CN1055552C - 控制温度的控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制主要用在具有两个以上可控制温度区的建筑物中的加热、通风与空调(HVAC)系统工作的系统与方法。在控制器中标识具有加热或制冷优先权的房间。控制器求出所有受控空间的温度差之和，并在该和对一个预选的值具有第一种关系(诸如，和＞＝0)时，使HVAC系统在第一模式(诸如加热)中工作，否则使HVAC系统在第二模式(诸如制冷)中工作。

Description

控制温度的控制方法与系统

本发明涉及建筑物内温度控制的方法与装置，更具体地，本发明涉及同时控制建筑物内多处的温度的方法与装置。

作为背景材料，大多数住宅与许多商业性建筑物(50,000平方英尺以下的)具有服务于整个建筑物内的空间的单个供热、通风与空调(HVAC)系统。这种HVAC系统通常包含用于加热诸如水或空气等介质流体的装置、用于冷却该流体的装置及某种将流体送到需要加热或制冷的空间的传输系统。通常，这种HVAC系统具有服务于加热或制冷这些空间的一个单一传输系统。加热与制冷系统不同时使用。

在HVAC系统上连接有某种温度传感器与控制器。一种先有技术温度传感器与控制装置为温控器。可在认为代表整个建筑物的温度的建筑物内某一位置上放置一个温控器。通常由操作员将该温控器设定在加热模式或制冷模式之一中。操作员还要在温控器中输入一个要求的温度，或设定点。此后便由温控器来判定空间温度是否从设定点有变化，如果有变化，便接通HVAC系统直到消除了设定点与实际温度之间的差为止。这种温度控制方法具有明显的缺点，即不论为温控器选定什么位置，总有建筑物的一些部分太热，而其它部分则太冷。

在解决房间之间的差异的工作中，各房间设置了连接在HVAC系统与一个介质流体流动控制装置上的一个温控器。如果一个空间需要加热或制冷，该温控器便将调节后的介质流体导向请求的空间。

提供了在各房间中具有一个温度传感器的等价系统，各温度传感器连接在一个控制器上。该控制器又连接在HVAC系统与多个介质流体流动控制装置上。注意，作为另一个实例，多个温控器连接在一个单一的控制器上以提供所要求的控制。

上述三个实施例的问题在于当一个房间正在要求加热时，另一个房间可能一直在要求制冷。解决这一问题的一种方案是令控制器将所有房间的设定点与实际温度之间的差平均。如果平均值对预选的常数具有第一种关系，则HVAC系统将处于加热模式中，否则HVAC系统将处于制冷模式中。这种方法的问题在于，如果诸如未占用的地下室等一个不重要的房间具有需要加热的一个大的温差，而诸如占用的生活间等一个重要的房间具有需要制冷的小温差时，地下室的大加热需求会使HVAC系统进入加热模式。这导致居住者不舒服。

在克服这一问题的工作中，将控制器改变成接受0％到100％范围内的值的制冷优先权。作为示例，屋主可设定30％的制冷优先权，如果30％的监测空间要求制冷，则使HVAC系统在制冷模式中工作。这样，在具有8间房的住屋中，如果一间房要求制冷，则12.5％的房间需要制冷，但这不超过所要求的30％最小量，因此不发生制冷。如果三间房要求制冷，则37.5％要求制冷，因此HVAC系统在制冷模式中工作。然而，即使使用这一系统，从温度角度看对占用者不重要的房间仍会引起HVAC系统的不希望的工作。在当前的实例中，如果要求制冷的三个空间为地下室(未占用)、客人卧室(未占用)与客人卫生间(未占用)而建筑物中其它的房间则要求加热，则占用者将经受温度上的不舒服。

因此本发明的一个目的为试图根据占用者指定的对他们的舒适的重要性，对房间给定加热或制冷优先权。

本发明为一个控制器，该控制器允许建筑物或建筑物的一部分的占用者具有一个公共的HVAC发送系统来按优先次序排列选定的房间的加热或制冷需求，并解决要求加热的房间与要求制冷的房间之间的冲突。该控制器是连接在建筑物的HVAC系统上的。控制器包括一个处理器、存储器与一个通信接口。处理器通过通信接口接收信息控制控制器的操作，根据所接收的信息查阅存储器来找出应采取的行动，然后通过通信接口将信息送回到能控制一种介质流体流动到受控房间的设备。

处理器与存储器适合于存储从温度的立场对于占用者最为重要的房间的优先房间的识别。

处理器执行来自存储器的指令，计算一个温度差。该温度差定义为占用者设定温度与实际温度之间的差。此后，处理器再一次执行按来自存储器的指令，求出温度差之和。如果该和相对于一个预定的常量具有第一种关系，便将HVAC置于加热模式。否则，HVAC系统在制冷模式中。

在一个较佳实施例中，将标明HVAC系统的两种工作模式之一的需求的温度差之和乘以一个加权因子以给该两种HVAC系统工作模式之一一种优先权。

在一个第二较佳实施例中，先给各房间的各温度差以一个加权因子再执行温度差的求和。

图1为本发明的控制器的方框图。

图2为以平面图示出的建筑物内的一个温度控制系统的方框图。

图3为该控制器的方法的流程图。

图4-6为本发明的方法的其它较佳实施例。

图7为样板建筑物的数据的表。

参见图1，其中示出了创造性控制器100的方框图。该控制器包括处理器101、存储器102与通信接口103。

处理器101可以是一个标准微处理器、微控制器或能够接收多个数据输入、根据所接收的输入执行功能并根据所执行的功能产生输出的其它处理器。

存储器102存储供处理器使用的数据与指令。例如，存储器102可存储用于根据当前时间改变房间中的设定点的时间温度程序、使HVAC系统在出现诸如失火等特殊事件时采取预定步骤的特殊事件程序，或者图3、4、5或6中陈述的优先权程序。处理器101周期性地调用存储器中有关处理器应如何操作及执行何种功能的指令。存储器可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)及它们的变型。

通信接口103通常包括用于将来到处理器的信号转换成处理器理解的格式、并将输出信号转换成接收设备能理解的格式的硬件与软件。

参见图2，其中示出具有房间15、25、30、35、40、45与门厅20并包含一个温度控制系统12的建筑物10的一个样板楼层平面。温度控制系统控制建筑物中HVAC系统(未示出)的工作。HVAC系统通常具有第一与第二模式，它们可以是加热与制冷。温度控制系统包括控制器100、温度传感器105A-105G、介质流体控制装置110A-110G及操作员接口120。

温度传感器105A-105G检测它们所在的房间的温度并产生一个表示该温度的信号，然后将其传送给控制器。注意，虽然图2描绘的各温度传感器是独立地与控制器100相连的，但总线结构将同样好地工作并且包含在本发明的构思范围内。温度传感器105A-105G可以是简单的温度传感器，或者它们也可以是温度自动调节器。

控制器100接受来自各该传感器105A-10G的温度信号并执行图3、4、5或6中详细描述的步骤及确定HVAC系统应在加热还是在制冷模式中工作。如果采用温控器而不只是温度传感器，则在一个替代实施例中，温控器可计算温度差将这些差传送给控制器，从而跳过图3、4、5或6的方法中的初始步骤。此后，控制器100将HVAC置于适当的模式中，并根据当前模式是否符合其相关的加热或制冷要求及区域中的实际温度偏离其设定点多远而令介质流体控制装置110A-110G打开、关闭或移动。

介质流体控制装置110A-110G可以是但不限于压气系统的通风闸、水力系统的电气阀或者其它系统的继电器。

操作员接口向屋主提供用于修正房间的设定点及用于识别房间来给定优先权的设备与方法。操作员接口用于将出现在图7中的数据存在控制器100中，并且可具有能够以诸如所示的表格形式显示这一信息的一个显示屏。图7中的数据包含一个房间标识符、优先权列、加热设定点、制冷设定点、实际温度、加权因子(可选用)。通常只使用优先权或加权列之一而不是两者。还可通过操作员接口输入一个加热或制冷因子，但这只能取代加权列。

参见图3，其中示出了创造性优先权方法的流程图。在框300开始以后，该方法在框305中为各优先空间计算定义为设定点温度与该空间的实际温度之间的差的温度差。然后在框310中求出所有温度差之和并在框315中将这一和与一个预定的值X进行比较。如果该和大于或等于X，控制器便在框320中令HVAC系统进入一个第一模式，并且要求HVAC系统在模式1中的所有房间在框325中被调温。注意，模式1内的操作包括周期性地重新检验接受调节的空间的温度，及根据空间的加热或制冷需求进行对介质流体控制装置的调整。

如果该和小于X，则控制器在框330中令HVAC系统在模式2中工作，并且框335以类似于框325的方式操作。

利用图7中的数据作为操作图3中的方法的一个实例，四个房间示出为具有优先权；前厅、办公室、会议室与实验室。按照图3的步骤，温度差为2、2、-4与-2。通过相加这些温度差得到一个和-2。为了方便，这里将X设定为0，模式1为加热而模式2为制冷。由于在给定温度差的定义下，如果和大于零则直观地需要加热，否则则需要制冷，这是为了方便而最普通的设定。由于这一实例产生的和为-2，HVAC系统将进入制冷模式直到实验室与会议室的要求得到满足为止。

参见图4，其中示出了图3中所示的方法稍为修改后的形式。修改出现在方法的第二与第三框中。在框405中，控制器不只计算优先区的温度差而是计算所有区中的温度差。接着在框410中，控制器只将标识为优先区的那些区中的温度差相加。这是图4与图3之间的仅有差别。

参见图5，其中示出了创造性方法的又另一较佳实施例。在图500中开始之后，该方法在框505中计算所有优先区中的温度差。接着在框510中，将与一Y值具有第一种关系的所有温度差加在一起。而在框515中将所有其它的值加在一起。然后在框520中将两个框中之一(这里我们采用框515中计算的和)乘以一个加权因子，该加权因子被认为是在两种HVAC模式中之一中工作的一个优先值。然后在框525中将两个和相加。在框530中将结果与值X比较并在框540、545、550与555中令HVAC系统进入两种模式之一中的操作中。

在图5的方法中利用图7中的数据，温度差又一次为2、2、-4与-2，而制冷优先值1.2。这里我们取X＝0，Y＝0，第一种关系为＞＝，第二种关系为＜，再一次为了方便与直观而将加热作为模式1而制冷作为模式2。在这些值上执行框510与515中的步骤而得到和1为4及和2为-6。执行框520中的步骤以1.2乘和2得出结果-7.2。接着，计算框525中的和得出-3.2，这将使控制器通过执行步骤530、550与555来冷却需要制冷的空间。

图6提供本创造性方法的又另一个实施例。在框600中开始以后，该方法在框605中确定各空间的温度差。接着在框610中在各温度差上乘以与该空间相关联的一个加权因子。在框615中，求出加权温度差之和。然后在框620中，将该和与值X比较，并在框625、630与640中选择与操作适当的HVAC模式。

再一次利用图7的数据，框605产生温度差2、2、-4与-2。如框610中指示的用它们的加权因子乘这些值得到加权温度差6、1.6-3.2与-3。接着在步骤615中计算和1.4，这使控制器在框625与630中接通HVAC系统的加热模式。

Claims (5)

1、一种控制器，用于控制具有许多房间的一座建筑中的一个具有第一与第二模式的供热、通风与空调(HVAC)系统，各温度受控制的房间具有空间的一个预选设定点与一个实际温度之间的一个温度差，该控制器包括：

一个处理器，用于接收指令与数据，并根据所述指令与数据执行任务；

连接到所述处理器的一个通信接口，用于接受来自控制器外部的通信并将所接受的信号翻译成所述处理器能理解的格式，所述通信接口还将从所述处理器接受的信号翻译成连接在控制器上的设备能使用的格式；

用于存储指令与数据的存储器；

其特征在于，所述存储器存储一张优先空间的表，所述存储器还存储使所述处理器求出所述优先空间的温度差的和的指令，如果所述和对一个预选的值具有第一种关系，所述指令还使所述控制器生成一个信号到HVAC系统使之在第一模式中工作，否则在第二模式中工作。

2、权利要求1的控制器，其中多个温度传感器与控制器相连，以及：

所述存储器存储一个空间中的多个温度传感器中至少两个的设定点，所述存储器还存储使所述处理器计算温度差的指令。

3、权利要求1的控制器，其中多个温控器连接在控制器上，所述温控器计算温度差，以及：

所述存储器存储使处理器轮询所述多个温控器的温度差的指令。

4、权利要求1的控制器，其中：

所述存储器存储将一个优先权给予模式之一的一个加权函数，所述处理器在计算所述和中利用所述加权函数。

5、一种操作控制系统的方法，该系统用于控制具有连接在该控制系统上的一个HVAC系统的建筑物内的多个空间中的温度，该HVAC具有第一与第二工作模式，该控制系统包括一个控制器及第一多个用于测定一个空间的实际温度的温度传感器，该控制器存储与第一多个温度传感器相关的第二多个设定点，该控制器还存储一张优先空间表，所述方法包括下述步骤：

为具有一个设定点的各个第一多个传感器计算温度差，所述温度差等于所述设定点与所述实际温度之间的差；

求出与所述优先空间表上的所述空间相关的所述温度差之和；

如果所述和对一个预定值具有第一种关系便使所述HVAC系统在第一模式中工作；

否则使所述HVAC系统在第二模式中工作。

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