CN107003019B - 用于预测hvac过滤器更换的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于估算HVAC空气过滤器的替换状态的计算机实现的系统和方法。获得室外天气数据(例如，室外温度信息)。所述HVAC系统的总运行时间值是基于所获得的室外天气数据确定的。最终，所述空气过滤器的替换状态被估算为所述总运行时间值与基线值的比较的函数。通过将空气过滤器替换状态与所述HVAC系统的估算运行时间关联，提供了对空气过滤器使用的可靠的预测因子。通过基于容易获得的室外天气数据来估算风扇运行时间，所述方法易于用任何现有的HVAC系统实现，并且不需要将传感器或其它机械或电气部件安装到所述HVAC系统。

Description

用于预测HVAC过滤器更换的系统和方法

技术领域

本公开涉及用于HVAC系统的空气过滤器。更具体地讲，本公开涉及用于预测更换或替换HVAC系统中(诸如家用的、根据需要操作的HVAC系统中)的空气过滤器的需要的系统和方法。

背景技术

暖通空调(HVAC)系统通常用于控制各种住宅(诸如住房、建筑物和其它结构)的内部空间的温度和空气质量。就许多HVAC安装而言，通常采用一次性空气过滤器。此类过滤器通常包括框架和纤维过滤材料，并且可包括用以帮助支撑过滤材料的加强结构。使用一段时间后，这些过滤器变脏或堵塞，并且必须替换。适当的过滤器维护有助于使HVAC系统保持以最大的效率操作，降低操作成本，并且更好地确保期望的室内空气质量；另外，继续运行过滤器过度堵塞的HVAC系统可能会对各种HVAC系统部件的预期使用寿命产生负面影响。

许多非专业HVAC系统用户(例如，房主)通过简单的检查不能容易地确定空气过滤器是否需要替换并且/或者不会定期检查空气过滤器。为了帮助此类用户避免上述问题，过滤器制造商建议在定期、固定间隔的基础上，特别是按固定的日历时间段替换。固定间隔替换方法易于记忆和遵循，推荐的时间段通常基于在正常条件下对空气过滤器性能的广泛研究。通过该方法，过滤器在经过一定推荐的固定日历时间段(诸如三个月)之后被替换。然而，该固定时间段可能不适用于所有情况，特别是对于根据需要操作的HVAC系统(通常用于居住房屋和轻型商业住宅)，其中HVAC系统的风扇仅在控制器要求采暖或制冷时运行(并且因此气流被提供给空气过滤器)。在这些情况下，在固定日历时间段内HVAC系统的实际运行时间通常将随着一年的季节而变化。因此，固定时间段可能过短，在这种情况下，空气过滤器过早地被丢弃，或者固定时间段可能过长，在这种情况下，空气过滤器被使用超出其应被更换的时间。多个其它环境因素(例如，气载颗粒物含量、用户偏好等)可能进一步导致实际过滤器负载与推荐固定时间段结束时预期的过滤器负载之间的偏差。

不管推荐的固定时间段与HVAC系统的实际运行时间相比过短还是过长，一些HVAC系统用户(例如，房主)可能将推荐的三个月(或其它)固定间隔过滤器更换视为过于谨慎，并且决定不遵循该推荐。其他人可能只是忘记记录推荐的替换日期。由于不存在HVAC系统由于可能堵塞的过滤器而无法如预期地运行的明显指示，许多用户将有意或无意地不更换空气过滤器，直到空气过滤器超出其使用寿命。

鉴于以上所述，已经设计了各种设备，所述设备基于过滤器的实际条件来指示替换状态或对过滤器更换的需要。例如，一些过滤器制造商在空气过滤器框架和/或包装上提供变色标记或脏的过滤器图片/图示，以指示空气过滤器需要更换的阶段。虽然这些过滤器更换策略尝试将过滤器更换与实际过滤器条件更紧密地结合，但它们不能很好地适应可能极大地影响空气过滤器的视觉外观的不同种类的室内空气污染物。另外，这些技术需要用户记住目视检查空气过滤器以便确定状态。

在其它HVAC安装中，提供了数字恒温器，其被编程为基于实际运行小时生成过滤器更换提醒。恒温器直接控制HVAC系统，并且可易于跟踪空气过滤器已处理室内空气的小时数；恒温器的显示器可以向用户指示空气过滤器何时需要更换。若干型号的室内空气净化器也采用类似的更换策略，使用运行小时来指示对更换的需要。对于已经拥有经编程或可编程数字恒温器的那些用户而言，该过滤器更换方法可能是可行的选项。然而，对于常规HVAC系统(不另外包括适当的数字恒温器)的购买和改装可能是昂贵且耗时的。

用于生成过滤器状态信息的另一种已知方法以空气过滤器上的感测或监测到的压降为前提。在空气过滤器变得被颗粒堵塞时，压降将增加，使得升高的压降表明对替换空气过滤器的需要。一个此类系统被提供为售后产品(用于安装到现有的HVAC系统)，并且包括必须安装在鼓风机和过滤器之间的机械过滤器压力指示器，其中存在轻微的真空并且其向用户指示过滤器压降。在可行的情况下，用户需要在HVAC管道系统中形成一个或多个孔(例如，一个或多个钻孔)并且预先形成初始校准。由于HVAC设备和安装方法的多种变化、不同的过滤器、采暖和制冷模式下的不同气流、对传感器安装的需要、以及在HVAC系统附近频繁缺乏易于获得的电力，这些和其它售后指标都不够最佳。

鉴于以上所述，需要更准确地预测和传达对HVAC系统(诸如需求型HVAC系统应用)中的过滤器更换的需要的简单、低成本的系统和方法。

发明内容

本公开的一些方面涉及用于估算或预测HVAC系统(诸如在住宅中操作的HVAC系统)中的空气过滤器的替换状态的计算机实现的方法。该方法包括获得与HVAC系统相关的室外环境的室外天气数据。HVAC系统的风扇的总运行时间值是根据所获得的室外天气数据确定的。最终，空气过滤器的替换状态被估算为总运行时间值与基线值的比较的函数。通过将空气过滤器替换状态与HVAC系统风扇的估算运行时间关联，提供了对空气过滤器使用的更准确和可靠的预测因子。此外，通过基于容易获得的室外天气数据来估算风扇运行时间，本公开的方法易于用任何现有的HVAC系统实现，并且不需要将传感器或其它机械或电气部件安装到HVAC系统。在一些实施方案中，从已知的天气相关日期源(例如，在线数据服务诸如网站)以电子方式获得室外天气数据。在其它实施方案中，室外温度和其它天气相关参数被认为是总运行时间值确定的一部分。在其它实施方案中，室外天气数据包括室外温度信息，并且以定期间隔获得；基于所获得的室外温度信息来对每个间隔估算当前运行时间。基线值可以各种方式提供，并且在一些实施方案中基于以下各项或根据以下各项进行调整：与特定空气过滤器和/或HVAC系统操作条件相关的参数，诸如住宅参数、HVAC使用参数、用户偏好参数和过滤器参数。

本公开的其它方面涉及用于预测安装在HVAC系统中的能够实现上述方法的空气过滤器的替换状态的计算机实现的系统。在一些实施方案中，本公开的系统包括计算设备，诸如移动智能电话、计算机、计算机网络等，其被编程或被提示以执行本公开的方法。

本公开的其它方面涉及用于估算HVAC系统空气过滤器替换状态的计算机实现的方法。获得与HVAC系统相关的地理区域的室外天气数据(例如，从在线数据服务以电子方式检索)。使用室外天气数据来近似空气过滤器的替换状态。例如，室外天气数据用于估算空气过滤器运行时间，并且空气过滤器运行时间用于估算空气过滤器的替换状态。本公开的相关方面涉及具有一个或多个处理器的计算机实现的系统，其被配置为获得室外天气数据并且使用所获得的天气数据来近似空气过滤器的替换状态。

附图说明

图1为位于住宅内的示例性HVAC系统的示意图；

图2为根据本公开的原理的用于估算空气过滤器的替换状态的系统的示意图；

图3为示出作为日平均温度的函数的住宅HVAC运行时间的示例性实施例的曲线图；

图4为根据本公开的原理的用于估算空气过滤器的替换状态的方法的流程图；

图5为根据本公开的原理的估算空气过滤器的替换状态的另一种方法的流程图；

图6为根据本公开的原理的估算空气过滤器的替换状态的另一种方法的流程图；

图7为根据本公开的原理的估算空气过滤器的替换状态的另一种方法的流程图；并且

图8A和图8B为示出根据本公开的原理的使用基于日历的过滤器更换技术与优化的过滤器更换技术的HVAC空气过滤器性能的比较的曲线图。

具体实施方式

本公开的方面涉及用于估算或预测HVAC空气过滤器替换状态并任选地向用户指示对更换的需要(或其它信息)的系统和方法。本公开的系统和方法可用于几乎任何类型的HVAC安装，但是对于现有的根据需要操作的强制空气HVAC系统是特别有利的(即，系统鼓风机或风扇仅在系统处于制冷或采暖模式时操作)，诸如在居住住宅或轻型商业住宅中常见的那些。作为参考，图1示意性地示出了具有安装的HVAC系统22的住宅20(通常标记)。通常，住宅20的结构建立通常称为“室内”或“室内环境”的内部24，并且通常将室内空气与住宅20的外部环境26(也称为“室外”或“室外环境”)分开或隔离。术语“住宅”是指一个或多个人在其中居住、临时居住、寻求庇护、工作、存放物品等的任何封闭结构，诸如房屋(例如，独户住房、平房、占两层楼的公寓套房，连排房屋、农舍、别墅、小屋等)、连接多套住房(例如，套房、公寓、联排别墅等)、商店、办公室、建筑物、仓库等。在一些实施方案中，本公开的住宅是指居住房屋和轻型商业设施，因为那些术语是普遍理解的。HVAC系统22操作以处理室内气流，并且包括管道系统30，风扇或鼓风机32和空气过滤器34。还提供了一个或多个HVAC部件36，并且其可呈现各种形式(例如，炉、空调、加湿器等)。管道系统30(例如，供应管道和返回管道)对于住宅20的内部24是开放的，其被布置成将气流从内部24引导到一个或多个HVAC部件36，然后通过操作风扇32返回到内部24。一个或多个恒温器38或类似的控制器决定HVAC系统22的操作，诸如通过响应于各种条件(诸如感测到的室内温度)来激活风扇32和一个或多个HVAC部件36。无论如何，HVAC系统22内的气流经过空气过滤器34。

空气过滤器34可呈现各种形式，并且通常被配置为从住宅20的室内空气中除去灰尘、碎屑和其它颗粒(例如，任选地具有2.5μm或更小直径的细颗粒(“PM2.5”))。随时间推移，在由空气过滤器34捕获的颗粒含量持续增加时，空气过滤器34可能不利地限制通过HVAC系统22的气流并应被替换。本公开提供了用于预测空气过滤器34的替换状态(或对替换的需要)的系统和方法，并且可有利地与现有HVAC系统一起使用。在一些实施方案中，本公开的系统和方法操作以提供有意义的过滤器替换预测，而不参考连接到HVAC系统22或住宅20内的其它地方的任何传感器、或其它机械或电气部件。

本公开的系统和方法可由一个或多个计算设备来实现，所述计算设备的一个非限制性示例在图2中在100处以方框形式示出。计算设备100可呈现本领域已知的各种形式，并且能够以电子方式执行下述操作。例如，计算设备100可以是或者可以作为移动设备(例如，移动智能电话、平板计算机、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机，媒体播放器等)或非移动设备(台式计算机、计算机网络服务器，云服务器等)的一部分提供。更一般地讲，计算设备100包括被配置为根据可执行指令(即，程序代码)进行操作的一个或多个处理器102，存储器104以及通信模块106。处理器102电连接到存储器104，并且可将信息存储在存储器104内并随后从该存储器检索所存储的信息。存储器104可具有常规格式，诸如随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存驱动器、硬盘驱动器等中的一个或多个。通信模块106可包括本领域已知的发射器和接收器，并且被配置为经由通信接口(诸如但不限于高频射频(RF)信号)提供与其它设备或系统，诸如云服务器120、网络122(例如，公共计算机网络诸如互联网)、计算机服务器124、移动设备126等中的一个或多个的无线通信。如下所述，本公开的方面包括从天气相关数据源或服务以电子方式检索天气数据。通信模块106可经由任何设备或系统120-126中的任一者或任何其它适当的系统与天气数据源交互。图2反映了在128处的天气相关数据源。计算设备100可包括在图2中未示出的另外的分立的逻辑或模拟电路。另外，计算设备100可任选地包括其它部件和/或模块，诸如用户界面模块129(例如，显示屏幕)、一个或多个用户输入设备(未示出)和本领域中已知的相关联的编程(例如，触摸屏、键盘、按钮、鼠标、光标)等。

考虑到计算设备100的上述基础构造，本公开的方面涉及由计算设备100包括的预测模块130提供或体现的操作步骤，并且所述操作步骤在下文中更详细地描述。预测模块130被配置为(例如，以任何已知的编程语言诸如Java、C++等编写的可执行程序代码)提供如下所述由处理器102执行的指令或算法。在一些实施方案中，操作系统132在处理器102上执行并为预测模块130提供操作环境(例如，预测模块130可被提供为“应用程序”)。预测模块130可包括存储于计算机可读存储设备(例如，存储器104)中以用于由处理器102执行的可执行程序代码。作为其它示例，预测模块130可包括软件、固件或在一些示例中可以在分立逻辑中实现。在其它示例中，下文描述的技术可由处理器102的专门编程的电路来执行。

另外参考图1，预测模块130操作(或使计算设备100操作)以预测以其它方式安装在HVAC系统22中的空气过滤器34的作为风扇32的运行时间的函数的替换状态，其中该风扇运行时间继而至少部分地基于所获得的指示室外环境26的温度(“室外温度”)的信息而估算。术语“替换状态”涉及空气过滤器34的剩余使用寿命。在颗粒随时间推移被捕获时，空气过滤器34将越来越多地限制通过HVAC系统22的气流；而HVAC系统22可易于在可接受的效率水平下操作，在空气过滤器34处在某个时间点具有一些升高的气流限制，空气过滤器34所呈现的对气流的限制过度地对HVAC系统22加重负担。在颗粒随时间推移被捕获时，一些过滤器可能经历过滤器效率的降低。在这些情况中的任一种情况下，空气过滤器34被理解为不再可用或者已经达到其使用寿命的终点。在使用寿命结束时，则应替换空气过滤器34。由预测模块130估算或预测的“替换状态”暗示空气过滤器34是否已达到其使用寿命的终点(并且因此应该被替换)和/或空气过滤器34的使用寿命剩余多少(例如，以使用寿命的百分比表示)。

通过估算作为风扇运行时间的函数的替换状态，本公开的系统和方法利用了空气过滤器34已经处理室内空气(以及因此风扇运行时间)的小时数与空气过滤器34的实际条件之间的相关性。换句话讲，预测的替换状态可以高度的置信度与风扇运行时间结合。然而，本公开的系统和方法不需要连接到HVAC系统22的传感器或其它电子和/或机械设备来监测风扇运行时间(或任何其它参数，诸如空气过滤器34上的压降)。相反，本公开的系统和方法独特地利用与室外温度相关或暗示室外温度的信息(以及任选其它天气相关和/或非天气相关的信息)来估算风扇运行时间，其中室外温度信息从远程源获得。作为参考，已令人惊奇地发现，风扇运行时间和住宅22内外温差(ΔT)之间存在很强的相关性。对美国北部气候和南部气候中的每个中的约100个家庭进行了研究，以确定当系统在需求(自动)模式下运行时，天气变量对住宅HVAC运行时间的影响。对于采暖和制冷季节，令人惊奇地发现，到目前为止，对风扇运行时间的主要天气影响是ΔT。在一个或两个季节中也显示出一些统计学显著性的是日照、降雨和风/温度相互作用(即，单独的风并不被认为是显著的，但是在采暖期间的冷风或制冷期间的热风被认为是显著的)。图3示出结合的夏季和冬季数据，其中每个数据点表示一天的状态的平均数据(研究中包括四个状态，两个各自在南部和北部；由于非常温和的冬季导致样本量小，所以佛罗里达州的家庭冬季数据不包括在内)。图3示出采暖和制冷运行时间与日常室外温度之间非常强的相关性。

考虑到上述操作参数，图4是示出由预测模块130(图2)提供并符合本公开的技术的流程图。一般来讲，该技术需要在150处检索或获得室外天气数据(例如，室外温度信息)。所获得的室外天气数据用于近似空气过滤器34(图1)的替换状态。例如，在152处基于所获得的室外天气数据来确定总运行时间值。总运行时间值涉及或指示风扇32(图1)已操作的总时间长度。在154处基于总运行时间值(并且因此基于所获得的室外天气数据)来估算空气过滤器34(图1)的替换状态。在一些实施方案中，替换状态被估算或预测为所确定的总运行时间值的函数，诸如通过将总运行时间值与基线值进行比较，如下所述。所获得的天气数据可以原始数据形式存储，或任选地可用于估算风扇在当前时间段(所获得的天气数据应用于其中)内的运行时间，其中如此估算的当前风扇运行时间中的连续几个彼此相关(例如，求和)以确定总运行时间值。在一些实施方案中，当前风扇运行时间和/或基线值可作为暗示与住宅20和/或HVAC系统22相关的一个或多个其它参数(除室外温度之外)的信息的函数来估算或根据该信息进行调整。本公开的技术可以在循环类型的基础上实现，每次检索室外天气数据时，总运行时间值被重新计算或“更新”。本公开决不限于任何一种特定的循环方法。因此，图4的过滤器状态预测技术通常反映了循环或重复的分析；在其它地方提供了用于完成循环分析的非限制性技术。

图5为本公开的示例性方法的流程图。另外参考图1和图2，在200处启动过滤器预测操作。预测模块130可被配置或编程为通过建立和跟踪包括“总运行时间”的某些值来执行预测功能。总运行时间值指示或表示风扇32已经“接通”或运行特定空气过滤器34到位的总时间长度。总运行时间值可被表示为时间长度(例如，以分钟、小时等估算的风扇32的实际运行时间)。在其它实施方案中，总运行时间值可表示除时间长度之外的变量，但与风扇运行时间直接相关。例如，并且如下文更详细地描述，总运行时间值可基于无量纲的采暖度日值和/或制冷度日值，这继而暗示风扇32可能运行的频率。无论如何，在过滤器预测操作的启动200处，总运行时间值被设定为0。

在202处获得室外天气数据。室外天气数据提供与住宅20的室外环境26相关的天气相关信息(例如，在住宅20，以及因此HVAC系统22的场所或地理区域处)，并且至少包括指示在指定的时间段(或“时间间隔”)，例如24小时(或一天)内住宅20的室外环境26的温度的室外温度信息。其它天气相关信息也任选地如下所述获得。所获得的室外温度信息可为在时间间隔内与室外环境26相关的一个或多个实际室外温度，可为在前一年的相同日历日期的时间间隔内与室外环境26相关的一个或多个历史室外温度，可为在时间间隔内与室外环境26相关的一个或多个预报室外温度，可为一个或多个采暖度日(HDD)值，可为一个或多个制冷度日(CDD)值等。无论如何，室外天气数据，特别是室外温度信息通过与数据源或提供方(例如，第三方数据源)电子通信来获得，该数据源或提供方以其它方式记录和/或预报指示室外温度的信息(例如，以度数计的温度、HDD值、CDD值等)例如，处理器102可被提示以操作通信模块106来经由互联网从天气相关的在线数据服务(例如，网站)获得或获取数据。通信接口包括但不限于任何有线或无线的短程和远程通信接口。短程通信接口可以是例如符合已知通信标准的局域网(LAN)、接口，所述通信标准为诸如蓝牙标准、IEEE 802标准(例如，IEEE 802.11)、ZigBee或类似规范，诸如基于IEEE 802.15.4标准的规范，或者其它公共或专有协议。远程通信接口可以是例如广域网(WAN)、蜂窝网络接口、卫星通信接口等。通信接口可以是要么在专用计算机网络诸如内联网内，要么在公共计算机网络诸如互联网上。其它通信接口或协议可包括码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、增强数据GMS环境(EDGE)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、用于电子邮件的协议、即时消息(IM)和/或短消息服务(SMS)。

所获得的室外温度信息可为以常规术语表示的温度，例如华氏度或摄氏度。在一些实施方案中，所获得的室外温度信息是与特定时间间隔相关的单个温度值(例如，所获得的室外温度信息可为时间间隔的过程中的平均温度、时间间隔的高温、时间间隔的低温等)。另选地，所获得的室外温度信息可为与特定时间间隔相关的多个温度值。在这些情况下，预测模块130可被配置或编程为从多个温度值确定平均温度，该平均温度用于下述后续分析。另选地，预测模块130可被配置或编程为单独地对多个温度值中的每个进行操作(例如，在所获得的室外信息将时间戳与每个温度值相关联的情况下)，与下面的解释相应。在其它实施方案中，所获得的室外温度信息可以是或包括HDD或CDD值，或除了温度之外(但指示温度或与温度相关)的一些其它参数、值等。

在天气相关信息的源是经由互联网访问的数据服务(例如，网站)的情况下，预测模块130可被配置或编程为使用常规编程逻辑从网站“识别”或获得期望的信息。例如，预测模块130可被编程为考虑到的已知数据服务(例如，天气网站)的格式和布局，能够从指定网站的一个或多个网页询问和提取、解析或获取所需的数据或信息(例如，被编程为从超文本标记语言(HTML)、无线标记语言(WML)、或组合一个或多个指定网页或其它在线内容使用的其它语言提取、解析或获取数据)。天气相关信息的源不限于网站，并且可以是任何其它格式或服务。例如，室外天气数据可从个人气象站以电子方式获得。

在一些实施方案中，天气相关信息的源(例如，第三方源)仅专门针对住宅20的场所(例如，住宅20位于特定城镇或城市中，并且天气相关信息的源是专用于相同城镇或城市的网站)。在其它实施方案中，天气相关信息的源提供了多个不同场所的天气数据。在这些情况下，预测模块130可被配置或编程为检索仅与住宅的场所相关的天气数据，诸如通过搜索适用于住宅20的邮政编码的数据，住宅20位于其中的城市或城镇的名称等。在这些和类似的实施方案中，本公开的系统和方法任选地提供获得或检索与住宅20相关的场所信息(例如，城市或城镇名称、邮政编码、经度和纬度坐标等)，包括从用户接收场所信息(例如，响应于由预测模块130启动的提示或查询)，参考在计算设备100处生成的或传送到该计算设备的GPS信息等。在一些实施方案中，可以通过例如移动设备上的GPS获得邮政编码。

任选地，在204处，风扇32的与时间间隔相关的当前运行时间被估算，并且是或反映在时间间隔期间风扇32操作(或“接通”)的小时或分钟(或其它时间增量)的估算。当前运行时间可至少基于所获得的室外温度信息来估算。在一些实施方案中，当前运行时间仅基于所获得的室外温度信息来估算。在其它实施方案中，当前运行时间基于所获得的室外温度信息连同其它因素(诸如与所获得的室外天气数据相关联的其它信息、住宅信息、用户信息等)来估算，如下所述。相对于当前运行时间估算的室外温度信息部件，在一些实施方案中，预测模块130被配置或编程为包括或导出将室外温度信息与风扇32的预期运行时间关联的算法。例如，由预测模块130执行的一个或多个算法可类似于由图3中的数据所暗示的公式。可从室外温度信息导出运行时间百分比；当前运行时间然后被确定为运行时间百分比和时间间隔的乘积(例如，如果运行时间百分比被确定为24小时(或1440分钟)的时间间隔的50％，则当前运行时间为12小时(或720分钟))。本公开可以设想到基于至少所获得的室外温度信息，用于导出风扇32的估算的当前运行时间的许多其它算法或其它技术。例如，预测模块130可被编程为访问查找表或对查找表进行操作，该查找表将预定的当前运行时间值与可能的室外温度关联。另选地，在室外温度信息为HDD或CDD值的情况下，当前运行时间可经由结合HDD或CDD值的算法而估算，或者可以简单地将HDD/CDD值指定或分配为当前运行时间(例如，当前运行时间可以是无量纲的HDD或CDD值)。换句话讲，本公开的系统和方法不需要从所获得的天气数据估算当前运行时间的步骤；而是可将所获得的室外天气数据作为原始数据存储，并用于确定总运行时间值，如下所述。在一些实施方案中，该一个或多个算法可能涉及“预测未来HVAC运行时间”，以便推荐过滤器可能达到的日期是寿命的终点。这可通过例如历史数据和用户运行时间历史的组合来完成。

在其它实施方案中，预测模块130可被配置或编程为将一个或多个附加变量(除了指示室外温度的信息之外)与一个或多个算法结合和/或结合在从多个可用算法中选择最佳拟合算法。例如，由特定用户选择的一个或多个室内温度设定点可影响风扇32的实际运行时间(例如，在时间间隔内的室外温度为20℉(采暖模式)的情况下，风扇32将在HVAC系统室内温度设定点与65℉的室内温度设定点相比为75℉时运行得更频繁)。预测模块130可任选地被配置或编程为考虑该用户偏好室内温度设定点因素，例如通过将包括一个或多个室内温度设定点的一个或多个算法编程为变量，通过选择与一个或多个特定室内设定点对应的特定算法等。可以对单个室内温度设定点进行操作，或者可以考虑多个采暖或制冷室内温度设定点(例如，白天设定点和夜间设定点、周末设定点和工作日设定点等)。利用这些和其它实施方案，预测模块130还可被配置或编程为从用户接收室内温度设定点信息。

除此之外或另选地，当前运行时间可被估算为一个或多个住宅相关参数的函数，或者根据一个或多个住宅相关参数进行调整，所述住宅相关参数的示例在下文中提供。在一些实施方案中，预测模块130被配置或编程为从用户(或从其它源诸如如上所述的电子在线数据服务(例如，网站))接收暗示特定住宅相关参数的信息。如此接收的信息可用作一个或多个当前运行时间估算算法中的变量并且/或者可用于调整确定的初步当前运行时间(例如，确定的初步当前运行时间可根据特定住宅相关参数的假定水平或值来预测；其中住宅相关参数的实际水平或值从假定水平或值变化，可以相应地调整确定的初步当前运行时间以达到在后续操作步骤中使用的当前运行时间)。示例性住宅相关参数包括但不限于：遮光(例如，在住宅20处于严重遮光的环境中的情况下，风扇32的实际运行时间在制冷模式中将小于预期，并且在采暖模式中将大于预期)；住宅20的建筑面积和HVAC系统22的采暖/制冷能力(例如，根据HVAC系统容量，风扇32可在安装在更大的住宅中时操作延长的时间段)等。

除此之外或另选地，当前运行时间可被估算为一个或多个室外天气相关参数(除了温度之外)的函数，或者根据一个或多个室外天气相关参数进行调整。在一些实施方案中，暗示在时间间隔内的一个或多个室外天气相关参数的信息包括在从天气在线数据服务(例如，网站)获得的室外天气数据中，如上所述。附加室外天气相关参数包括但不限于：降水、风速、风向、日照、湿度等。

在206处确定新的(或当前)总运行时间值。基本上，确定的总运行时间值可以是先前总运行时间值和由所获得的室外天气数据暗示的值(诸如任选当前运行时间)的总和或一些其它相关性。总运行时间值可以各种术语表示，诸如但不限于分钟、小时、无量纲HDD/CDD值等。可以回想到，当预测操作首次启动(在200处)时，将总运行时间值设定为0。因此，在一些实施方案中，在获得室外温度信息的第一种情况和估算当前运行时间(或第一当前运行时间)的第一种情况之后，总运行时间值将是第一当前运行时间。稍后，将为随后的时间间隔估算第二当前运行时间，其中总运行时间值则被确定为第一当前运行时间和第二当前运行时间的总和。这种累积技术随时间的推移而继续，其中对每个新确定的总运行时间值如下所述进行操作。

在208处，过滤器34的替换状态被确定或估算为至少总运行时间值的函数。在一些实施方案中，该确定可基于，任选地仅基于总运行时间值与基线值的比较。基线值指示过滤器34的使用寿命，并且反映或表示对过滤器34可暴露于(或处理)强制气流并继续以可接受的水平执行的时间长度的估算(例如，不太可能变得堵塞或弄脏到不可接受的水平，否则会对HVAC系统22的性能产生负面影响)。基线值以与总运行时间值(例如，小时、分钟、无量纲等)相同的量纲表示，并且可以由预测模块130以如下所述的各种方式预先确定、确认或导出。

在一些实施方案中，基线值可为或者可基于由预测模块130存储的预定数量或值。预定值可基于为大多数住宅1”HVAC空气过滤器推荐的常规三个月替换间隔。已经认识到，HVAC系统将在不同气候下或多或少频繁地操作；然而，可以确定美国的住宅需求型HVAC系统的平均年度操作时间。假定推荐的三个月替换间隔(或每年四次替换)适用于美国平均HVAC操作时间，则基线值可被设定为确定的年度平均值的四分之一。其它预定基线值同样可接受，并且可通过其它策略导出。

在其它实施方案中，基线值可由预测模块130参考一个或多个算法来确定，所述算法考虑到与特定住宅20、HVAC系统22、用户偏好和/或室外环境26相关联的一个或多个其它参数。这些其它参数中的一个或多个可作为基线值算法中的变量并入，或者可用于调整如上所述以其它方式分配的预定开始基线值(例如，基于国家平均HVAC使用)。这些其它参数可涉及特定过滤器34可被暴露或经受升高的污染水平(并且因此更快地变得明显堵塞或脏的)的可能性；暗示另外以每年四次过滤器替换为前提偏离开始基线值的期望偏差的用户偏好；可暗示HVAC系统操作显著比平均HVAC系统或多或少频繁的条件等。与下文讨论的其它参数中的一个或多个相关的信息可单次获得，并且存储在存储器中以用于所有后续的过滤器预测操作；在每次开始过滤器预测操作时安装新的空气过滤器；在特定空气过滤器的预测操作期间(其中基线值在预测操作期间被调整)周期性地或重复地进行等。

基线值可被确定为一个或多个污染相关参数的函数，或者根据一个或多个污染相关参数进行调整，所述污染相关参数的示例在下文中提供。在一些实施方案中，预测模块130被配置或编程为从用户和/或其它源(诸如如上所述的电子在线数据服务(例如，网站))获得暗示特定污染相关参数的信息。如此接收的信息可用作一个或多个基线值确定算法中的变量并且/或者可用于调整预定的初步基线值(例如，预定的初步基线值可根据特定污染相关参数的假定水平或值来预测；其中污染相关参数的实际水平或值从假定水平或值变化，可以相应地调整预定的初步基线值以达到用于与总运行时间值相比的基线值)。示例性污染相关参数包括但不限于：住宅20的室外环境26中的灰尘含量(例如，住宅20靠近土路)；住宅20的室外环境26处的地面臭氧含量(特别与空气过滤器34被配置为捕获臭氧的情况相关)；住宅的室外环境26中的细颗粒含量(PM2.5)(特别与空气过滤器34被配置为捕获细颗粒的情况相关)；住宅20的室外环境26中的花粉计数水平；住宅20的室内环境24中宠物的存在和数量(例如，空气过滤器34可能通过通常与宠物相关联的毛发、毛屑或其它颗粒而更快地变脏，并且因此具有减少的使用寿命)；通常在住宅20的室内环境24内的人数；用户的开窗习惯或偏好(例如，常常含有空气污染物的室外空气经由开放的窗口进入室内环境24，并且污染物最终被捕获在空气过滤器34处；因此，在用户希望长时间保持窗户打开的情况下，空气过滤器34可能更快地变得饱和)；住宅20的房龄(例如，较旧的房屋更容易受到霉菌或其它污染物的影响，所述污染物可能变得空气传播，然后被空气过滤器34捕获)；在住宅20的室内环境24内定期燃烧蜡烛；在住宅20的室内环境24内燃烧烟草产品；在住宅20的室内环境24中燃烧香料等。

另选地或除此之外，基线值可被确定为一个或多个HVAC相关参数的函数，或者根据一个或多个HVAC相关参数进行调整，所述HVAC相关参数的示例在下文中提供。在一些实施方案中，预测模块130被配置或编程为从用户和/或其它源(诸如如上所述的电子在线数据服务(例如，网站))获得暗示特定HVAC相关参数的信息。如此接收的信息可用作一个或多个基线值确定算法中的变量并且/或者可用于调整预定的初步基线值(例如，预定的初步基线值可根据特定HVAC相关参数的假定水平或值来预测；其中HVAC相关参数的实际水平或值从假定水平或值变化，可以相应地调整预定的初步基线值以达到用于与总运行时间值相比的基线值)。示例性HVAC相关参数包括但不限于：空气过滤器34的模型或类型(例如，特定空气过滤器34可以或可以不被构造为捕获某些类型的污染物)；空气过滤器34的容尘量；由空气过滤器34的制造商推荐的过滤器更换间隔(例如，制造商可推荐以与“标准”三个月间隔不同的间隔进行过滤器替换)；HVAC系统22的效率(例如，制冷效率、采暖效率、或两者)；HVAC系统22的容量(例如，制冷能力、采暖能力、或两者)；HVAC系统22被维护的频率；空气过滤器34上的初始压降等。

另选地或除此之外，基线值可被确定为一个或多个用户偏好相关参数的函数，或者根据一个或多个用户偏好相关参数进行调整，所述用户偏好相关参数的示例在下文中提供。在一些实施方案中，预测模块130被配置或编程为从用户和/或其它源(诸如如上所述的电子在线数据服务(例如，网站))获得暗示特定用户偏好相关参数的信息。如此接收的信息可用作一个或多个基线值确定算法中的变量并且/或者可用于调整预定的初步基线值(例如，预定的初步基线值可根据特定用户偏好相关参数的假定水平或值来预测；其中用户偏好相关参数的实际水平或值从假定水平或值变化，可以相应地调整预定的初步基线值以达到用于与总运行时间值相比的基线值)。示例性用户偏好相关参数包括但不限于：对空气质量的关注(例如，用户对空气质量表达低度关注暗示基线值增加(或每年更少的过滤器更换)；相反，用户对空气质量表达高度或极端关注暗示基线值减小(或每年更多的过滤器更换))；用户每年优选或目标次数的过滤器更换；用户风扇操作偏好(例如，用户可能更喜欢连续或几乎连续地运行风扇32，而不管HVAC系统22正在操作以冷却空气还是加热空气)等。

基线值可被确定为除以上所述那些之外的一个或多个其它参数，或者根据其它参数进行调整，所述其它参数的示例在下文中提供。例如，在估算当前运行时间的上下文中，上述天气相关参数中的任一个在基线值确定中可能是有用的。另外，当前运行时间可被估算为以上在确定基线值的上下文中提到的参数中的一个或多个参数的函数，或者根据所述参数中的一个或多个进行调整。

无论如何确定或提供基线值，总运行时间值与基线值在208处的比较可用作用于表征空气过滤器34的替换状态的基础。例如，在发现总运行时间值近似、等于或超过基线值的情况下，预测模块130可被配置或编程为确定或指定空气过滤器34应被替换。任选地，本公开的系统和方法可从比较中导出过滤器替换状态的其它特征。例如，在总运行时间值在基线值的预定百分比之内(例如，在10％之内)的情况下，替换状态可被表征为接近其使用寿命结束的空气过滤器。

在确定的替换状态不暗示立即替换空气过滤器34的情况下，或在其它情况下，本公开的方法可返回到202，在202处再次获得随后时间间隔(例如，每日)的室外温度信息(以及任选另外的天气数据)。重复上述过程，其中新的当前运行时间被估算并添加到总运行时间值中。将新的或更新的总运行时间值再次与基线值进行比较，以生成新的或更新的替换状态。

在一些实施方案中，一旦替换状态指示空气过滤器34应被替换，特定空气过滤器的过滤器预测操作便终止或结束。如下所述任选地向用户传送通知，并且假定空气过滤器34被替换。在一些实施方案中，过滤器预测操作然后重新启动(例如，自动地或响应于用户提示)，以用于预测新安装的空气过滤器的替换状态。另选地，预测模块130可被配置或编程为仅响应于来自用户的指示新空气过滤器已安装的提示或请求而重新启动过滤器预测操作(包括将总运行时间值重新设定为0)。换句话讲，除非用户提示，否则预测模块130将继续估算尚未替换的空气过滤器34的当前运行时间(任选)、总运行时间值和替换状态，从而任选地向用户提供指示空气过滤器34超出其使用寿命的程度的信息。

在一些实施方案中，本公开的系统和方法还包括在210处向用户提供(或传送)由确定的替换状态暗示的信息。例如，在确定的替换状态指示应该替换空气过滤器34的情况下，预测模块130可以操作以提示向用户发送或提供相应的警告或消息。另选地或除此之外，可以通知用户关于空气过滤器34的剩余使用寿命。消息、警告或其它信息可采取各种形式。例如，可以在计算设备100上显示或生成消息或警告。另选地，可将消息诸如以电子邮件、文本或电子消息的形式发送到由用户选择的另一个设备。另选地或除此之外，一些实施方案涉及用于例如房主的移动应用，其中他们可以通过应用接收过滤器替换通知。在一些实施方案中，用户/房主也可以向系统指示过滤器何时已被更换(以重新设定总运行时间)。

如上所述，本公开的系统和方法可能需要以定期的间隔查看室外温度和其它信息，作为总运行时间值确定的一部分。图6中提供了循环分析技术的一个非限制性示例。在300处，启动过滤器预测操作。将总运行时间值设定为0。将变量“开始时间”设定为当前日期和时间(例如，由用户输入或由预测模块130或与计算设备100相关联的其它编程以电子方式确定)。

在302处，将变量结束时间设定为当前开始时间和时间间隔之和的日期/时间。时间间隔表示检索或获得室外温度信息(以及可能的其它室外天气数据)的频率，并且可以周、天、小时、分钟等表示。时间间隔可为用预测模块130编程的预定值，可由用户选择，可随时间推移而改变等。另外，“当前时间段”被确立为在开始时间启动并在结束时间终止。以举例的方式，如果开始时间(如在300处设定)的日期/时间是2014年3月1日/5:00PM并且时间间隔为24小时(或每天)，则在302处确立的结束时间为2014年3月2日/5:00PM；因此，当前时间段是2014年3月1日/5:00PM–2014年3月2日/5:00PM。在其中时间间隔为24小时(或每天)的其它实施方案中，仅需要考虑日历日期(即，不需要记录或跟踪一天的时间)。

在304处，对于当前时间段(例如，在结束时间期满之后)获得室外温度信息，以及可能的其它室外天气数据，与以上描述相应。在306处，根据先前的描述任选地估算当前时间段的当前运行时间(例如，作为至少所获得的室外温度信息的函数)。然后在308处将总运行时间值设定为总运行时间值和当前运行时间的总和。新确定的总运行时间值用作用于在310处确定过滤器的替换状态的基础，诸如通过如上所述将总运行时间值与基线值比较。在空气过滤器的预测操作将继续(例如，将空气过滤器表征为具有剩余使用寿命的估算替换状态)的情况下，在312处将开始时间重新设定为结束时间。继续上述示例，在312处，开始时间被设定为2014年3月2日/5:00PM。然后，操作返回到302，在此处结束时间和当前时间段如上所述重新确立(即，结束时间被确定为开始时间和时间间隔的总和)。继续上述示例(其中时间间隔为24小时)，返回到302后，结束时间被确立为2014年3月3日/5:00PM，并且当前时间段为2014年3月2日/5:00PM–/2014年3月3日/5:00PM。

由图6体现的技术只是对总运行时间值的循环型跟踪的一种可接受的方法。本公开的系统和方法可在各种各样的其它逻辑场景中实现。

在先前的若干示例中，本公开的系统和方法被描述为从所获得的室外天气数据中任选地估算当前运行时间。在其它实施方案中，所获得的室外天气数据体现了风扇运行时间的指标，并且可被直接添加到总运行时间值中，而无需修改。换句话讲，本公开不要求从所获得的室外天气数据估算当前运行时间或以其它方式积极地指定当前运行时间的步骤。例如，在所获得的室外天气数据是HDD或CDD值(以其它方式暗示与住宅20(图1)的地理区域或场所相关的室外温度)的情况下，将HDD或CDD值直接添加到总运行时间值中。

图7为示出本公开的非限制性方法的流程图，其中无需估算当前运行时间。在400处，启动过滤器预测操作。将总运行时间值设定为0。在402处，获得指定时间段(或时间间隔)的室外天气数据，与以上描述相应。利用图7的实施方案，所获得的室外天气数据是一个值，并且可为HDD或CDD值，或者可为与风扇运行时间直接相关的任何其它温度相关值。

在404处，将总运行时间值设定为总运行时间值和所获得的室外天气值的总和。因此，利用图7的实施方案，总运行时间值不一定是时间长度，而是与风扇32(图1)已经操作的时间长度直接相关的值(例如，无量纲值)。新确定的总运行时间值用作用于在406处估算空气过滤器的替换状态的基础，诸如通过将总运行时间值与基线值比较。基线值可如上所述预先确定或估算，并且以与总运行时间对应的术语表示(例如，总运行时间值和基线值均可被表示为无量纲HDD/CDD数)。随后可如上所述执行获得另外的天气数据和“更新”总运行时间值的步骤。例如，图7的技术可操作以每天获得HDD/CDD值。将HDD/CDD值累积(作为总运行时间值)。在累积的HDD和/或CDD值达到基线之后，可以获得寿命结束估算或预测的过滤器替换状态。

本公开的系统和方法任选地基于反馈信息来校准或调整上述算法中的一个或多个(例如，在估算当前运行时间或在确定基线值中可用的算法)。开发预测算法时的挑战之一是测量预测的精度。为了测量精度，反馈可以有利于测定预测因子与实际参数之间的差值。反馈可用于调整一个或多个算法并提高系统的整体精度，这实际上使一个或多个算法从过去的表现中“学习”。在实验室或小型用户组设定中，可通过在时间零点处以及再次在由一个或多个算法预测的寿命结束时测量空气过滤器的状态，或者通过在预测的寿命结束之前或之后的其它点处测量空气过滤器的状态并相应地调整分析来获得一个或多个算法的精度度量。这些测量然后可有助于调整一个或多个算法，因为环境或其它动态参数改变并且必须在一个或多个算法中进行补偿或考虑。当操作部署到大量用户的系统时，无法保证对空气过滤器的触及，可以识别新的方法来收集反馈信息。获得该信息的一种方法是通过遵循来自一个或多个过滤器预测算法的过滤器提醒通知的简单的用户反馈调查。在一个实施方案中，用户将会将其实际空气过滤器的视觉外观与已知参考标度进行比较，该参考标度的输出将与最相似于实际空气过滤器的外观的参考相关联地排序(例如，从1至10的数)。可与本公开的一些实施方案一起使用的参考标度的一个示例是Peli-Robson对比图。除此之外或另选地，用户可将其实际空气过滤器的数字图像发送到监测一个或多个预测算法的实现的一方，可以将空气过滤器运送到该方等。

本公开的系统和方法提供了优于先前设计的显著改善。提供了更准确地预测和传达对需要型HVAC应用(以及其它HVAC应用)中的过滤器更换的需要的简单、低成本或无成本的方式。可以实现本公开的系统和方法，而不需要对现有HVAC系统进行任何改变，诸如安装传感器、机械部件或电气部件，并且不需要专门的HVAC系统控制器。通过基于室外温度(以及任选其它参数)来预测或估算HVAC空气过滤器的替换状态，向用户提供过滤器替换通知的可靠基础。

图8A和图8B示出与每三个月更换空气过滤器的常规方法相比，本公开的系统和方法如何提供改善的过滤器更换决定。图8A和图8B的曲线图示出了基于公布的爱荷华州的平均气候日期(来自国家海洋和大气局)并使用图3所暗示的公式的预测的HVAC运行时间；两个曲线图均示出相同的运行时间。每个曲线图中的第二个数据系列示出基于与运行时间，过滤器容尘量和过滤器压降相关的模型的空气过滤器的估算压降。图8A和图8B的曲线图假定在1月1日安装了干净的过滤器，并且在该年内消耗了四个空气过滤器。图8A的曲线图表示过滤器替换的常规方法，并且假定过滤器更换正好以13周(3个月)均匀间隔。图8B的曲线图反映了相反在第9周、27周和39周开始时更换空气过滤器时的所得压降，如本公开的系统和方法另外暗示的，其中基于估算的总运行时间(其继而被估算为室外温度的函数)来推荐空气过滤器更换。

从对两种过滤器更换方法的检查中，若干项目突显出来。首先，仅在三个月内更换空气过滤器导致宽范围的最终过滤器阻力，该范围从“几乎不使用”到比开始阻力增加40％。第二空气过滤器(图8A的)特别地示出了压降的小变化，因为它主要在采暖模式的转变期间使用并且当平均运行时间非常低时进入制冷模式。第二，运行时间(图8B的)的平衡方法不仅导致每个空气过滤器被使用大致相同的量，而且还使HVAC系统经历的最大压降最小化，这是在保持良好气流和设备健康方面可能很重要的因素。

虽然本公开已参考优选实施方案进行了描述，但是本领域的技术人员将认识到，可在不偏离本公开的实质和范围的情况下进行形式和细节的改变。

Claims (62)

1.一种用于估算HVAC系统中的空气过滤器的替换状态的计算机实现的方法，所述方法包括：

获得与所述HVAC系统相关的室外环境的室外天气数据；

基于所获得的室外天气数据来确定所述HVAC系统的风扇的总运行时间值；以及

将所述空气过滤器的替换状态估算为所述总运行时间值与基线值的比较的函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中获得天气数据包括以电子方式访问在线数据服务。

3.根据权利要求2所述的方法，其中获得天气数据还包括：

从所述在线数据服务检索所述天气数据。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述在线数据服务提供多个场所的室外温度信息，并且其中获得天气数据还包括：

将所述多个场所中的一个场所识别为与所述HVAC系统的场所对应。

5.根据权利要求4所述的方法，其中识别包括：

将所述HVAC系统的邮政编码与跟所述多个场所中的每个场所相关联的邮政编码进行比较。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述室外天气数据包括实际室外温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述室外天气数据包括历史室外温度。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述室外天气数据包括采暖度日值和制冷度日值中的一者。

9.根据权利要求1所述的方法，其中获得天气数据的特征在于不直接连接到所述HVAC系统的传感器。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述室外天气数据是在第一时间段内的平均温度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中获得天气数据包括获得室外温度信息和天气信息，所述天气信息指示在所述HVAC系统的所述室外环境处除温度之外的至少第二天气参数。

12.根据权利要求11所述的方法，其中第二参数选自由以下项组成的组：湿度、风速、风向、日照、降水、花粉计数、地面臭氧含量和气载颗粒物含量。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所获得的天气数据与第一时间段相关，所述方法还包括：

基于所获得的室外天气数据来估算在所述第一时间段内所述风扇的当前运行时间；

其中确定总运行时间值包括将所述总运行时间值确定为所述当前运行时间的函数。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述室外天气数据包括室外温度信息，并且另外，其中估算当前运行时间包括：

将所述室外温度信息与室内温度信息进行比较，所述室内温度信息另外指示住宅内部在所述HVAC系统处的室内温度；以及

将所述当前运行时间估算为所述比较的函数。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

从用户接收所述室内温度信息。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述室内温度信息选自由以下项组成的组：采暖模式设定点、室内温度信息和制冷模式设定点。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述当前运行时间被进一步估算为除所述室外温度信息之外的至少第二天气参数的函数，所述第二天气参数选自由以下项组成的组：湿度、风速、风向、日照和降水。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述当前运行时间被进一步估算为住宅参数的函数，所述住宅参数选自由以下项组成的组：具有所述HVAC系统的住宅的建筑面积、所述HVAC系统的容量、具有所述HVAC系统的所述住宅的房龄、具有所述HVAC系统的所述住宅的遮光和具有所述HVAC系统的所述住宅的能量效率。

19.根据权利要求13所述的方法，其中确定总运行时间值包括将所估算的当前运行时间添加到先前估算的当前运行时间。

20.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述基线值确定为污染相关参数的函数，所述污染相关参数选自由以下项组成的组：气载颗粒物测量、花粉计数、地面臭氧含量、预测的灰尘含量、具有所述HVAC系统的住宅中宠物的存在、具有所述HVAC系统的所述住宅的入住率、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的蜡烛的可能性、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的烟草产品的可能性和在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的香料的可能性。

21.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述基线值确定为用户偏好相关参数的函数，所述用户偏好相关参数选自由以下项组成的组：空气质量关注度、年度过滤器更换的目标次数、风扇操作和窗户使用。

22.根据权利要求1所述的方法，其中所述HVAC系统为家用的、按需的HVAC系统。

23.一种用于估算HVAC系统中的空气过滤器的替换状态的计算机实现的系统，包括：

一个或多个处理器，所述处理器被配置为：

获得与所述HVAC系统相关的室外环境的室外天气数据；

基于所获得的室外天气数据来确定所述HVAC系统的风扇的总运行时间值；以及

将所述空气过滤器的替换状态估算为所述总运行时间值与基线值的比较的函数。

24.根据权利要求23所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

以电子方式访问在线数据服务以获得所述室外天气数据。

25.根据权利要求23所述的计算机实现的系统，其中所获得的天气数据与第一时间段相关，并且另外，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

基于所获得的室外天气数据来估算在所述第一时间段内所述风扇的当前运行时间；

将所述总运行时间值确定为所述当前运行时间的函数。

26.根据权利要求25所述的计算机实现的系统，其中所述室外天气数据包括室外温度信息，并且另外，其中所述一个或多个处理器被配置为通过以下方式来估算当前运行时间：

将所述室外温度信息与室内温度信息进行比较，所述室内温度信息另外指示住宅内部在所述HVAC系统处的室内温度；以及

将所述当前运行时间估算为所述比较的函数。

27.根据权利要求26所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为将当前运行时间估算为除所述室外温度信息之外的至少第二天气参数的函数，所述第二天气参数选自由以下项组成的组：湿度、风速、风向、日照和降水。

28.根据权利要求25所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为将当前运行时间估算为住宅参数的函数，所述住宅参数选自由以下项组成的组：具有所述HVAC系统的住宅的建筑面积、所述HVAC系统的容量、具有所述HVAC系统的所述住宅的房龄、具有所述HVAC系统的所述住宅的遮光和具有所述HVAC系统的所述住宅的能量效率。

29.根据权利要求25所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为通过将所估算的当前运行时间添加到先前估算的当前运行时间来确定总运行时间值。

30.根据权利要求23所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

将所述基线值确定为污染相关参数的函数，所述污染相关参数选自由以下项组成的组：气载颗粒物测量、花粉计数、地面臭氧含量、预测的灰尘含量、具有所述HVAC系统的住宅中宠物的存在、具有所述HVAC系统的所述住宅的入住率、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的蜡烛的可能性、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的烟草产品的可能性和在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的香料的可能性。

31.根据权利要求23所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

将所述基线值确定为用户偏好相关参数的函数，所述用户偏好相关参数选自由以下项组成的组：空气质量关注度、年度过滤器更换的目标次数、风扇操作和窗户使用。

32.一种用于估算HVAC系统中的空气过滤器的替换状态的计算机实现的方法，所述方法包括：

获得与所述HVAC系统相关的地理区域的室外天气数据；以及

使用所述室外天气数据来近似所述HVAC系统中所述空气过滤器的所述替换状态，

其中近似所述替换状态包括：

使用所述室外天气数据来估算空气过滤器运行时间；以及

使用所述空气过滤器运行时间来估算所述空气过滤器的所述替换状态；

其中使用所述室外天气数据来估算空气过滤器运行时间包括：

基于所获得的室外天气数据来估算所述HVAC系统的风扇的总运行时间值；以及

将所述空气过滤器的所述替换状态估算为所述总运行时间值与基线值的比较的函数。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括：

将所述空气过滤器的所述替换状态传送给用户。

34.根据权利要求32所述的方法，其中获得天气数据包括以电子方式访问在线数据服务。

35.根据权利要求34所述的方法，其中获得天气数据还包括：

从所述在线数据服务检索所述天气数据。

36.根据权利要求34所述的方法，其中所述在线数据服务提供多个场所的室外温度信息，并且其中获得天气数据还包括：

将所述多个场所中的一个场所识别为与所述HVAC系统的场所对应。

37.根据权利要求36所述的方法，其中识别包括：

将所述HVAC系统的邮政编码与跟所述多个场所中的每个场所相关联的邮政编码进行比较。

38.根据权利要求32所述的方法，其中所述室外天气数据包括实际室外温度。

39.根据权利要求32所述的方法，其中所述室外天气数据包括历史室外温度。

40.根据权利要求32所述的方法，其中所述室外天气数据包括采暖度日值和制冷度日值中的一者。

41.根据权利要求32所述的方法，其中所述室外天气数据是在第一时间段内的平均温度。

42.根据权利要求32所述的方法，其中获得天气数据的特征在于不直接连接到所述HVAC系统的传感器。

43.根据权利要求32所述的方法，其中获得天气数据包括获得室外温度信息和天气信息，所述天气信息指示在所述HVAC系统的室外环境处除温度之外的至少第二天气参数。

44.根据权利要求43所述的方法，其中第二参数选自由以下项组成的组：湿度、风速、风向、日照、降水、花粉计数、地面臭氧含量和气载颗粒物含量。

45.根据权利要求32所述的方法，其中所述室外天气数据包括室外温度信息，并且另外，其中估算当前运行时间包括：

将所述室外温度信息与室内温度信息进行比较，所述室内温度信息另外指示住宅内部在所述HVAC系统处的室内温度；以及

将所述当前运行时间估算为所述比较的函数。

46.根据权利要求45所述的方法，还包括：

从用户接收所述室内温度信息。

47.根据权利要求45所述的方法，其中所述室内温度信息选自由以下项组成的组：采暖模式设定点和制冷模式设定点。

48.根据权利要求45所述的方法，其中所述当前运行时间被进一步估算为除所述室外温度信息之外的至少第二天气参数的函数，所述第二天气参数选自由以下项组成的组：湿度、风速、风向、日照和降水。

49.根据权利要求32所述的方法，其中当前运行时间被进一步估算为住宅参数的函数，所述住宅参数选自由以下项组成的组：具有所述HVAC系统的住宅的建筑面积、所述HVAC系统的容量、具有所述HVAC系统的所述住宅的房龄、具有所述HVAC系统的所述住宅的遮光和具有所述HVAC系统的所述住宅的能量效率。

50.根据权利要求32所述的方法，其中确定总运行时间值包括将所估算的当前运行时间添加到先前估算的当前运行时间。

51.根据权利要求32所述的方法，还包括：

将基线值确定为污染相关参数的函数，所述污染相关参数选自由以下项组成的组：气载颗粒物测量、花粉计数、地面臭氧含量、预测的灰尘含量、具有所述HVAC系统的住宅中宠物的存在、具有所述HVAC系统的所述住宅的入住率、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的蜡烛的可能性、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的烟草产品的可能性和在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的香料的可能性。

52.根据权利要求32所述的方法，还包括：

将基线值确定为用户偏好相关参数的函数，所述用户偏好相关参数选自由以下项组成的组：空气质量关注度、年度过滤器更换的目标次数、风扇操作和窗户使用。

53.根据权利要求32所述的方法，其中所述HVAC系统为家用的、按需的HVAC系统。

54.一种用于估算HVAC系统中的空气过滤器的替换状态的计算机实现的系统，包括：

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：

获得与所述HVAC系统相关的地理区域的室外天气数据；以及

使用所述室外天气数据来近似所述HVAC系统中的所述空气过滤器的所述替换状态；

其中所述一个或多个处理器通过以下方式来近似所述空气过滤器的所述替换状态：(1)使用所述室外天气数据来估算空气过滤器运行时间，以及(2)使用所述空气过滤器运行时间来估算所述空气过滤器的所述替换状态；

其中使用所述室外天气数据来估算空气过滤器运行时间涉及：

基于所获得的天气数据来估算在第一时间段内所述HVAC系统的风扇的当前运行时间；

基于所估算的当前运行时间来确定所述风扇的总运行时间值；以及

将所述空气过滤器的所述替换状态估算为所述总运行时间值与基线值的比较的函数。

55.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

将所述空气过滤器的所述替换状态传送给用户。

56.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

以电子方式访问在线数据服务以获得所述室外天气数据。

57.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述室外天气数据包括室外温度信息，并且另外，其中所述一个或多个处理器被配置为通过以下方式来估算当前运行时间：

将所述室外温度信息与室内温度信息进行比较，所述室内温度信息另外指示住宅内部在所述HVAC系统处的室内温度；以及

将所述当前运行时间估算为所述比较的函数。

58.根据权利要求57所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为将当前运行时间估算为除所述室外温度信息之外的至少第二天气参数的函数，所述第二天气参数选自由以下项组成的组：湿度、风速、风向、日照和降水。

59.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为将当前运行时间估算为住宅参数的函数，所述住宅参数选自由以下项组成的组：具有所述HVAC系统的住宅的建筑面积、所述HVAC系统的容量、具有所述HVAC系统的所述住宅的房龄、具有所述HVAC系统的所述住宅的遮光和具有所述HVAC系统的所述住宅的能量效率。

60.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为通过将所估算的当前运行时间添加到先前估算的当前运行时间来确定总运行时间值。

61.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

将所述基线值确定为污染相关参数的函数，所述污染相关参数选自由以下项组成的组：气载颗粒物测量、花粉计数、地面臭氧含量、预测的灰尘含量、具有所述HVAC系统的住宅中宠物的存在、具有所述HVAC系统的所述住宅的入住率、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的蜡烛的可能性、在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的烟草产品的可能性和在具有所述HVAC系统的所述住宅内燃烧的香料的可能性。

62.根据权利要求54所述的计算机实现的系统，其中所述一个或多个处理器被进一步配置为：

将所述基线值确定为用户偏好相关参数的函数，所述用户偏好相关参数选自由以下项组成的组：空气质量关注度、年度过滤器更换的目标次数、风扇操作和窗户使用。

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