CN117146344A - 用于对室内空气进行调节的终端单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于高效地且有效地对室内空气进行调节的终端单元。一些实施方式在引入经调节室外空气的同时还涉及温度控制、湿度控制、空气质量控制。一个方面涉及一种终端单元,该终端单元监测和控制显冷速率和潜冷速率,以同时满足调节空间的温度和湿度设定点。传感器套件提供用于监测冷却速率的测量,并且控制系统控制执行器以满足显冷和潜冷要求。终端单元可以具有二级再循环空气进气口,该二级再循环空气进气口绕过冷却盘管,以在离开终端单元之前加热供应空气。终端单元可以是空调系统的一部分,其连接至混合分支控制器的主分支,从而避免每个终端单元通向HBC的全程伸延。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气调节终端单元,特别是一种用于对室内空气进行调节的终端单元。
背景技术
已经开发了供暖、通风和空调(HVAC)技术来调节室内空气,目的是有效地且高效地为居住者提供舒适和/或为财产提供满意的环境条件。
在通过参引整体并入本文中的于2021年7月6日公告的专利号为11,054,167的美国专利(下文中称为‘167专利)中,发明人Richard Furman和Zachary M.Thomas特别地公开了一种用于对从供应装置流动进入终端单元中的液体流进行控制的控制系统,其中,该控制系统具有:供应装置输入端口;负载返回端口;再循环泵,该再循环泵用于将液体从泵输入端口泵送至泵输出端口,泵输入端口连接成接收从负载返回端口流动的液体的第一部分;接合部,该接合部配置成使从泵输出端口流动的液体与从供应装置输入端口流动的液体相结合;负载输入端口,该负载输入端口配置成接收从接合部流动的这种结合液体;供应装置返回端口,该供应装置返回端口连接成接收从负载返回端口流动的液体的其余部分;控制阀,该控制阀用于限制供应装置输入端口与供应装置返回端口之间的液体流;传感器;以及控制模块,该控制模块至少部分地基于来自传感器的测量值来控制控制阀。图1示出了‘167专利中描述的“FlowBridge(流桥)”控制系统的简化版本。具体地,图1示出了控制系统1,该控制系统1具有水供应装置输入端口8、水供应装置返回端口9、盘管水输入端口10、盘管水返回端口11、控制阀3、再循环泵2、止回阀7、传感器5、接合部4和6、控制模块13、环境传感器12、电力源14、用户接口15、以及数据端口16。为简单起见,在此,‘167专利中公开的控制系统的实施方式以FlowBridge的商品名称来称呼。
在通过参引整体并入本文中的于2022年5月19日公布的编号为2022/0154972的美国公开专利申请(下文中称为‘972申请)中,发明人Furman和Thomas特别地公开了一种控制系统,该控制系统通过测量潜冷速率和显冷速率并基于设定点对其进行控制来管理终端单元中的潜冷和显冷。
已有公司和其他组织已经开发了提供混合加热和冷却方法的产品,其中使用制冷剂和水的组合。混合分支控制器与室外单元相连接,并使制冷剂循环。在混合分支控制器内设置有在主制冷剂侧与水之间传递热量的两个热交换器。水于是被泵送至各个终端单元。每个热交换器可以在加热或冷却模式下运行,使得既可以提供加热又可以提供冷却。
当前的HVAC技术具有各种缺陷,导致在资产设备和安装成本、运行效率和舒适度之间进行过度或不必要的权衡。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种用于对室内空气进行调节的终端单元。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种用于对室内空气进行调节的终端单元,具体内容如下:
本发明在引入经调节室外空气的同时还涉及温度控制、湿度控制、空气质量控制。一个方面涉及一种终端单元,该终端单元监测和控制显冷速率和潜冷速率,以同时满足调节空间的温度和湿度设定点。传感器套件提供用于监测冷却速率的测量,并且控制系统控制执行器以满足显冷和潜冷要求。终端单元可以具有二级再循环空气进气口,该二级再循环空气进气口绕过冷却盘管,以在离开终端单元之前加热供应空气。终端单元可以是空调系统的一部分,其连接至混合分支控制器的主分支,从而避免每个终端单元通向HBC的全程伸延。
一个方面涉及一种空调系统,该空调系统包括终端单元,该终端单元具有:混合室;第一再循环空气端口,该再循环空气端口用于接收第一再循环空气,并且该再循环空气端口通过第一管道连接至混合室;冷却盘管,该冷却盘管位于第一管道内,并且用于冷却第一再循环空气;第二再循环空气端口,该第二再循环空气端口用于接收第二再循环空气,并且该第二再循环空气端口连接至混合室;调节空气端口,该调节空气端口用于接收调节空气,并且该调节空气端口连接至混合室;以及供应空气端口,该供应空气端口用于提供供应空气,并且该供应空气端口连接至混合室。混合室使第一再循环空气、第二再循环空气和调节空气相结合,以产生向调节空间提供的供应空气。
在一些实施方式中,终端单元是作为空调系统的一部分的多个终端单元之一。空调系统还可以包括混合分支控制器,该混合分支控制器具有:一对制冷剂管端口,所述一对制冷剂管端口用于接收制冷剂和使制冷剂返回;一对冷水管端口;以及热交换器,该热交换器具有连接至所述一对制冷剂管端口的制冷剂管路以及连接至所述一对冷水管端口的水管路;以及管路,该管路将多个终端单元连接至所述一对冷水端口。
在一些实施方式中,终端单元的供应空气端口通过第二管道连接至混合室,并且终端单元具有风扇,该风扇位于第二管道内,并且从混合室抽吸空气并将供应空气吹送通过供应空气端口。
在一些实施方式中,终端单元包括执行器,该执行器用于控制通过第二再循环空气端口的第二再循环空气的流量。
在一些实施方式中,执行器是电子控制的风门。
终端单元可以具有用于测量供应空气的温度的温度传感器,并且终端单元可以具有用于基于供应空气的温度来控制风门的控制器。例如,控制器可以配置成打开风门以将第二再循环空气的流量控制成至少部分地与规定阈值温度和由温度传感器测量的供应空气的温度之间的差值成比例。也就是说,当供应空气的温度进一步降低得低于阈值温度时,风门打开得更多,以允许更多的空气进入更多的再循环空气。
在一些实施方式中,控制器还使用整体控制部件来提高性能。
另一个方面涉及一种空调系统,该空调系统具有混合分支控制器、多个终端单元、以及管路。混合分支控制器具有用于接收制冷剂和使制冷剂返回的一对制冷剂管端口、一对冷水管端口、以及热交换器,该热交换器具有连接至所述一对制冷剂管端口的制冷剂管路以及连接至所述一对冷水管端口的水管路。该管路将多个终端单元连接至所述一对冷水端口。
在一些实施方式中,终端单元中的至少一个终端单元包括:混合室;第一再循环空气端口,该第一再循环空气端口用于接收第一再循环空气,并且该第一再循环空气端口通过第一管道连接至混合室;冷却盘管,该冷却盘管位于第一管道内,并且该冷却盘管用于冷却第一再循环空气;第二再循环空气端口,该第二再循环空气端口用于接收第二再循环空气,并且该第二再循环空气端口连接至混合室;调节空气端口,该调节空气端口用于接收调节空气,并且该调节空气端口连接至混合室;以及供应空气端口,该供应空气端口用于提供供应空气,并且该供应空气端口连接至混合室。混合室使第一再循环空气、第二再循环空气和调节空气相结合。
另一个方面涉及一种用于对调节空间的空气进行调节的终端单元。该终端单元包括:再循环空气端口;调节空气端口;供应空气端口;混合室,该混合室经由再循环空气管道连接至再循环空气端口,经由调节空气管道连接至调节空气端口,并且经由供应空气管道连接至供应空气端口;冷却盘管,该冷却盘管位于再循环空气管道中;第一传感器,该第一传感器位于供应空气管道中,并且该第一传感器用于对穿过供应空气端口的供应空气的特性进行测量;第二传感器,该第二传感器位于再循环空气管道中,并且该第二传感器用于对穿过再循环空气端口的再循环空气的特性进行测量;以及控制器,该控制器配置成至少部分地基于由第一传感器和第二传感器分别测量的供应空气的特性和再循环空气的特性来确定向调节空间输送的冷却量,并且至少部分地基于冷却量来控制冷却盘管中的冷却剂。
在一些实施方式中,冷却剂是水或另一种合适液体。
在一些实施方式中,再循环空气端口是第一再循环空气端口,并且终端单元还包括经由第二再循环空气管道连接至混合室的第二再循环空气端口以及位于第二再循环空气管道中的第三传感器。
在一些实施方式中,第一传感器和第二传感器是二氧化碳传感器,并且第三传感器是空气流量传感器。
在一些实施方式中,终端单元包括用于对穿过调节空气端口的调节空气的特性进行测量的第四传感器。控制器还可以配置成至少部分地基于由第四传感器测量的调节空气的特性来确定冷却量。
在一些实施方式中,控制器确定的冷却量是利用终端单元执行的显冷量。在一些实施方式中,冷却盘管的出口侧的再循环空气管道中的第五传感器用于测量再循环空气的温度。控制器可以至少部分地基于来自第一传感器和第二传感器的测量值来确定再循环空气流量,并且至少部分地基于由冷却盘管输送的第一显冷量来确定显冷量,第一显冷量由控制器至少部分地基于第五传感器的测量值和再循环空气流量来确定。调节空气管道中的第六传感器可以用于对穿过调节空气端口的调节空气的温度进行测量。在确定显冷量时,控制器还可以确定由穿过调节空气端口的调节空气输送的第二显冷量,第二显冷量由控制器至少部分地根据第六传感器的测量值来确定。
在一些实施方式中,由第一传感器和第二传感器测量的特性是二氧化碳浓度。
在一些实施方式中,冷却量是潜冷量。终端单元还可以包括冷却盘管的出口侧的再循环空气管道中的对再循环空气的湿度进行测量的第七传感器。控制器可以至少部分地基于来自第一传感器和第二传感器的测量值来确定再循环空气流量,并且至少部分地基于由冷却盘管输送的第一潜冷量来确定潜冷量,第一潜冷量由控制器至少部分地根据第七传感器的测量值和再循环空气流量来确定。
在一些实施方式中,终端单元包括第八传感器,该第八传感器位于调节空气管道中,并且该第八传感器用于对穿过调节空气端口的调节空气的湿度进行测量。在确定潜冷量时,控制器可以确定由穿过调节空气端口的调节空气输送的第二潜冷量,第二潜冷量由控制器至少部分地根据来自第八传感器的测量值来确定。
在一些实施方式中,控制器在确定冷却量时确定通过混合室的每个端口的空气流量。
在一些实施方式中,终端单元还包括可操作地连接至冷却盘管的控制阀,其中,控制器至少部分地通过调节控制阀来控制冷却盘管中的冷却剂。在一些实施方式中,冷却剂可以是水。
在一些实施方式中,控制器还配置成至少部分地基于供应空气的特性和再循环空气的特性来控制通过再循环空气端口的再循环空气的流量。
有益效果:
本发明提供了一种用于高效地且有效地对室内空气进行调节的系统和终端单元,在引入经调节室外空气的同时还涉及温度控制、湿度控制、空气质量控制。一个方面涉及一种终端单元,该终端单元监测和控制显冷速率和潜冷速率,以同时满足调节空间的温度和湿度设定点。传感器套件提供用于监测冷却速率的测量,并且控制系统控制执行器以满足显冷和潜冷要求。终端单元可以具有二级再循环空气进气口,该二级再循环空气进气口绕过冷却盘管,以在离开终端单元之前加热供应空气。终端单元可以是空调系统的一部分,其连接至混合分支控制器的主分支,从而避免每个终端单元通向HBC的全程伸延。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是‘167专利中公开的控制系统的实施方式的简化框图。
图2是根据一些实施方式的空调系统的框图。
图3是根据一些实施方式的另一种空调系统的框图。;
图4是根据一些实施方式的混合分支控制器。
图5是根据一些实施方式的控制模块。
图6是根据一些实施方式的终端单元的框图。
图7是根据一些实施方式的另一种空调系统的框图。
图8是潜冷(hL)、显冷(hS)、总冷(h=hL+hS)和显热比(SHR=hS/h)作为进入盘管的水温度(TIN)和再循环空气流量(Qr)的函数变化示意图。
图9是根据一些实施方式的用于控制终端单元的方法300的流程图。
图10是根据一些实施方式的在盘管水温度为供应水温度的情况下作为盘管中的水流量的函数的由冷却盘管提供的冷却量的定性图。
图11是根据一些实施方式的在盘管水温度介于供应水温度与露点温度之间的情况下作为盘管中的水流量的函数的由冷却盘管提供的冷却量的定性图。
图12是根据一些实施方式的在盘管水温度处于露点温度的情况下作为盘管中的水流量的函数的由冷却盘管提供的冷却量的定性图。
图13是根据一些实施方式的定性地示出了显热比(SHR)与冷却盘管的目标水输入温度之间的关系的示意图。
图14是根据一些实施方式的定性地示出了冷却盘管的总冷与冷却盘管的水流量之间的关系的示意图。
图15是根据一些实施方式的定性地示出了冷却盘管的目标水输入温度与由冷却盘管提供的总冷之间的关系的示意图。
图16是根据一些实施方式的终端单元的框图。
具体实施方式
参照附图,描述了一种用于对室内空气进行调节的改进的系统和方法。
图2示出了根据一些实施方式的空调系统200。系统200具有混合分支控制器(HBC)220以从制冷剂冷却过渡至水冷却。使用混合分支控制器来避免在占用空间使用制冷剂可以通过消除对监测制冷剂泄漏的需要而降低成本。制冷剂经由制冷剂管线230在室外单元210与HBC 220之间输送。水经由水管系统240输送至一组终端单元250(例如,终端单元251、252和253)。图2中示出了双管系统。在一些实施方式、比如图3中示出的实施方式中,系统200能够使用四管水系统241向不同的终端单元250同时提供加热和冷却。终端单元250各自具有盘管,该盘管作为水与局部空气之间的热交换器。应当领会的是,终端单元250中的组成终端单元不需要具有相同设计;也就是说,例如,终端单元251可以具有不同于终端单元252的设计。但是,在一些实施方式中,一些或所有的终端单元可以基本上相同。
在一些实施方式中,水管系统240是经由HBC 220上的水供应端口224和水返回端口225连接的单回路系统。终端单元250各自经由“分支”连接至水管系统240。在每个分支或终端单元中可以结合有流量限制阀,以防止一些终端单元中的可能由于通向水管系统240的不同分支连接点而造成的过量流量。由于每个终端单元名义上在回路上的最近点处连接至单个回路,因此避免了每个终端单元的管路回到HBC 220的全程伸延。这显著减少了连接每个终端单元250所需的水管的数量。
室外单元210和/或HBC 220控制制冷剂的流量和制冷剂的压力。室外单元210可以包括压缩机。在一些实施方式中,还包括额外的硬件以提供可变制冷剂流(VRF)。
图4示出了根据一些实施方式的系统200(图2)的HBC 220的示意图。但是,HCB 220可以用于任何合适的系统。制冷剂管线230经由端口223和226送入热交换器221中。制冷剂与经由端口224和225从水管系统240连接的水之间交换热。HBC 220内可以包括泵222,以将水泵送通过水管系统240(并依次通过终端单元250,如适用)。但是,泵222可以具有任何合适的位置。在一些实施方式中,泵222是定速泵或变速泵。但是,可以使用任何合适的泵。HBC控制器227可以用于控制泵222。例如,如果终端单元250所需的冷却量增加,则HBC控制器227可以增加。同样地,如果终端单元250所需的冷却量减少,则泵速度可以降低或关闭。
图6示出了根据一些实施方式的终端单元100。终端单元100可以是作为系统200(图2)的一部分的终端单元250中的一个终端单元。但是,终端单元100可以用于任何合适的空调系统中。终端单元100可以安装在待被加热和/或冷却的室内空间(“调节空间”)中。
终端单元100可以具有连接至混合室150的四个空气端口。一级再循环空气端口110从调节空间抽吸空气。调节空气端口120连接至提供调节室外空气的管道。室外空气可以使用专用室外空气系统(DOAS)、能量回收通风器(ERV)或者适合提供室外空气的任何其他设备来调节。在一些实施方式中,二级再循环空气端口130从调节空间抽吸额外的空气。供应空气端口140将从其他三个端口抽吸的空气输送至调节空间。
每个端口均可以具有将空气输送至混合室150的空气管道。如所示出的,端口110具有管道116,端口120具有管道123,端口130具有管道133,并且端口140具有管道143。
与一级再循环端口110相关联的管道116可以具有空气过滤器112、冷却盘管113和风门117。空气过滤器112在再循环空气穿过冷却盘管113之前去除灰尘和其他微粒。
盘管113接收来自温度为TIN的水输入端口118的水,并且使水经由温度为TOUT的水返回端口119返回。端口118和119连接至管路系统180,该管路系统180本身从水供应系统接收水并使水返回。端口118和119可以用温度传感器来分别测量进入冷却盘管的水的温度(TIN)和离开冷却盘管的水的温度(TOUT)。在一些实施方式中,管路系统180具有如所示出的四个供应侧端口,从而经由端口181、182、183和184支持冷水和热水。在一些实施方式中,管路系统180可以仅具有用于输入和返回热水或冷水的两个供应侧端口。管路系统180可以具有可以由控制模块160感应和控制以实现期望输入水特性的各种传感器(例如,温度)和执行器(例如,阀)。在一些实施方式中,进入冷却盘管的水的温度(TIN)、离开冷却盘管的水的温度(TOUT)以及通过冷却盘管的水的流量中的一者或更多者由合适的控制系统控制。在一些实施方式中,FlowBridge控制系统通过管路系统180和控制模块160实现,但是可以使用任何合适的系统来控制盘管中的水。
盘管113可以具有冷凝水排放器115,该冷凝水排放器115将盘管113上积聚的冷凝水排放掉。但是,在一些实施方式、比如冷梁构型中,终端单元100可以操作成防止冷却盘管上的冷凝,使得冷凝水排放器115是不必要的。(应指出的是,如果盘管113是非冷凝的,则空气过滤器111可能是不必要的。)风门117可以用于控制流经端口110的空气量。例如,当所需的调节空气适合并足以为调节空间提供期望的加热和冷却时,风门117可以关闭。
空气由位于管道143中的风扇141抽吸通过端口110,然后通过空气过滤器111和盘管113。风扇141可以是变速风扇比如电子换向马达(ECM)风扇、定速风扇、或者任何合适类型的风扇。
调节空间所需的调节室外空气通过调节空气端口120提供。管道122中的风门121可以用于控制调节室外空气的量。如本文中进一步论述的,可以控制室外空气的量,以保持二氧化碳、挥发性有机化合物(VOC)、传染性气溶胶或其他空气质量衡量标准处于规定水平或低于规定水平。
在一些使用情况下,使离开冷却盘管113的空气和单独的调节空气混合将会导致离开端口140的供应空气温度低于期望温度。这样的期望温度可以限定为确保供应空气不会使人不舒服地或不合理地寒冷。在这种情况下,通常将会使用再热盘管,但是这使正被冷却的调节空间需要加热能量。本发明人已经认识并领会到的是,使适当量的额外再循环空气混合将提高温度,使得满足供应空气的最低温度要求。该额外的再循环空气从二级再循环空气端口130中抽吸。在一些实施方式中,管道133中的风门131控制二级再循环空气的量。其他一些实施方式不使用风门131,并且总是允许足够量的二级再循环空气,使得不会违反供应空气最低温度要求。利用风门的一个优势在于:在某些情况下,可以减少调节房间所需的风扇能量。
在另一些实施方式中,终端单元100不包括二级再循环空气端口130(三端口实施方式)。终端单元100的这种三端口实施方式相当于要求风门131一直关闭。
冷却盘管113、风门121、风门131和风扇141可以由控制模块160控制。控制模块160可以操作成将调节空间调节成满足一个或更多个目标条件,比如空气温度、空气湿度和空气质量。在一些实施方式中,可以由用户通过用户接口170设定一个或更多个设定点。用户接口170可以包括调节空间中的最终用户可访问部分(例如,壁挂式“温控器”)和/或可以通过作为建筑管理系统(BMS)的一部分的计算机终端来访问。例如,在商业用途的情况下,湿度和空气质量要求可以由建筑管理者通过BMS设定,而室温可由房间居住者设定。在一些实施方式中,针对一个或更多个控制变量规定了设定点范围,从而定义了受控变量的可接受范围。例如,湿度设定点范围可以被定义为35%至55%的相对湿度(RH)。作为另一个示例,如果空气质量指标是二氧化碳,则设定点范围可以是0至800ppm。设定点范围类似于或等同于死区的概念。通过规定大的设定点范围,系统可以是能够比使用单个设定点更有效地运行的。在一些实施方式中,仅单个设定点用于控制变量,死区可以用于改善操作性能。对于空气质量测量来说,设定点值可以解释为“处于或低于”设定点值。
终端单元100可以用传感器套件112、114、122、132和142进行检测。每个传感器套件均可以包括传感器,比如温度传感器(“T”)、湿度传感器(“H”)、空气质量传感器(“A”)和空气流量传感器(“Q”)。但是,这些传感器是示例性的,每个传感器套件可以包括任何合适的传感器或传感器的组合。传感器套件112、114、122、132和142的位置是示例性的,并且可以使用其他合适的位置。另外,并非在所有的实施方式中都会存在所有的传感器套件,在一些实施方式中可能存在其他的传感器套件。例如,由于冷却盘管113可能不会影响空气流量或空气质量,因而在管道116内的冷却盘管113的两侧可能不需要这样的传感器。
控制模块160可以用于控制调节空间的温度、湿度和空气质量。术语“空气质量”用于指代空气质量的一个或更多个衡量标准,比如空气中的对于人类而言或出于其他目的可能降低空气质量的二氧化碳、VOC、传染性气溶胶和其他成分的量。
在一些实施方式中,空气质量通过风门121的基于空气质量传感器测量值的反馈控制来控制。例如,位于调节空间(例如,靠近用户接口)或传感器套件112、114和/或132中的二氧化碳传感器可以用于测量房间/再循环空气中的二氧化碳的量。风门121可以使用PID(比例-积分-差分)控制器或其他合适的控制器来控制,以将房间内的二氧化碳水平保持处于或低于设定点(例如,800ppm)。这种操作之所以有效,是因为作为来自建筑物外部的空气的调节空气预计具有可接受的空气质量。在一些实施方式中,可能在任何时候都需要最少量的室外空气,因此要求风门121在正常运行时至少略微打开(而不是完全关闭)。
调节空间中的温度和湿度可以被控制,目的是实现调节空间的规定设定点或设定点范围。控制模块160可以通过控制风扇141、流动通过冷却盘管113的液体、以及风门117、131和121来控制显冷/显热和潜冷的量。但是,并非在所有的实施方式中都会存在或使用所有这样的控制执行器,在一些实施方式中可以使用合适的替代方案。例如,风门121可以专用于满足室外空气/空气质量要求,虽然风门121的位置会影响供应空气的温度和湿度,但是风门121的位置只是控制温度和湿度的输入。
图5中示出了控制模块160的一个实施方式。控制模块160可以接收来自终端单元100中的各种传感器和传感器套件(例如,传感器套件112)、用户接口170和合适的数据接口的输入信号。控制模块160可以配置成:向终端单元100中、比如管路系统180中的各种执行器发送控制信号(例如,泵和阀控制信号);向风门117、121和131发送控制信号;以及向风扇141发送控制信号。控制模块160也可以经由合适的数据接口(例如,BACnet、以太网)将诸如输入信号、控制信号和终端单元100的状态之类的信息发送给其他装置。控制模块160还可以向终端单元100的传感器和执行器提供电力。但是,在一些实施方式中,直接从电源向传感器或执行器提供电力。
控制模块160可以包括多个模块,比如存储器161、处理器162、电力供应装置163、通信模块164和输入/输出(I/O)模块165。
处理器162可以配置成响应于由控制模块160接收的输入信号而实施控制算法。处理器162可以操作性地连接至存储器161和控制模块160的其他模块。处理器162可以是任何合适的处理装置,比方说例如但不限于中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或任何合适的处理装置。在一些实施方式中,处理器162包括一个或更多个处理器,例如,处理器162可以具有多个内核和/或多个微芯片。
存储器161可以集成到处理器162中和/或可以包括“片外”存储器,该“片外”存储器可以由处理器162访问,例如经由存储器总线(未示出)访问。在一些实施方式中,存储器161存储当被处理器162执行时执行期望功能的软件模块;在一些实施方式中,存储器161存储用于配置处理器162的FPGA配置文件。存储器161可以是任何合适类型的非瞬时的、计算机可读的存储介质,例如但不限于RAM、ROM、EEPROM、PROM、易失性和非易失性存储装置、闪存、或者其他有形的、非瞬时的计算机存储介质。
电力供应装置163为控制模块160和终端单元100中的其他电气装置的操作提供电力信号。电力供应装置163可以使用电池和/或市政电(“壁”)电力来促进这种电力信号的产生,但是也可以使用其他电力源。例如,电力供应装置163可以向终端单元100提供120V的AC电力信号。电力供应装置163可以基于特定实施方式的要求将源电力转换为各种电压水平或任何其他信号。
通信模块164可以是配置成通过诸如有线数据接口、无线数据接口或者有线数据接口和无线数据接口两者的数据接口来生成和接收通信信号的任何合适的硬件和软件的组合。通信模块164可以提供与诸如LAN、WAN、互联网和/或使用任何合适的通信协议的另一个装置之类的网络的连接。通信模块164可以配置成与其他控制系统、集中控制和监测中心、或任何其他装置进行通信。例如,多个终端单元可以连接在一起并且连接至控制和监测中心,以便于数据记录、重新配置所连接的控制系统等。在一些实施方式中,多个终端单元以菊花链的方式连接在一起;为了方便,该通信模块164可以包括两个或更多个物理连接器,以允许每个控制系统通过电缆连接至下一个控制系统。也可以使用其他合适的网络拓扑结构。
I/O 165可以包括数字I/O、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、以及其他合适的输入/输出能力。I/O 165允许与连接至控制模块160的其他装置和传感器发信号。I/O 165不限于这些类型的输入和输出,并且对I/O 165的用途的论述是示例性的,在其他实施方式中可以使用其他的输入/输出机构。
图7示出了作为建筑物460的空调系统400的一部分的终端单元100。建筑物460具有多个调节空间,比如示例性的调节空间410、440和450。调节空间410具有终端单元100。终端单元100经由管路系统180连接至供应水系统420。冷水设施423可以是用于向供应水系统420提供合适的冷水的任何合适设备。例如,制冷机或图2中示出的系统200中的HBC/室外单元组合。为简单起见,供应水系统420被示出为仅提供冷水,但是应当领会的是,可以支持冷水和热水两者(例如,使用四管系统和锅炉)。
调节空间410利用终端单元100来调节房间空气413。带虚线的箭头表示调节空间410内的空气的一般流动(例如,流动到空气端口110、130和412中;以及流动离开供应空气端口140)。终端单元100可以类似于关于图6所描述的终端单元。调节空间440和450分别具有终端单元441和451,终端单元441和451可以具有与终端单元100相同或不同的设计。
系统400具有对室外空气进行调节并向终端单元提供调节空气433的室外空气单元430。室外空气单元430可以是例如能量回收通风器(ERV)、专用室外空气系统(DOAS)、或者用于对室外空气进行调节的任何其他合适的设备。室外空气单元430可以根据建筑物的运行需要通过对室外空气进行过滤、加热/冷却、以及/或者干燥/加湿来调节室外空气。调节空间410可以具有将房间空气413的一部分返回至室外空气单元430的排出/返回空气端口412。室外空气单元430可以在排出的空气作为废气432离开建筑物460之前利用排出的房间空气413来调节室外空气431。
图8定性地示出了潜冷(hL)、显冷(hS)、总冷(h=hL+hS)和显热比(SHR=hS/h)可以如何作为进入盘管的水温度(TIN)和一级再循环空气流量(Qr)的函数而变化。在这些示图中,通过盘管的流量被假设为恒定。在每个图表中,盘管水温度在供应水(例如,来自制冷机)的最低温度Tsupply与再循环空气的最高水温度(Tr)之间变化。露点温度Tdew也被注意到,因为露点温度是行为的拐点,高于该拐点,所有的冷却是合理的。(要指出的是,这是简化假设,因为通过盘管壁会有温度梯度,这将导致盘管壁的外表面温度高于盘管壁的内表面温度)。通过一级再循环空气端口110的空气流量在最小值(Qr_min)与最大值(Qr_max)之间变化。
在左上角,图8定性地示出了对于一个示例实施方式而言潜冷量如何作为TIN和Qr的函数而变化。在TIN=TSUPPLY时,随着通过盘管的空气流从最小空气流量(Qr_min)向最大空气流量(Qr_max)增大,潜冷速率下降。对于高于露点的水温度(即,对于TIN≥Tdew),潜冷速率为零。
在左下角,图8定性地示出了对于示例实施方式而言显冷如何作为TIN和Qr的函数而变化。在TIN=TSUPPLY时,随着通过盘管的空气流从Qr_min向Qr_max增大,显冷速率增大。当进入盘管的水温度等于再循环空气温度时(即,对于TIN=Tr),显冷速率为零。
在右上方,图8定性地示出了仅是潜冷和显冷的总和的总冷。在右下方,图8示出了仅是以百分比表示的显冷量与总冷的比率的显热比(SHR)。应指出的是,对于高于露点的所有盘管输入水温度,SHR都是100%。
图8中的图表意在说明给定的期望的显冷量和潜冷量(或等同于期望的总冷量和SHR)、最符合要求的空气流量和水温度可以使用适当的控制系统来确定。这些图表表示简单模型,而可能无法真实地反映实际系统的性能。应当领会的是,这些表面可以使用系统的分析模型或通过经验测量来定量地确定。还应当领会的是,(TIN,Qr)和(hS,hL)之间的关系也取决于再循环空气的温度和湿度。
图9示出了用于控制终端单元比如图6中示出的终端单元100的方法300的流程图。在方法300的描述中,附图标记是与终端单元100相关的,但是应当领会的是,方法300可以与任何合适的终端单元一起使用。在一些实施方式中,方法300部分地由控制模块160实现。方法300可以用于控制与终端单元相关联的调节空间中的温度、湿度和/或空气质量。以下论述是关于制冷的,但是应当领会的是,可以对加热采取类似的方法。
在步骤310中,接收设定点条件。设定点规定了调节空间中的温度、湿度和空气质量的目标值。在一些实施方式中,设定点条件被规定为一范围。
在步骤320中,至少从终端单元上的传感器子集收集传感器测量值。这些传感器可以包括温度、湿度、空气流量、水流量、空气质量和其他合适的传感器。
在步骤330中,确定目标显冷速率和目标潜冷速率。这些根据测得的房间空气特性以及温度和湿度设定点来确定。例如,可以使用比例积分控制器,其形式为:
hS=HSp+HSi
HSp=KSp(TAIR-Tsetpoint)
HSi=KSi(TAIR-Tsetpoint)(telapse)+HSi_prior
其中,TAIR和Tsetpoint分别是测得的空气温度和设定点空气温度;每个K是校准常数;telapse是自前一次迭代以来的时间,并且HSi_prior是前一次计算循环中的KSi值。
类似地,对于潜冷速率:
hL=HLp+HLi
HLp=KLp(ωAIR-ωsetpoint)
HLi=KLi(ωAIR-ωsetpoint)(telapse)+HLi_prior
其中,变量具有类似含义(例如,ωAIR和ωsetpoint分别是空气的湿度比和设定点湿度比)。用于计算显冷和潜冷的每个K可以根据经验、分析、数值、其合适的组合或使用任何合适的方法来确定。
可以使用其他合适的方法来设定目标潜冷速率和目标潜热速率。例如,可以使用PID控制器、机器学习算法、查找表或任何其他合适的方法或方法组合。
一旦确定了目标潜冷速率,则总冷就等于:
h=hL+hS
并且显热比(SHR)可以计算为:
SHR=hS/h
在步骤340中,基于hS和hL(或等同地为基于h和SHR)来确定盘管113的目标输入水温度TIN和空气流量Qr。任何合适的方法、比如上面论述的方法可以用于确定TIN和Qr的目标值。例如,与图8中示出的模型类似的模型可以用于将h和SHR转换为目标水温度和空气流量。例如,对于目标SHR,可以确定图8中的SHR图表(右下角)的表面上的恒定线。这样的线定义了提供目标SHR的目标水温度和空气流量的组合。可以通过总冷图表(图8,右上角)确定目标总冷的对应线。两条线在(TIN,Qr)平面上的任何交点都代表一种解决方案。如果不存在解决方案(即,目标SHR和目标总冷不能同时实现),则可以使用合适的标准来选择一种解决方案。例如,可以使用最小误差标准,或者实现一个变量(例如,SHR)先于实现另一个变量(例如,总冷)。
在步骤350中,使用控制系统来控制执行器,以实现期望的盘管水温度和空气流量。期望的盘管水温度可以通过控制管路系统180中的执行器(例如,阀、泵)以达到目标温度来实现。在一些实施方式中,进入盘管的水的温度通过使用FlowBridge来控制。但是,可以使用任何合适的管路系统来实现目标水温度。期望的空气流量可以通过控制一个或更多个风门和/或风扇来实现。例如,可以使用风门117、风门121和风门131的位置与风扇141的速度的适当组合来实现期望的空气流量Qr。反馈控制系统可以用于将水温度和空气流量保持处于目标值。
在一些实施方式中,风门121被严格控制以满足空气质量和室外空气要求,并且风门131用于确保供应空气温度Ts满足最低温度要求。因此,风门121或风门131都不用于控制Qr。在一些实施方式中,风扇141不是专用于控制Qr的,因此唯一可用来控制Qr的是风门117。在一些实施方式中,风扇141主要用于实现期望的Qr,并且风门117优选地为100%打开,除非在需要风扇141以高于实现期望Qr的速度运行的特殊情况下。例如,如果当调节空气风门121为100%打开时没有达到最低外部空气要求,则风扇141可能需要以更高的速度运行,以进一步增大调节空气的流量Qc。这种较高的风扇速度可能以其他方式导致高于预期的Qr,除非风门117打开得少于100%。
在步骤360中,使用传感器来测量在系统中实现的实际显冷和实际潜冷(或等同地为总冷和SHR)。步骤360可以用于向系统提供正在实现预期冷却速率的反馈。在执行步骤360时应当领会的是,何时满足目标输入条件(例如,何时水输入温度和空气流量达到目标)与何时实现对应的冷却速率之间预计会有延迟。这主要是因为水穿过冷却盘管和相关瞬态的基本消退需要时间。
对显冷和潜冷的计算不仅要考虑由盘管113执行的冷却,还要考虑由替代从调节空间排出的空气(无论是通过返回管道还是来自调节空间的其他泄漏)的调节空气提供的冷却。本文首先介绍了由盘管执行的显冷和潜冷,接着是由来自调节空气端口120的调节空气导致的冷却。
一般地,两端口装置的空气的显热速率为:
hS=cpρQΔT
其中,hS是显热(每单位时间的能量),cp是空气的比热,ρ是空气的密度,Q是空气流量,并且ΔT是两个端口之间的温度差。Q和ΔT是在同一方向测量的。在加热时,穿过两端口装置的空气变热,并且hS为正。在冷却时,通过两端口装置的空气变冷,并且hS为负。由于主要关注的是冷却,因而将提及仅简单地改变了hS的符号(即,冷却时为正值)的“显冷速率”。
一般地,两端口装置的空气的潜热速率为:
hL=ρhweQΔw
其中,hL是潜热(每单位时间的能量),ρ是空气的密度,hwe是水的蒸发焓,Δw是两个端口之间的湿度比差值。Q和Δw是在同一方向上测量的。与显冷一样,对于冷却,一般将改变符号并且指的是“潜冷速率”。
在一些实施方式中,只有ΔT、Δw和Q被当作显冷和潜冷等式右侧的未知数。空气的温度可以在进入盘管之前例如由温度传感器、比如传感器套件112中的温度传感器测量,并且在空气穿过盘管之后由传感器套件114中的温度传感器测量。湿度比类似地可以使用来自传感器套件112和114的温度和相对湿度测量值来确定。
空气流量可以由传感器套件112或114中的空气流量传感器直接测量,或者空气流量可以基于守恒原则间接测量。考虑n端口装置(n为整数),其中,n个端口中的每个端口都以Qj的流量(每单位时间的体积)和Cj的二氧化碳含量(例如,ppm)交换空气。假设该装置不能汇入或汇出空气或二氧化碳,则守恒要求:
示例终端单元可以具有,分别称为调节空气端口(其接收外部空气)、再循环空气端口(其接收来自正被调节空气的房间的空气)和供应空气端口(其使空气返回至房间)的三个端口(n=3)。使Qc和Cc分别为调节空气端口流量和二氧化碳含量;使Qr和Cr分别为再循环空气端口流量和二氧化碳含量;使Qs和Cs为供应空气端口。每个端口可以配备二氧化碳传感器,使得Cc、Cr和Cs是已知的。在一些实施方式中,调节空气端口可以包括具有已知二氧化碳含量的空气源,使得不需要二氧化碳传感器。对于HVAC冷却应用而言,合理的假设是:
Qc+Qr=Qs
应指出的是,假设Qs的方向与Qc和Qr的方向相反(例如,Qs流出,而Qc和Qr流“入”)。对守恒等式采用相同的约定,则:
QcCc+QrCr=QsCs
假设Qc是已知的(例如,它是固定的或由空气流量计测量),则其他两个流量可以使用二氧化碳测量值来求解:
以及
有利地,冷却盘管应当对二氧化碳含量没有影响。因此,再循环空气端口处的二氧化碳传感器位于冷却盘管之前或之后并不关键。在一些实施方式中,温控器上的二氧化碳传感器用于再循环空气端口的二氧化碳测量。
另一个优势在于:在正常操作期间,Cs和Cr应当测量得不同,使得上述等式的分母应当基本上为非零,从而合理地提供精确的流量估算。
类似分析可以应用于4个端口的终端单元,比如图6中的终端单元100,然而,可以在端口中的一个端口上使用第二流量计,以提供足够数量的已知值。其关键等式是:
Qc+Qr+Qr2=Qs
其中,Qr2是通过二级再循环空气端口的空气流量,并且
QcCc+QrCr+Qr2Cr=QsCs
应指出的是,假设进入一级再循环空气端口和二级再循环空气端口的二氧化碳水平是相同的。将Qc和Qr2作为已知值(例如,通过空气流量计测量),则发现Qr和Qs如下:
以及
其他守恒原则、比如能量守恒和水分守恒可以类似地应用于计算空气流量。应指出的是,由于盘管113可以导致温度和/或湿度的变化,这种守恒等式要求在守恒计算中考虑内部空气端口190,而不是一级再循环空气端口110。‘972申请对使用守恒等式来确定空气流量进行了进一步的论述。
因此,可以测量ΔT、Δw和Qr,并且使用ΔT、Δw和Qr来确定由冷却盘管实现的显冷量和潜冷量。
可以类似地计算通过调节空气取代排出空气所产生的潜冷和显冷。排出空气的温度和湿度比可以假定为与由传感器套件112或在调节空间中的另一个位置处测量的房间/再循环空气的温度和湿度比相同。调节空气的温度和湿度比可以由传感器套件122测量。空气流量是指调节空气的流量Qc,其可以通过测量(例如,通过传感器套件122中的空气流量传感器)来确定,也可以基于守恒原则间接确定。要指出的是,在一些操作下,调节空气可能高于房间中性条件(即,向调节空间增加热量或湿度),因此应当注意确保冷却速率或加热速率的一致使用。利用通过盘管和调节空气两者计算出的潜冷速率和显冷速率,可以计算出净显冷和净潜冷。
在步骤370中,使用在步骤360中计算的潜冷速率和显冷速率与在步骤330中确定的目标值的差值来调整盘管水温度和空气流量的目标值。在确定是否存在这样的差值及其程度时,应当适当地考虑系统瞬态。在一些实施方式中,当误差较小时,调整是简单的比例控制。但是,可以使用更复杂的调整。在一些实施方式中,用于通过h和SHR来确定TIN和Qr的模型基于测量条件进行更新。以此方式,可以建立经验数据库来完善模型。
在步骤370之后,方法300返回至步骤310,并重复这些过程步骤。该过程可以无限期地继续,直到中断(步骤380)表明该方法要停止为止。
应当领会的是,方法300的其他实施方式可以使用替代性控制变量来实现期望的显冷和潜冷。除了进入盘管的水的温度(TIN)和空气流量(Qr)之外,这样的变量还可以例如包括盘管水出口温度(TOUT)、整个盘管的水温度的变化(ΔTcoil=TIN-TOUT)、以及盘管水流量(Fcoil)。例如,在一个实施方式中,方法300使用Fcoil和Qr来控制hL和hS。在另一个实施方式中,方法300使用Fcoil和TIN进行控制。另外,应当领会的是,在一些实施方式中,省去了方法300的一些步骤,增加了额外的步骤,改变了步骤的顺序(包括同时执行一些步骤)。
作为对使用终端单元比如终端单元100来调节室内空间控制的温度的进一步论述,现在将注意力转向图10,图10是示出了总冷与通过盘管的水流量(Fcoil)之间的关系的定性图表。在图10中观察到对于TIN=TSUPPLY(即,冷却盘管的输入水温度是冷冻水供应装置的水温度)而言冷却与流量之间的关系。当通过盘管的水的流量(Fcoil)达到最大(Fmax)时,实现最大的冷却(hmax),但是存在减弱的返回。在非常低的流量下,水在到达盘管的端部之前达到空气温度,并且ΔT是最大的,然而,这与相对低的总冷(h)相对应。在这两者之间存在有用范围,其中,总冷很大,但不会因为过高的流量(即,过高的泵送能量)而浪费能源。图10表示了可以实现的最低SHR(SHRmin)。
图11示出了对于TIN=TDEW而言的相同图表。应指出的是,没有任何潜冷(SHR=100%)。另外,在高流量下可以实现的最大冷却基本上低于TIN=TSUPPLY时的hmax。当然,任何高于TDEW的TIN也将具有100%的SHR,并且最大总冷将继续下降。
在TSUPPLY≤TIN≤TDEW之间的区域是通常将操作的区域。一般地,TIN越高,SHR越高。图12定性地示出了TSUPPLY≤TIN≤TDEW的区域。因此,得出结论:如果知道期望的SHR,则可以确定期望的TIN,然后控制通过盘管的流量Fcoil,以实现期望的总冷h。
一旦针对h、hL、hS和SHR的适当组合计算出目标值,则可以如下地确定目标TIN。如果目标SHR小于可实现的最小SHR,则使用TIN_TARGET=TSUPPLY。流量Fcoil被控制成实现期望的总冷。这可以通过由空气侧传感器测量总冷或者通过根据冷却盘管上的流量和ΔT测量总冷来控制。如果目标SHR是100%,则可以采用避免冷凝的控制方法。例如,如果FlowBridge是管路系统,则可以使用‘167专利中公开的避免冷凝的方法。如果目标SHR大于最小SHR但小于100%,则可以基于图13确定TIN,在图13中,假设SHR在TSUPPLY与TDEW之间线性地变化。总之,如果SHRmin<SHR<100%,则
TIN_TARGET=(TDEW-TSUPPLY)/(1-SHRmin)×(SHR-SHRmin)+TSUPPLY。
如果SHR<SHRmin,则
TIN_TARGET=TSUPPLY。
并且,如果SHR=100%,则
TIN_TARGET=TSETPOINT-([P-I value])×(TSETPOINT-TDEW)
受到TDEW≤TIN_TARGET≤TAIR的要求,并且其中,P-I值是由比例积分控制器基于空气温度和空气设定点计算的比例积分值。
应指出的是,当SHR=100%时,水流量可以选择为最佳流量;因为仅控制显冷速率(hL=0),可以完全通过水温度来实现。当SHR<SHRmin时,不能与负荷相匹配(根据定义)。可能处于这种困境,因为室内空气温度接近设定点(hS的目标值较低或为零),而RH较远(hL较高),或者因为室内空气温度处于或低于设定点(hS的目标值为0)。因为不能满足负荷,因而没有完美的解决方案来解决这种情况。在这样的条件下,在一个实施方式中,系统以TIN=TSUPPLY的方式运行,以匹配显热负荷,并容许无法解决的潜冷负荷。实质上,Fcoil_target是基于hS曲线来控制的。
Fcoil_target=(Fmax/hmax_for_Tin)×(hS/SHRmin)
除以SHRmin可确保得到正确的hS总量和尽可能多的hL。
当SHRmin<SHR<100%时,Fcoil_target如下地确定(参见图14):
Fcoil_target=(Fmax/hmax_for_Tin)×h
根据图15,“最大”冷却(hmax_for_Tin)取决于具体的TIN,图15示出了每个TIN在盘管中的最大允许流量下可以实现的最大总冷。
在已经确定了期望的TIN和期望的水流量Fcoil之后,必须适当地控制管路系统180。在FlowBridge的情况下,可以使用变速泵与控制阀相结合。泵速度可以用来控制Fcoil,阀可以用来控制TIN。TIN使用价廉的传感器来容易地测量。流量可以用流量计直接测量。但是,为了避免这种流量计的成本,一种替代方案是使用盘管上的ΔT(即,TIN-TOUT)来估算流量(例如,使用映射),然而,由于TOUT的反应滞后,相对于TIN的读数,反应将会延迟。也可以使用根据空气流量测得的总冷。当然,提高泵速度通常将导致TIN下降,这将导致控制阀打开,从而允许更多的供应水,这将导致流量增加,从而将导致泵减速。这形成了可以稳定地控制的负反馈回路。如果在TIN=TSUPPLY的情况下操作,则FlowBridge再循环泵被关闭,并且流量可以由控制阀单独地控制。
现在将注意力转向图16,图16示出了终端单元190。终端单元190可以类似于例如关于图6所描述的终端单元100。
终端单元190具有传感器套件112,该传感器套件112包括测量房间空气的温度、湿度和空气质量的传感器。传感器套件112被示出为在一级再循环空气管道116中的冷却盘管之前,但是可以在任何合适的位置处测量房间空气特性。在一些实施方式中,传感器套件与用户接口170一起定位,并且例如可以安装在由终端单元190服务的调节空间的壁上。还应当领会的是,在一些实施方式中,传感器套件112中的不同传感器位于不同位置处,以测量房间空气特性。例如,可以基于每个传感器测量值的属性来选择优选的传感器位置。
传感器套件114位于管道116内,并且测量盘管113的出口侧上的空气在进入混合室150之前的温度和湿度。
传感器套件122位于调节空气管道123中,并且包括温度、湿度、空气质量和空气流量传感器,以测量调节空气的各个属性。
传感器套件142位于供应空气管道143中,并且包括温度、湿度和空气质量传感器。
传感器套件132位于二级再循环空气管道133中,并且包括空气流量传感器。
传感器的这种配置说明了足以确定通过每个端口的空气流量以及由终端单元190提供的显冷量和潜冷量的传感器的一种配置。
在已经描述了本发明的至少一个实施方式的若干方面之后,应当领会的是,对于本领域技术人员而言,各种改变、修改和改进将容易地发生。这种改变、修改和改进意在作为本公开的一部分,并且意在落入本发明的精神和范围内。因此,前述描述和附图仅作为示例。
应当领会的是,在附图中示出并且参照控制系统、液体供应系统、调节系统等的实施方式所描述的液压部件之间的连接可以通过任何合适的管道、软管、管、导管或者在压力下输送液体的其他机构来实现。在已经将这种连接描述为特定的液压输送装置的情况下,应当领会的是,其他实施方式可以使用软管、管、导管或任何其他合适的液压输送装置。
应当领会的是,虽然经常将液体冷却剂描述为水,但是也可以使用任何合适的液体或液体组合。在一些实施方式中,水含有添加剂、比如乙二醇,以改善某些方面的性能。
应当领会的是,虽然一些实施方式是关于冷却调节空间而描述的,但是这些实施方式也可以适用于加热调节空间。本领域技术人员将领会的是,一些实施方式可以用于加热,而无需修改或仅需微小修改。
应当领会的是,所有机械和终端电气设备将具有功能限制。一般地,已经描述了理想行为,以便不至于不必要地分散对实施方式的一般操作和描述的注意力。本领域技术人员将认识并领会在设计具体实施方式时需要考虑理想和非理想行为两者,就像任何电气或机械装置那样。
还应当领会的是,在描述阀的操作时,“关闭”和“打开”的变化(例如,关闭、正关闭、打开、正打开)通常是指控制阀相对于其当前位置的流动阻力的变化,而不是指“完全关闭”(从而阻止流动)或“完全打开”(允许最大流量),除非从上下文中清楚地看到这是预期含义。
还应当领会的是,对具有相同名称或相同附图标记的部件的描述出现在多个图中,以避免必须多次描述一部件的共同方面。本领域技术人员应当清楚参照一个实施方式所作出的这种描述是否适用于另一个实施方式。
本发明的各个方面可以单独使用、组合使用或者以在前文中所描述的实施方式中未具体论述的各种布置结构使用,并且因此,本发明在其应用方面不限于在前述描述中所阐述的或者在附图中所图示的各部件的细节和布置。例如,一个实施方式中描述的各方面可以以任何方式与其他实施方式中描述的方面相结合。本发明的上述实施方式可以以多种方式中的任何方式实现。例如,可以使用硬件、软件或其组合来实现实施方式。当以软件实现时,软件代码可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行,而不管是设置在单个计算机中还是分布在多个计算机中。
此外,应当领会的是,计算机可以以多种形式中的任何形式比如机架安装式计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机来实施。另外,计算机可以嵌入在通常不被认为是计算机但具有合适的处理能力的装置中,所述装置包括个人数字助理(PDA)、智能电话或任何其他合适的便携式或固定式电子装置。
此外,计算机可以具有一个或更多个输入装置和输出装置。这些装置可以特别地用于呈现用户界面。能够用于提供用户界面的输出装置的示例包括用于输出的视觉呈现的打印机或显示屏,或者用于输出的听觉呈现的扬声器或其他声音生成装置。可以用于用户界面的输入装置的示例包括键盘以及诸如鼠标、触摸板和数字化输入板的点击装置。作为另一个示例,计算机可以通过语音识别或以其他可听格式来接收输入信息。
这样的计算机可以通过任何合适形式的一个或更多个网络互连,这些网络包括局域网或广域网,比如企业网或因特网。这样的网络可以基于任何合适的技术并且可以根据任何合适的协议来运行,并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。
此外,本文中概述的各种方法或过程可以被编码为软件,该软件可在采用各种操作系统或平台中的任一者的一个或更多个处理器上执行。另外,这样的软件可以使用许多合适的编程语言和/或编程工具或脚本工具中的任一者来编写,并且还可以被编译为在架构或者虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。
在这方面,本发明可以被实施为编码有一个或更多个程序的计算机可读存储介质(或多个计算机可读介质)(例如,计算机存储器、一个或更多个软盘、致密盘(CD)、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其他半导体器件中的电路配置、或者其他有形计算机存储介质),所述一个或更多个程序当在一个或更多个计算机或其他处理器上被执行时执行实现上面论述的本发明的各种实施方式的方法。计算机可读介质或媒介可以是可传输的,使得存储在其上的一个或更多个程序可以被加载到一个或更多个不同的计算机或其他处理器上以实现如上面论述的本发明的各个方面。
在这方面,应当领会的是,上述实施方式的一个实施方案包括编码有计算机程序(例如,多个指令)的至少一个计算机可读介质,该计算机程序当在处理器上被执行时执行这些实施方式的上述功能中的一些或全部。如本文中使用的,术语“计算机可读介质”仅包含可以被视为机器或制造物(即,制造品)的计算机可读介质。计算机可读介质可以例如是可以编码或存储计算机可读信息的有形介质、可以编码或存储计算机可读信息的存储介质、以及/或者可以编码或存储计算机可读信息的非暂态介质。计算机可读介质的其他非详尽示例包括计算机存储器(例如,ROM、RAM、闪存或其他类型的计算机存储器)、磁盘或磁带、光盘、以及/或者可以被视为机器或制造物的其他类型的计算机可读介质。
本文中在一般意义上使用术语“程序”或“软件”来指代可以被采用以对计算机或其他处理器进行编程从而实现如上面论述的本发明的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外,应当领会的是,根据本实施方式的一个方面,当被执行时执行本发明的方法的一个或更多个计算机程序不需要驻留在单个计算机或处理器上,而是可以以模块化方式分布在许多不同的计算机或处理器中以实现本发明的各个方面。
计算机可执行指令可以呈许多形式,比如由一个或更多个计算机或者其他装置执行的程序模块。一般地,程序模块包含执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常,在各个实施方式中,程序模块的功能可以根据期望进行组合或分布。
此外,数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明,数据结构可以被示出为具有与数据结构中的位置相关的字段。这样的关系同样可以通过为具有传递字段之间的关系的计算机可读介质中的位置的字段分配存储来实现。然而,可以使用任何合适的机制包括通过使用指针、标记或建立数据元素之间的关系的其他机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系。
此外,本发明可以被实施为方法,已经提供了方法的示例。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此,可以构造以与所示出的顺序不同的顺序来执行动作的实施方式,即使在说明性实施方式中被示出为顺序动作,实施方式也可以包括同时执行一些动作。
出于描述和定义本公开的目的,应指出的是,本文中可以使用程度术语(例如,“基本上”、“略微”、“约”、“相当”等)来表示可以归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的固有的不确定性程度。这种程度术语在本文中也可以用于表示定量表示可能与所述参考不同的程度(例如,约10%或更少),而不会导致有关主题的基本功能的变化。除非本文另有说明,否则本申请文件中出现的任何数值都可以用程度术语来修饰,从而反映出其内在不确定性。
在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一权利要求元素的任何优先级、优先顺序或次序或者执行方法的动作的时间顺序,而仅仅被用作标记以对具有某个名称的一个权利要求元素和具有同一名称(要不是使用序数术语)的另一元素进行区分,以区分权利要求元素。
此外,本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的,而不应被视为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其变型的使用意味着涵盖其后所列的项及其等同物以及附加项。
本发明提供了用于对室内空气进行调节的终端单元的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (15)
1.一种用于对室内空气进行调节的终端单元,其特征在于,所述终端单元(100)用于对调节空间(410)的空气进行调节,包括:
混合室(150);
第一再循环空气端口(110),所述第一再循环空气端口(110)用于接收第一再循环空气,并且所述第一再循环空气端口(110)通过第一管道(116)连接至所述混合室(150);
冷却盘管(113),所述冷却盘管(113)位于所述第一管道内(116),并且所述冷却盘管(113)用于冷却所述第一再循环空气;
第二再循环空气端口(130),所述第二再循环空气端口(130)用于接收第二再循环空气,并且所述第二再循环空气端口(130)连接至所述混合室(150);
调节空气端口(120),所述调节空气端口(120)用于接收调节空气,并且所述调节空气端口(120)连接至所述混合室(150);
以及供应空气端口(140),所述供应空气端口(140)用于提供供应空气,并且所述供应空气端口(140)连接至所述混合室(150);
其中,所述混合室(150)使所述第一再循环空气、所述第二再循环空气和所述调节空气相结合,以产生所述供应空气。
2.根据权利要求1所述的终端单元,其特征在于,所述供应空气端口(140)通过第二管道(143)连接至所述混合室(150),所述终端单元还包括:
风扇(141),所述风扇(141)位于所述第二管道内,并且用于从所述混合室(150)抽吸空气并将所述供应空气吹送通过所述供应空气端口。
3.根据权利要求1所述的终端单元,其特征在于,所述终端单元还包括执行器,所述执行器用于控制通过所述第二再循环空气端口(130)的第二再循环空气的流量。
4.根据权利要求3所述的终端单元,其特征在于,所述执行器是风门(131)。
5.根据权利要求3所述的终端单元,其特征在于,还包括:
温度传感器(142),所述温度传感器(142)用于测量所述供应空气的温度;以及
控制模块(160),所述控制模块(160)用于基于所述供应空气的所述温度来控制所述执行器。
6.根据权利要求5所述的终端单元,其特征在于,所述控制模块(160)配置成在所述供应空气的所述温度低于阈值温度的情况下调节所述执行器以将所述第二再循环空气的所述流量控制成至少部分地与所述阈值温度与所述供应空气的所述温度之间的差值成比例。
7.根据权利要求6所述的终端单元,其特征在于,所述供应空气端口(140)通过第二管道(143)连接至所述混合室(150),所述终端单元还包括:
风扇(141),所述风扇(141)位于所述第二管道(143)内,并且用于从所述混合室抽吸空气并将所述供应空气吹送通过所述供应空气端口(140)。
8.根据权利要求1所述的终端单元,其特征在于,还包括:
传感器套件,所述传感器套件具有一个以上的传感器;
控制模块(160),所述控制模块(160)配置成至少包括基于从所述传感器套件获得的测量值来确定向所述调节空间输送的冷却速率,并且至少包括基于所述冷却速率来控制所述冷却盘管中的冷却剂。
9.根据权利要求8所述的终端单元,其特征在于,所述传感器套件包括:
至少一个第一传感器,所述至少一个第一传感器用于测量通过所述冷却盘管(113)的空气的流量;
第二传感器,所述第二传感器用于测量进入所述第一再循环空气端口的空气的湿度;以及
至少一个第三传感器,所述至少一个第三传感器用于测量离开所述冷却盘管(113)的空气的湿度;
并且所述控制模块(160):
基于通过所述冷却盘管(113)的空气的流量、进入所述第一再循环空气端口的空气的湿度、以及离开冷却盘管的空气的湿度来确定由所述冷却盘管(113)提供的实际潜冷速率;
确定目标潜冷速率;
以及控制通向所述冷却盘管(113)的冷却剂,以至少包括将所述实际冷却速率调节为与所述目标冷却速率相匹配。
10.根据权利要求9所述的终端单元,其特征在于,所述至少一个第一传感器包括多个二氧化碳传感器。
11.根据权利要求10所述的终端单元,其特征在于,所述至少一个二氧化碳传感器包括用于测量所述供应空气中的二氧化碳浓度的第一二氧化碳传感器以及用于测量所述调节空间中的二氧化碳浓度的第二二氧化碳传感器。
12.根据权利要求11所述的终端单元,其特征在于,所述至少一个第一传感器还包括用于测量所述第二再循环空气的空气流量的流量计。
13.根据权利要求8所述的终端单元,其特征在于,所述的控制模块(160)在确定所述冷却速率时,所述控制模块(160)确定实际潜冷速率和实际显冷速率;
所述控制模块(160)确定目标潜冷速率和目标显冷速率;
并且所述控制模块(160)控制所述冷却盘管(113)中的所述冷却剂的温度并控制所述冷却盘管(113)中的所述冷却剂的流量和通过所述冷却盘管(113)的空气的流量中的至少一项,使得所述实际潜冷速率和所述实际显冷速率分别接近所述目标潜冷速率和所述目标显冷速率。
14.根据权利要求8所述的终端单元,其特征在于,所述的控制模块(160)在确定所述冷却速率时,所述控制模块(160)确定实际总冷速率和实际显热比;
所述控制模块(160)确定目标总冷速率和目标显热比;
并且所述控制模块(160)控制所述冷却盘管(113)中的所述冷却剂的温度并控制所述冷却盘管(113)中的所述冷却剂的流量和通过所述冷却盘管(113)的空气的流量中的至少一项,使得所述实际总冷速率和所述实际显热比分别接近所述目标总冷速率和所述目标显热比。
15.根据权利要求14所述的终端单元,其特征在于,所述供应空气端口(140)通过第二管道(143)连接至所述混合室(150),所述终端单元还包括:
风扇(141),所述风扇(141)位于所述第二管道(143)内,并且用于从所述混合室(150)抽吸空气并将所述供应空气吹送通过所述供应空气端口(140),
其中,所述控制模块(160)控制所述风扇(141)的速度,以至少部分地控制通过所述冷却盘管(113)中的空气流量。
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