用于液体循环供暖/致冷系统的温度变化量控制的制作方法

本公开的各方面涉及对用于供暖/致冷系统的单独散热器、地板下供暖回路、致冷梁或风机盘管进行功率调制。

背景技术：

具有液体循环发射器(包括散热器、地板下供暖/致冷回路、风机盘管、致冷梁)的供暖/致冷系统基于来自一个或多个所述液体循环发射器的功率传递以影响一个或多个环境实体(例如，办公室、公寓、会议室等)。传统方法通常在环境实体的温度低于设定值时打开供暖，并且当温度升高到设定值以上时关闭供暖。该方法通常表现出各种缺陷。例如，所产生的温度控制非常差并且可能产生所需温度的温度过冲和下冲两者。

技术实现要素：

一方面使用装配有两个管道温度传感器的高精度运动致动器提供变化量温度房间控制来对各个散热器、地板下供暖回路、致冷梁或风机盘管进行功率调制，以为各个房间供暖/致冷控制提供能量效率。

一方面提供具有控制歧管/阀系统的控制器组件的歧管或阀供暖/致冷系统。所述控制器组件包括：运动致动器，其被配置成连接到阀从而控制通过液体循环发射器的水流；以及温度传感器接口，其被配置成与第一温度传感器和第二温度传感器对接，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别测量所述液体循环发射器的入口温度和出口温度，并且其中测量的温度变化量是所述入口温度与所述出口温度之差。恒温器接口获得环境实体(诸如房间)的温度设定值和室温。控制器组件从温度设定值与室温之差获得目标温度变化量，并随后控制运动致动器以调节阀，从而基于目标温度变化量产生通过液体循环发射器的水流。控制器组件可以针对更新的室温重复上述动作。

在另一方面，控制器组件递增地控制运动致动器以调节阀，使得通过液体循环发射器的水流对应于测量的温度变化量的递增变化，等待测量的温度变化量稳定，并重复以上动作直到测量的温度变化量近似等于目标温度变化量。

在另一方面，当测量的温度变化量近似等于目标温度变化量时，控制器组件产生数据结构，所述数据结构将阀的结果位置映射到温度设定值与室温之间的温度差。

在另一方面，当阀位置和温度设定值与室温之间的温度差的映射存储在数据结构中时，控制器组件指示运动致动器直接将阀调节到结果位置。当映射未存储在数据结构中时，控制器组件递增地控制移动致动器以调节阀，使得流过液体循环发射器的水对应于测量的温度变化量的递增变化。控制器组件随后等待测量的温度变化量稳定并重复上述动作，直到测量的温度变化量近似等于目标温度变化量。

在另一方面，歧管供暖/致冷系统包括分别控制第一发射器和第二发射器的第一控制器组件和第二控制器组件。该方面使得系统能够控制多个供暖/致冷区域。

本申请的实施例主要包括以下方面：

1)一种歧管/阀供暖/致冷系统，包括：

控制所述系统的至少一个控制器组件，所述至少一个控制器组件包括：

运动致动器，所述运动致动器被配置成连接到阀从而控制通过液体循环发射器的水流；

温度传感器接口，所述温度传感器接口被配置成与第一温度传感器和第二温度传感器对接，其中所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别测量所述液体循环发射器的入口温度和出口温度，并且其中测量的温度变化量是所述入口温度与所述出口温度之差；

恒温器接口，所述恒温器接口被配置成获得环境实体的温度设定值和室温；以及

计算机装置，所述计算机装置包括：

处理器；

第一存储器装置；和

存储计算机可读指令的第二存储器装置，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时，使得所述至少一个控制器组件执行：

通过所述恒温器接口获得所述温度设定值和所述室温；

从存储在所述第一存储器装置上的第一数据结构访问目标温度变化量，其中所述第一数据结构基于所述温度设定值和所述室温映射所述目标温度变化量；

控制所述运动致动器以调节所述阀，使得通过所述液体循环发射器的水流引起所测量的温度变化量近似等于所述目标温度变化量；以及

对于更新的室温，重复所述获得、所述访问和所述控制。

2)根据1)所述的歧管/阀供暖/致冷系统，其中所述第二存储器装置存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时，使得所述至少一个控制器组件执行：

递增地控制所述运动致动器以调节所述阀，使得通过所述液体循环发射器的水流对应于所述测量的温度变化量的递增变化；

等待所述测量的温度变化量稳定；以及

重复所述递增地控制和所述等待，直到所述测量的温度变化量近似等于所述目标温度变化量。

3)根据1)所述的歧管/阀供暖/致冷系统，其中所述第一数据结构将所述目标温度变化量映射到所述温度设定值与所述室温之间的温度差。

4)根据3)所述的歧管/阀供暖/致冷系统，其中所述第二存储器装置存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时，使得所述至少一个控制器组件执行：

在存储于所述第一存储器装置中的第二数据结构中，当所述测量的温度变化量近似等于所述目标温度变化量时，将所述阀的结果位置映射到所述温度差。

5)根据4)所述的歧管/阀供暖/致冷系统，其中所述第二存储器装置存储计算机可读指令，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时，使得所述至少一个控制器组件执行：

当对于所述温度差的映射存储在所述第二数据结构中时，指示所述运动致动器直接将所述阀调节到所述结果位置；

当对于所述温度差的所述映射未存储在所述第二数据结构中时，

递增地控制所述运动致动器以调节所述阀，使得通过所述液体循环发射器的水流对应于所述测量的温度变化量的递增变化；

等待所述测量的温度变化量稳定；以及

重复所述递增地控制和所述等待，直到所述测量的温度变化量近似等于所述目标温度变化量。

6)根据1)所述的歧管/阀供暖/致冷系统，还包括：第一控制器组件和第二控制器组件，其中：

所述第一控制器组件控制通过第一发射器的水流，并包括第一处理器和存储计算机可读指令的第三存储器装置，所述计算机可读指令在由所述第一处理器执行时，使得所述第一控制器组件执行：

从由第一恒温器提供的第一数据访问用于所述第一发射器的第一目标温度变化量；并且

其中：

所述第二控制器组件控制通过第二发射器的水流，并包括第二处理器和存储计算机可读指令的第四存储器装置，所述计算机可读指令在由所述第二处理器执行时，使得所述第二控制器组件执行：

从由第二恒温器提供的第二数据访问用于所述第二发射器的第二目标温度变化量。

7)一种用于控制流动通过供暖/致冷系统的第一发射器的流体的方法，所述方法包括：

通过恒温器接口获得第一环境实体的第一温度设定值和第一室温；

基于所述第一温度设定值与所述第一室温之间的温度差访问第一目标温度变化量；

测量所述第一发射器的第一入口与第一出口之间的第一测量温度变化量，其中所述第一测量温度变化量是所述第一入口温度和出口温度之差；

通过第一运动致动器调节第一阀，使得通过所述第一发射器的流体流引起所述第一测量温度变化量近似等于所述第一目标温度变化量；以及

对于更新的第一室温，重复所述获得、所述访问、所述测量和所述调节。

8)根据7)所述的方法，还包括：

递增地控制所述第一运动致动器以调节所述第一阀，使得通过所述第一发射器的流体流对应于所述第一测量温度变化量的递增变化；

等待所述第一测量温度变化量稳定；以及

重复所述递增地控制和所述等待，直到所述第一测量温度变化量近似等于所述第一目标温度变化量。

9)根据7)所述的方法，还包括：

当所述第一测量温度变化量近似等于所述第一目标温度变化量时，将所述第一阀的结果位置映射到所述温度差。

10)根据9)所述的方法，还包括：

当对于所述温度差和所述结果位置的映射存储在数据结构中时，指示所述第一运动致动器直接将所述第一阀调节到所述结果位置；

当对于所述温度差和所述结果位置的所述映射未存储在所述数据结构中时，

递增地控制所述第一运动致动器以调节所述第一阀，使得通过所述第一发射器的流体流对应于所述第一测量温度变化量的递增变化；

等待所述第一测量温度变化量稳定；以及

重复所述递增地控制和所述等待，直到所述第一测量温度变化量近似等于所述第一目标温度变化量。

11)根据7)所述的方法，还包括：

通过所述恒温器接口获得第二环境实体的第二温度设定值和第二室温；

基于所述第二温度设定值和所述第二室温访问第二目标温度变化量；

测量第二发射器的第二入口与第二出口之间的第二测量温度变化量，其中所述第二测量温度变化量是所述第二入口温度和第二出口温度之差；以及

通过第二运动致动器调节第二阀，使得通过所述第二发射器的流体流对应于近似等于所述第二目标温度变化量的所述第二测量温度变化量。

12)根据7)所述的方法，其中所述流体包括水。

13)根据7)所述的方法，还包括：

当所述第一温度设定值与所述第一室温之差大于第一预定量时，设定所述第一目标温度变化量，使得所述第一阀完全打开以从所述第一发射器获得最大功率水平。

14)根据13)所述的方法，还包括：

当所述第一温度设定值与所述第一室温之差小于所述第一预定量并且大于第二预定量时，设定所述第一目标温度变化量，使得所述第一阀被部分打开以从所述第一发射器获得部分功率水平。

15)根据14)所述的方法，还包括：

当所述第一温度设定值与所述第一室温之差小于第三预定量时，完全关闭所述第一阀以使得流体流大致停止。

16)根据15)所述的方法，其中所述第三预定量对应于所述第一室温超过所述第一温度设定值约0.2℃。

17)根据12)所述的方法，其中所述供暖/致冷系统的供暖源是标准锅炉。

18)一种存储计算机可执行指令的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由处理器执行时，使得设备执行：

获得环境实体的温度设定值和室温；

基于所述温度设定值和所述室温访问目标温度变化量；

测量液体循环发射器的入口与出口之间的测量的温度变化量，其中所述测量的温度变化量是入口温度与出口温度之差；

调节阀，使得通过所述液体循环发射器的水流对应于近似等于所述目标温度变化量的所述测量的温度变化量；以及

对于更新的室温，重复所述获得、所述访问、所述测量和所述调节。

19)根据18)所述的存储计算机可执行指令的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机可执行指令在由处理器执行时，还使得设备执行：

当温度差到阀位置的映射存储在数据结构中时，指示运动致动器直接将所述阀调节到所述阀位置，其中所述温度差是所述温度设定值与所述室温之差；

当对于所述温度差的所述映射未存储在所述数据结构中时，

递增地控制所述运动致动器以调节所述阀，使得通过所述液体循环发射器的水流对应于所述测量的温度变化量的递增变化；

等待所述测量的温度变化量稳定；以及

重复所述递增地控制和所述等待，直到所述测量的温度变化量近似等于所述目标温度变化量。

20)一种控制歧管/阀供暖/致冷系统的控制器组件，包括：

运动致动器，所述运动致动器被配置成连接到阀，从而控制通过液体循环发射器的水流；

温度传感器接口，所述温度传感器接口被配置成与第一温度传感器和第二温度传感器对接，其中所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别测量所述液体循环发射器的入口温度和出口温度，并且其中测量的温度变化量是所述入口温度与所述出口温度之差；

恒温器接口，所述恒温器接口被配置成获得环境实体的温度设定值和室温；以及

计算机装置，所述计算机装置包括：

处理器；

第一存储器装置；和

存储计算机可读指令的第二存储器装置，所述计算机可读指令在由所述处理器执行时，使得所述控制器组件执行：

通过所述恒温器接口获得所述温度设定值和所述室温，其中温度差是所述温度设定值与所述室温之差；

控制所述运动致动器以调节所述阀，使得通过所述液体循环发射器的水流引起测量的温度变化量近似等于目标温度变化量，其中：

当所述温度差到阀位置的映射存储在第二数据结构中时，指示运动致动器直接将所述阀调节到所述阀位置；

当对于目标温度差的所述映射未存储在所述第二数据结构中时，

从存储在所述第一存储器装置上的第一数据结构访问目标温度变化量，其中所述第一数据结构基于所述温度差映射所述目标温度变化量；

递增地控制所述运动致动器以调节所述阀，使得通过所述液体循环发射器的水流对应于所述测量的温度变化量的递增变化；

等待所述测量的温度变化量稳定；

重复所述递增地控制和所述等待，直到所述测量的温度变化量近似等于所述目标温度变化量；以及

对于更新的室温，重复所述获得和所述控制。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更好地理解本发明的前述发明内容以及本发明的示例性实施例的以下具体描述，所述附图是作为示例包括的，而不是对所要求保护的发明的限制。

图1示出根据实施例的散热器。

图2示出根据实施例的控制通过液体循环发射器的水流的控制器组件。

图3示出根据实施例的具有多个发射器的地板下供暖/致冷歧管。

图4示出根据实施例的控制器组件的操作的流程图。

图5示出根据实施例的发射器功率输出与温度差之间的示例性关系。

图6示出根据实施例的发射器功率输出与测量的发射器温度变化量之间的示例性关系。

图7示出根据实施例的温度差与发射器的目标温度变化量之间的映射。

图8示出根据实施例的温度差与控制通过发射器的水流的阀的结果位置之间的映射。

图9示出根据实施例的控制器组件的操作的流程图。

具体实施方式

根据实施例的一方面，供暖/致冷系统支持单独的房间负载补偿，以用于调制锅炉和非调制锅炉两者。所述控制使用连接到阀门或歧管的精密运动致动器。两个远程管道温度传感器附接到致动器，其中一个附接到发射器供水管，并且另一个附接到发射器回水管。

控制器根据跨发射器供水和回水温度的温度变化量借助于改变通过发射器的流速来“调制”供暖/致冷发射器，以使得对由发射器发出的功率进行调制。来自发射器的控制装置(例如，恒温器)所需的功率水平由室温与设定值之差来控制。例如，在室温高于设定值1.5℃时的热水散热器的情况下，通过降低发射器供水和回水之间的温度变化量，致动器将被打开至全流量(100％功率输出)。

当室温接近设定值时，致动器可以通过增加发射器供水和回水之间的温度变化量来调节流速。这种调节使发射器功率输出降低。在一些实施例中，功率输出可以在1％与100％之间调制。当室温达到设定值时，致动器可以限制流量以匹配房间能量损失。只有当室温超过设定值例如0.2℃时，致动器才会完全关闭水流。

该控制方法可以确保不存在室温的过冲或下冲，并且还确保变化量温度控制将实现此目的，而无需连续地打开和/或关闭锅炉/泵。因为温度变化量控制(tdc)方法是在发射器处而不是在系统锅炉处实现的，所以可以使用标准锅炉实现单独的房间调制控制。

相对于传统方法，变化量温度控制方法具有各种优点。在地板下供暖(ufh)的情况下，致动器可以被组装到供暖歧管，并通过布线中心被从室内恒温器控制。对于散热器，致动器可以使用有线管道传感器或无线远程管道传感器被组装到散热器。房间控制可以通过有线或无线信道从房间恒温器获得。对于风机盘管控制，致动器可以使用有线管传感器被组装到风机盘管中的供水/回水管，其中可以通过有线或无线信道从风机盘管恒温器进行控制。

图1示出根据实施例的散热器。如将进一步讨论，控制器组件106通过未明确示出的阀控制通过液体循环发射器(散热器)101的水流，以在入口102与出口103之间实现所期望的温度变化量。

控制器组件106可以支持供暖和/或致冷环境系统。当支持供暖模式时，水流管107通过入口102将经供暖的水输送到液体循环发射器101。当支持致冷模式时，水流管107输送致冷水。回水管108使来自液体循环发射器101的消耗水通过出口103返回。

控制器组件106分别通过温度传感器104和105测量入口和出口温度，并调节通过液体循环发射器101的水流，以使得测量的温度变化量近似等于目标温度变化量，其中温度变化量等于出口温度与入口温度之间的温度差。例如，当控制器组件106在供暖模式下操作并从相关联的恒温器接收温度设定值和室温指示时，控制器组件106调节通过液体循环发射器101的水流，以使得液体循环发射器101将适当的功率输出提供到对应的环境实体(例如，房间)。当测量的温度变化量近似等于目标温度变化量时，控制器组件106基于从相关联的恒温器获得的更新的室温重复上述动作，其中更新的温度差是更新的室温与温度设定值之差。因此，当室温接近温度设定值时，控制器组件106调制通过液体循环发射器101的水流(通过改变液体循环发射器101的阀位置)。

控制器组件106可以以多种方式连接到温度传感器104和105。例如，温度传感器104和105可以是单独的射频模块传感器，其周期性地或通过有线通信向控制器组件106报告测量的温度。

虽然图1示出附接在入口102附近的控制器组件106，但是一些实施例可以支持附接在出口103附近的控制器组件106，其中阀控制通过出口103的水流。

图2示出根据实施例的控制通过液体循环发射器的水流的控制器组件106。

控制器组件106经由恒温器接口204获得恒温器信号251，所述恒温器信号251可以指示温度设定值和当前室温。控制器组件106可以通过各种通信介质(包括使用不同通信协议的无线或有线信道)接收信号251。

处理器201根据从存储器装置206获得的计算机可读指令处理信号251。例如，计算机可读指令可以分别反映图4和图9中所示的流程图400和/或流程图900，如将要讨论的。基于从信号251获得的信息，处理器201通过经由运动致动器202控制阀来控制通过液体循环发射器101的水流。例如，运动致动器202可以包括根据处理器201所指示而驱动阀轴210的精确电机驱动器。

处理器201还分别经由温度传感器接口203从温度传感器104和105获得在入口102和出口103处测量的测量温度。入口102与出口103之间的差可以被称为测量的温度变化量。

在一些实施例中，处理器201确定从信号251获得的室温与温度设定值之间的温度差。然后，处理器201访问存储在存储器装置205中的数据结构，该数据结构将温度差映射到目标温度变化量。示例性映射被描绘为如图7中所示的数据结构700。例如，当温度差等于diff_1701时，目标温度变化量等于target_temp_delta_1704。处理器201随后驱动阀轴210，以使得测量的温度变化量近似等于target_temp_delta_1704。在讨论图4和图9时，将提出用于实现该目的的多种方法。

在测量的温度变化量达到target_temp_delta_1704之后，处理器201从相关联的恒温器获得更新的室温，并因此获得更新的温度差。例如，参考图7，当更新的温度等于diff_2702时，目标温度变化量等于target_temp_delta705。处理器201随后驱动阀轴210，以使得测量的温度变化量近似等于targettempdelta_1705。

参考图2，计算系统环境可以包括计算装置，其中可以实现本文讨论的过程(例如，图4和图9中所示)。计算装置可以具有处理器201，用于控制计算装置及其相关联部件(包括ram、rom、通信模块和存储器装置205和206)的整体操作。计算装置通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由计算装置访问的任何可用介质，并且包括易失性介质和非易失性介质两者、可移动介质和不可移动介质两者。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质的组合。

计算机存储介质可以包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存或其他存储技术、cd-rom、数字通用盘(dvd)或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储器件、或可以用来存储所需信息并且可以由计算装置访问的任何其他介质。

通信介质通常体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号(诸如载波或其他传输机构)中的其他数据，并且包括任何信息传递介质。调制数据信号是以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其特性中的一个或多个的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及诸如声学介质、rf介质、红外介质的无线介质和其他无线介质。

在一些实施例中，存储器装置205和206可以用单个存储器装置物理地实现。

传统方法通常仅具有单个恒温器，并且因此不支持多个恒温器。采用常规方法，锅炉提供适用于整个建筑结构的单一水温。

根据实施例的一方面，对于与建筑结构的不同部分(例如，房间)相关联的不同液体循环发射器而不是在锅炉本身处，分别控制水流。因此，实施例可以支持多个供暖/致冷区域。

图3示出根据实施例的具有多个发射器303和304的地板下供暖/致冷歧管。控制器组件301和302分别基于从恒温器305和306获得的信号分别控制通过发射器303和304的水流。入口307和309可以连接到供水管107，并且出口308和310可以连接到回水管108，如图1中所示。

控制器组件301和302分别基于在入口307与出口308之间以及在入口309与出口310之间测量的测量温度变化量分别控制通过发射器303和304的水流。因此，控制器组件301和302可以分别支持单独的第一供暖/致冷区域和第二供暖/致冷区域。根据一些实施例，虽然未明确示出，但是控制器组件301电耦合到与入口307和出口308热耦合的温度传感器，而控制器组件302电耦合到与入口309和出口310热耦合的温度传感器。

图4示出根据实施例的控制器组件106的操作的流程图400。在框401，处理器201通过从相关联恒温器获得室温和设定值来启动过程400，并因此确定温度差。在框402，处理器201随后访问数据结构700以获得目标温度变化量。

在框403-405，处理器201递增地调节控制入口102处的水流的阀，以使得测量的温度变化量递增地接近(趋于)目标温度变化量。当测量的温度变化量近似等于目标温度变化量时，处理器201在框401从相关联的恒温器获得更新的室温。重复框401-405，直到室温达到所需温度(例如，温度设定值或从设定值偏移的预定温度)。

图5示出根据实施例的发射器功率输出与温度差之间的示例性关系500。当温度差等于或高于第一预定值(在示例性关系500中示为1.5℃)时，发射器功率输出处于最大能力(100％)。

当温度差从第一预定值变化到第二预定值(在示例性关系500中示出为0℃)时，发射器功率输出从100％变化到1％。当温度差达到第三预定值时，水流停止，以使得功率输出等于0％。

图6示出根据实施例的发射器功率输出与测量的发射器的温度变化量之间的示例性关系600。

根据关系500和600，可以获得温度差与对应的目标温度变化量之间的结果关系，如图7中所示的映射中所反映。例如，参考图5，温度差501对应于功率输出502。根据图6中所示的关系600，功率输出502对应于目标温度变化量601。因此，温度差501映射到目标温度变化量601，如数据结构700中所反映。类似地，温度差503对应于功率输出504，所述功率输出504对应于目标温度变化量602。

图8示出根据实施例的温度差与控制通过发射器101的水流的阀的结果位置之间的映射800。参考图7，映射700呈现发射器的目标温度变化量，但未明确地呈现对应的阀位置。因此，当对应于流程图400执行计算机可读指令时，控制器组件106递增地调节阀直到测量的温度变化量近似等于目标温度变化量。当达到目标温度变化量时，处理器201可以确定阀的结果位置。可以针对特定温度差生成映射800中的对应条目。例如，resulting_position_1801映射到diff_1701，而对于diff_2702不存在映射(其中值802是“待确定”)，因为在假设示例下，处理器201还未遇到对应的diff_2702。如将讨论的，处理器201可以利用映射800中生成的条目来加速控制器组件106的控制。当发射器的特性和相关联阀的可变性在一种配置与另一种配置之间充分不同时，上述方法可能有利于产生用于映射800的固定映射。

图9示出根据实施例的控制器组件106的操作的过程900。框901-902和905-907中的操作分别类似于如先前通过图4所讨论的框401-402和403-405中的操作。然而，当对于给定温度差在映射800中已经生成条目时，过程900在框904在一个步骤中调节阀位置而非递增地调节阀，并且因此被称为“快速模式”。

然而，如果对于给定温度差在映射中还未生成条目，则处理器201以与过程400的框403-405类似的方式执行框905-907。另外，当测量的温度变化量近似等于目标温度变化量时，处理器201可以通过追踪该事件处的阀位置在框908生成对于该温度差的条目。因为过程900能够生成映射900，所以框905-907可以被称为“训练模式”。

如本领域技术人员可以理解的，具有包含用于控制计算机系统的指令的相关联的计算机可读介质的计算机系统可以用于实现本文所公开的示例性实施例。计算机系统可以包括至少一个计算机，诸如微处理器、数字信号处理器和相关联的外围电子电路。