CN111512093B - 用于包括空气处理单元和终端单元的hvac的控制系统及操作该控制系统的方法 - Google Patents

用于包括空气处理单元和终端单元的hvac的控制系统及操作该控制系统的方法 Download PDF

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Abstract

代替用于优化HVAC系统的复杂建模或耗时的重复测量，根据变量(例如，温度或湿度)变化的能量使用的斜率或变化被用于调整变量。在HVAC系统中，基于得出的斜率来设置来自AHU(12)的所供应空气的温度或湿度。利用加热和/或冷却待由AHU(12)供应的空气的能量使用来平衡在终端单元(22)处加热和/或冷却所供应空气的能量使用。总能量使用的斜率可由流速之和来指示。

Description

用于包括空气处理单元和终端单元的HVAC的控制系统及操作 该控制系统的方法
技术领域
本发明实施方式主要涉及加热、通风和空调(HVAC)系统。
背景技术
为了在HVAC系统中分配空气，空气分配系统移动并调节空气。空气处理单元(AHU)包括加热盘管、冷却盘管和风扇，用于混合外部空气、加热或冷却空气，并将空气移动到使用者空间本地的区、房间或其他区域。在使用者空间本地的区、房间或其他区域中的终端单元也包括加热盘管、冷却盘管和风扇，用于进一步加热或冷却空气并将空气输出到使用者空间。
HVAC系统消耗相当大的能量。使用的能量的量取决于系统的操作状态，其包括AHU和终端单元的操作状态。一种优化技术明确地计算了在候选操作点处的成本函数的值，并选择了使系统反复向更低成本移动的操作点。另一种优化技术使用一组代替完整模型的启发式规则。在另一种优化技术中，分析了成本函数的数学描述以计算使函数最小化的操作点。作为又一种优化技术，在不同的操作点处物理测量各种物理部件的能耗，并然后优化逻辑通过比较最近操作点处的能耗来计算下一个操作点。在满足其他目标的同时识别和使用使能量使用最小化的操作状态虽然是有价值的，但困难且经常过于复杂。
发明内容
代替复杂建模或耗时的重复测量，根据变量(例如，温度或湿度)的变化的能量使用的斜率或变化被用于调整变量。在HVAC系统中，基于斜率设置来自AHU的所供应空气的温度或湿度。利用加热和/或冷却待由AHU供应的空气的能量使用来平衡在终端单元处加热和/或冷却所供应空气的能量使用。总能量使用的斜率可以由流速来指示。
在第一方面，提供一种用于加热、通风和空调(HVAC)的控制系统。空气处理单元(AHU)具有AHU加热盘管和AHU冷却盘管。AHU被配置为以AHU温度输出供应空气。终端单元具有终端流速传感器、终端加热盘管和终端冷却盘管。终端单元通过用于从AHU接收空气的导管与空气处理单元连接。控制器被配置为从终端流速传感器接收流速、基于该流速计算功耗的斜率，并且基于该斜率设置AHU温度。
在第二方面，提供了一种用于优化加热、通风和空调(HVAC)的方法。接收用于通过空气处理单元对每个终端供应的空气进行加热或冷却的空气量。根据空气的量计算终端和空气处理单元的能量使用的斜率。基于斜率来调整空气处理单元的空气供应温度或湿度。
在第三方面，提供了一种用于加热、通风和空调(HVAC)的控制系统。空气处理单元(AHU)具有AHU流速传感器、AHU加热盘管和AHU冷却盘管，该AHU被配置为以AHU温度将空气供应到终端。控制器被配置为接收来自AHU流速传感器和终端流速传感器的流速，基于该流速计算功耗的斜率，并基于该斜率来设置AHU温度。
在检查以下附图和详细描述时，本实施方式的其他系统、方法和/或特征对于本领域技术人员将变得显而易见。旨在将所有此类附加系统、方法、特征和优点包括在本说明书内、在本发明的范围内，并由所附权利要求书保护。在以下详细描述和附图中描述了所公开的实施方式的附加特征，并且该附加特征将从以下描述和附图中显而易见。
附图说明
图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明实施方式的原理上。在图中，相同的附图标记在不同的视图中指示相应的部分。
图1是用于HVAC系统中的空气处理的控制系统的一个实施方式的框图；
图2是示出可由图1中的控制系统得出和使用的温差和能耗的斜率的图；以及
图3是用于HVAC优化的方法的一个实施方式。
具体实施方式
AHU系统的能量使用被优化。使用了爬山技术，但不是计算最佳操作点，而是使用迭代来反复确定朝向成本更低的点的方向并朝该方向移动。与一些爬山技术不同，这不需要完全计算成本函数。代替地，使用成本对受控变量的当前斜率。斜率是为每个能耗部件计算的斜率之和。
在一个实施方式中，收集来自空气终端的数据以确定能量使用对供应空气温度的斜率。通过了解每个空气终端使用多少空气以及空气终端是在加热还是冷却空气，容易地收集这些斜率。了解在终端处重新加热的空气总量，从而提供优化系统所需的动态数据。终端处的条件决定总能量使用的斜率。通过基于斜率调整来自AHU的供应空气温度，发现了零或接近零的斜率区域，其代表AHU与终端操作之间的最佳能量使用权衡。
计算简单。空气流的总和提供能量使用的斜率，而不是求解成本函数或执行数学优化以最小化成本函数。容易从终端收集用于计算的数据。
图1示出了用于HVAC的控制系统10的一个实施方式。系统10优化能耗作为AHU 12与终端单元22之间的平衡。根据系统的温度的能耗变化的斜率整体被用于调整或维持由AHU 12供应的空气的温度。
控制系统10实现图3的方法。可以在控制系统中实现其他方法。
控制系统10包括AHU 12、多个终端单元22以及将AHU 12与终端单元22互连以用于空气从AHU 12流向终端单元22的导管网络20。可以提供另外的、不同的或更少的部件。例如，提供任何数量的终端单元22，诸如三个或更多个(例如，几十个)。作为另一示例，提供单独的或远程的计算机或服务器以与AHU 12(诸如与AHU 12的控制器14)和/或终端单元22集成，并计算设置和/或斜率以用于优化AHU 12的能量使用。在又一示例中，提供有线和/或无线通信网络以用于从AHU 12和/或终端单元22传输数据和/或在AHU 12和/或终端单元22之间传输数据。
AHU 12可以是任何现在已知或以后开发的用于住宅、工业或办公室使用的AHU。AHU 12将来自建筑物外部的空气或来自加热/冷却源的供应空气与来自终端单元22所处空间的回送空气混合，调节空气，并然后将经调节的空气提供给终端单元22。AHU 12可以是专用的外部空气系统，其仅调节外部空气以用于供应给终端单元。
AHU 12包括回送空气输入、新鲜空气输入(即，从外部接收空气)、空气混合部段、过滤器、一个或多个冷却盘管17、一个或多个加热盘管16、风门13或致动器、衰减器、排气、一个或多个风扇18和一个或多个传感器19。可以在AHU 12中提供另外的、不同的或更少的部件，诸如不多于一个加热或冷却盘管和/或热回收装置。例如，AHU 12是具有风门、风扇18以及加热盘管16和冷却盘管17中的一个或两个，但具有或不具有过滤器、混合部段和/或衰减器的箱体。在另一示例中，未提供作为流速传感器的传感器19，因此根据终端流速或其他来源来确定AHU流速。
加热盘管16和冷却盘管17通过管道连接，用于冷冻和加热水供应和回送。可以提供不用水的加热和/或冷却，诸如基于冷冻和加热空气的加热盘管16和冷却盘管17。在另一个实施方式中，加热盘管16使用电或气体(例如，燃烧器)来加热。冷却盘管17可以使用冷凝器进行冷却。
用于空气分配的风扇18是迫使空气进入导管20的任何风扇。风扇18包括叶片和电机。可以使用任何叶片。可以使用任何电机。在一个实施方式中，电机是可操作地连接到控制器14的可变驱动器，诸如可变频率驱动器(VFD)。响应于控制信号，诸如响应于频率、占空比、幅值或其他信号特性，电机控制风扇18的速度。致动器控制风门13以增加和/或减少空气流。可替代地或附加地，风扇18的速度的改变引起更大或更小的空气流。空气流的速率控制由于传热而从AHU 12传递的空气的温度。风扇18的空气流的变化可被用于更紧密地调节空气分配中的风扇18下游的温度。
AHU 12包括一个或多个控制器14。控制器14是现场面板、处理器、计算机、专用集成电路、现场可编程门阵列、模拟电路、数字电路或其他控制器。示出了单个控制器14，但是可以使用不同控制器的布置。例如，为不同的部件提供不同的控制器(例如，用于风扇18的控制器不同于用于风门、加热盘管16或冷却盘管17的控制器)。分布式控制器可以通信以用于交互式控制，可以由主控制器控制，和/或可以独立于其他控制而操作。
诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可移除介质、闪存、固态存储器或其他存储器之类的存储器11存储控制器14使用的指令。例如，存储器11是用于存储指令的非暂时性计算机可读存储介质。当物理控制器14执行指令时，执行本文讨论的控制。例如，存储器11包括用于实现AHU控制管理器21的指令，该AHU控制管理器计算斜率并设置空气供应温度。存储器存储设定点、传感器值、控制信息和/或用于由控制器14控制的指令。可以存储设定点、从传感器19、29获取的数据或AHU 12的其他操作量度。所存储的数据被用于控制AHU 12的操作，诸如用于计算斜率并且使用该斜率来设置由AHU 12供应给终端单元22的空气的温度。
传感器19用于测量能耗。在一个实施方式中，传感器19是流速传感器。传感器19被定位在空气导管中以测量通过AHU 12、离开AHU 12和/或在加热盘管16和/或冷却盘管17之上的空气的流速。在另一个实施方式中，传感器19是风扇速度传感器诸如光学传感器或编码器以测量风扇的旋转。在又一个实施方式中，传感器19是应变仪、接触器或其他传感器以测量风门的位置。可替代地，传感器19使用风门位置和/或风扇速度(例如，占空比或频率)的设置。能耗以流速或空气量来衡量。可以使用指示流速的任何传感器，诸如增加通过终端的空气流速。
终端单元22经由导管20接收由AHU 12供应的经调节的空气。终端单元22可以进一步加热或冷却空气。例如，AHU 12以61度供应空气。送到使用者空间的空气的设定点是65度，因此终端单元22将供应的空气加热到65度，并然后将空气供应到一个或多个使用者区域。终端单元22包括到一个或多个房间的一个或多个空气输出。
终端单元22包括风门23、控制器24、加热盘管26、冷却盘管27、风扇28和/或传感器29。每个终端单元22与其他终端单元22相同，但布置为调节空气用于不同区或房间。可替代地，不同的终端单元22具有不同的容量、部件和/或能力。类似地，终端单元22与AHU 12相同或不同，诸如具有相同的部件。终端单元22可以使用针对AHU 12标注的相同或不同类型的部件。
终端单元22中的每个包括流速传感器29。提供与用于AHU 12的流速传感器相同或不同的流速传感器29。终端单元22还包括加热盘管26和/或冷却盘管27，用于基于使用者区域的设定点来加热或冷却空气。
AHU 12的控制器14优化HVAC系统的能耗。可以使用其他控制器，诸如单独的服务器或计算机(例如，HVAC工作站或面板)或终端单元22的控制器24。控制器14由软件(例如，指令)、硬件和/或固件配置，以设置提供给终端单元22的供应空气的温度或湿度，以优化能耗。
控制器14被配置为从AHU 12和/或终端单元22收集数据或为AHU和/或终端单元收集数据，诸如从传感器19和29。所收集的数据还用于AHU 12的操作和/或可以收集用于其他用途。控制器14从AHU传感器19和终端单元传感器29接收流速。
可以使用推动、拉动或查找系统。在一个实施方式中，传感器读数被定期提供或存储在表格中，并且如果改变则被更新。控制器14从本地存储器访问传感器读数。可替代地，当需要传感器读数时，查询终端单元12。
在一个实施方式中，使用组数据交换在通信系统中将终端单元22和AHU 12分组。通信依赖于组标签，诸如被路由到组主机或由组主机访问的组成员的传感器读数。例如，AHU 12是组主机，其中终端单元22是组成员。不会读取或使用其他组的通信，但是会识别提供该组的传感器读数的通信。可以使用任何标头或组标记。可以使用其他通信系统，诸如直接连接、总线或响应查询。
控制器14被配置为基于流速(在本文中称为“斜率”)来计算根据受控变量(例如，供应空气温度)的功耗的斜率。可以使用AHU 12的任何受控特性。例如，控制由AHU 12输出的所供应空气的温度以优化系统。取决于外部空气温度和终端单元的设定点，可以将总功耗最小化。在另一个示例中，控制所供应空气的湿度。在以下示例中，使用空气温度。
以持续的方式进行优化。可以执行定期检查，诸如定期计算斜率。在一个实施方式中，基于触发而进行优化。例如，一个或多个终端单元22的外部空气温度和/或温度设定点的改变触发优化。
该优化是爬山式优化。AHU 12基于斜率设置所供应空气的空气温度。一段时间后，再次测量流速，并再次计算斜率。基于所得斜率再次设置空气温度。该过程继续直到确定斜率为零或在为零的阈值公差以内。可替代地，计算斜率，并且基于该斜率设置温度而无需进一步迭代，直到执行另一次触发或定期检查为止。
该优化确定使与AHU 12和AHU 12的终端单元22相关联的HVAC系统中的加热和冷却的使用最小化的条件。通过找到使用于加热和冷却的能量最小化的温度对由AHU 12供应给终端单元22的空气的温度进行优化。
功耗假设由终端单元22吸入的空气流不受供应空气温度的影响，因为终端单元22不会调节空气流用于温度控制。加热或冷却盘管16、26、17、27消耗的功率取决于盘管向空气流或从空气流传递热或冷的速率。假设功率与传热速率成正比。传热速率与空气流速乘以盘管所影响的空气温度的变化成比例。传热速率为：q＝ρcQΔT，其中ρ是密度，c是比热，Q是空气流速，并且ΔT是温度变化。
传热速率被用于根据温度来确定功耗的斜率。AHU 12和终端单元22各自贡献总功耗。图2示出具有一个AHU 12和两个连接的终端单元22的示例。x轴是温度。左侧的y轴是跨盘管(加热和冷却盘管)的温差，并且右侧的y轴是总功率。对于AHU 12，具有向下斜率的实线32表示冷却，并且具有向上斜率的实线34表示加热。该线是基于与外部空气温度的温差绘制的。在冷却期间，加热斜率是0。在加热期间，冷却斜率是0。在图2的示例中，外部空气温度是70度，因此冷却线32和加热线34形成在70度拐弯的“V”形。类似地，终端单元22具有加热线36和冷却线38，该加热线和冷却线基于设定点中的温度与供应空气温度的差而绘制。在图2的示例中，一个终端单元22将52度的空气供应到一个使用者空间，并且另一个终端单元22将65度的空气供应到另一个使用者空间。总功耗线30是来自部件功耗的总和，因此包括52度、65度和70度的拐点40。基于右侧上的y轴的功率标度来绘制总功耗线30。
表1提供图2的示例值。基于AHU控制器访问的用于计算如本文所描述的斜率的数据，表1可以由AHU的控制器生成并存储在本地存储器中。如表1所示，OAT是外部空气温度，dT是温差，h是加热，c是冷却，功率是测得的空气流速，Tdisch1和2是温度设定点，并且Tdisch AHU是供应空气温度。
表1
通过确定斜率，可以优化从AHU 12到终端单元22的所供应空气的温度。优化的温度是使得总功耗的斜率为0的任何温度。在图2的示例中，供应空气的优化的温度在65至70度之间(参见总功耗线40，其中斜率为0)。
将根据空气供应温度的总功耗的斜率计算为流速之和。来自每个部件的斜率之和是系统10的斜率。在任何给定温度下，系统的斜率是加热总和与冷却总和。根据用于加热的流速的加热总和与用于冷却的流速的冷却总和来计算斜率。如果以相同的效率进行加热和冷却，则可以使用所有流速的总和，而与加热或冷却无关。
为了计算功耗30的斜率，可以考虑加热盘管16、26和冷却盘管17、27的操作效率。在一个实施方式中，所有加热盘管16、26的加热效率是相同的，并且所有冷却盘管17、27的冷却效率是相同的。加热总和是加热效率因子的函数，并且冷却总和是冷却效率因子的函数。在其他实施方式中，对于不同的盘管和/或在AHU 12和终端单元22之间，效率因子、加热和/或冷却是不同的。对于加热系统和冷却系统，效率因子e可能是不同的。对于AHU 12中的盘管，效率因子e也可以与终端单元22中的盘管的效率因子e不同。可以根据系统中采用的能量过程来计算效率因子的值。可以使用默认的或基于设计的效率因子。可以使用校准来设置效率因子。在可替代实施方式中，效率因子不被包括在斜率的计算中。
在传热速率中添加功耗p的效率因子e得出：p＝eq＝eρcQΔT＝eρcQ(Tout–Tin)。加热h和冷却c是分开的。对于由AHU 12服务的编号为i的终端单元22中的加热盘管26(例如，编号i可以是与图2中的第一或第二终端单元22对应的1或2)，功耗变为：如果终端正在加热，则phi＝eρcQi(Tiout–TA)，并且如果终端未加热，则phi＝0。类似地，对于由AHU 12服务的编号为i的终端单元22中的冷却盘管27，功耗变为：如果终端正在冷却，则pci＝eρcQi(Tiout–TA)，并且如果终端未冷却，则pci＝0。
由于假设传热函数代表功耗，所以消耗的功率相对于供应空气温度变化的斜率为：如果终端单元22正在加热，则dpi/dTA＝-eρcQi，并且如果终端单元22没有加热，则dpi/dTA＝0。如果终端正在加热，则定义Qhi＝Qi；并且如果终端没有加热，则为0，得到dpi/dTA＝-eρcQhi。类似地，对于冷却，dpi/dTA＝-eρcQci。
根据温度的功耗的斜率(dpi/dTA)与流速Q成比例。如果eρc恒定，则斜率相对于编号i的终端单元22中加热盘管26所消耗的功率的供应温度的变化与加热空气流成比例：dpi/dTA与Qhi成比例。类似地，在AHU 12中随用于冷却的温度变化的功耗的斜率与空气流成比例。
所有加热盘管消耗的总功率是各个加热盘管16、26的值之和：phsum＝ΣeρcQhi(Tiout-TA)。相对于供应空气温度的变化，所有终端中加热盘管消耗的总功率的斜率是：dphsum/dTA＝Σ–eρcQhi＝-eρcΣQhi。加热盘管16、26消耗的总功率的斜率与加热空气流速的值之和成比例，表示为dphsum/dTA与ΣQhi成比例。相同分析适用于终端单元22和AHU 12中的冷却盘管，得出：dpcsum/dTA与ΣQci成比例。对正数和/或负数求和，并且随AHU温度变化的该和得出斜率。
流速指示功耗的斜率。通过测量流速，给出根据温度变化的功率或能量的斜率。
由于斜率在不同的方向上，所以加热总和和冷却总和具有相反的符号。加热总和包括AHU 12的加热盘管16和终端单元22的加热盘管26。冷却总和包括AHU 12的冷却盘管17和终端单元22的冷却盘管27。
对于总能量使用相对于系统的供应空气温度变化的斜率，将加热和冷却斜率相加。流速中添加了效率因子，该效率因子被用于以部件效率对能耗加权。由于AHU 12和终端单元22具有相反的作用，因此终端单元22处的加热和冷却流动的相反符号与AHU 12处的加热和冷却相反。
另外或代替收集指示终端处正在加热和冷却的空气量的数据，控制器14可收集能量消耗断点40发生位置的指示。断点40对应于终端单元22的温度设定点，并且外部空气的温度由AHU 12混合。总能量曲线中的断点40对应于终端控制器24中的主要断点：再加热开始的点或停止的点。如果供应空气温度变化了一些其他选择的量，则断点40可以代替地由将在终端单元22处调节的空气量来指示。例如，通过确定如果供应空气温度高2度，终端单元22是否仍将再加热，来找到断点40。然后识别对应于优化的供应空气温度的断点40。一旦被识别，HVAC系统可以在一个或多个断点40的每一侧上操作以识别最小的斜率量值。
控制器14被配置为基于斜率设置AHU温度。较小的斜率对应于系统的更优化的操作。总能量的零斜率是优化的操作或能耗。如果总斜率为零或接近零(例如在0.2内)，则系统以最小或几乎最小能量点操作。供应空气温度被保持或设置为当前温度，其中斜率为0或在为0的阈值公差内。
可能存在多个零或低斜率区域，因此可以通过以空气供应温度的随机或间隔开(例如，冷、热和中等)的起点开始测试操作来避免错误的最小值。
控制器14被配置为在斜率为负值或负值且其量值高于公差阈值的情况下向上调整供应空气温度。如果总斜率为负，则空气供应温度过低并且向上调整。例如，根据图2，如果AHU供应空气温度为60度，则斜率为负，因此AHU供应空气温度被提高。控制器14被配置为在斜率为正值或正值且其量值高于公差阈值的情况下向下调整供应空气温度。如果总斜率为正，则空气供应温度过高并且向下调整。例如，根据图2，如果AHU供应空气温度为73度，则斜率为正，因此AHU供应空气温度被降低。
该设置可以继续找到优化的斜率。将每个盘管处消耗的功率相加，以查看其随着空气处理机供应的空气温度变化而变化的情况。为了提高供应空气温度，空气处理机处的冷却功率下降，空气处理机处的加热功率上升，终端处的冷却功率上升，并且终端处的加热功率下降。通过读取当前设置产生的空气流，可再次确定斜率。再次执行设置直到保持当前设置。
设置中的步长或调整量可以是默认量，诸如1、2或3度。该量可以由用户编程或选择。在一个实施方式中，调整量基于斜率的量值。供应空气温度调整的大小或速率与总斜率的量值有关。例如，对于50-52度的供应空气温度，调整量将比对于53-65度的供应空气温度的调整量更大。可以使用任何分辨率，诸如提供映射到两个或更多个斜率量值范围的两个或更多个步长。
图3示出用于优化HVAC的方法的一个实施方式。HVAC系统中加热和冷却部件上的流速被用于根据空气供应温度或湿度确定功耗的斜率。该斜率被用于调整空气供应温度或湿度，从而优化HVAC系统的能耗。
该方法由图1的系统、控制器14、服务器、计算机、面板、工作站或另一个装置实现。例如，控制器14从通信接口或存储器接收空气流速。控制器14计算斜率并调整用于AHU供应的空气的设置。AHU 12和/或终端22基于AHU供应的空气的设置来调节空气。
以所示顺序或其他顺序执行该方法。例如，在执行其他动作的同时执行动作58。可以提供附加的、不同的或更少的动作。例如，提供用于建立设定点或测量外部空气温度的动作。
在动作52中，控制器52接收用于通过AHU 12供应空气的每个终端单元22的用于加热或冷却的空气量。还接收用于通过AHU 12加热或冷却的空气量。可以使用空气量的任何测量以提供期望量的加热或冷却。例如，从每个终端单元22和AHU 12接收空气流速以及是否用于加热或冷却。传感器19、29测量HVAC系统中的空气处理的操作。控制器14可以收集或存储附加信息，诸如设定点。
测量结果和/或其他数据被传输到控制器14。一次或随时间传输任何数据。以后的传输可能只传输已改变的数据。传输是有线或无线的。传输是直接的或通过网络。在一个实施方式中，传输是通过控制器14在存储器中访问或查找数据来进行的。可以使用任何传输格式。传输提供测得的用于加热和冷却的空气量以供控制器14使用。
在动作54中，控制器14计算终端单元22和AHU 12的能量使用的斜率。传热函数指示被用于将热或冷从AHU 12传递到供应空气以及传递到由终端单元22输出到使用者空间的空气的能量。在优化了来自AHU 12的供应空气的温度变化的情况下，该斜率用于温度变化。使用传热函数，斜率由实现传热所需的空气流的量确定。能量使用的斜率是根据空气量(诸如来自不同的冷却和加热盘管16、26、17、27的流速之和)计算得出的。控制器14将斜率计算为经效率加权的加热和冷却斜率之和。加热斜率是用于终端单元22加热空气的空气量之和，并且冷却斜率是用于终端单元22冷却空气的空气量之和。对应于由AHU 12加热或冷却的空气量的斜率也被包括在加热或冷却总和中。可替代地，将来自所有加热和冷却装置的总空气流求和。
在一个实施方式中，总系统的能量使用的斜率的计算被分为用于计算系统中每个终端单元的空气流的一个或多个子过程和用于计算控制此类终端单元的AHU的空气流的另一个子过程。另一个子过程确定总能耗。可以使用其他方法，诸如为终端单元和AHU计算不同的斜率，并然后计算-总斜率。取决于终端单元的加热和冷却斜率或用于得出系统能量使用的最佳斜率的其他因子，控制器也可做出决定。
可以使用效率因子(例如，通过加热、冷却和/或盘管)来计算斜率。温度变化产生的功率可以通过使温度变化的效率来加权。可以为加热对于冷却，为AHU 12对于终端单元22和/或通过单独的加热和冷却盘管16、26、17、27分配不同的效率。
在动作56中，控制器14基于该斜率调节AHU 12的空气供应温度或湿度。从AHU 12输出到终端单元22的空气的温度或湿度的设定点被设置为相同或不同的值。当斜率为正时，空气处理单元的供应空气温度降低，并且斜率为负时，空气供应温度升高。在斜率为零或基本为(例如，0.3至-0.3)零的情况下，设定点保持在相同值。
该斜率被用于查看消耗的功率如何随着由空气处理机单元12供应的空气的温度或湿度的变化而变化。例如，控制到终端单元22的AHU供应空气的温度以用于优化。为了提高供应空气温度，空气处理机处的冷却功率下降，空气处理机处的加热功率上升，终端处的冷却功率上升，和/或终端处的加热功率下降。斜率指示是否随着AHU供应空气温度的降低而增加还是提供相反的变化。
在动作58中，调节提供给使用者的空气。调节由AHU 12供应的空气。终端单元22将空气加热或冷却到设定点。由于优化了由AHU 12供应的空气的温度，因此优化了系统10的总能量使用。由于优化，每个给定的终端单元22可以跨加热盘管或冷却盘管具有更大或更小的空气温度变化。
AHU 12以基于能耗的斜率所建立的温度或湿度输出空气，该斜率是根据系统部件中的空气流测量的。一个或多个终端单元22可以进一步将空气调节到特定于对应使用者空间的温度或湿度。例如，一些终端单元将空气加热到高于AHU供应空气温度的一些不同设定点，并且另一些终端将空气冷却到低于AHU供应空气温度的一些不同设定点。经调节的空气被输出到对应于终端单元22的区。
使用基于空气流量的测量结果的能耗斜率，相对于受控变量来优化HVAC系统的能耗。例如，与其他水平的能耗量相比，由AHU 12调节的空气的温度被设置为提供最小或更小的水平。能耗由传热来表示，因为在AHU 12和/或终端单元22处消耗能量来传递热或冷。不同的设定点和/或外部空气温度可能会产生作为最佳或优于其他的不同温度或水平。
尽管已经描述本发明的各种实施方式，但是对于本领域普通技术人员将显而易见的是，在本发明的范围内的许多实施方式和实现方式是可能的。另外，本文所描述的各种特征、元素和实施方式可以要求保护或以任何组合或布置来组合。

Claims (16)

1.一种用于加热、通风和空调的控制系统，所述控制系统包括：
空气处理单元AHU，包括AHU加热盘管和AHU冷却盘管，所述AHU被配置为以AHU温度来输出供应空气；
终端单元，具有终端流速传感器并且具有终端加热和/或终端冷却盘管，该终端单元通过用于从所述AHU接收所述供应空气的导管与所述空气处理单元连接；
控制器，被配置为从所述终端流速传感器接收流速，基于所述流速来计算所述空气处理单元AHU和所述终端单元的总功耗的斜率，所述斜率是所述AHU温度的函数，并基于所述斜率设置用于所述供应空气的所述AHU温度，以取决于外部空气温度和用于所述终端单元的温度设定点来使得所述总功耗最小化。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中：
所述AHU包括所述控制器；以及
所述AHU被连接以从建筑物的外部接收外部空气，并且被配置为根据基于所述斜率设置的所述AHU温度来加热或冷却所述外部空气以生成所述供应空气，并且其中所述终端单元具有连接到使用者区域的空气输出，并且被配置为基于所述使用者区域的温度设定点来加热或冷却所述供应空气。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述终端单元是多个终端单元中的一个，所述多个终端单元与所述AHU是组成员，并且所述AHU是组主机，并且其中每个终端单元被配置为传送来自作为所述组成员之一相应终端单元的相应流速。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器被配置为以下中的一个：
响应于所述终端单元中的一个或多个的外部空气温度的变化或温度设定点的变化，计算所述斜率；或
计算所述斜率作为流速之和。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中：
所述控制器被配置为根据用于加热的流速的加热总和与用于冷却的流速的冷却总和来计算所述斜率；以及
所述控制器被配置为将所述斜率计算为所述加热总和与所述冷却总和之和。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中：
所述控制器被配置为根据用于加热的流速的加热总和与用于冷却的流速的冷却总和来计算所述斜率；
所述加热总和是加热效率因子的函数，并且所述冷却总和是冷却效率因子的函数，所述加热效率因子不同于所述冷却效率因子；以及
所述斜率是AHU效率因子的函数，所述AHU效率因子不同于所述加热效率因子和所述冷却效率因子。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器被配置为以下中的一个：
在所述斜率为0的情况下将所述AHU温度设置为当前温度，在所述斜率为负的情况下向下调整所述AHU温度，并且在所述斜率为正的情况下向上调整所述AHU温度；或
基于所述斜率的大小来以调整量设置所述AHU温度。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述终端单元是通过导管连接到所述AHU以接收来自所述AHU的所述供应空气的多个终端单元中的一个，并且其中所述控制器被配置为根据来自相应终端流速传感器的相应流速和来自所述AHU的流速来计算所述功耗的斜率。
9.一种用于优化加热、通风和空调的方法，所述方法包括：
接收用于通过空气处理单元对每个终端供应的空气进行加热或冷却的空气流量；
根据由所述空气处理单元所供应的空气的空气流量来计算所述终端和所述空气处理单元的总功耗的斜率，所述斜率是空气处理单元温度的函数；以及
基于所述斜率来调整所述空气处理单元的空气供应温度，以取决于外部空气温度和用于所述终端的温度设定点来使得所述总功耗最小化。
10.根据权利要求9所述的方法，其中接收每个终端的所述空气流量包括：接收每个终端的空气流速，以及接收每个终端是否正在加热或冷却来自所述空气处理单元的空气的指示。
11.根据权利要求9所述的方法，其中计算所述斜率包括：将所述斜率计算为加热斜率和冷却斜率之和，所述加热斜率用于加热所述空气的终端，并且所述冷却斜率用于冷却所述空气的终端。
12.根据权利要求9所述的方法，其中：
计算所述斜率包括根据效率因子来计算；以及
所述效率因子是加热、冷却或盘管效率因子中的一个。
13.根据权利要求9所述的方法，其中调整包括：当所述斜率为正时降低所述空气处理单元的所述空气供应温度，并且当所述斜率为负时提高所述空气供应温度。
14.一种用于加热、通风和空调的控制系统，所述控制系统包括：
空气处理单元AHU，具有AHU流速传感器、AHU加热盘管和AHU冷却盘管，所述AHU被配置为以AHU温度将空气供应到终端；以及
控制器，被配置为接收来自所述AHU流速传感器和终端流速传感器的流速，基于所述流速来计算所述空气处理单元AHU和所述终端的总功耗的斜率，所述斜率是AHU温度的函数，并基于所述斜率来设置用于供应空气的所述AHU温度，以取决于外部空气温度和用于所述终端的温度设定点来使得所述总功耗最小化。
15.根据权利要求14所述的控制系统，其中所述控制器被配置为将所述斜率计算为用于加热的流速的加热总和与用于冷却的流速的冷却总和之和。
16.根据权利要求14所述的控制系统，其中所述控制器被配置为将所述AHU温度设置为在所述斜率为负的情况下向下调整所述AHU温度，并且在所述斜率为正的情况下向上调整所述AHU温度。
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