[發明專利]用于環境控制系統的輻射供熱控制和方法

有效

• 申請號: 201280077441.0
• 申請日: 2012-10-01
• 公開（公告）號: CN104823119B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 亞什·莫迪;松岡陽子;馬克·馬爾霍特拉
• 申請（專利權）人: 谷歌公司
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;安翔

技術領域

本專利說明書涉及用于控制供熱系統以將過沖效應和下沖效應最小化的系統和方法。更特別地，本專利說明書涉及控制單元，所述控制單元管理能耗系統、家用裝置、或其他資源消耗系統的操作，包括用于控制供熱通風與空氣調節(HVAC)系統的系統和方法。

背景技術

大量的努力和注意力繼續針對于發展更新、更可持續的能源供應。通過提高能源效率節能對于全球的能源未來仍然是至關重要的。根據來自美國能源部的2010年10月的報告，在典型的美國家庭中，供熱和制冷占據了能源使用的56％，從而使其對于大多數家庭而言成為最大的能源消費。隨著與家庭供熱和制冷相關的物理設備的改進(例如，改進的絕緣、更高效率的爐子)，通過更好地控制和管理家庭供熱和制冷設備，可以實現大幅度提高能源效率。一個特別的能源低效率的操作包括公知的“過沖”和“下沖”，其中對于過沖，盡管供熱操作已經不再繼續，但是周圍溫度仍然在設定點溫度之上繼續上升，然而對于下沖，即使在供熱操作已經恢復以后，周圍溫度仍然在設定點溫度之下繼續下降。該問題在輻射供熱系統中尤其明顯，并且通常導致達不到理想舒適條件。過沖和下沖通常由于受熱封閉空間的熱慣性或被供熱的質量大小。常規控制系統的避免不期望的過沖效應和下沖效應的效率有限。

如在技術出版號為50-8433、來自Honeywell(1997)的題目為“竊電恒溫器(Power?Stealing?Thermostats)”的文獻中討論的，早期的恒溫器利用雙金屬條來感測溫度并且響應于房間內的溫度變化。雙金屬條的運動用于直接打開和閉合電路。每當閉合接觸以對受控空間提供加熱和/或制冷時，電力被輸送到機電致動器，通常為HVAC設備中的繼電器或接觸器。由于這些恒溫器不需要電功率來操作，因此線路連接是非常簡單的。僅一根電線連接到變壓器，而另一根電線連接到負載。典型地，24V交流電源變壓器、恒溫器、和24V交流HVAC設備繼電器均被連接在回路中，其中每一裝置僅具有兩個需要的外部連接。

當電子技術開始用在恒溫器中時，恒溫器不直接地接線到其電源的變壓器的兩側的事實產生了問題。這意味著恒溫器必須從系統變壓器直接地硬接線。從變壓器到電子恒溫器直接硬接通常的“C”電線可能非常困難并且成本非常高。

因為很多家庭不具有從系統變壓器的直接電線(例如，“C”電線)，故一些恒溫器已經設計成從變壓器通過設備負載獲取電力。用于利用到變壓器的單個直接電線連接從變壓器給電子恒溫器供電的方法稱為“竊電”或“電力分享”方法。恒溫器在供熱或制冷系統的“關閉(OFF)”期間通過在負載線圈的響應閾值之下(甚至在最大變壓器輸出電壓處)允許少量電流流過它到負載線圈中來“竊取”、“分享”或“獲得”其電力。在供熱或制冷系統的“開啟(ON)”期間，恒溫器通過允許小的電壓降跨越它本身而引來電力。理想地，該電壓降不會引起負載線圈衰落到它的響應閥值之下(甚至在最小變壓器輸出電壓處)。具有竊電能力的恒溫器的示例包括Honeywell?T8600、Honeywell?T8400C和Emerson?Model?1F97-0671。然而，這些系統不具有電力儲存裝置，因此必須總是依賴于竊電。

此外，微處理器控制的“智能”恒溫器可以具有更先進的環境控制能力，這可以節約能源，但同時使居住者舒適。為此，這些恒溫器需要來自居住者和這些恒溫器所處的環境的更多的信息。這些恒溫器還能夠連接到計算機網絡，包括局域網(或其他“私人”網絡)和廣域網、例如因特網(或其他“公共”網絡)，以便獲得當前和預測到的外部氣象數據，配合所謂的需求-響應程序(例如，在極端天氣期間與由公用事業公司發布的電力警報自動一致)，使得用戶能夠通過他們的網絡連接裝置(例如，智能手機、平板電腦、基于PC的網頁瀏覽器)遠程訪問和/或控制恒溫器，以及具有其他可能需要網絡連接的先進功能。