MX2012005831A - Controlador para control automatico y optimizacion del equipo hvac&r de ciclo de trabajo, y sistemas y metodos que utilizan el mismo. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de controlador electrónico para control automático de un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración tiene un contador de reciclaje digital que es capaz de interceptar un comando de termostato para enfriamiento, refrigeración, o calentamiento y remplazando el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado", y un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende un programa que incluye un modo de autoconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y que es capaz de determinar un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de los mismos. El programa puede ajustar los estados de "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustado para reducir el consumo de energía.

Description

CONTROLADOR PARA CONTROL AUTOMÁTICO Y OPTIMIZACIÓN DEL EQUIPO HVAC&R DE CICLO DE TRABAJO, Y SISTEMAS Y MÉTODOS QUE UTILIZAN EL MISMO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional Estadounidense anterior No. 61/262,281, presentada el 18 de noviembre de 2009, y la Solicitud de Patente Estadounidense No. 12/794,116, presentada el 4 de junio de 2010 las cuales se incorporan en su totalidad por referencia en la presente.

La presente invención se refiere a un controlador electrónico para controlar automáticamente y optimizar el ciclo de trabajo, equipo de consumo de energía eléctrica, que incluye gas-aceite, y equipo de calentamiento encendido con propano controlado mediante los sistemas de control eléctricamente energizados. La presente invención también se refiere a sistemas de equipo, calentamiento, ventilación, aire acondicionado y refrigeración que incorpora el controlador electrónico y métodos de uso del controlador de tales sistemas.

Los sistemas de control ("HVACR" o "HVAC&R") de calentamiento, ventilación, aire acondicionado y/o refrigeración se han diseñado para realizar dos funciones principales: regulación de temperatura y deshumidificación .

Un mayor interés en la huella de carbono y tecnología ecológica ha dado lugar a numerosas mejoras relacionadas con energía que incluyen refrigerantes más eficientes, y compresores de velocidad variable y ventiladores, modificaciones de ciclo y quemadores más eficientes. Aunque estas mejoras pueden encontrarse en la mayoría de los nuevos equipos HVAC&R, existe una gran base de equipos no antiguos que existen aún en operación pero a menudo incapaces de tomar ventaja de estas mejoras relacionadas con la energía como mejoras de acondicionamiento.

Tecnologías de acondicionamiento común que dirigen el uso de energía incluyen metodologías tales como reducción de punto de ajuste, anticipación de temperatura, separación de equipo, ventiladores de velocidad variable, quemadores, y compresores y detección de carga de bucle cerrada en lugar del temporizador basado. A menudo se dificulta acondicionar instalaciones existentes con estas metodologías ya que las metodologías dependen altamente del equipo de HVAC&R, configuración y detalles de instalación. Agregar una metodología de ahorro de energía convencional al sistema HVAC&R existente debe ser costoso y de mucho tiempo.

Las Patentes Estadounidenses Nos. 5,687,139 y 5,426,620 se relacionan en parte a un conmutador especialmente controlado en una línea de señal de control de unidades individuales del equipo eléctrico, tal como una línea de señal de control en una unidad de aire acondicionado estándar, la cual combina un contador de reciclaje digital con una línea de control de una carga eléctrica. El contador de reciclaje digital del dispositivo de control se utiliza de configuraciones para proporcionar el control de demanda en un margen amplio de equipos eléctricamente energizados.

La presente invención ha reconocido que sería deseable proporcionar un control de demanda de acondicionamiento y tecnología de gestión para los sistemas HVAC&R controlador utilizando ciclos de trabajo optimizados el cual puede adaptarse más a una unidad de carga en sitio determinada o unidades para controlarle y menos dependientes en las especificaciones OEM, preconfiguraciones , y/o juicios del instalador.

Una característica de la presente invención es proporcionar un dispositivo de controlador electrónico para un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado y/o refrigeración que se controla utilizando un ciclo de trabajo optimizado, el cua!. puede automatizar la configuración y control de las duraciones de tiempo del ciclo "encendido" y "apagado" óptimas para un dispositivo de carga o dispositivos en el sistema HVAC&R.

Otra característica de la presente invención es acondicionar un sistema HVAC&R que se controla utilizando un ciclo de trabajo optimizado con un dispositivo de controlador electrónico, el cual puede configurar y controlar automáticamente la ejecución de las curaciones de tiempo de ciclo "encendido" y "apagado" óptimas para un dispositivo de carga o dispositivos en el sistema HVAC&R.

Una características adicional de la presente invención es proporcionar un método para utilizar un dispositivo de controlador electrónico para un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado y/o refrigeración que se controla utilizando un ciclo de trabajo optimizado, el cual puede calcular y controlar automáticamente la ejecución de las curaciones de tiempo de ciclo "encendido" y "apagado" óptimas para un dispositivo de carga o dispositivos en el sistema HVAC&R.

Características y ventajas adicionales de la presente invención s establecerán en parte en la siguiente descripción, y en parte serán aparentes a partir de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de la presente invención. Los objetivos y otras ventajas de la presente invención se realizarán y alcanzarán por medio de los elementos y combinaciones particularmente señaladas en la descripción y reivindicaciones anexas .

Para lograr estas y otras ventajas, y de acuerdo con los propósitos de la presente invención, como se realiza y describe ampliamente en la presente, la presente invención se refiere a un dispositivo de controlador electrónico para control automático de un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración, que comprende un contador de reciclaje digital que es capaz de interceptar un comando de termostato para enfriamiento, refrigeración o calentamiento y remplazando el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera ya sea en un estado "encendido" o estado "apagado", y un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende un programa que incluye un modo de au oconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en archa y es capaz de determinar un rendimiento de ajuste en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, límite de potencia o cualquier combinación de los mismos, y en donde el programa es capaz de ajustar los estados de "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital basado en la determinación de rendimiento de ajuste.

La presente invención se refiere a un sistema HVAC&R de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración que comprende el dispositivo de controlador electrónico indicado, un termostato, y al menos una unidad de carga HVAC&R operable conectado a una línea de suministro de energía. El controlador electrónico comprende el contador de reciclaje digital indicado que es capaz de interceptar un comando de termostato para al menos la unidad de carga y remplazar el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o "apagado", y el medio de almacenamiento legible por computadora indicado que comprende un programa que incluye un modo de autoconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y es capaz de determinar un rendimiento de ajuste basado en el consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad o límite de potencia o cualquier combinación de los mismos, y el programa también es capaz de ajustar los estados de "encendido" y "apagado" de contador de reciclaje digital basado en la determinación de rendimiento de ajuste. El sistema puede además incluir al menos una temperatura remota y/o sensor de humedad operable para la detección de una condición de temperatura y/o humedad en una zona para una temperatura o humedad condicionada y el dispositivo de controlador electrónico puede operarse para obtener una señal del mismo. En una alternativa, no es necesario utilizar del todo un sensor remoto, en una señal de temperatura puede estimarse a partir del temporizador de señal de control OEM y datos ASHRAE (Sociedad Americana de Ingenieros en Calentamiento, R«;frigeración y Aire Acondicionado) existentes para valores de temperatura de punto establecido e histéresis.

La presente invención también se refiere a un sistema HVAC&R el cual comprende el dispositivo de controlador electrónico que tiene el programa indicado y contador de reciclaje digital opcione.lmente combinación con al menos un sensor de temperatura remota y/o humedad localizado en una zona para condicionarse, en donde el sensor remoto puede transmitir señales de datos al controlador en la condición de temperatura y/o humedad de la zona y el controlador puede calcular y controlar automáticamente la ejecución de duraciones de tiempo de: ciclo "encendido" y "apagado" óptimas para un dispositivo de carga o dispositivos en el sistema HVAC&R utilizado para control de condición en la zona, en donde el dispositivo de controlador puede sustituir una señal de control de termostato del sistema HVAC&R con una señal de control binario modulada desde el controlador. El sensor de temperatura remota y/o humedad puede ser al menos una sensor sepc.rado de una señal de termostato existente en el sistema HVAC&R. Alternativamente, una capacidad de detección de temperatura de un sensor en un termostato existente puede utilizarse como un sensor de temperatura remota para el controlador.

La presente invención también se refiere a un método para controlar automáticamente y gestionar la demanda de carga y operación de una unidad de carga HVAC&R energizada por electricidad, que comprenda las etapas de conectar eléctricamente un controlador en una línea de señal de control entre un termostato para un dispositivo de carga y un conmutador de control de carga de equipo para el dispositivo de carga, en donde el controlador comprende un medio de almacenamiento legible por computadora y un contador de reciclaje digital. Una fase en marcha entonces se realiza con el controlador que comprende, mientras opera el dispositivo de carga con una pluralidad de ciclos de operación, ejecutando un programa en marcha obtenido desde el medio de almacenamiento legible por computadora que incluye un modo de autoconfiguración, en donde el programa en marcha determina un rendimiento de línea base de la unidad de carga HVAC&R a través de una fase en marcha de operación del dispositivo de carga, y determina un rendimiento de ajuste basado en el consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, límite de potencia o cualquier combinación de los mismos para el dispositivo de carga. Un comando de termostato para enfriamiento, refrigeración o calentamiento en el controlador entonces puede interceptcirse y el contador de reciclaje digital puede remplazar el comando de termostato con una señal binaria modulada que: opera en un estado "encendido" o estado "apagado" para ajustar los estados "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje con un programa de contador de reciclaje digital basado en la determinación de rendimiento ajustado.

Se entenderá que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son ejemplares y solamente y solamente explicativas y se pretenden para proporcionar una explicación de la presente invención, como se reclama.

Los dibujos anexos, los cuales se incorporan y constituyen una parte de esta solicitud, ilustran algunas de las modalidades de la presente invención y junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS! DIBUJOS La FIGURA 1 es un diagrama en bloque/esquemático de un sistema HVAC&R que incluye un controlador electrónico y una parte de sensor remoto de un sensor de termostato de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 2 es un diagrama en bloque/esquemático de un sistema HVAC&R que incluye un controlador electrónico sin una parte del sensor remoto del termostato de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 3 es un diagrama en bloque de una porción de un sistema HVAC&R que incluye un controlador electrónico y un sensor de temperatura remoto opcional de acuerdo con la presente invención.

La FIGURA 4 es un diagrama en bloque de un micro-controlador de un controlador electrónico de la FIGURA 3 de acuerdo un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 5 es una vista en perspectiva de una porción de un sistema HVAC&R de la FIGURA 3 que incluye un controlador electrónico y un sensor de temperatura remoto opcional de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 6 es un diagrama en bloque de una porción de un sistema HVAC&R que incluye un controlador electrónico, un sensor de temperatura remoto opcional, y tableros de E/S de expansión de acuerdo con un ejemplo de la presente invención .

La FIGURA 7 es una vista en perspectiva de una porción de un sistema HVAC&R de la FIGURA 6 que incluye un controlador electrónico, sensor de temperatura remoto opcional, y tableros de E/S de expansión de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 8 es un diagrama en bloque de una porción de un sistema HVAC&R que incluye un controlador electrónico, sensor de temperatura remoto opcional, tableros de E/S de expansión y concentradores de datos habilitados por la web de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 9 es una vista en perspectiva de una porción de un sistema HVAC&R de la Figura 8 que incluye un controlador electrónico, sensor de temperatura remoto opcional, y tableros de E/S de expansión de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 10 es una vista en perspectiva de una porción de un sistema HVAC&R de la FIGURA 8 que incluye un concentrador de datos que incluye un enrutador y un modem aircard de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 11 es un diagrama en bloque de una porción y un sistema HVAC&R que incluye un controlador electrónico, un dispositivo de entradcL de usuario remoto, un concentrador de datos habilitado por la web con enrutador y aircard USB, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención .

La FIGURA 12 es un diagrama de flujo de un proceso para programa automáticamente un controlador electrónico para controlar una operación de contador c.e reciclaje digital en un sistema HVAC&R de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 13 es un diagrama en bloque que muestra un dispositivo de entrada de usuario remoto que tiene una interfaz de usuario y un controlador electrónico del sistema HVAC&R de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 14 es una vista ilustrada que muestra un ejemplo de una interfaz de pantalla táctil del dispositivo de entrada de usuario de la FIGURA 13 para seleccionar un modo de configuración seleccionado, del control de energía, control de respuesta de demanda y control de limitación de potencia en un perfil de control de DRC controlado por el controlador electrónico, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 15 es un esc[uema que muestra un comportamiento del controlador OEM para un dispositivo de carga de un sistema HVAC&R durante un periodo de tiempo con temperatura (zona) espacio condicionado y señales de comando de controlador OEM mostradas como registradas durante un período de tiempo con un controlador electrónico de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 16 es un esc[uema que muestra el comportamiento de temperatura del espacio condicionado mientras opera un algoritmo en un modo de energía mínimo para una aplicación de enfriamiento utilizando configuraciones ejemplares de parámetros de peso de u: índice de rendimiento descrito en la presente, cuyo esquema muestra la señal de control de DRC y temperatura de espacio condicionada asociada registrada con un controlador electrónico de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 17 es un escruema que muestra el comportamiento de temperatura del espacio condicionado mientras opera un algoritmo en un modo de energía mínimo para una aplicación de enfriamiento utilizando configuraciones diferentes ejemplares de parámetros de peso de índice de rendimiento cuadrático integrado, cuyo esquema muestra la señal de control de DRC y temperatura de espacio condicionado asociada con un controlador electrónico de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 18 es un esc.fuema que muestra el comportamiento de controlador OEM para un dispositivo de carga de un sistema HVAC&R durante un período de tiempo con una temperatura de zona y señales de comando de controlador OEM y comportamiento de temperatura del espacio condicionado mostrado como registrado durante un período de tiempo con un controlador electrónico de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 19 es un esc[uema que muestra el comportamiento de temperatura de espacio condicionado mientras opera un algoritmo en un modc con límite de potencia para una aplicación de enfriamiento, r;uyo esquema muestra la señal de control de DRC y temperatura de espacio condicionado asociada utilizando un controlador electrónico de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La presente invención se .'refiere en parte a un dispositivo complementario de controlador optimizable que incluye autoconfiguración integrado programas de contador de reciclaje digital que pueden calcular y controlar automática y óptimamente la ejecución de las duraciones de tiempo de ciclo para el equipo de calentamiento, equipo de enfriamiento, y/o equipo de refrigeración que se controlan utilizando ciclos de trabajo.

La presente invención ir.cluye los siguientes aspectos/modalidades/características en cualquier orden y/o cualquier combinación: 1. La presente invención se refiere a un dispositivo de controlador electrónico para un control automático de un sistema HVAC&R de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración. El dispositivo comprende: un contador de reciclaje d:.gital que es capaz de interceptar un comando de termostato para enfriamiento, refrigeración o calentamiento y rempLazando tal comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado", y un medio de almacenamiento Legible por computadora que puede comprender un programa que incluye un modo de autoconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y es capaz de determinar un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, límite de potencia o cualquier combinación de los mismos, y en donde el programa es capaz de a ustar los estados de "encendido" y "apagado" de contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustado . 2. El dispositivo del controlador electrónico de cualquier modalidad/característica/aspecto preferente o siguiente, en donde el dispositivo de controlador electrónico además comprende un modo de anulación gue es capaz de ajustar más el contador de reciclaje digital durante un período de tiempo . 3. El dispositivo de cont::olador electrónico de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde el modo de anulación responde a los factores temporales que afectan la temperatura o humedad o ambos. 4. El dispositivo de controlador electrónico de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el estado "encendido" tiene un valor constante y una señal de duración para cada estado "encendido" y estado "apagado" tiene un valor constante y una señal de duración para cada estado "apagado" para el rendimiento ajustable. Durante la primera iteración del algoritmo seguido de una puesta en marcha, las duraciones de las señales de "encendido" y/o "apagado" pueden diferir de las duraciones subsecuentes para satisfacer los aspectos de inicialización del algoritmo. 5. El dispositivo de controlador electrónico de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde al determinar el rendimiento ajustado se presenta dos o más veces . 6. El dispositivo de cont::olador electrónico de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde la fase en marc' a se repite una o más veces utilizando el rendimiento actual del sistema HVAC&R como el rendimiento de línea base. 7. El dispositivo de controlador electrónico de cualquier modalidad/características/.ispecto precedente o siguiente, en donde el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde el modo de aucoconfiguración procesa datos desde el rendimiento de lí:aea base o datos de configuración para proporcionar estimados en una temperatura de espacio condicionada máxima, una temperatura de espacio condicionada mínima, una banda mu€:rta de histéresis de temperatura de espacio condicionado, un tiempo de ciclo de controlador, y un punto establecido de. temperatura de espacio y creando un modelo matemático dinámico en base a los datos, y determinando un modelo matemáticD dinámico ajustado a partir de requisitos de rendimiento ingresados en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, limite de potencia o cualqv.ier combinación de los mismos y ajustar el contador de reciclaje digital en base al modelo matemático dinámico ajustador. 8. El dispositivo de controlador electrónico de cualquier modalidad/características /aspecto precedente o siguiente, en donde programa del dispositivo de controlador electrónico es adicionalmente operable para procesar señales de sensor relacionadas con la presión de compresión, velocidad de fluido, o ambos, detectados en y recibidos desde una unidad de carga de refrigeración o calentamiento HVAC&R. 9. Un sistema (HVAC&R de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración que comprende una unidad de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración y el dispositivo de controlador electrónico de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, que sustituye una señal do. control de termostato del sistema HVAC&R con la señal de control binaria modulada desde el dispositivo de controlador electrónico. 10. Un sistema para control automático de un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración, que comprende: un termostato, un dispositivo de controlador electrónico, un sensor de temperatura remoto opcional, al menos una unidad de carga HVAC&R conectado de manera operable a una línea de suministro de energía, en donde el sensor de temperatura remoto opcional puede operarse para detectar una temperatura en una zona para ser temperatura o humedad condicionada y transmitir una señal en la misma para el controlador electrónico mediante la línea de suministro de energía; y el controlador electrónico que comprende (a) un contador de reciclaje digital que es capaz de interceptar un comando de termostato para al menos una unidad de carga y remplazar el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o "apagado", y (b) un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende un programa que incluye un modo de autoconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y es capaz de terminar un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de las mismas, y en donde el programa es capaz de ajustar los estados "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustada. 11. El sistema de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el controlador electrónico además comprende un transceptor inalámbrico operable para comunicarse con una red ethernet inalámbrica, y una interfaz de E/S de expansión para comunicarse con al menos un módulo de expansión de E/S en donde el sistema puede operarse para un control de unidad de carga múltiple. 12. El sistema de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el controlador electrónico además comprende un transceptor inalámbrico operable para comunicarse con una red en ethernet inalámbrica y un transceptor de RF inalámbrico para comunicarse con una red RF inalámbrica, y una interfaz de E/S de expansión para comunicarse con al menos un módulo de expansión de E/S, y además incluye al menos un concentrador de datos operable para comunicare con un controlador electrónico y el concentrador de datos incluye un enrutador y la LAN del edificio o aircard para enlazar con la internet y un servidor de nube, en donde el sistema que es operable para un control de unidad de carga múltiple y gestión de consumo de energía y mantenimiento de registro. 13. Un método para controlar automáticamente y gestionar la demanda de carga y operación de una unidad de carga HVAC&R energizado por electricidad, que comprende las etapas de: conectar eléctricamente un controlador en una línea de señal de control entre un termostato para un dispositivo de carga y un conmutador de control de carga de equipo para el dispositivo de carga, en donde el controlador comprende un medio de almacenamiento legible por computadora y un contador de reciclaje digital; realizar una fase en marcha con el controlador que comprende, mientras opera el dispositivo de carga para una pluralidad de ciclos de operación, ejecutar un programa en marcha obtenido desde el medio de almacenamiento legible por computadora que incluye un modo de autoconfiguración, en donde el programa en marcha determina un rendimiento de línea base de la unidad de carga HVAC&R a través de una fase en marcha de operación del dispositivo de carga, y determina una rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de los mismos para el dispositivo de carga; y interceptar al menos un comando de termostato para enfriamiento, refrigeración o calentamiento en el controlador y el contador de reciclaje digital remplazando el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado" para ajustar los estados "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital con un programa de contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustado. 14. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, que comprende aplicar el programa a un compresor de capacidad simple o múltiple de un sistema de aire acondicionado en donde el compresor puede operarse para recibir un comando de enfriamiento desde un termostato o BMS para producir aire de suministro utilizado para enfriar un espacio condicionado, en donde el programa aplicado minimiza el uso de energía eléctrica mientras mantiene la temperatura de espacio condicionada cerca del punto de ajuste del controlador OEM. 15. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde la unidad de carga HVAC&R es un quemador o sistema de caldera energizado por un combustible fósil o eléctrico. 16. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde la unidad de carga HVAC&R es un sistema de congelador que incluye opcionalmente compresores simples o múltiples. 17. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, aplicado en un modo de control de temperatura la respuesta de demanda y aplicar el programa a un compresor de capacidad simple o múltiple o un sistema de aire acondicionado sujeto a un punto de ajuste de temperatura extremadamente suministrado comunicado al controlador electrónico mediante cualquier alámbrica o inalámbrica. 18. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, aplicado en un modo de limitación de potencia de aplicar al programa a un compresor de capacidad simple o múltiple de un sistema de aire acondicionado para regular la potencia extraída para el equipo durante un intervalo de tiempo especificado para ser menor que o igual a un punto de ajuste de límite de potencia, en donde el punto de ajuste es una configuración de parámetro interno o se comunica con el controlador a través de un puerto de comunicación alámbrica o inalámbrica del mismo . 19. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el modo en marcha continuamente se ejecuta nuevamente, automática o manualmente, para capturar los efectos de temperatura de cargas de cambio en un modelo matemático del programa utilizado para la optimización. 20. El método de cualquier modalidad/características/aspecto precedente o siguiente, en donde el modo en marcha se ejecuta nuevamente de manera periódica automática o manualmente, para capturar los efectos de temperatura de las cargas de cambio en un modelo matemático del programa utilizado para la optimización.

La presente invención puede incluir cualquier combinación de .estas características o modalidades anteriores y/o a continuación como se establece en los enunciados o párrafos. Cualquier combinación de características descritas en la presente se considera parte de la presente invención y no se pretende ninguna limitación con respecto a las características combinables.

Con respecto al dispositivo de controlador electrónico, el rendimiento ajustado que se determina y logra por operación del sistema HVAC&R puede incluir factores en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, y/o limite de potencia. Cualquier combinación de estas características es posible. Considerando estas características, la importancia de cada característica o el peso asignado a cada característica para propósitos de determinación del rendimiento ajustado puede ingresarse. Por ejemplo, puede establecerse individual o principalmente énfasis en el consumo de energía, en la regulación de temperatura, en la regulación de humedad, o en los límites de potencia, o en cualquier combinación de estos factores. En una de las fórmulas ejemplares establecidas a continuación, la variable Q representa un tiempo de ejecución del control de DRC, el cual puede ser un ejemplo de un factor de consumo de energía. Al asignar énfasis en esta variable Q, el tiempo de ejecución del contador de reciclaje digital, el cual permite finalmente la operación del sistema HVAC&R, minimiza el tiempo de ejecución acumulado con el fin de ahorro en el consumo de energía. Cuando el énfasis en este factor se realiza (o peso asignado a este factor) , especialmente cuando ningún otro factor se enfatiza, el consumo de energía se reduce y, y además, como resultado, la humedad y/o temperatura del ambiente puede no alcanzar el punto de ajuste de un comando de termostato. Como otro ejemplo, otra variable de peso puede ser R, como se muestra a continuación, la cual representa mantenimiento de una temperatura de punto de ajuste, por ejemplo, del termostato. Cuando el énfasis se realiza en esta variable de peso, el rendimiento ajustado pone énfasis en alcanzar la temperatura de punto de ajuste del termostato o sensor de temperatura incluso si esto significa un consumo de energía mayor. Si Q y R se asignan con un peso igual o casi igual, el modo de limitación de potencia es operacional donde esencialmente un procedimiento "moderado" se logra, en el que el consumo de energía promedio durante un intervalo de tiempo definido se reduce y la temperatura lograda durante la operación del contador de reciclaje digital se acerca al lograr la temperatura de punto establecido del termostato (y/o sensor de temperatura y/u otro sensor ambiental) y, ciertamente, logrando una temperatura de punto establecido más cercana que si el énfasis de Q sólo se pesó. Otra variable S, como se describe a continuación, pone importancia en la variación de temperatura controlada. Cuando el énfasis se realiza en el valor de S, esto lleva a una fluctuación de temperatura menor alrededor del punto establecido de temperatura, y por lo tanto existe menos variación en la temperatura actual del ambiente que se va a calentar o a enfriar. No hace falta decir, que la presente invención permite el control selectivo de rendimiento ajustado en base a los factores que son importantes para el usuario o una combinación de estos factores para lograr un balance en relación con estos factores. El peso asignado para los factores Q, R y S pueden ser cualquier número de valor positivo o cero tales como: Q = 0 - 1000 (por ejemplo, 0, 0.01, 0.1, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 10, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 750, 900, 1000 y cualquier número entero o fracciones en el margen o dentro de estos valores proporcionados) .

R = 0 - 1000 (por ejemplo, 0, 0.01, 0.1, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 10, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 750, 900, 1000 y cualquier número entero o fracciones en el margen o dentro de estos valores proporcionados) .

S= 0 - 1000 (por ejemplo, 0, 0.01, 0.1, 0.5, 0.8, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 10, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 500, 750, 900, 1000 y cualquier número entero o fracciones en el margen o dentro de estos valores proporcionados) .

Cualquier combinación de cualesquier valores Q, R y S es posible. Por ejemplo, Q puede ser cualquier valor que es igual o mayor que R y/o S (tal como al menos 10% mayor, al menos 20% mayor, al menos 30% mayor, al menos 50% mayor, al menos 75% mayor, al menos 100% mayor, al menos 200% mayor, al menos 300% mayor, al menos 500% mayor y similares) . R puede ser cualquier valor que es igual o mayor que Q y/o S (tal como al menos 10% mayor, al menos 20% mayor, al menos 30% mayor, al menos 50% mayor, al menos 75% mayor, al menos 100% mayor, al menos 200% mayor, al menos 300% mayor, al menos 500% mayor y similares) . S puede ser cualquier valor que es igual o mayor que Q y/o R (tal como al menos 10% mayor, al menos 20% mayor, al menos 30% mayor, al menos 50% mayor, al menos 75% mayor, al menos 100% mayor, al menos 200% mayor, al menos 300% mayor, al menos 500% mayor y similares) .

Como una opción, en cualquiera de las modalidades y/o sistemas de la presente invención, la fase en marcha puede repetirse una o más veces para ser esencialmente una fase de puesta en marcha nuevamente. Esta puesta en marcha nuevamente puede presentarse en cualesquiera incrementos de veces y/o cualquier número de veces. La fase puesta en marcha nuevamente puede ser en intervalos regulares y/o preprogramados o puede se hecho de manera irregular. Por ejemplo, la puesta en marcha nuevamente puede presentarse cada 30 minutos, cada hora, cada 2 horas, cada 3 horas, cada 5 horas, cada 7 horas, cada 10 horas, cada 12 horas, cada 18 horas, diariamente, cada semana o cualquier unidad de tiempo. Al llevar a cabo fases de puesta en marcha nuevamente, esto permite al dispositivo de controlador electrónico entender mejor el ambiente y cambiar lo que se presente en el ambiente durante cada hora o diariamente o semanalmente, o por temporada y similares. Por ejemplo, al realizar una fase puesta en marcha nuevamente, el dispositivo de controlador electrónico puede entender mejor las diversas necesidades durante un día laboral, cuando los trabajadores se presentan, así como cuando los trabajadores no están presentes. Además, al tener una fase de puesta en marcha nuevamente, especialmente una que se realiza constantemente, el dispositivo de controlador electrónico puede lograr mejor rendimiento ajustado ya que la fase de puesta en marcha nuevamente considera los cambios ambientales exteriores (por ejemplo diariamente) debido al clima (por ejemplo un día soleado, un día nublado, un día frió, un día caliente, un día lluvioso, y similares) y además puede tener en cuenta otras variables, tales como variables humanas y similares. Como una opción, durante una fase en marcha o fase de puesta en marcha nuevamente, el comando del termostato ejecuta por configuraciones de EOM u otras configuraciones alteradas sin interferencia del contador del reciclaje digital de modo que el modo de auto configuración de la presente invención puede determinar un nuevo rendimiento de línea base y, a través de una puesta en marcha o fase de puesta en marcha nuevamente, determina un rendimiento ajustado o de nuevo ajuste en base a las variables deseadas (por ejemplo Q, R, S) ingresadas por los valores de peso. Además, a través de una fase en marcha o puesta en marcha nuevamente, es posible que el estado "encendido" inicial pueda tener una cantidad diferente de tiempo "encendido" que un tiempo "apagado" subsecuente. Por ejemplo, como se muestra en la FIGURA 16, se observará que el estado "encendido" inicial comienza cuando la temperatura de zona excede el valor de ancho de banda de histéresis de temperatura elevada y duró durante 9 unidades de tiempo, y después 6.5 unidades de tiempo, y las 6.5 unidades de tiempo habrían continuado hasta la siguiente fase de puesta en marcha nuevamente. El estado "encendido" inicial de las 9 unidades de tiempo es un resultado que permite al termostato lograr la temperatura de punto establecido a partir del valor de banda ancha de histéresis de temperatura elevada. De este modo, como una opción en la presente invención, el estado "encendido" o pulso puede variar inicialmente o en cualquier otro momento y/o también es posible que el estado "apagado" inicial o pulso puede variar. Como una opción, el estado "encendido" inicial y/o "apagado" inicial o pulso puede variar, y después por consiguiente un patrón fijado o estable en "encendido"/"apagado" se obtiene hasta que una fase de puesta en marcha nuevamente se realiza, la cual es opcional.

En la FIGURA 19, el estado "encendido" en T9 a TIO, se trunca ya que, en este punto, el comando de termostato envía una señal de apagar el sistema HVAC&R. De este modo, en la presente invención, es posible tener un estado "encendido" variado y/o estado "apagado" variado (en relación con la longitud de tiempo) cuando el dispositivo de controlador electrónico está ejecutando el programa en base al rendimiento ajustado en vista de este factor. Durante una fase en marcha o puesta en marcha nuevamente, el programa en el medio de almacenamiento legible por computadora del dispositivo de controlador electrónico de la presente invención puede ejecutar uno o más cálculos o determinaciones con el fin de determinar el número mínimo de periodos de "encendido" / "apagado" para lograr la temperatura de punto establecido u otras variables seleccionadas. También, con la presente invención, el número de ciclos de "encendido" / "apagado" durante cada comando "encendido" de OEM puede limitarse con el fin de controlar o impedir un sobre pasar el ciclo de todo el sistema HVAC&R. Cuando un valor de restricción se establece como parte del programa, esta limitación se toma en consideración para determinar la operación del DRC. Por ejemplo, como puede observarse en la FIGURA 19, la determinación de ciclos de "encendido" / "apagado" del DRC, el programa toma en cuenta, antes de tiempo, el número de ciclos de "encendido" y "apagado" para el DRC que puede presentarse mientras en el proceso para alcanzar la temperatura de punto establecido y otras variables seleccionadas. También, en la FIGURA 19, esencialmente, las variables Q y S se descuidan y el único valor ponderado fue R, el cual fue la variable para mantener la temperatura de punto establecido en el valor establecido de OEM. Esencialmente, la FIGURA 19 es una simulación muy cercana de un termostato de OEM, excepto que el número de ciclos que se presentan debido al ciclo de "encendido" y "apagado" del DRC, el cual logra algunos ahorros de costos de energía. Además, incluso en la FIGURA 19, donde el único valor ponderado fue R este valor puede limitarse a un cierto porcentaje de tiempo de ejecución del tiempo de ejecución de OEM para asegurar que los ahorros de costo de energía se logra y para lograr otros beneficios en relación con el uso y desgaste del sistema HVAC&R. Este tiempo de ejecución limitado, el cual es un porcentaje del tiempo de ejecución de OEM, puede ser cualquier cantidad, tal como desde 1% hasta 100%, tal como 10% hasta 90%, 20% hasta 80%, 30% hasta 70%, 40% hasta 80%, 50 hasta 80%, 60 hasta 80%, y similares. Cualquier porcentaje del tiempo de ejecución de OEM puede ingresarse en el sistema para limitar adicionalmente el tiempo de ejecución del DRC con el fin de lograr una limitación de porcentaje del tiempo de ejecución, sin embargo, como los valores de tiempo de ejecución limitados incrementan, la temperatura de punto establecido resultante logrado puede comprometerse.

Se proporciona un controlador que tiene un programa de autoconfiguración que puede utilizarse para automatizar completamente el cálculo de las duraciones de tiempo de ciclo "encendido" y "apagado" óptimas para un programa (DRC) de contador de reciclaje digital utilizado para el control en la fase de ejecución normal de la unidad de carga, utilizando información de sensor opcional específica para la instalación de HVAC&R. La metodología utilizada para calcular las duraciones de tiempo de ciclo óptimas utilizando el programa de autoconfiguración en el controlador puede basarse en un procedimiento de tres etapas que involucran operaciones matemáticas estándares adaptadas, las cuales pueden comprender recolección de datos y filtrado, modelado y/u optimización. Inicialmente, los datos de rendimiento de línea base pueden recolectarse durante una operación de controlador del OEM normal. Los datos entonces pueden reducirse, utilizando, por ejemplo, al menos técnicas de cuadrados, para crear un modelo matemático relacionado con la señal de comando de controlador OEM de entrada a la temperatura de espacio condicionada (y/u otros factores ambientales) y el consumo de energía de equipo como salida. Un programa de búsqueda (por ejemplo programa basado en gradiente) que forma parte del programa de autoconfiguración puede emplearse para minimizar iterativamente un índice de rendimiento (por ejemplo un índice de rendimiento cuadrático de tiempo integrado) al ajustar los valores de duración de tiempo de ciclo "encendido" y "apagado" del perfil de comando DRC. El índice de rendimiento (por ejemplo índice de rendimiento cuadrático) puede penalizar uno, dos, o tres aspectos del comportamiento de equipo, las cuales son consumo de energía, regulación de temperatura y consumo de potencia. Al alterar la proporción de los valores de penalización entre los tres aspectos, el programa se vuelve capaz de tres modos distintos de operación automática en una fase de ejecución normal que se gestiona por el programa de contador de reciclaje digital, los cuales son control de energía mínima, control de respuesta de demanda, y control de limitación de potencia. Durante cada iteración para minimizar el índice de rendimiento, los valores de duración de tiempo de ciclo pueden procesarse por un modelo matemático incluido en el programa de auto configuración para producir la temperatura (y/u otros factores ambientales) y valores de potencia necesarios para evaluar los términos cuadráticos en el índice de rendimiento para la siguiente iteración. Un programa de búsqueda incluido en el programa de autoconfiguración puede limitarse para establecer una solución óptima para las duraciones de ciclo en un margen de duraciones de tiempo de ciclo que protegen contra el ciclo reducido de máquina sobre ciclo del algoritmo de control del DRC y otras cuestiones relacionadas con máquina, funcionamiento y/o comodidad humana .

El controlador electrónico además puede ser operable, por ejemplo, en donde la fase en marcha se repite una o más veces utilizando la mayoría del rendimiento presente del sistema HVAC&R como el rendimiento de línea base. El modo de autoconfiguración puede procesar datos desde el rendimiento de línea base o datos de configuración, ya sea inicial o actuales, para proporcionar estimados en una temperatura de espacio condicionada máxima, una temperara de espacio condicionada mínima, una banda muerta de histéresis de temperatura de espacio condicionada, un tiempo de ciclo de controlador y un punto establecido de temperatura de espacio y creando un modelo matemático dinámico en base a los datos, y determinado un modelo matemático ajustado a partir de los requisitos de' rendimiento ingresados en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier limitación de los mismos, y ajustando el contador de reciclaje digital en base al modelo matemático dinámico ajustado.

El programa de contador de reciclaje digital que también puede realizarse en el controlador electrónico con el programa de autoconfiguración sustituye una señal de control del termostato con una señal de control binaria modulada. Cuando el termostato (controlador OEM) emite un comando para el enfriamiento o calentamiento, el programa de contador de reciclaje digital puede interceptar el comando y remplazarlo con una señal binaria modulada que opera en cualquiera de los dos estados, "encendido" o "apagado". Esta señal modulada remplaza la señal de comando de termostato en el equipo siempre que exista una demanda de enfriamiento o calentamiento. Cuando el comando de termostato no se requiera para el calentamiento s enfriamiento, la señal binaria DRC se invierte al estado "apagado" . Los beneficios primarios del control de DRC puede ser menos consumo de potencia por tiempo de unidad (límite de potencia) el cual se traduce en cargas de demanda de energía menores y, en algunos casos, tiempos de ejecución de equipo reducidos lo cual se traduce a un consumo de energía menor. Con el ajuste apropiado de las duraciones de tiempo de ciclo "encendido" y "apagado" del DRC, el comportamiento continuo del sistema HVAC&R se trunca y se realiza un uso más efectivo de la energía térmica o fría almacenada. Las duraciones de los tiempos de ciclo "encendido" y "apagado" utilizados en el programa de contador de reciclaje digital se optimizan por el programa de autoconfiguración. Si un instalador seleccionara estos valores para el controlador como preconfiguraciones , tal como utilizando configuraciones de conmutador, físicas, durante el proceso de instalación en base al tipo del equipo HVAC&R que se utiliza y las cargas anticipadas, estos valores de duración de tiempo de ciclo pueden o no pueden revelar los valores óptimos, tales como dependiendo del nivel de experiencia del instalador e idiosincrasia de la unidad de carga particular para controlarse. Es decir, una unidad de carga determinada puede no llevarse acabo exactamente como se predijo por las especificaciones de OEM, ni tampoco puede el rendimiento de la unidad de carga permanecer constante o estable durante la vida del producto, y/u otros factores pueden afectar o permanentemente el rendimiento de la unidad de carga los cuales no se consideran para preconfiguraciones originales. La autoconfiguración y los programa de contador de reciclaje digital utilizados en los controladores presentes pueden proporcionar automática e interactivamente un control de círculo de trabajo personalizado y/u optimizado para una unidad de carga determinada. Esto puede reducir los costos de energía y/o tiempo de ejecución para operar el equipo de HVAC&R.

Un dispositivo controlador que tiene esta autoconfiguración y programas de contador de reciclaje digital que residen y pueden ejecutarse en los mismos puede utilizarse en un dispositivo independiente o configuraciones (por ejemplo LAN, WA , habilitado por la web, etc.) en red. La autoconfiguración y programas de contador de reciclaje digital pueden aplicarse, por ejemplo, a cualquier sistema de calentamiento que incluye gas, electricidad, o aceite o cualquier compresión de vapor basado en aire acondicionado o sistema de refrigeración (sistema HVAC&R) que se controla utilizando, por ejemplo, ciclos de trabajo optimizado. La autoconfiguración y los programas de contador de reciclaje digital puede realizarse en un controlador electrónico instalado en la línea de control de señal que conecta al termostato (también denominado como "Controlador del Fabricante de Equipo Original" o "controlador OEM" ) con el equipo HVAC&R siendo controlador. Cuando se implementa en un microprocesador realizado por el controlador, los segmentos de código del programa software configuran el microprocesador para crear circuitos lógicos específicos. Esta autoconfiguración y programas de contador de reciclaje individual o en conjunto pueden referirse a al menos dos señales de retroalimentación fundamentales, las cuales son la señal de control de OEM y la temperatura de espacio condicionada o un estimado de los mismos) . En las aplicaciones de refrigeración y calentamiento, temperatura adicional, presión, o sensores de señal de proporción de flujo de fluido pueden agregarse opcionalmente para la precisión mejorada. El modo de control de energía mínimo que puede seleccionarse y establecerse utilizando el programa de autoconfiguración, e implementado con el programa de contador de reciclaje digital en una fase de ejecución normal, puede aplicarse al equipo que sé controla por ciclo de trabajo en una manera (binaria) de dos estados, ya sea completamente encendido o completamente apagado. El modo de energía mínimo puede aplicarse al equipo en estado en fase, aunque de preferencia el control binario básico existe en cada nivel de fase. El modo de energía mínimo generalmente no se aplica al equipo que utiliza el control de velocidad variable. La función de gestión de demanda es aplicable a todo el equipo HVAC&R no obstante de su método de control de OEM. La Función de limite de potencia es aplicable a todo el equipo HVAC&R energizado eléctricamente en el cual el costo de la electricidad parcialmente se basa en un cambio de demanda. La autoconfiguración indicada y los programas de contador de reciclaje digital pueden realizarse, por ejemplo, en un dispositivo de control en red complementario electrónico de fácil instalación, por ejemplo, para (1) minimizar el consumo de energía del equipo de calentamiento y refrigeración existente, (2) proporcionar control de respuesta de demanda del equipo existente cuando un comando de reducción de temperatura se emite, y/o (3) limitar automáticamente el consumo de potencia del equipo existente a niveles pre-especificados para reducir las cargas de demanda de utilidad.

El controlador eléctrico puede utilizarse de acuerdo con diferentes opciones como integradas o sin integración de una temperatura remota y/o sensores de humedad en el sistema HVAC&R. En una opción el controlador electrónico puede integrarse con al menos una temperatura remota y/o sensor de humedad que es diferente de cualquiera de los componentes de detección proporcionados en el termostato existente (por ejemplo termostato OEM) . Las tecnologías de detección X10, por ejemplo, pueden adaptarse para su uso en tales sistemas HVAC&R. En otra opción el sensor remoto puede utilizar la capacidad de detección de temperatura del termostato existe. En aún otra opción, ningún sensor remoto necesita utilizarse del todo, en donde la señal de temperatura pueda estimarse desde la sincronización de señal de control OEM y datos ASHRAE existentes para los valores de temperatura de punta de ajuste e histéresis.

La FIGURA 1 muestra un sistema 1 HVAC&R que incluye un controlador 18 electrónico en el que la autoconfiguración indicada y programas de contador de reciclaje digital pueda residir y del cual los programas pueden ejecutarse. El controlador 18 y el sensor 22 de temperatura remota opcional puede acondicionarse en el sistema 1 para proporcionar control de al menos una unidad 20 de carga HVAC&R que proporciona control de condición en una zona 2 . La línea 10 de potencia pasa a través del medidor 12 de servicio en la estructura donde al menos una unidad 20 de carga para controlarse se localiza. El medidor 12 mide el uso y demanda de la energía eléctrica en la ubicación. La unidad 20 de carga puede ser, por ejemplo, un aire acondicionado, bomba de calor, horno, sistema de refrigeración, u otra unidad de carga de un sistema HVAC&R. La línea 10 de energía principal operativa es incondicionada, y suministra en potencia operativa a la unidad 20 de carga mediante el conmutador 26 e control de carga, y típicamente otras unidades de carga y aparatos en la misma estructura (no mostrado) . La línea 10 de suministro de potencia puede ser, por ejemplo, una línea (véase) de 120 volts que energiza el sistema 1 HVAC&R para acondicionarse con el controlador 18. El sistema 1 para acondicionarse tiene al menos un termostato 14 estándar conectado a la unidad 20 de carga HVAC&R el termostato 14 puede conectarse mediante la línea 13 a la línea 10 de potencia. En una situación típica, la línea 15 de señal de control del termostato 14 puede transmitir un voltaje de CA de 24 voltios durante los periodos cuando un control de termostato es, por ejemplo, se establece para enfriamiento desde una unidad de aire acondicionado (unidad de carga) . La señal de control normalmente puede activar el conmutador 26 de control de carga en la línea 10 de potencia principal para energizar la unidad 20 de carga. Es decir, en la ausencia del controlador 18, la línea 15 de señal de control puede estar en control del conmutador 26 de control de unidad de carga abierta o cerrada, y por lo tanto abrir o cerrar el circuito de la línea 10 de potencia operativa y controlar el flujo de potencia operativa a la unidad 20 de carga. El controlador 18 se interpone e instala en la línea 15 de señal de control de termostato en algún punto entre el termostato 14 y el conmutador 26 de control de unidad de carga. Como se muestra, la línea 15 del termostato puede reducirse y conectarse a un extremo de reducción para el controlador 18. También como se muestra, la porción restante de la línea de control de señal de reducción, denominada como línea 24, puede conectarse a un extremo del controlador 18 y el otro extremo al conmutador 26 de control de carga. El controlador 18 puede montarse físicamente, por ejemplo, en una lámina (no mostrada) cerca de la unidad 20 de carga, tal como un recinto de construcción de lámina estándar utilizado con la unidad de carga. De preferencia, esta derivación del controlador 18 en la línea 15 ( 24 ) de señal de control se hace lo más cercano como sea prácticamente factible para el conmutador 26 de control de carga. Usualmente puede ser posible realizar la construcción dentro de los cofines físicos dentro de la misma unidad de carga. La conexión del controlador 18 en la línea de señal de control puede realizarse, por ejemplo, dentro de la cubierta que contiene la unidad de compresor de una unidad de aire acondicionado de residencia. Por ejemplo, el controlador 18 puede montarse en un recinto de lámina que aloja un compresor de una unidad de aire acondicionado como se instala en una loza o plataforma cerca del nivel del suelo inmediatamente contiguo a una casa o edificio soportado por la unidad o un techo de los mismos. El controlador 18 también puede energizarse a través de una conexión 17 eléctrica directa hecha con líneas 10 de potencia (por ejemplo mediante cable de alimentación, cable de extensión de alimentación, enchufe dentado directo, etc.). El controlador 18 puede incluir controles 19 de interfaz de usuario en el tablero y/o puede recibir entradas de control desde un dispositivo 21 de entrada remoto, el cual puede además entenderse por otras descripciones en la presente que siguen.

El sensor 22 de temperatura remoto opcional puede localizarse en una zona 2 del edificio para condicionarse utilizando la unidad 20 de carga. La zona 2 para estar a temperatura y/o humedad condicionada puede ser, por ejemplo, una cámara, un espacio de construcción abierto, una cámara de refrigeración y así sucesivamente. Aunque se ilustra en la presente como utilizando un sensor 22 de temperatura remota simple además del termostato existente, una pluralidad de sensores (22A, etc.) de temperatura remota puede utilizarse. Si los sensores remotos múltiples se utilizan, los valores de detección múltiple pueden promediarse, o un valor de mediana utilizado, o de otro modo procesarse estadísticamente para utilizar en el controlador 18. También, aunque la unidad 22 de sensor remoto se ilustra en la presente como un sensor de temperatura, se entenderá que la unidad de sensor remoto alternativa o adicionalmente puede ser un sensor 22 de humedad remoto solo o en combinación con el sensor 22 de temperatura remoto. El sensor 22 remoto opcional y si se utiliza, el sensor 22 remoto y/o sensores 22B remoto se instalan en una zona donde un termostato 14 también se localiza para el control OEM de la unidad 20 de carga. El sensor 22 de temperatura remota puede ser un módulo de detección que puede conectarse mediante dientes múltiples integrales en un acceso de toma de corriente de pared estándar de la línea 10 de potencia en una zona 2 para control de temperatura y/o humedad por el controlador 18 se desea. El sensor 22 de temperatura remota también puede conectarse directamente a todas las tomas de corriente de pared, o conectarse a un módulo mediante el cable de alimentación o cable de extensión de alimentación. El sensor 22 de temperatura remota además puede ser un dispositivo que adapta tecnología denominada "X10" para transmitir una señal que refleja una temperatura en tiempo real detectada en la zona 2 por la unidad de sensor de temperatura a través de las líneas 10 de potencia por el cual puede adquirirse y procesarse por el controlador 18. "X10" es un estándar internacional e industrial abierto para comunicarse entre dispositivos electrónicos utilizados para automatización doméstica, también conocida como doméstico. Principalmente utiliza cableado de línea de potencia para señalizar y controlar, donde las señales involucran ráfagas de frecuencia de radio breves que representan la información digital. El cableado electrónico doméstico (es decir el mismo que energiza las luces y aparatos) puede utilizarse para transmitir datos digitales desde el dispositivo X10 a uno o más de otros dispositivos que accede a la mismas líneas 10 de potencia y el cual puede procesar las señales. En la presente invención, el dispositivo de recepción y procesamiento de señal X10 es el controlador 18. Estos datos digitales pueden codificarse, por ejemplo, en una portadora 120-125 kHz, la cual puede transmitirse como ráfagas durante los cruces por cero relativos de la forma de onda de corriente alternativa CA de 50 ó 60 Hz . Un bit puede transmitirse en cada cruce por cero. Al adaptar la tecnología X10, el sensor 22 remoto puede transmitir datos digitales en la temperatura detectada a través de las líneas 10 de potencia al controlador 18. Un sensor de humedad remoto, si se utiliza, puede ser un dispositivo que adapte de manera similar la tecnología "X10" para su uso en las señales de transmisión que reflejan humedad absoluta detectada en la zona para controlarse a través de las líneas 10 de potencia por las cuales puede adquirirse y procesarse por el controlador 18. El sensor remoto puede también utilizar la capacidad de detección de temperatura del termostato existente.

Para propósitos de simplificación, una unidad 20 de carga simple bajo el control y gestión de carga del controlador 18 en una línea de señal de control simple se describe con respecto a la FIGURA 1. Aunque solamente una unidad 20 de carga se muestra en el sistema 1 HVAC&R de la FIGURA 1 para simplificación, el sistema 1 HVAC&R puede incluir múltiples cargas individuales, tal como, por ejemplo una unidad de compresor y solenoides de control, ventiladores y otras cargas similares o diversas. El controlador de esta invención puede conectarse totalmente en las líneas de control de las subcargas individuales del equipo. En otras palabras, un aire acondicionado puede tener una línea de control separada para las subcargas de la unidad de compresor y la unidad de ventilación. Un controlador separado puede utilizarse para controlar una o ambas de estas subcargas. La línea de potencia general para todas las subcargas de la unidad de aire acondicionado generalmente no se encuentra en ninguna forma alterada por el controlador de esta invención. En una instalación típica de la unidad de compresor puede ciclarse, por ejemplo, a través de los periodos de apagado-encendido predeterminados mientras el motor de ventilación se deja en marcha continuamente durante todo el tiempo que el termostato se establece para enfriamiento. Además, el medio de conexión a tierra eléctrico convencional no se muestra en el diagrama esquemático de la FIGURA ya que no es un asunto de preocupación particular en esta invención.

La FIGURA 2 muestra un sistema 11 HVAC&R que incluye un controlador 18 electrónico en el que la autoconfiguración indicada y programas de contador de reciclaje digital pueden residir y del cual los programas pueden ejecutarse, en donde, como se indica, el sensor remoto puede utilizar la capacidad de detección de temperatura del termostato 14 existente. El controlador 18 puede conectarse eléctricamente al sensor 22 de temperatura en el termostato 14 existente, tal como utilizando una línea 151 de conexión eléctrica o de otro modo se configura para recibir datos de temperatura detectados a partir del sensor 22C de termostato para adquirir señales que corresponden a la temperatura detectada en el sensor del termostato. Los otros componentes mostrados en la FIGURA 2 que son comunes a aquellos en la FIGURA 1 pueden ser similares a los mismos.

Como se indica, en otra opción, ningún sensor remoto necesita utilizarse de todo en los sistemas HVAC&R utilizando el controlador, tal como aquellos mostrados, por ejemplo, en las FIGURAS 1 y 2, ya sea en el termostato existente u otros sensores remotos. La señal de temperatura puede estimarse desde la sincronización de señal de control OEM y ASHRAE existentes o datos similares para valores de temperatura de punto establecido e histeresis.

El controlador 18 electrónico de la FIGURA 1, por ejemplo, puede implementarse en una configuración independiente en configuración en red. Las Figuras 3-11 muestran usos de un controlador 18 electrónico en combinación con al menos un sensor de temperatura remota distinta al termostato existente, tal como se muestra en la FIGURA 1, que puede implementar el controlado en tres diferente escalas de uso que abarcan una o ambas de estas configuraciones.

La FIGURA 3 ilustra el uso del presente controlador en una configuración independiente. Esta configuración independiente puede utilizarse, por ejemplo, en una aplicación residencial de unidad de carga simple (por ejemplo < aproximadamente 5 toneladas de la unidad de carga HVAC&R) . Como se muestra en la FIGURA 3, un sistema 3 de control HVAC&R incluye una unidad 18 de controlador y un sensor 22 de temperatura remota opcional, los cuales se conectan a redes eléctricas de construcción de suministro de 120 VAC. Como se indica, el sensor 22 de temperatura remota opcional se instala en una zona o espacio para el cual se desea el control de temperatura. El sensor 22 remoto opcional incluye un suministro 221 de potencia para transmitir el voltaje de línea de potencia de 120 VAC a un voltaje de CD inferior (por ejemplo 5 a 12 Volts) para operar los componentes de sensor. Un sensor 224 de temperatura detecta la temperatura ambiente o temperatura ambiental en la zona monitoreada, tal como una temperatura de -40°C a 125°C u otro margen seleccionado. El sensor 224 puede incorporar un termopar convencional, por ejemplo, que mida durante al menos este margen de temperatura al producir una señal de bajo voltaje que puede correlacionarse con la temperatura de zona en la cual la temperatura se localiza. Las técnicas convencionales para filtrado y linealización de señal de sensor de termopar puede adaptarse para su uso con las mismas. El microcontrolador 223 incluye un microprocesador, memoria, y reloj, y funciones para transmitir una señal de frecuencia elevada por encima de 100 KHz , tal como 125KHz, a través de una línea 10 de potencia, cuya señal contiene datos digitales en la temperatura detectada por el sensor 224. El filtro 222 X10 es un filtro de paso de banda elevado que bloquea la transmisión de las señales en al menos 100 KHz y permite señales de frecuencia mayor que contienen datos en la temperatura detectada para pasar a través del filtro.

El controlador 18 puede incluir, por ejemplo, un suministro 181 de potencia opcionalmente que incluye un transformador reductor convencional (no mostrado) para transmitir el voltaje de línea de potencia a 5-20 V (CD) para energizar los componentes y circuitos en el zócalo del controlador 18. El filtro 182 X10 es un filtro de banda de paso elevado que filtra señales y ruidos transmitidos a menos de 100 KHz para el controlador 18 mediante la línea 10 de potencia, y permite señales de frecuencia mayores para pasar y alcanzar el microcontrolador 183. El microcontrolador 183 puede incluir, por ejemplo, un microprocesador para ejecutar la autoconfiguración indicada y programas de contador de reciclaje digital en realizar una función de recolección de datos. El sensor 184 de temperatura puede detectar la temperatura externa donde se monta el controlador 18. Por ejemplo, como se indica, el controlador 18 puede montarse en la lámina o de otro modo en un área cercana al recinto de la unidad de carga. El sensor 184 de temperatura puede utilizarse para detectar una temperatura externa cerca del recinto de unidad de carga y generar señales que reflejen la temperatura detectada la cual puede procesarse por el microcontrolador 183. Los conmutadores de entrada de usuario y módulos 185 de visualizaciones pueden disponerse para recibir entrada manualmente al controlador 18 y/o remotamente, y desplegar el estado del controlador. Los componentes de condicionamiento de señal y módulo 183 de conmutadores puede recibir señales de entrada de termostato y transmitir una señal de salida bajo el comando del microcontrolador 183 a la unidad de carga HVAC&R para controlar .

Como se muestra en la FIGURA 4, el microcontrolador 183 puede incluir un microprocesador 1832, un medio 1833 de almacenamiento legible por computadora mostrado en una memoria 1835 de incorporación, un reloj 1834, los cuales todos se han integrado en el mismo chip. El microprocesador 1832, también conocido como una unidad de procesamiento central (CPU) , contiene la circuitería aritmética, lógica y de control necesaria para proporcionar la capacidad de computación para soportar las funciones del controlador indicadas en la presente. La memoria 1835 del medio 1833 de almacenamiento legible por computadora puede incluir una memoria no volátil, memoria volátil o ambas. La memoria no volátil puede incluir, por ejemplo una memoria de sólo lectura (ROM) u otra de almacenamiento permanente. La memoria volátil puede incluir, por ejemplo una memoria de acceso aleatorio (RAM), memorias intermedias, memoria cacha, circuitos de red, o combinaciones de las mismas. El medio 1833 de almacenamiento legible por computadora del microcontrolador 183 puede comprender una ROM y RAM integradas, como se discute en relación con las FIGURAS 4- 5 y la presente, una memoria (flash) de expansión de lectura/escritura para el microcontrolador también puede proporcionarse. La programación y datos pueden almacenarse en medios 1833 de almacenamiento legible por computadora que incluye una memoria 1835 . Una memoria de programa puede proporcionarse, por ejemplo, para el programa 1833 de autoconfiguración indicado y el programa 1837 de contador de reciclaje digital, así como menús de almacenamiento, instrucciones de operación y otros programas tales como se indican en la presente, valores de parámetro y similares, para controlar el módulo 18 de controlador. En combinación, la autoconfiguración y programas de contador de reciclaje digital proporciona un programa 1838 de control integrado que reside en el controlador 18 . La memoria de datos puede utilizarse para almacenar datos adquiridos con los sensores asociados con el sensor ( 22 ) de temperatura remota indicado relacionado con la operación de un dispositivo de carga para controlarse, tal como un comando de termostato y un espacio condicionado, y sensor 1844 de temperatura. El reloj 1834 proporciona un dispositivo de sincronización que puede utilizarse para determinar el inicio o finalización de los estados "encendido" y "apagado" del contador 1830 de reciclaje digital. El reloj 1834 puede ser, por ejemplo, un oscilador cristal el cual es un circuito electrónico que puede utilizar la resonancia mecánica de un cristal de vibración de material piezoeléctrico para crear una señal eléctrica con una variedad de frecuencia precisa. Un cristal de cuarzo convencional, por ejemplo, puede adaptarse para utilizarse como un reloj en el controlador 18. El reloj 1834 proporciona control de sincronización independiente del estado de señal de control de la línea 15 del termostato 14. El reloj 1834 puede utilizarse para proporcionar la función de contador en la metodología DRC, en lugar del conteo de pulso en base a la frecuencia de señales en la línea de señal de control de termostato.

Los componentes integrados del microcontrolador 183 que incluyen los componentes y características indicadas en la presente, realiza un contador ("DRC") 1830 de reciclaje digital. El DRC puede funcionar generalmente, por ejemplo, para: (1) contar en una manera digital utilizando un reloj (por ejemplo cristal); (2) provocar que los conmutadores 186 abran para un numero predeterminado de conteos y después cerrar para un número predeterminado de conteos utilizando la metodología DRC en base a la programación de autoconfiguración para controlar una unidad de carga y (3) repetir o "reciclar" el patrón de apertura y cierre indefinidamente siempre que se presente una señal de control (termostato) de OEM. Como se indica, el contador 1830 de reciclaje digital y programa 1837 asociado para ejecutar estas funciones DRC pueden residir en el microcontrolador 183.

El microcontrolador 183 puede ser, por ejemplo, un microchip o microprocesador de 8 bit, 16 bit o mayor que incluye el microprocesador indicado, memoria, y componentes de reloj, y puede operarse para la entrada y ejecución de la autoconfiguración indicada y programas de contador de reciclaje digital. Los microcontroladores programables pueden obtenerse comercialmente para los cuales los programas de control indicados en la presente pueden ingresarse para proporcionar el control deseado. Los microcontroladores adecuados en este respecto incluyen aquellos disponibles para los vendedores comerciales, tales como Microchip Technology Inc., Chandler, AZ . Ejemplos de microcontroladores comercialmente disponibles en este aspecto incluyen, por ejemplo, el PIC16F87X, PIC16F877, PIC16F877A, PIC16F887, dsPIC30F4012, y PIC32MX795F512L-801/PT, por Microchip Technology Inc.; series ADSP de Dispositivos Análogos; familia de Jennic J ; familia COP de National Semiconductor; familia de Freescale 6800; series Maxim MAXQ; series MSP 430 Texas Instruments; y la familia 8051 fabricada por Intel y otros. Los dispositivos posibles adicionales incluyen FPGA/ARM y ASIC's. La autoconfiguración y programas de contador de reciclaje digital indicados en la presente pueden ingresarse a los microcontroladores respectivos utilizando herramientas de desarrollo industrial, tales como el Entorno de Desarrollo Integrado de MPLAB de Microchip Technology Inc.

La FIGURA 5 es una ilustración en perspectiva de un sensor 22 de temperatura de zona y un controlador 18 electrónico. Como se muestra en la cara del controlador 18 electrónico, el botón 226 de selección de pulsar el botón puede operarse manualmente para seleccionar la aplicación (por ejemplo calentamiento, aire acondicionado, refrigeración) , y pulsar el 227 puede utilizarse para seleccionar el modo de operación (por ejemplo fase en marcha, ejecución normal, ejecución extendida, derivación) . Las luces de estado en el controlador 18 pueden proporcionarse como se ilustran .

La FIGURA 6 ilustra el uso del controlador en una configuración HVAC&R de escala intermediaria en red independiente o doméstica, tal como un sistema de control, de unidad de carga múltiple. Como se muestra en la FIGURA 6 un sistema 4 de control HVAC&R incluye un controlador 1800 electrónico y un sensor 22 de temperatura remota opcional, los cuales se conectan a una red eléctrica 10 del edificio que suministra 120 VAC y tablero 30 de E/S de expansión. El sensor 22 de temperatura remota opcional que puede ser el mismo como en la FIGURA 3 y el controlador 1800 electrónico puede ser similar al controlador 18 de la FIGURA 3 con diversas modificaciones. El microcontrolador 1831 puede incluir un microprocesador o microchip de 32 bit con la autoconfiguración indicada y programas de conteo de reciclaje digital, función de recolección de datos y un servidor web. El transceptor 187 inalámbrico (por ejemplo un transceptor 802.11 inalámbrico) utilizado en el controlador 1800 permite la comunicación del controlador 1800 con una red Ethernet inalámbrica. El transceptor 187 inalámbrico puede conectarse con otras redes inalámbricas (por ejemplo otras redes 802.11) tales como enrutadores y computadores portátiles con módems inalámbricos. La memoria 188 de expansión, por ejemplo, una memoria miniatura USB o similar, proporciona memoria externa para el controlador. Una interfaz 189 de entrada/salida de expansión puede proporcionarse, por ejemplo, con cinco entradas y dos conectores de salida, los cuales pueden comunicarse con un módulo 30 de expansión de (E/S) entrada/salida, o módulos de expansión de E/S similares múltiples. El suministro 181 de potencia, el filtro 182 X10, sensor 1894 de temperatura, conmutadores/pantallas 185 de entrada de usuario, y acondicionamiento de señal y conmutadores 186 , pueden ser similares a los componentes respectivos mostrados en el sistema 3 en la FIGURA 3 .

El módulo 30 de expansión de E/S puede interconectarse con unidades de compresor múltiples (no mostradas), las cuales pueden controlarse de manera individual por el controlador 18 . El módulo 30 de expansión de E/S puede incluir una comunicación y módulo 301 de potencia, un microcontrolador 302 , un sensor 302 de temperatura (por ejemplo un termopar interno en el PCB) y un módulo 304 de acondicionamiento de señal el cual se comunica con las señales de entrada y salida del termostato, recibe consumo de energía eléctrica, temperatura y/o señales de humedad. El microcontrolador 302 puede ser, por ejemplo, un microcontrolador de 16 bits. El módulo 30 también puede tener cuatro conexiones de conductor para el tablero base (por ejemplo 2 para las redes de área de controlador (CAN) , dos para energizar) , y puede conectarse en cadena con módulos de expansión de E/S similares múltiples, por ejemplo, hasta 7 o más módulos de expansión de E/S. El módulo 30 de expansión de E/S puede utilizarse para conectar un wattnode y entradas del sensor de temperatura y proporcionados dos entradas digitales que pueden controlarse desde el tablero base. El módulo de expansión E/S también puede ser capaz de recibir información de temperatura desde el sensor 22 de temperatura (no mostrado) . El módulo 30 de expansión de E/S también puede energizarse directamente desde la red eléctrica de 120V (no mostrada) en lugar de mediante el controlador 1800.

La FIGURA 7 es una ilustración en perspectiva de un sensor 22 de temperatura de zona, controlador 1800 electrónico, módulo 30 de expansión de E/S, y un módulo 30A de expansión de E/S adicional similar al módulo 30. Como se muestra en la cara del controlador 1800 electrónico, el botón 226 de selección de pulsar el botón puede operarse manualmente para seleccionar la aplicación (por ejemplo calentamiento, aire acondicionado, y/o refrigeración) , y el botón 227 de pulsación puede utilizarse para seleccionar el modo de operación (por ejemplo fase en marcha, ejecución normal, ejecución extendida, o derivación) . Las luces de estado en el controlador 1800 pueden proporcionarse como se ilustra.

Con respecto al sistema 4 de controlador mostrado en la FIGURA 6-7, el TCP/IP inalámbrico puede servir para al menos dos funciones. Primero, puede se el método de comunicación utilizado para las técnicas de instalación para configurar el controlador. También, el propietario o arrendatario del edificio o dueño de la casa pueden utilizarlo para conectar el controlador a una red 802.11 de pequeña empresa u hogar existente. Como se indica, el controlador 1800 en esta configuración tiene un servidor en la web incorporado y puede ser capaz de servir a sus propias páginas web para ( 1 ) configuración, ( 2 ) estado y ( 3 ) presentación de la información del historial que incluye gráficas. El controlador 1800 también puede ofrecer una configuración doble dependiendo de la aplicación, por ejemplo, enfriamiento y calentamiento o refrigeración. En este aspecto, las luces del estado LED mostradas en la cara del controlador 1800 y los módulos 3 0 y 30A de expansión de E/S en la FIGURA 7 pueden relacionarse con las indicaciones listadas en la Tabla I.

Tabla I La FIGURA 8 ilustra el uso de un controlador 1801 HVAC&R en una configuración en red. Como se muestra en la FIGURA 8, el sistema 5 de control HVAC&R incluye una unidad 1801 de controlador, sensor 22 de temperatura remota, y concentradores 40, 40A, 40B de datos habilitados por la web, los cuales se conectan a la red eléctrica 10 del edificio que suministra 120 VAC, y tableros 30, 30A, y 30B de entrada-salida de expansión. El sensor 22 de temperatura remota puede ser la misma como en la FIGURA 3 y el controlador 1801 electrónico puede ser similar al controlador 1800 de la FIGURA 6 con diversas modificaciones adicionales. El microcontrolador 1831 también puede incluir un microprocesador/microchip de 32 bit con la autoconfiguración indicada y programas de contador de reciclaje digital, función de recolección de datos y un servidor web. Un transceptor 1871 de RF inalámbrico puede incluirse en un controlador 1801. El transceptor 1871 de RF inalámbrico y/o transceptor 187 inalámbrico puede utilizarse en el controlador 1801 para permitir la comunicación del controlador 801 con una red de RF inalámbrica y/o red ethernet inalámbrica, respectivamente. El transceptor 187 RF inalámbrico puede ser, por ejemplo, un transceptor ZigBee RF 802.15.4 inalámbrico, utilizando una red en maya para proporcionar comunicación bidireccional con otros controladores y el concentrador 40 de datos. El suministro 181 de energía, microcontrolador 1831, el filtro 182 X10, sensor 184 de temperatura, conmutadores/pantalla 185 de entrada de usuario, condicionamiento de señal y conmutadores 186, memoria 188 de expansión, interfaz 189 de entrada/salida de expansión, módulo 30 (30A) de expansión de E/S puede ser similar a los componentes respectivos utilizados en el sistema 4 mostrado en la FIGURA 6. El tablero base de entrada/salida puede comprender, por ejemplo, cinco entradas y dos conectores de salida y la E/S expandible puede tener, por ejemplo hasta siete módulos de entrada/salida de interfaz CAN para sitios de compresores múltiples como una opción. El controlador 1801 puede comunicarse mediante el transceptor 1871 inalámbrico a uno o más concentradores de datos, como se muestra como pasarelas 40, 40A, y 40B. La pasarela 40, y similar a las unidades 40A y 40B, pueden comprender un tablero base 401 de capa elevada que comprende un controlador de red, y un modelo 402 enrutador que tiene un enrutador con un modo aircard (por ejemplo acceso a la Internet GSM) o LAN (ethernet) para el acceso a la Internet 42 y al servidor 44 de nube. El concentrador 40 de datos puede ser un dispositivo comercial y funcionalmente servir como una pasarela entre el TCP/IP y RF inalámbrico. Puede contener una función de enrutamiento para conectar la red RF desde cada uno de los controladores en red con TCP/IP. El concentrador de datos opcionalmente puede incluir uno o más módulos de E/O.

Aunque un propósito principal del concentrador 40 de datos puede ser servir como una pasarela, también puede tener la capacidad de detectar la E/S. Esta capacidad puede utilizarse en situaciones donde el concentrador de datos se coloca cerca de la instalación de distribución eléctrica donde el consumo de energía eléctrica puede detectarse fácilmente. Tanto el CAT5 alámbrico como el acceso GSM inalámbrico puede soportarse. El acceso GSM puede requerir una suscripción a una portadora (por ejemplo, Verizon, TMovile, etc.), y un aircard. El concentrador de datos puede tener un servidor web incorporado con pantallas para configurar la red y características de registro de datos.

El servidor 44 de nube puede utilizar espacio de servidor alquilado para que el hardware y el software puedan diseñarse específicamente para el sistema en red. El servidor de nube puede proporcionar clientes, técnicos y proveedores de sistema con acceso seguro a las instalaciones servidas por un concentrador de datos. El servidor puede almacenar cuentas individuales y sus derechos de acceso a datos (localizado en el servidor) y redes. Todos los datos registrados de los controladores individuales pueden enviarse a través de una red de maya RF a través de un concentrador de datos donde los datos se reformulan en el formato TCP/IP y transmiten al servidor de nube donde pueden almacenarse permanentemente. El servidor de nube puede utilizar el software LAMP de dominio público (Linux, servidor Apache, base de datos MySQL, lenguaje de aplicación de PHP) . El sistema de gestión de contenido puede basarse en el software triple de dominio público .

La FIGURA 9 es una ilustración en perspectiva de un sensor 22 de temperatura de zona, controlador 1801 electrónico, y módulo 30 de expansión E/S, módulo 30A de expansión E/S adicional y uno o más módulo 30B de expansión E/S adicional similar al módulo 30. Como se muestra en la cara del controlador 1801 electrónico, el botón 226 se selecciona del botón de pulsación puede operarse manualmente para seleccionar la aplicación (calentamiento, aire acondicionado, refrigeración, y botón 227 de pulsación puede utilizarse para seleccionar el modo de pulsación (por ejemplo fase en marcha, ejecución normal, ejecución extendida, derivación) . Las luces de estado en el controlador 1801 pueden proporcionarse como se ilustra.

La FIGURA 10 es una ilustración en perspectiva del controlador 1801 conectado a un enrutador 402 existe comercial con una aircard 403 para acceso a la Internet.

La FIGURA 11 muestra un sistema 50 HVAC&R controlador en red que abarca el controlador 1801, concentrador 40 de datos, internet 42, servidor 44 de nube y uno o más unidades 20 de carga HVAC&R bajo el control del sistema 50. Un dispositivo 21 de entrada de usuario remoto, tal como una computadora personal, puede comunicarse con el controlador 1801 mediante un enlace 23 inalámbrico o ethernet. Las luces de estado mostradas en la cara del controlador 1801 y concentrador 40 de datos (módulo 30 y 30A de expansión de E/S en la FIGURA 9) pueden relacionarse con las indicaciones enlistadas en la Tabla II.

Tabla II Un diagrama de flujo se muestra en la Figura 12 de un proceso 100 para utilizar un programa de control que abarca autoconfiguración y programas de contador de reciclaje digital ejecutados en un controlador de la presente invención. Siguiendo la ilustración del controlador electrónico que contiene un programa de autoconfiguración y un programa de contador de reciclaje digital, el programa de autoconfiguración ingresa a una fase en marcha. Durante esta fase, el controlador OEM existente en la unidad de carga se permite ejecutar normalmente para diversos ciclos de operación. Idealmente, dos señales se detectan y registran durante la fase en marcha, las cuales son el comando de termostato en al menos la temperatura de espacio condicionada (y/o al menos otro factor de medición ambiente) . Como se indica, en aplicaciones donde el sensor de temperatura de espacio condicionada se ausenta, por ejemplo, la señal de temperatura puede estimarse desde la sincronización de señal de control OEM y datos ASHRAE existentes para los valores de temperatura de punto establecido e histéresis. En las aplicaciones de refrigeración y calentamiento, entradas de sensor adicional pueden utilizarse para mejorar la exactitud del modelo.

Con más detalle, después de instalar el controlador en la línea que conecta el termostato existente en la unidad de carga y que monta la unidad de carga de controlador en la lámina o de otro modo cerca de la unidad de carga, y también opcionalmente se instala por separado el sensor de temperatura remoto (por ejemplo como una unidad de contenido) en la zona para controlarse, tal como se describe, un técnico o usuario puede encender la unidad de controlador con un botón de pulsación o conmutador en el dispositivo y pulsa una botón o enciende el dispositivo de controlador para iniciar una fase en marcha del programa de control para registrar los datos OEM en la unidad de carga sobre una pluralidad de ciclos. La inscripción de los datos OEM tal como en esta manera, se muestra en la etapa 101 en la FIGURA 12. Los ciclos de unidad de carga, tales como para un horno o compresor, pueden comprender, por ejemplo, ciclos de "encendido" de 4 a 8 minutos / de "apagado" de 1-5 minutos, u otro ciclo.

Una vez que los datos de rendimiento se han registrado en la fase en marcha, el programa de autoconfiguración puede realizar los cálculos siguientes: Fase 1: Rendimiento de Control OEM. Las métricas siguientes se estiman para los datos de rendimiento colocados durante el período en marcha: temperatura de espacio condicionada máxima, temperatura de espacio condicionada mínima, banda muerta de histéresis de temperatura de espacio condicionada, tiempo del ciclo del controlador OEM, y el punto de ajuste de temperatura de espacio se estima. Para estas métricas, un estimado inicial de duración de "encendido" y "apagado" de los ciclos de cara pueden estimarse, mostrados como etapa 108 en la FIGURA 12. Como se indica, en situaciones donde el sensor de temperatura de espacio condicionada no se presenta o no se utiliza, por ejemplo, el valor de punto establecido de temperatura de espacio puede seleccionarse del ASHRAE 55 o referencia similar y la banda muerta de histéresis puede especificarse como ya sea -16.66 ó -15.55°C (2 ó 4 grados Fahrenheit (°F)), por ejemplo, otros márgenes de temperatura, dependiendo de la duración del tiempo de ciclo de OEM y la temperatura de ambiente exterior. Los valores de temperatura de espacio condicionado máxima y mínima pueden después calcularse utilizando los valores de punto establecido de temperatura e histéresis.

Fase 2: Modelado: Los parámetros de un modelo matemático dinámico se ajustan a los datos de rendimiento en marcha para modelar el comportamiento del equipo instalado, tal como se indica en la etapa 102 en la FIGURA 12. La entrada de modelo es la señal de controlador de ambiente OEM y la salida del modelo son la temperatura de espacio condicionada (u otro factor ambiental) y el consumo de energía de equipo para el equipo energizado eléctricamente y por combustión. La forma del modelo, en base a las Leyes de Newton de Enfriamiento, contiene un retraso proporcional y posible a términos de capacitancia que se utilizan para modelar la energía térmica residual en la bobina de enfriamiento o calentador y las dinámicas de transporte y del fluido de trabajo a través de los ductos y tuberías. El modelo matemático dinámico se utiliza para modelar la masa térmica y resistencia térmica del espacio condicionado. El consumo de energía se estima en base a la señal de controlador y adicionalmente a la información de la placa del fabricante del equipo.

Fase 3: Optimización: Utilizando el modelo desarrollado en la Fase 2, un método de búsqueda numérico se emplea para estimar los tiempos de "encendido" y "apagado" óptimos que definen la señal de comando DRC para aplicarse por el controlador en la unidad de carga en lugar del control de señal OEM esto se muestra como etapa 103 en la FIGURA 12. El índice de rendimiento que se calcula contiene tres términos: (1) consumo de energía, (2) variación de temperatura de espacio condicionada desde el punto de ajuste, y (3) variación de temperatura de espacio condicionada. Cada término se normaliza y tiene una variable de peso de penalización de escala asociada asignada a ésta. Al alternar la proporción de los tres pesos de penalización, el programa se vuelve capaz de tres modos distintos de operación automática; control de energía mínima, control de respuesta de demanda, y control de limitación de potencia. Un modo de operación se selecciona (fase 104) y una aplicación de cualquiera de los pesos de índice de rendimiento seleccionados (etapa 105) también se ingresan para propósitos de realización de la evaluación de índice de rendimiento (etapa 103) .

El costo de la electricidad se basa en dos elementos; (1) el consumo total de k y (2) la demanda de Pico de kW. El consumo total de kW es (idealmente) proporcional al tiempo de ejecución de equipo. La demanda de Pico kW es el valor promedio mayor del consumo de kW en un intervalo o ventanilla de 15 o 30 minutos. El valor de demanda Pico de kW se utiliza para determinar cuántas cargas de electricidad se establecen. La electricidad se carga en diferentes "proporciones del bloque de descenso" de kwh, cada uno de los cuales tiene un costo de kwh asociado con ésta. El primer bloque (el primero que se llene) es el más costoso; el segundo bloque (el primer que se llene después) es el menos costoso, y así sucesivamente. Dando un consumo total de kW constante, el costo total de electricidad puede variar por el valor de demanda Pico de kW, entre menor sea el valor de la demanda Pico de kW hecha, menor será el costo. El costo de petróleo y gas se basa solamente en un elemento; el consumo total, una carga separada para la demanda pico normalmente se presenta para el petróleo y gas. El siguiente índice de rendimiento cuadrático integrado de tiempo puede ser la base para la minimización: J = fo t(Q 2] + Ro2x + So22) di en donde T = duración de tiempo del conjunto de datos de rendimiento (típicamente uno o diversos ciclos del controlador OEM) ; u = señal de control binaria DRC que consiste regular los tiempos de "encendido" y "apagado" separados, u tiene un valor de 1 cuando la señal se encuentra "encendida" y un valor de 0 cuando la señal se encuentra "apagada", ei = Erros de temperatura estimado entre el algoritmo DRC y el punto de ajuste de temperatura de control OEM; ß2 = Variación de temperatura estimada del modelo cuando excita por la señal de control de DRC; Q = Variable de peso (penalización) colocado en el tiempo de ejecución del control de DRC (este minimiza el tiempo de ejecución acumulado del DRC y por lo tanto del consumo de energía del sistema HVAC&R) ; R = Variable de peso (penalización) da importancia de mantenimiento a la temperatura de punto de ajuste en el valor de ajuste OEM (este valor se da o asigna cuando uno quiere o logra la temperatura de punto de ajuste) ; S = variable de peso (penalización) da importancia a la variación de temperatura controlada. Incrementar o asignar el peso al valor S disminuirá la variación en la temperatura controlada y resultará en más de una respuesta de temperatura controlada de línea recta, minimizando así la rotación de temperatura.

Cuando el programa DRC se opera en el modo de energía mínima, el valor de peso nQ" elige, de moque que Qu2 tiene una magnitud mucho mayor que el valor "R" y una magnitud ligeramente mayor que el valor de "5" y el índice J de rendimiento, se minimiza al calcular la trayectoria "u" óptima. Esto significa que minimizar el tiempo de ejecución general del control de DRC es más importante que mantener la temperatura del punto de ajuste, aunque mantener una pequeña variación de temperatura alrededor del punto de ajuste también es importante. Este método de control puede aplicarse a la electricidad o combustible fósil (gas y petróleo) energizado por dispositivos de calentamiento y enfriamiento. El modelo de la ase 2 se utiliza para crear las señales de temperatura y potencia requeridas para evaluar los términos de error, el y e2, en el índice de rendimiento. Mientras en el modo de energía mínima, el programa DRC opera de una manera que minimiza principalmente el consumo de energía del equipo mientras que en segundo lugar mantiene las temperaturas de espacio contenidas cerca del punto de ajuste del controlador OEM. Generalmente, un pequeño error existe entre el punto de ajuste de temperatura de DRC y el punto de ajuste del controlador OEM; sin embargo, la variación de temperatura de DRC normalmente será menor que aquella del controlador OEM.

Cuando el programa DRC opera en el modo del Límite de Potencia, el valor de peso "R" se elige de modo que Re2i tiene una magnitud mucho mayor que el término "(?" y una magnitud ligeramente mayor que el término nS" y el índice J de rendimiento, se minimiza al calcular la trayectoria wu" óptima. Mientras que en el modo de Límite de Potencia, el DRC es forzado a obedecer el índice de rendimiento, aunque también es sometido a limitar el tiempo de ejecución general de DRC a una fracción del tiempo de ejecución OEM, típicamente los márgenes de fracción son de aproximadamente 80% a 90%. El efecto resultante es una señal de control de DRC que alcanza el punto de ajuste OEM aunque lo forza a ocurrir en una manera que reduce la proporción general de tiempo y de temperatura separada condicionada (gradiente) mientras que el espacio se enfría o calienta. Ya que la gradiente de temperatura de espacio condicionado es directamente proporcional a la potencia consumida por el tiempo de unidad, esté método de control limita efectivamente la carga de demanda eléctrica y se utiliza de manera más efectiva en el equipo que se energetiza eléctricamente. De este modo, incluyendo los ajustes de peso previamente descritos, también puede utilizarse para el control de respuesta de demanda. Mientras que en el modo de Respuesta de Demanda, principalmente el programa DRC opera el equipo para mantener un punto de ajuste de temperatura proporcionado desde una fuente externa y que se comunica con el controlador electrónico mediante la red alámbrica o inalámbrica de la presente invención. Este modo se utiliza para dirigir la función de respuesta de demanda integral a la mayoría de las Compañías de Servicio de Energía (ESCOs) . Mientras en el modo de regulación de temperatura, los comandos de puntos de ajuste de temperatura del controlador OEM se ignoran.

Durante la optimización del programa de DRC utilizando el programa de autoconfiguración, límites (restricciones) se imponen en las duraciones de tiempo de "encendido" y "apagado" aceptables de la señal "u" para dirigir cuestiones que incluyen ciclado reducido, falta de petróleo, condensación, y otras cuestiones relacionadas con máquina y funcionamiento de sistema. El programa de autoconfiguración puede realizar un modelo basado en el cálculo de optimización que determina automáticamente las duraciones de tiempo de "encendido" y "apagado" óptimas para el programa de DRC. La optimización del programa de DRC puede incluir, por ejemplo, el bucle que incluye las etapas 103 , 106 , 107 , 109 y 110 en la FIGURA 12 .

Tras la finalización de la Fase 3 , el programa de control transita a su fase de curso normal bajo el control del programa 111 de DRC. En una fase de ejecución normal, el programa de contador de reciclaje digital (DRC) puede estar en control del equipo utilizando los valores de tiempo de "encendido" y "apagado" utilizados calculados durante el uso de consumo del programa de autoconfiguración. En esta fase de ejecución normal, el programa de DRC es capaz de ejecutar en cualquiera de los tres modos que comprenden energía máxima, respuesta de demanda, o límite de potencia. Por ejemplo, un modo de operación puede basarse en una configuración por defecto en el controlador y/o un modo seleccionado por un usuario mediante el dispositivo de entrada de usuario en el controlador o un dispositivo 21 de entrada remota que puede comunicarse con el controlador 18 (1800, 1801) , tal como se muestra en la FIGURA 13. El dispositivo 21 de entrada puede tener, por ejemplo, una interfaz 211 de usuario que incluye una pantalla 212 y un pad 213 de control. Por ejemplo, un modo de operación puede seleccionarse e ingresarse al controlador 18 (1800, 1801) mediante la interfaz 211 de usuario mediante el enlace 23 de comunicación (por ejemplo, RF inalámbrica, ethernet) . En la ilustración de la FIGURA 14, un menú de selección de modo de configuración ilustrativo se despliega en la pantalla 211 del dispositivo 21 de entrada, mostrando tres modos distintos de operación /automática disponible como opciones de selección (las cuales pueden anular cualesquier configuraciones por defecto en este aspecto) , las cuales incluyen: (1) Control de Energía Mínimo; (2) Control de Respuesta de Demanda; o (3) Control de Límite de Potencia. Uno de estos modos de operación puede seleccionarse para la implementación por el controlador 18 (1800, 1801). La selección de una de las opciones (1), (2) y (3) de modo de configuración puede hacerse directamente mediante una interfaz de pantalla táctil o como se guía visualmente por una flecha de control, tal como se dirige por una almohadilla táctil de computadora o fecha de cursor de ratón o por una pulsación de teclado mediante el teclado de computadora, o control de comando de reconocimiento de audio, y así sucesivamente. Una selección tentativa entre las opciones puede mostrarse, por ejemplo al resaltar, y así sucesivamente. Selecciones de opción pueden confirmarse, por ejemplo mediante una pulsación en la pantalla táctil, haciendo clic en el ratón, mediante una pulsación en el teclado guiada, un comando de audio, y así sucesivamente. Si no se ingresa una selección de modo de configuración por el usuario, una selección por defecto puede codificarse del otro lado, la cual tendrá efecto. Después de la selección de un modo de configuración, ya sea por la entrada de usuario o por defecto, una variable Q, R y S ponderada puede asignarse automáticamente dando importancia al consumo de energía, regulación de temperatura, y límite de potencia en base al modo de configuración previamente seleccionado, en la fórmula de índice de rendimiento utilizada para determinar J, o una pantalla adicional, no mostrada, puede desplegarse en el dispositivo 21 de entrada para permitir a un técnico o usuario hacer ajuste de esos valores.

El dispositivo de controlador electrónico puede comprender un modo de anulación que es capaz de ajustar más el contador de reciclaje digital para un período de tiempo. El dispositivo de controlador electrónico puede operarse en donde el modo de anulación responde a factores temporales que afectan tanto la temperatura como humedad o ambas .

De esta manera, por ejemplo, un controlador electrónico que tiene una autoconfiguración indicada y programa de contador de reciclaje digital es operable para sustituir una señal de control de termostato con una señal de control binario modulada que se ha preconfigurado en una manera automatizada. Entre otros beneficios y ventajas los sistemas HVAC&R existentes, por ejemplo pueden realizar el controlador presente y otros sensores asociados y complementario tal como se ilustra en la presente para mejorar el consumo de energía y reducir los costos de energía del equipo de calentamiento, enfriamiento y refrigeración, monitor y/o registro de la información de comodidad y consumo de energía (recolección de datos), y/o control de comunicación y/o información de captura de datos direccionalmente a través de la Internet y redes inalámbricas . A través de la conectividad de la Internet los sistemas que utilizan el controlador pueden ser capaz, por ejemplo, de soportar el control de repuesta de demanda por ejemplo, sobre un margen de ciclos de reducción que varían de 0% (equipo apagado - nivel 1) a márgenes de ciclo indeterminados (niveles 2 y 3), así como validación de ahorro de energía utilizando las características de recolección de datos, y límite de potencia.

Donde el usuario de un controlador de la presente invención participa en un programa de asistencia de energía de servicios, por ejemplo, el sistema en red también puede proporcionar captura de datos y registros en consumo de energía y/o reducción, lo cual puede ser aceptable para una compañía de servicio de energía (ESCO) o proveedores de servicios de energía. Esta función de límite de potencia también puede asegurar que el equipo nunca opera en una manera que extrae más de un valor de potencia de punto establecido (esto es para el consumo eléctrico solamente) . Esta característica puede proporcionar a los consumidores con un método eficiente para controlar las cargas de demanda- de electricidad. También a través de la conectividad del internet opcional, el sistema puede ser capaz de interconectar con los Sistemas de Gestión de Energía de Edificios (EMS) que soportan el protocolo IP de internet así como las funciones SmartGrid que utilizan la Internet como su mecanismo de transporte de comunicación.

La presente invención aclarará adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, cuales se pretenden para ser solamente ejemplares de la presente invención. A menos que se indique lo contrario, todas las cantidades, porcentajes, proporciones y similares utilizadas en la presente son en pesos .

EJEMPLOS Ejemplo 1: Este ejemplo ilustra el comportamiento de temperatura del espacio condicionado mientras opera el algoritmo en el modo de energía mínima para una aplicación de enfriamiento. Los tres esquemas mostrados en las FIGURAS 15, 16 Y 17, la FIGURA 15 muestra el comportamiento del control OEM ("Comando de Control OEM") y su temperatura de espacio condicionada correspondiente (anterior) . La temperatura de espacio condicionada varía entre los valores de banda muerta altos y bajos 20°C y 18.88°C (68°F y 66°F) . El valor de punto de ajuste de temperatura OEM se encuentra a la mitad entre las bandas muertas e indicada como T* . El control objetivo del termostato OEM es mantener la temperatura de espacio condicionada' en T* con variaciones que no excedan los valores de banda muerta altos y bajos.

Los esquemas de las FIGURAS 16 y 17 muestran dos señales de control de DRC y sus temperaturas de espacio condicionadas asociadas para dos configuraciones diferentes de los parámetros de peso. En el esquema de la FIGURA 16, los parámetros de la fórmula indicada para calcular el índice ("J") de rendimiento se establecen para Q = 10, R=l, y S=l.

Estos lugares ponderados tienen penalizaciones significantes en la reducción de tiempo de ejecución y una cierta penalización significante en el mantenimiento del punto de ajuste de temperatura de DRC en el valor OEM y manteniendo una pequeña variación en la señal de temperatura. Como se observa en el esquema de temperatura de la FIGURA 16, la temperatura nunca alcanza un valor mínimo de la banda muerta de temperatura 18.88°C (66°F) , aunque en cambio varía entre el valor de banda muerta elevado 20°C (68°F) y el valor de punto establecido OEM (T*) . El período general del perfil de temperatura no se modifica del valor OEM (t2), sin embargo el tiempo de ejecución se reduce de 16 y 15.5 unidades de tiempo .

En el esquema de la FIGURA 17, los parámetros de la fórmula índice de rendimiento se establecen para Q = 10, R=0.1, y S=l. Como se ve en el esquema de temperatura de la FIGURA 17, la temperatura no alcanza el punto de ajuste de temperatura OEM y permanece en el margen superior de 30% del margen de temperatura OEM. El período general del perfil de temperatura no se modifica del valor (t2) OEM, y el tiempo de ejecución se reduce de 16 a 18 unidades de tiempo.

Ejemplo 2 Este ejemplo ilustra el comportamiento de temperatura del espacio condicionado mientras opera el algoritmo en el modo de límite de potencia para una aplicación de enfriamiento. En los dos esquemas de las FIGURAS 18 y 19, el esquema de la FIGURA 18 muestra el comportamiento del control OEM ("Comando de Control OEM") y su temperatura de espacio condicionada correspondiente (anterior) . La temperatura de espacio condicionada varía entre los valores de banda muerta elevados y bajos (T-elevado y T-bajo) . En el valor de punto de ajuste de temperatura OEM se encuentra la mitad entre las bandas muertas o indicado como T* . El control objetivo del termostato OEM es limitar o minimizar el tiempo de ejecución durante los intervalos de las unidades de tiempo ti o menos (esto es ilustrativo y se elige como un tiempo de "encendido" del controlador OEM. Este valor de tiempo puede corresponder con la ventanilla de tiempo utilizada para calcular la carga de demanda eléctrica (típicamente de 15 a 30 minutos) . Un segundo objetivo es para el algoritmo de DRC mantener el mismo punto de ajuste de temperatura como el controlador OEM.

En el esquema de la FIGURA 19, los parámetros de peso de la fórmula de índice de rendimiento cuadrático integrado se establecen para Q = 1, R=10, S=l . En un límite de tiempo de ejecución de 80% también se aplica a la señal de control de DRC (objetivo del tiempo de ejecución de DRC en el período de tiempo = ti para ser 80% de la rutina de ejecución OEM. Como se ve en el esquema de temperatura de la FIGURA 19, la temperatura no mantiene el punto de ajuste de temperatura OEM en promedio; sin embargo la proporción de tiempo de temperatura general del cambio es menor que la del controlador OEM mientras el espacio condicionado se enfría. Durante las unidades de tiempo ti el tiempo de ejecución de controlador OEM es de ocho unidades y el tiempo de ejecución de DRC es de 6.2 unidades de tiempo, una reducción de aproximadamente 20% se desea. Como un efecto asociado es al alargamiento del período del controlador de DRC para ser mayor que aquel del controlador OEM (período OEM = t2, período DRC = ti - t3 ) .

Como se muestra en el ejemplo, un controlador que incluye un programa de control con un modo de autoconfiguración que realiza un cálculo de optimización basado en modelo puede automáticamente determinar las duraciones de tiempo de "encendido" y "apagado" óptimas para un programa de DRC .

El solicitante incorpora específicamente en todo el contenido de las todas las referencias citadas en esta descripción. Además, cuando una cantidad, concentración u otro valor o parámetro se proporciona ya sea como un margen, margen preferido o una lista de valores preferidos superiores y valores preferidos inferiores, se entenderá y describirá específicamente en todos los márgenes formados a partir de cualquier par o cualquier límite de margen superior valor preferido y cualquier límite de margen superior o valor preferido y cualquier límite de margen inferior o valor preferido, independientemente de si los márgenes se describen por separado. Cuando un margen de valores numéricos se describe en la presente, a menos de que se indique lo contrario, el margen se pretende para incluir los criterios de valoración de los mismos, y todos los números, enteros y fracciones dentro del margen. No se pretende que el alcance de la invención se limite a valores específicos descritos cuando se define un margen.

Otras modalidades de la presente invención serán aparentes para aquellos con experiencia en la técnica de la consideración de la presente especificación y práctica de la presente invención descrita en la presente. Se pretende que la presente especificación y ejemplos se consideren solamente como ejemplares con un verdadero alcance y espíritu de la invención que se indica por las siguientes reivindicaciones y equivalentes de las mismas.

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de controlador electrónico para el control automático de un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración, caracterizado porque comprende: un contador de reciclaje digital que es capaz de interceptar un comando de termostato para enfriamiento, refrigeración o calentamiento y remplazando tal comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado", y un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende un programa que incluye un modo de autoconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y es capaz de determinar un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de los mismos, y en donde el programa es capaz de ajustar los estados de "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustado.

2. El dispositivo del controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el dispositivo de controlador electrónico además comprende un modo de anulación que es capaz de ajustar más el contador de reciclaje digital durante un período de tiempo.

3. El dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde el modo de anulación responde a los factores temporales que afectan la temperatura o humedad o ambos .

4. El dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el estado "encendido" tiene un valor constante y una señal de duración para cada estado "encendido" y el estado "apagado" tiene un valor constante y señal de duración para cada estado "apagado" para el rendimiento ajustado.

5. El dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde al determinar el rendimiento ajustado se presenta dos o más veces .

6. El dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde la fase en marcha se repite una o más veces utilizando el rendimiento actual del sistema HVAC&R como el rendimiento de línea base.

7. El dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de controlador electrónico es operable en donde el modo de autoconfiguración procesa datos desde el rendimiento de línea base o datos de configuración para proporcionar estimados en una temperatura de espacio condicionada máxima, una temperatura de espacio condicionada mínima, una banda muerta de histéresis de temperatura de espacio condicionado, un tiempo de ciclo de controlador, y un punto establecido de temperatura de espacio y creando un modelo matemático dinámico en base a los datos, y determinando un modelo matemático dinámico ajustado a partir de los requisitos de rendimiento ingresados en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de los mismos y ajustar el contador de reciclaje digital en base al modelo matemático dinámico ajustado.

8. El dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el programa del dispositivo de controlador electrónico es adicionalmente operable para procesar señales de sensor relacionadas con la presión de compresor, proporción de fluido, o ambos, detectados y recibidos desde una unidad de carga de refrigeración o calentamiento HVAC&R.

9. Un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración que comprende una unidad de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración y el dispositivo de controlador electrónico de conformidad con la reivindicación 1, que sustituye una señal de control del termostato del sistema HVAC&R con la señal de control binaria modulada desde el dispositivo del controlador electrónico.

10. Un sistema para control automático de un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración, caracterizado porque comprende : un termostato, un dispositivo de controlador electrónico, al menos una unidad de carga HVAC&R conectado de manera operable a una línea de suministro de potencia, en donde el controlador electrónico que comprende (a) un contador de reciclaje digital que es capaz de interceptar un comando de termostato para al menos una unidad de carga y remplazar el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado", y (b) un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende un programa que incluye un modo de autoconfiguración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y es capaz de determinar un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de las mismas, y en donde el programa es capaz de a ustar los estados "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustado .

' 11. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende al menso una temperatura remota y/o sensor de humedad que puede operarse para detectar una temperatura y/o humedad en una zona para ser temperatura o humedad condicionada y el dispositivo de controlador electrónico operable para obtener una señal de temperatura del mismo.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el sistema es operable para estimar una señal de temperatura, una sincronización de señal de control OEM y datos ASHRAE existentes para los valores de punto de ajuste y temperatura de histéresis.

13. Un sistema para control automático de un sistema (HVAC&R) de calentamiento, ventilación, aire acondicionado o refrigeración, caracterizado porque comprende: un termostato, un dispositivo de controlador electrónico, al menos un sensor de temperatura remota, al menos una unidad de carga' HVAC&R, operable conectado a una línea de suministro de potencia, en donde al menos un sensor de temperatura remota que es operable para detectar una temperatura en una zona para ser temperatura o humedad condicionada y transmitir una señal en el mismo al controlador electrónico mediante la línea de suministro de potencia; y el controlador electrónico que comprende (a) un contador de reciclaje digital que es capaz de interceptar un comando de termostato para al menos una unidad de carga y remplazar el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado", y (b) un medio de almacenamiento legible por computadora que comprende un programa que incluye un modo de auto-configuración que es capaz de determinar un rendimiento de línea base del sistema HVAC&R a través de una fase en marcha y es capaz de determinar un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o de cualquier combinación de los mismos, y en donde el programa es capaz de justar los estados "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital en base a la determinación de rendimiento ajustado.

14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque al menos un sensor de temperatura comprende un sensor de temperatura diferente que un sensor de temperatura existente en el termostato.

15. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque al menos un sensor de temperatura remoto comprende un sensor de temperatura existente en el termostato .

16. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el controlador electrónico además comprende un transceptor inalámbrico operable para comunicarse con una red Ethernet inalámbrica, y una interfaz de E/S de expansión para comunicarse con al menos un módulo de expansión de E/S, en donde el sistema es operable para un control de unidad de carga múltiple.

17. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el controlador electrónico además comprende un transceptor inalámbrico operable para comunicarse con una red de Ethernet inalámbrica y un transceptor RF inalámbrico operable para comunicarse con una red RF inalámbrica, y una interfaz de E/S de expansión para comunicarse con al menos un módulo de expansión E/S, y además incluye al menos un concentrador de datos operable para comunicarse con el controlador electrónico y el controlador de datos que incluye un enrutador y aircard o LAN de edificio para enlazar con la Internet y un servidor de nube, en donde el sistema es operable para el control de unidad de carga múltiple y gestión de consumo de energía y mantenimiento del registro .

18. Un método para controlar automáticamente y gestionar la demanda de carga y operación de una unidad de carga HVAC&R energizado por electricidad, caracterizado porque comprende las etapas de: conectar eléctricamente un controlador en una línea de señal de control entre un termostato para un dispositivo de carga y un conmutador de control de carga de equipo para el dispositivo de carga, en donde el controlador comprende un medio de almacenamiento legible por computadora y un contador de reciclaje digital; realizar una fase en marcha con el controlador que comprende, mientras opera el dispositivo de marcha para una pluralidad de ciclos de operación, ejecutando un programa en marcha obtenido desde el medio de almacenamiento legible por computadora que incluye un modo de auto-configuración, en donde el programa en marcha determina el rendimiento de línea de base de la unidad de carga HVAC&R a través de una fase en marcha de operación del dispositivo de carga, y determina un rendimiento ajustado en base al consumo de energía, regulación de temperatura, regulación de humedad, o límite de potencia o cualquier combinación de los mismos para el dispositivo de carga; y interceptar al menos un comando de termostato para el enfriamiento, refrigeración o calentamiento en el controlador y el contador de reciclaje digital remplazando el comando de termostato con una señal binaria modulada que opera en un estado "encendido" o estado "apagado" para ajustar los estados "encendido" y "apagado" del contador de reciclaje digital con un programa de contador de reciclaje digital en base a la deferminacion de rendimiento ajustado.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque aplicar el programa a un compresor de capacidad simple o múltiple de un sistema de aire acondicionado en donde el compresor es operable para recibir un comando de enfriamiento desde un termostato o BMS para producir aire de suministro utilizado para enfriar un espacio acondicionado, en donde el programa aplicado minimiza el uso de energía eléctrica mientras mantiene la temperatura de espacio condicionado cerca del punto de ajuste del controlador OEM.

20. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la unidad de carga HVAC&R es un sistema de calentador o caldera energizado por cualquier combustible fósil o eléctrico.

21. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la unidad de carga HVAC&R es un sistema de congelador que incluye opcionalmente compresores simples o múltiples.

22. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque se aplicada en una respuesta en un modo de control de temperatura de respuesta de demanda de aplicación del programa a un compresor de capacidad simple o múltiple de un sistema acondicionado sometido a un punto de ajuste de temperatura externamente suministrado comunicado con el controlador electrónico mediante cualquier red alámbrica o inalámbrica.

23. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque se aplica en un modo de límite de potencia de aplicación del programa a un compresor de capacidad simple o múltiple de un sistema de aire acondicionado para regular la estación de potencia por el equipo para ser menos que o igual a un punto de ajuste de límite de potencia, en donde el punto de ajuste es una configuración de parámetro interno o comunicado con el controlador a través de un puerto de comunicación alámbrico o inalámbrico del mismo.

24. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el modo en marcha se ejecuta nuevamente de manera continua, automática y manualmente para capturar los efectos de temperatura de las cargas de cambio en un modelo matemático del programa utilizado para la optimización.

25. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el modo en marcha se ejecuta nuevamente de manera periódica, automática o manualmente, para capturar los efectos de temperatura de las cargas de cambio en un modelo matemático del programa utilizado para optimización.