專利名稱：Hvac系統(tǒng)中受阻塞過(guò)濾器的檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明利用HVAC系統(tǒng)中的壓力測(cè)量來(lái)確定何時(shí)空氣過(guò)濾器已阻塞到應(yīng)予以替換的地步。
背景技術(shù)：
利用過(guò)濾器將潔凈的空氣提供到HVAC系統(tǒng)，以在要受到加熱或冷卻的環(huán)境內(nèi)循環(huán)。眾所周知，一般將過(guò)濾器放置在風(fēng)扇的上游，抽吸空氣通過(guò)過(guò)濾器，從空氣中去除雜質(zhì)。
隨著時(shí)間的流逝，過(guò)濾器變得阻塞，最后應(yīng)當(dāng)將其替換。阻塞的過(guò)濾器為風(fēng)扇的進(jìn)一步操作造成困難，并且增加了風(fēng)扇的負(fù)荷。而且，在某種情況下，過(guò)濾器會(huì)飽和到停止空氣流動(dòng)，這也是不希望的。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已有定期替換過(guò)濾器的建議。例如，一種已知的溫度調(diào)節(jié)裝置，在先前的過(guò)濾器替換一段時(shí)間之后，提供建議過(guò)濾器替換的信號(hào)。然而，這種系統(tǒng)是基于假設(shè)的過(guò)濾器狀況，而不是基于實(shí)際的過(guò)濾器狀況。這種假設(shè)會(huì)導(dǎo)致將過(guò)濾器替換得過(guò)于頻繁，或者不夠頻繁。
一種已知的系統(tǒng)利用監(jiān)視風(fēng)扇速度的控制，并且如果風(fēng)扇速度表示過(guò)濾器變臟則預(yù)測(cè)過(guò)濾器變臟。雖然這種方法比現(xiàn)有技術(shù)的“假設(shè)”方法更有利，但是仍然希望提供確定過(guò)濾器狀況的可選擇的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式中，進(jìn)行并且評(píng)估壓力測(cè)量以確定過(guò)濾器狀況。在實(shí)施方式中，評(píng)估測(cè)量的靜壓變化并用于預(yù)測(cè)過(guò)濾器阻塞的百分比。
在實(shí)施方式中，在假設(shè)過(guò)濾器潔凈的情況下取“初始”靜壓讀數(shù)。然后定期地取“當(dāng)前”靜壓讀數(shù)，并且將其與初始?jí)毫Ρ容^。利用初始?jí)毫彤?dāng)前壓力之間的變化來(lái)確定該過(guò)濾器的狀況。
通過(guò)下面的說(shuō)明和附圖可以最好地理解本發(fā)明的這些和其它特征，下面是附圖的簡(jiǎn)要描述。


附圖1是HVAC系統(tǒng)的示意圖。
附圖2是本發(fā)明的流程圖。
附圖3是實(shí)驗(yàn)值的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
附圖1中示意性地顯示了HVAC系統(tǒng)20。如圖所示，操作HVAC系統(tǒng)20以加熱或冷卻環(huán)境22。組件24如爐子提供來(lái)自進(jìn)入空氣管25的空氣。典型地，將過(guò)濾器26布置在進(jìn)入空氣管25上，以及風(fēng)扇28的上游。風(fēng)扇28將空氣抽過(guò)進(jìn)入管25、過(guò)濾器26以及爐子24。將來(lái)自爐子24的空氣導(dǎo)入管30，然后通過(guò)具有擋板34的子管32導(dǎo)入不同的區(qū)域。
如上所述，希望定期地替換會(huì)變得阻塞的過(guò)濾器26。本發(fā)明涉及一種確定何時(shí)應(yīng)替換過(guò)濾器26的方法?？刂破?6如微處理器顯示與溫度調(diào)節(jié)裝置37關(guān)聯(lián)，并且可以操作以提供過(guò)濾器26的信息。
本發(fā)明依靠識(shí)別靜壓是三點(diǎn)處的壓降之和，這三點(diǎn)即通過(guò)管道系統(tǒng)、穿過(guò)爐子和穿過(guò)過(guò)濾器。通過(guò)管和爐子的壓降通常是恒定的，并且對(duì)于任何給定的空氣流是可預(yù)測(cè)的。然而，穿過(guò)過(guò)濾器的壓降隨時(shí)間增加，這是由于過(guò)濾器受塵埃負(fù)累。
可以將靜壓作為輸送的空氣流和感應(yīng)的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)速度的函數(shù)計(jì)算，并且采取表征特定爐子和風(fēng)扇模型的常數(shù)。確定靜壓的最優(yōu)選的算法在2003年4月30日申請(qǐng)的，并且標(biāo)題為“利用速度可變的鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)確定管道空氣輸送系統(tǒng)中的靜壓的方法(Method of Determining Static Pressure in a DuctedAir Delivery System Using a Variable Speed Blower Motor)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/426463中公開(kāi)，在此將其公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容合并作為參考。
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到靜壓變化可標(biāo)示過(guò)濾器26的狀況變化。利用這種認(rèn)識(shí)提供過(guò)濾器26實(shí)際狀況在溫度調(diào)節(jié)裝置37的反饋。可以看到，溫度調(diào)節(jié)裝置37具有視覺(jué)的“過(guò)濾器使用的％”顯示條。
在優(yōu)選的方法中，該系統(tǒng)取得初始靜壓測(cè)量?？梢栽陂_(kāi)始通電和安裝系統(tǒng)時(shí)一開(kāi)始就辦妥，或者任何時(shí)候房主通過(guò)按復(fù)位按鈕手動(dòng)啟動(dòng)過(guò)濾器時(shí)。該初始靜壓在溫度調(diào)節(jié)裝置37的控制36中與新的或者潔凈的過(guò)濾器有關(guān)。將從該初始靜壓的變化作為該過(guò)濾器的變化狀況的指示。
定期地采取當(dāng)前的靜壓測(cè)量。這些測(cè)量可以在微處理器36的控制下每單位時(shí)間例如一天再做一次。也可以在用戶界面將該系統(tǒng)從操作模式關(guān)掉的任何時(shí)間進(jìn)行該測(cè)量，例如在過(guò)濾器更換時(shí)進(jìn)行。
除此之外，如果“當(dāng)前”的靜壓測(cè)量總是小于“初始”的靜壓測(cè)量，則用新讀取的當(dāng)前靜壓測(cè)量代替以前存儲(chǔ)的初始靜壓。
優(yōu)選地通過(guò)微處理器36在關(guān)閉加熱或冷卻模式的一段風(fēng)扇預(yù)運(yùn)行時(shí)間如五分鐘，進(jìn)行靜壓測(cè)量。風(fēng)扇28優(yōu)選地以小于100％名義冷卻空氣流量(例如70％)運(yùn)行。當(dāng)響應(yīng)從關(guān)閉到操作模式的手動(dòng)切換完成測(cè)量時(shí)，在該測(cè)量之前將持續(xù)的風(fēng)扇預(yù)運(yùn)行時(shí)間減少到兩分鐘，以便為想要看到過(guò)濾器變化的結(jié)果的使用者提供更快的響應(yīng)。選擇70％水平的風(fēng)扇操作，以便在該測(cè)量過(guò)程期間將噪聲最小化，同時(shí)還提供足夠的分辨率。
在測(cè)量期間，取得幾次風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的速度讀數(shù)，例如以10秒間隔進(jìn)行六次。然后優(yōu)選地求這些讀數(shù)的平均值。如果在該過(guò)程期間使用溫度調(diào)節(jié)裝置37上的條觀察過(guò)濾器，則優(yōu)選地不示出使用的百分比。而最優(yōu)選地，顯示測(cè)量正在進(jìn)行的某種指示(例如，測(cè)量中)。
如果中斷加熱或冷卻以便計(jì)算測(cè)量，則微處理器36中的控制邏輯優(yōu)選地一旦該測(cè)量完成，保證階段計(jì)時(shí)器就不再延遲加熱或冷卻的準(zhǔn)備。如上所述，最優(yōu)選地基于在上述參考的應(yīng)用中提及的專有公式確定靜壓。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠確立確定靜壓的其它方法。假設(shè)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)減少到70％，則優(yōu)選地將某個(gè)乘數(shù)乘以確定的靜壓，以便得到實(shí)際值(即兩倍于測(cè)量值，以便提供完全名義上的冷卻空氣流量的值)。
還可以識(shí)別最大靜壓。這表示室內(nèi)風(fēng)扇相對(duì)于阻塞的過(guò)濾器輸送完全的冷卻空氣流的能力。最大靜壓表示完全阻塞的過(guò)濾器26，并且其基于爐子和風(fēng)扇型號(hào)、以及相對(duì)于最大許可AC和熱泵大小的AC或熱泵尺寸確定的。也就是說(shuō)，將最大靜壓定義為某種系統(tǒng)特性，其會(huì)依賴于系統(tǒng)中組件的選擇組合而變化，但是對(duì)于一旦確定的系統(tǒng)通常是固定的。優(yōu)選地將最大靜壓存儲(chǔ)在微處理器36內(nèi)。一旦微處理器36了解實(shí)際系統(tǒng)中幾個(gè)組件中的每一個(gè)，或者可以是某個(gè)預(yù)置數(shù)字，就可以確定該最大靜壓，該數(shù)字是可能優(yōu)選的最大靜壓的近似值。
如圖2所示，一旦完成靜壓測(cè)量，則可以計(jì)算過(guò)濾器使用的百分比。在附圖2的流程圖中，可以看到，優(yōu)選的方法采取當(dāng)前的靜壓和初始?jí)毫χg的差，并且將其除以最大值和初始值之間的差的百分比。最優(yōu)選地，使過(guò)濾器使用的百分比相對(duì)于其先前值上下算到最近的10％，以便提供某些希望的滯后。另一方面，如果過(guò)濾器使用的百分比小于5％，則優(yōu)選地將其算到0％。這保證了當(dāng)用潔凈的過(guò)濾器26替換先前的過(guò)濾器26時(shí)，其從0％讀數(shù)開(kāi)始。
如果過(guò)濾器使用的百分比是100％或者更大，則在溫度調(diào)節(jié)裝置36上使用的條顯示填滿，但是即使其大于100％，印出的數(shù)值優(yōu)選地表示實(shí)際確定的百分比數(shù)。
最優(yōu)選地，使用下面的公式過(guò)濾器使用的％＝(當(dāng)前-初始)/(0.6*(最大-初始))。
該優(yōu)選的公式算入過(guò)濾器26負(fù)荷了多少(當(dāng)前-初始)以及系統(tǒng)能夠容受的初始?jí)航凳嵌嗌?最大-初始)。乘數(shù)X(例如0.6)允許不同的初始值，以便產(chǎn)生100％的負(fù)荷值。當(dāng)然，可以使用除了0.6以外的乘數(shù)。較低的初始?jí)航祵?dǎo)致在該過(guò)濾器用盡之前更大的容許增加。另一方面，較高的初始?jí)航翟试S較小的增加空間，但是過(guò)濾器的壽命會(huì)在更高的絕對(duì)靜壓結(jié)束，如果其仍然在可接受的界限內(nèi)。例如在附圖3所示的曲線圖中示出，其是“過(guò)濾器使用的”相對(duì)于“當(dāng)前的靜壓”變化的測(cè)量值。注意到在“過(guò)濾器使用的”接近100％、給定明顯的和遞增的初始靜壓時(shí)得到更高的當(dāng)前壓力。
在區(qū)域系統(tǒng)中，通常可以重復(fù)上述方法，然而最希望的是在該測(cè)量過(guò)程期間保持所有的擋板34打開(kāi)。可以具有不同系統(tǒng)的改進(jìn)，其中可以預(yù)測(cè)在區(qū)域系統(tǒng)的“公共”部分中的靜壓。也就是說(shuō)，可以在不特定于該區(qū)域的地區(qū)(即不包括子管32)中確定靜壓。由于過(guò)濾器26在該公共地區(qū)內(nèi)，因而僅該靜壓是對(duì)本發(fā)明必要的。
總而言之，本發(fā)明定義一種確定過(guò)濾器26的實(shí)際狀況，以及預(yù)測(cè)其剩余壽命的百分比的方法。由于利用的是實(shí)際狀況，因而本發(fā)明更精確地預(yù)測(cè)過(guò)濾器26的狀況，并且保證必要時(shí)替換過(guò)濾器26，但是同時(shí)避免了對(duì)仍然具有剩余使用壽命的過(guò)濾器26的替換。
雖然公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到某些修改也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。為此，應(yīng)研究下面的權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種HVAC系統(tǒng)的控制器，包括輸入，所述輸入接收表示在由所述控制器控制的HVAC系統(tǒng)內(nèi)的壓力的測(cè)量，并且所述控制器可操作以基于所述測(cè)量確定與所述HVAC系統(tǒng)一起使用的過(guò)濾器的狀況。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述測(cè)量表示靜壓。
3.如權(quán)利要求2所述的控制器，其中由所述控制器接收的所述靜壓測(cè)量包括在前的靜壓和當(dāng)前的靜壓，并且利用所述當(dāng)前的和初始的靜壓之間的差確定所述過(guò)濾器的狀況。
4.一種HVAC系統(tǒng)，包括風(fēng)扇，將空氣提供給所述風(fēng)扇的供給管，所述風(fēng)扇可操作以將來(lái)自所述供給管的空氣輸送到要調(diào)節(jié)的環(huán)境，以及過(guò)濾器，安裝所述過(guò)濾器以便從由所述風(fēng)扇輸送到所述環(huán)境的所述空氣中去除雜質(zhì)；控制器，所述控制器可操作以接收所述系統(tǒng)內(nèi)的壓力指示，并且基于所述壓力確定所述過(guò)濾器的狀況；以及由所述控制器接收的所述壓力包括在前的壓力和當(dāng)前的壓力，利用所述當(dāng)前的和在前的壓力之間的差提供對(duì)過(guò)濾器狀況的指示。
5.如權(quán)利要求4所述的HVAC系統(tǒng)，其中確定最大壓力，并且如果所述當(dāng)前的壓力超過(guò)所述最大壓力，則作出立即需要將所述過(guò)濾器替換的指示。
6.如權(quán)利要求4所述的HVAC系統(tǒng)，其中顯示器提供對(duì)所述過(guò)濾器的阻塞狀況百分比的指示。
7.如權(quán)利要求6所述的HVAC系統(tǒng)，其中所述顯示器包括一旦所述過(guò)濾器的所述狀況達(dá)到預(yù)定的狀況就建議替換所述過(guò)濾器的指示。
8.如權(quán)利要求4所述的HVAC系統(tǒng)，其中所述在前的壓力讀數(shù)是初始?jí)毫Α?br> 9.如權(quán)利要求8所述的HVAC系統(tǒng)，其中當(dāng)對(duì)與所述控制器關(guān)聯(lián)的復(fù)位按鈕動(dòng)作時(shí)，所述控制器接收對(duì)所述在前壓力的替換。
10.如權(quán)利要求4所述的HVAC系統(tǒng)，其中所述當(dāng)前的和在前的壓力讀數(shù)是靜壓讀數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的HVAC系統(tǒng)，其中通過(guò)下面的公式利用所述當(dāng)前的和在前的靜壓讀數(shù)確定過(guò)濾器狀況過(guò)濾器使用的％＝(當(dāng)前-先前)/(X*(最大-先前))，其中x是乘數(shù)，“最大”是表示阻塞的過(guò)濾器的在前定義的最大壓力。
12.如權(quán)利要求11所述的HVAC系統(tǒng)，其中X是小于1.0的乘數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的HVAC系統(tǒng)，其中X等于0.6。
14.如權(quán)利要求11所述的HVAC系統(tǒng)，其中所述在前的壓力讀數(shù)是初始?jí)毫ψx數(shù)。
15.一種確定HVAC系統(tǒng)中過(guò)濾器的狀況的方法，包括以下步驟(1)提供包括過(guò)濾器的HVAC系統(tǒng)，所述過(guò)濾器過(guò)濾由所述HVAC系統(tǒng)輸送到要調(diào)節(jié)的環(huán)境的空氣；(2)通過(guò)所述過(guò)濾器將空氣移動(dòng)到所述環(huán)境；(3)測(cè)量所述系統(tǒng)內(nèi)的壓力，并且利用所述測(cè)量的壓力確定所述過(guò)濾器的當(dāng)前狀況。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中步驟(3)的壓力測(cè)量包括將在前測(cè)量的壓力與當(dāng)前壓力比較，并且利用該差確定所述過(guò)濾器的所述狀況。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中將所述在前的壓力測(cè)量作為初始?jí)毫ψx數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中將所述壓力讀數(shù)作為靜壓讀數(shù)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述當(dāng)前的狀況確定所述過(guò)濾器中剩余壽命的百分比，并且顯示所述剩余壽命的步驟。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括提供復(fù)位按鈕使使用者將所述過(guò)濾器的當(dāng)前狀況復(fù)位成新的狀況的步驟。
全文摘要
在HVAC系統(tǒng)中測(cè)量靜壓，并用于預(yù)測(cè)HVAC系統(tǒng)中過(guò)濾器的狀況。由于過(guò)濾器變得阻塞，可料到靜壓增加。定期確定該靜壓變化，并用于預(yù)測(cè)該過(guò)濾器的狀況。一個(gè)顯示器提供給使用者過(guò)濾器當(dāng)前狀況的指示、以及一旦過(guò)濾器達(dá)到預(yù)定的狀況予以更替的建議。
文檔編號(hào)G05B21/00GK1894641SQ200480037784
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者R·K·夏 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司