CN104334977A - 采用压缩机早期关闭且延长风扇运行的封闭空间冷却 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于在正常空调运行之后仅仅控制风扇冷却的持续时间的系统和方法。在正常空调冷却之后，使用经济的风扇冷却。基于在以风扇冷却结束的前一冷却循环期间进行的温度测量，调节风扇冷却周期的持续时间。基于之前的测量计算由风扇冷却提供的期望的温度降差以及实现该降差的期望时间。随后使用所述期望值，用以改善用于随后的冷却循环的风扇冷却。在一些情况下，风扇冷却不被启动，除非：(1)时限已经期满，使得在所述第一阶段期间，足够的冷凝允许形成在蒸发器盘管上，以及(2)室内相对湿度低于预定的阈值。

Description

采用压缩机早期关闭且延长风扇运行的封闭空间冷却
技术领域
本专利说明书涉及用于监测和控制能源消耗系统或其它资源消耗系统的系统、方法以及相关的计算机程序产品。更具体地，本专利说明书中涉及用于更新气候控制算法的系统和方法。
背景技术
大量的努力和注意力继续针对开发更新、更加可持续的能源供应。对于全球能源的未来，通过提高能源效率节能仍然是至关重要的。根据来自美国能源部的2010年10月的报告，在典型的美国家庭中，制热和冷却占能源使用的56％。随着与家庭制热和冷却相关的物理设备的改进(例如，改进的隔热、更高效的暖气炉)，通过更好地控制和调节家庭制热和冷却设备，可以实现能源利用效率的大幅提高。通过以谨慎选择的时间间隔并仔细选择的运行级别启动制热、通风和空气调节(制热、通风和空气调节简称为HVAC)设备，对于居住于生活空间的居住者可以在保持生活空间适度舒适的同时节省大量的能源。
在常见的空调运行中，压缩机压缩制冷气体，该制冷气体在冷凝器盘管中冷凝。制冷剂通过膨胀阀并进入蒸发器盘管，该制冷剂通过使制冷剂膨胀和蒸发而冷却。风扇用于使空气经过冷却的蒸发器盘管的上方，并且使冷却的空气移入室内环境。随着空调系统运行，根据管道中空气的露点和盘管的温度，冷凝液易于形成在蒸发器盘管上。空调系统在正常运转中中断之后，压缩机和风扇都被关断。然而，如果在蒸发器盘管上已经收集足够的冷凝液，则通过继续运行风扇而不运行压缩机，可提供附加的冷却。就该系统的两个主要能量消耗部件而言，压缩机通常以比风扇大得多的速率消耗能量。因此，在一些情况下，通过在每个常规的空调循环之后的一段时间内仅运行风扇进行冷却，能够降低总的冷却成本和能量。
发明内容
根据一个或多个实施方式提供了一种用于冷却封闭空间的方法。该方法包括：启动使用空调系统的第一冷却循环的第一阶段，所述空调系统具有压缩机、蒸发器盘管和适于使空气经过所述蒸发器盘管的风扇。在这个第一阶段，所述压缩机和所述风扇均被激活。在所述第一阶段之后，启动第二阶段，在第二阶段中，所述风扇被激活但所述压缩机未被激活。测量所述第二阶段期间的一个或多个参数(例如温度)。在所述第一冷却循环期间基于测量，变更或调节随后的冷却循环的所述第二阶段的持续时间。根据一些实施方式，恒温器被用于启动所述第一阶段和所述第二阶段以及对所述随后的第二阶段的持续时间进行调整。
根据一些实施方式，所述随后的冷却循环的第二阶段的持续时间依赖于期望的温度降差，所述温度降差基于在所述第一冷却循环的第二阶段期间的温度降差。根据一些实施方式，当所述期望的温度降差期望将封闭空间冷却至大约低保持带温度时，启动所述第二阶段。根据一些实施方式，所述第二阶段的持续时间还依赖于所述期望的温度降差的期望时间量。
根据一些实施方式，除非预定时限期满，否则所述第二阶段不启动，使得在所述第一阶段期间允许足够的冷凝液形成在蒸发器盘管上。根据一些实施方式，除非所述封闭空间内的相对湿度低于预定的阈值，否则不启动所述第二阶段，其在一些例子中，相对湿度被设定在45％的相对湿度和60％的相对湿度之间。
根据一些实施方式，所述恒温器包括高功耗电路和低功耗电路，所述高功耗电路适合于执行多个高功耗活动；以及所述低功耗电路适合于执行多个低功率活动，其中，所述高功率电路允许进入非激活状态以在所述恒温器内节约能源，而所述低功率电路测量并记录一个或多个参数。
根据一些实施方式，描述了一种用于冷却封闭空间的方法，该方法包括：启动使用空调系统的压缩机和风扇的冷却循环的第一阶段；测量所述封闭空间内的相对湿度；以及之后，当所述测量的相对湿度低于阈值水平时，启动所述冷却循环的第二阶段，其中，所述风扇被激活且所述压缩机未被激活。根据一些实施方式，所述阈值是预定的且设定在45％的相对湿度和60％的相对湿度之间。
根据一些实施方式，描述了一种用于使用恒温器控制封闭空间内的冷却的方法。该方法包括：使用所述恒温器启动使用所述空调系统的压缩机和风扇两者的冷却循环的第一阶段；自动地检测风扇控制线是否连接至所述恒温器；随后，在检测到风扇控制线至所述恒温器的连接的情况下，启动所述冷却循环的第二阶段，该第二阶段使用所述风扇而无需使用所述压缩机。
应当理解的是，这些系统和方法是新的，以及他们的应用和其中使用和包括的很多的部件、系统、方法和算法是新颖的。应当理解的是，当前所描述的发明的工作主体的实施方式能够以多种方法实现，包括：处理、仪器、系统、装置、方法、计算机可读介质、计算机算法、嵌入式或分布式软件和/或它们的组合。以下描述了多个说明性的实施方式。
附图说明
通过参考以下详细说明，并结合相关附图，可以容易地理解本发明的工作主体，其中：
图1是根据一些实施方式的封闭空间的示意图，在该封闭空间中，控制环境条件；
图2是根据一些实施方式的HVAC系统的示意图；
图3A至图3B示出根据一些实施方式的具有用户友好界面的恒温器；
图3C示出图3A至图3B的恒温器的框架的壳体部分的剖视图；
图4示出根据一些实施方式的包括头部单元和背板(或壁码头)的恒温器的侧视图，用于简化安装、配置和升级；
图5示出根据一些实施方式的所设计的连接到基于云的恒温器管理系统的专用网络上的恒温器和计算机；
图6是示出根据一些实施方式的可适应的风扇冷却的运行的示意图；
图7示出是根据一些实施方式的可适应的风扇冷却运行的进一步细节的示意图；
图8是示出根据一些实施方式的可适应的风扇冷却运行方面的流程图；
图9是示出根据一些实施方式的调整风扇冷却范围和时间的进一步细节的流程图；以及
图10示出根据一些实施方式的用户界面的恒温器，该用户界面通知用户风扇冷却运行是有效的。
具体实施方式
本发明说明书的主题还涉及到下列共同转让申请的主题：2010年9月14日提交的第12/881,430号美国专利申请；2010年9月14日提交的第12/881,463号美国专利申请；2010年11月19日提交的第61/415,771号美国临时专利申请；2010年12月31日提交的第61/429,093号美国临时专利申请；2011年1月4日提交的第12/984,602号美国专利申请；2011年1月10日提交的第12/987,257号美国专利申请；2011年2月23日提交的第13/033,573号美国专利申请；2011年2月23日提交的第29/386,021号美国专利申请；2011年2月24日提交的第13/034,666号美国专利申请；2011年2月24日提交的第13/034,674号美国专利申请；2011年2月24日提交的第13/034,678号美国专利申请；2011年3月1日提交的第13/038,191号美国专利申请；2011年3月1日提交的第13/038,206号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,609号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,614号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,617号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,618号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,621号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,623号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,625号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,627号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,630号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,632号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,633号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,636号美国专利申请；2011年8月16日提交的第29/399,637号美国专利申请；2011年8月17日提交的第13/199,108号美国专利申请；2011年10月6日提交的第13/267,871号美国专利申请；2011年10月6日提交的第13/267,877号美国专利申请；2011年10月7日提交的第13/269,501号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,096号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,097号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,098号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,099号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,101号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,103号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,104号美国专利申请；2011年10月14日提交的第29/404,105号美国专利申请；2011年10月17日提交的第13/275,307号美国专利申请；2011年10月17日提交的第13/275,311号美国专利申请；2011年10月17日提交的第13/317,423号美国专利申请；2011年10月21日提交的第13/279,151号美国专利申请；2011年10月21日提交的第13/317,557号美国专利申请；以及2011年10月21日提交的第61/627,996号美国临时专利申请。2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61339；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61344；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61365；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61379；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61391；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61479；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61457；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61470；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61339；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61491；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61437；2011年11月18日提交的专利申请PCT/US11/61503；2012年1月2日提交的第13/342,156号美国专利申请；2012年1月3日提交的专利申请PCT/US12/00008；2012年1月3日提交的专利申请PCT/US12/20088；2012年1月3日提交的专利申请PCT/US12/20026；2012年1月3日提交的专利申请PCT/US12/00007；2012年1月17日提交的第13/351,688号美国专利申请；2012年1月24日提交的第13/356,762号美国专利申请；以及2012年3月22日提交的专利申请PCT/US12/30084。各个上述引用的专利申请通过引用并入本文。上述引用的专利申请在下文中共同地称为“共同转让的并入申请”。
下面提供了本发明的工作主体的详细描述。尽管对多个实施方式进行了描述，但应当理解的是，本发明的工作主体并不限于任何实施方式，而是包含了大量的替代，变型和等同方案。另外，尽管为了透彻地理解本发明的工作主体，在下面的描述中列举阐述了大量的具体细节，但一些实施方式可以实施而无需这些细节的一些或全部。此外，为了清楚的目的，相关技术中已知的某些技术材料没有详细描述，以使本发明的工作主体清楚。
在本文中所使用的术语“HVAC”包括提供制热和冷却的系统、仅制热的系统、仅冷却的系统，以及提供其它的居住舒适性和/或调湿功能(例如加湿、除湿和通风)的系统。
当涉及到HVAC恒温器时，在本文中所使用的术语电力“采集”、“共享”“窃取”，都指的是恒温器被设计为通过设备负载从电力变压器得到电力，而没有直接地从该变压器使用直接的或共用的线源。
当涉及到HVAC系统时，在本文中所使用的术语“家用的”，指的是对主要用作独户式住宅的建筑物的内部制热、冷却和/或其它调节的一类HVAC系统。被认为是家用的冷却系统的例子具有小于大约5冷吨(1冷吨＝12,000Btu(英国热量单位)/小时)的冷却能力。
当涉及到HVAC系统时，在本文中所使用的术语“轻型商用”，指的是主要用于商业目的的建筑物的内部制热、冷却和/或另外调湿的一类HVAC系统，但是具有被认为适合于家用的HVAC系统的尺寸和结构。冷却系统的例子被认为是家用的，该冷却系统具有小于大约5冷吨的制冷能力。
在本文中所使用的术语“恒温器”是指用于调节封闭空间的至少一部分内的参数(例如温度和/或湿度)的装置或系统。术语“恒温器”可以包括用于制热和/或冷却系统的控制单元或者加热器或空调的组成部件。在本文中所使用的术语“恒温器”还可以通常地指通用传感和控制单元(versatile sensing and control unit，简称VSCU单元)，其被配置并调节以提供复杂、定制、节能的HVAC控制功能，而同时看起来具有视觉吸引力、非强迫性的、外观优雅的，并且欣然地易于使用。
图1是根据一些实施方式的封闭空间(其中环境条件被控制)的示意图。在该例子中，封闭空间100是独户式住宅。根据其它的实施方式，该封闭空间可以是例如复式住宅、公寓大楼中的公寓、例如办公室或零售商店的轻型商业建筑物，或是上述例子组合的建筑或封闭空间。恒温器110控制HVAC系统120，这在下面将进一步详细地描述。根据一些实施方式，HVAC系统120具有小于大约5冷吨的冷却系统能力。根据一些实施方式，远程设备112与恒温器110无线地通信，并能够用于对用户显示信息和接收来自设备112远程位置的用户输入。尽管本文许多实施方式被描述为由恒温器(例如恒温器110)来实施，然而根据一些实施方式，使用远程设备(例如，设备112)实施相同或相似的技术。
图1中的恒温器110的一些实施方式并入一个或多个传感器以从与封闭空间100关联的环境中收集数据。并入恒温器110中的传感器可以检测居住率、温度、光和其它的环境条件并影响HVAC系统120的控制和运行。并入恒温器110中的传感器不从恒温器110的表面突出，从而提供了时髦且优雅的设计，该传感器不吸引在房间里或其它封闭空间里的居住者的注意力。因此，恒温器110很容易与几乎任何的装饰相匹配而增加了室内设计的整体吸引力。
在本文中所采用的，“学习”恒温器是指在多恒温器网络中的恒温器或者多个连通的恒温器之一，其基于至少一个自动感测的事件和/或至少一个过去或当前的用户输入，具有在制热和/或冷却系统的时间表中自动地建立和/或修改至少一个未来设定值的能力。如本文中所采用的“主”恒温器是指，例如通过通向HVAC系统的到HVAC控制线的电气连接(例如，W，G，Y等)，电气地连接成启动HVAC系统的所有或一部分的恒温器。如本文中所使用的“辅助”恒温器是指，非电气地连接成启动HVAC系统的恒温器，但另外包含至少一个传感器，并通过与主恒温器的数据通信而影响或促进HVAC系统的主恒温器控制。在特别有用的方案中，恒温器110是主学习恒温器，且是壁装式，且连接至所有的HVAC控制线，而远程恒温器112是定位于床头柜或梳妆台上的辅助学习恒温器，该辅助学习恒温器与主学习恒温器在外观和用户界面功能方面是相似的，该辅助学习恒温器还具有与主学习恒温器相似的感测能力(例如，温度、湿度、运动、环境光、距离)，但该辅助学习恒温器没有被连接至任何HVAC导线。尽管辅助学习恒温器没有被连接至任何HVAC导线，但例如，通过提供其在封闭空间中各自位置处额外的温度数据，提供额外的居住信息，为用户提供额外的用户界面，等等，辅助学习恒温器与主学习恒温器以无线方式通信并与主学习恒温器配合，用以改善对HVAC系统的控制。
应当理解的是，虽然某些实施方式是尤为有利的，其中该恒温器110是主学习恒温器，并且远程恒温器112是辅助学习恒温器，但是本申请的范围并不受限于此。因此，例如，尽管将网络连接恒温器与在线的用户账户自动配对关联的某些初始配置方法会是特别有利的，其中该恒温器是主学习恒温器，然而通常这些方法是更适用于涉及主非学习恒温器、辅助学习恒温器、辅助非学习恒温器，或其它类型的网络连接恒温器和/或网络连接传感器的场景。通过另外的例子，尽管用于对恒温器的远程控制的某些图形用户界面会是特别有利的，其中该恒温器是主学习恒温器，然而通常这些方法更适用于涉及主非学习恒温器、辅助学习恒温器、辅助非学习恒温器，或其它类型的网络连接恒温器和/或网络连接传感器的场景。通过另外的例子，尽管通过基于远程的云管理服务器用于配合、恒温器的电池节约信息轮询的某些方法配合会是特别有利的，其中该恒温器是主学习恒温器，然而通常这些方法更适用于涉及主非学习恒温器、辅助学习恒温器、辅助非学习恒温器，或其它类型的网络连接恒温器和/或网络连接传感器的场景。
封闭空间100还包括通过无线和通过有线连接可访问的专用网络，并且还可称为局域网或LAN(Local Area Network，简称LAN)。依照本发明的一些实施方式，在专用网络上的网络设备包括计算机124、恒温器110和远程恒温器112。在一个实施方式中，该专用网络是采用提供路由、无线接入点的功能、防火墙和多个有线连接端口的集成路由器122来实现的，这些有线连接端口用于连接到各种有线网络设备，例如计算机124。其它实施方式可以采用多个离散的交换机、路由器和其它设备(未示出)来执行等同于集成路由器122提供的那些网络功能或除了由集成路由器122提供的那些网络功能之外的网络功能。
集成路由器122进一步提供接入公共网络(例如，互联网)的网络设备，只要封闭空间100具有通常通过有限调制解调器、DSL调制解调器和互联网或其它公共网络的服务提供商与公共网络的连接。互联网和其它公共网络有时被称为广域网或WAN(Wide-Area Network，简称WAN)。在一个实施方式中，集成路由器122在这些网络上可以使用如TCP/IP的网络协议与其它设备直接通信。如果这些通信是针对专用网络之外的设备或服务，则集成路由器122可以将专用网络之外的通信路由至如互联网的公共网络上。
在一些实施方式中，恒温器110可以在专用网络上或通过与远程恒温器112直接地形成的自组网与远程恒温器112无线通信。在与远程恒温器112通信期间，恒温器110可以远程收集通过远程恒温器112可检测的来自用户的信息和来自环境的信息。例如，远程恒温器112可以与提供来自远程恒温器112的远程位置的用户输入的恒温器110无线通信，或可以用于对用户显示信息，或二者均可。与恒温器110一样，远程恒温器112的实施方式还可以包括传感器以收集有关居住率、温度、光和其它环境条件的数据。在替代实施方式中，远程恒温器112还可以位于封闭空间100的外部。
根据一些实施方式，通过位于如互联网的公共网络上的恒温器管理系统(图1中未示出)接入恒温器管理账户，在封闭空间100内的计算机设备124可以远程控制恒温器110。恒温器管理系统在网络上传递控制信息返回到恒温器110，条件是恒温器110还关联于恒温器管理系统上的恒温器管理账户或与在恒温器管理系统上的恒温器管理账户配对。由恒温器110收集的数据也从与封闭空间100相关的专用网络通过集成路由器122，然后经过公共网络上传送至恒温器管理系统。不在封闭空间100内的其它计算机设备(如智能电话、膝上型电脑和平板电脑)(图1中未示出)也可以控制恒温器110，条件是这些计算机设备接入公共网络以及恒温器管理系统和恒温器管理账户两者。在后面进一步详细描述根据本发明的实施方式的接入公共网络(例如为互联网)和像恒温器110的恒温器的另外的细节。
图2是根据一些实施方式的HVAC系统的示意图。HVAC系统120对封闭空间100提供制热、冷却、通风、和/或空气处理，该封闭空间100例如是图1中的独户式住宅。系统120描述了强制通风式制热和冷却的系统，然而根据其它实施方式，也可以采用其它类型的HVAC系统，例如基于辐射热的系统、基于热泵的系统等。
在制热时，空气处理器240内的加热盘管或元件242通过线路236采用电力或天然气提供热源。冷空气使用风扇238通过回风管246从封闭空间穿过过滤器270吸入，然后通过加热盘管或元件242被加热。加热后的空气通过供应空气管道系统252和供应空气调风器(例如调风器250)在一个或多个位置回流到封闭空间内。在冷却时，外部压缩机230使诸如氟利昂的气体通过一组热交换器盘管，然后通过膨胀阀。该气体随后通过线路232到达空气处理器240中的冷却盘管或者蒸发器盘管234，在此处气体被膨胀、冷却并通过风扇238冷却循环的空气。在各种实施方式中可选地包括加湿器254，在空气穿过管道系统252之前该加湿器254将水分返回至空气。尽管图2中未示出，然而HVAC系统120的替代实施方式可以具有其他功能，例如与外部换气，一个或多个气闸用以控制管道系统252内的气流，以及紧急加热单元。通过控制电子设备212选择地启动HVAC系统120的整体运行，该控制电子设备212经控制线248与恒温器110通信。
图3A至图3B示出根据一些实施方式的具有用户友好界面的恒温器。与许多现有技术的恒温器不同，恒温器110优选具有时髦的、简约的、整洁的和优雅的设计，该设计不影响家具装饰，甚至对于其安装的紧邻位置来说可以作为视觉上赏心悦目的桌面摆饰。此外，与已知的传统恒温器相比，通过恒温器110的设计，与恒温器110的用户交互变得容易且大幅增强。恒温器110包括控制电路并且被电气连接到例如图1和图2中所示的HVAC系统。恒温器110是壁装式的，是圆形形状，且具有用于接收用户输入的外部可旋转环312。恒温器110是圆形的形状，使得当它安装于墙壁上时看起来是大致盘状的圆形物体。恒温器110具有位于外部环312内的大的正面。根据一些实施方式，恒温器110的直径约为80mm。外部可旋转环312允许用户进行调节，例如选定新的目标温度。例如，通过顺时针方向旋转外部环312，可以增大目标温度，以及通过逆时针旋转外部环312，可以降低目标温度。恒温器110的正面包括透明盖314和金属部324，根据一些实施方式，透明盖314是聚碳酸酯，该金属部324优选具有如图示出的形成在其中的多个狭槽。根据一些实施方式，盖314和金属部324的表面形成共同向外的弧形或圆弧平缓向外的球形，且通过外部环312继续该平缓的弧形。
尽管由单个透镜状的材料(例如聚碳酸酯)块形成，但盖314具有两个不同的区域或部分，其包括外部部分314o和中央部分314i。根据一些实施方式，盖314在外部部分314o的周围被喷漆或熏制，但留下中央部分清晰可见，以便于观看设置在其下方的电子显示器316。根据一些实施方式，弯曲盖314用作透镜，其可以放大在电子显示器316上显示给用户的信息。根据一些实施方式，中央电子显示器316是点矩阵布局(可单独寻址)而不是分段式布局，从而可以生成任意的形状。根据一些实施方式，采用点矩阵布局和分段式布局的组合。根据一些实施方式，中央显示器316是背光式彩色液晶显示器(LCD)。在图3A中示出在电子显示器316上所显示的信息的例子，其包括代表了当前设定温度的中央数字320。根据一些实施方式，金属部324具有多个狭槽状开口，以便于安装于其下方的被动式红外动态传感器330的使用。金属部324可替选地被称为金属前格栅部。前述的共同转让第13/199,108号美国专利申请中提供了金属部/前格栅部的进一步描述。恒温器110优选地被构造成使得电子显示器316在固定的方位且不随外部环312旋转，使得电子显示器316保持容易被用户读取。对于一些实施方式，盖314和金属部324也保持在固定的方位且不随外部环312旋转。根据一个实施方式，在该实施方式中，恒温器110的直径大约为80mm，电子显示器316的直径大约为45mm。根据一些实施方式，LED指示器380被定位于部件324的下方，以充当某些状态条件的低功耗指示器。例如，当恒温器的可充电电池(见图4A，下文)处于很低的电量且正在充电时，该LED指示器380可以用于显示闪烁的红色。通常，该LED指示器380可以用来借助红色、绿色、红色和绿色的各种组合、各种不同的闪烁速率等等与一个或多个状态代码或错误代码通信，这对于故障排除目的是有用的。
如在前述共同转让的第12/881,430号美国专利申请中进一步描述的，运动感测和其它技术可以应用于居住率的检测和/或预测中。根据一些实施方式，居住信息应用于生成有效的和高效率的计划程序。优选地，提供有源型近距离传感器370A以通过红外光反射检测正在接近的用户，以及提供环境光传感器370B来感测可见光。近距离传感器370A可以用于检测约1米的范围内的近距离，使得当用户接近恒温器和在用户触摸恒温器之前，恒温器110可以启动“唤醒”。通过用户准备好与恒温器交互之后马上或者非常快地“准备好”交互，这种近距离感测的使用有助于提高用户体验。此外，当用户交互不是正在发生或不是即将发生时，近距离—唤醒功能还允许通过“睡眠”节省恒温器内部的能量。环境光传感器370B可以用于各种情报收集的目的，例如，用于当检测到急剧的上升沿或下降沿(因为很可能是有开灯和关灯的居住者)时，促进居住率的确认，例如用于检测长期(例如24小时)模式的环境光强度以确认和/或自动建立日时间。
根据一些实施方式，为了提升用户信心和进一步促进可视的和功能上优雅的组合的目的，恒温器110仅仅由两种类型的用户输入来控制，第一种类型的用户输入是如图3A示出的外部环312的旋转(以下称为“旋转环”或“使环旋转”输入)，并且第二种类型的用户输入是向内按压外部帽308(见图3B)直到发生听得见的和/或可触知的“点击”(以下称为“向内点击”或简单的“点击”输入)。对于图3A和图3B的实施方式，外部帽308是包括所有的外部环312、盖314、电子显示器316和金属部324的组件。当用户向内按压外部帽308时，外部帽308相对于内部金属圆顶开关向内行进少量，例如0.5mm，然后，当向内的压力被释放时，向外弹性地行进返回相同的量，条件是满足对用户的手的可感觉的“点击”感测以及伴随柔和的听觉上的点击声。因此，对于图3A和图3B的实施方式，通过在外部环312本身上直接按压，或者通过在盖314(金属部314)上提供向内的压力而间接按压外部环，或者通过其各种组合，可以实现向内的点击。对于其它的一些实施方式，恒温器110可以被机械地配置，使得对于向内的点击输入仅仅外部环312向内行进，而盖314和金属部324保持静止。应当理解的是，将向内行进以实现“向内点击”的输入的特定的机械元件的各种不同的选择和组合都在本申请范围内，而不论该特定的机械元件是外部环312本身、盖314的一些部分、或它们的某些组合。然而，已经发现，对用户提供单手在进行“环的旋转”和“向内点击”之间快速地来回的能力且涉及最少的时间和精力是特别有利的，并且，通过按压外部环312提供直接地向内点击的能力已经被发现是特别有利的，这是由于用户的手指不需要从与设备的接触而抬起或者沿其表面滑动，以便在环的旋转和向内点击之间往返。此外，凭借将电子显示器316有策略地置于可旋转的环312内部的中心，提供了进一步的优势：在整个输入过程中用户可以自然地将她或他的注意力集中在电子显示器上，在正中间那里她或他的手执行它的功能。直观的外部环旋转(尤其应用于(但不限于)恒温器的设定温度的改变)与满足向内点击的身体感觉、与在他们手指的活动当中调节在电子显示器上的自然关注一起的组合，显著地增添了直观的、无缝的和完全有趣的用户体验。在上述的第13/033,573号美国专利申请、第29/386,021号美国专利申请和第13/199,108号美国专利申请中可以发现，根据一些实施方式采用的有利的机械式的用户界面和相关设计的进一步描述。
图3C示出图3A和图3B的恒温器的框架的壳体部分309的剖视图，当针对在各种不同家庭环境和家庭设置中的各种不同的墙壁颜色和墙壁纹理观看时，已经发现壳体部分309提供整体的恒温器110的特别令人愉快的和可适应的视觉外观。而恒温器本身将在功能上适应于如本发明中被描述以及在上文描述的一个或多个共同转让并入申请中的用户的计划表，外壳体部分309特别地构造成表达“变色”性能或特点，使得整体设备在视觉和装饰感觉上看起来自然地与在家用住宅和商业环境中课件的许多最常见的壁的颜色和壁的纹理融为一体，这至少部分因为当从不同的角度观看时，其将看起来匹配周围的颜色甚至纹理。壳体部分309具有当以横截面观看时略弯曲的截头椎体的形状，且包括由透明的固体材料(例如，聚碳酸酯塑料)制成的侧壁376。侧壁376背面喷有基本上平坦的银或镍的彩色涂料，该涂料被涂覆到侧壁376的内表面378，但不涂覆到它的外表面377。外表面377是光滑的、有光泽的但没有被喷涂。如图3C中所示，侧壁376可以具有约1.5mm的厚度T，当安装时在靠近该壁的第一端处的约78.8mm的直径d1，当安装时在远离该壁的第二端处的约81.2mm的直径d2，在跨越约22.5mm的向外宽度尺寸“h”上发生直径改变，当从侧面观看时，以线性方式、或者更优选的略微非线性的方式随着向外增加的距离而发生直径变化以形成略微弯曲的形状。外部帽308的外部环312优选地被构造成匹配直径d2，其中从该位置跨过适当大小的间隙g1靠近壳体部分309的第二端而设置，之后，柔和的弧形向内返回至穿过小间隙g2接触盖314。当然，应该理解，图3C仅仅示出了恒温器110的外壳体部分309，且为了清楚地描述，图3C省略了其内部的多个电子元件，这样的电子元件在下文和/或在其它的共同转让并入申请(例如，第13/199,108号美国专利申请)中被进一步描述并入申请。
根据一些实施方式，恒温器110包括处理系统360、显示驱动器364和无线通信系统366。该处理系统360适合于使显示驱动器364和显示区域316来显示信息给用户，并通过可旋转环312来接收用户输入。根据一些实施方式，该处理系统360能够执行包括本发明所描述的用户界面特征的恒温器110的操作的管理。该处理系统360进一步编程和配置以执行如下文和/或在其它的共同转让并入申请中进一步描述的其它操作。例如，处理系统360进一步编程和配置以维护和更新用于内部安装有HVAC系统的封闭空间的热力学模型，例如，在上述第12/881,463号美国专利申请和国际专利申请号PCT/US11/51579中描述的HVAC系统，其通过引用并入本文。根据一些实施方式，该无线通信系统366用于与设备(例如是个人计算机和/或其它的恒温器或HVAC系统的部件)通信，其可以是点对点通信、通过位于专用网络上的一个或多个服务器的通信、和/或通过基于云服务的通信。
图4示出根据一些实施方式的包括头部单元410和背板(或壁码头)440的恒温器110的侧视图，用于简化安装、配置和升级。正如上文所述，恒温器110是壁装式的、是圆形形状，且具有用于接收用户输入的外部可旋转环312。头部单元410包括外部帽308，该外部帽308包括盖314和电子显示器316。圆形恒温器110的头部单元410可滑动地可安装到背板440上且可滑动地从该位置拆除。根据一些实施方式，头部单元410到背板440的连接可以采用磁铁、卡销、插销和具有相配合的缺口的搭扣、凸出部或肋部、或者仅仅在头部单元410和背板440的配合部分上的摩擦来完成。根据一些实施方式，头部单元410包括处理系统360、显示驱动器364和无线通信系统366。还示出使用充电电路422可再充电的可充电电池420，如在共同未审查的第13/034,674号和第13/034,678号美国专利申请(通过引用并入本文)中进一步详细的描述，如果可用的话，其使用来自背板的电力，背板的电力是通过从HVAC系统控制电路或从共用的导线电力采集(也称为电力窃取和/或电力共享)得到的。根据一些实施方式，可充电电池420是单芯锂离子或锂聚合物电池。
背板440包括在外壳460内的电子产品482和温度/湿度传感器484，外壳460通过通风孔442通风。两个或更多的温度传感器(未示出)也位于头部单元410内且配合以取得可靠的和准确的室内温度数据。导线连接器470被提供以允许连接到HVAC系统导线。连接端子480提供在头部单元410和背板440之间的电气连接。背板电子产品482也包括电力共享电路，用于从HVAC系统电路感应和收集可用的电力。为了风扇冷却的操作，检测风扇电动机控制线(通常被称为“G”线)的存在是有用的。根据一些实施方式，导线连接器470被用来检测插入式导线的物理存在和/或电气存在。此外，在恒温器110中的内部电路可以用于与连接器470组合或者代替连接器470使用以检测导线的存在。对于连接器470和导线检测的进一步细节，参见共同待审查的第13/034,666号美国专利申请,其通过引用并入本文。
图5示出根据一些实施方式所设计的在连接到基于云的恒温器管理系统506的专用网络502上的恒温器和计算机。在一个实施方式中，专用网络502被设计成主要地在例如图1中示出的封闭空间100内和邻近封闭空间100提供网络连通性。专用网络502还提供了用于各种设备的网络连通性，各种设备例如智能电话508、平板电脑510、计算机512和膝上型电脑514，以及恒温器110和远程恒温器112。在专用网络502中的路由器(未示出)，例如图1中的集成路由器112，可以对使用例如TCP/IP的网络协议的这些设备提供有线连接和无线连接。优选地，出于至少至恒温器的位置的有线连接不可用或者并入恒温器110或远程恒温器112的物理接连不可取的原因，恒温器110和远程恒温器112无线连接至专用网络502。对于一些实施方式，对于恒温器110和远程恒温器112还可以直接相互通信，以及利用优选直接设置在这些设备和绕过专用网络502之间的自组网络517，与其它设备直接无线通信。
本文所描述的实施方式有利地配置成与大量的常规集成路由器兼容，该集成路由器服务大量的家庭和企业。因此，通过仅举例而不是限制的方式，对图5的专用网络502服务的路由器(未示出)例如可以是友讯科技DIR-655极端N无线路由器，美国网件公司WNDR3700大范围双频无线USB千兆路由器，水牛技术Nfiniti WZR-HP-G300NH无线-N路由器,华硕RT-N16无线路由器,思科Linksys E4200双频无线路由器,或思科Linksys E4200双频无线路由器。不失通用性地，在下文中一些进一步的描述将参照示例性方案，在该示例性方案中恒温器110/120用在家庭环境中。然而，可以理解的是，所描述的实施方式并不局限于此，并且可应用于在任何封闭空间内使用这种恒温器，该封闭空间包括小区住宅、商场、度假住宅、宾馆、饭店客房、工业设施，以及通常存在待控制的HVAC系统的任何地方。
恒温器访问客户端516是依照本发明的各个方面所设计的客户端应用程序，以经由公共网络504接入恒温器管理系统506。术语“恒温器管理系统”可以被互换称为在上文和下文的各种描述中的用于恒温器的“基于云的管理服务器”，或者更简单地称为“云服务器”。因为恒温器访问客户端516被设计成在不同的设备上执行，基于基础设备平台或操作系统的要求，采用不同的技术可以开发多个客户端应用程序。对于一些实施方式，恒温器访问客户端516被实施成使得终端用户操作他们的互联网可访问的设备(例如台式电脑、笔记本电脑、网络驱动的移动设备、具有渲染引擎的蜂窝式便携无线电话等)，进而能够访问且与恒温器管理系统506进行交互。终端用户的机器或设备具有网络浏览器(例如IE浏览器、火狐、Chrome、Safari浏览器)或者通常与AJAX技术(例如XHTML、XML、CSS、DOM、JSON等)兼容的其它渲染引擎。AJAX技术包括用于标记和设计信息的XHTML(Extensible HTML)和CSS(Cascading Style Sheets，层叠样式表，简称CSS)，客户端脚本语言存取的DOM(Document Object Model，文档对象模型，简称DOM)的使用，XML Http Request对象(API使用的脚本语言)的使用以与使用HTTP的服务器来回异步传输XML和其它的文本数据，以及作为在服务器和客户端之间传输数据的格式的XML或JSON(JavascriptObject Notation，轻量级的数据交换格式，简称JSON)的使用。在Web环境中，终端用户以通用的方式访问该网站，即通过打开浏览器至与服务提供商域相关的URL。用户通过用户名和密码的输入可以验证到该网站(或其中一部分)。终端用户实体机器与系统之间的连接可以是专用的(例如，通过SSL)。该系统的服务侧可以包括常规的虚拟主机组件，例如IP交换机、Web服务器、应用服务器、管理服务器、数据库等。使用AJAX的客户端侧，客户端侧代码(AJAX片)在终端用户的Web浏览器或其它渲染引擎内本地执行。典型地，虽然在替代方案中它也许持续地驻留在客户端机器上，但是当终端用户接入网站时这种代码可以服务于客户端机器。最后，虽然描述了通过互联网协议(Internet Protocol，简称IP)的基于Web的应用，但这不是限制，因为这些技术和披露的用户界面技术可能通过在任何运行时间应用程序内的独立应用程序来提供，而不管是固定线路或者移动线路。应当理解的是，虽然对于一些实施方式，TCP/IP协议是作为在恒温器管理系统506、恒温器接入客户端514和其它设备之间通信的网络协议来阐述的，这仅仅是以举例的方式而不是通过限制的方式来阐述的，然而，可以使用任何其它合适的协议(尤其是例如经由IP的UDP)，而不脱离本发明教导的范围。
在另一实施方式中，恒温器接入客户端516可以是被设计用来在特定设备上下载并运行的独立的应用程序或“app”，该特定设备例如是智能手机508或运行苹果ios操作系统、安卓操作系统或其它系统的平板电脑510设备。开发人员使用一套应用程序编程接口(set of application programming interfaces，简称APls)和由设备制造商提供的封装在软件开发工具包或SDK内的函数库创建这些独立的应用程序。一旦完成，则通过由应用程序商店的老板监管的应用程序商店或“app”商店，“app”可用于下载至相应设备，从而提升质量、易用性和客户满意度。
在一个实施方式中，通过在运行恒温器接入客户端516的专用网络502上的计算机设备，在公共网络504上可以接入图5中示出的恒温器管理系统506。恒温器接入客户端516接入由恒温器管理系统(代表计算机设备)506预配置的恒温器管理账户(未示出)，以便接入或控制恒温器110或远程恒温器112。另外，在专用网络502上的计算机设备(例如计算机512)可以使用恒温器接入客户端516和恒温器管理账户以从恒温器110和远程恒温器112收集数据。
从专用网络502或公共网络504上的大量不同的位置可以远程访问恒温器110和远程恒温器112。如将在下文中进一步详细地描述，在安装时，恒温器(例如恒温器110)首先向恒温器管理系统506登记，然后请求恒温器管理系统创建在恒温器和相应的恒温器管理账户之间的配对。此后，通过恒温器管理系统506，在所处的专用网络的外部，诸如平板电脑518的设备可以直接连接至公共网络504或通过也访问这些恒温器的一系列其它专用网络(未示出)也连接至公共网络504。在一个实施方式中，使用恒温器接入客户端516的iOS“app”版本，运行苹果iOS操作系统的平板电脑518通过恒温器管理系统506和恒温器管理账户可以远程接入这些恒温器。恒温器与恒温器管理账户的配对允许平板电脑518和其它计算机设备来远程控制、收集数据，并与诸如恒温器110和远程恒温器112的恒温器一般地交互。
在一个实施方式中，恒温器管理系统506将与恒温器的通信和控制的任务分配至一个或多个恒温器管理服务器520。使用由如恒温器110和远程恒温器112的恒温器产生的数据，这些恒温器管理服务器520可以协调通信、管理接入、处理数据和分析结果。从这些服务器520上计算的中间结果和最终结果与原始数据可以在恒温器数据库522上暂时存储或存档以供将来参考和使用。恒温器管理服务器520也可以随同控制信息和更普遍的各种不同类型的任一信息将数据的一部分发送返回至恒温器110和远程恒温器112。通过诸如运行恒温器接入客户端516的平板电脑518的设备，来自恒温器管理服务器520的结果也可以储存在一个或多个恒温器数据库522中，用以随后的接入。
这些恒温器管理服务器520分别可以执行一个或多个离散的功能，对于这些不同的离散功能可以充当冗余容错服务器，或可以以串联或集群的方式共享特定离散的功能的性能，以及执行并行或在一个或多个计算机集群上分配的更复杂的操作的其它组合。在一些实施方式中，一个恒温器管理服务器520可以直接对应于物理计算机或计算设备，而在其它实施方式中，恒温器管理服务器520可以是运行在一个或多个物理计算机上且在虚拟机计算环境的控制下的虚拟服务器，该虚拟机计算环境例如由加州的帕洛阿尔托的虚拟化软件公司或任何其它的虚拟机供应商提供。在另一个实施方式中，这些恒温器管理服务器520和恒温器数据库522由“云”计算和存储环境预分配，该“云”计算和存储环境例如由华盛顿州西雅图市的亚马逊网站(Amazon.com)提供的弹性计算云(ElasticCompute Cloud)或EC2。在EC2方案中，例如，恒温器管理服务器520可以根据处理周期和存储要求来分配，而不是根据计算机(无论是真实的或虚拟的)的数量，对于手头任务这认为是必需的。
已经发现，该空调系统的两个主要耗能部件是压缩机(例如压缩机230)和风扇(例如鼓风机238)，该压缩机通常以比风扇大得多的速率消耗能量。在很多情况下，压缩机以数千瓦或更高的速率消耗能量，而风扇以比1千瓦小得多的速率消耗能量。大约一个数量级的差别是常见的。因此，成本和能量的大幅节约可以由正常的空调运行之后操作风扇冷却来提供。在风扇冷却的情况下，冷却来自将蒸发器盘管的冷凝液蒸发走，其将水蒸气引入室内空气，反过来增加封闭空间内的表观温度。注意，与简单地将徘徊的冷空气冲洗出管道的一些技术相比，来自风扇冷却的冷却效果是基于蒸发冷却技术。因此，在某些情况下，风扇的冷却效果较差或者甚至损害室内的舒适性。例如，如果不足的冷凝液形成在蒸发器盘管上，则风扇冷却效果差很多。而且，当室内相对湿度高(例如大于50％至55％)时，通过风扇冷却无法改善室内舒适度水平。另外，已经发现，风扇冷却的有效性取决于许多其它环境因素，例如室内和室外的温度和湿度，以及空调系统和冷却结构的具体设计。因此，已经发现，将风扇冷却适应特定情况是有用的。根据一些实施方式，已经发现，风扇冷却有效性的估计值可以通过分析之前的冷却循环中的系统行为来实现。尤其是，根据一些实施方式，从一个或多个之前的冷却循环的测量估计由风扇冷却引起的期望的温度降差和实现这一降差的期望的时间量。
图6是示出根据一些实施方式的可适应的风扇冷却的运行的示意图。图形区域600示出了由恒温器(例如本发明描述的恒温器110)所测量的当前温度图610。上面的表格区域602示出了在描述的风扇冷却操作的各个阶段期间的风扇冷却状态、空调压缩机状态和风扇电机状态。随同上保持带温度(uppermaintenance band temperature，简称UMBT)606和下保持带温度(lowermaintenance band temperature，简称LMBT)608一起，示出了恒温器设定值604。恒温器被编程以保持在UMBT和LMBT之间的温度。根据一些实施方式，设定值604位于UMBT 606和LMBT 608的中间，且根据一些实施方式，UMBT 606比设定值604高1°F，以及LMBT 608比设定值604低1°F，使得保持带是2°F宽。根据其它实施方式，可以使用其它保持带且设定值不必在保持带的中间，其可以适合于某些应用和控制系统。如可以看到的，在点612之前，当前温度610低于UMBT 606。风扇冷却状态、空调压缩机和风扇电机均是“关”。因此，在这个例子中由于外部温度和/或天气，在点612之前的当前温度正在稳步上升。
根据一些实施方式，恒温器110包括头部单元(例如头部单元410)和背板(例如背板440)的设计，其中头部单元包括高功耗电路，其适合于执行例如与用户交互、无线通信和/或处理计算的高功率活动，以启用如学习和适应风扇控制参数的特征，而背板包括低功耗电路，其用于执行例如监控和记录如温度和湿度的传感器数据的低功率活动。进一步地，根据一些实施方式，较高功耗头部单元可以在活动状态或唤醒状态内暂时运行，其消耗的能量多于从HVAC触发电路通过从蓄电设备(例如可充电电池)吸入功率的方式获得的能量。当不用时，头部单元变为“非活动”状态或进入“休眠”状态以节省电池电量。在这种实施方式中，背板在某些情况下唤醒休眠的头部单元。对于头部单元和背板运行的进一步细节参照国际申请PCT/US2011/061437。在图6中，在用方形符号在图形上标出的某种情况下，用于监视并记录当前温度和湿度传感器数据的背板唤醒头部单元。在点612处，背板测量等于(或大于)UMBT 606的当前温度并因此唤醒头部单元。通过启动空调压缩机和风扇电机以及设置风扇冷却状态到“等待计时器”，头部单元启动HVAC冷却。
在点612之后，使用空调压缩机和风扇的HVAC冷却封闭空间，这一点可以从曲线610逐渐降低的当前温度可以看出。当空调压缩机在点612处启动时，冷凝液开始收集在交流蒸发器盘管上。已经发现，如果在蒸发器盘管上形成的冷凝液的量不足，那么风扇冷却将是不起作用的。因此，根据一些实施方式，当空调压缩机首先打开计时器616时，空调压缩机被启动。风扇冷却在计时器周期616内被阻止，并且仅仅在计时器616期满后才运行。已经发现，在许多情况下，5分钟的计时器周期616适合于形成足够的冷凝液。根据其它实施方式，可以使用固定的或者可变的其它时间量，或者可替选地，可以使用如传感器数据的其它信息以确保用于风扇冷却的足够的冷凝液形成。在定时器616的周期内，风扇冷却状态为“等待计时器”。
在计时器616期满后，在点614处，头部单元被再次唤醒并在室内湿度水平上进行检测。已经发现，如果室内湿度太高，那么风扇冷却通常不增大居住者的舒适度，这是由于风扇冷却将会增加湿度，从而不利地影响舒适度。根据一些实施方式，湿度传感器被设置在恒温器110内并在点614处至少部分地基于湿度对是否运行风扇冷却做出判定。根据一些实施方式，简单的湿度阈值被用来确定风扇冷却是否应当被允许或阻止。已经发现，在45％的相对湿度和60％的相对湿度之间的阈值适合于许多情况，并根据一些实施方式使用45％的阈值。如果湿度检测通过，即，测量到的相对湿度不高于阈值，那么风扇冷却状态变为“计划的”，使得如果或当当前温度下降到以下范围内，风扇冷却将被激活，在该范围内，可以预期，风扇冷却可以用来到达LMBT。根据一些实施方式，对于简单的湿度阈值的替代方案是可以使用的；根据一些实施方式，例如，在点614处的检测可以包括湿度和温度的组合。还要注意的是，对于传统的空调低于LMBT的温度下在5分钟(或不管计时器周期如何)内启动是可以的，这意味着即使湿度足够低，风扇冷却也不会变成活动的。
当当前温度下降到以下范围内时风扇冷却被激活，在该范围内，可以预期，单独使用风扇冷却可到达LMBT。在图6中，该范围622表示xn°F，其中，术语xn表示使用风扇冷却可以获得的期望的温度降差的量。根据一些实施方式，期望的温度降差xn是基于在封闭空间处的一个或多个之前的冷却循环内收集的数据。在图6中，通过线630绘制期望的风扇冷却温度降差，线630在点632处到达LMBT。已经发现，之前的冷却循环通常提供用于期望的温度降差的准确的数据。使用温度降差的默认值或初始值，并已经发现，对于许多情况，0.5°F是好的初始值。可替选地，可以使用另外的初始值，例如保持带的25％或50％。还已经发现，小的增量(例如0.1°F)可以添加到期望的温度降差，使得当温度下降至高于LMBT的xn+0.1°F范围内时，启动风扇冷却。该小的增量被增加以允许在以下情况中待尝试的风扇冷却，其中，由于之前的冷却循环，期望的风扇冷却的温度降差设置为零。在图6中，当当前温度到达LMBT+xn+0.1°F时，到达点620。此时，通过背板唤醒头部单元，并且通过关闭空调压缩机同时保持风扇电机打开，启动风扇冷却。根据一些实施方式，还可以实现最大风扇冷却范围。已经发现，1°F的最大风扇冷却范围适合于多种应用。在这种情况下，如果基于之前的冷却循环，期望的温度降差是0.95°F，则当当前温度在LMBT的1°F内时，而不是比LMBT高1.05°F(0.95+0.1)时，风扇冷却将会启动。
根据一些实施方式，风扇冷却期间，背板测量温度，并当在以下任一情况时：(a)温度上升高于某一阈值或下降低于某一阈值；或者(b)风扇冷却的持续时间超过某一时限；背板唤醒头部单元以停止风扇冷却。在图6中通过阴影区域660表示风扇冷却可以是有效的区域，该阴影区域660以温度上限626、LMBT 608和期满时间628为边界。当温度上升高于风扇冷却启动的温度时上限626阻止风扇运行，表明风扇冷却对于当前循环不再有效。已经发现，上限可以被设定为比风扇冷却启动温度(在点622处)高小的增量，例如0.1°F。因此在这种情况下上限626等于LMBT+xn+0.1(除非xn+0.1>0.9)。区域660的下边界温度仅是LMBT 608。时限是基于期望时间(表示为yn)以达到期望的温度降差xn(或在点632处)。根据一些实施方式，从风扇冷却的开始达到期望温度降差xn的期望时间yn是基于在封闭空间一个或多个之前的冷却循环期间收集的数据。已经发现，之前的冷却循环通常对期望时间yn提供准确的数据。根据一些实施方式，额外的缓冲区被添加到期望时间yn，使得如果需要比期望到达LMBT的时间更长，则保持风扇冷却。在选择用于缓冲时间或延长时间的值时，应当认为，与空调压缩机的3～5千瓦的功耗相比，风扇运行是相对便宜的，其功耗远低于1千瓦。因此已经发现，额外风扇冷却的时间的成本，与便宜冷却的潜在增益相比，是相对小的。已经发现，60秒到2.5分钟的缓冲时间适合于多种应用，然而根据其它实施方式，可以使用其它的固定值或可变的值。因此，在图6的实施方式中，用于风扇冷却的时限626是yn+60秒。
图6示出了用于风扇冷却的两种不同的方案。线640示出了一种情况，其中风扇冷却比期望冷却线630更有效，并在期望时间yn之前在点642处到达LMBT，或根据一些实施方式在yn+60秒之前。线650示出了一种情况，其中风扇冷却比期望冷却线630的效果差，并未能在时限yn+60之前在点652处到达LMBT。应当注意的是，在线650的情况下，温度达到最低并随后在时限的期满时间之前开始增大。在图7中进一步详细示出了其它情况。通过使用用于唤醒头部单元来停止风扇冷却的诸如区域660的区域，在风扇冷却期间，头部单元不需要保持唤醒状态，使得可以节约恒温器110内的电力。
图7是示出根据一些实施方式的可适应的风扇冷却运行的进一步细节的示意图。图7中示出的图线比图6提供了更多的细节，并且还示出风扇冷却性能的额外方案。在线630上绘制期望的风扇冷却，其中温度被期望在yn分钟内降低xn度。还示出了用于图6中描述的方案的线640和线650。还示出了新的线730和线732。在线730的方案中，在达到LMBT之前，用于风扇冷却的时限(yn+60秒)期满。线730的情况与线650的情况的不同之处在于，在点736的时限期满处测量最低温度，而在线650的情况中，达到最低温度点750，在最低温度点750之后，温度上升。线732的方案示出一种情况，其中在风扇冷却时限的期满之前，达到风扇冷却626的上限温度。在这种情况中，如线650的情况，达到最低温度，在最低温度之后温度上升。重要的是，已经发现，在达到最低温度的情况中，在此之后，温度上升(例如线732和线650的情况)，可以精确地知道风扇冷却提供多少温度降差以及花费多长时间实现这一点。在线732的情况中，最低点760示出了花费时间764得到温度降差762。在线650的情况中，最低点750示出了花费时间754得到温度降差752。根据一些实施方式，期望的温度降差和用于使用风扇冷却的下冷却循环的时间被设定为使用例如线650和线732的曲线所确定的值。例如，在线650的情况中，下一个冷却循环使用风扇冷却，期望的温度降差xn+1被设定为实际温度降差652，并且期望时间yn+1被设定为时间754。在最低点未被检测到的情况中(例如使用线640和线730)，增量被安排至期望温度降差xn+1(在例如曲线640的情况中，风扇冷却比期望更快发生)或者期望时间yn+1(在例如曲线730的情况中，风扇冷却比期望更慢发生)。需要注意的是，根据一些实施方式，背板测量并记录图7示出的温度，以便头部单元可以随后确定用于设定未来期望的温度降差xn+1和时间yn+1的值。
图8示出了根据一些实施方式的可适应的风扇冷却运行方面的流程图。在步骤810中，完全不提供冷却，直到温度上升至UMBT。一旦达到UMBT，则在步骤814中，背板唤醒头部单元。正常的空调冷却启动且盘管冷凝计时器也启动。如果该计时器还没有期满，则足够的冷凝还没有收集在空调蒸发器盘管上，因而没有风扇冷却发生(因为风扇冷却起因于蒸发冷却)。在步骤816中，如果该计时器期满，则在步骤820中背板唤醒头部单元，且执行湿度检测，其采用简单的阈值或如关于图6描述的其它方法。在步骤822中，如果湿度太高，则在步骤824中，当前冷却循环中不执行风扇冷却。如果湿度检测通过，则在步骤830中，继续正常的空调冷却。在步骤832中，继续正常的冷却直到当前温度下降到这样的点：在该点处，可以期望单独的风扇冷却将提供温度降差至LMBT(除非在小于计时器周期中，正常的空调冷却使温度低于LMBT)。根据一些实施方式，小的增量Δtemp1被添加到期望的温度降差，以便在使期望的风扇冷却温度降差到零的的之前循环情况中，提供风扇冷却。已经发现，0.1°F对于Δtemp1是合适值。根据一些实施方式，还实现了最大风扇冷却范围。例如，1°F的最大风扇冷却范围已经被发现适于多种情况。在使用最大范围的情况下，风扇冷却将不会开始，除非当前温度是高于LMBT的最大值(例如1°F)内。当最大范围或期望的降差加上Δtemp1，达到高于LMBT时，则在步骤834中，背板唤醒头部单元，该头部单元通过关掉空调压缩机，同时保持(或转动)开着的风扇电机，启动风扇冷却。在步骤840中，背板测量并记录温度，且风扇冷却继续直至：(1)温度达到LMBT；(2)温度上升高于上限(＝风扇冷却启动温度+小的固定值)；(3)风扇冷却时限到期(＝期望风扇冷却时间+固定值，Δtemp2)；或者(4)风扇冷却达到最大时限(例如10分钟)。在一个例子中，已经发现0.1°F对于Δtemp2是合适的值，使得如果当前温度下降至低于LMBT，或者如果当前温度上升至高于风扇冷却启动温度超出0.1°F，则停止风扇冷却。当满足这四个条件中的至少一个时，在步骤844中，背板唤醒头部单元且停止风扇冷却。在步骤850中，基于记录的温度，更新用于风扇冷却温度降差和风扇冷却时间的期望值。
根据一些实施方式，图9示出了适应性风扇冷却范围和时间的进一步细节的流程图。尤其是，示出的方法可用于基于采用风扇冷却的最近的冷却循环上记录的数据更新期望的风扇冷却温度降差和时间。在步骤910中，如果最低温度不等于结束温度，则拐点应当被检测。在这种情况中，在步骤912中最低温度点可以由头部单元从背板的温度日志来确定。在步骤914中，冷却量和花费的时间都可以被确定。在步骤916中，用于采用风扇冷却的下一冷却循环的期望的风扇冷却温度降差和时间，被设定为步骤914中确定的值。在最低温度等于结束温度的情况，则可以确定没有温度拐点。在步骤920中，如果时限期满，则风扇冷却仍然提供它结束时的冷却。因此，在步骤922中，额外的时间被增加到时限，例如yn+1＝yn+150秒。根据一些实施方式，由于风扇冷却的成本是相对低的，因而已经发现增加60秒或更长是合适的。如果时限没有期满(并且没有拐点)，则在步骤930中，额外的量被增加到风扇冷却的期望的温度范围。根据一些实施方式，已经发现对于许多情况增加0.25°F是合适的。因此，xn+1＝xn+0.25°F。根据其它实施方式，其它用于时间和温度降差的增量值可以被使用。根据一些实施方式，用户通过设定值的手动调节过早地结束风扇冷却(例如，在时间到期或温度超出阈值之前)。在这种情况下，数据被认为是不可靠的且不用于将来的预测。
根据一些实施方式，图10示出了具有用户界面的恒温器，该用户界面通知用户风扇冷却运行是有效的。示出的恒温器110具有显示器316。显示器316包括消息1010，该消息1010通知用户所描述的风扇(例如，通过商品名AIRWAVE(TM))冷却的功能被激活。根据一些实施方式，可以使用其他形式的消息。例如，可以显示纸带打点的样式，或穿过屏幕316移动的水平滚动的文本信息，其读作“NEST正在延长你的风扇运行来为您节省能源”等。
虽然已经描述了许多实施方式，其中，对于由于风扇冷却带来的温度降差的期望值和实现该降差的时间，均基于最近的冷却循环，但是可构思其他方法。根据一些实施方式，例如，期望值可以基于多个(例如2～5个)之前的冷却循环的平均值。根据一些实施方式，可以使用加权平均值，其中越近的循环，其越优先使用。根据其它实施方式，基于在该循环和当前的条件之间的条件(例如室内和室外温度、湿度、天气和太阳辐射)类似度，之前的循环可以被使用和/或加权。根据其它实施方式，来自其它在环境条件和/或热力学行为方面类似的建筑物的数据可以用于调节风扇冷却运行。例如，通过采用图5中示出的通过网络502和504的基于云的恒温器管理系统506，可以提供用于这些实施方式的通信和/或计算。
可以进行各种修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明并不局限于上述的实施方式，而是根据全部等同实施方式的范围由附加的权利要求书来限定。

Claims (24)

1.一种用于冷却封闭空间的方法，包括：
启动在所述封闭空间内使用空调系统的第一冷却循环的第一阶段，所述空调系统具有压缩机、蒸发器盘管和适合于使空气经过所述蒸发器盘管的风扇，所述第一阶段包括所述压缩机和所述风扇的激活；
在所述第一阶段之后，启动所述第一冷却循环的第二阶段，其中所述风扇被激活，且所述压缩机未被激活；
测量在所述第一冷却循环的至少所述第二阶段期间的一个或多个参数；以及
至少部分地基于在所述第一冷却循环期间的所述测量值，变更随后的冷却循环的第二阶段的持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阶段和第二阶段的启动通过恒温器控制，且所述变更和测量通过所述恒温器执行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，测量的所述一个或多个参数包括温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述随后的冷却循环的所述第二阶段的持续时间依赖于期望的温度降差，所述温度降差至少部分地基于在所述第一冷却循环的第二阶段期间测量的温度降差。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：使用所述空调系统将所述封闭空间内的温度保持在高保持带温度和低保持带温度之间，其中，当所述期望的温度降差期望冷却所述封闭空间至大约所述低保持带温度时，启动所述随后的冷却循环的第二阶段。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，当测量的温度等于或小于所述期望的温度降差、所述低保持带温度和预定值的组合时，启动所述随后的冷却循环的第二阶段。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述随后的冷却循环的第二阶段的持续时间还依赖于所述期望的温度降差的期望时间量，所述期望时间量至少部分地基于在所述第一冷却循环的第二阶段期间与所述温度降差相关联的时间量。
8.根据权利要求4所述的方法，还包括：基于高于上限、低于下限的测量温度或超过所述期望持续时间预定量的运行时间，停止所述随后的冷却循环的第二阶段。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一冷却循环的第二阶段的启动，至少部分地依赖于超过预定时限的用于所述第一冷却循环的第一阶段的运行时间。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预定时限足以在所述第一冷却循环的第一阶段期间使冷凝液形成在所述蒸发器盘管上。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一冷却循环的第二阶段的启动至少部分地依赖于在所述封闭空间内的湿度测量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当相对湿度超过预定的阈值时，所述第一冷却循环的第二阶段不被启动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预定的阈值在45％的相对湿度至60％的相对湿度之间。
14.根据权利要求2所述的方法，其中，所述恒温器包括高功耗电路和低功耗电路，所述高功耗电路适合于执行多个高功耗活动，所述低功耗电路适合于执行多个低功率活动，其中，所述恒温器内的高功率电路允许进入非激活状态以在所述恒温器内节约能源，而所述低功率电路测量并记录一个或多个参数。
15.根据权利要求2所述的方法，还包括：在所述第一冷却循环和随后的冷却循环的第二阶段期间，在所述恒温器上显示消息，所述消息通知用户风扇冷却运行是有效的。
16.一种适于且被编程使用根据权利要求1所述的方法冷却封闭空间的恒温器。
17.一种用于冷却封闭空间的方法，包括：
启动使用空调系统的第一冷却循环的第一阶段，所述空调系统具有压缩机、蒸发器盘管和适合于使空气经过所述蒸发器盘管的风扇，所述第一阶段包括所述压缩机和所述风扇的激活；
测量所述封闭空间内的相对湿度；以及
所述第一阶段之后，当所述测量的相对湿度低于阈值水平时，启动所述冷却循环的第二阶段，其中，所述风扇被激活且所述压缩机未被激活。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述阈值是预定的阈值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述预定的阈值在45％的相对湿度至60％的相对湿度之间。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一阶段和所述第二阶段的启动由恒温器控制，且所述相对湿度的测量由所述恒温器执行。
21.一种适于且被编程使用根据权利要求17所述的方法冷却封闭空间的恒温器。
22.一种用于使用恒温器来控制封闭空间内的冷却的方法，包括：
在所述恒温器的控制下，使用空调系统启动冷却循环的第一阶段，所述空调系统具有压缩机、蒸发器盘管和适合于使空气经过所述蒸发器盘管的风扇，所述第一阶段包括所述压缩机和所述风扇的激活；
自动地检测风扇控制线是否被连接至所述恒温器；以及
在所述第一阶段之后，并且当风扇控制线至所述恒温器的连接被检测到时，启动所述冷却循环的第二阶段，其中所述风扇被激活，且所述压缩机未被激活。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述恒温器包括高功耗电路和低功耗电路，所述高功耗电路适合于执行多个高功耗活动，所述低功耗电路适合于执行多个低功率活动，其中，所述高功率电路允许进入非激活状态以在所述恒温器内节约能源，而所述低功率电路测量并记录一个或多个参数。
24.一种适于且被编程使用根据权利要求22所述的方法冷却封闭空间的恒温器。
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