NO309879B1 - Apparat og fremgangsmÕte for automatisk klimakontroll - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår temperaturkontroll og annen type klimakontroll av det indre av bygninger, og spesielt et system for å kontrollere temperaturen i et miljø ifølge forut bestemte kriterier som innbefatter nærvær eller fravær av mennesker, programmerbare komfort-områder og programmerbare tidstoleranser for å nå disse komfort-områdene.

I konvensjonelle temperatur- eller klimakontroll-systemer (for eksempel oppvarmings-, ventilasjons- og luftkondisjonerings-systemer, her omtalt generelt som "HVAC"), benyttes termostater for å kontrollere når HVAC-systemet slår seg på og av Brukeren for-innstiller en ønsket temperatur (eller "bruker-innstillingspunkt"), og når temperaturen i det kontrollerte rommet er forskjellig fra den forhåndsinnstilte temperaturen, oppvarmer eller kjøler HVAC-systemet luften inntil den forhåndsinnstilte temperaturen nås.

Vanlige, innelukkede rom-termostater er således bare på/av-brytere med en sensor for å måle temperaturen i det innelukkede rommet, og anordninger for brukere som skal innstille deres foretrukne temperaturer. Et problem med slike termostater er at temperaturen holdes på bruker-innstillingspunktet enten mennesker er til stede eller ikke, med bruk av kostbare naturressurser. Oppvarming eller kjøling når det ikke er folk til stede, er sløsing med en stor del av disse ressursene.

Visse termostater for lukkede rom lages med en innebygget klokke, og har en metode for at folk skal kunne programmere forskjellige bruker-innstillingspunkter for forskjellige tider og dager. Slike klokke-termostater gir forskjellig HVAC-tjeneste når mennesker forventes å være til stede og når de forventes å være fraværende. Problemene med denne tilnær-mingsmåten er at programmeringen av klokke-termostatene er brysom, og dessuten at selv når programmeringen foretas på korrekt måte, forandrer menneskenes tidsskjema seg, og tidsskjemaet passer ofte ikke til de på forhånd programmerte tidspunktene.

Noen termostater for lukkede rom lages med sensorer for å detektere mennesker. De kopler om fra en konvensjonell termostat når det er mennesker til stede, til en andre konvensjonell termostat når mennesker er fraværende. Den andre termostaten kan ha en andre fast temperatur, for at den kan forskyves ("senkning" eller "hevning") et fast antall grader fra den første temperaturen når det ikke er folk til stede. Problemet med disse termostatene er at den andre temperaturen ofte er enten for langt fra den første temperaturen til å gi tilfredsstillende komfort når noen kommer tilbake til rommet, eller at den ligger for nær den første temperaturen til å gi passende energibesparelse. Dessuten forandrer omgivelsesforholdene og forholdene i det lukkede rommet seg stadig, så disse termostatene er svært vanskelige å regulere for optimal energibesparelse i forhold til hva som må ofres av komfort. Selv om en bruker kan finne ut den optimale andre termostat-innstilling for komfort og maksimal energibesparelse på et gitt tidspunkt, forandrer forholdene seg stadig, og den innstillingen kan raskt bli ikke-optimal.

(Generelt skal uttrykket "omgivelse" - som i "omgivelsestemperatur" - bli benyttet for å omtale temperaturen eller andre forhold i det området som også om<g>ir det kontrollerte og vanligvis innelukkede oppholdsrom eller annet rom. "Rom-temperaturer" vil bli brukt for å omtale temperaturer inne i det kontrollerte rommet).

Det foreligger således et behov for et klimakontroll-system som tar hensyn til et kontrollert roms okkupasjons-status, og automatisk reagerer på variasjoner i romforhold og omgivelsesforhold for å minimalisere bruk av energi mens samtidig forut bestemte komfortkriterier, helsekriterier og andre kriterier som kan forhåndsinnstilles av brukeren, oppfylles. Et slikt system bør fortrinnsvis ta hensyn til variable komfortinnstillinger for forskjellige mennesker, både hva temperatur angår og hva angår tid som tillates for at temperaturen skal gå tilbake til den foretrukne innstilling når folk kommer tilbake fra et fravær (her omtalt som "gjenopprettelsestid"). Systemet bør også automatisk oppta variable forhold for det innelukkede rommet, innbefattende variabel lekkasje av varmeenergi til og fra det lukkede rommet, og variable sluk for varmeenergi (møblement, utstyr, vegg- og gulvbelegg os.v.) i det lukkede rommet. Dessuten bør variable omgivelsesforhold kunne opptas, slik som dag eller natt, sommer eller vinter, klart vær eller regn, rolig vær eller vind) og i tillegg bør systemet kompensere for variasjoner i funksjonsevne for HVAC-utstyret. Alle disse målene oppnås automatisk med systemet ifølge foreliggende oppfinnelse .

Vanlige systemer tar ikke i betraktning de ikke-lineære forholdene mellom driften av HVAC-utstyret og reaksjonene (temperatur, fuktighet, o.s.v.) i det kontrollerte rommet med tid. Det foreligger et behov for et system som er kjenner og utnytter slike ikke-lineære forhold for å bevirke klimakontroll, slik som ved å benytte eksponensiell kurve-tilpasning.

Systemet ifølge oppfinnelsen benytter en eller flere fjerntliggende sensorer og basestasjoner. Fjernsensoren er en anordning som detekterer transient eller permanent nærvær eller fravær av mennesker og sender disse "okkupasjons-status"-observasjonene til basestasjonen. Fjernsensorene har temperatursensorer for å rapportere temperaturen til basestasjonen og basestasjonen kan ha ytterligere temperatur-sensorer. Både basestasjonen og fjernsensorene styres ved hjelp av mikrokontrollere med styreprogrammer lagret i minnet for å implementere oppfinnelsens funksjoner og for å styre oppvarmings/vent ilas jons/luftkondisjonerings-ut styret "(HVAC-utstyret) for å holde romtemperaturen på et bruker-innstillingspunkt , med et bredt område av variasjoner slik som beskrevet nedenfor. Basestasjonen styrer HVAC-utstyret basert på den faktiske operasjonens historie, og på systemets reaksjon i det kontrollerte rommet.

Når mennesker kommer tilbake fra et fravær, ønsker de at temperaturen skal være ved, eller i en nærhet av deres foretrukne innstilling i løpet av en tid som de bestemmer er akseptabel. Basestasjonen er således en adaptiv maskin som kan lære og som styrer HVAC-utstyret for å iverksette brukerens foretrukne temperaturer og tidsperioder. Basestasjonen gir mulighet for å justere et bruker-innstillingspunkt, d.v.s. en ønsket temperatur innstilt av brukeren. Den gir også mulighet for innstilling av: (A) et spesifisert maksimalt temperaturområde som temperaturen kan gli bort fra bruker-innstillingspunktet innen; (B) en spesifisert maksimal gjenopprettelsestid for å få temperaturen tilbake til en margin rundt bruker-innstillingspunktet (denne maksimale gjenopprettelsestiden kan være null, for alltid å holde temperaturen på bruker-innstillingspunktet; eller den kan alternativt være en svært lang periode ("uendelig"), for hovedsakelig alltid å gå tilbake til den faste, maksimal temperatursenkning): og (C) et spesifisert minimalt temperaturområde (som kan være hovedsakelig lik null) rundt bruker-innstillingspunktet som systemet skal kunne returnere temperaturen til, innen den spesifiserte gjenopprettelsestiden.

Basestasjonen mottar okkupasjons-statussendinger fra sin/sine tilknyttede fjernsensor/fjernsensorer. Den måler, beregner og lærer ikke-lineære forhold om temperatur som funksjon av tid når HVAC-utstyret er på ("driv-situasjon"), og de tilsvarende, men annerledes forhold når HVAC-utstyret er slått av ("drift-situasjon"). Så snart drift- og driv-kurvene (d.v.s. forholdene drift og driving som funksjon av tid, er lært, benytter systemet denne informasjonen for fremtidig kontroll-avgjørelser, innbefattende hvor langt temperaturen skal tillates å ha drift forbi et forhåndsinnstilt område før HVAC-utstyret aktiveres. Generelt vil temperaturen bli tillatt å ha større grad av drift når rommet ikke er opptatt, enn når det er opptatt.

Basestasjonen styrer HVAC-utstyret, og innsamler og registrerer alltid data om temperatur som funksjon av tid vedrørende det lukkede rommet, og bruker disse data for kontinuerlig å maksimalisere energibesparelse ved å kjøre HVAC-utstyret på minimale nivåer når rommet ikke er opptatt, mens den er forberedt på å kjøre tilbake temperaturen til bruker-innspillingspunktet eller til det minimums-temperaturområdet rundt bruker-innstillingspunktet i løpet av den spesifiserte gjenopprettelsestiden.

Systemet ifølge oppfinnelsen kan øke den tillatte tiden for drift når bestemte indre kriterier er tilfredsstilt, slik at brukerne ikke vil legge merke til den inkrementelle økning i retur-tid til den programmerte temperaturen. Dette fører til ytterligere energibesparelse.

Energibesparelsen og bruksgraden for utstyret kan utledes fra de data som lagres av systemet. Andre variasjoner kan programmeres inn i styringsparameterne, slik som utvidelse av det tillatte temperaturområdet når et kontrollert rom er ubefolket i en lang tidsperiode, hvilket gir ytterligere energibesparelser.

I de vedføyde tegningene, er

Fig. 1 et blokkdiagram over et system som implementerer

foreliggende oppfinnelse,

Fig. IA viser en brukergrensesnitt-kontroll til bruk med

systemet i figur 1,

Fig. 2 er et flytdiagram som illustrerer en foretrukket

utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

Fig. 3 er et diagram som avbilder drift- og driv- temperaturreaksjonene i et rom, Fig. 4 er et diagram som viser et roms drift-temperaturrespons, og diagrammet identifiserer parameteret i en eksponensial-ligning som representerer responsen, Fig. 5 er et diagram som viser et roms driv-temperaturrespons, og identifiserer parameteret i en eksponensiell ligning som representerer responsen. Fig. 6 er et blokkdiagram som viser en basestasjon ifølge

oppfinnelsen, i bruk med flere fjernsensorer.

Fig. 7 er et blokkdiagram over en fjernsensor til bruk med

oppfinnelsen,

Fig. 8 - 10 er blokkdiagrammer over forskjellige utførelser av basestasjonen, Fig. 11 er et blokkdiagram over en programmerbar forinnstillings-adapter til bruk med oppfinnelsen, og Fig. 12 viser en null-kryssingskrets til bruk med en utførelse av oppfinnelsen.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot et system for å kontrollere nivåer for en forut bestemt, omgivelsesmessig attributt ved et oppholdsrom eller lukket rom ved å betjene en omgivelses-styreenhet eller -utstyr som reaksjon på forandringer i slike attributt-nivåer, for å holde attributtens aktuelle nivå i rommet innenfor et visst område omkring et bruker-innstillingspunkt, d.v.s. et bruker-bestemt, ønsket nivå for attributten. En foretrukket utførelse av oppfinnelsen involverer styrt betjening av oppvarmings-, ventilasjons-og luftkondisjonerings-utstyr (HVAC-utstyr). Bruken av foreliggende oppfinnelse fører til betraktelige energibesparelser i forhold til eksisterende systemer.

Oppfinnelsen implementeres fortrinnsvis i et datamaskin-system 10 for kontroll av utstyret, slik som i figur 1, som viser en konvensjonell flerformåls eller dedisert datamaskin-basestasjon 20 som innbefatter en mikroprosessor 30 koplet til et minne 40. Inngangssignaler tilveiebringes via en bruke-inngangsanordning 50 koplet til datamaskinen 20. Anordningen 50 kan innbefatte et tastatur, en mikrofon for talestyring, infrarødt- eller radio-fjernanordninger, berøringsskjermer eller hvilke som helst av mange andre konvensjonelle inngangs-anordninger for datamaskiner, innbefattende inngangsporter for kommunikasjon fra andre datamaskiner eller elektroniske anordninger. Utgangssignaler avgis gjennom utgangsanordningen(e) 60, som kan innbefatte en hvilken som helst av eller flere standard-utgangsanordninger slik som en monitor, en printer, lydanordninger, kommunikasjonsporter for andre datamaskiner, eller andre anordninger som kan motta og benytte datamaskin-utgangssignaler.

En eller flere sensorer for omgivelses-attributter, slik som temperatursensorer 70 er tilveiebrakt, og er direkte koplet til en inngang på datamaskinen 20 eller kommuniserer med datamaskinen via en konvensjonell fjernanordning, slik som infrarødt, radio eller bygnings-ledninger, andre sensorer 90 er koplet på lignende måte til eller kommuniserer på annen måte med datamaskinen 20, i tillegg til en eller flere okkupasjons-sensorer 100 for deteksjon av nærvær av mennesker i et gitt rom med klima som skal kontrolleres.

Okkupasjons-sensoren(e) 100 kan være en konvensjonell persondetektor (slik som en kommersielt tilgjengelig infrarødt-detektor), og kommuniserer fortrinnsvis med datamaskinen 20 via en fjernforbindelse, slik som med infrarødt eller radiosending eller sending via bygnings-ledninger.

Systemet som beskrives nedenfor, og hver av systemets variasjoner styres av datamaskinen 10 som reaksjon på instruksjoner i et omgivelses-kontroilprogram som lagres i minnet 40. Alltid når en kontroller eller prosessor nevnes, skal det forstås å bety en konvensjonell eller dedisert prosessor slik som prosessoren 30, sdm i hvert tilfelle vil ha et tilhørende minne for lagring både av styringsprogrammet og av de data som genereres og avføles eller på annen måte innmates i løpet av systemets operasjonstid.

Figur IA viser en passende styringsenhet 110 som kan virke som brukergrensesnitt for systemet, og som benyttes slik som det beskrives etter diskusjonen av figur 2.

Spesielle utførelser av sensorer og basestasjoner som kan benyttes for å implementere trekk ved oppfinnelsen, diskuteres nedenfor i forbindelse med figur 6-11.

Figur 2 er et flytdiagram som illustrerer funksjonen av systemet ifølge oppfinnelsen, som først skal beskrives på sin grunnleggende form, etterfulgt av en beskrivelse av tallrike variasjoner over den grunnleggende utførelsen. Fremgangsmåten baserer seg på det faktum at et gitt roms temperatur-reaksjon på klimakontrollutstyr, og på omgivelsestemperaturer som er forskjellige fra romtemperaturen, er svært vanskelig å forutsi. Foreliggende oppfinnelse benytter således en empirisk tilnærmingsmåte til klimakontroll, som først skal beskrives med generelle uttrykk, etterfulgt av en detaljert beskrivelse av fremgangsmåten som illustreres i flytidiagrammet i f igur 2.

Drift- og driv- temperaturrespons for et rom

Figur 3 viser oppførselen av responsen for et beboelses-rom eller annen type rom på temperaturstyring og på omgivende temperaturer som er annerledes enn temperaturen inne i rommet. Diagrammet i figur 3 illustrerer temperaturresponsen for et slikt rom hvor den omgivende temperaturen generelt ér høyre enn temperaturen inne i rommet, slik tilfellet villé være for et luftkondisjonert rom på en varm dag. For et oppvarmet rom en kjølig dag er prinsippene de samme, men retningen for økende temperatur på Y-aksen ville være omtastet.

Kurven 400 i figur 3 viser den eksponensielle temperaturresponsen for rommet over tid, med begynnelse ved en lav temperatur TEMPSET (som for eksempel kunne være en temperatur som en luftkondisjonerings-termostat er innstilt på) og med tilnærming mot den omgivende temperaturen (for eksempel ute-temperaturen en varm dag) ettersom tiden går.

Kurven 410 er en tilsvarende eksponensiell kurve som viser rommets respons på luftkondisjoneringsapparatet, idet temperaturen drives fra omgivende temperatur ned mot TEMPSET.

Den omgivende temperaturen er generelt den temperaturen som det ubebodde, lukkede rommet vil gli mot når HVAC-utstyret er slått av; d.v.s. dersom temperaturen er høyere på utsiden enn inne, vil temperaturen i et rom tendere til å drifte mot den varmere utetemperaturen. (I noen tilfeller kan temperaturen inne bli høyere enn temperaturen utenfor, og i et slikt tilfelle vil det ikke alltid være sant at rommets temperatur nærmer seg den omgivende ute-temperaturen; dette påvirker ikke foreliggende system, som i begge tilfeller vil arbeide for å avkjøle rommet ned mot TEMPSET. Det som er sant i begge tilfeller, er at det lukkede rommet glir i drift mot en eller annen likevektstemperatur, som vanligvis vil være hovedsakelig den samme som omgivelsestemperaturen for området som omgir det innelukkede rommet. For eksemplene i denne fremstillingen kan

"omgivelsestemperatur" forstås å bety likevektstemperaturen for rommet.)

Temperaturen i det ubebodde, lukkede rommet glir således vanligvis mot omgivelsestemperaturen med avtakende hastighet, og kan drives bort fra omgivelsestemperaturen med en avtakende hastighet. Disse variable hastighetene ("retardasjons-kurver") beskrives ganske godt av eksponensielle for formen T = C + Ae - t' / B , hvor T = temperaturen, t = tid, og A, B og C er kjente eller innlærte parametere som skal omtales nedenfor. Drift- og driv-ligningene har samme form, med forskjellige verdier for parametrene. Ved å måle forandringer i temperatur og tid kan disse ligningene løses (d.v.s. alle seks parametere "innlæres").

Når ligningene er løst, kan tiden det tar å drive temperaturen fra et punkt til et annet eller tiden det tar for temperaturen å drifte fra et punkt til et annet, beregnes. Når omgivelsestemperaturen forandrer seg, beregnes A- og C-parametrene for drift- og driv-ligningene på nytt. Gjenopprettelses-tider under kontinuerlig varierende forhold kan da beregnes, hvilket setter systemet i stand til å justere og maksimalisere grensetemperaturen for drift kontinuerlig, og således minimalisere bruken av HVAC-utstyr, man allikevel alltid være klar til og i stand til å drive temperaturen tilbake til, eller til en nærhet av, bruker-innstillings-punktet innen den spesifiserte gjenopprettelsestid. Spesifikke implementeringer av disse funksjonene diskuteres nedenfor.

Ligningene ovenfor gir nøyaktige og empirisk bestemte prediksjoner for drift og driving med bare målinger av temperatur og tid. Ytterligere variabler, slik som fuktighet, kan tilføyes til systemet, og da må mer komplekse, ikke-lineære ligninger benyttes for å karakterisere nøyaktig de "komfort"-forhold som må innlæres for nøyaktig styring.

Figur 4 viser en kurve 420 som ligner på kurven 400 i figur 3, og som grafisk illustrerer parameterne A, B og c nevnt ovenfor. Disse parameterne defineres som følger (for situasjonen med drift): A: temperaturawiket for det kontrollerte rommet på

tidspunkt t = 0;

B: eksponensial-tidskonstanten (eller "Tau-konstanten")

for ligningen; og

C: den temperatur som det kontrollerte rommet vil drifte til over tid (d.v.s. likevektstemperaturen for rommet med HVAC-utstyret avstengt).

Figur 5 viser en kurve 430 som ligner på kurven 410 i figur 3, og er driv-motstykket til drift-kurven i figur 4. Parametrene i figur 5 defineres på lignende måte som parameterne i figur 4, idet C er den temperatur som rommet ville nærme seg mot asymptotisk dersom HVAC-utstyret ble drevet i svært lang tid under de samme forhold (omgivelsestemperatur, HVAC-effektinnstilling o.s.v.)

A-parameteren kan betraktes som den avstand temperaturen måtte vandre for å nå C fra der den var ved tidspunkt null.

B-parameteren (Tau- eller tidskonstanten) er den tid det ville ta temperaturen å vandre 63% (1-1/e) av avstanden mot C fra der den starter ved tid null. Andelen av avstanden som er vandret mot C, kan beregnes som "n" Tau-er (= l-(l/é)<n>). C-parameteren er, som nevnt ovenfor, den temperatur (både i drift- og driv-ligningene) som rommet går mot. I drift-ligningen er det den ekstrem-temperatur (maksimal eller minimal-, avhengig av hvor vidt omgivelsestemperaturen er varmere eller kjøligere, som det innelukkede rommet vil nå dersom det las i fred tilstrekkelig lenge med en konstant omgivelsestemperatur (d.v.s. likevektstemperaturen for det lukket rommet uten at HVAC-utstyret går).

I driv-ligningen er det ekstrem-temperaturen (igjen minimal- eller maksimal-, motsatt av de ekstreme i situasjonen med drift) som HVAC-utstyret kan drive rommet til med en konstant omgivelsestemperatur (d.v.s. likevektstemperaturen for det lukkede rommet med HVAC-utstyret i gang).

Hastigheten som det innelukkede rommets temperatur forandrer seg med med tid, avtar mens den glir i drift nærmere mot omgivelsestemperaturen. Hastigheten som det innelukkede rommets temperatur forandrer seg med med tid, avtar mens temperaturen drives lengre unna omgivelsestemperaturen. Disse fenomenene vises av kurvene som er plottet i figur 3. Kurve 400 illustrerer at det er nødvendig med mer tid for å drive temperaturen en gitt avstand (AT) bort fra omgivelsestemperaturen ved en lav temperatur (se segment 41OL) enn ved en høyere temperatur (se segment 410H), d.v.s. t2 < t4.

På sin side illustrerer kurve 400 at det tar mindre tid for temperaturen å gli i drift mot omgivelsestemperaturen en gitt avstand (AT) når den er lengre unna omgivelsestemperaturen (se segment 400L) enn når den er nærmere (se segment 400H), d.v.s. ti < t3.

Kurvene 400 og 410 viser videre, ved en sammenligning av segmentene 400H, 400L, 410H og 410L (se segmentene 410H og 410L omplassert for sammenligning henholdsvis med 4 00H og 400L, at tidsandelen som brukes for å drive når man holder temperaturen i et lukket rom innenfor et spesifisert område (AT) (d.v.s. ved gjentatt syklus gjennom både drift og driving for å holde temperaturen), er større når temperaturen ligger lengre unna omgivelsestemperaturen, enn når den ligger nærmere. Matematisk uttrykkes dette som:

Det aktuelle systemet registrerer i datamaskinens minne en rekke målinger av temperatur som funksjon av tid når (1) det innelukkede rommet glir i drift, og (2) når det drives av et HVAC-utstyr. Disse målingene benyttes til å løse drift- og driv-ligningene, hvor Temperatur = C+A *e~ t"'"c^//B . Hver "ligning kan løses nøyaktig, med tre par målinger, dersom tids-intervallene mellom målingene er like; dette diskuteres i detalj nedenfor.

Når omgivelsestemperaturen forandrer seg, må A- og C-parameterne i drift- og driv-ligningene justeres. Når B-parametrene er innført for et ubebodd rom, forblir de konstante inntil rommet på nytt opptas og forlates. I drift-ligningen er den innledende temperaturen TQ = C + A, så forandringer i C er lineært koplet til forandringer i A, d.v.s. A = To - C.

Utledning av drift- og driv- parametrene

Kurvene og parametrene som vises i figur 3-5 gir en beskrivelse av hvordan et rom oppfører seg som respons på temperaturkontroll. Ligningen har formen T = C + Ae -t' /B. Det skal antas for dette eksempelet at det er en varm dag, og at HVAC-utstyret benyttes for å drive temperaturen nedover, skjønt på grunn av symmetrien i matematikken, vil eksempelet virke like godt for en kald omgivelsestemperatur hvor rommet isteden oppvarmes.

Sensorene måler temperatur, systemet ifølge oppfinnelsen måler temperaturen og medgått tid som par av datapunkter (på en måte som skal beskrives nedenfor i forbindelse med figur 2). I dette eksempelet er det valgt like lange tidsperioder for måling, d.v.s. det er valgt tre punkter som har lik avstand i tid, på følgende måte: A-, B- og C-parametrene har løsninger på lukket form, idet man antar (t1 - tQ) = (t2 - t1), som følger

Når parametrene beregnes, blir driv-ligningen:

hvilket betyr at Tau for en situasjon med driving, er 300 sekunder d.v.s. omkring 1 - (l/e) 300/'300=63% av den temperaturforskjell som totalt kan drives, nås 300 sekunder etter at driving (her avkjøling) begynnes, og den totale driv-avstand vil endelig være 12° ned fra 80 grader (=68+12).

I dette eksempelet er den laveste temperatur som systemet i praksis kan drives til, 68°F, og dette er den verdi som T nærmer seg asymptopisk når t (tiden) går mot svært høye tall (d.v.s. e t/300' nærmer seg null, og således nærmer t seg "uendelig". Dette ville være tilfellet når for eksempel HVAC-utstyret ikke er så veldig kraftig, eller når det forekommer en lekkasje i rommet, slik at avkjølet luft går tapt, eller når temperaturen på luften som blåses av et luftkondisjoneringsapparat i virkeligheten er 68°. Med andre ord begrenser systemet ifølge oppfinnelsen automatisk de praktiske begrensninger ved det fysiske rommet og klimakontrollutstyret på en empirisk måte.

Disse drift- og driv-parametrene vil bli brukt i fremgangsmåten ifølge oppfinnelse, slik det fremgår av flytdiagrammet i figur 2.

Fremgangsmåten ifølge figur 2

En konvensjonell tilnærmingsmåte til klimakontroll er å ta bruker-innstillingspunktet som en mål-temperatur, og hver gang temperaturen i det kontrollerte rommet glir i drift bort fra dette innstillingspunktet, å drive HVAC-utstyret inntil temperaturen inne i rommet går tilbake til innstillings-punktet, eller tilbake innen en praktisk margin (ATEMP) fra innstillingspunktet. En variasjon på dette er å innbefatte en beboelses-detektor eller okkupasjons-detektor slik som sensoren 100, og når det ikke er noen til stede, tillates et større avvik fra innstillingspunktet, men temperaturen drives tilbake til innstillingspunktet +ATEMP når noen kommer tilbake.

Den første av disse tilnærmingsmåtene opptas i den fremgangsmåte som illustreres i flytdiagrammet i figur 2, ved sløyfen som er merket som sløyfe A gjennom boksene 200-250 (og tilbake gjennom boks 210). Brukeren amter inn innstillings-punktet TEMPSET, og marginen ATEMP kan innmates på dette tidspunkt, eller kan være programmet på forhånd. I realiteten kan en hvilken som helst av de inngangsvariabler som omtales nedenfor (slik som de som opplistes i boks 200), være programmert på forhånd, og spesifisert av driftslederen/eieren av systemet til å kunne endres av brukeren eller ikke, i henhold til ønske. De variabler som innmates i boksen 200, har de følgende dimensjoner og definisjoner: TEMPSET: (temperatur): det bruker-definerte innstillings- punktet ;

ATEMP: (temperatur): marginen rundt TEMPSET (eller

TEMPLIMIT) som temperaturen faktisk holdes innen; TEMPMIN: (temperatur): en valgfritt innstilt margin rundt TEMPSET som benyttes sammen med RECOVMAX for å

bestemme TEMPLIMIT, som omtalt nedenfor;

TEMPMAX: (temperatur): en bruker-spesifisert margin rundt TEMPSET som rom-temperaturen fortrinnsvis holdes

innen når rommet er ubebodd; RECOVMAX: (tid): en bruker-spesifisert tid som representerer den maksimale tidsperiode som systemet bør bruke for å returnere rommet til TEMPSET (+ATEMP eller TEMPMIN) når en person først bebor rommet etter at

det har vært ubebodd;

innledende variabler for drift/driving: A, B og C i drift/driv-ligningene. A og C er temperaturer, og B

har enhet tid; og

DD FORHOLD: (uten dimensjon): denne variablen representerer et energisparingsforhold som spesifiseres av 'brukeren eller av systemets driftsleder, mellom drift-tid og drive-tid utenfor området for TEMPMAX i "genius-modus", som omtalt nedenfor.

De innledende verdier av drift- og driv-parametrene kan innmates av systemets driftsleder eller brukeren dersom nok er kjent om systemet til at det kan foretas et godt gjettverk når det gjelder verdiene. Verdiene vil i alle fal bli justert automatisk når systemet innsamler empirisk informasjon mens rommet oppvarmes og/eller avkjøles, og det er å foretrekke at det genereres nøyaktige drift- og driv-data som beskrevet i ovenstående seksjon med tittel "utledning av drift- og driv-parametrene". Systemet vil i dette tilfellet gå i syklus gjennom en oppstartingstid for innsamling av de nødvendige data, og vil så være klart til å utføre nøyaktig den nødvendi-ge styring av HVAC-utstyret i samsvar med fremgangsmåten i f igur 2.

Så snart alle inngangsdata er innsamlet og lagret av systemet, detekteres okkupasjons-status (d.v.s. nærvær eller fravær av noen i det kontrollerte rommet) i boks 210, og temperaturen TEMP i rommet detekteres i boks 220. Disse lagres i minnet, på samme måte som alle de variabler og inngangsdata lagres under utførelsen av fremgangsmåten. I boks 230 lagres aktuell TEMP og tid sammen, d.v.s. korrelert, og disse skal benyttes senere ved beregning av drift- og driv-kurver for rommet som kontrolleres.

I boks 24 0 bestemmes det hvor vidt den aktuelle romtemperaturen TEMP ligger innen den forut bestemte marginen ATEMP fra innstillingspunktet TEMPSET. Brukeren kan for eksempel ha innmatet 72° som en komfortabel temperatur, og ATEMP kan være 0,5°. Dersom temperaturen i rommet ligger innen området 71,5° til 72,5°, er bestemmelsen i boks 24 0 positiv, så metoden grener av til boks 250. Dersom systemet har drevet HVAC-utstyret, opphører dette på dette punkt; dersom systemet ikke allerede drev HVAC-utstyret, forblir det av ved boks 250. Metoden grener så av til boks 210, og sløyfe A begynner på nytt- Bemerk at i sløyfe A (boksene 210-250 i figur 2), er okkupasjons-status ikke relevant, siden temperaturen hovedsakelig er på innstillingspunktet, og HVAC-utstyret vil ikke bli drevet i noe tilfelle.

Sløyfe B representerer situasjonen når rommet er opptatt og romtemperaturen glir i drift utenfor det ønskede området

(TEMP + ATEMP); det bestemmes nemlig i boks 260 at noen er til stede, og således bevirker trinnet i boks 270 at datamaskinen slår på HVAC-utstyret, og programmet er forsynt med kommandoer for å styre utstyret på konvensjonell måte. Hver gang TEMP glir i drift oppover (på en varm dag) og over 72,5° i dette eksempelet, eller (på en kald dag) ned under 71,5°, vil således HVAC-utstyret bli aktivert for å drive temperaturen tilbake til innen 0,5° fra innstillingspunktet 72° (for eksempel ned til 71,5° eller opp til 72,5°). Alternativt kan systemet være utformet slik at hver gang på en varm dag når temperaturen glir i drift over 73°, når innstillingspunktet er 72° og ATEMP er 1°, driver HVAC-utstyret temperaturen ned til 72°. Tilsvarende variasjoner benyttes uten vesentlig avvik fra prinsippet med å holde temperaturen innen en eller annen margin ATEMP fra et innstillingspunkt.

Sløyfen B returnerer til boks 210, og fremgangsmåten begynner på nytt fra det punktet. Dersom temperaturen har returnert til (TEMP + ATEMP), så utføres sløyfe A, og HVAC-utstyret slås av; ellers utføres sløyfe B på nytt, og i boks 270 fortsetter (det allerede fungerende) HVAC-utstyret å kjøre.

Det kan imidlertid tenkes at før det på forhånd innstilte området rundt innstillingspunktet blir nådd (d.v.s. før området med temperaturer TEMP + ATEMP nås), forlater alle som har vært der, det kontrollerte rommet. Alternativt kan det hende at temperaturen i et ubebodd rom glir i drift utenfor det forhåndsinnstilte området. I begge tilfeller grenes avgjørelsen i boks 260 av til boks 280, hvor variabler i drift- og driv-ligningene (slik som i figur 3-5) blir oppdatert.

Trinn 280- 290: beregninger av drift- og driv- variabler og

TEMPLIMIT

I trinn 290 innstilles variabelen TEMPLIMIT til den minste verdi av (1) TEMPMAX og (2) det temperaturawik fra TEMPSET hvor tiden til gjenoppretting til TEMPSET (eller eventuelt TEMPMIN) ikke er større enn RECOVMAX.

Verdien for TEMPMIN velges som et temperaturområde rundt TEMPSET på en slik måte at en person i det kontrollerte rommet vil være komfortabel, selv om temperaturen ligger utenfor området TEMP + ATEMP. For eksempel, dersom TEMP er 70° og ATEMP er 0,5°, vil normalt systemet holde temperaturen på 69,5° til 70,5°. Med bruk av den variable TEMPMIN har imidlertid operatøren den mulighet å spesifisere et temperaturområde nær 70°, slik som ±2°, slik at det vil være akseptabelt dersom systemet når dette litt utvidede området innen en gitt tidsperiode RECOVMAX, for eksempel 6 minutter. Det kan så ta ytterligere noen minutter å nå idealet på 70,5 + 0,5°, men personene i rommet vil sannsynligvis ikke legge merke til forskjellen, så snart TEMPMIN-marginen på 2° nås. Bemerk at TEMPMIN kan innstilles til å være null, eller det samme som ATEMP, dersom dette skulle være ønskelig, iog således omgås muligheten for et "komfort-område". I dette tilfellet utføres beregningen under trinn 290, punkt (2) med TEMPSET som mål-temperatur.

Temperaturawiket under trinn 290, punkt (2) avledes fra verdien av RECOVMAX på følgende måte: dersom HVAC-systemet driver temperaturen ned til for eksempel 70 grader, og så stenger av (d.v.s. bruker-innstillingspunktet er 70 grader idet ATEMP sees bort fra for øyeblikket), så kan man se - ved bruk av driv-ligningen i eksempelet diskutert ovenfor - at 70 grader nås etter 537,53 sekunder (omtrent ni minutter). Dersom RECOVMAX for eksempel innstilles til seks minutter, eller 420 sekunder, må systemet bestemme hvor langt systemet kan tillate temperaturen å gli i drift og fremdeles være i stand til å drives tilbake til 70° på 420 sekunder. Ved bruk av den foranstående eksempel-ligning, vil Tmax bli beregnet på følgende måte:

Således kan temperaturen tillates å gli i drift til 76,11 grader, og systemet kan fremdeles drives tilbake til 70° på 420 sekunder.

Den ovenstående beregningen utføres på samme måte når ATEMP eller TEMPMIN tas i betraktning; den eneste forskjell er at de sistnevnte variablene tas med i regningen når det skal beregnes hvilken tid det vil ta å drive rommet til mål-temperaturen. Hvis TEMPMIN = 2°, vil således tiden det tar å drive til 72°, bli sammenlignet med RECOVMAX for å generere verdien for T , og denne verdien vil være større enn 76,11°, siden systemet ikke vil behøve å drive temperaturen hele veien tilbake til TEMPSET.

Hovedsakelig samme prosedyre som for parametrene i driv-ligningen, benyttes for å finne parametrene A, B og C i drift-ligningen, som er forskjellig fra parametrene i driv-ligningen, og som gir en annerledes ligning men på samme form. For et bruker-innstillingspunkt på 70° og en maksimal avdrift til 90°, kan drift-ligningen som beskriver temperatur-oppførselen når utstyret er slått av, for eksempel være: hvilket betyr at TAU for drift er 720 sekunder og at når HVAC-utstyret er slått av, er det lengste temperaturen vil gli i drift, opp til 90° (bemerk av ved t = 0, er temperaturen 70°). Stigningsforholdet for drift-ligningen ved t = 76,11°, gis av:

slik at, idet man observerer at T=76,ll => t=262,49:

dT/df = - (-20)/720*e"262'49/720 = 0,01929 grader/sekund. I drift-modus varierer B så lite at den kan tas som en konstant. Ved drift-temperaturgrensen i dette eksempelet, med B = 720 og t = 262,49, vil bare A variere i betydelig grad når omgivelsestemperaturen tvinger lekkasje-hastigheten (d.v.s. stigningsforholdet) for det innelukkede rommet til å forandre seg. Ettersom det blir varmere på utsiden, vil dT/dt øke ved drift-temperaturgrensen, for å holde temperaturen på 76,11, tillater systemet gjentatt temperaturen å gli i avdrift litt (slik som 0,5°) over 76,11, og driver så temperaturen litt tilbake (igjen, slik som 0,5°) ned under 76,11. Alternativt kunne temperaturen tillates å gli i drift til 76,11, og kunne så for eksempel bli drevet 1° ned under dette.) Dersom temperaturen tillates å gli i drift 0,5° over 76,11, og så drives 0,5° ned under 76,11, for en total drift på 1°' så er innledningsvis tiden for denne drift på 1° (dT/dt)0 = 1/0,01929 = 52 sekunder. Når det blir varmere ute, måles tiden for driften på 1°. Dersom den for eksempel er 35 sekunder, så er (dT/dt) ^1/35=0,02894 . Siden dT/dt = - A/720<*>e"<262>,<4>9/720= -A <*> konstant, slik at:

og derfor

A1=-20*0,02894/0,01929=-3 0.

Bemerk at, ut fra drift-ligningen ved t=0:

slik at og den nye drift-ligningen er:

Dette betyr at Tau for drift fremdeles er 720 sekunder og at når HVAC-utstyret nå slås av, er det lengste temperaturen kan gli i drift, 100°, d.v.s. at cdrift<=><1>00.

Når <C>^r^gt forandrer seg, må nye parametere for driv-ligningen beregnes i trinn 280. I driv-ligningen har Cdriv et ikke-lineært forhold til ccjrj_ft# mens A og B varierer så lite at de kan tas som konstante. Cd-, ri. v kan estimeres nøyaktig ved bruk av en Gaussisk ligning på formen

I denne ligningen er D amplituden for (C, . - C, . c. ) ,

33 v driv drift max'

E er temperaturen ved (C, . <-> C, . £.) , og F er en

* driv drift max' a

temperatur-Tau i den Gaussiske ligningen, som er den omtrent-lige ^ccjr^ft som er nødvendig for å oppnå en nøyaktig ligning.

Det er nødvendig med tre sett målinger av D, E, F, C(jr^v og cdr^ft f°r å løse denne ligningen nøyaktig. Etter tre drift- og driv-sykler med en varighet på omkring 1 Tau ved forskjellige omgivelsestemperaturer, kan alle ni parametere betegnes nøyaktig, og det ubebodde rommet karakteriseres fullstendig ved hjelp av 2 eksponensial-, en Gaussisk og en lineær ligning. Påfølgende forandringer i omgivelsestemperaturen, målt på drift-siden av holde-syklusen, benyttes for å beregne nye parametere og deres tilhørende drift- og driv-ligninger.

I praksis har søkeren observert at ^c(jriv"0,2 <*> AC^^ft for små forandringer i <c>cjrift-'°9 dette estimatet kan benyttes inntil (Cnydrift <-><C>drift)</C>dr.ft blir større enn et fast forhold som er innstilt av brukeren eller den som foretar forhåndsprogrammering.

For å oppsummere, så lærer systemet først parametrene for de følgende ligninger: og

Når "PA-forholdet" forandrer seg mens temperaturen holdes på den aktuelle Tmax, beregner systemet cnydrift' Me(* kruk av C nydr;j_ft beregner systemet så

og

Begrepet med "PA-forhold" (duty cycle) er standard, og kan i dette tilfellet defineres som prosenttallet av total tid hvor systemet er på for å holde temperaturen på en gitt innstilling (slik som TEMPSET + ATEMP); d.v.s. størrelsen "tid på" dividert med "tid på + tid av" for å holde en slik temperatur.

Når (C j .£. - C, •4r4.)/CJ . Æ. er større enn et fast nydrift drift drift

forhold (slik som 0,15), kjøres HVAC-utstyret i en TAU-varighet for å lære nye drift- og driv-parametere, idet det første settet med parametere lagres. SÅ benyttes de enkle, lineære justeringene inntil det faste forholdet overskrides for annen gang, hvorpå HVAC-utstyret på nytt kjøres for å lære nye drift- og driv-parametere. På dette trinnet beregner systemet de Gaussiske parametrene, og foretar alle videre justeringer på drift- og driv-ligningene idet bare tids-forandringer i "PÅ-f orholdet" som angår cnvcjrj_ft blir benyttet.

Variasjon i eksponensial- ligningen

Formen av ovennevnte ligning, T = C + A<*>e -t 1 /B , kan like gjerne skrives som T = C + A*e -Bt, med bare en forandring i definisjonen av dimensjonen for B. Den første versjonen benyttes i de herværende eksemplene, slik at Tau har dimensjon tid istedenfor invers tid, hvilket gjør forholdet enklere begrepsmessig.

Så snart parametrene A, B og C i ligningen T = C + A*e t' /B er bestemt, er det en enkel ting å beregne en hvilken som helst av de nødvendige verdier i flytdiagrammet i figur 2.

Verdien for punkt (2) i trinn 2 90 kan bestemmes på ovenstående måte for hvilke som helst verdier av TEMPSET og RECOVMAX. Så snart TEMPLIMIT er innstilt i dette trinnet, bestemmes det i trinn 3 00 hvor vidt den aktuelle temperaturen TEMP ligger innen den tillatte marginen TEMPLIMIT fra TEMPSET. Dersom den gjør det, er det ingen ting som skal foretas på dette punktet, så fremgangsmåten fortsetter til trinn 250, hvor HVAC-utstyret slås av (eller, dersom det allerede er slått av, forblir det av). Fremgangsmåten går så tilbake til trinn 210 hvilket fullfører en passering gjennom sløyfe C. Sløyfe C vil gjentatt, og ingen kjøring av utstyret vil foregå, så lenge det kontrollerte rommet forblir ubebodd og temperaturen i rommet forblir innen marginen TEMPLIMIT (som bestemt i trinn 290) i forhold til bruke-innstillingspunktet.

Trinn 320: Sløyfe E og " genius- modus"

Dersom temperaturen i rommet glir i drift utenfor denne marginen, vil fremgangsmåten fortsette til trinn 310, hvor det bestemmes hvor vidt "genius-modusen" er innstilt. Dette er en modus som benyttes av oppfinnelsen for å føre til større energibesparelser, og som kan indikeres i programmet i minnet ved hjelp av et flagg eller andre konvensjonelle anordninger for å indikere modus-omkopling. Bruker-styringen av "genius-modusen" kan være en bryter-anordning hvis bryter-stilling detekteres og kommuniseres til styringsprogrammet, eller den kan være en styring av program-type, og disse vil være likeverdige.

Genius-modusen benyttes for å bestemme hvor vidt overstyring kan finne sted for å tillate temperaturen å gli i drift enda lengre før den drives tilbake til TEMPSET etter at rommet er tatt i bruk igjen, selv om den aktuelle temperaturen TEMP kan ha nådd den TEMPLIMIT som er beregnet i trinn 290. Overstyringen vil tillates å finne sted, og således effektivt utstrekke TEMPLIMIT, dersom gjenopprettelsestiden fra den nye "utstrukne" TEMPLIMIT er kort nok i sammenligning med tiden i drift fra den beregnede TEMPLIMIT til den nye, "utstrukkede" TEMPLIMIT. Ekvivalent med dette inspiserer systemet hvor vidt forholdet mellom DRIFT og RECOV, slik disse defineres i trinn 320, er større enn et forut bestemt drift/driv-forhold DD-forhold. For eksempel kan DD-FORHOLD være 5, hvilket vil bety at hver fem-minutters periode med drift av temperaturen (med HVAC-utstyret slått av) vil kreve bare ett minutt med driving av utstyret for å returnere til TEMPLIMIT-punktet.

I praksis er det slik at jo nærmere rommets temperatur er omgivelsestemperaturen, jo høyere er verdien av DD-FORHOLD; for eksempel, med en temperatur svært nær omgivelsestemperaturen, kan 30 minutter med drift, kreve bare 30 sekunder med korrigerende (retur-) drivetid. I dette tilfellet realiseres et DD-forhold på 60:1, hvilket fører til store blokker med avslått tid for HVAC-utstyret, og følgelig betraktelige energibesparelser.

Under slike forhold vil brukeren ønske å innstille "genius-modus" og velge en verdi for DD-FORHOLD som fører til energibesparelser mens allikevel beboere i rommet ikke utsettes for overdrevent ubehag. Dette vil bli bestemt empirisk, det er ganske sikkert at 30 ekstra sekunder med tid for driving, er akseptabelt, mens 20 minutter sannsynligvis ikke ville være akseptabelt.

Det er andre måter å implementere"- "genius-modusen" på enn å uttrykke en verdi for DD-FORHOLD. For eksempel kan en tillate at temperaturen glir i drift forbi TEMPLIMIT hver gang: (a) den inkrementelle temperatur-drift ikke overskrider en definert prosentdel av det tillatte området for temperatur-drift; og/eller (b) den inkrementelle gjenopprettelses- tid ikke overskrider en definert prosentdel av den spesifiserte

gj enopprettelses- tid.

Eksempel (b) er hovedsakelig det samme som foregående eksempel, men understreker det omvendte av DD-FORHOLD - det kan være mer naturlig for en bruker å innstille den bruker-programmer ba re verdien som for eksempel en verdi som spesifiserer at den inkrementelle gjenopprettelsestiden ikke skal overskride 15 % av den spesifiserte gjenopprettelsestid. Alternativt, som i eksempel A, kan brukeren spesifisere at den inkrementelle temperatur-drift ikke overskrider 10 % av det tillatte området for avdrift. I hvilke som helst av disse tilfellene, og med genius-modusen innstilt, øker systemet automatisk det tillatte maksimale området for drift forbi TEMPLIMIT, med en størrelse som tilsvarer området for det beregnede DD-FORHOLD. Den økte størrelsen begrenses således av DD-FORHOLD (og/eller dets ekvivalent under (a) eller (b) ovenfor); dersom DD-FORHOLD er 10:1, så vil den inkrementelle temperatur forbi TEMPLIMIT som systemet tillater rommet å gli i drift, være hovedsakelig den temperatur for hvilken systemet beregner at tiden for driving (gjenoppretting) til TEMPLIMIT er 1/10 eller mindre av drift-tiden. (Denne beregningen kan utføres på samme måte som i det ovenstående eksempel for å beregne RECOVMAX i trinn 290).

Dersom betingelsene for genius-modus oppfylles slik som i boks 320, følger systemet sløyfe E ved å fortsette til trinn 250, og slår av HVAC-utstyret (eller lar det være av). Dersom DD-forhold ikke er stort nok, følges sløyfe F, og på dette tidspunkt slås HVAC-utstyret på (eller får forbli på), og i begge tilfeller fortsetter fremgangsmåten så til trinn 210.

I denne grunnleggende form av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilsvarer sløyfene A og B (uten deteksjon av "rom opptatt" og test av trinnene 210 og 260) vanlige måter å utføre HVAC-kontroll på. Når okkupasjons-status har vært tatt i betraktning i tidligere systemer, har den blitt brukt til å utvide grenser for et område slik som ATEMP, men trekkene i sløyfe C (spesielt trinn 290) har til nå ikke vært realisert. Genius-modusen i sløyfe E er en ytterligere forbedring som fører til enda større energibesparelser.

Det kan sees av det ovenstående at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ikke avhenger av kompleks og muligens unøyaktig modelldannelse av et kontrollert rom. Rom og bygninger som skal klimakontrolleres, forandrer seg stadig. Dører og vinduer kan tilføyes, møbler, tepper og veggbelegg skiftes, det omgivende mikro-klima vil forandre seg med årstidene, og når omgivende bygninger, trær og lignende tilføyes eller fjernes; o.s.v. Selv i løpet av en dag kan omgivelsesforholdene forandre seg drastisk, for eksempel kan en yttervegg utsettes for direkte sollys om ettermiddagen, men motta en kjølig bris om natten.

Ikke bare omgivende forhold forandrer seg, men selve HVAC-utstyret utvikler seg også. Utstyrets kapasitet forandrer seg når filteret blir renset eller blir skitne, når kjølemidler tilføyes eller reduseres under bruk, når utstyr erstattes eller oppgraderes eller nedgraderes, og når rør og kanaler renses eller blir tette eller får lekkasjer. HVAC-utstyret s kapasitet når det gjelder å drive temperaturen i det lukkede rommet, avhenger av alle disse variasjonene, samt av variasjoner i det lukkede rommet og omgivelsesforholdene, slik som omtalt ovenfor.

Foreliggende oppfinnelse opptar automatisk alle. disse endringene ved empirisk å bestemme parametrene for drift- og driv-ligningene kontinuerlig og i sann tid, slik at reaksjoner på forhold som forandrer seg, foregår like hurtig som endringene selv.

Bruker-grensesnittkontrollen 110 som vises i figur IA, tilveiebringer en velegnet måte på hvilken brukeren kan manipulere noen av de variabler som benyttes i fremgangsmåten ifølge figur 2, ved å bevirke at bruker-inngangen 50 vekselvirker direkte med programmet i minnet 40. Hver av pilene 120 - 140 representerer en flerposisjons-bryter eller en kontinuerlig dreiekontroll. "AV/AUTO/OPPVARM/AVKJØL"-bryteren 120 lar brukeren plassere systemet i av-modus, automatisk modus, oppvarmings-modus eller avkjølings-modus.

(Her vil "AUTO"-innstillingen tillate automatisk veksling mellom oppvarming og avkjøling.) Temperaturkontrollen-130 gir brukeren mulighet til å spesifisere TEMPSET med henvisning til en gradinndelt skala 150, som viser et eksempel på et område fra 65°F til 90°F (og som fortrinnsvis vil innbefatte finere inndeling og temperaturmarkeringer).

Energispare-kontrollen 140 er fortrinnsvis en kontinuerlig variabel dreieskive. Når kontrollen 140 innstilles på "høy", bør verdiene for RECOVMAX og TEMPMAX være på et maksimum, hvilket minimaliserer det tidsrom hvor HVAC-utstyret kjøres. Når kontroll 140 innstilles på "lav", antar RECOVMAX og TEMPMAX minimale verdier, hvilket maksimaliserer brukerens komfort, men også forbruker mer energi. For eksempel kan systemets operatør på forhånd definere et område med tillatte verdier for RECOVMAX og TEMPMAX, og brukeren kan, ved å dreie kontrollen 140, variere disse jevnt og i sammenheng med hverandre fra maksimumsverdiene til minimumsverdiene. I denne utførelsen trenger brukeren ikke å vite hva de absolutte verdiene av disse variablene er.

Kontrollen 140 kan også vekselvirke med programmet i minnet 40 ved innstilling av modus til genius eller ikke. På ett eller annet punkt i skalaen mot "høy" energibesparelse, kan således genius-modusen gå i funksjon.

Brukerens grensesnitt-kontroll 110 er analog, og innbefatter følgelig en konvensjonell analog/digital-omformer (ikke vist separat) for hver av kontrollene 140 og 150. Bruken av analoge anordninger for å styre datamaskinprogrammer er velkjent, og et hvilket som helst av en rekke standard-utstyr kan benyttes.

Et vanlig digitalt grensesnitt kan alternativt benyttes i en hvilken som helst av utførelsene her, med nøyaktige innstillinger for temperatur, RECOVMAX, TEMPSET og de andre variabler som skal innstilles.

Variasjoner over den grunnleggende fremgangsmåte

A. Deteksjon og styring av andre forhold enn temperatur

Bruken av menneske- og temperatur-sensorer er allerede diskutert. Fuktighetssensorer kan benyttes på en måte som er likeverdig med temperatur-sensorer: en bruker kan ønske at fuktigheten skal forbli i et bestemt område, og vil innstille et "bruker-innstillingspunkt" for fuktighet på akkurat samme åte som temperaturen i de allerede omtalte utførelsene. Alle de variabler som opptrer i boks 200 i figur 2 blir benyttet, og fremgangsmåte-variasjonene som er omtalt ovenfor, kan anvendes, bortsett fra at fuktighet er den kontrollerte klimabetingelsen istedenfor temperatur, og klimakontroll-utstyret er fuktings/avfuktings-utstyr istedenfor bare temperaturkontroll-utstyr. Selvfølgelig kan både temperatur og fuktighet kontrolleres ved hjelp av systemet ifølge oppfinnelsen.

Dersom brukeren for eksempel spesifiserer en fuktighet på 70 %, og hvis fuktigheten går lavere enn dette (eller over 70 % - 0,5 %, hvor AFUKTIGHET = 0,5), så blir fukteanordningen således slått på inntil fuktigheten stiger opp til korrekt område igjen. Dersom det kontrollerte rommet er ubebodd, kan fuktigheten tillates å gli i drift, akkurat på samme måte som temperatur, og RECOVMAX og TEMPLIMIT- (eller her FUKTIGLIMIT-) begrepene nedskrevet i samband med figur 2, kan anvendes direkte. "Genius-modusen" virker også på samme måte.

En annen anvendelse av oppfinnelsen er å detektere og kontrollere konsentrasjonen av gasser i atmosfæren i det kontrollerte rommet. For eksempel er oppbygningen av karbondioksid (C02) en bekymring i visse miljøer, og ved å substituere karbondioksid-konsentrasjon for temperatur i fremgangsmåten ifølge figur 2, fremgår det at fremgangsmåten direkte kan anvendes i en slik situasjon. Istedenfor å kontrollere temperatur, styrer klimakontrollutstyret i dette tilfellet et standard ventilasjons-utstyr og/eller en konvensjonell degassings-enhet for å fjerne giftige eller uønskede gasser. Andre gasser som an detekteres og styres, innbefatter radon, karbonmonoksid o.s.v. På samme måte kan ganske enkelt strømningshastigheten for luft være det kontrollerte forhold.

Oppfinnelsen kan på lignende måte anvendes på et hvilket som helst klimaforhold som kan påvirkes av utstyr som styres av en datamaskin. Selv om den kan anvendes på lysforhold (for å styre lys på og av i henholdsvis opptatte og ubefolkede rom), er den spesielt fordelaktig når den anvendes for styring av et variabelt forhold med en viss hysterese-effekt, d.v.s. en tilstand som forandrer seg over en påtakelig tidsperiode (minst minutter, heller enn sekunder).

B. Preventiv vedlikeholds- indikator

For lukkede rom som påvirkes av en styrt HVAC-énhet med en konstant ^^ r^ f^ i kan effekt-virkningsgraden (power effectiveness) EFF defineres ved hjelp av et forhold som søkeren har kommet frem til, nemlig:

EFF <=> (C, . - C, . ) /B , ..

drift driv ' driv

Dette forholdet understreker HVAC-utstyrets virkning på det lukkede rommet, idet nevneren B^riv normaliserer målet for effektivitet EFF ved å kompensere for rommets respons på den naturlige frekvensen ("t") .

Som en generell regel er det slik at tiden det tar å forandre en betingelse (temperatur, fuktighet eller et annet forhold) i en viss grad, øker når klimakontrollutstyrets effektivitet avtar.

Systemet ifølge oppfinnelsen kan således virke som en preventiv vedlikeholds-indikator ved å opprettholde i minnet EFF- og/elle<r> (Cdrift_, c driv og Bdriv^_verdiene korrelert med tid. Den relative effektivitet av klimakontrollutstyret fra ett tidspunkt til et annet kan da bestemmes når det måtte være ønskelig og ettersom den absolutte effektiviteten forandrer seg.

Systemet kan enkelt programmeres til å registrere et slikt effektivitets-forhold regelmessig, slik som daglig, og fra dette kan en effektivitets-kurve bestemmes empirisk. EN slik kurve kan generelt tilpasses til en ligning

- Kt"

EFF = 100e , hvor EFF er topp-effektivitet (100 %), t er tid og K er en empirisk parameter som innlæres over tid (og har dimensjon invers tid).

Denne ligning for relativ effektivitet oppdateres og rapporteres til brukeren via en utgangsanordning så ofte som ønskelig, fortrinnsvis hver gang det nye effektivitets-forholdet blir bestemt. Så snart effektivitets-ligningen er etablert, kan i tillegg relativ effektivitet på et fremtidi<g >tidspunkt forutsies. Dersom systemets bestyrer spesifiserer et krav or minimum relativ effektivitet/virkningsgrad, kan systemet således meddele med en utgangsmelding eller et signal ikke bare når utstyret i realiteten er under ønsket virkningsgrad, men kan på forhånd meddele bestyreren når utstyret kan forventes å falle under det spesifiserte effektivitets-forholdet. For eksempel kan systemet hver dag i to uker før den forventede dato utstede en advarsel, slik som en dataut-skrift, elektronisk post eller annen type melding; et blinkende lys på basestasjonen og/eller selve utstyret; eller en hørbar alarm. En bruker-spørreanordning kan være tilveiebrakt, slik som en knapp på basestasjonen eller utstyret, som når den trykkes på, fremviser på en tilstøtende skjer effektivitets-verdien.

Slike advarsler kan være koplet med en sannsynlighet for svikt i effektivitet, som kan bestemmes ved en minste kvadraters tilpasning eller annet kurvetilpasnings-opplegg for de empiriske data med den idealiserte ligningen EFF = 100e<-><Kt >For å forutsi sannsynlig effektivitets-tilbakegang forbi en forut bestemt tillatt minimums-virkningsgrad, kan således systemet ifølge oppfinnelsen programmeres til å projisere tidspunktet hvor HVAC-utstyret sannsynligvis vil falle under dette forut bestemte minimum, og utmate dette tidspunktet sammen med en sannsynlighetsplan, slik som den konvensjonelle "r <2>"-kurvetllpasningsverdi i en minste kvadraters tilpasning.

Systemets prognoser kan så benyttes til å skape et skjema for vedlikehold av utstyr for en eiendom med flere enheter (slik som et hotell eller en hotellkjede), og således øke effektiviteten av eiendomsinnehaverens vedlikeholdsplan. Det er en enkel ting, når man har gitt læren ovenfor, å utskrive et program for å: (1) kjøre periodiske effektivitetstester (eller regelmessig ekstrahere effektivitetsdata fra den normale funksjon av klimakontroll-utstyret); (2) beregne effektivitets-dataene, innbefattende relativ effektivitet; og (3) utstede effektivitetsrapporter og vedlikeholdsskjemaer slik som ønsket.

Bestemmelsen av HVAC-systernets effektivitet kan føre til energibesparelser ved å meddele systemets bestyrer når systemet kjører ineffektivt; når den manglende effektivitet er brakt i orden, kan temperaturen tillates å gli i drift lengre, fordi RECOVMAX kan tilfredsstilles enklere, slik at.utstyret totalt kjører en mindre prosentdel av tiden, og "PÅ-forholdene" for (holding), har (tidsmessig) kortere driv-komponenter.

C. Alarm for baklengs driving

Når systemet slår på klimakontrollutstyret, er dette for å forandre et gitt forhold i det kontrollerte rommet, enten temperatur, fuktighet, gasskonsentrasjon eller en annen betingelse. Det er kjent i hvilken retning glidende avdrift av den kontrollerte tilstanden har hatt tendens til å gå, og denne informasjonen kan benyttes til å styre videre bruken av utstyret.

For eksempel kan det hende at noen har latt et ytre vindu være åpent til det kontrollerte rommet. Hvis dette er tilfelle, kan gjerne et forsøk på å avkjøle rommet (på en varm dag) slå feil. Dette kan bli oppdaget av systemet ifølge oppfinnelsen ved bestemmelse, etter en fastsatt funksjons-periode for utstyret, av hvor vidt temperaturen forandrer seg under driv-betin<g>elser i samme retning som den forandret seg under drift-betingelser. Dersom temperatur-retningen etter N minutter (for eksempel N = 15) under driving er den samme som den er under drift, slutter systemet at det finnes en alvorlig lekkasje fra eller til rommet. Idet denne "baklengs" drivingen noteres, kan systemet være programmet til å slå av klimakontrollutstyret automatisk for å stoppe det åpenbart bortkastede og håpløse forbruket av energi.

Dette er spesielt verdifullt for hoteller som ønsker å slå av et luftkondisjoneringsapparat eller et oppvarmings-apparat automatisk når en gjest har latt et vindu eller en skyve-glassdør være åpen, og har forlatt rommet. Noen systemer har skyve-glassdører med ledningsopplegg (ved for eksempel balkonger i høye hoteller) og med en bryter som setter HVAC-systemet ut av funksjon når døren er i vranglås eller åpen. Et slikt system er kostbart og brysomt å installere og vedlikeholde, og for fullstendighetens skyld må slike sensorer plasseres i hver åpning inntil rommet. På den annen side bestemmer herværende system automatisk for ett hvilket som helst som hvor vidt det sannsynligvis kan være en viktig lekkasje et sted på grenseflaten for det lukkede rommet (vegger, tak o.s.v.) og kan stenge av HVAC-systemet øyeblikkelig eller etter en forut definert eller innlært periode (se lærealgoritme for forsinkelsestid nedenfor) under slike betingelser, med eller uten nærvær av mennesker i det lukkede rommet. For eksempel kan systemet vente 15 minutter når folk er til stede, selv med en åpenbar lekkasje for å la hotell-personalet rengjøre rommet med en åpen dør, og så stenge av den sløsende HVAC-funksjonen. Alternativt kan systemet stenge av HVAC-funksjonen bare når rommet har en tilsynelatende lekkasje og er ubefolket.

Denne utførelsen kan også anvendes for fuktighets-deteksjon. Den kan anvendes også for deteksjon av gass-urenheter, skjønt heller enn å stenge av ventilasjonsutstyret, kunne det avgis en lydalarm for å indikere at ventilasjons-forsøkene ikke er vellykkede når det gjelder å fjerne uønskede gasser fra rommet.

En hvilken som helst av de ovennevnte variasjoner kan kombineres med et automatisk, rapport-genererende program for å meddele brukeren eller systemets bestyrer om alle tidsperioder hvor "baklengs driving" fant sted.

D. Fast innstillingsområde for driv- temperatur

Gitt de høye kostnader for energi som benyttes til å oppvarme og avkjøle rom, foretrekker nå noen eiendomsbesittere å begrense det temperaturområdet som brukere (eller leietake-re) i deres rom kan innstille selv. For eksempel mener noen hotellrom-bestyrere at et temperaturområde på 64°F til 80°F er tilstrekkelig for å tilveiebringe komfort for deres gjester når et rom er bebodd. Selv om HVAC-utstyret er i stand til å drive temperaturen lavere ned enn 64° eller høyere opp enn 80°, kan det herværende systemet utformes for å begrense temperaturområdet til en ønsket område, slik som det her nevnte. Temperaturen kan selvsagt fremdeles gli i drift utenfor disse grensene, så lenge føringene om gjenopprettelsestid og mål i forbindelse med energibesparelse tilfredsstilles.

i Lignende begrensninger kan plasseres på en hvilken som helst kontrollert tilstand, slik som fuktighet. Grensene kan spesifiseres å være anvendbare bare når rommet er befolket,

eller om rommet er opptatt eller ikke. Et program som er utformet for å utføre fremgangsmåten ifølge figur 2, kan enkelttilpasses for å frembringe slike bruke-definerte grenser, slik som ved å ta grensene som innmating fra en bestyrer-stasjon, og dersom en senere bruker spesifiserer et område utenfor det tillatte, overstyres det sist innmatede området med ekstremverdiene i det begrensede området, slik som å innsette 64° istedenfor en bruker-innmatning på 60°. bestyreren vil effektivt ha overstyrings-evnen, siden bestyreren kan forandre det begrensende området på et hvilket som helst tidspunkt fra basestasjonen.

E. Adaptiv forsinkelsestid med slutning om uopptatt rom

Når mennesker forlater et lukket rom, slik som et hotellrom, kan de gå ut for å skaffe seg is ute i korridoren, for å kjøpe en avis i resepsjonen, for å gå til et baderom i et tilstøtende, uovervåket rom, eller de kan gå ut og bli borte i en lengre periode. Istedenfor å kople over til "tom" modus (slik som i trinn 260 i figur 2) øyeblikkelig etter at rommet er forlatt, kan systemet være programmet til å forsinke dette i en tidsperiode, slik som i N minutter (hvor for eksempel N = 15), for å sikre at komfort-behovene er tilfredsstilt i tilfelle rommets beboer kommer tilbake snart. I figur 2 ville dette medføre en bestemmelse i trinn 260 om hvor vidt rommet (a) er tomt, og (b) har vært tomt kontinuerlig i N minutter.

Ved å lagre opptak som angår tilstedeværelse i rommet gjennom mange utgangs/tilbakekomst-sykler, kan systemet lære hvor lenge det skal vente for å sikre at en viss prosentdel P%

(hvor for eksempel P = 90%) av alle eller tidligere, nylige beboere ikke vender tilbake på minst M minutter (med for eksempel M = 30). Det kan for eksempel bli bestemt at etter 9 minutter med tom tilstand, vil bare 10% av gangene beboerne returnerer i løpet av de følgende 30 minutter; i dette tilfellet kan forsinkelsestiden med slutning om "tomt rom" innstilles til å være 9 minutter, hvilket betyr at bare etter 9 minutter vil systemets okkupasjons-status forandre seg til "tom" og gå videre til boks 280 i figur 2.

Selv om rommets okkupasjons-status strengt tatt forandrer seg så snart personen har forlatt rommet, forandres således ikke den faktiske, langtids ikke-okkupasjons-status før etter den forventede forsinkelsestid, hvoretter systemet kan forutsi at ikke-okkupasjon vil fortsette i en lang periode.

Fremgangsmåten kan forbedres ytterligere ved å etablere to forsinkelsestider, en for når rommet er opplyst, og en for når rommet er mørkt. Mørke forsinkelsestider kan være av lengre varighet, fordi beboerne sover, og detektorene merker bevegelsene deres mindre hyppig. Denne variasjonen av fremgangsmåten setter systemet i stand til å minimalisere forsinkelsestiden for å sette i gang og maksimalisere energibesparelser, mens sannsynligheten for at beboerne vil oppleve ubehag ved en ukomfortabel temperatur når de fortsetter å bruke og oppta rommet, minimaliseres.

F. Besparelse/ forbruks- måler

Når systemet holder temperaturen på grensen TEMPLIMIT for i

maksimal avdrift, kjører HVAC-systemet i en viss prosentdel av den totale syklus-tid [på/(på+av)]. Systemet kan beregne hva dette tallet ville være dersom det holdt temperaturen på bruker-innstillingspunktet, og sammenligne de to prosent-delene. For eksempel kunne utstyret ved grensen for'drift være på i 4 minutter og gli i drift i 16 minutter i en syklus, hvilket gir et forhold på 20% [4/(4+16)]. På samme tid kunne det bestemmes at dersom systemet forsøkte å holde temperaturen på bruker-innstillingspunktet, ville det være på i 12 minutter og av i 6 minutter, hvilket gir et forhold på 66,67%

[12/ (12+6)] .

Graden av energibesparelse er temperaturforholdet ved bruker-innstillingspunktet (66,67%-tallet ovenfor) minus drift-temperaturforholdet, eller 66,67% - 20% [2/3-1/5=7/15], eller 47%. I dette eksempelet oppgår besparelsen i en syklus ved drift-grensen til 47% ganger 20 [4+16] minutter, eller 9 1/3 minutt kjøretid, hvor HVAC-systemet er slått av når det måtte ha vært under kjøring for å holde temperaturen på bruker-innstillingspunktet.

Energibesparelsen innbefatter i tillegg en størrelse som representeres av det følgende:

hvor TEMPSET PÅ-forholdet defineres som "PÅ-tiden" dividert med "PÅ + AV-tiden" ved opprettholdelse av temperaturen på TEMPSET. Det er en enkel oppgave å beregne og inkludere denne besparelsen i utmatningen fra systemet til brukeren.

Systemet ifølge oppfinnelsen kan programmeres til å lagre disse tallene med regelmessige intervaller, slik som hver time, og til å generere en rapport som skal utmates for systemoperatøren, og som reflekterer den samlede besparelse i total tid med funksjon av utstyret, og i tillegg andelen av den totale tid som utstyret ville ha kjørt dersom temperaturen alltid ble holdt på bruker-innstillingspunktet. Endelig er det en lite komplisert oppgave å utforme programmet for å bestemme den effekt-utmatning som ville ha vært nødvendig i det sistnevnte tilfellet, siden utstyrets effektforbruk generelt er kjent, eller kan bestemmes empirisk ved hjelp av en effektmåler, og effektforbrukstallene kan digitaliseres og innmates som data til datamaskinen 20 for å komme frem til faktiske tall for effektbesparelse. Disse kan enkelt - oversettes til tall vedrørende pengebesparelser, for utmating i en rapport til system-operatøren.

Det som følger er en anvendelse av besparelses-beregningen på eksempelet som er benyttet tidligere, hvor drift- og driv-ligningene er bestemt å være:

Drift- og driv-tidene som går i syklus, beregnes nå for å holde (1) ved gjenopprettelsestiden og drift-temperaturgrensen, og (2) ved bruker-innstillingspunktet, som følger: F. l. Ved q- jenopprettelsestid og drift- temperaturgrensen

(6 minutter =► 76,11 grader)

For dette eksempelet antas det at temperaturen holdes på 76,11 + 0,5 grader.

Den totale (drift + driv-) syklustid er således 37,04 + 51,85 = 88,90 sekunder, mens driv-delen av syklustiden er 37,04/88,90 = 0,417 eller 41,7% av den totale syklustid.

F. 2. Ved bruker- innstillingspunktet (70°)

Den samme ATEMP benyttes her som ved drift-grensen (i dette eksempelet, ±0,5°) for å beregne den syklus som ville være nødvendig dersom temperaturen ble holdt ved bruker-innstillingspunktet :

Den totale (drift + driv-) syklustid er således 153,25 + 36,01 = 189,26 sekunder mens driv-delen av syklustiden er 154,25/189,26 = 0,810 eller 81,0% av den totale syklustid.

F. 3. Besparelse

Ved drift-temperaturgrensen drives utstyret i en mindre prosentdel av den totale syklustid enn ved bruker-innstillingspunktet. I en time, eller i en hvilken som helst gitt periode, gir forskjellen i driv-tider, multiplisert med kostnaden for å operere HVAC-utstyret, det totale besparelses-beløp. Dersom systemet for eksempel sparer 20 minutter pr time, og det koster $0,15 pr time å kjøre HVAC-utstyret, så oppgår besparelsen til 20/60 <*> $0,15 lik $0,05 pr time med bruk av det foreliggende systemet. Ti timer med tilsvarende besparelse pr dag i 30 dager, sparer $0,05 <*> 10 <*> 30 = $15,09 pr måned. Dette kan være et svært betydelig beløp både i forhold til den totale kostnad ved å kjøre utstyret og når man tar i betraktning at for store organisasjoner multipliseres besparelsen pr temperaturstyringsenhet mange ganger.

I dette eksempelet, med (bruker-innstillingspunkt^^ andel^ minus størrelsen (drift-grensedr^v ancjei^ <=> °,810~ 0,417 = 0,393, oppgår besparelsen til 0,393 <*> den totale medgåtte tid. For hver 60 minutter ved drift-grensen drives utstyret 60 <*> 0,417 = 25,0 minutter. Dersom temperaturen ble holdt på bruker-innstillingspunktet, ville systemet måtte drive i 60 <*> 0,810 = 48,6 minutter. Systemet sparer således 60 <*> 0,393 = (48,6 - 25,0) = 23,6 minutter driv-tid pr time når temperaturen holdes på drift-grensen istedenfor ved bruker-innstillingspunktet.

Ved å samle disse data over dager og måneder, oppsamler systemet: (a) faktisk drive-tid; (b) beregnet drive-tid uten det herværende systemet (beregnet som om holding foregikk ved bruker-innstillingspunktet); (c) forskjellen mellom disse to driv-tidene (= drivtid-besparelse); og (d) denne forskjellen dividert med den beregnede drivtid uten systemet (=besparelses-forhold oppnådd ved hjelp av herværende system).

G. Resvklings- begrensning for utstyret

Minimal tid avslått. Kompressorer bygger opp trykk i HVAC-rørene. Når HVAC-utstyret slås av, lekker trykket langsomt ut, hvilket tar 2 til 4 eller flere minutter. Dersom man forsøker å starte opp kompressoren på nytt før trykket lekker ut, går det elektrisk strøm i kompressorens elektriske spoler, som uten å lykkes forsøker å overvinne det høye mot-trykket. Ofte vil kompressorens elektriske spoler overopp-hetes og brenne i stykker, hvilket forårsaker fullstendig svikt av utstyret og behov for reparasjon.

Det foreliggende systemet løser dette problemet ved å inkludere i programmet en styreenhet som for kompressor-basert

HVAC-utstyr automatisk, holder kompressoren i avslått tilstand i en minimums-periode mellom PÅ-sykler, og således forhindrer for tidlig utbrenning på grunn av for hyppig gjenstarting av syklusene. En passende slik minimums-tidsperiode er 4 minutter som minimal avslags-tid, men denne tiden kan minskes for noe nyere HVAC-utstyr.

Maksimal resyklings- hyppighet. Hver gang en kompressor slås på, forekommer det en forhøyet puls av elektrisk strøm, mye på samme måte som akselerasjonskreftene som er nødvendige for å bevege en bil fra stillstand til bevegelse. Påkjennin-gen på HVAC-utstyrets elektriske komponenter som leder denne strømmen, er høyest når oppstartings-tregheten skal overvinnes, og lavest når den kontinuerlige pumpevirkningen blir opprettholdt, mye på samme måte som slitasjeforskjellen for en bil når akselerasjon sammenlignes med rolig kjøring. Jo sjeldnere HVAC-utstyret foretar oppstarting, jo lengre vi utstyret vare.

I en foretrukket utførelse vil det foreliggende systemet automatisk begrense resyklings-frekvensen for kompressorbasert utstyr til R ganger pr time, hvilket betyr at en minimums-syklus varer i 60/R minutter. Man kan for eksempel sette R = 6, slik at opptil 6 resyklinger pr time er tillatt, eller et minimum på 10 minutter for en av/på-syklus. Dette kan utløse en økning av temperaturområdet over og under et temperatur-holdenivå utenfor den innmatede eller forhåndsprogrammerte ATEMP til for eksempel utenfor en standard verdi på +0", 5°F, slik at holdeområdet vokser fra +0,5° til ±0,75° eller mer, for å oppnå minimumssykluser på 10 minutter.

H. Omkopling ved null spenning

Den spenning som vekselstrøm leveres med til utstyret, varierer langs en sinusbølge fra ampiitudetopper til over-krysninger med null spenning. Det herværende systemet kan utformes for å detektere overkryssingene med null spenning og automatisk slå på den elektriske strømmen på dette punktet, hvilket minimaliserer sjansen for gnister, og minsker utstyrspåkjenninger som kan opptre på grunn av hurtige endringer i elektromotorisk kraft.

Figur 12 viser en egnet krets for omkopling ved null-kryssinger som bruker en konvensjonell integrert krets 950 med en indre nullspennings-avfølgende bryter (med null-omkopling utført ved hjelp av teknisk utstyr; det er ikke nødvendig med noen mikrokode). IC-kretsen 950 er koplet til en mikroprosessor 960, som er forbundet med utganger, innganger og tilknyt-tet utstyr slik som nødvendig, og kan være en hvilken som helst av de mikroprosessorer eller mikrokontrollere som er omtalt tidligere for styring av HVAC- eller klimakontrollutstyr. IC 950 er koplet til jord via et vanlig rele 970. Utganger fra mikroprosessoren 960 er således automatisk synkronisert med linjespenningen.

I. Effektfaktor- korreksion

Spenning og strøm blir sjelden levert i perfekt fase til brukere. Når de ikke er i fase, går Hoe strøm tapt. Effekten er lik produktet av spenningen og strømmen, så når disse er i fase, er optimal effektleveranse mulig. Foreliggende system justerer automatisk strømfasen til å synkronisere seg med spenningsfasen, for å oppnå optimal leveranse av effekt.

Fasevinkelen mellom spenningen og strømmen kan måles på konvensjonell måte. En fremgangsmåte er å sample både spennings- og strøm-signalene for å frembringe to innganger til en integrert krets med en (multiplikasjons-) produkt-detektor. Et utgangssignal fra produktdetektoren er et signal hvis amplitude varierer med fasevinkelen. Denne fase-proporsjonale vinkelen benyttes som inngangssignal til en analog/digital-omformer (A/D-omformer) i en mikroprosessor som styrer en variabel kondensator for å avstemme fasevinkelen og effektfaktoren til en optimal verdi.

J. Flertrinns JVAC- optimalisering

I flertrinns HVAC-utstyr slås utstyrets andre og til og med tredje nivåer på når det er nødvendig å bevege temperaturen tilbake til bruker-innstillingspunktet (se figur 10). For eksempel når det er svært kaldt, slår mange varmepumpe-systemer (som bruker varmepumpen som trinn 1) på elektriske spoler og beveger luft over disse for å tilføye varme i tillegg til den varme som frembringes av varmepumpen. Disse elektriske spolene betraktes som et andre oppvarmingstrinn. Ytterligere oppvarmingstrinn i svært kalde klimaer kan innbefatte oljebrennere og andre typer apparater. Vanligvis er det første trinnet mest effektivt, og således mindre dyrt å betjene enn det andre trinnet, som til gjengjeld er mer effektivt og mindre dyrt å betjene enn det tredje trinnet. I neon klimaer oppfordres brukerne til å betjene JVAC-utstyrets første trinn hele tiden for å forhindre at det bebodde rommets temperatur når en temperatur hvor de dyrere trinnene må tas i bruk.

Foreliggende oppfinnelse er i en foretrukket utførelse utformet for å lære driv-kurvene for det første trinnet, for det første trinnet pluss det andre trinnet i samarbeidet, og for en situasjon hvor det første, andre og tredje trinnet arbeider sammen. Relative kostnadsfaktorer for disse forskjellige trinnene og for forskjellige flertrinns-konfigu-rasjoner og geografiske områder, er lagret i basestasjonen (i datamaskinens minne) og kan bli oppdatert periodisk.; Gitt driv-kurvene og de relative kostnadsfaktorer, så kan systemet bestemme en energibesparelses-grense som er optimal ; (minimale kostnader). Dette kan for eksempel gjøres ved å bestemme hva PÅ-forholdet (duty cycle) for å opprettholde temperaturen (TEMPSET eller TEMPLIMIT) etter forholdene) ville være for hvert av trinnene. i

Systemet bestemmer således først hva PÅ-forholdet ville være i trinn 1, så i trinn 2 og så i trinn 3 (hvis et trinn 3 forekommer). Siden effektforbruket i trinn 1 er lavere, vil PÅ-forholdet være større enn i trinn 2, hvor effektutmatningen er høyere. Det totale energiforbruket er (PÅ-forhold) <*>

(effektutmatning) for et hvilket som helst gitt trinn. For eksempel, dersom trinn 2 bruker 1,2 ganger så mye effekt som trinn 1, så vil balansepunktet (d.v.s. det punkt hvor de

totale energikostnader er de samme uansett om trinn 1 eller trinn 2 blir benyttet, det punkt hvor: (PÅ-forhold i trinn 2) = (PÅ-forhold i trinn l)/l,2. Dersom venstre side av denne ligningen er minst, er det økonomisk å fortsette til trinn 2, siden tiden som spares ved å senke PÅ-forholdet, mer enn kompenserer for den ekstra energi som forbrukes pr tidsenhet. Dersom venstresiden er størst, bør systemet optimalt forbli i trinn 1.

Denne samme tilnærmingsmåte blir også benyttet for å bestemme hvor vidt det vil være økonomisk å gå til trinn 3. Det trinn som fører til lavest energiforbruk, bør benyttes, og systemet kan enkelt utformes (ved enkel programmering) både for å foreta denne bestemmelsen og for å gå til det nye trinnet, og videre for å foreta konstant overvåkning av situasjonen, hvor de innlærte og oppdaterte drift- og driv-kurvene benyttes for å bestemme på et hvilket som helst gitt tidspunkt hvor vidt et annet trinn bør benyttes.

Dessuten, selv om systemet kan programmeres til å holde temperaturen ved det første trinnets driv-grense, vil forholdene noen ganger være slik at temperaturen bør tillates å gli i drift lengre ut, når besparelsen overskrider kost-nadene ved retur-driving med hjelp fra et andre eller tredje trinn. De innlærte flertrinns kurvene, kombinert med relative flertrinns kostnadsfaktorer, tilveiebringer den nøyaktige informasjon som er nødvendig for å maksimalisere energibesparelser i flertrinnssystemer.

K. Parameter- innstillinaer for en fjerntliggende basestasjon

Parametere som benyttes som inngangssignaler, slik som for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan fortrinnsvis endres på avstand. Slike parametere kan omfatte gjenopprettelsestid, maksimalt område for avdrift, minimalt gjenopprettelsesområde og funksjonsmodus (PÅ, for å fungere som i konvensjonelle systemer; "smart" - for å bruke sløyfe C i figur 2; og "genius"). Figur IA, som skal omtales nedenfor, viser en utførelse for å oppnå dette, mens figur 11 (som skal omtales nedenfor) viser en annen utførelse.

En fremgangsmåte for innstilling av slike parametere på avstand, er å sende disse verdiene over husets ledningsnett til spesifikke områdemessige og globale enheter. En annen metode er å sende disse verdiene gjennom luften, ved hjelp av radio eller infrarød stråling, til mellomstående sender/mottakere som befinner seg i områdemessig definerte basestasjoner, som igjen sender til alle basestasjonene i sitt område. Dette tillater at funksjonsverdiene kan bi 'forandret fra en hvilken som helst datamaskin i bygningen, eller til og med fra en "laptop"-maskin, uten å gå inn i rommene,, og med overførings-sikkerhet tilveiebrakt ved hjelp av foreliggende systems ID-verifikasjonsprotokoller.

L. Utvidede perioder med ubebodd rom

Systemet ifølge oppfinnelsen kan modifiseres for å holde regning med varigheten av beboelse og mangel på beboelse over tid, og å lagre denne informasjonen for ettersyn hos systemets bestyrer. Denne informasjonen kan benyttes til å gi ytterligere energibesparelse ved å programmere systemet med et på forhånd definert skjema over TEMPSET-variasjoner når det styrte rommet har vært ubebodd i lange perioder.

For eksempel, dersom rommet har vært uten beboer i 24 timer eller mer, kan systemet instituere en midlertidig PROVTEMPSET som ligger 5°F (eller en viss prosentdel) høyere enn den programmerte TEMPSET (for avkjølingsinnstillinger) eller 5°F (eller også her en forut definert prosentdel) lavere enn den programmerte TEMPSET (for oppvarmings-innstillinger). I kjølings-situasjonen vil da systemet tillate rommet å gå opp til 5° varmere enn det ville være dersom rommet hadde vært opptatt på et tidspunkt i de foregående 24 timene. Etter ytterligere 24 timer kan ytterligere 5° (eller 1 prosentdel) legges til PROVTEMPSET o.s.v. Etter en uke kan systemet gå inn i midlertidig fullstendig opphevelse av funksjonen, inntil funksjonen på nytt utløses av at noen går inn i rommet igjen. Denne siste variasjonen begrenses fortrinnsvis av faste, absolutte grenseverdier, slik som 40°F til 100°F for å forhindre varme- eller kulde-skade på fast tilbehør eller

i

innredning i det kontrollerte rommet. En hvilken som helst av de foran nevnte variasjoner i innstillinger og tider for iverksettelse av dem, kan selvfølgelig forandres for å anvendes med en gitt innstilling.

Det samme prinsipp kan anvendes på variasjoner i RECOVMAX, hvor maksimum tillatt gjenopprettelsestid tillates å utvides med en viss prosentdel eller antall minutter hver dag eller annen tidsblokk, og igjen kan systemet programmeres til å oppheve funksjonen etter en forut bestemt lang tidsperiode, inntil den gjeninnstilles manuelt eller når noen kommer tilbake i rommet igjen.

En enklere versjon av denne variasjonen er å tillate brukere å programmere tider hvor de vil være borte i kjente perioder og således å stoppe eller begrense funksjonen av HVAC-utstyret i slike perioder.

Basestasjoner og sensorer: figur 6- 10

Det som nå følger er en omtale av foretrukne maskin-utforminger for iverksettelse av oppfinnelsen, rettet mot bruken av temperatursensorer. Andre sensorer, slik som omtalt ovenfor, kan erstatte eller brukes i tillegg til temperatur-sensorer, med passende forandringer i styringsprogrammet. For eksempel ble det nevnt at dersom en CC^-sensor benyttes i tillegg til temperatursensoren, så utformes programmet for å drive bare HVAC-utstyret ventilator-underenhet, d.v.s. bare viftene. Figurene 6-11 kan da generaliseres ved å tilføye så mange sensorer av andre typer som måtte være ønskelig, selv om figurene er rettet mot en utførelse med temperaturkontroll.

Felles for alle disse utførelsene er at man benytter enkle bruker-instruksjoner, innbefattende bruker-innstillings-punktet eller -temperaturområdet når folk er til stede, og gjenopprettelsestiden når de kommer tilbake fra et fravær. I hvert tilfelle oppnår systemene automatisk klimaforholdet (for eksempel temperatur) og målene for gjenopprettelsestid mens sløsing med funksjon av utstyret minimaliseres når folk er fraværende.

Figur 6 er et blokkdiagram over et system 500 som benytter en basestasjon 510 med flere fjern-sensorenheter 520-540. Disse sensorene kan innbefatte de typer sensorer som illustreres i figur 1 for avføling av temperatur, okkupasjon og andre forhold slik som lysintensitet og nærvær av C02 eller andre gasser. I figur 1 vises også inngangs/utgangs-anordninger 550 koplet til basestasjonens 510 datamaskin, samt klimakontrollutstyret 560.

En passende fjern-sensorenhet 520 vises i blokkdiagrammet i figur 7, og kommuniserer med basestasjonen 510 ved hjelp av radio, infrarød stråling, husets ledninger, lednings-forbindelser eller andre likeverdige midler. En mikrokontroller 570 benyttes, og kan for eksempel være en PIC16C54 type mikrokontroller (fra PIC16C5X-serien som produseres av Microchip Corporation), som er et kommersielt tilgjengelig produkt som kan programmeres med et symbolsk maskinspråk. Den drives ved hjelp av en kraftkilde 580, som får fjern-sensorer som kommuniserer trådløst eller er plassert på vriene steder fortrinnsvis har batterier som kraftkilde, og som opplades av solceller. Dette tillater lavere vedlikeholds-ytelser og sparer energikostnader for kraft til å kjøre fjem-sensoren.

Sensorenheten 520 innbefatter også en eller flere sensorer 590, som kan omfatte en hvilken som helst kombinasjon av de følgende:

Sensortyper:

1. menneske-sensorer:

<*> passiv infrarød (PIR)

<*> akustisk

<*> mikrobølge (fortrinnsvis kombinert med PIR)

* laser

2. temperatursensorer

3. fuktighetssensorer

4. dag/natt-detektorer (fotoceller)

5. konsentrasjonsmålere for forurensning

6. luftstrøms-målere

Noen av disse er allerede omtalt. Luftstrømsmålere kan benyttes for å sikre en minimums-volumstrøm eller -hastighet av en luftstrømning gjennom et rom som må være godt ventilert.

Figur 8 viser en basestasjon 620 som senderen 600 og brytere/indikatorer 610 vist i figur 7, kan benyttes i samvirke med, i en utførelse av oppfinnelsen som benytter en "gjennom-veggen-type" luftkondisjonerings-enhet og/eller oppvarmingsenhet (for eksempel et typisk luftkondisjoneringsapparat for et hotellrom). Basestasjonen innbefatter en konvensjonell kraftenhet 63 0 som pugges inn i en stikk-kontakt og gir effekt til HVAC-utstyret 640 og mikrokontrolleren 650, som kan være en hvilken som helst av et antall kommersielt tilgjengelige mikrokontrollere, slik som Texas Instruments mikrokontroller serie TMS 370 (som er programmerbar i C++-språket).

Mikrokontrolleren 650 slår på og av HVAC-utstyret 640 via styrelinjen 690 som er forbundet med kraftenheten 630. En eller flere sensorer 660 kan være koplet til mikrokontrolleren 650, i tillegg til eller istedenfor sensoren(e) 590 i fjern-sensorenheten 520 som vises i figur 7.

En sender/mottaker 670 styres av mikrokontrolleren 650, og kommuniserer med fjern-sensorenheten 520. Enheten 690 for brytere/indikatorer er også koplet til mikrokontrolleren 650. I den foretrukne utførelsen er mikrokontrollerne 650 (i basestasjonen 620) og 570 (i fjern-sensorenheten 520) programmet for å arbeide i samvirke, slik at fjern-sensoren identifiserer seg overfor basestasjonen på følgende måte. En bruker trykker på en programmet bryter på bryter-enheten 680, som får mikrokontrolleren 650 til å gjøre seg klar til å motta en fjern-sensor i.d. via sender/mottakeren 670. En hvilken som helst fjern-sensor som sender en slik bruker i.d. innen en forut bestemt tid, "registreres" i basestasjonen, og vil fra da av bli gjenkjent og akseptert når den kommuniserer med denne basestasjonen, som vil oppsamle sensor-avlesninger fra den eller de aktuelle fjern-sensorer og reagere på disse. Brukeren trykker således inn motta-bruker-i.d.-bryteren på enheten 680, og så, innenfor den forut bestemte tid, (slik som 90 sekunder) inntrykkes en på forhånd programmet sende-bruker-i.d.-bryter i bryterenheten 610 (se figur 7). Dette gjør at fjern-sensorens mikrokontroller 570 sender bruker-i.d.-koden for denne sensoren til basestasjonen. Fra da av er basestasjonen mottakelig for sensor-informasjon fra denne fjern-sensoren.

Dette sikrer at dersom to fjern-sensorer ligger innenfor et radiooverføringsområde eller et annet overføringsområde for to forskjellige basestasjoner, kan de forbindes på pålitelig måte med en basestasjon hver seg.

Andre nyttige brytere eller kontroller i enheten 680, for implementering av de ovenfor omtalte trekk ved oppfinnelsen, innbefatter:

<*> modus (på, smart, genius)

<*> TEMPSET-kont roi1 (for bruker-innstillingspunkt)

<*> TEMPMIN-kontroll

<*> TEMPMAX-kontroll

<*> ATEMP-kontro11

<*> RECOVMAX-kontroll

<*> DD-FORHOLD-kontroll

Nyttige indikatorer (for eksempel lamper eller lysdioder) er:

<*> av/på-indikator

<*> mottaking/mottatt bruker i.d. indikator

<*> fjern-sensor, indikator for svakt signal

<*> fjern-sensor, feil-indikator

Figur 9 viser en basestasjon 700 som er egnet for en HVAC-enhet i et sentralanlegg, kraftforsynt fra standard ledningsstrøm, slik det er vanlig i handelsbygninger, typisk med avtak fra 110/220 volt vekselstrøm. Basestasjonen 700 kan erstatte vegg-enheten for en slik sentralanlegg-enhet, og innbefatter en mikrokontroller 710, sensorer 720, sender/mottaker 730 og en enhet 740 med brytere/indikatorer, som i alle vesentlige henseender er identiske med tilsvarende nummererte trekk i figur 8, bortsett fra at mikrokontrolleren 710 selvfølgelig må være programmet på annen måte, slik at den styrer det sentrale HVAC-utstyret istedenfor en enkelt gjennom-veggen-enhet. Basestasjonen 700 samvirker med fjern-sensorer på den ovenfor beskrevne måte, via sender/mottakeren 730.

HVAC-utstyret innbefatter i denne ^utførelsen en oppvarmingsenhet 750, en avkjølingsenhet 760 og en vifteenhet 770, som alle er konvensjonelt HVAC-utstyr, og kan innbefatte et system som benytter rør med varmt og kaldt vann, og en vifte eller kompressor/brenner-utstyr med en ventilatorvifte, eller andre standard-type anordninger. Mikrokontrolleren 710 styrer HVAC-utstyret 750-770 individuelt via av/på-styreledninger 780 som styrer henholdsvis oppvarmings-, avkjølings- og ventilasjons- (vifte) releer i kraftenheten 790.

Figur 10 er et blokkdiagram over en konfigurasjon for en , basestasjon 800 som er passende for konvensjonelt, flertrinns HVAC-utstyr 850 (slik som en standard veggtype-enhet), hvor tre trinn med oppvarming og to trinn med kjøling er tilveiebrakt og styres av en flertrinns kraftenhet 860. Bruken av flertrinns HVAC-utstyr er ønskelig for å tilveiebringe kraftigere oppvarming og avkjøling (med større forbruk av effekt) når det er nødvendig, mens de lavere funksjonstrinnene benyttes for mildere forhold, eller når langsommere oppvarming eller avkjøling er akseptabel.

I denne utførelsen har en mikrokontroller 810 et minne som lagrer programmet, slik som i hver av de andre utførelsene (slik som i figur 8 og 9). Sensorer 820, sender/mottaker 830 og enheten 840 med brytere/indikatorer kan være hovedsakelig identiske med de tilsvarende enhetene 720-740 som vises i figur 9, men de og mikrokontrolleren 710 og dennes program er tilpasset slik som nødvendig til funksjonene for det flertrinns HVAC-utstyret 850. Hvert av trinnene styres individuelt av mikrokontrolleren 810 via av/på-ledninger 870 som betjener de individuelle effekttrinnene som viss i kraftenheten 860, som kan kraftforsynes fra en konvensjonell 24-volts enhet 880.

Det er en enkel oppgave å utforme et program for å implementere oppfinnelsen for å innlære drift- og driv-kurvene (som i figur 4-5) for hvert av de flere funksjonstrinnene, og å lagre funksjonsparametrene og beregne effektivitetsdata for hvert av disse trinnene over tid.

Hver av basestasjonene som vises i figur 8 - 10, og andre vanlige basestasjoner, implementerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen illustrert i figur 2 ved hjelp av et program lagret i den respektive mikroprosessorens minne. Andre typer basestasjoner vil være nødvendige for å styre forskjellige typer HVAC-utstyr som ikke er illustrert her, men prinsippene i foreliggende oppfinnelse anvendes i hvert tilfelle, siden det får en hvilken som helst oppvarmings- og avkjølings-operasjon vil være tilhørende drift- og driv-kurver som kan innføres, og basert på disse empiriske data kan utstyrets funksjon kontrolleres effektivt.

Programmerbare for- innstillinger: Figur 11

Figur 11 viser en forinnstillings-adapter 900 som tillater programmerbare, bruker-spesifikke forhånds-innstillinger for systemet. Den omfatter en passende mikrokontroller 910 som effektforsynes fra en kraftenhet 920 og er koplet til en sender 930, som kan være koplet med ledninger til basestasjonen som adapteren brukes i forbindelse med. En enhet 94 0 med brytere/indikatorer er også anbrakt,

koplet til mikrokontrolleren 910. Slik som med en hvilken som helst fjern-sensor, innbefatter mikrokontrolleren en mikroprosessor og et minne for å lagre og å eksekvere et program for å utføre oppfinnelsens funksjoner.

I dette tilfellet er funksjonene å tilveiebringe en stasjon som en bruker kan innstille foretrukne temperaturer med for forskjellige tider og dager, og som også kan overstyre disse innstillingene. Hver gang en bruker overstyrer et gitt, programmet temperaturskjerna, går skjemaet tilbake til de programmerte innstillingene ved den neste tid som er indikert. Således, dersom en bruker innstiller temperaturen til å gå til 70°F klokken 08.00 på en lørdag, og så ned til 65°F klokken 23.00 samme lørdag, vil systemet automatisk innstille TEMPSET på 70°F kl 08.00 lørdag. Dersom brukeren overstyrer denne innstillingen på lørdag ettermiddag, og skrur temperaturen opp, for eksempel til <75o>„ • -i j ,_ £ , ^ *^ ^ F, vil det forut bestemte skjemaet tre i virkning igjen kl 23.00 slik som programmet, og temperaturen vil da allikevel falle til 65°F.

Adapteren 900 omfatter således brytere for å tillate at slike programmer innstilles på forhånd av brukeren, sammen med display-anordninger for å forenkle programmeringen, nemlig:

Display

<*> temperatur

<*> tid

* ukedager og/eller datoer

Brytere

<*> temperatur (manuelt opp/ned)

<*> tid (manuelt opp/ned)

<*> innstillingsdag/dato (opp/ned)

<*> sett [temperatur/tid/dag-dato] inn i programmet

<*> slett [temperatur/tid/dag-dato] fra programmet

<*> fremvis programmet [temperatur/tid/dag-dato] Disse bryterne og display-anordningene er selvfølgelig variable i henhold til brukerens ønsker, og et hvilket som helst standard eller tilpasset programmerings-grensesnitt kan være tilveiebrakt, om ønskelig innbefattende ganske enkelt et tastatur-grensesnitt til mikrokontrolleren 910. Med en hvilken som helst av de mikrokontrollere som benyttes for å utføre trekk ved oppfinnelsen kan faktisk grensesnittet være et tastatur og/eller mus, slik det er vanlig med personlige datamaskiner. Den type grensesnitt som representerer av blokkdiagrammet i figur 11, er imidlertid å foretrekke for en kommersiell HVAC-kontroilenhet.

Med den foranstående lære om fremgangsmåten ifølge figur 2 og dens variasjoner og med blokkdiagrammene over de forskjellige mulige utformingene for å utføre oppfinnelsens funksjoner, kan en fagmann innen teknikken enkelt tilpasse en rekke forskjellige og vanlige prosessorer, minne-anordninger, bruker-grensesnitt og datamaskin-HVAC-grensesnitt for å implementere oppfinnelsen. Det er ikke nødvendig med noe maskinvare tilegnet spesielle formål. Den nødvendige programmeringen er rutinepreget og relativt enkel, og kan utføres i et hvilket som helst av et antall språk, slik som et symbolsk maskinspråk (assembler), FORTRAN, BASIC, C++ eller andre vanlige språk.

Claims (47)

1. Apparat for å styre nivåer for en miljøegenskap ved et rom ved å kontrollere funksjonen av en miljøkontrollenhet for å påvirke nivåene av egenskapen ved rommet, hvilket apparat innbefatter et grensesnitt koplet til miljøkontrollenheten for å styre dennes funksjon ved hjelp av kontrollsignaler, hvilket apparat omfatter: en kontroller som innbefatter en prosessor koplet til et minne, idet minnet lagrer et miljøkontrollprogram som omfatter programinstruksjoner for å styre funksjonen av miljøkontroll-enheten ved å generere kontrollsignalene og videre å lagre data som innbefatter et første drift-forhold, et første driv-forhold, et forut bestemt innstillingspunkt som representerer et forut bestemt nivå for egenskapen, et forut bestemt maksimalområde i forhold til innstillingspunktet, et forut bestemt minimumsområde i forhold til innstillingspunktet, og en forut bestemt gjenopprettelsestid, idet kontrolleren videre innbefatter en klokkeenhet koplet til prosessoren for å tidsstyre hendelser som angår miljøkontrollen, hvilke hendelser innbefatter generering av kontrollsignalene og mottaking av signaler som representerer nivåene inne i rommet; en inngangsanordning koplet til kontrolleren for innmating av minst en av de nevnte størrelser forut bestemt innstillingspunkt, maksimumsområde, minimumsområde og gj enopprettelsestid, en miljøegenskap-sensor koplet til kontrolleren for på et hvilket som helst gitt tidspunkt å tilveiebringe ett nevnt signal, som representerer nivået for egenskapen inne i rommet; og en okkupasjons-sensor koplet til kontrolleren for å bestemme hvorvidt rommet er bebodd, og for å sende et kontrollsignal som nevnt, til kontrolleren for å foreta en av en første og en andre handling, hvor den første handling tas dersom rommet er ubebodd, for å tillate at nivået i rommet glir i drift mot et omgivelsesnivå for egenskapen i et område inntil rommet, og den andre handlingen foretas dersom rommet er bebodd, for å betjene miljøkontroll-enheten for å drive egenskapens nivå i rommet bort fra det nevnte omgivelsesnivå; karakterisert ved at miljøkontroll-programmet omfatter instruksjoner for å tillate den nevnte drift bare til det nevnte maksimumsområdet når rommet er ubebodd, og så, når rommet blir opptatt igjen, å aktivere miljøkontrollenheten for å drive egenskapens nivå i rommet mot et mål-nivå for egenskapen som ligger høyst det nevnte minimumsområdet fra innstillingspunktet; og at det nevnte maksimumsområdet er begrenset slik at et tidsrom med driving hvor miljøkontrollenheten driver egenskapens nivå i rommet fra maksimumsområdet til mål-nivået for egenskapen, ikke er større enn den forut bestemte maksimale gjenopprettelsestid.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at rommets egenskap er temperatur; miljøegenskap-sensoren omfatter en temperatursensor; og miljøkontrollenheten innbefatter minst en av en oppvarmingsenhet, en luftkondisjoneringsenhet og en ventilasjonsenhet.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at rommets egenskap er fuktighet; miljøegenskap-sensoren omfatter en fuktighets-sensor; og miljøkontrollenheten innbefatter minst en av en luft-, fukter og en luft-avfukter.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at rommets egenskap er nærvær av en forut bestemt gass; miljøegenskap-sensoren omfatter en sensor for å bestemme mengder av gassen i rommet; og miljøkontrollenheten innbefatter minst en av en ventilasjonsenhet og en degassings-enhet.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at rommets egenskap er luftstrømming,• miljøegenskap-sensoren omfatter en luftstrømningsmåler; og miljøkontrollenheten innbefatter en ventilasjonsenhet.

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det første drift-forhold og det første driv-forhold lagret i minnet, omfatter forhold som er empirisk bestemte for rommet og miljøkontroll-enheten.

7. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at kontrollprogrammet videre omfatter instruksjoner for å tilveiebringe automatisk en overstyrings-modus for å tillate at egenskapens nivå i rommet kan gli i drift utenfor det nevnte maksimumsområdet til et over-maksimumsnivå før miljøkontrollenheten drives, ved at minst ett forut bestemt kriterium tilfredsstilles.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at det minst ene forut bestemte kriterium omfatter en bestemmelse av at et forhold mellom driv-tiden for egenskapens nivå fra det nevnte over-maksimumsnivå til en posisjon inne i maksimumsområdet, og drift-tiden fra maksimumsområdet til det nevnte over-maksimumsnivået, er mindre enn en forut bestemt størrelse.

9. Apparat ifølge krav 6, videre innbefattende en utgangsanordning koplet til kontrolleren for å utmate informasjon til en bruker, karakterisert ved at minnet videre lagrer et andre driv-forhold, bestemt på et senere tidspunkt enn tidspunktet for bestemmelse av det første driv-forhold; og at programmet videre omfatter instruksjoner for å utmate et alarmsignal til utgangsanordningen når forholdet mellom det annet driv-forhold og det første driv-forhold overskrider et forut bestemt toleranseforhold.

10. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å måle miljøkontroilenhetens effektivitet og for å utmate informasjon som reflekterer denne effektivitet, til en bruker.

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at instruksjonene for å måle effektivitet omfatter instruksjoner for å bestemme en effektivitets-vurdering, beregnet som: forskjellen mellom (1) et drift-nivå for egenskapen som rommet glir i drift mot når miljøkontrollenheten er slått av, og (2) et driv-nivå for egenskapen sdm rommet drives mot når miljøkontrollenheten er på; idet forskjellen normaliseres av en faktor som representerer driv-hastigheten for egenskapens nivåer med miljø-kontrollenheten på.

12. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at instruksjonene omfatter instruksjoner for å bestemme forandringer over tid i effektivitets-vurderingen.

13. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å stoppe aktivering av miljø-kontrollenheten dersom, etter en forut bestemt maksimums-drivtid, en retning for forandring av egenskapens nivå mens miljøkontrollenheten drives, er den samme som en retning for forandring av egenskapens nivå når miljøkontrollenheten ikke drives.

14. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å stoppe aktivering av miljø-kontrollenheten dersom, etter en forut bestemt maksimums-drivtid, egenskapens nivå i rommet ikke er nærmere minimumsområdet enn minst en forut bestemt margin.

15. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å etablere en forventet forsinkelsestid for ikke-beboelse av rommet.

16. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å overstyre den forut bestemte maksimale gjenopprettelsestid basert på den forventede forsinkelsestid.

17. Apparat ifølge krav 15, karakterisert ved at den forventede forsinkelsestid er etablert ved å bestemme et første minimums-tidsrom hvor rommet er ubebodd i en forut bestemt prosentdel av på forhånd definerte tidsperioder.

18. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å tilveiebringe en minimal av-tid for miljøkontrollenheten.

19. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at programmet omfatter instruksjoner for å begrense hyppigheten som miljøkontroll-enheten kan slås vekselvis av og på med.

20. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at miljøkontrollenheten er utformet for å drives med hver av en rekke forskjellige effekt-innstillinger.

21. Apparat ifølge krav 20, karakterisert ved at programmet omfatter instruksjoner for å bestemme hvilke av de nevnte effekt-innstillinger som behøver lavest energiforbruk for å opprettholde egenskapens nivå i rommet på innstillings-punktet, og for å betjene miljøkontrollenheten på denne effekt-innstillingen.

22. Apparat ifølge krav 20, karakterisert ved at hver av effekt-innstillingene er empirisk bestemt for rommet og for miljø-kont ro11enheten.

23. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter et andre drift-forhold og et andre driv-forhold lagret i minnet, hvor det annet drift-forhold og det annet driv-forhold er bestemt for rommet og for miljøkontrollenheten etter det første drift-forhold og det første driv-forhold, hvor programmet videre omfatter instruksjoner for å beregne på nytt maksimumsområdet og den maksimale gjenopprettelsestid, basert på det;annet drift-forhold og det annet driv-forhold.

24. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at det første driv-forhold er bestemt ved deteksjon av egenskapens nivå på hvert av et første tidspunkt og et andre tidspunkt under en driv-operasjon for miljøkontrollenheten; og at det første drift-forhold er bestemt ved deteksjon av egenskapens nivå ved hvert av et tredje tidspunkt og et fjerde tidspunkt under en drift-periode for miljøkontrollenheten.

25. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at maksimumsområdet er ytterligere begrenset til et på forhånd innstilt maksimumsområde lagret i minnet.

26. Apparat ifølge krav 1, videre omfattende en utgangsanordning koplet til kontrolleren for å utmate informasjon til en bruker, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å opprettholde en første registrering av en faktisk kjøretid hvor miljøkontrollenheten betjenes, og en andre registrering av en planlagt kjøretid som miljøkontrollenheten ville ha operert dersom egenskapen ble opprettholdt hovedsakelig på det forut bestemte innstillings-punktet, for å lagre den faktiske kjøretiden og den planlagte kjøretiden i minnet, for å bestemme en forskjell mellom den faktiske kjøretiden og den planlagte kjøretiden, og for å utmate til utgangsanordningen informasjon som representerer denne forskjellen.

27. Apparat ifølge krav 26, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å bestemme et forhold mellom den nevnte forskjellen og den planlagte kjøretiden, og for å utmate dette forholdet til utgangsanordningen.

28. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å begrense egenskapens innstillingspunkt til et forut bestemt, absolutt maksimum.

29. Apparat ifølge krav 21, karakterisert ved at programmet videre omfatter instruksjoner for å begrense egenskapens innstillingspunkt til et forut bestemt, absolutt minimum.

30. Fremgangsmåte for å kontrollere nivåer for en miljø-egenskap ved et rom, hvilken fremgangsmåte eksekveres av et program som har instruksjoner lagret i minnet hos en datamaskin som styrer en miljøkontrollenhets funksjon for å påvirke egenskapens nivåer, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved de følgende trinn: (1) lagring i minnet av et innstillingspunkt som representerer et forut bestemt nivå for egenskapen, en forut bestemt margin rundt det forut bestemte nivået, et maksimalt tillatt drift-avvik for når rommet er ubebodd, et minimalt drift-awik, og en maksimalt tillatt gjenopprettelsestid for å komme tilbake til det minimale drift-awik; (2) bestemmelse av hvorvidt rommet er opptatt/bebodd; (3) bestemmelse av et aktuelt nivå for egenskapen i rommet; (4) bestemmelse av hvorvidt det aktuelle nivået ligger mindre enn marginen fra det forut bestemte nivået; og hvis ikke, så fortsettelse til trinn 5, men hvis så, stopping av miljøkontrollenhetens funksjon dersom den er i funksjon, og så fortsettelse til trinn 2; (5) dersom bestemmelsen i trinn 2 er positiv, så gås det videre til trinn 6, og ellers fortsettelse til trinn 7; (6) betjening av miljøkontrollenheten for å drive det aktuelle nivået mot det forut bestemte nivået, og så fortsettelse til trinn 2; (7) innstilling av et dynamisk avvik for egenskapen fra det forut bestemte nivået som det minste av nevnte maksimalt tillatte drift-awik og et nytt tillatt drift-awik for hvilket tiden til å gå tilbake til det minimale drift-awik ved å betjene miljøkontollenheten ikke er større enn den maksimalt tillatte gjenopprettelsestid; (8) bestemmelse av hvorvidt det aktuelle nivået ligger mindre enn det dynamiske awik fra egenskapens forutbestemte nivå, og hvis ikke, så: (8A) fortsettelse til trinn 6; men hvis så: (8B) stopping av miljøkontrollenhetens funksjon dersom den er i funksjon, og så fortsettelse til trinn 2; for å tillate at det aktuelle nivået glir i drift videre fra det forut bestemte nivået når rommet er ubebodd, men med muliggjøreIse av tilbakegang til det forut bestemte nivå innen den maksimale gjenopprettelsestid.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at det aktuelle nivået lagres korrelert med et tidspunkt da det aktuelle nivået ble bestemt.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at dersom bestemmelsen i trinn 8 er positiv, utføres etter trinn 8, men før trinn 8A, de ytterligere trinn å: (9) beregne et forhold mellom: (i) en drift-tid fra det aktuelle nivå til det dynamiske avvik fra det forut bestemte nivå, og (ii) en gjenopprettelsestid fra det aktuelle nivå til det dynamiske avvik fra det forut bestemte nivå; og (10) bestemmelse av hvorvidt dette forholdet er større enn et forut bestemt forhold, og hvis ikke, så fortsettes det til trinn 8A; og hvis så, fortsettelse til trinn 8B.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32, karakterisert ved at beregningen i trinn 9 utføres basert på empirisk bestemte data for rommet.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at egenskapen er temperatur, og at trinn 6 omfatter det trinn å betjene minst en av en oppvarmingsenhet, en avkjølingsenhet og en ventilasjonsenhet.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at egenskapen er fuktighet, og at trinn 6 omfatter det trinn å betjene minst en av en luftfukter og en luft-avfukter.

36., Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at egenskapen er nærvær av en forut bestemt gass, og at trinn 6 omfatter det trinn å betjene minst en av en ventilasjonsenhet og en degassings-enhet.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at egenskapen er luftstrømning, og at trinn 6 omfatter det trinn å betjene en ventilasjonsenhet.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at trinn 1 videre omfatter lagring av et første drift-forhold og et første driv-forhold som representerer reaksjon på egenskapens nivåer i rommet for henholdsvis å betjene og ikke betjene miljø-kontrollenheten .

39. Fremgangsmåte ifølge krav 38, karakterisert ved at trinn 1 videre omfatter lagring av et andre driv-forhold, bestemt på et senere tidspunkt enn det første driv-forhold; og at fremgangsmåten videre innbefatter bestemmelse av hvorvidt det annet driv-forhold avviker mer enn en forut bestemt stør-relse fra det første driv-forhold, og hvis så, genereres et signal som representerer avviket.

40. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved de følgende ytterligere trinn: bestemmelse av hvorvidt, etter en forut bestemt tidsperiode for påbegynnelse av miljøkontrollenhetens funksjon, en retning for forandring av det aktuelle nivå for egenskapen i rommet har forandret seg, og dersom ikke. stopping av miljøkontrollenhetens funksjon.

41. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved de følgende ytterligere trinn: bestemmelse av hvorvidt, etter en forut bestemt tidsperiode for påbegynnelsen av miljøkontrollenhetens funksjon, det aktuelle nivået er mindre enn et forut bestemt stykke fra innstillingspunktet, og hvis ikke, så stoppes miljøkontroll-enhetens funksjon.

42. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved bestemmelse av en forventet forsinkelsestid for faktisk og langtids ubeboddhet for rommet på et tidspunkt etter at en okkupasjons-status for rommet forandrer seg fra bebodd til ubebodd.

43. Fremgangsmåte ifølge krav 42, karakterisert ved at trinn 7 omfatter overstyring av den maksimalt tillatte gjenopprettelsestid for å tillate et større dynamisk avvik når den forventede forsinkelsestid er lengre enn en forut bestemt lengde.

44. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at etter trinn 8B hindres påbegynnelsen av miljøkontrollenhetens funksjon i et forut bestemt, minimalt av-tidsrom.

45. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at trinn 6 omfatter det trinn å betjene miljøkontrollenheten med en av en rekke effekt-innstillinger.

46. Fremgangsmåte ifølge krav 45, karakterisert ved trinn 6 videre omfatter de trinn å: bestemme hvilken av de nevnte effekt-innstillinger som behøver lavest energiforbruk for å opprettholde det aktuelle nivå for egenskapen hovedsakelig ved innstillingspunktet; og å betjene miljøkontrollenheten med denne effekt-innstillingen.

47. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at innstillingspunktet ligger innenfor et forhåndsprogrammet maksimumsområde for egenskapens nivåer.