[發明專利]具有集成凍結保護的先進閥門致動系統

有效

• 申請號: 201380051717.2
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104685279B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: A·伯特
• 申請（專利權）人: 施耐德電氣建筑有限公司
• 主分類號: F16K49/00
• 分類號: F16K49/00;F16K31/04;F16K37/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 林金朝,王英

技術領域

本發明總體上涉及閥門和閥門致動器，并且更具體地涉及在加熱、通風和空調(HVAC)系統中使用的閥門和閥門致動器。

背景技術

在寒冷季節，加熱、通風和空調(HVAC)水盤管可能發生凍結，并且這可能在液相傳熱系統中產生問題。通常有兩種類型的傳熱系統——液相和汽/液相。液相系統通過感熱的傳遞或溫度變化來進行操作。汽/液系統通過沸騰冷凝循環而利用汽化熱進行熱傳遞。

隨著水膨脹成冰，其體積增大大約9％，并且因此可能對含有水的任何管道或閥門產生過大的力。加熱和冷卻盤管通常由穿過所形成的散熱片(通常為鋁)的薄片的一排排迂回盤繞的管子(通常為銅)構成。隨著空氣通過盤管并接觸散熱片表面，熱量從空氣傳遞到管子中的水。由于加熱和冷卻盤管由能夠與可能非常冷的空氣發生接觸的相當大長度的管子構成，因而這些盤管中的水易于凍結。

除了對水盤管、線路和配件造成的任何損壞之外，由于盤管中的水的凍結，還可能對墻壁、天花板和建筑物內部物體造成大規模的建筑損壞。在發生這種情況時，通常會發生漏水，直到發現漏水并切斷供水為止。供水切斷還會擾亂建筑物的其它部分，因為集中式的管道系統可以為建筑物的具有多個房間的區域(例如，整個樓層)服務。也可能沒有立即發覺漏水，因為其可能在建筑物空置時發生，或者可能發生在不易接近的位置，因而有可能在發覺漏水之前造成大規模的水浸損壞。

針對常規HVAC系統，通常使用的水盤管凍結保護方法是將幾個部件組合到一起，以基于本地氣溫與盤管和連結的管道中的水溫之間的相關性來獲得防凍保護，并且然后在感測到可能的凍結狀況時利用完全不受控制的流率。常規的凍結保護方法通常用于保護家庭用水管道不受凍結狀況的影響，并且將這些系統用于HVAC水盤管系統中未必是理想的。一些常規的凍結保護系統受到限制，因為它們根據附近的氣溫來估計水溫，并且通常需要對多個裝置進行安裝和布線，由此延長了安裝時間，提高了系統成本和要維護的裝置的數量。

此外，針對常規HVAC系統，控制閥門可以具有最大流量設定，該最大流量設定能夠被本地設定，但是不能被遠程調整。此外，很多常規HVAC系統無法適當地操縱HVAC控制應用，HVAC控制應用包含兩管道轉換加熱/冷卻水系統、季節轉換、以及與建筑物的離心式冷水機和冷凝式鍋爐的能量同步或者與建筑物管理系統(BMS)的能量同步。在美國專利公布No.2010/0142535中公開了使用通信網絡來實施的建筑物管理系統，通過引用的方式將該美國專利公布的教導和公開內容并入本文中。

本發明的實施例表示相對于關于HVAC系統及其控制的現有技術的進步。通過本文中提供的對本發明的描述，本發明的這些和其它優點以及附加的發明特征將變得顯而易見。

發明內容

在一個方面中，本發明的實施例提供了具有集成凍結保護的HVAC閥門和致動器組件，該HVAC閥門和致動器組件包括被配置為控制進入水盤管的水或水混合物的流量的閥門、以及被配置為控制閥門的打開和閉合的閥門致動器。閥門和致動器組件還包括被配置為感測流經閥門的水或水混合物的溫度的第一溫度傳感器、被配置為感測水盤管周圍的空氣的溫度的第二溫度傳感器、以及被配置為測量流經閥門的水或水混合物的流率的流量計。閥門致動器包括控制模塊，控制模塊被配置為接收來自第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的數據以及來自流量計的數據，并且控制模塊還被配置為基于從流量計以及第一溫度傳感器和第二溫度傳感器接收的數據來判斷水盤管中的水或水混合物將發生凍結的可能性。閥門致動器操作閥門，以使其在可能的凍結狀況下允許最小流量的水或水混合物流經閥門和水盤管。最小流量足以防止水盤管中的水或水混合物發生凍結。

在具體實施例中，閥門包括設置在閥門的流動通路(flow?passage)中的節流塞，節流塞可以在閥門內移動，以控制流動通路中的水或水混合物的流量。在該實施例中，閥門致動器包括通過聯動組件耦合到節流塞的電機和齒輪系、以及具有用于調節電機和齒輪系的操作的控制電路和使致動器能夠經由串行通信總線與建筑物管理系統進行通信的通信電路的電路板。此外，閥門致動器可以被配置為將閥門用作壓力無關閥門或壓力有關閥門來進行操作。在更具體的實施例中，閥門致動器被配置為通過跳線開關的設定來將閥門用作壓力無關閥門或壓力有關閥門來進行操作。在閥門致動器將閥門用作壓力無關閥門來進行操作時，壓力無關閥門具有防止水盤管中出現凍結狀況的最小流率和針對所限定的差壓范圍的最大流率。

在具體實施例中，閥門致動器具有多個可調整的工作參數，該工作參數的值控制閥門致動器的操作。此外，多個可調整的工作參數可以被本地或遠程調整。