CN106471431B - 加热、通风和/或空气调节系统和围护结构分级系统以及方法 - Google Patents

加热、通风和/或空气调节系统和围护结构分级系统以及方法 Download PDF

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Abstract

一种分级方法，包括：确定建筑物的HVAC系统的运行循环的第一周期的第一热通量，其中，HVAC系统在运行循环的第一周期期间处于关闭状态；确定HVAC系统的运行循环的第二周期的第二热通量，其中，HVAC系统在运行循环的第二周期期间处于开启状态；基于第一热通量和第二热通量的和来确定运行循环的第三热通量；确定HVAC系统在运行循环期间的功率消耗；基于运行循环的第三热通量和运行循环期间的功率消耗来确定HVAC系统的第一等级；以及生成可显示报告，该报告包括HVAC系统的第一等级。

Description

加热、通风和/或空气调节系统和围护结构分级系统以及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年5月6日提交的美国实用申请第14/705,289号的优先权以及还要求于2014年5月7日提交的美国临时申请第61/989,768号的权益。以上引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及环境舒适系统，并且更具体地，涉及对住宅和轻商业环境舒适系统的远程监控和诊断。
背景技术
本文中所提供的背景技术的描述是出于大体介绍本公开的背景的目的。目前署名的发明人在该背景技术部分中描述的所做的工作以及本说明书的在提交时不以其他方式限定作为现有技术的方面既没有明确地也没有隐含地被承认为本公开的现有技术。
住宅或轻商业HVAC(加热、通风或空气调节)系统对建筑物的环境参数如温度和湿度进行控制。用于环境参数的目标值如温度设定点可以由建筑物的用户或者拥有者如在建筑物中工作的雇员或者房主来指定。
在图1中，示出了示例性HVAC系统的框图。在这个特定的示例中，示出了具有燃气炉的强制空气系统。通过循环风机108经由过滤器104从建筑物吸入回流空气。也被称为风扇的循环风机108由控制模块112进行控制。控制模块112接收来自恒温器116的信号。仅作为示例，恒温器116可以包括由用户指定的一个或更多个温度设定点。
恒温器116可以指示循环风机108一直接通或者仅存在加热请求或制冷请求时接通(自动风扇模式)。在各种实现方式中，循环风机108可以以多个速度工作或者可以以预定范围内以任意速度工作。可以使用一个或更多个开关继电器(未示出)来控制循环风机108和/或选择循环风机108的速度。
恒温器116向控制模块112提供加热请求和/或制冷请求。当做出加热请求时，控制模块112使燃烧器120点火。在热交换器124中，来自燃烧的热引入到通过循环风机108提供的回流空气中。加热的空气被提供到建筑物并且被称为供应空气。
燃烧器120可以包括引火火种，其是用于在燃烧器120中点燃主火焰的小的恒定火焰。可替代地，可以使用在燃烧器120中点燃主火焰之前首先点燃小的火焰的间歇性引火。电火花器可以用于间歇引火的实现或者用于直接燃烧器点燃。另一点火选择包括热表面点火器，其将表面加热至足够高的温度，当引入燃气时，加热的表面引发燃气的燃烧。可以通过气阀128提供用于燃烧的燃料如天然气。
燃烧的产物排放到建筑物外，并且可以在点燃燃烧器120之前接通导流风机132。在高效炉中，燃烧的产物可能不足够热以具有足够的浮力经由传导排放。因此，导流风机132产生牵引力以排放燃烧产物。导流风机132可以在燃烧器120工作时保持运行。另外，导流风机132可以在燃烧器120断开之后继续运行设定的时间段。
将被称为空气处理器单元136的单个外壳可以包括过滤器104、循环风机108、控制模块112、燃烧器120、热交换器124、导流风机132、膨胀阀140、蒸发器144以及冷凝盘146。在各种实现方式中，空气处理器单元136代替或者除了燃烧器120以外包括电加热装置(未示出)。当与燃烧器120一起使用时，该电加热装置可以提供备用或二次热。
在图1中，HVAC系统包括分体式空气调节系统。制冷剂通过压缩机148、冷凝器152、膨胀阀140和蒸发器144循环。蒸发器144与供应空气相连地布置，使得当需要制冷时，蒸发器144从供应空气中去除热，从而使供应空气冷却。在制冷期间，蒸发器144是冷的，这使得水蒸气冷凝。水蒸气收集在冷凝盘146中，其被排出或泵出。
控制模块156接收来自控制模块112的制冷请求并且因此控制压缩机148。控制模块156还控制冷凝器风扇160，其增加冷凝器152与外部空气之间的热交换。在这样的分体系统中，压缩机148、冷凝器152、控制模块156以及冷凝器风扇160通常位于建筑物的外部、经常位于单个冷凝单元164中。
在各种实现方式中，控制模块156可以简单地包括运行电容器、起动电容器以及接触器或继电器。事实上，在某些实现方式中，例如当使用涡旋压缩机代替往复压缩机时，可以省略起动电容器。压缩机148可以是可变容量压缩机并且可以响应于多级制冷请求。例如，制冷请求可以表示中等容量的制冷要求或者高容量的制冷要求。
提供至冷凝单元164的电线可以包括240伏主电源线(未示出)和24伏开关控制线。24伏控制线可以对应于在图1中示出的制冷请求。24伏控制线对接触器的操作进行控制。当控制线表示应该接通压缩机时，接触器触头闭合，将240伏电源连接至压缩机148。此外，接触器可以将240伏电源连接至冷凝器风扇160。在各种实现方式中，例如当冷凝单元164位于地面作为地热系统的一部分时，可以省略冷凝器风扇160。当240伏主电源线以两个支路实现时，如在美国常见的那样，接触器可以具有两组触头，并且可以被称为双刀单掷开关。
对冷凝单元164和空气处理器单元136中的部件的监控操作已经通常由单独测量各个部件的电流的多个分立传感器的昂贵阵列执行。例如，第一传感器可以对通过电动机消耗的电流进行感测，另一传感器对点火器的电阻或电流进行测量，以及又一传感器对气阀的状态进行监控。然而，这些传感器的成本以及安装这些传感器所需要的时间以及从传感器获取读数所需要的时间，使得传感器监控成本过高。
发明内容
在一个特征方面，公开了一种分级系统。第一热通量模块确定建筑物的加热、通风和/或空气调节(HVAC)系统的运行循环的第一周期的第一热通量，其中，HVAC系统在运行循环的第一周期期间处于关闭状态。第二热通量模块确定HVAC系统的运行循环的第二周期的第二热通量，其中，HVAC系统在运行循环的第二周期期间处于开启状态。第三热通量模块基于第一热通量和第二热通量的和来确定运行循环的第三热通量。功率模块确定HVAC系统在运行循环期间的功率消耗。等级确定模块基于运行循环的第三热通量和运行循环期间的功率消耗来确定HVAC系统的第一等级。报告模块生成可显示报告，该报告包括HVAC系统的第一等级。
在一个特征方面，公开了一种分级方法。该分级方法包括：确定建筑物的加热、通风和/或空气调节(HVAC)系统的运行循环的第一周期的第一热通量，其中，HVAC系统在运行循环的第一周期期间处于关闭状态；确定HVAC系统的运行循环的第二周期的第二热通量，其中，HVAC系统在运行循环的第二周期期间处于开启状态；基于第一热通量和第二热通量的和来确定运行循环的第三热通量。该分级方法还包括：确定HVAC系统在运行循环期间的功率消耗；基于运行循环的第三热通量和运行循环期间的功率消耗来确定HVAC系统的第一等级；以及生成可显示报告，该报告包括HVAC系统的第一等级。
附图说明
根据详细的描述和附图，将更加充分地理解本公开，在附图中：
图1是根据现有技术的示例性HVAC系统的框图；
图2A是包括空气处理器监控器模块的实现的示例性HVAC系统的功能框图；
图2B是包括冷凝监控器模块的实现的示例性HVAC系统的功能框图；
图2C是基于热泵的示例性HVAC系统的功能框图；
图3是包括远程监控系统的实现的示例性系统的高级功能框图；
图4是用于对建筑物的围护结构和建筑物的HVAC系统的能量效率进行分级的示例性分级模块的功能框图；
图5A至图5B包括描绘用于对建筑物的HVAC系统和外部围护结构进行分级来确定HVAC系统的运行循环的值的示例性方法的流程图；以及
图6是描绘对建筑物的HVAC系统和外部围护结构进行分级的示例性方法的流程图。
在附图中，可以重复使用附图标记来识别相似和/或相同的元件。
具体实施方式
根据本公开，监控系统可以与建筑物的住宅或轻商业HVAC(加热、通风或空气调节)系统集成。监控系统可以向与建筑物相关联的客户和/或承包商提供关于HVAC系统的状态、维护和效率的信息。例如，建筑物可以是单户住宅，并且客户可以是房主、房东或租户。在其他实现方式中，建筑物可以是轻商业建筑物，并且客户可以是建筑物所有者、租户或物业管理公司。
如在本申请中所使用的，术语HVAC可以包括建筑物中的所有环境舒适系统(包括加热、制冷、加湿、除湿和空气交换和净化)，并且覆盖诸如炉子、热泵、加湿器、除湿器和空调之类的装置。如在本申请中描述的HVAC系统不一定包括加热和空调两者，并且可以替代地仅具有一个或另一个。
在具有空气处理器单元(通常位于室内)和冷凝单元(通常位于室外)的分体式HVAC系统中，可以分别使用空气处理器监控器模块和冷凝监控器模块。空气处理器监控器模块和冷凝监控器模块可以由HVAC系统的制造商集成，可以在安装HVAC系统时添加，和/或可以对现有的HVAC系统进行改装。
在热泵系统中，空气处理器单元和冷凝单元的功能根据热泵的模式而转变。因此，尽管本公开使用术语空气处理器单元和冷凝单元，但是在热泵的情况下可以代替地使用术语室内单元和室外单元。术语室内单元和室外单元强调部件的物理位置保持相同，而它们的作用根据热泵的模式而改变。换向阀根据系统是加热建筑物还是制冷建筑物而选择性地使制冷剂流动与图1中所示的制冷剂流动反向。当制冷剂的流动反向时，蒸发器和冷凝器的作用转变，即制冷剂蒸发发生在标记为冷凝器的地方，而制冷剂冷凝发生在标记为蒸发器的地方。
空气处理器监控器和冷凝监控器模块监控HVAC系统的相关部件的操作参数。例如，操作参数可以包括电源电流、电源电压、内部空气和外部空气的操作温度和环境温度、制冷剂回路中各个点处的制冷剂温度、故障信号、控制信号以及内部空气和外部空气的湿度。
本公开的原理可以应用于监控其他系统，例如热水加热器、锅炉加热系统、冰箱、制冷箱、池加热器、池泵/过滤器等。作为示例，热水加热器可以包括点火器、气阀(其可以由螺线管操作)、点火器、导流风机和泵。监控系统可以分析总电流读数以评估热水加热器的各单个部件的操作。
空气处理器监控器和冷凝监控器模块可以在彼此之间传送数据，而空气处理器监控器和冷凝监控器模块中的一者或两者将数据上传到远程位置。远程位置可以经由任意合适的网络(包括因特网)来访问。
远程位置包括一个或更多个计算机，其将被称为服务器。服务器代表监控公司执行监控系统。监控系统接收并且处理来自安装有这种系统的客户的空气处理器监控器和冷凝监控器模块的数据。监控系统可以向客户和/或第三方如指定的HVAC承包商提供性能信息、诊断警报和错误消息。
监控系统的服务器包括处理器和存储器。存储器存储用于处理从空气处理器监控器和冷凝监控器模块接收的数据，并且确定现有的和/或即将发生的故障的应用代码，如下面更详细描述的。处理器执行该应用代码并且将接收到的数据存储在存储器或其他形式的存储装置中，包括磁存储装置、光学存储装置、闪存存储装置等。尽管在本申请中使用术语服务器，但是本申请不限于单个服务器。
服务器的集合可以一起操作以接收和处理来自多个建筑物的空气处理器监控器和冷凝监控器模块的数据。在服务器之间可以使用负载平衡算法来分配处理和存储。本申请不限于由监控公司拥有、维护和安置的服务器。尽管本公开描述了在远程监控系统中发生的诊断、处理和警报，但是这些功能中的一些或全部可以使用所安装的设备和/或客户资源如在客户一个或更多个计算机上而在本地执行。
可以向客户和/或HVAC承包商通知影响HVAC系统的有效性或效率的当前和预测的问题，并且客户和/或HVAC承包商可以接收与例行维护有关的通知。通知的方法可以采取对应用的推送或拉取更新的形式，其可以在智能电话或其他移动装置上或在标准计算机上执行。还可以使用网络应用或在本地显示器上——诸如在位于整个建筑物中的恒温器或其他显示器上或在在空气处理器监控器模块或冷凝监控器模块中实现的显示器(未示出)上——查看通知。通知还可以包括文本消息、电子邮件、社交网络消息、语音邮件、电话呼叫等。
空气处理器监控器和冷凝监控器模块可以各自感测相应单元的总电流，而不测量各单个部件的各单个电流。可以使用频域分析、统计分析和状态机分析来处理总电流数据以基于总电流数据确定各单个部件的操作。该处理可以部分地或完全地在远离客户的建筑物或住宅的服务器环境中发生。
频域分析可以使得能够确定HVAC系统部件的各自贡献。使用总电流测量的一些优点可以包括：减少电流传感器的数量，否则将需要这些电流传感器来监控每个HVAC系统部件。这减少了材料成本的账单、以及安装成本和潜在的安装问题。另外，提供单个时域电流的流可以减少上传当前数据所需的带宽量。然而，本公开也可以与附加的电流传感器一起使用。
基于来自空气处理器监控器和冷凝监控器模块的测量，监控公司可以确定HVAC部件是否以其峰值性能操作，并且可以在性能降低时建议客户和承包商。这种性能降低可以作为整体针对系统测量，例如在效率方面，和/或，可以针对一个或更多个单独部件进行监控。
另外，监控系统可以检测和/或预测系统的一个或更多个部件的故障。当检测到故障时，可以通知客户并且可以立即采取可能的补救步骤。例如，可以关闭HVAC系统的部件以防止或最小化对HVAC部件的损害例如水损害。还可以通知承包商将需要服务调用。根据客户与承包商之间的合同关系，承包商可以立即安排对建筑物的服务调用。
监控系统可以向承包商提供具体信息，包括客户的HVAC系统的识别信息(包括制造商和型号)，以及出现故障的具体零部件号的指示。基于该信息，承包商可以分配对具体HVAC系统和/或部件具有经验的合适的修理人员。此外，服务技术人员能够带来替换零部件，避免诊断后的返程。
根据故障的严重程度，可以告知客户和/或承包商确定是修理HVAC系统还是替换HVAC系统的一些或全部部件的相关原由。仅作为示例，这些原由可以包括修理相对于替换的相对成本，并且可以包括关于替换设备的优点的定量或定性信息。例如，可以提供新设备的效率和/或舒适度的预期增加。基于历史使用数据和/或电气或其他商品价格，比较还可以估计由效率改进所产生的年度节省。
如上所述，监控系统还可以预测即将发生的故障。这使得能够在实际故障之前进行预防性维护和维修。关于检测到的或即将发生的故障的警报减少了HVAC系统不工作的时间，并且使得能够对客户和承包商两者更灵活的安排。如果客户在城外，这些警报可以当客户不在而检测到HVAC系统的故障时防止发生损害。例如，冬天的热故障可能导致管道冻结和爆裂。
关于潜在的或即将发生的故障的警报可以指定在预期到故障之前的统计时间帧。仅作为示例，如果传感器间歇地提供不良数据，则监控系统可以指定在传感器很可能由于不良数据的普遍性有效地而停止工作之前的预期时间量。另外，监控系统可以定量或定性地说明当前操作和/或潜在故障将如何影响HVAC系统的操作。这使客户能够对维修进行优先处理和预算。
对于监控服务，监控公司可以收取时段费率，例如每月费率。这种费用可以直接向客户开帐单和/或可以向承包商开帐单。承包商可以将这些费用传递给客户和/或可以进行其他安排，例如通过在安装时要求预付款和/或对维修和服务访问收取附加费。
对于空气处理器监控器和冷凝监控器模块，监控公司或承包商可以在安装时向客户收取包括安装成本的设备成本和/或可以将这些费作为月费的一部分来补偿。可替代地，可以收取针对空气处理器监控器和冷凝监控器模块的租赁费，并且一旦监控服务停止，则可以返还空气处理器监控器和冷凝监控器模块。
监控服务可以使得客户和/或承包商能够远程监控和/或控制HVAC部件，诸如设定温度、启用或禁用加热和/或制冷等。此外，客户能够追踪HVAC系统的循环时间、能量使用和/或历史数据。可以将客户的HVAC系统的效率和/或操作成本与其建筑物将经受相同或相似的环境条件的相邻HVAC系统进行比较。因为诸如温度和风的环境变量受到控制，这使得能够对HVAC系统与整体建筑物效率进行直接比较。
安装者可以向远程监控系统提供信息，包括连接到空气处理器监控器模块和冷凝监控器模块的控制线的标识。此外，还提供诸如HVAC系统类型、安装年份、制造商、型号、BTU等级、过滤器类型、过滤器尺寸、排量/工作能力等信息。
此外，因为冷凝单元可以与炉子分开安装，所以安装者还可以记录并且向远程监控系统提供冷凝单元的制造商和型号、安装年份、制冷剂类型、排量等。安装时，运行基线测试。例如，这可以包括运行加热循环和制冷循环，远程监控系统记录并且使用该加热循环和制冷循环来识别初始效率度量。另外，可以建立电流、功率和频域电流的基线框架。
服务器可以存储用于每个建筑物的HVAC系统的基线数据。基线可以用于检测指示出即将发生或现有故障的变化。仅作为示例，各个部件的故障的频域电流特征可以被预编程，并且可以基于来自承包商的观察到的证据来更新。例如，一旦识别到HVAC系统中的故障，那么监控系统可以记录导致故障的频率数据，并且将该频率特征和与故障的潜在原因相关联的频率特征相关。仅作为示例，可以使用诸如神经网络或遗传算法的计算机学习系统来改善频率特征。频率特征对于不同类型的HVAC系统可以是独特的，但是可以共享共同的特性。这些共同特性可以基于被监控的HVAC系统的具体类型来调整。
安装者可以从客户收取装置费、安装费和/或订购费。在各种实现方式中，订购费、安装费和装置费可以被整合成客户在安装时支付的单个系统费。系统费可以包括设定年数例如1年、2年、5年或10年的订购费，或者可以是终生订购，其可以持续客户的房间或建筑物所有权的终生。
在安装期间和之后以及在维修期间和之后，承包商可以使用监控系统(i)以验证空气处理器监控器和冷凝监控器模块的操作，以及(ii)以验证HVAC系统的部件的正确安装。此外，客户可以在监控系统中查看用于确保承包商正确地安装和配置HVAC系统的数据。除了被上传到远程监控服务(也被称为云)之外，被监控的数据可以被传输到建筑物中的本地装置。例如，智能电话、膝上型计算机或专用便携式装置可以接收监控信息以诊断问题并且接收实时性能数据。可替代地，可以将数据上传到云，并且然后诸如经由互联网从交互式网站下载到本地计算装置上。
由监控系统收集的历史数据可以使得承包商能够适当地指定新的HVAC部件并且更好地调节配置，包括HVAC系统的风门和设定点。收集的信息会有助于产品开发和评估故障模式。该信息可以与保修问题相关，例如确定具体问题是否由涵盖在保修内。另外，该信息可以帮助识别可能潜在地使保修范围无效的条件，例如未经授权的系统修改。
原始设备制造商可以部分或全部补贴监控系统和空气处理器和冷凝监控器模块的成本作为对访问该信息的回报。安装和服务承包商也可以补贴这些成本中的一些或全部作为对访问该信息的回报并且例如作为由监控系统推荐的交换。基于历史服务数据和客户反馈，监控系统可以向客户提供承包商的建议。
图2A至图2B是与建筑物的HVAC系统相关联的示例性监控系统的功能框图。示出图1的空气处理器单元136作为参照。因为本公开的监控系统可以用于改装应用中，所以空气处理器单元136的元件可以保持不修改。空气处理器监控器模块200和冷凝监控器模块204可以安装在现有系统中而不需要替换图1中所示的原始恒温器116。然而，为了实现某些附加功能，例如WiFi恒温器控制和/或警报消息的恒温器显示，可以用具有联网能力的恒温器208来替换图1的恒温器116。
在许多系统中，空气处理器单元136位于建筑物内，而冷凝器单元164位于建筑物外。本公开不限于此，并且适用于其他系统，仅作为示例，所述其他系统包括其中空气处理器单元136和冷凝单元164的部件定位成彼此靠近或甚至在单个外壳中的系统。单个外壳可以位于建筑物内部或外部。在各种实现方式中，空气处理器单元136可以位于地下室、车库或阁楼中。在与大地进行热交换的地源系统中，空气处理器单元136和冷凝单元164可以位于大地附近例如在地下室、狭小空间、车库中或在第一层上——例如当第一层仅通过混凝土板与大地分离时。
在图2A中，空气处理器监控器模块200被示出在空气处理器单元136外部，但是空气处理器监控器模块200可以物理地位于空气处理器单元136的外壳如金属片壳体的外部、与空气处理器单元136的外壳如金属片壳体接触或甚至位于空气处理器单元136的外壳如金属片壳体的内部。
当将空气处理器监控器模块200安装在空气处理器单元136中时，向空气处理器监控器模块200提供电力。例如，变压器212可以连接至AC线，以便向空气处理器监控器模块200提供AC电力。空气处理器监控器模块200可以基于该经变换的电源测量输入AC线的电压。例如，变压器212可以是10比1变压器，并且因此根据空气处理器单元136是在标称120伏还是标称240伏电源下操作而向空气处理器监控器模块200提供12V或24V AC供应。然后空气处理器监控器模块200从变压器212接收电力，并且基于从变压器212接收的电力来确定AC线电压。
例如，可以基于所测量的电压来计算频率、振幅、RMS电压和DC偏移。在使用3相电力的情况下，可以确定相位的顺序。关于何时电压过零的信息可以用于同步各种测量，并且基于在预定时间段内与零交叉的次数的计数来确定AC电力的频率。
电流传感器216测量到空气处理器单元136的输入电流。电流传感器216可以包括围绕输入AC电力的一个电力引线抓获的电流变换器。电流传感器216可以替代性地包括电流分流器或霍尔效应器件。在各种实现方式中，除了电流传感器216之外或代替电流传感器216，可以使用功率传感器(未示出)。
在各个其他实现方式中，可以在不同位置处例如在从电气设施向建筑物提供电力的电板处测量电参数(例如电压、电流和功率因数)。
为了简化说明起见，控制模块112未示出为连接至空气处理器单元136的各个部件和传感器。此外，为简单起见也未示出AC电力到空气处理器单元136的各个用电部件例如循环风机108、气阀128和导流风机132的走线。电流传感器216测量进入空气处理器单元136的电流，并且因此表示空气处理器单元136的耗电部件的总电流。
控制模块112响应于来自恒温器208的通过控制线接收的信号来控制操作。空气处理器监控器模块200监控控制线。控制线可以包括制冷要求、加热要求和风扇要求。控制线可以包括与热泵系统中的换向阀的状态相对应的线。
控制线还可以承载有辅助加热和/或辅助制冷的要求，其可以在主加热或主制冷不足时被启动。在双燃料系统中，例如以电力或天然气操作的系统，可以监控与燃料的选择相关的控制信号。另外，可以监控附加的状态和错误信号例如除霜状态信号，其可以在压缩机关闭并且除霜加热器操作以融化来自蒸发器的霜时表现出。
可以通过将引线附接到接收风扇和热信号的控制模块112的端子块来监控控制线。这些端子块可以包括附加的连接部，在这种情况下引线可以附接在这些附加的连接部与空气处理器监控器模块200之间。可替代地，来自空气处理器监控器模块200的引线可以附接到与风扇和热信号的位置相同的位置处，例如通过将多个引线接线片放置在信号螺钉头下方。
在各种实现方式中，来自恒温器208的制冷信号可以与控制模块112断开并且附接到空气处理器监控器模块200。然后，空气处理器监控器模块200可以向控制模块112提供切换的制冷信号。这使得空气处理器监控器模块200能够中断空气调节系统的操作，例如在通过水传感器中之一检测到水时。空气处理器监控器模块200还可以基于来自冷凝监控器模块204的信息如检测到压缩机中的锁定转子状态中断空气调节系统的操作。
冷凝传感器220测量冷凝盘146中的冷凝水平。如果冷凝水平过高，则这可以指示冷凝盘146中的堵塞或阻塞，或者用于从冷凝盘146泄放的软管或泵的问题。冷凝传感器220可以与空气处理器监控器模块200一起安装或者可以已经存在。当冷凝传感器220已经存在时，电接口适配器可以用于使得空气处理器监控器模块200接收来自冷凝传感器220的读数。尽管在图2A中示出为冷凝传感器220的位置在空气处理器单元136的内部接近冷凝盘146，但是冷凝传感器220的位置可以在空气处理器单元136的外部。
还可以安装附加的水传感器，例如传导(湿地板)传感器。空气处理器单元136可以位于捕集盘上，特别是在空气处理器单元136位于建筑物的居住空间之上的情况下。捕集盘可以包括浮控开关。当足够的液体积聚在捕集盘中时，浮控开关提供过电平信号，其可以由空气处理器监控器模块200感测。
回风传感器224位于回风室228中。回风传感器224可以测量温度并且还可以测量空气质量流量。在各种实现方式中，热敏电阻可以多路复用为温度传感器和热丝空气质量流量传感器两者。在各种实现方式中，回风传感器224在过滤器104的上游，但在回风室228中的任何弯曲部的下游。
供气传感器232位于供气室236中。供气传感器232可以测量空气温度并且还可以测量空气质量流量。供气传感器232可以包括热敏电阻，其被多路复用为测量温度和作为热丝传感器测量空气质量流量。在各种实现方式中，诸如图2A所示，供气传感器232可以位于蒸发器144的下游，但是位于供气室236中的任何弯曲部的上游。
可以通过将差压传感器(未示出)的相对的感测输入分别放置在回风室228和供气室236中来获得差分压力读数。仅作为示例，这些感测输入可以分别与回风传感器224和供气传感器232并置或集成。在各种实现方式中，分立的压力传感器可以放置在回风室228和供气室236中。然后可以通过减去各单个压力值来计算差分压力值。
空气处理器监控器模块200还从吸入管线温度传感器240接收吸入管线温度。吸入管线温度传感器240测量图2A的蒸发器144与图2B的压缩机148之间的制冷剂管线中的制冷剂温度。液体管线温度传感器244测量从图2B的冷凝器152行进到膨胀阀140的液体管线中的制冷剂的温度。
空气处理器监控器模块200可以包括一个或更多个扩展端口，以使得能够连接另外传感器和/或使得能够连接至其他装置，例如家庭安全系统、由承包商使用的专用手持装置或便携式计算机。
空气处理器监控器模块200还监控来自恒温器208的控制信号。因为这些控制信号中的一个或更多个也被传输到冷凝单元164(图2B中所示)，所以这些控制信号可以用于在空气处理器监控器模块200与冷凝监控器模块204(图2B中所示)之间通信。
空气处理器监控器模块200可以传输与时间段相对应的数据帧。仅作为示例，7.5个帧可以跨越一秒(即，每帧0.1333秒)。每个数据帧可以包括电压、电流、温度、控制线状态和水传感器状态。可以对每个数据帧执行计算，包括平均、乘方、RMS和FFT。然后将帧传输到监控系统。
电压和电流信号可以通过模拟数字转换器以某一速率如每秒1920个样本进行采样。可以按照采样来测量帧长度。当帧为256个样本长时，在每秒1920个样本的采样率下，将存在每秒7.5个帧。
1920Hz的采样率具有960Hz的奈奎斯特频率，并且因此允许高达约960Hz的FFT带宽。可以针对每个帧计算限于单个帧的时间跨度的FFT。然后，对于该帧，代替传输所有原始电流数据，而是仅传输统计数据(例如平均电流)和频域数据。
这给出了具有7.5Hz分辨率的监控系统电流数据，并且给出了具有约960Hz带宽的频域数据。可以分析时域电流和/或时域电流的导数以检测即将发生的或现有的故障。此外，电流和/或导数可以用于确定要分析哪一组频域数据。例如，某些时域数据可以指示启动热表面点火器的近似窗口，而频域数据用于评估热表面点火器的维修的状态。
在各种实现方式中，空气处理器监控器模块200可以仅在某些时间段期间传输帧。这些时间段对于HVAC系统的操作可能是关键的。例如，当恒温器控制线改变时，空气处理器监控器模块200可以在该转换之后的预定时间段记录数据并且传输帧。然后，如果HVAC系统正在操作，那么空气处理器监控器模块200可以间歇地记录数据并且传输帧直至HVAC系统的操作已经完成。
空气处理器监控器模块200通过广域网248(诸如因特网(被称为因特网248))传输由空气处理器监控器模块200本身和冷凝监控器模块204两者测量的数据。空气处理器监控器模块200可以使用客户的路由器252访问因特网248。客户路由器252可以已经存在以提供对建筑物内的其他装置(未示出)诸如客户计算机和/或具有因特网连接的各种其他装置如DVR(数字视频记录器)或视频游戏系统的因特网访问。
空气处理器监控器模块200使用诸如蓝牙、ZigBee(IEEE 802.15.4)、900兆赫、2.4千兆赫、WiFi(IEEE 802.11)之类的专有或标准化的有线或无线协议与客户路由器252通信。在各种实现方式中，实现网关256，其创建了与空气处理器监控器模块200的无线网络。网关256可以使用有线或无线协议如以太网(IEEE 802.3)与客户路由器252接口。
恒温器208也可以使用WiFi与客户路由器252通信。可替代地，恒温器208可以经由网关256与客户路由器252通信。在各种实现方式中，空气处理器监控器模块200和恒温器208不直接通信。然而，因为它们都通过客户路由器252连接至远程监控系统，所以远程监控系统可以使得能够基于来自一者的输入对一者进行控制。例如，基于来自空气处理器监控器模块200的信息来识别的各种故障可以使远程监控系统调节恒温器208的温度设定点和/或显示恒温器208上的警告或警报消息。
在各种实现方式中，可以省略变压器212，并且空气处理器监控器模块200可以包括由输入AC电力直接供电的电源。另外，可以在AC电力线上而不是在较低电压的HVAC控制线上进行电力线通信。
在各种实现方式中，可以省略电流传感器400，并且代替地可以使用电压传感器(未示出)。电压传感器测量控制模块112内部的变压器输出的电压，内部变压器提供用于控制信号的电力(例如，24伏)。空气处理器监控器模块200可以测量输入AC电力的电压并且计算输入到内部变压器的电压与从内部变压器输出的电压的比率。随着内部变压器上的电流负载增加，内部变压器的阻抗引起输出电力的电压降低。因此，来自内部变压器的电流消耗可以从测量的比率(也称为明显的变压器比率)中推断。推断的电流消耗可以用于代替本公开中描述的所测量的总电流消耗。
在图2B中，冷凝监控器模块204安装在冷凝单元164中。变压器260将输入的AC电压转换为用于为冷凝监控器模块204供电的递减的电压。在各种实现方式中，变压器260可以是10比1变压器。电流传感器264测量进入冷凝单元164的电流。冷凝监控器模块204还可以测量由变压器260提供的电源的电压。基于电压和电流的测量，冷凝监控器模块204可以计算电力和/或可以确定电力因数。
在各种实现方式中，冷凝监控器模块204可以从温度传感器(未示出)接收环境温度数据。当冷凝监控器模块204位于室外时，环境温度表示外部环境温度。提供环境温度的温度传感器可以位于冷凝单元164的外壳的外部。可替代地，温度传感器可以位于外壳内，但暴露于循环空气。在各种实现方式中，温度传感器可以被遮盖以防止阳光直射，并且可以暴露于不被阳光直接加热的空气腔。可替代地或附加地，基于建筑物的地理位置的在线(包括基于因特网)天气数据可以用于确定太阳负荷、外部环境空气温度、降水和湿度。
在各种实现方式中，冷凝监控器模块204可以从位于各个点处的制冷剂温度传感器(未示出)接收制冷剂温度数据，例如在压缩机148之前(称为吸入管线温度)，在压缩机148之后(称为压缩机排出温度)，在冷凝器152之后(称为液体管线出口温度)，和/或沿着冷凝器152的盘管的一个或多更个点处。温度传感器的位置可以通过冷凝器盘管的物理布置来决定。对液体管线出口温度传感器的附加或替代，可以使用液体管线中的温度传感器。可以计算接近温度，该接近温度是冷凝器152能够使液体管线出口温度接近环境空气温度的程度的测量。
在安装期间，可以记录温度传感器的位置。附加地或替代地，可以保持指定温度传感器所放置的位置的数据库。该数据库可以由安装者参考并且可以使得能够对温度数据的精确远程处理。数据库可以用于空气处理器传感器和压缩机/冷凝器传感器。数据库可以由监控公司预先填充或可以由可信安装者开发，并且然后与其他安装承包商共享。
如上所述，冷凝监控器模块204可以通过来自恒温器208的一个或更多个控制线来与空气处理器监控器模块200进行通信。在这些实现方式中，来自冷凝监控器模块204的数据被传输到空气处理器监控器模块200，其进而通过因特网248上传数据。
在各种实现方式中，可以省略变压器260，并且冷凝监控器模块204可以包括由输入AC电力直接供电的电源。另外，可以在AC电力线上而不是在较低电压的HVAC控制线上进行电力线通信。
在图2C中，示出了用于热泵实现的示例性冷凝单元268。冷凝单元268可以与图2B的冷凝单元164类似地配置。类似于图2B，在各种实现方式中，可以省略变压器260。虽然被称为冷凝单元268，但是热泵的模式确定冷凝单元268的冷凝器152实际上是作为冷凝器还是作为蒸发器操作。换向阀272由控制模块276控制，并且确定压缩机148是朝向冷凝器152(制冷模式)还是远离冷凝器152(加热模式)排出压缩的制冷剂。
在图3中，示出了空气处理器监控器模块200和恒温器208，其使用客户路由器252经由互联网248与远程监控系统304通信。在其他实现方式中，冷凝监控器模块204可以将数据从空气处理器监控器模块200和冷凝监控器模块204传输到外部无线接收器。外部无线接收器可以是用于建筑物所在的相邻处的专有接收器，或者可以是基础设施接收器，诸如城域网(如WiMAX)、WiFi访问点或移动电话基站。
远程监控系统304包括监控服务器308，监控服务器308接收来自空气处理器监控器模块200和恒温器208的数据，并且维持和验证与空气处理器监控器模块200的网络连续性。监控服务器308执行各种算法以识别问题例如故障或效率降低，并且预测即将发生的故障。
监控服务器308可以在识别问题或预测故障时通知查看服务器312。这种程序性评估可以称为建议。技术人员可以对一些或所有的建议进行鉴别分类，以减少误报并且潜在地补充或修改对应于建议的数据。例如，由技术人员操作的技术员装置316用于查看建议并且经由监控服务器308监控来自空气处理器监控器模块200的数据(在各种实现方式中，实时地)。
技术人员使用技术员装置316查看建议。如果技术人员确定问题或故障已经存在或即将发生，那么技术人员指示查看服务器312向承包商装置320或客户装置324中的任一者或两者发送警报。技术人员可以确定，虽然存在问题或故障，原因更有可能是与自动建议指定的不同的某些原因。因此，技术人员可以在基于建议发出警报之前发出不同的警报或修改建议。技术人员还可以在发送给承包商装置320和/或客户装置324的警报中批注上附加信息，该附加信息可以有助于识别解决警报的紧急性并且呈现可以有助于诊断或故障排除的数据。
在各种实现方式中，可以仅向承包商装置320报告次要问题以便不向客户报警或不随便向客户发出警报。该问题是否被认为是次要可以基于阈值。例如，大于预定阈值的效率降低可以向承包商和客户两者报告，而小于预定阈值的效率降低仅向承包商报告。
在一些情况下，技术人员可以确定基于该建议不必要警报。该建议可以存储用于将来使用、用于报告目的、和/或用于建议算法和阈值的自适应学习。在各种实现方式中，大多数生成的建议可以由技术人员关闭而不发送警报。
基于从建议和警报收集的数据，某些警报可以被自动化。例如，随时间分析数据可以指示：某个警报是否由技术人员根据数据值是在阈值的一侧还是另一侧响应于某个建议而发送。然后可以开发启发式算法，其使得能够在没有技术人员查看的情况下自动处理这些建议。基于其他数据，可以确定某些自动警报具有超过阈值的误报率。这些警报可以在技术人员的控制下放回。
在各种实现方式中，技术员装置316可以远离远程监控系统304，但是经由广域网连接。仅作为示例，技术员装置可以包括诸如膝上型计算机、台式计算机或平板计算机的计算装置。
利用承包商装置320，承包商可以访问承包商门户328，其从空气处理器监控器模块200提供历史数据和实时数据。使用承包商装置320的承包商还可以联系使用技术员装置316的技术人员。使用客户装置324的客户可以访问客户门户332，其中示出了系统状态的图形视图以及警报信息。承包商门户328和客户门户332可以根据本公开以各种方式实现，包括作为交互式网页、计算机应用和/或用于智能手机或平板电脑的应用。
在各种实现方式中，当与承包商门户328中可见的数据相比时，由客户门户显示的数据可能更有限和/或更延迟。在各种实现方式中，承包商装置320可以用于从空气处理器监控器模块200中请求数据，例如在委任新安装时。
图4包括分级模块404的示例性实现的功能框图。分级模块404可以例如在监控服务器308中实现。分级模块404在预定时间段(例如一个月、一个季节或另一个适当的时间段)内对建筑物的外部围护结构和建筑物的HVAC系统进行分级。建筑物的外部围护结构可以包括例如，建筑物的壁、隔热材料、窗户以及将建筑物的内部与环境条件隔离开的其他部件。
HVAC系统的每个运行循环包括当HVAC系统开启(用于加热或制冷)时的开启周期和当HVAC系统关闭时关闭周期。运行循环的开启周期的开始(和关闭周期的结束)可以通过建筑物的恒温器产生的从关闭状态转换到开启状态的加热请求来指示。运行循环的关闭周期的开始(和开启周期的结束)可以通过从开启状态转换到关闭状态的加热请求来指示。尽管以下示例就加热运行循环来进行讨论，但是以下同样适用于使用来自建筑物的恒温器的制冷请求的制冷运行循环。
当加热请求处于开启状态时，开启周期模块408使HVAC系统的运行循环的开启周期增加。以此方式，开启周期追踪针对运行循环HVAC系统开启了多长时间。
拟合模块412对HVAC系统的回流空气温度(RAT)进行监控。如上所述，可以使用RAT传感器来测量RAT。可以通过空气处理器监控器模块200在每个预定周期对RAT进行采样。当由触发模块416触发时，拟合模块412在加热请求从运行循环的关闭状态转换到开启状态的第一时间识别RAT并且在加热请求从运行循环的开启状态转换到关闭状态的第二时间识别RAT。在加热请求从开启状态转换到关闭状态的第二时间的RAT被称为运行循环的开启周期的开启结束RAT。
例如，当运行循环的开启周期在周期的预定范围内时，触发模块416可以触发拟合模块412。当运行循环的开启周期在预定范围外时，触发模块416可以不触发拟合模块412，并且来自该运行循环的数据可以在确定等级时被排除使用。
当被触发时，拟合模块412将在第一时间与第二时间之间以及在第一时间和第二时间处获得的RAT的样本拟合成线。拟合模块412可以例如使用自适应线拟合如均方根(RMS)误差线拟合或者另一合适形式的线拟合将RAT的样本拟合成线。所得到的线被称为运行循环的RAT线。拟合模块412还确定运行循环的拟合系数。拟合系数可以与RAT线对RAT样本有多紧密地拟合对应。
由于HVAC系统可以位于建筑物的地下室或阁楼中，所以在加热请求从关闭状态转换到开启状态的第一时间的RAT可以不指示建筑物的空调空间内的空气的实际温度。因此，初始RAT模块420使用对RAT样本拟合的线来对RAT在加热请求从关闭状态转换到开启状态的第一时间的初始值进行估计。
初始RAT模块420确定对RAT样本拟合的RAT线的质量是否是可接受的。例如，初始RAT模块420可以确定拟合系数是否大于预定值。如果拟合系数不大于预定值，则初始RAT模块420可以提示拟合模块412将在第二时间与紧接在第一时间之后的第三采样时间之间以及在第二时间和紧接在第一时间之后的第三采样时间处的RAT样本拟合成另一RAT线。拟合模块412还对新RAT线的拟合系数进行更新。如果对这种(较小)RAT样本集拟合的新RAT线的质量仍然是不可接受的，则初始RAT模块420可以提示拟合模块412再次将在第二时间与紧接在第三采样时间之后的第四采样时间之间以及在第二时间和紧接在第三采样时间之后的第四采样时间处的RAT样本拟合成另一RAT线。该处理可以继续，直到RAT线是可接受的或者执行多于预定数量的重新拟合为止。
当执行多于预定数量的重新拟合时，初始RAT模块420将初始RAT设置为运行循环的开启结束RAT加上或减去预定默认温度。例如，初始RAT模块420可以将运行循环的初始RAT设置为运行循环的开启结束RAT减去加热运行循环的预定默认温度以及开启结束RAT加上制冷运行循环的预定默认温度。预定默认温度可以是校准值，并且可以是例如大约1.5华氏度(°F)或另一合适的温度。
当初始RAT模块420在执行预定数量的重新拟合之前确定RAT线是可接受的时，初始RAT模块420通过使用RAT线来估计在第一时间的RAT的值来确定可能的初始RAT。初始RAT模块420然后确定该可能的初始RAT是否在预定温度范围内。如果该可能的初始RAT在预定温度范围内，则初始RAT模块420使用该可能的初始RAT作为运行循环的初始RAT。如果该可能的初始RAT是不在预定温度范围内，则初始RAT模块420可以提示拟合模块412将RAT样本拟合成另一RAT线，更新拟合系数等。
开启热通量模块424基于运行循环的初始RAT和运行循环的开启结束RAT来确定运行循环的开启周期热通量。仅作为示例，开启热通量模块424可以使用将运行循环的初始和开启结束RAT之间的温度差与热通量关联的映射和函数之一来确定运行循环的开启周期热通量。热通量可以参照热能的移动速率。
当加热请求处于关闭状态时，关闭周期模块428使HVAC系统的运行循环的关闭周期增加。以此方式，关闭周期追踪针对运行循环HVAC系统关闭了多长时间。
关闭热通量模块432在第二时间(当加热请求从开启状态转换到关闭状态时)接收开启结束RAT。关闭热通量模块432还监控RAT并且在加热请求从关闭状态转换到开启状态时识别RAT。该RAT被称为关闭结束RAT。加热请求从关闭状态转换到开启状态的时间对应于运行循环的关闭周期的结束，并且还对应于运行循环的开启周期的开始。
当由触发模块416触发时，关闭热通量模块432基于运行循环的开启结束RAT和运行循环的关闭结束RAT来确定运行循环的关闭周期热通量。仅作为示例，关闭热通量模块432可以使用将运行循环的开启和关闭结束RAT之间的温度差与热通量关联的映射和函数之一来确定运行循环的关闭周期热通量。
总通量模块436基于运行循环的开启周期热通量和运行循环的关闭周期热通量来确定运行循环的总热通量。例如，总通量模块436可以将运行循环的总热通量设置为等于运行循环的开启周期热通量和运行循环的关闭周期热通量的和。
功率模块440监控功率消耗并确定HVAC系统在运行循环期间的总功率消耗。总功率消耗包括HVAC系统的空气处理器单元136在运行循环期间的功率消耗和HVAC系统的冷凝单元在运行循环期间的功率消耗。换言之，总功率消耗包括HVAC系统的室内和室外电功率消耗部件两者的功率消耗。功率模块440可以监控加热请求以识别运行循环的开始和结束。功率模块440确定HVAC系统的每个运行循环的总功率消耗。
性能系数(COP)模块444基于运行循环的总热通量和HVAC系统在运行循环期间的总功率消耗来确定HVAC系统的运行循环的COP。例如，COP模块444可以将运行循环的总热通量除以运行循环的总功率消耗以确定运行循环的COP。
调整模块448可以基于一个或更多个操作参数来调整运行循环的COP，以确定运行循环的调整值。操作参数可以包括例如HVAC系统的排量额定值和/或运行循环期间的室外空气温度(OAT)。例如，调整模块448可以将运行循环的COP除以HVAC系统的排量额定值。调整模块448还可以根据OAT来增加或减少除法的结果，以确定运行循环的调整值。仅作为示例，调整模块448可以随着OAT增加而增大除法的结果，反之，调整模块448可以随着OAT减小而减小除法的结果。可以使用OAT传感器测量OAT，并且可以例如通过空气处理器监控器模块200在每个预定周期对OAT进行采样。
存储模块452存储运行循环的调整值。可以针对HVAC系统的每个运行循环来确定和存储调整值，运行循环包括在周期的预定范围内的开启周期。如上所述确定每个运行循环的调整值。
存储模块452还相应地存储建筑物的围护结构的运行循环的热阻(R)值，运行循环包括在周期的预定范围内的开启周期。R确定模块456基于运行循环期间的OAT、运行循环的关闭周期、开启结束RAT(即，在运行循环的开启周期的结束/关闭周期的开始的RAT)以及关闭结束RAT(即，在运行循环的关闭周期结束的RAT)来确定运行循环的R值。
R确定模块456使用将OAT、关闭周期、开启结束RAT以及关闭结束RAT与R值关联的映射和函数之一来确定运行循环的R值。例如，R确定模块456可以使用以下等式来确定运行循环的R值：
其中R是运行循环的R值，ΔRAT是开启结束RAT和关闭结束RAT之间的温度差，关闭周期是运行循环的关闭周期，ONRAT是开启结束RAT，以及OAT是OAT。OAT可以是例如OAT在运行循环的关闭周期期间的的平均。
等级确定模块470生成建筑物的外部围护结构在预定周期的等级，并且生成HVAC系统在预定周期的等级。仅作为示例，预定周期可以是一天或多天、一周或多周、一个月或多个月、一个季度或多个季节、一年或多年、和/或另一合适的时间段。
等级确定模块470基于所存储的预定周期内(可接受的)运行循环的R值来确定外部围护结构在预定周期的等级。例如，等级确定模块470可以使用将所存储的R值的平均与等级关联的映射和函数之一来确定预定周期的外部围护结构的等级。在各种实现方式中，外部围护结构的等级可以是0和100之间的数值，其中100对应于最佳等级，以及0对应于最差等级。数值可以被转换成例如字母等级如A、B、C、D或E。可以针对每个可能的字母等级限定数值的预定范围，并且等级确定模块470可以根据预定范围确定数值落入的字母等级。
等级确定模块470基于所存储的预定周期内(可接受的)运行循环的调整值来确定HVAC系统在预定周期的等级。例如，等级确定模块470可以使用将所存储的调整值的平均与等级关联的映射和函数之一来确定HVAC系统在预定周期的等级。在各种实现方式中，HVAC系统的等级可以是0和100之间的数值，其中100对应于最佳等级，以及0对应于最差等级。数值可以被转换成例如字母等级如A、B、C、D或E。可以针对每个可能的字母等级限定数值的预定范围，并且等级确定模块470可以根据预定范围确定数值落入的字母等级。
等级确定模块470还可以针对不确定性来调整外部围护结构的等级和/或HVAC系统的等级。例如，等级确定模块470可以基于在预定周期内可接受的运行循环的数量与在预定周期内可接受和不可接受的运行循环的总数量之间的比率来调整外部围护结构的等级和HVAC系统的等级。不确定性可以例如随着可接受的运行循环的数量接近运行循环的总数量而减小，反之不确定性可以例如随着可接受的运行循环的数量远离运行循环的总数量而增大。
报告模块474生成包括外部围护结构在预定周期的等级和HVAC系统在预定周期的等级的可显示报告。报告模块474还可以生成报告以包括其他信息如等级的一个或更多个先前值，以提供等级的时间历史。报告可以附加地或替代地包括其他信息，如针对位于建筑物附近的建筑物在相同的一个或更多个周期内所确定的HVAC系统等级、等级在预定周期内的变化、等级的趋势，和/或外部围护结构。报告可以显示在显示器例如承包商装置320和/或客户装置324上。
图5A至图5B包括描绘结合对建筑物的外部围护结构和建筑物的HVAC系统进行分级来确定HVAC系统的运行循环的值的示例性方法的流程图。现在参照图5A，控制可以开始于504，在504处，控制确定HVAC系统的加热请求是否从关闭状态转换到开启状态。如果504为是，则控制继续执行508。如果504为否，则控制可以保持在504处。尽管示出并将讨论加热运行循环的示例，但是下面的内容也适用于制冷运行循环。
在508处，控制增加开启周期。以此方式，开启周期追踪运行循环的开启周期的长度。在512处，控制确定加热请求是否从开启状态转换到关闭状态。如果512为是，则控制继续执行516。如果512为否，则控制可以返回到508以继续增加开启周期。
在516处，控制确定运行循环的开启周期是否在周期的预定范围内。如果516为是，则控制继续执行516，并且可以使用运行循环。如果516为否，则控制可以结束，并且为了对建筑物的外部围护结构和建筑物的HVAC系统进行分级，可以排除用于运行循环的数据。
在520处，控制检索运行循环的关闭周期。关闭周期可以与在504处加热请求从关闭状态转换到开启状态的时间和加热请求从开启状态转换到关闭状态的上一时间之间的时间段对应。在520处，控制还接收关闭结束RAT。关闭结束RAT可以是在504处加热请求从关闭状态转换到开启状态时的RAT。
在524处，控制可以确定运行循环的关闭周期热通量。控制基于运行循环的开启结束RAT和运行循环的关闭结束RAT来确定运行循环的关闭周期热通量。仅作为示例，控制可以使用将运行循环的开启和关闭结束RAT之间的温度差与热通量关联的映射和函数之一来确定运行循环的关闭周期热通量。控制继续执行图5B的528。
现在参照图5B，在528处，控制将在加热请求从关闭状态转换到开启状态的时间与加热请求从开启状态转换到关闭状态的时间之间或在加热请求从关闭状态转换到开启状态的时间和加热请求从开启状态转换到关闭状态的时间处获得的RAT样本拟合成线。控制可以例如使用自适应线拟合如RMS误差线拟合或者另一合适形式的线拟合将RAT样本拟合成线。在528处，控制还确定对RAT样本拟合的RAT线的拟合系数。
在530处，控制确定RAT线对RAT样本的拟合是否是可接受的。例如，在530处，控制可以确定拟合系数是否大于预定值。如果530为是，则控制继续执行544，这在下面进一步讨论。如果530为否，则控制行进到532。
在532处，控制确定RAT线对RAT样本集的重新拟合的数量是否大于预定数量。预定数量是大于一的整数。如果532为否，则在536处，控制增加用于选择RAT样本的开始时间、对所选择的RAT样本重新拟合新的RAT线并且更新新的RAT线和所选择的RAT样本的拟合系数，并且控制返回到530。以此方式，控制将紧接在加热请求从关闭状态转换到开启状态的时间之后的时间与加热请求从开启状态转换到关闭状态的时间之间以及紧接在加热请求从关闭状态转换到开启状态的时间之后的时间和加热请求从开启状态转换到关闭状态的时间处获得的RAT样本重新拟合成RAT线，并且基于这些RAT样本确定拟合系数。如果532为是，则已经执行至少预定次数的重新拟合，因此在540处，控制将运行循环的开启周期的初始RAT设置为等于加热请求从开启状态转换为关闭状态时的RAT加上或减去预定默认值，并且控制继续执行552。例如，控制可以将开启周期的初始RAT设置为等于加热请求从开启状态转换为关闭状态时的RAT减去加热运行循环的预定默认值。控制可以将开启周期的初始RAT设置为等于加热请求从开启状态转换到关闭状态时的RAT加上制冷运行循环的预定默认值。
在544处，当在530处对RAT样本拟合的RAT线是可接受的时，控制根据RAT线确定初始RAT(即，在加热请求从关闭状态转换到开启状态时的RAT)。在548处，控制确定基于RAT线确定的初始RAT是否在预定温度范围内。如果548为否，则控制行进到532，如上所述。如果548为是，则控制继续执行552。
在552处，控制确定运行循环的开启周期热通量。控制基于运行循环的初始RAT和开启结束RAT(即，在512处，RAT从开启状态转换到关闭状态时的RAT)确定运行循环的开启周期热通量。仅作为示例，控制可以使用将运行循环的初始和开启结束RAT之间的温度差与热通量关联映射和函数之一来确定运行循环的开启周期热通量。在552处，控制还可以确定运行循环的总热通量。控制基于运行循环的开启周期热通量和运行循环的关闭周期热通量的和来确定总热通量。
在556处，控制确定HVAC系统的运行循环的总功率消耗。控制基于由HVAC系统的空气处理器单元在运行循环期间消耗的功率和由冷凝单元在运行循环期间消耗的功率之和来确定总功率消耗。在560处，控制确定HVAC系统的运行循环的COP。例如，控制可以基于运行循环的总热通量除以HVAC系统在循环期间的总功率消耗来确定运行循环的COP。
在564处，控制确定运行循环的调整值。例如，控制可以将运行循环的COP除以HVAC系统的排量额定值。控制还可以根据OAT来增加或减少除法的结果，以确定运行循环的调整值。仅作为示例，控制可以随着OAT增加而增大除法的结果，反之，控制可以随着OAT减小而减小除法的结果。
在568处，控制确定建筑物的外部围护结构的运行循环的R值。控制基于运行循环期间的OAT、运行循环的关闭周期、开启结束RAT、(即，在加热请求从开启状态转换到关闭状态时的RAT)以及关闭结束RAT(即，在加热请求从关闭状态转换为开启状态时的RAT)来确定运行循环的R值。控制使用将OAT、关闭周期、开启结束RAT以及关闭结束RAT与R值关联的映射和函数之一来确定运行循环的R值。例如，控制可以使用以下等式确定运行循环的R值：
其中R是运行循环的R值，ΔRAT是开启结束RAT和关闭结束RAT之间的温度差，关闭周期是运行循环的关闭周期，ONRAT是开启结束RAT，以及OAT是OAT。OAT可以是例如OAT在运行循环的关闭周期期间的的平均。
在572处，控制存储针对运行循环确定的调整值和R值。虽然示出和讨论在572之后结束控制，但是可以针对HVAC系统的每个运行循环执行图5A和5B的示例，因此，控制可以返回到504。针对在预定时间段期间发生的运行循环存储的R值用于确定在该预定周期内HVAC系统的建筑物的外部围护结构的等级，并且针对在预定时段期间发生的运行循环存储的调整值用于确定在该预定周期内HVAC系统的等级。
图6是描绘对HVAC系统的建筑物的外部围护结构进行分级并且对HVAC系统进行分级的示例性方法的流程图。控制可以从604开始，在604处，控制确定是否完成预定时间段(例如一个月)。虽然示出并讨论了一个月的示例，但是可以使用另一个合适的时间段，如一个或多个小时、一天或多天、一周或多个周、一个月或多个月、一个季度或多个季节或者另一合适的时间段。如果604为是，则控制继续执行608。如果604为否，则控制继续执行508。
在608处，控制基于在预定时间段期间的运行循环的R值来确定建筑物的外部围护结构的等级，以及控制基于在预定时间段期间的运行循环的调整值来确定HVAC系统的等级。控制基于所存储的预定时段内(可接受的)运行循环的R值来确定外部围护结构在预定时段的等级。例如，控制可以使用将所存储的R值的平均与等级关联的映射和函数之一来确定外部围护结构在预定周期的等级。控制基于所存储的预定周期内(可接受的)运行循环的调整值来确定HVAC系统在预定周期的等级。例如，控制可以使用将所存储的调整值的平均与等级关联的映射和函数之一来确定HVAC系统在预定周期的等级。在608处，控制还可以针对不确定性调整外部围护结构的等级和/或HVAC系统的等级。例如，控制可以基于在预定周期内可接受的运行循环的数量与在预定周期内可接受和不可接受的运行循环的总数量之间的比率来调整外部围护结构的等级和HVAC系统的等级。
在612处，控制生成包括外部围护结构在预定周期的等级和HVAC系统在预定周期的等级的可显示报告。控制还可以生成报告以包括其他信息如等级的一个或更多个先前值，以提供等级的时间历史。报告可以附加地或替代地包括其他信息，如针对位于建筑物附近的建筑物在相同的一个或更多个周期内所确定的HVAC系统等级、等级在预定周期内的变化、等级的趋势，和/或外部围护结构。报告可以显示在显示器例如承包商装置320和/或客户装置324上。
前面的描述在本质上仅是说明性的并且决不意在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式来实现。因此，尽管本公开包括具体示例，但是由于其他修改将根据对附图、说明书和所附权利要求的研究而变得明显，因此本公开的真实范围不应当被如此限制。如本文所使用的那样，短语A、B和C中的至少一者应该被解释为使用非排他性逻辑“或”来表示逻辑(A或B或C)，而不应被解释为意指“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。应当理解的是，可以在不改变本公开的原理的情况下以不同的顺序(或同时)执行方法中的一个或更多个步骤。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”可以用术语“电路”来替换。术语“模块”可以指代下述各项、作为下述各项的一部分或者包括下述各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或组)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或组)；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或者上述中的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。
如以上所使用的那样，术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类和/或对象。术语“共享处理器”包括执行多个模块中的部分或全部代码的单个处理器。术语“组处理器”包括与附加处理器联合执行一个或更多个模块中的部分或全部代码的处理器。术语“共享存储器”包括存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语“组存储器”包括与附加存储器联合存储来自一个或更多个模块的一些或全部代码的存储器。术语“存储器”可以是术语“计算机可读介质”的子集，术语“计算机可读介质”不包括通过介质传播的瞬态的电信号和电磁信号，并且因此术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非瞬态的。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。
本申请中所描述的设备和方法可以部分地或者完全地通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现。计算机程序包括存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质中的处理器可执行的指令。计算机程序还可以包括和/或依赖所存储的数据。

Claims (16)

1.一种分级系统，包括：
第一热通量模块，所述第一热通量模块确定建筑物的加热、通风和/或空气调节系统的运行循环的第一周期的第一热通量，其中，所述加热、通风和/或空气调节系统在所述运行循环的所述第一周期期间处于关闭状态，以及其中，所述第一热通量模块基于使用回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的开始时间的第一回流空气温度和使用所述回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的结束时间的第二回流空气温度来确定所述运行循环的所述第一热通量；
第二热通量模块，所述第二热通量模块确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述运行循环的第二周期的第二热通量，其中，所述加热、通风和/或空气调节系统在所述运行循环的所述第二周期期间处于开启状态，以及其中，所述第二热通量模块基于使用所述回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第二周期的开始时间的第三回流空气温度和使用所述回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第二周期的结束时间的第四回流空气温度来确定所述运行循环的所述第二热通量；
第三热通量模块，所述第三热通量模块基于所述第一热通量和所述第二热通量的和来确定所述运行循环的第三热通量；
功率模块，所述功率模块确定所述加热、通风和/或空气调节系统的室内部件和室外部件二者在所述运行循环期间的总功率消耗；
等级确定模块，所述等级确定模块基于所述运行循环的所述第三热通量和所述运行循环期间的所述总功率消耗来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的第一等级；以及
报告模块，所述报告模块生成可显示报告，所述报告包括所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一等级。
2.根据权利要求1所述的分级系统，还包括：R确定模块，所述R确定模块基于所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的所述开始时间的所述第一回流空气温度和所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的所述结束时间的所述第二回流空气温度来确定所述建筑物的外部围护结构的所述运行循环的R值，其中：
所述等级确定模块还基于所述运行循环的所述R值来确定所述建筑物的所述外部围护结构的第二等级；以及
所述报告模块生成所述可显示报告以进一步包括所述建筑物的所述外部围护结构的所述第二等级。
3.根据权利要求2所述的分级系统，其中，所述R确定模块还基于所述第一周期和所述建筑物在所述第一周期期间的室外空气温度来确定所述运行循环的所述R值。
4.根据权利要求1所述的分级系统，还包括：性能系数模块，所述性能系数模块基于所述运行循环的所述第三热通量除以所述运行循环期间的总功率消耗来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述运行循环的性能系数，
其中，所述等级确定模块基于所述加热、通风和/或空气调节系统的所述运行循环的性能系数来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一等级。
5.根据权利要求4所述的分级系统，还包括：调整模块，所述调整模块基于所述加热、通风和/或空气调节系统的排量来产生调整值以选择性地调整所述加热、通风和/或空气调节系统的性能系数，
其中，所述等级确定模块基于所述调整值来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一等级。
6.根据权利要求5所述的分级系统，其中，所述调整模块还基于所述建筑物在所述运行循环期间的室外空气温度来选择性地调整所述加热、通风和/或空气调节系统的性能系数。
7.根据权利要求1所述的分级系统，还包括：
拟合模块，所述拟合模块将来自所述第二周期的回流空气温度的样本拟合成线；以及
初始回流空气温度模块，所述初始回流空气温度模块基于所述线来估计所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一回流空气温度。
8.根据权利要求1所述的分级系统，还包括：初始回流空气温度模块，所述初始回流空气温度模块将所述第三回流空气温度选择性地设置为等于所述第四回流空气温度加上或减去预定温度。
9.一种分级方法，包括：
确定建筑物的加热、通风和/或空气调节系统的运行循环的第一周期的第一热通量，其中，所述加热、通风和/或空气调节系统在所述运行循环的所述第一周期期间处于关闭状态，以及其中，确定所述第一热通量包括：基于使用回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的开始时间的第一回流空气温度和使用所述回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的结束时间的第二回流空气温度来确定所述第一周期的所述第一热通量；
确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述运行循环的第二周期的第二热通量，其中，所述加热、通风和/或空气调节系统在所述运行循环的所述第二周期期间处于开启状态，以及其中，确定所述第二热通量包括：基于使用回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第二周期的开始时间的第三回流空气温度和使用所述回流空气温度传感器测量的所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第二周期的结束时间的第四回流空气温度来确定所述运行循环的所述第二热通量；
基于所述第一热通量和所述第二热通量的和来确定所述运行循环的第三热通量；
确定所述加热、通风和/或空气调节系统的室内部件和室外部件二者在所述运行循环期间的总功率消耗；
基于所述运行循环的所述第三热通量和所述运行循环期间的所述总功率消耗来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的第一等级；以及
生成可显示报告，所述报告包括所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一等级。
10.根据权利要求9所述的分级方法，还包括：
基于所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的所述开始时间的所述第一回流空气温度和所述加热、通风和/或空气调节系统在所述第一周期的所述结束时间的所述第二回流空气温度来确定所述建筑物的外部围护结构的所述运行循环的R值；
基于所述运行循环的所述R值来确定所述建筑物的所述外部围护结构的第二等级；以及
生成所述可显示报告以进一步包括所述建筑物的所述外部围护结构的所述第二等级。
11.根据权利要求10所述的分级方法，还包括：还基于所述第一周期和所述建筑物在所述第一周期期间的室外空气温度来确定所述运行循环的所述R值。
12.根据权利要求9所述的分级方法，还包括：
基于所述运行循环的所述第三热通量除以所述运行循环期间的总功率消耗来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述运行循环的性能系数，
基于所述加热、通风和/或空气调节系统的所述运行循环的性能系数来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一等级。
13.根据权利要求12所述的分级方法，还包括：
基于所述加热、通风和/或空气调节系统的排量来产生调整值以选择性地调整所述加热、通风和/或空气调节系统的性能系数，
基于所述调整值来确定所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一等级。
14.根据权利要求13所述的分级方法，还包括：还基于所述建筑物在所述运行循环期间的室外空气温度来选择性地调整所述加热、通风和/或空气调节系统的性能系数。
15.根据权利要求9所述的分级方法，还包括：
将来自所述第二周期的回流空气温度的样本拟合成线；以及
基于所述线来估计所述加热、通风和/或空气调节系统的所述第一回流空气温度。
16.根据权利要求9所述的分级方法，还包括：将所述第三回流空气温度选择性地设置为等于所述第四回流空气温度加上或减去预定温度。
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