用于控制能量回收通风机（erv）的方法和系统的制作方法
【专利摘要】在至少某些实施例中，系统包括热泵和能量回收通风机（ERV）。该系统还包括联接到热泵和ERV的控制器。控制器执行自动运行ERV的ERV运行算法。
【专利说明】用于控制能量回收通风机(ERV)的方法和系统
【背景技术】
[0001]在热泵和制冷循环中，制冷剂在其循环通过系统时交替地吸收和放出热能并被压缩、冷凝、膨胀和蒸发。具体来说，液体制冷剂从冷凝器流动通过膨胀装置(例如膨胀阀)并进入蒸发器。当制冷剂流过膨胀装置和蒸发器时，制冷剂的压力降低，制冷剂相变成气体，且制冷剂吸收热能。气态制冷剂从蒸发器行进到压缩机，并然后返回冷凝器。当制冷剂流过压缩机和冷凝器时，制冷剂的压力升高，制冷剂相变回液体，且制冷剂放出热能。实施该过程以将热能放出入空间(例如加热房子)或从空间去除热能(例如空气调节房子)。
[0002]热量回收通风机(HRV)可通过从排出气流回收能量而有助于使机械通风更经济有效。HRV使用换热器来加热或冷却来流新鲜空气，回收高达80%的、否则会损失的调节温度。在两股空气流之间交换湿度的模型称为能量回收通风机(ERV)。在冷却载荷对加热、通风和空气调节(HVAC)系统提出很高要求的气候下，ERV尤其推荐。运行时，ERV将湿气从湿空气流(夏天的来流室外空气)传递到排出空气流。ERV的高效使用不是简单的任务且根据安装环境而不同。
【发明内容】
[0003]在至少某些实施例中，系统包括热泵和能量回收通风机(ERV)。该系统还包括联接到热泵和ERV的控制器。控制器执行自动运行ERV的ERV运行算法。
[0004]在至少某些实施例中，用于ERV的控制系统包括用户界面和联接到用户界面的ERV运行逻辑器。ERV运行逻辑器配置成基于经由用户界面的用户输入自动运行ERV。
[0005]在至少某些实施例中，用于控制ERV的方法包括通过控制器接收用户输入。ERV还包括通过控制器基于用户输入确定每分钟立方英尺(CFM)通风值。该方法还包括通过控制器基于确定的CFM通风值自动运行ERV。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1示出根据本发明实施例具有能量回收通风机(ERV)的HVAC系统；
[0007]图2示出根据本发明实施例用于图1的HVAC系统的控制系统；
[0008]图3示出根据本发明一实施例系统的框图；
[0009]图4A-4H示出根据本发明实施例用于控制ERV运行的用户界面程序的窗口 ；以及
[0010]图5示出根据本发明一实施例的方法。
【具体实施方式】
[0011]所揭示实施例描述便于能量回收通风机(ERV)与加热、通风和空气调节(HVAC)系统整合的系统和方法。在至少某些实施例中，执行ERV运行算法以控制ERV何时运行(打开/关闭)。ERV运行算法考虑与ERV相关的环境(例如室内空间)以确保ERV的高效运行。例如，ERV运行算法可确定用于ERV环境的适当每分钟立方英尺(CFM)通风值并基于确定的CFM通风值自动运行ERV。确定的CFM通风值可基于关于ERV环境的默认值和/或由使用者通过用户界面提供的信息。在至少某些实施例中，用于ERV运行的控制系统使用户能够推翻/忽略ERV运行算法并由此定制ERV何时运行。
[0012]图1示出根据本发明实施例具有能量回收通风机(ERV) 130的HVAC系统100。在HVAC系统100中，制冷剂循环通过室外盘管102、压缩机106、室内盘管122和膨胀阀112。箭头104、108、110和114示出制冷剂在加热循环中流动的方向。对于冷却循环，制冷剂在HVAC系统100中的流动方向反向。
[0013]在加热循环中，室外盘管102使制冷剂蒸发。当液体制冷剂蒸发时，其从室外空气带走热量。气态制冷剂从室外盘管102流到(箭头104)压缩机106，在该处气态制冷剂被压缩以产生高压过热制冷剂蒸气。蒸气离开压缩机106并流到(箭头108)室内盘管122。在室内盘管122处，来自风机(鼓风机)124的空气从蒸气移走热量(加热室内空气)，且当移走足够热量时，蒸气冷凝成高压液体。该高压液体从室内盘管122流到(箭头110)膨胀阀112，该膨胀阀112计量高压液体到室外盘管102的流量(箭头114)。可按需要重复本文描述的加热循环过程。例如，可响应于恒温器控制信号启用和/或保持HVAC系统100的加热循环。
[0014]如图1所示，室内盘管122和风机124可以是空气处理器120的部件。空气处理器120还可包括辅助热炉126，按需要启用辅助热炉126。或者，辅助热炉126可与空气处理器120分开。在任一种情况下，HVAC系统100包括ERV130，ERV130根据本文描述的ERV运行算法进行控制。ERV运行算法确定何时运行ERV130。在某些实施例中，ERV运行算法考虑其中ERV运行应与热泵或辅助热炉运行同步的ERV构造。例如，当用于ERV运行的空气流(管道)与用于热泵运行或辅助热炉运行的空气流至少部分地共享时需要这种同步。尽管本文描述的EVR运行可与本文所述的热泵同步，但应理解，其它EVR运行也是可能的。例如，EVR可作为独立装置运行，或者可与热泵(加热或冷却)、热炉或者其它HVAC部件运行。
[0015]图2示出根据本发明实施例用于图1的HVAC系统100的控制系统配置200。控制系统构造200示出用于HVAC系统的等级控制，包括本文所揭示的采用ERV的那些等级控制。如图所示，恒温器202作为配置200的总体系统控制器运行，并配置成与室内子系统220的室内子系统控制器222和室外子系统210的室外子系统控制器212通信。室内子系统200可包括例如室内热泵部件224 (例如空气处理器120)和ERV部件226 (例如图1的ERV130)。同时，室外子系统210包括诸如图1描述的压缩机106和室外盘管102的室外热泵部件214。在至少一些实施例中，室内子系统控制器222执行本文描述的某些或全部ERV运行算法特征。
[0016]图3示出根据本发明一实施例的系统300的框图。如图所示，系统300包括联接到热泵322和ERV324的控制器310。在至少某些实施例中，控制器310和用户界面302对应于图2的室内子系统控制器222。在各种实施例中，用户界面302对应于能够与用户交互的恒温器或其它控制单元上的界面，以控制热泵322和ERV324的运行。或者，用户界面302可对应于经由手持计算装置(例如智能手机)、膝上电脑和/或台式机可访问的计算机程序或网页协议。
[0017]在图3中，控制器310包括ERV运行逻辑器312，ERV运行逻辑器312配置成选择何时运行ERV324。对于热泵322和ERV324共享空气管道的构造，ERV运行逻辑器312还可确保ERV324与热泵322同时运行。总之，ERV运行逻辑器312包括硬件(例如ASIC、微控制器、处理器和/或存储器)、或硬件和软件的组合，以执行本文描述的ERV运行算法。
[0018]根据至少一些实施例，ERV运行逻辑器312采用控制参数314来确定何时运行ERV324。各控制参数314的值可基于先前存储的默认值和/或基于经由用户界面302接收的动态值。作为示例，各控制参数314可对应于与ERV324相关的室内空间环境的平方英尺参数。平方英尺参数(或其它参数)可经由用户界面接收，用户界面为用户提供适当的查询方式。
[0019]在至少某些实施例中，CFM通风值基于默认平方英尺参数值或从用户接收的平方英尺参数值而确定。或者，用户可经由用户界面302手动提供CFM通风值。在两种情况下，可将CFM通风值与ERV324的总CFM能力比较。ERV324可基于该比较来运行。作为一具体实例，如果CFM通风值是ERV324的总CFM能力的30%，EMR运行逻辑器312以ERV324总能力的30%运行ERV324。假设仅有一个用于ERV324的运行速度，则以其总能力的30%运行ERV是指在总可能时间的30%内启用ERV324。在某些实施例中，ERV324可简单接收来自用户的指令，从而以其总能力的一定百分比运行而不确定CFM通风值。
[0020]各控制参数314还可使ERV运行逻辑器312能够确定用于ERV324自动运行的载荷。在这些实施例中，各控制参数314包括用于确定载荷的相对湿度参数。相对湿度参数可经由用户界面302接收。可将确定的载荷信息呈现给用户(例如经由用户界面302)，并可包括与ERV324的自动运行(由ERV运行算法确定)相关的可感测载荷信息和潜在载荷信肩、O
[0021]在图3中，联接到ERV运行逻辑器312的选择逻辑器316可从ERV运行逻辑器312接收推荐或控制信号。响应于来自ERV运算逻辑器312的控制信号，选择逻辑器316发出控制信号来启用ERV324，且如果合适(例如当热泵322和ERV324共享空气流/管道路径时)就启用热泵322。根据至少某些实施例，热泵322和ERV324独立启用，但可共同运行。
[0022]选择逻辑器316也构造成从用户界面302接收用于ERV324的手动选择控制方案。手动选择控制方案可对应于调节或推翻先前计算的ERV324总能力的百分比。换言之，用户界面302使用户能够基于ERV运行逻辑器312选择性地停用和启用ERV运行的控制。附加地或替代地，用户界面302使用户能够手动设置ERV324所运行的总能力的百分比(或者以其它方式控制ERV运行的时间量)。
[0023]图4A-4H示出根据本发明实施例用于控制ERV运行的用户界面程序的窗口。例如，用户界面程序可能是对图3描述的用户界面302的一部分。在图4A中，窗口 400A示出“设置”菜单，包括可通过点击而选择的ERV集成图标402。ERV集成图标402的选择使用户能够调节ERV的控制特征(例如图3的ERV324)。图4A的其它图标对应于经由用户界面程序可访问的其它控制特征或实用程序。
[0024]在图4B中，窗口 400B示出响应于点击窗口 400A的ERV集成图标402出现的ERV集成菜单。窗口 400B的ERV集成菜单使用户能够手动调节用于ERV的控制特征和/或控制参数值。例如，点击“手动ERV运行”框408并然后点击“下一步”按钮410A使用户能够手动设置ERV何时运行。
[0025]在图4G中，示出具有ERV“工作时间(on-time)”实用程序432的窗口 400G。可在例如点击窗口 400B内的手动ERV运行框408和“下一步”框410A之后显示窗口 400G。ERV工作时间实用程序432使用户能够手动选择用于ERV324的ERV工作时间值。由ERV工作时间实用程序432显示的ERV工作时间值可最初设置为默认值(例如50%)并可在预定范围(例如0-100%)内调节。在使用ERV工作时间实用程序432选择ERV工作时间值之后，用户能够通过点击“接受”按钮438来应用所选的ERV工作时间值。在窗口 400G中，选择“取消”按钮440取消对现有ERV工作时间值的任何调节，并使图4B的窗口 400B再次显示。尽管在窗口 400G中仅示出一个ERV工作时间实用程序432，但应理解当使用多个ERV时，窗口400G可显示用于每个ERV的分开的ERV工作时间实用程序432。
[0026]返回图400B，点击“计算得到的ERV运行”框404并然后点击“下一步”按钮410A使用户能够输入用于ERV运行算法的控制参数(例如图3的控制参数314)的值。换言之，选择计算得到的ERV运行框404使得执行用于控制ERV324的ERV运行算法。用于ERV运行算法的各种控制参数值由用户经由图4D-4F的窗口 400D-400F中所示的用户界面程序输入。尽管未示出，但可在与ERV运行算法一起使用的控制参数用的用户界面程序中提供一个或多个默认值。除了在窗口 400D-400F内输入用于ERV运行算法的控制参数之外，用户也可在图4C的窗口 400C内输入相对湿度信息，以确定手动选择的ERV工作时间设置或计算得到的ERV工作时间设置的载荷信息。
[0027]在图4C中，窗口 400C包括空气焓实用程序412，该空气焓实用程序412基于干球值和相对湿度值或者基于湿球值确定空气焓值。更具体地，可对包括室内冷却条件、室内加热条件、室外冷却条件以及室外加热条件在内的各种条件确定空气焓值。对于室内冷却条件，75的室内干球值和50的室内相对湿度值产生28.107的空气焓值。对于室内加热条件，70的室内干球值和30的室内相对湿度值产生21.875的空气焓值。对于室外冷却条件，95的室外干球值和80的相对湿度值产生54.706的空气焓值。对于室外加热条件，O的室外干球值和30的相对湿度值产生0.249的空气焓值。同样，可使用湿球值代替干球值和相对湿度值。在两种情况下，由空气焓实用程序412确定的空气焓值可用于确定手动选择的ERV工作时间设置或计算得到的ERV工作时间设置的载荷信息。为了接受由空气焓实用程序412确定的空气焓值，用户选择“下一步”按钮410B以返回窗口 400B。或者，用户可通过点击“返回”按钮416A返回窗口 400B而无需将相对湿度值输入空气焓实用程序412 (或者无需接受由空气焓实用程序412确定的空气焓值)。
[0028]一旦已接受手动选择的ERV工作时间设置或者已接受计算得到的ERV工作时间设置，则由空气焓实用程序412确定的空气焓值使窗口 400H的载荷信息表434 (参见图4H)能够填充有用于“直接管道返回”通风载荷、ERV通风载荷、以及由于ERV设备的减少载荷的可感测载荷值。载荷信息表434还填充有用于“直接管道返回”通风载荷、ERV通风载荷、以及由于ERV设备的减少载荷的潜在载荷值。载荷信息表434还填充有用于“直接管道返回”通风载荷、ERV通风载荷、以及由于ERV设备的减少载荷的总载荷值(可感测载荷加上潜在载荷)。在至少某些实施例中，可通过点击窗口 400B内的“载荷信息”按钮406并然后点击“下一步”按钮410A观察窗口 400H的填充表434。
[0029]在窗口 400H的载荷信息表434中，“直接管道返回”通风载荷是指不使用ERV的通风载荷。因而，用于由于ERV设备的载荷减少的值是指不使用ERV通风时(使用“直接管道返回”通风)的载荷值与用于ERV通风载荷的载荷值之间的差值。在窗口 400H中，点击“返回”按钮416E可导致图4C的窗口 400C被显示，在该窗口可访问空气焓实用程序412来更新/调节用于填充载荷信息表434的空气焓值。或者，点击窗口 400H的“下一步”按钮410F可导致窗口 400B被显示。
[0030]返回图4D-4F，各个窗口 400D-400F使得能够选择用于ERV运行算法的控制参数值。可在例如点击计算得到的ERV运行框404和“下一步”框410A之后连续显示窗口400D-400F。在图4D中，窗口 400D包括CFM实用程序413，CFM实用程序413基于空间414中由用户输入的室内平方英尺值确定CFM通风值。在至少某些实施例中，确定的CFM通风值可基于将输入的室内平方英尺数值与ASHRAE62.2或其它来源的预定CFM通风值关联。为了接受确定的CFM通风值，用户选择“下一步”按钮410C以行进到窗口 400E。或者，用户可通过选择“返回”按钮416B而返回窗口 400B。
[0031]在图4E中，窗口 400E包括“ERV的数量”选择器420，以使用户能够选择正在使用多少个ERV。为了接受由选择器420指示的ERV的所选数量，用户点击“下一步”按钮410D。或者，用户可通过点击“返回”按钮416C而返回窗口 400D。
[0032]对于使用选择器420选择的每个ERV，图4F的窗口 400F显示ERV模型选择器422，这使得用户能够选择多个EVR模型中的一个。使用ERV模型选择器422选择ERV模型用相应的CFM容量信息和/或焓有效性信息填充窗口 400F的各种数据域。在至少某些实施例中，点击窗口 400F内的“返回”按钮416D致使图4E的窗口 400E被显示。同时，如果由选择器420选择附加数量的ERV，则点击窗口 400F内的“下一步”按钮410E致使另一窗口 400F被显示。在对每个ERV显示ERV工作时间程序432的情况下，如果没有更多的ERV可选择，则点击“下一步”按钮410E致使窗口 400G被显示。可根据输入窗口 400D-400F的控制参数值设定为每个ERV工作时间程序432示出的ERV工作时间值。每个ERV工作时间程序432还使用户能够上下调节确定的ERV工作时间值。无论是否有调整，用户能够通过选择“接受”按钮438来接受用于每个ERV工作时间程序432的ERV工作时间值。在窗口 400G中，选择取消摂按钮440取消对现有ERV工作时间值的任何调节，并致使图4B的窗口 400B被再次显示。
[0033]尽管窗口 400C-400H以特定顺序描述了各种特征和实用程序，但这里呈现的窗口并不意图限制可实施本文所述ERV控制特征的其它用户界面实施例。换言之，用户界面实施例可关于怎样向用户呈现ERV控制信息和用户怎样输入ERV控制参数而变化。
[0034]图5示出根据本发明一实施例的方法500。可对具有一个或多个本文所述ERV的HVAC系统用控制器(例如控制器310)或控制系统执行该方法500。如图所示，方法500包括接收用户输入(方框502)。在方框504处，基于用户输入确定CFM通风值。最后，方法500包括基于确定的CFM通风值自动运行ERV(方框506)。例如，基于确定的CFM通风值自动运行ERV可涉及将确定的CFM通风值与ERV的总CFM容量比较并基于该比较自动运行ERV。
[0035]在至少一些实施例中，方法500可另外地包括选择性地同步ERV的自动运行和热泵的运行。例如，这可在ERV和热泵共享至少某些空气管道的情况下实现。此外，该方法500可包括基于从用户接收的相对湿度信息用于自动运行ERV的估计载荷信息。
[0036]已经公开了至少一个实施例，本【技术领域】内技术人员对于实施例和/或实施例的特征所作出的变型、组合和/或修改均落入在本发明的范围之内。通过组合、整合和/或省略实施例的某些特征而得出的可替代实施例也都落入在本发明范围之内。在表达陈述数值范围或限值的情形中，如此表达的范围或限值应被理解为:包括落入所表达陈述的范围或限值内的类似值的迭代范围或限值(例如，从约I至约10就包括2、3、4等；大于0.10就包括0.11、0.12,0.13等)。例如，只要公开了具有下限Rl和上限Ru的数值范围，那么落入该范围内的任何数值就被具体地公开了。尤其是，该范围内的以下数值特别地予以公开:R=Rl + kX (Ru-Rl)，其中，k是以1%为增量变化从1%至100%的变量，即，k是1%、2%、3%,4%,5%,...50%,51%,52%,...95%,96%,97%,98%,99%或 100%。此外，由上述定义的两个R数值限定的任何数值范围也就被具体地公开了。对于权利要求书中的任何要素使用术语“可选地”，是指需要该要素或替代地不需要该要素，两种替换方式都在权利要求的范围之内。使用诸如包括、包含和具有的广义术语应被理解为是对诸如由什么组成、主要地由什么组成以及大致由什么组成的较狭义术语提供支持。因此，保护范围不受以上阐述的介绍所限制，但由附后的权利要求书所限定，该范围包括权利要求主题的所有等价物。将各个和每个权利要求作为进一步揭示纳入到本说明书中，并且权利要求书是本发明的实施例。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 热泵； 能量回收通风机(ERV);以及 控制器，所述控制器联接到所述热泵和所述ERV，其中所述控制器执行自动运行所述ERV的ERV运行算法。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器独立地引导所述ERV和所述热泵的运行。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器引导所述热泵与所述ERV同时运行。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ERV运行算法确定每分钟立方英尺(CFM)通风值并基于所述CFM通风值自动运行所述ERV。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述ERV运行算法将所述CFM通风值与所述ERV的总CFM容量进行比较并基于所述比较自动运行所述ERV。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括:用户界面，所述用户界面联接到所述控制器，其中所述DFM通风值基于经由所述用户界面接收的输入来确定。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用户界面提供平方英尺数询问形式，且其中所述CFM通风值基于经 由所述平方英尺数询问形式接收的平方英尺数信息来确定。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述ERV运行算法估算用于自动运行所述ERV的载荷信息。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括:用户界面，其中所述估算的载荷信息基于经由所述用户界面接收的相对湿度信息。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述用户界面显示与使用所述ERV运行算法自动运行所述ERV相关的可感测载荷信息和潜在载荷信息。
11.一种用于能量回收通风机(ERV)的控制系统，所述控制系统包括: 用户界面；以及 ERV运行逻辑器，所述ERV运行逻辑器联接到所述用户界面，其中所述ERV运行逻辑器构造成基于经由所述用户界面的用户输入自动运行所述ERV。
12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述ERV运行逻辑器选择性地使所述ERV的运行与热泵的运行同步。
13.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述ERV运行逻辑器基于经由所述用户界面的用户输入确定每分钟立方英尺(CFM)通风值并基于确定的CFM通风值自动运行所述 ERV。
14.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述ERV运行逻辑器将所述确定的CFM通风值与所述ERV的总CFM容量进行比较并基于所述比较自动运行所述ERV。
15.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述ERV运行逻辑器基于经由所述用户界面接收的平方英尺数信息自动运行所述ERV。
16.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述ERV运行算法基于经由所述用户界面接收的相对湿度信息估算用于自动运行所述ERV的载荷信息。
17.一种用于控制能量回收通风机(ERV)的方法，包括:通过控制器接收用户输入； 通过所述控制器基于所述用户输入确定每分钟立方英尺(CFM)通风值；以及 通过所述控制器基于确定的CFM通风值自动运行所述ERV。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括:选择性地同步所述ERV的自动运行与热泵的运行。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，基于所述确定的CFM通风值自动运行所述ERV包括将所述确定的CFM通风值与所述ERV的总CFM容量进行比较并基于所述比较自动运行所述ERV。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括:基于从用户接收的相对湿度信息估算用于自动运行 所述ERV的载荷信息。
【文档编号】F24F12/00GK103459933SQ201280016780
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月22日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】T·W·斯多姆 申请人:特灵国际有限公司