CN117006551A - 用于改进的室内空气质量的hvac系统的过滤 - Google Patents

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Abstract

一种暖通空调(HVAC)系统，包括具有空气处置单元出口的空气处置单元，以及具有入口和出口的至少一个分区。所述至少一个分区可操作地耦合到空气处置单元出口。将所述至少一个分区的出口流体连接到空气处置单元的返回空气管道，以及布置在返回空气管道内的、在所述至少一个分区的出口处或直接在所述至少一个分区的出口下游的至少一个消毒系统。可操作以监测所述至少一个分区内的室内空气质量的至少一个室内空气质量传感器。控制器可操作地耦合到至少一个室内空气质量传感器和至少一个消毒系统。所述控制器配置成当至少一个分区内的室内空气质量超过可允许阈值时操作所述至少一个消毒系统。

Description

用于改进的室内空气质量的HVAC系统的过滤
技术领域
本公开的示例性实施例与一种暖通空调(HVAC)系统相关，并且更特别地，与一种用于响应于要由HVAC系统调节的区域的感测的室内空气质量来控制HVAC系统的一个或多个组件的操作的方法相关。
背景技术
在建筑物的典型气候控制系统(诸如暖通空调(HVAC)系统)中，恒温器控制建筑物内要调节的区域的温度。建筑物中央加热/冷却单元通过管道系统将加热或冷却的空气强制送到建筑物中的各种位点。因此，通过变化输送到要调节的区域的气流来控制温度。系统的控制可以进一步取决于手动指配的占用调度。相应地，现有的控制策略不总是将建筑物室内空气质量(IAQ)控制在期望的状态，并且HVAC能量使用可能被浪费。
发明内容
根据实施例，一种暖通空调(HVAC)系统包括具有空气处置单元出口的空气处置单元以及具有入口和出口的至少一个分区。所述至少一个分区可操作地耦合到所述空气处置单元出口。将所述至少一个分区的所述出口流体连接到所述空气处置单元的返回空气管道以及布置在所述返回空气管道内的、在所述至少一个分区的所述出口处或直接在所述至少一个分区的所述出口下游的至少一个消毒系统。可操作以监测所述至少一个分区内的室内空气质量的至少一个室内空气质量传感器。控制器可操作地耦合到所述至少一个室内空气质量传感器和所述至少一个消毒系统。所述控制器配置成当所述至少一个分区内的所述室内空气质量超过可允许阈值时操作所述至少一个消毒系统。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，所述至少一个消毒系统进一步包括电子过滤器。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，所述至少一个消毒系统进一步包括紫外线(UV)光。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，所述至少一个分区包括多个分区，并且所述至少一个室内空气质量传感器包括多个室内空气质量传感器，其中所述至少一个室内空气质量传感器被布置在所述多个分区中的每个内。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，所述至少一个消毒系统包括多个消毒系统，所述多个消毒系统中的每个与所述多个分区中的对应分区关联。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，所述控制器进一步配置成在第一过滤模式和第二过滤模式之一中操作所述HVAC系统，以将与所述至少一个分区内的所述室内空气质量关联的污染物降低到低于所述可允许阈值。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，当所述多个分区中的单个分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第一过滤模式中操作。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，当所述多个分区中的若干分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第一过滤模式中操作，所述若干分区小于所述多个分区的40％。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，当所述多个分区中的多于一个分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第二过滤模式中操作。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，当所述多个分区中的若干分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第二过滤模式中操作，所述若干分区小于所述多个分区的40％。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，包括布置在所述空气处置单元内的至少一个电子过滤器或紫外线光。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，当所述HVAC系统在所述第二过滤模式中时，所述至少一个电子过滤器或所述紫外线光被通电。
根据实施例，一种操作暖通空调(HVAC)系统的方法包括：检测所述HVAC系统的多个分区内的室内空气质量；确定所述多个分区中的至少一个分区内的所述室内空气质量超过可允许阈值；以及发起在第一过滤模式和第二过滤模式之一中操作所述HVAC系统。在所述第一过滤模式和所述第二过滤模式两者中的操作包括将与所述至少一个分区关联的消毒系统通电。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，在所述第一过滤模式中操作所述HVAC系统进一步包括调整空气处置单元的外部空气调风门的定位。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统进一步包括完全打开空气处置单元的外部空气调风门并且增加所述空气处置单元的风扇的速度。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统进一步包括将布置在所述空气处置单元内的电子过滤器和紫外线光中的至少一个通电。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，发起在所述第一过滤模式中操作所述HVAC系统响应于确定所述多个分区中的单个分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，发起在所述第一过滤模式中操作所述HVAC系统，所述若干分区小于所述多个分区的40％响应于确定所述多个分区中的若干分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，发起在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统响应于确定所述多个分区中的多于一个分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生。
除了上面描述的特征中的一个或多个以外或作为前述实施例中的任何一个的备选，在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统响应于确定所述多个分区中的若干分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生，所述若干分区小于所述多个分区的40％。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件被相似地编号：
图1是根据实施例的暖通空调系统的一部分的示意图；以及
图2是根据实施例的暖通空调系统的操作方法的流程图。
具体实施方式
本文参考附图，通过示例而非限制的方式呈现了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。。
现在参考图1，示出了诸如可变空气体积或专用室外空气多分区系统的暖通空调(HVAC)系统20的示例。在其最简单的形式中，HVAC系统20使用具有恒定温度的可变气流来加热和冷却要调节的区域。尽管示出的HVAC系统20包括要调节的四个相异的分区22或区域，但应该理解，具有任何数量的分区22(包括单个分区、两个分区、三个分区或至少五个分区)的HVAC系统20也在本公开的范围内。
HVAC系统20由在24示意地示出的空气处置单元、屋顶单元中的一个(例如诸如屋顶单元)构成。空气处置单元24包括配置成经由外部空气调风门28的操作接收外部空气OA的供应的混合箱26。在一些实施例中，混合箱26可以备选地或此外配置成从HVAC系统20的分区22中的一个或多个接收返回空气RA的供应，诸如经由耦合到在至少一个分区22和例如空气处置单元24之间延伸的返回空气管道30的返回空气调风门29。外部空气OA或外部空气和返回空气的混合物(OA+RA)配置成穿过一个或多个过滤器32。在示出的非限制性实施例中，至少一个过滤器包括相对于气流串联布置的多个过滤器，诸如第一预过滤器32a、第二精细过滤器32b，精细过滤器相对于预过滤器具有降低的开口尺寸。在实施例中，至少一个电子或紫外线(UV)滤光器32c、32d设置在预滤器32a和精细过滤器34b之间。在实施例(其中过滤器中的至少一个是UV滤光器)中，在UV滤光器32c、32d处发射的光具有207nm和222nm之间的波长，并且配置成对空气消毒。然而，在其它实施例中，UV光源32c、32d可以分别邻近预滤器32a和精细滤器32b中的每个安装。
诸如变速风扇的风扇34例如配置成以由风扇34的速度确定的量向定位在多个过滤器32a-32d中的至少一个过滤器下游的一个或多个盘管单元36供应空气。尽管风扇34被示出为定位在盘管单元36的下游，并因此具有吸风式配置，但是应该理解，风扇34被布置在另一定位和/或具有鼓风式配置的实施例也在本公开的范围内。
一个或多个供应管道40从空气处置单元24的出口延伸并将其耦合到HVAC系统20的多个分区22。在示出的非限制性实施例中，混合箱26、一个或多个过滤器32、盘管单元36和风扇34中的每个本文示出和描述为布置在空气处置单元24内，使得从其输出的空气已经被调节以用于输送到一个或多个分区22。然而，在其它实施例中，混合箱26、一个或多个过滤器32、至少一个盘管单元36和风扇34中的一个或多个可以远离空气处置单元24定位，例如在定位在诸如空气处置单元24下游的供应管道40的一部分内定位。
单独的终端单元42可操作地耦合到在空气处置单元出口44下游和在相应分区22上游的多个供应管道40中的每个。相应地，终端单元42是在各自分区水平提供的流动控制装置，并因此配置成控制从混合箱26提供到相应分区22的气流的流动速率。在实施例中，诸如当HVAC系统是VAV系统时，终端单元42包括具有空气调风门和致动器(在46以组合表示)的终端箱，致动器可操作以调整空气调风门46的定位以控制通过空气调风门46到分区22中的气流。在其它实施例中，终端单元42包括风扇盘管单元(具有定位在其中的风扇以将气流驱动到相邻分区22)。本文设想了具有用于控制到分区22中的流动的任何合适的构造的终端单元42。
一个或多个传感器贯穿HVAC系统20(包括HVAC系统20的每个相应分区22在内)布置。在示出的非限制性实施例中，一个或多个传感器包括可操作以监测与室内空气质量(IAQ)关联的参数的至少一个传感器。在实施例中，至少一个室内空气质量传感器(IAQ传感器)可操作以检测一种或多种污染物(包括但不限于例如二氧化碳、挥发性有机化合物和颗粒物质)的水平或量。HVAC系统20可以包括多个室内空气质量传感器，所述室内空气质量传感器布置在系统20内的不同位置，诸如在每个分区22内、在供应管道40内、和/或在外部空气调风门上游或在外部空气调风门处。在实施例中，可以针对要监测的每种单独污染物提供单独的传感器。然而，其中单个IAQ传感器可操作以测量多种污染物，或备选地，污染物和另一操作参数的实施例也在本公开的范围内。本文所描述的传感器中的每个可以可操作以连续地监测环境，或者可以以间隔(例如诸如小于或等于每分钟)测量环境。
HVAC系统20的操作由控制器48控制，所述控制器可操作地耦合到多个传感器、外部空气调风门28、风扇34和每个相应终端单元42的致动器中的每个。控制器48可以包括一个或多个微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)或本领域已知的任何其它形式的电子控制器。控制器48可以是HVAC系统20的一部分，或者备选地，可以是用于具有要由HVAC系统20调节的至少一个区域的建筑物的建筑物控制系统的一部分。在控制器48是HVAC系统20的不可或缺部分的实施例中，控制器48可以配置成直接与建筑物控制系统的控制器通信，或者备选地，可以配置成存放和访问数据，例如诸如存储在云上的一个或多个算法或程序。
继续参考图1，HVAC系统20可以具有与每个分区22关联并可操作地耦合到控制器48的单独的消毒系统50。相应地，包括多个分区的HVAC系统的实施例此外包括多个消毒系统。在示出的非限制性实施例中，至少一个消毒系统50安装在分区22的出口52处或直接安装在分区22的出口52下游，诸如在来自多个分区22的空气配置成融合的返回空气管道30的一部分的上游的位置处。在实施例中，消毒系统50包括电子过滤器，诸如使用电来电离穿过其的颗粒的过滤器。备选地或者除了电子过滤器之外，消毒系统50包括UV光源。
HVAC系统20可以配置为可基于一种或多种污染物的测量水平而在各种模式中操作。例如，在第一正常操作模式中，由IAQ传感器在每个相应分区中测量的污染物中的每种的水平小于或等于与污染物中的每种的可接受水平关联的相应可允许阈值。在第一正常操作模式中，选择提供到分区22中的每个的气流以满足或维持分区22的温度需求。进一步地，与每个分区22关联的消毒系统50在正常模式期间不是操作的。
在第二模式(本文也称为第一过滤模式)中，发起消毒系统50中的一个或多个的操作。例如，当在相应分区内由IAQ传感器测量的污染物中的一种或多种的水平升高并超过预定义IAQ阈值时，对应的消毒系统被通电。通过开启消毒系统，从分区22排出到返回空气管道30的返回空气经由电子过滤器和/或UV光被过滤和净化。进一步地，在第二模式中，控制器48可以调整外部空气调风门28的定位以增加提供到AHU 24的混合箱26的外部空气的流动。HVAC系统20可以保持在此第二模式中，直到由IAQ传感器在所述分区中测量的污染物中的每种的监测水平小于或等于相应的可允许阈值。应该理解，由于第一操作模式在分区22处实现，在HVAC系统20具有多个分区的实施例中，分区22中的一个可以在第一过滤模式中操作，而分区22中的另一个可以在正常模式中操作。
在第三操作模式(本文也称为增强或第二过滤模式)中，除了与具有升高IAQ的分区关联的消毒系统50中的一个或多个的操作之外，采取附加的措施稀释气流内的一种或多种污染物。在实施例中，这种稀释经由控制器48执行，诸如通过改变可操作地耦合到分区22中的一个或多个的终端单元42中的一个或多个内的空气调风门46的定位。在实施例中，控制器48将打开空气调风门以使提供到一个或多个分区22(并且在一些实施例中，提供到分区22中的每个)的气流最大，而不管该分区22内的IAQ是否高于IAQ阈值。
响应于在第三模式中的操作，控制器48可以配置成打开外部空气调风门28以增加(并且在一些实施例中最大化)到HVAC系统20中(例如诸如到空气处置单元24中)的外部空气OA的流动。备选地或此外，控制器48可以调整(例如诸如增加)风扇34的速度。进一步地，安装在通过AHU 24定义的流动路径内的电子过滤器或UV过滤器或UV光32c和32d被通电以进一步清洁和消毒被吸入系统20中的室外空气。
继续参考图1，并进一步参考图2，更详细地示出了HVAC系统20的操作的方法100。如示出的，在框102中，通过相应的室内空气质量传感器连续地或间歇地监测分区22中的每个内的IAQ。这些测量的IAQ值被传递到控制器48，并且控制器48配置成将每个感测的IAQ值与对应于该分区22的相应IAQ阈值进行比较(参见框104)。应该理解，与不同分区22关联的IAQ阈值可以相同或可以不同。在确定多个分区中的单个分区22具有超过对应IAQ阈值的升高的IAQ时，HVAC系统20将变换成在第一过滤模式中的操作。如先前描述的，并且如框106中示出的，第一过滤模式中的操作包括将与标识分区22(本文也称为污染分区)关联的消毒系统50通电。在第一模式中的操作进一步包括调整外部空气调风门28的定位。在实施例中，在第一过滤模式中的操作包括将最靠近精细过滤器32b定位的电子过滤器、UV过滤器或UV光源32d通电。在第一过滤模式中的操作一般将继续直到与污染分区22关联的测量的IAQ已经下降到低于对应的IAQ阈值，参见框108。一旦低于IAQ阈值，HVAC系统20将返回到正常操作，如框110中示出的。
应该理解，尽管本文将第一模式中的操作描述为当多个分区中的仅单个分区的测量IAQ超过对应IAQ阈值时发起，在其它实施例中，HVAC系统20配置成当多个分区22具有超过对应阈值的升高IAQ时在第一模式中操作。在此类实施例中，污染分区的总数量必须小于预定的分区阈值。例如，在第一模式中，污染分区的数量必须小于或等于分区的总数量的50％，或者在一些实施例中，小于或等于分区22的总数量的40％、35％、30％或25％。相应地，在污染分区的数量超过预定百分比的实施例中，例如诸如当多于分区的40％被污染时，HVAC系统20将在第二过滤模式中操作。
在确定多个分区22中的若干分区具有超过对应IAQ阈值的升高的IAQ时，HVAC系统20将变换到第二过滤模式。如上面描述的，在第二过滤模式中的操作包括将与污染分区中的每个关联的消毒系统50通电(参见框112)。进一步地，控制器48可以可操作以完全打开流体连接到污染分区22的终端单元42内的空气调风门46，如框114中示出的，并且可以可操作以完全打开外部空气调风门28，增加风扇34的速度并且将最靠近预滤器32a定位的电子过滤器、UV过滤器或UV光32c通电，如框116中示出的。在第二过滤模式中的操作一般将继续，直到与污染分区中的每个关联的测量的IAQ已经下降到低于对应的IAQ阈值，参见框118。然而，在其它实施例中，一旦污染分区的总数量已下降到低于与在第一过滤模式中的操作关联的阈值，HVAC系统20可以转变到第一过滤模式。一旦分区22中的每个内的IAQ低于IAQ阈值，HVAC系统20将返回正常操作，如框110中示出的。
与现有的HVAC系统相比，如本文描述的HVAC系统20具有改进的室内空气质量，同时仍利用返回空气。
术语“大约”意在包括与基于在提交申请时可用的设备的特定量的测量关联的误差度。。
本文使用的技术术语仅出于描述特定实施例的目的，并不意在限制本公开。本文所用的单数形式“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括”当在本说明书中使用时，规定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或者添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件组件和/或其群组。
虽然已参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但本领域技术人员将理解，可进行各种改变，并且可在不脱离本公开的范围的情况下用等效物代替元件。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情形或材料适应本公开的教导。因此，意图的是本公开并不限于设想用于实行本公开的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种暖通空调(HVAC)系统，包括：
具有空气处置单元出口的空气处置单元；
具有入口和出口的至少一个分区，所述至少一个分区可操作地耦合到所述空气处置单元出口；
将所述至少一个分区的所述出口流体连接到所述空气处置单元的返回空气管道；
布置在所述返回空气管道内的、在所述至少一个分区的所述出口处或直接在所述至少一个分区的所述出口下游的至少一个消毒系统；
可操作以监测所述至少一个分区内的室内空气质量的至少一个室内空气质量传感器；以及
可操作地耦合到所述至少一个室内空气质量传感器和所述至少一个消毒系统的控制器，其中所述控制器配置成当所述至少一个分区内的所述室内空气质量超过可允许阈值时操作所述至少一个消毒系统。
2.如权利要求1所述的HVAC系统，其中，所述至少一个消毒系统进一步包括电子过滤器。
3.如权利要求1所述的HVAC系统，其中，所述至少一个消毒系统进一步包括紫外线(UV)光。
4.如权利要求1所述的HVAC系统，其中，所述至少一个分区包括多个分区，并且所述至少一个室内空气质量传感器包括多个室内空气质量传感器，其中所述至少一个室内空气质量传感器被布置在所述多个分区中的每个内。
5.如权利要求4所述的HVAC系统，其中，所述至少一个消毒系统包括多个消毒系统，所述多个消毒系统中的每个与所述多个分区中的对应分区关联。
6.如权利要求5所述的HVAC系统，其中所述控制器进一步配置成在第一过滤模式和第二过滤模式之一中操作所述HVAC系统，以将与所述至少一个分区内的所述室内空气质量关联的污染物降低到低于所述可允许阈值。
7.如权利要求6所述的HVAC系统，其中，当所述多个分区中的单个分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第一过滤模式中操作。
8.如权利要求6所述的HVAC系统，其中，当所述多个分区中的若干分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第一过滤模式中操作，所述若干分区小于所述多个分区的40％。
9.如权利要求6所述的HVAC系统，其中，当所述多个分区中的多于一个分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第二过滤模式中操作。
10.如权利要求6所述的HVAC系统，其中，当所述多个分区中的若干分区中的所述室内空气质量超过所述可允许阈值时，所述HVAC系统可在所述第二过滤模式中操作，所述若干分区小于所述多个分区的40％。
11.如权利要求6所述的HVAC系统，进一步包括布置在所述空气处置单元内的至少一个电子过滤器或紫外线光。
12.如权利要求11所述的HVAC系统，其中，当所述HVAC系统在所述第二过滤模式中时，所述至少一个电子过滤器或所述紫外线光被通电。
13.一种操作暖通空调(HVAC)系统的方法，包括：
检测所述HVAC系统的多个分区内的室内空气质量；
确定所述多个分区中的至少一个分区内的所述室内空气质量超过可允许阈值；以及
发起在第一过滤模式和第二过滤模式之一中操作所述HVAC系统，其中，在所述第一过滤模式和所述第二过滤模式两者中的操作包括将与所述至少一个分区关联的消毒系统通电。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述第一过滤模式中操作所述HVAC系统进一步包括调整空气处置单元的外部空气调风门的定位。
15.如权利要求13所述的方法，其中，在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统进一步包括完全打开空气处置单元的外部空气调风门并且增加所述空气处置单元的风扇的速度。
16.如权利要求15所述的方法，其中，在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统进一步包括将布置在所述空气处置单元内的电子过滤器和紫外线光中的至少一个通电。
17.如权利要求13所述的方法，其中，发起在所述第一过滤模式中操作所述HVAC系统响应于确定所述多个分区中的单个分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生。
18.如权利要求13所述的方法，其中，发起在所述第一过滤模式中操作所述HVAC系统，所述若干分区小于所述多个分区的40％响应于确定所述多个分区中的若干分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生。
19.如权利要求13所述的方法，其中，发起在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统响应于确定所述多个分区中的多于一个分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生。
20.如权利要求13所述的方法，其中，在所述第二过滤模式中操作所述HVAC系统响应于确定所述多个分区中的若干分区内的所述室内空气质量超过所述可允许阈值而发生，所述若干分区小于所述多个分区的40％。
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