CN109952474A - 能够操作多种不同类型hvacr系统之一的单一模块优化控制器 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种能够操作任何已知类型的供暖、通风、空调和制冷HVACR系统(HVACR系统由附图标记(101)表示)的单一单元优化控制器，该HVACR系统包括所有ACR系统。HVACR系统(101)采用空调单元的形式。控制器包括用于与形式为网络应用程序(103)的一个或多个远程控制器终端进行通信的通信部分(102)，以及控制部分(104)。HVACR系统(101)的空调单元包括具有压缩机的至少一个冷却单元，其中控制部分可操作地与HVACR系统(101)相关联，用于基于经由通信部分(102)从网络应用程序(103)接收的一个或多个设置，来选择性地激活或停用该至少一个冷却单元。

Description

能够操作多种不同类型HVACR系统之一的单一模块优化控 制器

技术领域

本发明涉及用于供暖、通风、空调和制冷(“HVACR”)系统的控制器和控制器优化。尽管本文将具体参照HVACR控制器来描述一些实施例，但应当理解的是，本发明并不局限于这样的使用领域，并且可以应用于其他环境中，例如，制冷室或冷藏室系统中功能的控制以及从第三方HVACR及非HVACR系统收集和导出数据。

背景技术

在整个说明书中对背景技术的任何讨论决不应被认为是承认了这种技术是众所周知的或者构成了本领域公知常识的一部分。

概括而言，HVACR系统的目的在于在一定空间内提供舒适性(例如，在办公楼、工厂、车辆、购物中心、冷藏室和冷冻室、冷藏运输容器或冷藏车辆中)。

在大多数室内环境中，尤其在商业及工业场景中，气候控制(更具体地说就是空气调节)已成为一种实际必需品。通常，采用空调来维持工作环境内的适宜温度可以提高该环境内的生产率。因此，供暖、通风和空调(HVAC)系统的制造和实施已是一个成熟的行业。

空调系统存在着两种主要形式：DX(制冷剂的直接膨胀)或冷水系统。

用来满足大空间需求的DX系统DX空调或制冷单元包括有电路，比如，如图4中附图标记400所示的电路。电路400包括压缩机4，压缩机4将制冷剂气体泵送至高压和高温。制冷剂从压缩机4进入热交换器1(称为冷凝盘管或冷凝器)，在热交换器1处，制冷剂将热能输送到外部，然后冷却并冷凝成液相。膨胀阀2将制冷剂气体调节成以适当的速率流动并使其通过膨胀到更低的压力进行冷却。液态制冷剂返回到另一个热交换器3(称为蒸发盘管或蒸发器，其中制冷剂从空气吸收能量(热量)，然后再将制冷剂返回到压缩机以便重复此循环。图4中没有示出从进行空气调节或制冷的空间抽吸空气并在热交换器3上方吹气的各种空气循环系统，也没有示出从室外区域抽吸空气并在热交换器3上方吹气的系统。系统的这些气流部件要求风扇在热交换表面上形成循环，并且通过一个或多个灰尘过滤器来维持空气质量。

在本领域中，冷水系统也是众所周知的。这些系统包括许多部件，其中主要的机器是冷却器，冷却器可以包括用于不同类型的建筑物负载及应用的不同类型的压缩机。

已知的压缩机包括：

·具有往复式压缩机的冷却器。

·具有涡旋式压缩机的冷却器。

·具有螺杆式压缩机的冷却器(含或不含变速驱动器)。

·离心式压缩机(含或不含变速驱动器)。

·具有TurboCore压缩机的冷却器。

冷却器本质上是一个相当大的DX系统，不过，它不是产生冷制冷剂以网状方式输送到蒸发器系统，而是经由泵送系统向连接到空气管道(在整个区域中呈网状)的风扇辅助室中的盘管产生一般处于5℃到9℃范围内的冷水。然后，这些水返回到冷却器被重新制冷。根据DX系统，冷却器容器内的制冷剂需要进行冷却。通过使制冷剂从冷却器通过类似的空气冷却冷凝器或使水通过冷却器内的温热制冷剂管来完成这项工作，并且这些水是通过使其通过蒸发型水冷却塔来实现冷却。

目前，空调单元(DX或冷水)需要控制器来控制系统的功能运作。控制器对相关空气空间内的温度传感器作出响应，如果空调是定速系统，则仅将其打开或关闭即可，如果其是变速系统，则改变压缩机的速度。相应地，这样做改变了压缩机相对于内部温度负载要求和根据待冷却空间的温度(与预设温度相比)的容量。

这样的控制器是用于控制特定品牌和型号的冷却装置，因此都仅限于与该特定装置一起使用。将这些控制器手动设定到预定温度(即选择期望温度)，然后让控制器控制空调单元。这种已知的控制器仅调节基本的控制功能，并且制造商应用几乎相同的功能来使系统达到预设的期望温度。这些控制器的最终目的是将房间或特定空间维持在选定温度。举例来说，如果此温度是22℃，那么，控制器将会在房间温度为22.5℃时打开压缩机并在21.5℃时关闭压缩机，提供22℃的平均温度，或者控制器将会改变压缩机的速度以使得系统在相似操作范围内操作。

因此，HAVC系统控制器中的固件、硬件和软件就其功能而言是非常简易的，并且就不同系统之间的兼容性而言存在较大的局限性。

近来，由于对环境效益和节约成本的认知，人们对节能产生了兴趣。HVAC控制器开发人员在某种程度上已经考虑到了这一点。但是，之前还没有对压缩机优化这一概念进行广泛的研究和研发。在已经加以考虑的少数情况下，现有的优化功能仅测量了压缩机的电功率消耗，并且仅例如通过改变压缩机操作的打开及关闭时段的持续时间来尝试优化能量效率。这些系统中的大多数仅仅降低了压缩机的平均能耗(kWh)，对峰值需求没有产生影响。如今，绝大多数单独的空调和制冷(ACR)系统以及实际非ACR系统和组件都具备通信端口，这些通信端口允许诸如建筑物管理系统BMS之类的系统与该系统或其组件相接，并收集与系统或其部件有关的信息，甚至还改变系统或部件内的参数。然而，就ACR系统而言，这些控制系统的目的是使系统运行到所需的温度设定点并处于温度操作范围内，而不是在整体上优化整个系统的能耗。

这些控制器存在有许多不同的形式，例如：

·机电

·电子，例如：

ο独立。

ο联网。

ο集成。

ο物联网(IoT)。

ο基于网络。

·可编程逻辑控制(PLC)。

·建筑物管理系统(BMS)。

在HVAC和制冷控制器行业中存在这样一种固有观念：现有控制器所实现的节能难以或者甚至无法在节能效率方面得到改善。有一种观点认为，在可接受水平下节能效果是无法改进的，或者说是至少不值得进行改进，因为人们认为所实现的任何节能效果都相对较小，不值得投入研发费用。

本发明人已经发现，通过采用如下的控制器，可以在不损失空调舒适度的情况下极大地提高能量效率并显著地降低电力消耗，该控制器不仅能打开和关闭压缩机，而且还能同时控制以下一个或多个变量：制冷剂循环速率、通过冷却器的水流流量、冷凝器盘管上的气流速率(风扇速度)、蒸发器盘管上的气流速率、制冷剂温度、制冷剂压力、过滤器上的压降等，以及压缩机启动或停用时的打开温度和关闭温度。

本发明人还发现，在尝试优化水基制冷或冷却器系统的能量效率时，面临的一个具体困难在于：冷却水中的生物负载不断变化以及设备表面上形成了生物膜。

空调和制冷冷却盘管的表面一直都处于潮湿状态，这种潮湿状态是因为空气被冷却并受迫通过盘管而冷凝出水。所有一直都处于潮湿状态下的表面都会长出生物膜。生物膜是各种细菌和真菌在基质上的定殖，这些细菌和真菌在共生菌落中在基质表面上繁殖，其中营养物由各种有机物共用。

生物膜对冷却盘管的长期有效且高效的操作非常不利，主要原因有以下三个：

首先，生物膜是在热交换表面与被冷却空气之间的极佳绝缘体，因而严重降低了盘管的热交换效率。随着生物膜的厚度变厚，这种效率降低也会增大。

其次，对于所有生物体，生物膜中的细胞散发出酸性的废物，这些废物会让未经阳极化处理的铝热交换表面逐渐发生腐蚀。

第三，由于相邻冷却片之间的间隙随着生物膜的生长而不断减小，因此，在风扇的设定速度下通过盘管的空气会变少，或者在变速风扇的情形下，风扇必须发挥更大的功效，因此需要消耗明显更多的电能才能达到所要求的设定点温度。

这三个因素都给冷却装置的能效提高带来了极大的挑战。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种单一模块优化控制器，能够操作多种不同类型供暖、通风、空调和制冷(HVACR)系统中的任何一种HVACR系统，所述HVACR系统包括至少一个冷却单元，该控制器包括：

通信部分，该通信部分用于与一个或多个远程控制器终端进行通信；以及

控制部分，该控制部分可操作地与一个HVACR系统相关联，用于基于经由通信部分从远程控制器终端接收的一个或多个设置，来选择性地激活或停用至少一个冷却单元。

在一个实施例中，HVACR系统包括具有通过冷却盘管的水循环的冷水系统和用于引导空气穿过冷却盘管的风扇，其中控制部分选择性地控制一个或多个通过盘管的水循环流速；以及控制通过盘管的指定气流的风扇速度。

在一个实施例中，HVACR系统包括用于感测HVACR系统的输出的至少一个传感器，控制器响应于该至少一个传感器，使得选择性地激活或停用至少一个冷却单元受到该至少一个传感器的影响。在一个实施例中，该至少一个传感器连接到控制部分。在一个实施例中，该至少一个传感器包括电流互感器，用于测量系统电流并用于控制、测量和系统功能，以及操作和报警目的。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量系统空间或环境温度的温度传感器。在一个实施例中，该至少一个传感器包括压力传感器，用于测量冷却盘管和/或HVACR系统的过滤器上的压降。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量通过冷水系统的水流流速的流量传感器。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量空气湿度的湿度传感器。

在另一个实施例中，HVACR系统包括多个传感器，每个传感器用于感测HVACR系统的单独输出或输入，控制器响应于传感器，使得选择性地激活或停用该至少一个冷却单元受到多个传感器中的一个或多个的影响。在一个实施例中，多个传感器包括温度传感器。在一个实施例中，多个传感器包括压力传感器。在一个实施例中，多个传感器包括流量传感器。在一个实施例中，多个传感器包括生物膜生长传感器，用于感测HVACR系统的水冷却塔和/或水回路中的生物膜生长。

在一个实施例中，通信部分包括至少一个通信端口，用于实现与一个或多个远程控制器终端的外部连接。在一个实施例中，远程用户终端是能够运行控制软件的计算机，该控制软件可配置为操作多种不同类型的HVACR系统中的任何一种HVACR系统，以实现控制器和系统的期望功能运作。在一个实施例中，控制软件包括网络应用程序。在一个实施例中，网络应用程序包括端用户界面。在一个实施例中，网络应用程序包括技术人员界面。在一个实施例中，通信部分包括用于从控制器接收并存储操作数据的存储数据库。在一个实施例中，可通过网络应用程序访问操作数据。

在另一个实施例中，控制部分包括至少一个I/O接口。在其他实施例中，控制部分包括最多8个I/O接口。在又一个实施例中，控制部分包括最多32个通用I/O接口。

在一个实施例中，不同类型的HVACR系统包括由以下组成的组中的一个或多个：单压缩机；多压缩机；用于空调系统的冷却器；用于制冷系统的冷却器；逆变器系统和可变制冷剂流量(VRF)系统。

在一个实施例中，控制器占有大约120mm×120mm的面积。在一个实施例中，控制器占有大约100mm×100mm的面积。在一个实施例中，控制器占有大约80mm×80mm的面积。

在一个实施例中，HVACR系统包括多个冷却单元，并且控制器能够同时控制这些冷却单元中的每一个。

在一个实施例中，多个冷却单元中的至少一个冷却单元与冷却单元中的至少另一个冷却单元类型不同。

根据本发明的第二方面，提供了一种HVACR系统，包括：

根据第一方面的优化控制器；以及

可操作地与控制器相关联的至少一个冷却单元。

在一个实施例中，该至少一个冷却单元采用冷水系统的形式，该冷水系统具有通过冷却盘管的水循环以及用于引导空气穿过冷却盘管的风扇，其中控制部分选择性地控制以下中的一个或多个：通过盘管的水循环流速；以及控制通过盘管的指定气流的风扇速度。

在一个实施例中，HVACR系统包括用于感测HVACR系统的输出的至少一个传感器，控制器响应于该至少一个传感器，使得选择性地激活或停用至少一个冷却单元受到该至少一个传感器的影响。在一个实施例中，该至少一个传感器连接到控制部分。在一个实施例中，该至少一个传感器包括电流互感器，用于测量系统电流并用于控制、测量和系统功能，以及操作和报警目的。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量系统空间或环境温度的温度传感器。在一个实施例中，该至少一个传感器包括压力传感器，用于测量冷却盘管和/或HVACR系统的过滤器上的压降。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量通过冷水系统的水流流速的流量传感器。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量空气湿度的湿度传感器。

在另一个实施例中，HVACR系统包括多个传感器，每个传感器用于感测HVACR系统的单独输出或输入，控制器响应于传感器，使得选择性地激活或停用该至少一个冷却单元受到多个传感器中的一个或多个的影响。在一个实施例中，多个传感器包括温度传感器。在一个实施例中，多个传感器包括压力传感器。在一个实施例中，多个传感器包括流量传感器。在一个实施例中，多个传感器包括生物膜生长传感器，用于感测该至少一个冷却单元的水冷却塔和/或水回路中的生物膜生长。

在一个实施例中，通信部分包括至少一个通信端口，用于实现与一个或多个远程控制器终端的外部连接。在一个实施例中，远程用户终端是能够运行控制软件的计算机，该控制软件可配置为操作多种不同类型的HVACR系统中的任何一种HVACR系统，以实现控制器和系统的期望功能运作。在一个实施例中，控制软件包括网络应用程序。在一个实施例中，网络应用程序包括端用户界面。在一个实施例中，网络应用程序包括技术人员界面。在一个实施例中，通信部分包括用于从控制器接收并存储操作数据的存储数据库。在一个实施例中，可通过网络应用程序访问操作数据。

在另一个实施例中，控制部分包括至少一个I/O接口。在其他实施例中，控制部分包括最多8个I/O接口。在又一个实施例中，控制部分包括最多32个通用I/O接口。

在一个实施例中，不同类型的HVACR系统包括由以下组成的组中的一个或多个：单压缩机；多压缩机；用于空调系统的冷却器；用于制冷系统的冷却器；逆变器系统和可变制冷剂流量(VRF)系统。

在一个实施例中，控制器占有大约120mm×120mm的面积。在一个实施例中，控制器占有大约100mm×100mm的面积。在一个实施例中，控制器占有大约80mm×80mm的面积。

在一个实施例中，HVACR系统包括多个冷却单元，并且控制器能够同时控制这些冷却单元中的每一个。

在一个实施例中，多个冷却单元中的至少一个冷却单元与冷却单元中的至少另一个冷却单元类型不同。

根据本发明的第三方面，提供了一种根据第二方面的用于控制HVACR系统的方法，包括：

提供与远程控制器终端的外部连接；

经由远程控制器终端，将控制器配置为以优化方式操作至少一个冷却单元。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于减少具有至少一个蒸发器盘管的HVACR系统的能量使用的方法，包括：

提供用于控制根据第一方面的HVACR系统的功能运作的优化控制器；并且

为该至少一个蒸发器盘管提供盘管处理，使得控制器与盘管处理的结合使用将HVACR系统的能量使用减少15％以上。

在一个实施例中，控制器与盘管处理的结合使用将HVACR系统的能量使用减少18％以上。

在一个实施例中，控制器与盘管处理的结合使用将HVACR系统的能量使用减少20％以上。

在一个实施例中，盘管处理包括：

i)第一酶清洁步骤，包括使盘管与酶清洁溶液接触，从而提供经过清洁的盘管；以及

ii)第二步骤，包括用生物抑制聚合物涂层来涂覆经过清洁的盘管。

在一个实施例中，酶清洁溶液包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶或脂肪酶中的一种或多种。在另一个实施例中，酶清洁溶液包括蛋白酶和生物抑制有效的苯氧基醇。在又一个实施例中，酶清洁溶液包括蛋白酶、水溶性二醇醚溶剂和至少一种阴离子水溶助剂，例如碱金属烷基芳基磺酸盐。在又一个实施例中，酶清洁溶液包括一种或多种酶(比如，蛋白酶和淀粉酶)、杀生物型季铵生物杀灭剂和阴离子水溶助剂。

在一个实施例中，生物抑制膜包括酚类生物杀灭剂和聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯吡咯烷酮聚合物或共聚物，例如，基于丙烯酸共聚物的组合物、基于甲基丙烯酸共聚物的组合物、基于乙烯基共聚物的组合物、环氧树脂、环氧酯及其混合物。

在一个实施例中，生物抑制膜包括与三氯生复合的聚乙烯吡咯烷酮/聚乙酸乙烯酯共聚物。

在一个实施例中，生物抑制膜包括季铵生物杀灭剂和相容的聚合物，例如，聚乙烯醇，或者与季铵生物杀灭剂复合的马来酸酐/烷基乙烯基醚共聚物的半酯。

根据本发明的第五方面，提供了一种系统，包括：

至少一个HVACR系统，该至少一个HVACR系统包括至少一个冷却单元；以及

优化控制器，该优化控制器具有：

通信部分，该通信部分用于与一个或多个远程控制器终端进行通信；以及

控制部分，该控制部分可操作地与一个HVACR系统相关联，用于基于经由通信部分从远程控制器终端接收的一个或多个设置，来选择性地激活或停用至少一个冷却单元。

在一个实施例中，该至少一个冷却单元采用冷水系统的形式，该冷水系统具有通过冷却盘管的水循环以及用于引导空气穿过冷却盘管的风扇，其中控制部分选择性地控制以下中的一个或多个：通过盘管的水循环流速；以及控制通过盘管的指定气流的风扇速度。

在一个实施例中，该系统包括用于感测该至少一个HVACR系统的输出的至少一个传感器，控制器响应于该至少一个传感器，使得选择性地激活或停用至少一个冷却单元受到该至少一个传感器的影响。在一个实施例中，该至少一个传感器连接到控制部分。在一个实施例中，该至少一个传感器包括电流互感器，用于测量系统电流并用于控制、测量和系统功能，以及操作和报警目的。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量系统空间或环境温度的温度传感器。在一个实施例中，该至少一个传感器包括压力传感器，用于测量冷却盘管和/或该至少一个HVACR系统的过滤器上的压降。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量通过冷水系统的水流流速的流量传感器。在一个实施例中，该至少一个传感器包括用于测量空气湿度的湿度传感器。

在另一个实施例中，该系统包括多个传感器，每个传感器用于感测该至少一个HVACR系统的单独输出或输入，控制器响应于传感器，使得选择性地激活或停用该至少一个冷却单元受到多个传感器中的一个或多个的影响。在一个实施例中，多个传感器包括温度传感器。在一个实施例中，多个传感器包括压力传感器。在一个实施例中，多个传感器包括流量传感器。在一个实施例中，多个传感器包括生物膜生长传感器，用于感测该至少一个冷却单元的水冷却塔和/或水回路中的生物膜生长。

在一个实施例中，该系统包括一个或多个远程控制器终端，并且通信部分包括至少一个通信端口，用于实现与该一个或多个远程控制器终端的外部连接。在一个实施例中，远程用户终端是能够运行控制软件的计算机，该控制软件可配置为操作多种不同类型的HVACR系统中的任何一种HVACR系统，以实现控制器和系统的期望功能运作。在一个实施例中，控制软件包括网络应用程序。在一个实施例中，网络应用程序包括端用户界面。在一个实施例中，网络应用程序包括技术人员界面。在一个实施例中，通信部分包括用于从控制器接收并存储操作数据的存储数据库。在一个实施例中，可通过网络应用程序访问操作数据。

在另一个实施例中，控制部分包括至少一个I/O接口。在其他实施例中，控制部分包括最多8个I/O接口。在又一个实施例中，控制部分包括最多32个通用I/O接口。

在一个实施例中，不同类型的HVACR系统包括由以下组成的组中的一个或多个：单压缩机；多压缩机；用于空调系统的冷却器；用于制冷系统的冷却器；逆变器系统和可变制冷剂流量(VRF)系统。

在一个实施例中，控制器占有大约120mm×120mm的面积。在一个实施例中，控制器占有大约100mm×100mm的面积。在一个实施例中，控制器占有大约80mm×80mm的面积。

在一个实施例中，HVACR系统包括多个冷却单元，并且控制器能够同时控制这些冷却单元中的每一个。

在一个实施例中，多个冷却单元中的至少一个冷却单元与冷却单元中的至少另一个冷却单元类型不同。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”是指与该实施例相结合地描述的特定特征、结构或特点被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在整篇说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”不一定全部指相同的实施例，但是也可以指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式对特定特征、结构或特点进行组合，这通过本公开对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

如本文所用，除非另有说明，否则使用“第一”、“第二”、“第三”等序数形容词来描述共同的对象仅仅表示相同对象的不同实例被引用，而不是意图暗示所描述的对象必须为给出的顺序，如时间、空间、排序或任何其它方式。

在下面的权利要求书和此处的说明书中，术语“包括”、“其包括”或“包括有”中的任一个均是开放式术语，是指至少包含随后的元件/特征，但不排除其它元件/特征。因此，当在权利要求书中使用时，术语包括不应解释为限于随后所列的手段或元件或步骤。例如，包括A和B的装置的表达范围不应限于仅由元件A和B组成的装置。此处所使用的术语“包含”或“其包含“或”其包含有“中的任一个也是开放式术语，也指至少包括该术语随后的元件/特征，但不排除其它元件/特征。因此，包含与包括同义并且是指包括。

如本文所用，与指示质量相反，术语“示例性”是在提供示例这一意义上使用。也就是说，“示例性实施例”是作为示例提供的实施例，与必然是示例性质量的实施例相反。

附图说明

仅通过示例的方式，现在将参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1A是根据本发明的一个实施例的控制器的概念性框图表示；

图1B是根据本发明的另一个实施例的控制器的概念性框图表示；

图2是包括图1A的控制器的系统的框图；

图3是分别示出了图1A和图2的控制器和系统的操作的流程图；以及

图4是已知的空调或制冷回路。

具体实施方式

首先参考图1A和图2，提供了单一模块优化控制器100，单一模块优化控制器100能够操作任何已知类型的供暖、通风、空调和制冷HVACR系统(HVACR系统由附图标记101表示)，该HVACR系统包括所有ACR系统。在本文讨论的优选实施例中，HVACR系统101采用空调单元的形式。然而，应当理解的是，控制器100可以与实际任何HVACR系统一起使用，并且可以与包括制冷系统在内的许多其他系统一起使用(这将在下面进一步详细讨论)。控制器包括用于与互联网、云端、中央服务器系统以及形式为网络应用程序103的一个或多个远程控制器终端进行通信的通信部分102，并且还包括控制、测量、监测和优化部分(称为控制部分104)。HVACR系统101的空调单元包括至少一个具有压缩机的冷却单元，其中控制部分与HVACR系统101可操作地相关联，用于基于经由通信部分102从网络应用程序103接收的一个或多个设置，来选择性地激活或停用至少一个冷却单元。

更具体地参考图2，整个端到端系统200内的控制器100的框图包括：

·端用户界面201，其包括端用户可见的网络应用程序的元件。

·技术人员界面202，其包括技术人员可见的网络应用程序的元件。

·网络应用程序203，其形式为通信部分102所服务的网站，具备控制各种参数的能力。

·控制、操作和接口软件(称为控制软件204)，其形式为在通信部分102上运行的应用程序。主应用程序将控制HVACR系统101的输入/输出以及日志数据。将存在有用于监督系统、发送系统消息和其他功能的补充应用程序。

·通信部分102，其形式为具有3G/网络连接的传统核心单元硬件。

·控制部分104，其形式为具有所需的数字和模拟的输入和输出的传统I/O硬件。

·代表多种类型的空调或制冷系统中的一种的HVACR系统101。

·代表具有RS232、RS485、Modbus或需求响应启用装置(DRED)接口的多种类型的外部系统中的一种的第三方监测系统206，例如在一个实施例中，第三方监测系统206包括功率计、第三方AC系统和第三方操作系统。

·代表多种类型的附加传感器中的一种的附加传感器207，包括但不限于热敏电阻、电流传感器(其包括用于测量系统电流的电流互感器，并且还用于控制、测量和系统功能，以及操作和报警目的)、压力传感器和流速传感器等。

在一些优选实施例中，将通信部分102和控制部分104组合成了单个装置，但在本说明书中根据它们的相对功能而在概念上进行了分开。通信部分102实现与控制器100的双向通信，并且能够用于：接收命令并将其中继到控制器100；以及从控制器100接收并存储数据。通信部分102包括内置的3G调制解调器，其中经由为控制器分配的IP地址访问该3G调制解调器，而控制器允许根据需要下载、解密和上报所存储的数据。此外，通信部分102允许向接收器发送警报，并且响应于警报或者根据需要，通信部分还允许经过授权的技术人员调整控制器100内的任何设置。此外，通信部分102包括有线和无线通信能力。

通信部分102的具体实施例包括以下硬件：

·SIM卡卡座，允许使用3G SIM卡。

·用于可扩展内存的SD卡卡座。

·运行嵌入式软件的处理器。

·局域网(LAN)的以太网连接。

·3G信号的天线连接。

通信部分102消耗的是通过电源连接器提供的12V电力，并且还提供电源和USB连接，以便与控制部分104连接。通信部分102为控制部分104提供驱动程序固件。此外，通信部分102提供标准调制解调器/路由器功能，包括

·动态主机配置协议(DHCP)。

·虚拟专用网(VPN)。

·防火墙。

·强制访问控制(MAC)/IP/端口过滤。

·动态域名系统(DNS)。

·网络时间。

·事件记录。

·系统看门狗。

·安全Shell(SSH)。

然而，本领域技术人员将理解的是，在其他实施例中，根据需要使用相当的替代组件。

控制部分104采用称为“Aeris Universal I/O”的I/O控制装置的形式。控制部分104包括具有最多32个I/O接口的单一I/O层。

控制部分104的具体实施例包括以下硬件配置可能性：

·十六个电隔离数字输入/输出。

·一个电隔离4至20mA模拟输出。这需要外部回路电源。

·一个电隔离0-10VDC模拟输出。

·8个4至20mA模拟输入。

·三个电流互感器输入。

·两个双线PT100热敏电阻输入。

·四个电阻温度传感器。

·可针对RS232、RS422、RS485或MODBUS端口连接器进行配置的串行端口。

上述输入/输出可配置为在数字与模拟之间改变的通用点。

在图1B所示的实施例中，控制器100包括多个控制部分104，所示实施例具体包括八个控制部分(每个控制部分与控制部分104相同，因此，使用相同的附图标记)。由于每个控制部分仅具有一个I/O层，因此，当需要更多的I/O层时，在这种情况下是八个控制器模块(因此是八个I/O层)，采用这样的实施例。将基于控制器100的期望测量、计量和监测功能所需的附加输入和输出的数量来选择控制部分中I/O层的数量。

HVACR系统101基本上与图4中所示的由附图标记400表示的已知系统相同，并且包括从一个或多个冷却器供应的冷水，同时系统101具有通过冷却盘管的水循环以及用于引导空气穿过冷却盘管的变速风扇。在各实施例中，HVACR系统101包括最多六个冷却单元。在其他实施例中，HVACR系统包括一个或多个单速风扇。在其他实施例中，使用其他类型的冷却或制冷系统，并且这些冷却或制冷系统与控制器100同样兼容。

附加传感器207经由以下中的一个或多个与控制部分104相接：Modbus、DRED、数字输入/输出和模拟输入/输出。传感器207包括但不限于：

·温度传感器，用于测量系统的温度和待冷却空间的温度等。

·压力传感器，用于测量冷却盘管和/或HVACR系统的过滤器上的压降。

·流量传感器，用于通过对冷水及冷凝水泵进行变速控制来测量通过冷水系统的水流流速。

·湿度传感器，用于测量系统的湿度和待冷却空间的湿度等。

·挥发性有机化合物(VOC)传感器，用于测量室内空气质量。

如上所述，电流传感器可以采用电流互感器(CT)的形式。就CT的使用而言，它们在控制器内执行不同的功能，包括：

·测量单个HVACR系统(例如空调系统)内各个组件的电流，这样的组件包括供气风扇以及任何一个压缩机；

·测量总空调电流，但相对于以下任何一个对值进行列表：供气风扇；以及任何一个压缩机；

控制器识别各个值，与控制器的输出功能相比，这些值又能以各个组件的实际运行性能的形式提供正反馈。如果当前范围超出了控制器监测的选定范围，则将经由通信部分102发出警报，该警报将通过文本、电子邮件、仪表板屏幕或本地警报进行警示。

测量到可变制冷剂流量(VRF)或逆变器的电流，并且该电流还用于确定相对于空调单元的制冷负载的最有效优化水平。这与当和具有需求响应启用装置(DRED)的空调单元相接时的电流消耗直接相关。

远程控制器终端能够指示控制部分104启用选择性控制。在不同的实施例中，可从可编程计算机、便携式计算机、能够显示和操纵数据的专用终端以及经过适当编程的移动电话或类似装置来访问网络应用程序103。此外，在各实施例中，远程控制器终端位于远离控制部分104的位置，并且通过已知的通信手段与其进行通信。

在一个实施例中，远程控制器终端自身从经由通信部分102获得的信息中学习如何提高系统101的能量效率。此信息是从在同一系统101内操作的其他优化模块100接收，并将信息发送回远程控制器终端，以对这些优化模块所监测的区域进行调整。

控制部分104从网络应用程序103接收指令，以选择性地控制HVACR系统101的多个组件的功能运作。例如，对于可变风扇速度冷水系统，控制部分104控制通过冷却盘管的水循环的循环流速，并且还通过对风扇电机进行变速控制来控制冷却盘管上风扇的气流流速(风扇速度)。

一般而言，传感器的总和是由系统的控制部分104评估，从而进行舒适或优化调整和/或监测来自传感器的数据，以便用于分析。

传感器以及对HVACR系统101的组件的控制都是基于HVACR系统101的卸载阀的设定点或操作。压缩机的启动和停用将使系统的能量效率最大化，同时还维持空间中的预选平均温度。

控制器100的单个单元可经由BUSNET或无线通信连接到另一个单元。在其他实施例中，在一个系统中使用控制器100的多个单元。

控制部分104包括实现所需接口的若干协议，它们包括：RS232/485、Modbus和建筑物自动化和控制网络(BACnet)等，所有这些都是国际接口。

尽管是含蓄性的，但为了完整起见，也提及到了通信部分102在控制器100内部连接到控制部分104。在其他实施例中，可以使用对ACR设备的完全独立操作来执行健康和使用监测(HUM)，并且控制器100可以用于与其旁边的单元相接并同时执行该功能。

控制器100是在已知系统的基础上作出的重大改进，而这需要占地面积大得多的完全不同的硬件才能执行附加功能。控制器100的占地面积大约为120mm×120mm，也就是占地面积大得多的具有其他工业标准单一功能系统的最大尺寸单元。在另一个实施例中，控制器100的占地面积大约为100mm×100mm。在又一个实施例中，控制器100的占地面积大约为80mm×80mm。

控制部分104结合控制软件204操作，控制软件204基于输入计算出优化性能并指示HVACR装置(经由控制部分104)以特定方式操作。此外，控制软件204可配置为以优化方式操作不同类型的HVACR系统。

如上所述，单个控制器通常操作单个空调单元。不过，最多250个控制器可以经由控制器100上的LAN通信端口连接在一起，形成BUSLINK通信，并且在这种情况下，所有连接在一起的控制器都可以通过LAN母线槽(Busway)单独访问。

一般情况下，现有的优化系统仅评估系统的一个或两个参数，并且不知道总体系统操作。如上所述，不同ACR设备(例如，1、2、4或8压缩机系统和冷却器系统)的优化通常需要极其不同的优化器。然而，控制器100能够优化所有这些系统。控制器100还可以从一种技术的系统重新定位到任何其他技术的系统，其中选择相关联的软件程序来对技术实施操作。

控制器100允许：

·在设备层面持续优化压缩机(和在每个单元的层面一样)。

·控制器与内置优化的组合。

·与所有已知系统相接的一个装置，包括：

ο单个压缩机。

ο最多8个的多压缩机或多级。

ο用于空调系统的冷却器。

ο用于制冷系统的冷却器。

ο逆变器系统。

ο可变制冷剂流量(VRF)系统。

此外，控制器100可以优化以下任何特定压缩机系统：

·简单定速压缩机，制冷容量为2kWr到30kWr：

ο此接口相对于压缩机的循环和/或操作空间温度来优化压缩机，并且是硬连线接口。

·用于具有特定DRED或Modbus接口的逆变器和VRF系统的变速压缩机：

ο此接口相对于所消耗的电机电流和/或空间温度来优化压缩机。如果是DRED接口，则它是硬连线接口。如果存在Modbus连接，则它是高级接口并且在控制器100内设置改变参数，控制器100经由Modbus提供指令，以在系统内发起优化。

·单速往复式压缩机，具有最多4个卸载级：

ο此系统相对于压缩机的卸载和空间温度进行了优化，或者如果是冷水系统，则它相对于冷态离开的冷水温度进行操作。其是硬连线接口。

·具有2至8个压缩机的多压缩机系统：

ο这些系统相对于压缩机的循环和空间温度进行了优化。

ο如果这些系统是较大的制冷系统(相对于吸入压力对其进行控制)，那么，安装附加的制冷剂压力传感器，以使系统相对于吸入压力进行优化。

·螺杆式压缩机系统通常具有专有控制系统，该控制系统具有低电平输入点(0至10VDC或4至20mA)，这些螺杆式压缩机系统设置在控制器100内来提供该信号的变型，从而与系统集成来向系统提供功能优化。

·螺杆式冷却器也可以经由其卸载电磁阀实现相接，这些卸载电磁阀最多可以有四级。根据控制平台的温度或吸入压力，使用分级解决方案。

·离心式压缩机系统如上所述，但卸载阀除外。

如果螺杆式和离心式压缩机系统具有来自已经提供设定点调整的监控与数据采集(SCADA)、可编程逻辑控制(PLC)系统或BMS的现有更高级控制，那么，该现有系统经由来自控制器100的0至10VDC或4至20mA输出的低电平接口或者经由Modbus或BACnet接口与控制器100相接，并且经由接口提供此附加信息能影响对压缩机的优化。

除了每种类型的空调和制冷系统中压缩机操作的基本优化之外，控制器100还可以提供：

·系统控制。

·包装空调单元和空气处理单元的设备监测和报告可能性，包括：

ο空间温度。

ο盘管上的温差。

ο盘管上的压差。

ο过滤器上的压差。

ο盘管表面处的气流。

ο管道空气压力。

ο变速驱动器(VSD)控制。

ο风扇安培。

ο压缩机安培。

ο整个单一设备能耗。

ο上述每个参数的实时监控。

ο故障报告和报警。

·冷却器的设备监测和报告可能性，包括：

ο离开和进入水温。

ο冷却塔和水回路的生物膜定植。

ο冷却器流速。

ο冷却器压力。

ο压缩机放大器。

ο整个冷却器能耗。

ο上述每个参数的实时监控。

ο故障报告和报警。

除了基本优化之外，控制器100还对所有上述系统报告：

·经由电流互感器持续操作或压缩机故障。

·操作温度。

·盘管温差。

·盘管上的压降。

·盘管表面处的气流。

·风扇消耗的电流。

·过高温。

·过低温。

·压缩机故障。

·风扇故障。

·特定过程或客户要求所需的其他参数。

·室内空气质量。

·全功率计量和监测，其中收费等级表测量：

ο kW

ο kWh

ο kVa

ο kVar

ο功率因数

ο安培(3相或单相)

ο线电压

控制器100还可以集成到BMS或SCADA系统，从而成为该总操作平台的集成部分。

在一些实施例中，功率监测与控制器100控制和/或优化的单元有关。在其他实施例中，功率监测同时是其他系统或整个站点的功率监测。

在一些实施例中，控制器100是非通信型非联网装置，该装置被初始编程并保持隔离来执行编程功能。在更优选的实施例中，控制器100是完全联网且可互操作的控制和压缩机优化装置。在其他实施例中，取决于设置的特定环境和要求，使用不同级别的通信和网络连接。

通过与内置调制解调器进行通信的网络接口访问通信部分102。

控制软件204包括从控制部分104的数字输入(例如恒温器输出)和模拟输入(例如热敏电阻和电流互感器)获取输入的程序。程序应实施算法来优化和/或控制HVACR系统101。由程序设置数字输出(例如压缩机开/关信号，供暖开/关信号)以及模拟输出(例如冷却器设定点)。

也可以绕过程序，使得HVACR系统101可以照常运行。

值得注意的是，程序是可调节的，可调节元素包括与HVACR系统101相关联的所有温度、打开时段和关闭时段。控制系统的程序应基于温度而不是恒温器信号来实现控制回路。

在一些实施例中，参数数据以每分钟一次的速率记录到内部存储装置，同时所有日志条目应被加上时间戳。日志文件类型应该是灵活的，以允许在不同类型的系统中记录不同的参数，并且日志文件将保持在通信部分102上至少一年。在其他实施例中，数据将被保留至少一年以上。在适当的情况下，将针对每个参数存储日志记录内部的最小值和最大值。

应记录以下数据(如果在该系统中可用的话)：

·表格中的日期/时间[dd/mm/yyyy hh：mm：ss]

·温度[摄氏度/华氏度]

·每个压缩机的开/关时间[小时]

·按时请求每个压缩机(恒温器信号的累积)[小时]

·绕过模式下的时间[小时]

·节能模式下的时间[小时]

·温度超控模式下的时间[小时]

·系统电流[安培]

·压缩机电流[安培]

·风扇电流[安培]

·压力[PSI/Bar/kPa]

·水温[摄氏度/华氏度]

·设定点[温度(摄氏度/华氏度)，压力(PSI/Bar/kPa)]

·压缩机盘管上的温差[摄氏度/华氏度]

·蒸发器盘管上的压差[PSI/Bar/kPa]

·过滤器上的压差[PSI/Bar/kPa]

·蒸发器盘管表面处的气流[m/s]

·管道空气压力[PSI/Bar/kPa]

·冷却器压力[PSI/Bar/kPa]

·变速驱动(VSD)控制设置

·来自第三方功率监测系统的数据，包括：

ο电压[V]

ο电流[A]

ο功率[kW]

ο用电量[kWh]

ο功率因数[％]

·系统警报列表

控制软件204具有以下硬件的驱动程序：

·电流互感器(CT)

·温度传感器(PT100)

·数字输入

·数字输出

·模拟输入

·模拟输出

· DRED接口

· BACnet

· Modbus

任何模拟输入或输出(包括CT)都可以选择进行线性校准，从而将模数转换器(ADC)或数模转换器(DAC)性能方面或HVACR系统101的设置方面的任何差异考虑在内。

控制器100经由ModBus与第三方功率监测系统连接。应如上所述地记录参数。

编程受到保护以最大限度地减少篡改。这包括对网络控制参数的参数范围检查、对所有形式的访问的密码保护、用于针对通信部分102和控制部分104的硬件的直接访问的防火墙。

系统200支持仅针对以下系统类型优化的程序：

·定速单压缩机

·单速逆变器应为变速逆变器

·可变制冷剂量(VRV)

·三级

·定速双压缩机

·定速4压缩机

·定速8压缩机

系统200支持仅针对以下系统类型优化的控制器的程序：

·定速单压缩机

·定速双压缩机

·定速4压缩机

系统200支持冷却器控制，并允许在修改很少或没有修改的情况下添加其他系统类型。

系统200记录日期和时间，因此能够每周在特定时间打开和关闭HVACR系统101。

如上所述且在图2中，网络应用程序203应支持不同的用户类型-端用户和技术人员。

端用户界面201允许在非常窄的范围内控制温度设定点，并在仪表板上显示以下信息：

·温度

·功率

·电流

·当前压缩机状态

技术人员界面202包括端用户界面201的所有特征，另外还包括：

·更新所有程序参数

·重新编程软件

·能够下载所有日志文件

·能够设置/读取任何输入或输出(除了当前由软件算法控制的输出之外)

系统200还能够生成SMS和电子邮件警示，警示的类型可从网络接口203进行配置。警示类型包括：

·系统重启-包括重启原因(如果已知的话)

·没有SD卡

·SD卡快满了

·SD卡已满

·数字输入读数与数字输出设置不匹配

·任何超出预期范围的测量模拟输入，包括：

ο电流

ο温度

ο压力

ο温差

·驱动程序设置/读取错误

·失去与Modbus装置的通信

·失去与控制部分104的通信

·总压缩机打开时间达到限值

·总压缩机开/关循环次数达到限值

·篡改警示(任何未经授权的登录尝试)

在各实施例中，系统200还能够对任何输入和输出进行实时监测，并且具有用于调整任何输出的低级控制模式。

参考图3，用于设置系统200的过程通过网络应用程序203完成。步骤301是选择特定解决方案，解决方案例如是控制商业建筑物的多个空调单元的功能运作。这促使控制软件204在步骤302中提出初始优化操作算法，并在步骤303中将该算法输入到控制器100中。该优化操作是基于将某个设定点参数维持在给定水平下(尽管该设定点可以发生改变)，并且在优选实施例中，此设定点参数是HVACR系统的“离开/出口水温点”。因此，为了将出口水温保持在预定温度，控制器100将继续控制特定类型的HVACR系统设备，这些HVACR系统设备中的一些在用附图标记304标记的框内列出。这种控制涉及调节HVACR系统的许多组件的性能，例如，打开或关闭单速风扇、使变速风扇减慢或加快、使通过冷水系统的水流减慢或加快等。在步骤305中，设备界面接收来自控制软件204和个人设备的输入，并将该信息提供给HVACR系统，其中一些信息在用附图标记306标记的框内列出。在步骤307中，监测系统206监测个人设备和HVACR系统的输出，其中监测参数包括温度、压力和流量，这些都列在用附图标记308标记的框内。最后在步骤309中，BMS接口接收来自个人设备、HVACR系统和监测系统206的输入，该框用附图标记310标记，示出了一些通用的不同类型的BMS。随后，完成系统200的设置(由步骤311表示)，并且开始控制器和系统的常规功能运作。

如上所述，控制器100的功能运作去掉了“变化的设定点”。也就是说，将某个设定点(例如，某个出口水温点)初始设定为达到所需的室温。特别地，基于从对HVACR系统101的某些方面进行监测的传感器207接收到的数据，该数据将被反馈到控制软件204中，这样便会调整操作算法，进而改变设定点。

根据上述对操作算法的调整，控制器100以及系统200是自动化的自我改进直观系统，这种系统本质上通过反馈进行“学习”，从而更高效地运作。

在其他实施例中，设定点参数不是出口水温。在HVACR系统是制冷系统的实施例中，设定点参数是制冷系统吸入压力或温度。在设定点参数是吸入压力的情况下，为了适用，可以选择相关联的测量参数，例如PSI、Bar或Kpa。

在其他实施例中，控制器100使用除以上所述的设定点参数之外的设定点参数。在其他实施例中，控制器100使用多个设定点参数。

控制器100的功能运作优于其他使用了以“固定定时”运作的相对简单控制器的已知装置，这种固定定时仅涉及打开/关闭定速HVAC系统和/或减慢变速HVAC系统的速度。

控制器100的有利功能运作的另一个例子是在HVACR系统的过滤器上积聚灰尘的情况。这种灰尘积聚导致气流被抑制并且气流压力下降，这又使HVACR系统得更努力地运转才能提供必要的冷却。控制器100能够识别出压力下降，并且可以推断这是由灰尘过滤器引起的。然后，控制器100可以提供建议对过滤器进行清洁或更换的反馈。

如前所述，当考虑优化冷却和制冷系统的能量效率时，存在于热交换盘管上的生物膜会造成相当大的困难。本申请人已经注意到，通过与蒸发器盘管的特定“盘管处理”相结合地使用控制器100，可以达到更大的节省效果。此外，存在于冷却塔和水回路中的生物膜对热交换效率产生了不利影响，并带来了与军团杆菌有关的健康问题。

众所周知，生物膜难以从表面清除掉，其原因归结起来就是：从细胞渗出到基质的蛋白质和粘多糖以及多糖和其他碳水化合物在细胞之间形成粘附，使得生物膜的附着十分顽固。此外，生物膜呈现出了包含多种其他生物分子、死亡细胞的表面“粘液”，这一层表面“粘液”保护生物膜免受生物杀灭剂和其他机制的影响，不然，就能容易地清除掉生物膜。

传统上，已经通过如下方式去除了生物膜：对受影响的表面进行干燥，然后通过超高压水流冲击，或者长时间暴露于高碱性洗涤剂流中来施加力。

这些传统技术都不能用于热交换冷却盘管，这是因为热交换冷却盘管通常是由紧密聚集(常见间隙为2mm至3mm)的未经阳极化处理的铝与薄薄的柔性散热片构成，其中散热片附接到制冷剂行进通过的铜管。虽然可以选择进行干燥(但通常不行)，但也不能利用散热片之间的磨损，因为高压水流冲击会破坏软性铝片的边缘，并且任何碱会立即开始对未经阳极化处理的铝造成严重的腐蚀。

这种情况下采用的针对冷却盘管的“盘管处理”是两步法，首先对盘管进行多酶清洗，然后再施加生物抑制聚合物膜。

每种酶通常只能消化一类生物分子。在各种现场试验中已经证明，蛋白水解酶或蛋白酶(消化蛋白)、淀粉酶(消化多糖)、纤维素酶(消化纤维素和相关碳水化合物)和脂肪酶(消化甘油三酯)的组合可以成功消化在各种地理区域和环境中的热交换冷却盘管上生长的生物膜。此外，这些酶制剂表现出接近于中性的pH，因此对冷却盘管没有腐蚀性影响。通常，这些制剂是作为水性浓缩物存在，在使用时用温水对其进行稀释，喷到冷却盘管的所有有效区域上，使其静置至少20至30分钟，然后再用低压水冲洗掉。已证实该工艺可有效地去除生物膜。

适合的清洁方案在Novapharm Research(Australia)Pty Ltd的在先公开专利申请中进行了详述，例如，PCT公开号WO/2009/135259(标题为“仪器清洁剂”(InstrumentCleaner)，PCT/AU2009/000564)和PCT公开号WO/2008/009053(标题为“低泡清洁剂”(LowFoaming Cleaner)，PCT/AU2007/000999)。

在一个实施例中，清洁方案包括包含蛋白酶和生物抑制苯氧基醇的组合物的使用。在各实施例中，该组合物有利地包括一种或多种水解酶，以及可选地，作为活性保护剂的硼或硼化合物。

在另一个实施例中，清洁方案包括不含表面活性剂的组合物的使用，该组合物含有蛋白酶并且可选地另外含有一种或多种水解酶，包括但不限于脂肪酶、纤维素酶和淀粉酶。不含表面活性剂的组合物还包括水溶性二醇醚溶剂、至少一种阴离子水溶助剂(通常为碱金属烷基芳基磺酸盐，例如二甲苯磺酸钠或枯烯磺酸盐)。

在又一个实施例中，清洁方案包括液体组合物的使用，该液体组合物包括：一种或多种酶(比如，蛋白酶和淀粉酶)、杀生物型季铵生物杀灭剂和阴离子水溶助剂。该液体组合物可以包括作为活性保护剂的硼或硼化合物和/或具有2至6个羟基的多元醇。

上述所有清洁方案可以根据生物膜的具体情况进行定制，并且如果需要的话，可以将所提及的酶组分扩大至完整的多酶范围(蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶)。

在重新开始冷却功能时，生物膜迅速开始在冷却盘管上再生。因此，为了保持优化的热交换性能，需要对这些有效表面进行处理。

“盘管处理”过程的第二部分包括向刚经过清洁的表面施加膜，该膜包括一种或多种与亲水但不溶于水的聚合物复合(未发生反应)的常用生物杀灭剂。在两种情况下，聚合物/生物杀灭剂复合物可以溶解在乙醇中，并在生物膜被消化并冲走之后喷到盘管表面上。通常，处理持续12个月至36个月，之后必须再次对表面进行清洁和处理。这些生物杀灭剂和聚合物如Novapharm Research(Australia)Pty Ltd的在先公开专利申请中所公开的那样，例如，PCT公开号WO/2004/103071(标题为“生物膜生长的抑制”(Biofilm GrowthPrevention)，PCT/AU2004/000650)和PCT公开号WO/2006/081617(标题为“生物抑制聚合物”(Biostatic Polymer)，PCT/AU2006/000130)，这些专利申请的公开内容通过引用的方式并入本文中。

一种处理包括施加酚类生物杀灭剂和聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯吡咯烷酮聚合物或共聚物的溶液，例如，基于丙烯酸共聚物的组合物、基于甲基丙烯酸共聚物的组合物、基于乙烯基共聚物的组合物、环氧树脂、环氧酯及其混合物。

特别优选的是与三氯生复合的聚乙烯吡咯烷酮/聚乙酸乙烯酯共聚物。

另一种处理包括施加季铵生物杀灭剂和相容聚合物的溶液，例如，聚乙烯醇，或者与季铵生物杀灭剂复合的马来酸酐/烷基乙烯基醚共聚物的半酯。

事实上，让发明人感到惊讶的是，试验已经表明了，与如上所述的蒸发器盘管的特定处理相结合地使用本文描述的控制器将会使总的成本节省改善程度大于部件的总和。下表给出了在一周内分别进行的一系列试验的结果：

如上表所示，单独的控制器(‘仅优化器’)比正常功能运作(‘仅AC控制’)节省了大量能量。此外，单独的“盘管处理”(‘仅盘管处理’)比正常功能运作节省了大量能量。不过，如上所述，这两种技术的组合提供了意想不到的协同作用，提供了比各部分的总和更出色的能量节省。

具体观察“仅AC控制”功能运作，当因为过度使用HVACR系统而在盘管上开始形成积聚时，会降低HVAC系统的输出，从而迫使其更加努力地运转(即消耗更多功率)才能达到一定的室温。由于系统更加努力地运转且更频繁地打开/关闭以尝试达到并保持期望温度，使得室温出现了更大的变化。之所以产生这种现象是因为已知装置相对简易的功能运作能力。然而，用于“仅优化器”功能运作的控制器100接收更多的反馈信息，并且能够利用此信息完成更多的事情，从而改变其行为，更有效地达到期望温度。这样便使得温度的激烈变化少得多，并且对HVAC系统的压力也小得多。

用于优化HVACR系统101的每个软件程序遵循一组规则。如果检测到某个条件，则该程序将相应地动作。以下仅为示例，并且需要指出的是，所有数值都是可配置的，尤其是可配置来调整时序参数。某些程序示例如下所示。

示例A.1：单压缩机定速系统-仅优化

所使用的输入/输出是：温度参考、一个数字输入(恒温器)以及一个数字输出(压缩机)。

所有操作都是基于检测到恒温器请求打开和关闭压缩机的时间段。

本示例的规则如下：

·A.1.2.1如果检测到短循环，则将对压缩机应用7分钟的关闭时段。

·A.1.2.2如果打开时间在10分钟到20分钟之间，则将对压缩机应用6分钟的关闭时段。

·A.1.2.3如果打开时间在20分钟到30分钟之间，则必须在30分钟时段内对压缩机应用两个6分钟的关闭时段。关闭循环之间必须间隔至少有10分钟。注意：时间调整为6+10+6+10＝32。

·A.1.2.4如果打开时间大于30分钟，则将对压缩机应用7分钟的关闭时段。

·A.1.2.5如果达到了超控温度(冷却时大于最大值或供暖时小于最小值)，则系统将进入绕过模式，其中，恒温器直接控制压缩机。此模式持续到温度回到超控温度内，并且间隔差1℃。

·A.1.2.6如果超过一小时没有恒温器输入，则软件将确定系统已被关闭(即整夜)。此模式将覆盖规则5。

ο A.1.2.6.1如果在此之后存在超过21分钟的打开时间，则将应用6分钟的关闭时段。

ο A.1.2.6.2如果在初始的6分钟关闭时段后还有另一个21分钟的打开时间，则将应用7分钟的关闭时段。

ο A.1.2.6.3将应用21分钟打开和7分钟关闭的循环，直到恒温器信号关闭。

ο A.1.2.6.4在此之后，该循环将恢复到规则1至4。

·A.1.2.7短循环：这是压缩机以其最短时段关闭和打开的状况。系统在检测到以下序列时将会定义出短循环：

ο 4分钟打开；

ο 4分钟关闭；

ο 4分钟打开；以及

ο 4分钟关闭。

示例A.2：双压缩机定速系统-仅优化

所使用的输入/输出是：一个温度参考、两个数字输入(恒温器级1、恒温器级2)和两个数字输出(压缩机1、压缩机2)、三个模拟输入以及每个压缩机的CT输入。

本示例的规则如下：

·A.2.2.1在低负载条件下(其中恒温器只有一个输出打开)，该系统将遵循单压缩机定速系统的规则。

·A.2.2.2在低负载条件下，将仅使用压缩机1。

·A.2.2.3当第二恒温器输出打开时，第二压缩机将按照单压缩机定速系统的规则运行，而第一压缩机将保持打开状态。

示例A.3：四压缩机定速系统-仅优化

所使用的输入/输出是：一个温度参考、四个数字输入(恒温器级1、恒温器级2、恒温器级3、恒温器级4)、四个数字输出(压缩机1、压缩机2、压缩机3、压缩机4)、一个模拟输入、每个压缩机的CT输入以及一个模拟输出。

本示例的规则如下：

·A.3.2.1在低负载条件下(其中恒温器只有一个输出打开)，该系统将遵循单压缩机定速系统的规则。

·A.3.2.2在低负载条件下，将仅使用压缩机1。

·A.3.2.3当第二恒温器输出打开时，第二压缩机将按照单压缩机定速系统的规则运行，而第一压缩机将保持打开状态。

·A.3.2.4当第三恒温器输出打开时，第三压缩机将按照单压缩机定速系统的规则运行，而第一和第二压缩机将保持打开状态。

·A.3.2.5当第四恒温器输出打开时，第四压缩机将按照单压缩机定速系统的规则运行，而第一、第二和第三压缩机将保持打开状态。

示例A.4：冷却器优化

所使用的输入/输出是：一个水温参考、多个数字输入(取决于特定冷却器)、多个数字输出(取决于特定冷却器)、CT输入以及用于水设定点的一个模拟输出。

本示例的规则如下：

·A.4.2.1优化包括改变冷却器的设定点。设定点将按照已知因子以每半小时一次的速率增大，时间持续5分钟至11分钟。

·A.4.2.2设定点增大的时间取决于在过去半小时内水温达到设定点以上的程度。

·A.4.2.3如果水温过高，则将绕过优化。

示例A.5：热泵优化

所使用的输入/输出是：一个温度参考、四个数字输入(恒温器级1、恒温器级2、恒温器级3、恒温器级4)、四个数字输出(压缩机1、压缩机2、压缩机3、压缩机4)，一个模拟输入以及每个压缩机的CT输入。

本示例的规则如下：

·A.5.2.1将每小时四次向每个压缩机应用标准关闭时间。

·A.5.2.2如果温度低于设定点，关闭时间将减少。

·A.5.2.3如果温度超过设定点，关闭时间将增加。

·A.5.2.4将在压缩机之间轮流进行压缩机关闭循环，以平衡压缩机操作时间。

示例A.6：三级优化

所使用的输入/输出是：一个温度参考、三个数字输入以及三个数字输出。

本示例的规则如下：

·A.6.2.1当输入一和三打开时，输出1将打开，直到输入三关闭；

·A.6.2.2当输入二和三打开时，输出2将打开，直到输入三关闭；以及

·A.6.2.3当所有输入都打开时，输出3将打开，直到输入三关闭。

示例A.7：逆变器优化

所使用的输入/输出是：一个温度参考、一个CT输入、一个数字输入以及三个数字输出。

本示例的规则如下：

·A.7.2.1当20分钟之后电流消耗在80-100％之间时，输出三将打开7分钟；

·A.7.2.2当20分钟之后电流消耗在50-79％之间时，输出二将打开8分钟；以及

·A.7.2.3当20分钟之后电流消耗在10-49％之间时，输出一将打开8分钟。

结论

出于多种原因，控制器100优于现有技术，这些原因具体包括：

·允许修改和重新校准控制器，以适应任何类型的HVACR系统。如上所述，这种修改通常需要的是非常明确的第三方系统和解决方案，并且这可以在单元本身处完成，可以经由3G调制解调器链路完成，或者可以经由第三方接口完成。

·完全不改变HVACR系统的设计。控制器100仅更改了系统的功能运作以使节能最大化。

·可使单元从任何其他设备处重新定位和重新定位至任何其他设备，并将其设置为该单元。

·自动化的自我改进直观系统，其本质上通过“学习”来发挥功能，进而节省功率。

·该单元降低了运行HVACR系统所需的功率，从而极大地节约了能源。

·当与本文所述的两步“盘管处理”相结合地使用时，所产生的节能效果甚至大于独立工作的单元节能和“盘管处理”节能的总和。

·单元具备相对小型化的尺寸，特别是相对较小的占地面积。

·它被设计为与特定的非电子解决方案结合使用。

有许多系统都可用来在控制、监测、管理和报告领域中执行多种功能，但却没有一种装置能够如本文所述的装置和系统那样提供设备和其他智能系统的这种级别的操作。

除了尺寸之外，它的独特性还在于：其特定的可配置性使得任何解决方案都能在单个单元内工作，并且控制器100能够操作最多250个都对所有不同的设备执行不同的功能和操作的从属单元，并且它还能在高级别上与所有来自一个单元的任何第三方系统相接。

控制器100在系统内提供了充分的灵活性，以便在一个系统内实现许多系统和解决方案。

现有的优化器系统无法评估空调或制冷系统的其他基本部件(例如蒸发器或冷却/供暖盘管)的功能及其效率，这相应地又会影响优化器的性能。如前所述，如果第三方需要这样做，则需要安装一个单独的控制器来执行此功能。

不同设备(例如，1、2、4和8压缩机系统和冷却系统)的优化将需要区别较大的优化器。控制器100可以用一个系统来优化所有这些解决方案。控制器还可以从一种技术重新定位到任何其他技术，并选择相关联的程序来对技术实施操作。

控制器100所需的物理参数如下：

·可扩展来超越当前这代技术。

·模块化设计和可扩展性。

·可在全球任何设施中访问，直至设备级别(如果需要的话)。

·软件和功能经由IoT发生改变。

·占地面积小(小型化)。

·将与其他产品(例如化学处理)配合使用，提供更出色的效率。

解释

在整个本说明书中，术语“元件”的使用旨在表示单个单一式组件或组合来执行具体功能或目的的组件的集合。

除非另有明确说明，否则，如从下面论述可明白的一样，可理解的是，在通篇说明书中，利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“分析”或诸如此类的术语的论述指的是计算机或计算系统或类似电子计算装置操控表示为物理(例如电子)量的数据和/或将其变换成类似地表示为物理量的其它数据的动作和/或过程。

类似地，术语“处理器”或“处理器”可以指处理例如来自寄存器和/或存储器的电数据以将该电数据变换成例如可以在寄存器和/或存储器中存储的其它电数据的任何装置或装置的部分。“计算机”或“计算机器”或“计算平台”可以包括一个或多个处理器。

本文中所述的方法在一个实施例中可由接受包含指令集的计算机可读(也称为机器可读)代码的一个或多个处理器执行，所述指令在由一个或多个处理器执行时，执行至少本文中所述方法之一。能够执行指定要采取的动作的指令集(顺序的或以其他方式)的任何处理器均包括在内。因此，一个示例是包括一个或多个处理器的典型处理系统。每个处理器可以包括CPU、图形处理单元和可编程DSP单元中的一项或多项。处理系统还可以包括包含主RAM和/或静态RAM和/或ROM的存储器子系统。可以包括总线子系统以用于组件之间的通信。处理系统还可以是分布式处理系统，处理器通过网络耦合。如果处理系统需要显示器，则可以包括此类显示器，例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)显示器。如果需要手动数据输入，则处理系统还包括输入装置，比如，键盘等字母数字输入单元、鼠标等指向控制装置等中的一种或多种。术语存储器单元在本文中使用时，如果从上下文可明白并且除非另有明确说明，否则也涵盖诸如盘驱动器单元等存储系统。在一些配置中的处理系统可以包括声音输出装置和网络接口装置。存储器子系统因此包括携带计算机可读代码(例如，软件)的计算机可读载体媒体，代码包括当由一个或多个处理器执行时促使执行本文中所述的一个或多个方法的指令集。注意，在方法包括几个元素(例如，几个步骤)时，除非明确说明，否则并不暗示此类元素的排序。软件可以驻留在硬盘中，或者在由计算机系统对其执行期间也可以完全或至少部分地驻留在RAM内和/或处理器内。因此，存储器和处理器也构成携带计算可读代码的计算机可读载体媒体。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”是指与该实施例相结合地描述的特定特征、结构或特点被包含在本公开的至少一个实施例中。因此，在整篇说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”不一定全部指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式对特定特征、结构或特点进行组合，这通过本公开对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

如本文所用，除非另有说明，否则使用“第一”、“第二”、“第三”等序数形容词来描述共同的对象仅仅表示相同对象的不同实例被引用，而不是意图暗示所描述的对象必须为给出的顺序，如时间、空间、排序或任何其它方式。

在下面的权利要求书和此处的说明书中，术语“包括”、“其包括”或“包括有”中的任一个均是开放式术语，是指至少包含随后的元件/特征，但不排除其它元件/特征。因此，当在权利要求书中使用时，术语包括不应解释为限于随后所列的手段或元件或步骤。例如，包括A和B的装置的表达范围不应限于仅由元件A和B组成的装置。此处所使用的术语“包含”或“其包含“或”其包含有“中的任一个也是开放式术语，也指至少包括该术语随后的元件/特征，但不排除其它元件/特征。因此，包含与包括同义并且是指包括。

应当理解的是，在本公开的示例性实施例的上述描述中，出于使本公开简单化以及帮助理解各种发明方面中的一个或多个的目的，本公开的各种特征有时在单个实施例、附图或其描述中被分组在一起。然而，本公开的这种方法不应被理解为反映下述意图，即，权利要求需要比在每个权利要求中明确记载的特征更多的特征。而是，如所附权利要求所反映的那样，发明方面是在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式部分的权利要求在此被明确地结合到该具体实施方式部分中，其中每个权利要求独立作为本公开的单独实施例。

此外，虽然本文中所描述的一些实施例包括了其他实施例中所包括的一些而不是其他特征，但不同实施例的特征的组合意图处于本公开的范围内，并且形成不同实施例，如将由本领域技术人员理解的那样。例如，在所附权利要求中，所要求保护的实施例中的任意实施例可以被用在任何组合中。

在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，要理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术尚未详细示出，以免使本描述的理解晦涩难懂。

类似地，要注意的是术语“耦合”在权利要求中使用时不应理解为只限于直接连接。可以使用术语“耦合”和“连接”及其衍生词。应理解，这些术语并不旨在作为彼此的同义词。因此，装置A耦合到装置B的表述的范围不应限于其中装置A的输出直接连接到装置B的输入的装置或系统。它表示的是在A的输出与B的输入之间存在路径，该路径可以是包括其它装置或手段的路径。”耦合“可以表示两个或多个元素直接物理、电或光学接触，或者两个或多个元素未相互直接接触，但仍相互协作或交互。

因此，虽然已经对被认为是本公开的优选实施例的内容进行了描述，但本领域技术人员将认识到，可以在不偏离本公开的精神的情况下做出其他和另外的修改，并且意图要求保护落入本公开的范围内的所有这样的改变和修改。例如，上文给出的任何公式仅表示可以使用的过程。可以从框图添加或删除功能，并且可以在功能框间互换操作。可以向本公开的范围内所描述的方法添加或删除步骤。

Claims (42)

1.一种单一单元优化控制器，能够操作多种不同类型供暖、通风、空调和制冷(HVACR)系统中的任何一种HVACR系统，所述HVACR系统包括至少一个冷却单元，所述控制器包括：

通信部分，用于与一个或多个远程控制器终端进行通信；以及

控制部分，与所述一个HVACR系统操作上相关联，用于基于经由所述通信部分从所述远程控制器终端接收的一个或多个设置，来选择性地激活或停用所述至少一个冷却单元。

2.根据权利要求1所述的优化控制器，其中所述HVACR系统包括具有通过冷却盘管的水循环的冷水系统和用于引导空气穿过所述冷却盘管的风扇，其中所述控制部分选择性地控制一个或多个循环流速以及风扇速度。

3.根据权利要求2所述的优化控制器，其中所述HVACR系统包括用于感测所述HVACR系统的输出的至少一个传感器，所述控制器响应于所述至少一个传感器，使得所述选择性地激活或停用所述至少一个冷却单元受到所述至少一个传感器的影响。

4.根据权利要求3所述的优化控制器，其中所述至少一个传感器连接到所述控制部分。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的优化控制器，其中所述至少一个传感器包括电流互感器，用于测量系统电流并用于控制、测量和系统功能，以及操作和报警目的。

6.根据权利要求3或权利要求4所述的优化控制器，其中所述至少一个传感器包括用于测量系统温度的温度传感器。

7.根据前述权利要求3至6中任一项所述的优化控制器，其中所述至少一个传感器包括压力传感器，用于测量所述冷却盘管和/或所述HVACR系统的过滤器上的压降。

8.根据前述权利要求3至7中任一项所述的优化控制器，其中所述至少一个传感器包括用于测量通过所述冷水系统的水流流速的流量传感器。

9.根据前述权利要求3至8中任一项所述的优化控制器，其中所述至少一个传感器包括用于测量系统湿度的湿度传感器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的优化控制器，其中所述HVACR系统包括多个传感器，每个传感器用于感测所述HVACR系统的单独输出，所述控制器响应于所述传感器，使得所述选择性地激活或停用所述至少一个冷却单元受到所述多个传感器中的一个或多个的影响。

11.根据权利要求10所述的优化控制器，其中所述多个传感器包括温度传感器。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的优化控制器，其中所述多个传感器包括压力传感器。

13.根据前述权利要求10至12中任一项所述的优化控制器，其中所述多个传感器包括流量传感器。

14.根据前述权利要求10至13中任一项所述的优化控制器，其中所述多个传感器包括生物膜生长传感器，用于感测所述HVACR系统的水冷却塔和/或水回路中的生物膜生长。

15.根据前述权利要求中任一项所述的优化控制器，其中所述通信部分包括至少一个通信端口，用于实现与所述一个或多个远程控制器终端的外部连接。

16.根据权利要求15所述的优化控制器，其中所述一个或多个远程控制器终端是能够运行控制软件的计算机，所述控制软件能够配置为操作多种不同类型的HVACR系统中的所述任何一种HVACR系统，以实现所述控制器和系统的期望功能运作。

17.根据权利要求16所述的优化控制器，其中所述控制软件包括网络应用程序。

18.根据权利要求17所述的优化控制器，其中所述网络应用程序包括端用户界面。

19.根据权利要求17或权利要求18所述的优化控制器，其中所述网络应用程序包括技术人员界面。

20.根据权利要求17所述的优化控制器，其中所述通信部分包括用于从所述控制器接收并存储操作数据的存储数据库。

21.根据权利要求20所述的优化控制器，其中所述操作数据是通过所述网络应用程序可访问的。

22.根据前述权利要求中任一项所述的优化控制器，其中所述控制部分包括至少一个I/O接口。

23.根据权利要求22所述的优化控制器，其中所述控制部分包括最多8个I/O接口。

24.根据权利要求23所述的优化控制器，其中所述控制部分包括最多32个I/O接口。

25.根据前述权利要求16至24中任一项所述的优化控制器，其中所述不同类型的HVACR系统包括具有以下各项的组中的一个或多个：单压缩机、多压缩机、用于空调系统的冷却器、用于制冷系统的冷却器、逆变器系统和可变制冷剂流量(VRF)系统。

26.根据前述权利要求中任一项所述的优化控制器，其中所述控制器占有大约80mm×80mm的面积。

27.根据前述权利要求中任一项所述的优化控制器，其中所述HVACR系统包括多个冷却单元，并且所述控制器能够同时控制这些冷却单元中的每一个。

28.根据权利要求27所述的优化控制器，其中所述多个冷却单元中的至少一个冷却单元与所述冷却单元中的至少另一个冷却单元类型不同。

29.一种HVACR系统，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的优化控制器；以及

与所述控制器操作上相关联的至少一个冷却单元。

30.一种用于控制根据权利要求29所述的HVACR系统的方法，包括：

提供与远程控制器终端的外部连接；

经由所述远程控制器终端，将所述控制器配置为以优化方式操作所述至少一个冷却单元。

31.一种用于减少具有至少一个蒸发器盘管的HVACR系统的能量使用的方法，包括：

提供根据前述权利要求1至28中任一项所述的优化控制器，用于控制所述HVACR系统的功能运作；并且

为所述至少一个蒸发器盘管提供盘管处理，使得所述控制器与所述盘管处理的结合使用将所述HVACR系统的所述能量使用减少15％以上。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述控制器与所述盘管处理的结合使用将所述HVACR系统的所述能量使用减少18％以上。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述控制器与所述盘管处理的结合使用将所述HVACR系统的所述能量使用减少20％以上。

34.根据权利要求31所述的方法，其中所述盘管处理包括：

i)第一酶清洁步骤，包括使所述盘管与酶清洁溶液接触，从而提供经过清洁的盘管；以及

ii)第二步骤，包括用生物抑制聚合物涂层来涂覆所述经过清洁的盘管。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述酶清洁溶液包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶或脂肪酶中的一种或多种。

36.根据权利要求34所述的方法，其中所述酶清洁溶液包括蛋白酶和生物抑制有效的苯氧基醇。

37.根据权利要求34所述的方法，其中所述酶清洁溶液包括蛋白酶、水溶性二醇醚溶剂和至少一种阴离子水溶助剂，例如碱金属烷基芳基磺酸盐。

38.根据权利要求34所述的方法，其中所述酶清洁溶液包括一种或多种酶(比如，蛋白酶和淀粉酶)、杀生物型季铵生物杀灭剂和阴离子水溶助剂。

39.根据前述权利要求34至38中任一项所述的方法，其中所述生物抑制膜包括酚类生物杀灭剂和聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯吡咯烷酮聚合物或共聚物，例如，基于丙烯酸共聚物的组合物、基于甲基丙烯酸共聚物的组合物、基于乙烯基共聚物的组合物、环氧树脂、环氧酯及其混合物。

40.根据前述权利要求34至38中任一项所述的方法，其中所述生物抑制膜包括与三氯生复合的聚乙烯吡咯烷酮/聚乙酸乙烯酯共聚物。

41.根据前述权利要求34至38中任一项所述的方法，其中所述生物抑制膜包括季铵生物杀灭剂和相容的聚合物，例如，聚乙烯醇，或者与季铵生物杀灭剂复合的马来酸酐/烷基乙烯基醚共聚物的半酯。

42.一种系统，包括：

至少一个HVACR系统，所述至少一个HVACR系统包括至少一个冷却单元；以及

优化控制器，所述优化控制器具有：

通信部分，用于与一个或多个远程控制器终端进行通信；以及

控制部分，与所述一个HVACR系统操作上相关联，用于基于经由所述通信部分从所述远程控制器终端接收的一个或多个设置，来选择性地激活或停用所述至少一个冷却单元。