CN110023869A

CN110023869A - 具有加热设备的hvac致动器

Info

Publication number: CN110023869A
Application number: CN201780058029.7A
Authority: CN
Inventors: R.安利克; P.盖耶; S.格罗
Original assignee: Belimo Holding AG
Current assignee: Belimo Holding AG
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2019-07-16
Also published as: US11530838B2; EP3519908A1; US20190309983A1; WO2018059883A1

Abstract

一种HVAC致动器（1）包括马达（12）、被联接到所述马达（12）的马达控制器（13）和被热联接到所述HVAC致动器（1）的加热设备（14）。所述HVAC致动器（1）进一步包括被联接到所述加热设备（14）的冷凝控制器（15）。所述冷凝控制器（15）被构造成监测至少一个冷凝参数并且通过使用所述至少一个冷凝参数来控制所述加热设备（14）。

Description

具有加热设备的HVAC致动器

技术领域

本发明涉及HVAC致动器和操作HVAC致动器的方法，具体地涉及具有加热设备的HVAC致动器。

背景技术

在加热、通风和空气调节（HVAC）技术的领域中，HVAC致动器被用于控制HVAC装置，诸如例如挡板、混合门或阀。对于确保热舒适性以及实现能量效率而言，HVAC装置的准确控制是重要的。因此，准确控制是被构造成驱动和调节机械HVAC装置的HVAC致动器特别需要的。为了提高精度和可靠性的目的，HVAC致动器通常特征在于位置或速度传感器以便提供关于HVAC致动器的驱动部件（例如马达或者驱动单元）的位置或者速度的信息，该信息被用于例如控制HVAC致动器的输出轴的运动。此外，当HVAC致动器例如被用于防火或防烟挡板时，关于安全问题，HVAC致动器的可靠控制也是重要的。

另一方面，由于HVAC装置频繁地定位在建筑或车辆的室外区域和室内区域之间的接口处，所以HVAC致动器通常暴露于剧烈变化的操作环境条件下，例如变化的温度、空气湿度和/或压力。变化的环境条件能够对HVAC致动器的性能产生严重影响，这通常是因为例如轴承的性能、马达阻力或摩擦力会随着环境条件显著变化。具体地，与空气湿度有关的变化的温度能够导致HVAC致动器的壳体内部的冷凝，从而例如由于侵蚀的原因，在准确控制和耐用性降低这两个方面均对HVAC致动器的部件产生负面影响。此外，HVAC致动器部件的变化的性能和行为能够由于致动器部件的功率消耗增加而导致能量效率的降低。

发明内容

本发明的目标是提供一种HVAC致动器和一种操作HVAC致动器的方法，其至少部分地改进现有技术并且避免现有技术的上述缺点中的至少一部分。

根据本发明，该目标通过独立权利要求的特征来实现。此外，进一步的有利实施例由从属权利要求和描述产生。

根据本发明的方面，该目标通过一种HVAC致动器来实现，该HVAC致动器包括：马达；被联接到马达的马达控制器；和被热联接到HVAC致动器的加热设备。该目标具体地被实现成，HVAC致动器进一步包括被联接到加热设备的冷凝控制器；冷凝控制器被构造成监测至少一个冷凝参数并且通过使用所述至少一个冷凝参数来控制加热设备。所述至少一个冷凝参数涉及变化的环境条件，例如温度、湿度、空气压力等等，其潜在地影响HVAC致动器的壳体内部的冷凝。

在实施例中，HVAC致动器进一步包括被构造成探测所述至少一个冷凝参数的感测装置。将感测装置集成在HVAC致动器中具有如下优点：即HVAC致动器自身能够确定冷凝参数，而不需要大量的额外附加装置或扩展装置。进一步，通过将感测装置放置在HVAC致动器部件附近，特别是在HVAC致动器的壳体内部，能够以相关方式可靠地确定影响HVAC致动器部件的局部周围条件。

在实施例中，感测装置包括被构造成探测湿度作为冷凝参数的湿度传感器。因为可用的湿度传感器具有小尺寸，所以将它们集成到HVAC致动器内不需要显著和昂贵地更改HVAC致动器的结构。

在实施例中，湿度传感器是电容湿度传感器。电容湿度传感器是有利的，因为它们精确、尺寸小并且具有能量效率，以致可以容易地实现集成到HVAC致动器中。

感测装置可以进一步包括被构造成探测温度作为冷凝参数的温度传感器。

在实施例中，冷凝控制器被构造成将所述至少一个冷凝参数与冷凝阈值进行比较，并且通过使用所述至少一个冷凝参数和冷凝阈值来控制加热设备。冷凝阈值可以通常涉及HVAC致动器的壳体内部的露点。替代性地或者额外地，限定的冷凝阈值可以进一步涉及例如HVAC致动器部件的容差值的性质。

在实施例中，HVAC致动器进一步包括被构造成存储一个或更多个冷凝阈值的存储器单元。

在实施例中，冷凝控制器被构造成通过使用冷凝参数来选择冷凝阈值。通过使用具体的被监测的冷凝参数，冷凝控制器可以从被存储在存储器单元内的一组冷凝阈值选择具体的冷凝阈值；选择的冷凝阈值对应于反映瞬态环境条件（例如湿度）的具体的当前冷凝参数。

在实施例中，冷凝控制器被构造成通过开启加热设备、关闭加热设备和/或增加加热设备的加热功率来控制加热设备。

在实施例中，冷凝控制器被构造成产生指示临界湿度的冷凝阈值。

在实施例中，HVAC致动器进一步包括通信设备，其被构造成从数据库或者远程计算机系统接收所述至少一个冷凝参数和/或至少一个冷凝阈值。用于远程控制冷凝控制器的通信设备具有如下优点：即可以远程地且以集中方式来采取避免HVAC致动器内部的冷凝的预防措施。例如，这具有如下优点：即为了避免冷凝可以由冷凝控制器考虑到HVAC致动器部件的已更新特征，例如通过鉴于一些HVAC致动器部件的容差增加来调节（一个或更多个）冷凝阈值。作为另外的示例，冷凝参数可以集中分布于多个HVAC致动器的冷凝控制器，所述多个HVAC致动器被安装在具有类似周围条件的多个位置，例如在单个建筑物中或者一系列建筑物的同样的楼层。冷凝参数的集中分布可以提供如下的优点：在避免冷凝的方面提高控制和可靠性并且提高效率。

根据另外的方面，本发明也涉及一种操作HVAC致动器的方法，该HVAC致动器包括：马达；联接到马达的马达控制器；和被热联接到HVAC致动器的加热设备，其中所述方法包括：由HVAC致动器的冷凝控制器监测至少一个冷凝参数；并且由冷凝控制器通过使用所述至少一个冷凝参数控制加热设备。

在实施例中，监测至少一个冷凝参数包括由HVAC致动器的感测装置探测冷凝参数。

在实施例中，冷凝控制器将所述至少一个冷凝参数与冷凝阈值进行比较并且通过使用所述至少一个冷凝参数和冷凝阈值来控制加热设备。

在实施例中，冷凝控制器通过开启加热设备、关闭加热设备和增加加热设备的加热功率来控制加热设备。

附图说明

将通过示例并参考附图来更加详细地解释本发明，附图中：

图1示出示意性地图示了包括加热设备的HVAC致动器的框图；

图2示出图示了用于操作HVAC致动器的步骤的示例性顺序的流程图；

图3示出具有用于控制加热设备的参数范围的图表。

具体实施方式

图1示出HVAC致动器1的实施例的框图。加热器14被设置在HVAC致动器1内部并且被热联接到驱动单元11、马达12和马达控制器13；通过双线来标示热联接。通过两条额外的双线来标示至HVAC致动器1的另外的（未示出）部件的另外的热联接。加热器14可以是电阻性或电感性加热器。替代性地，可以通过利用马达的线圈中的电流来实现加热器14。加热器14可以被联接到设置在HVAC致动器1内部的印刷电路板（PCB）。另外，加热器14可以特征在于可变加热功率。可选地，HVAC致动器1可以包括被热联接到HVAC致动器1的部件的附加加热器。

马达12被操作地联接到驱动单元11。马达控制器13被联接到马达12。如双箭头所示，加热器14被联接到冷凝控制器15。冷凝控制器15控制加热设备14，例如用于开启或关闭加热器14，或者用于增加或减小加热功率。在变型中，冷凝控制器15和马达控制器13可以被集成在中央控制器单元（未示出）中。冷凝控制器15可以包括具有诸如例如（编程）微处理器、微控制器、ASIC的部件或离散电子部件的电子电路。冷凝控制器15被构造成监测至少一个冷凝参数并且通过使用所述至少一个冷凝参数来控制加热器14。

冷凝控制器15被联接到存储器单元16，以致被存储在存储器单元16内的冷凝阈值能够被冷凝控制器15访问。存储器单元16可以进一步存储其它数据或信号，诸如例如，探测的冷凝参数或者用于加热器14的命令。存储器单元16可以被集成到冷凝控制器15中。替代性地，存储器单元16可以是马达控制器13的存储器的一部分。

冷凝控制器15被进一步联接到感测装置17，冷凝控制器15从该感测装置17获得（读取）冷凝参数。感测装置17包括湿度传感器171和温度传感器172。从感测装置17读取的冷凝参数包括由湿度传感器171探测的湿度和/或由温度传感器172探测的温度。在实施例中，感测装置17包括另外的传感器，如图1中的虚线所示。

感测装置17可以由冷凝控制器15连续地或以一定速率周期性地读取。在冷凝控制器15每次向加热器14发送加热命令之后，感测装置17可以由冷凝控制器15周期性地读取。这具有如下优点：即HVAC致动器1可以针对环境条件被连续调节，以便避免部件受到冷凝的负面影响。

图2示出用于操作图1中所示的HVAC致动器1的流程图。首先，限定冷凝阈值。对于低于冷凝阈值的冷凝参数，能够维持HVAC致动器1的性能，而不会受到例如冷凝的环境条件效应的不可接受的负面影响。因此冷凝阈值限定了所述至少一个冷凝参数的一个或更多个许用范围。在图2中，冷凝阈值由临界湿度φ_crit表示，由冷凝控制器15通过使用由温度传感器172探测的温度θ来确定该临界湿度φ_crit。临界湿度φ_crit如下被确定：冷凝控制器15访问存储器单元16，该存储器单元16在其中存储取决于温度θ的一组临界湿度值φ_crit(θ)。通过使用经探测的温度θ，冷凝控制器15选择对应于经探测的温度θ的临界湿度φ_crit。临界湿度值φ_crit(θ)通常涉及露点和HVAC致动器1的部件的性质。在确定临界湿度φ_crit的步骤之后或与其并行地，通过使用湿度传感器171来探测湿度φ。冷凝控制器15将湿度φ与临界湿度φ_crit进行比较。对于湿度φ大于临界湿度φ_crit的情况，湿度φ处于冷凝能够有害地影响HVAC致动器1的部件的范围内。为了比较湿度φ与临界湿度φ_crit的目的，冷凝控制器15可以包括比较器。在比较之后，冷凝控制器15监测加热器14是被开启还是被关闭。可选地，冷凝控制器15可以监测加热器14的加热功率。根据湿度φ和临界湿度φ_crit的比较结果并且根据加热器14是被开启还是被关闭，触发不同命令，例如开启、关闭加热器14或者增加加热功率。对于湿度φ小于临界湿度φ_crit的情况，如果加热器14开启，则关闭加热器14；或者如果加热器14已经被关闭，则加热器14保持闲置。对于湿度φ大于临界湿度φ_crit的情况，如果加热器14关闭，则开启加热器14；或者如果加热器14已经开启，则增加加热功率。在控制加热器14之后，操作返回到确定临界湿度φ_crit的步骤。在监测并控制加热器14之后，环境条件，尤其是HVAC致动器1的壳体内部的环境条件通常改变，以致冷凝控制器15可以开始再次确定冷凝阈值并监测所述至少一个冷凝参数。

图3示出具有不同加热器控制范围的图表，其基于马格努斯公式（MagnusFormula）根据温度θ、露点并取决于湿度φ。斜线表示相对湿度，图3中标出了三个示例性值。沿着100%相对湿度的线，温度θ指示出露点。除了湿度φ外通过探测温度θ，可以确定HVAC致动器的壳体内部的露点。对于具体的经探测的温度θ和湿度φ，可以限定冷凝阈值。经限定的冷凝阈值可以使得温度θ可以比露点大一定量以安全地避免冷凝。如图3的图表中能够看出，在10℃的温度θ以下，加热器14被设定成始终开启。在30℃的温度θ以上，加热器14始终被设定成关闭。在其之间，如果相对湿度超过65%的值，则加热器14被开启。因此该温度范围的临界湿度φ_crit是65%。在其它实施例中，可以限定具有临界湿度φ_crit的其它值的其它范围。例如，在15℃的温度以下，加热器14可以被设定成一旦相对湿度超过45%就开启。在25℃的温度以上，加热器14可以被设定成一旦相对湿度超过80%就开启。在其之间，如果相对湿度超过60%，则加热器14可以被开启。具有冷凝阈值范围和值的如图3中所示的图表可以被存储在存储器单元16中，例如作为表格或函数并且由冷凝控制器15检索。

根据所述方法通过使用冷凝控制器15，可以实现一种智能且可靠的加热方法，以用于适应变化的环境条件，特别是为了避免在HVAC致动器1的壳体内部的有害冷凝。方法具有如下具体优点：即可以在不需要HVAC致动器1的用户主动的情况下，即不需要附加外部介入例如来控制加热器14的情况下，实现对冷凝的避免。

Claims

1.一种HVAC致动器（1），包括：马达（12）：被联接到所述马达（12）的马达控制器（13）；和被热联接到所述HVAC致动器（1）的加热设备（14）；其中

所述HVAC致动器（1）进一步包括：被联接到所述加热设备（14）的冷凝控制器（15）；所述冷凝控制器（15）被构造成监测至少一个冷凝参数并且通过使用所述至少一个冷凝参数来控制所述加热设备（14）。

2.根据权利要求1所述的HVAC致动器（1），其中，所述HVAC致动器（1）进一步包括被构造成探测所述至少一个冷凝参数的感测装置（17）。

3.根据权利要求2所述的HVAC致动器（1），其中，所述感测装置（17）包括被构造成探测湿度作为冷凝参数的湿度传感器（171）。

4.根据权利要求3所述的HVAC致动器（1），其中，所述湿度传感器（171）是电容湿度传感器。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的HVAC致动器（1），其中，所述感测装置（17）包括被构造成探测温度作为冷凝参数的温度传感器（172）。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的HVAC致动器（1），其中，所述冷凝控制器（15）被构造成将所述至少一个冷凝参数与冷凝阈值进行比较，并且通过使用所述至少一个冷凝参数和所述冷凝阈值来控制所述加热设备（14）。

7.根据权利要求6所述的HVAC致动器（1），其中，所述冷凝控制器（15）被构造成通过使用所述冷凝参数来选择所述冷凝阈值。

8.根据权利要求6所述的HVAC致动器（1），其中，所述HVAC致动器（1）进一步包括被构造成存储至少一个冷凝阈值的存储器单元（16）。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的HVAC致动器（1），其中，所述冷凝控制器（15）被构造成通过执行如下中的至少一者来控制所述加热设备（14）：开启所述加热设备（14）、关闭所述加热设备（14）和增加所述加热设备（14）的加热功率。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的HVAC致动器（1），其中，所述冷凝控制器（15）被构造成生成指示临界湿度的所述冷凝阈值。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的HVAC致动器（1），进一步包括通信设备，所述通信设备被构造成从数据库或者远程计算机系统接收所述至少一个冷凝参数和/或至少一个冷凝阈值。

12. 一种操作HVAC致动器（1）的方法，所述HVAC致动器（1）包括：马达（12）、被联接到所述马达（12）的马达控制器（13）和被热联接到所述HVAC致动器（1）的加热设备（14），所述方法包括：

由所述HVAC致动器（1）的冷凝控制器（15）监测至少一个冷凝参数；并且

由所述冷凝控制器（15）通过使用所述至少一个冷凝参数来控制所述加热设备（14）。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，监测至少一个冷凝参数包括由所述HVAC致动器（1）的感测装置（17）探测冷凝参数。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述冷凝控制器（15）将所述至少一个冷凝参数与冷凝阈值进行比较并且通过使用所述至少一个冷凝参数和所述冷凝阈值来控制所述加热设备（14）。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中，所述冷凝控制器（15）通过执行如下中的至少一者来控制所述加热设备（14）：开启所述加热设备（14）、关闭所述加热设备（14）和增加所述加热设备（14）的加热功率。