 1 < v < i e 1 < e < i— 2, respectivamente.

10. Aparelho para medir o fluxo de ar em um sistema de climatização (100) e terminais de balanceamento (104) de um sistema de climatização (100) de acordo com o método conforme definido na reivindicação 1, compreendendo: a estrutura (20, 60) configurada para ser colocada no caminho do fluxo de ar de um terminal (104) do sistema de climatização (100), a estrutura (20, 60) ser também adaptada ao fluxo de ar direto do terminal (104) através da estrutura (20, 60); instrumentação (36, 75) suportada pela estrutura (20, 60) e com partes posicionadas no trajeto do fluxo de ar, a instrumentação (36, 75) ser configurada para gerar sinais relacionados ao fluxo de ar através da estrutura (20, 60); e eletrônica (38, 75) operativamente conectada à instrumentação (36, 75) e adaptada para receber os sinais relacionados ao fluxo de ar e transformar esses sinais em dados legíveis por computador, a eletrônica (38, 75) compreender a seção de processamento do computador (42) configurada para usar os dados legíveis por computador para determinar os fluxos de ar medidos através da estrutura (20, 60), caracterizado por a seção de processamento de computador (42) ser também configurada para realizar a etapa de determinar, a partir dos fluxos inicialmente medidos através de cada terminal (104), uma proporção de erro de fluxo inicial para cada terminal (104), e calcular, com base na proporção de erro de fluxo inicial para cada terminal (104), um ponto de ajuste de fluxo para cada terminal (104).

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por: a eletrônica (38, 75) ser composta por uma interface de usuário para receber dados de entrada do usuário e para exibir os dados do sistema, a interface de usuário estar operativamente conectada à seção de processamento do computador (42) a fim de receber dados de entrada do usuário a partir da interface do usuário e enviar dados para exibição na interface de usuário; e opcionalmente a eletrônica (38, 75) ser configurada de modo que o usuário possa inserir dados referentes ao sistema na seção de processamento do computador (42) através da interface de usuário, e a seção de processamento do computador (42) possa fornecer instruções ao usuário através da interface de usuário.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por: A seção de processamento do computador (42) ser ainda configurada para: consultar o usuário para, e receber os dados de usuário relativos ao sistema de climatização (100), a informação incluir o número de terminais (104) no sistema de climatização (100) e as taxas predeterminadas de fluxo de ar desejadas para cada terminal; instruir o usuário a obter, por meio da estrutura (20, 60), o fluxo de ar medido inicialmente para cada terminal (104) no sistema de climatização (100); e instruir o usuário a ajustar as taxas de fluxo de ar dos terminais (104) no sistema de climatização (100) aos pontos de ajuste do fluxo calculado.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por: instruir o usuário a ajustar as taxas de fluxo de ar, para cada terminal (104) no sistema que requeira ajuste, a seção de processamento de computador (42) ser configurada para instruir o usuário a: ajustar o terminal (104) sob ajuste ao ponto de ajuste calculado; usar a coifa de fluxo de ar para medir o fluxo de ar através de um terminal (104) diferente do terminal (104) sob ajuste para determinar o impacto que o ajuste do terminal (104) sob ajuste teve no sistema de climatização (100); e reajustar o terminal (104) sob ajuste ao ponto de ajuste recalculado em resposta à determinação de que o impacto no sistema de climatização (100) excedeu um valor predeterminado; e opcionalmente configurar a seção de processamento do computador (42) para calcular o ponto de ajuste de fluxo como função dos fluxos de ar medidos e dos fluxos-alvo de ar predeterminados para todos os terminais (104) no sistema de climatização (100); e opcionalmente para determinar o recálculo do ponto de ajuste de fluxo, configurar a seção de processamento do computador (42) para: calcular o fluxo previsto para cada terminal; estabelecer para o terminal diferente (104) o erro entre o fluxo previsto e o fluxo secundário medido; calcular o fluxo total revisado em função do erro e o fluxo total determinado a partir dos fluxos de ar inicialmente medidos; calcular as taxas de fluxo de cada terminal (104) como função do fluxo previsto para cada terminal (104) e o fluxo total determinado antes de ajustar o terminal (104) sob ajuste; calcular os fluxos previstos revisados através de cada terminal (104) como função das taxas de fluxo e do fluxo total revisado; e determinar o ponto de ajuste de fluxo recalculado como uma função do fluxo total revisado e dos fluxos previstos revisados.