專利名稱：：暖通空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：典型的家居住宅僅具有一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置，它通常位于主要活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，并控制整座住宅的溫度。因?yàn)橹T如朝陽(yáng)方位、樓上與地下室、在廚房?jī)?nèi)做飯、不同隔熱材料、窗戶數(shù)量等各種原因，整座住宅的溫度會(huì)與溫度調(diào)節(jié)裝置處的溫度顯著地不同(10下)。這經(jīng)常導(dǎo)致在住宅的一個(gè)或另一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)不舒適溫度。居住者可通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)口而改變氣流。然而，這就導(dǎo)致舒適度得到最小程度的改善一通風(fēng)口經(jīng)常位于家具后面或安裝在天花板上。因?yàn)橛|及不到它們，所以不能改變它們。一加熱或空氣調(diào)節(jié)僅在溫度調(diào)節(jié)裝置處的溫度這樣指示時(shí)工作，因此如果沒(méi)有氣流，則打開(kāi)或關(guān)閉其它房間內(nèi)的通風(fēng)口沒(méi)有什么不同?！竟?jié)變化要求進(jìn)行較大調(diào)節(jié)，例如在冬季將上升熱驅(qū)動(dòng)到地板，而在夏季將下沉的冷卻空氣驅(qū)動(dòng)到天花板。在過(guò)渡時(shí)期內(nèi)，HVAC系統(tǒng)在一天內(nèi)需要從加熱改變到冷卻，需要進(jìn)行頻繁的通風(fēng)調(diào)節(jié)。一居所可能有一個(gè)需要加熱的房間以及另一需要冷卻的房間。傳統(tǒng)HVAC系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)上述要求。一如果房間的較大部分未使用，則浪費(fèi)了調(diào)節(jié)這些房間的能量。較老的HVAC系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)裝置是手動(dòng)設(shè)定，從而將溫度保持在上限和下限之間。較新的可編程的溫度調(diào)節(jié)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)基于一天的時(shí)間、周末與工作日設(shè)置等進(jìn)行不同設(shè)置。然而，它們?nèi)耘f不能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)房間控制。商用辦公空間通常利用變風(fēng)量通風(fēng)口(VAV)進(jìn)行調(diào)節(jié)。最簡(jiǎn)單的VAV系統(tǒng)結(jié)合供應(yīng)管道，該供應(yīng)管道以約55°F溫度的冷卻模式分配供應(yīng)的空氣。由于供應(yīng)空氣的溫度恒定，故必須改變氣流流量以滿足供熱區(qū)內(nèi)的升高和下降的熱增量或熱損失。如果要調(diào)節(jié)多個(gè)房間，則必須調(diào)節(jié)VAV以控制各特定房間的氣流。很多VAV依賴于手動(dòng)調(diào)節(jié)，例如扭轉(zhuǎn)旋鈕來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉通風(fēng)口。然而，這些通風(fēng)口通常位于頂板上，并不容易觸及。自動(dòng)化的VAV包括基于來(lái)自溫度調(diào)節(jié)裝置或建筑物自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)孔口的馬達(dá)。這些VAV需要馬達(dá)以及指示它們何時(shí)移動(dòng)和移動(dòng)多少的數(shù)據(jù)，這就需要用于電力和數(shù)據(jù)信號(hào)的導(dǎo)線。安裝這種自動(dòng)化VAV所需的成本和時(shí)間會(huì)較高
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種暖通空調(diào)系統(tǒng)，包括能調(diào)整的通風(fēng)口，其構(gòu)造成控制通過(guò)通風(fēng)口的氣流；致動(dòng)器，其構(gòu)造成控制能調(diào)整的通風(fēng)口；以及周?chē)h(huán)境能量采集器，其構(gòu)造成將能量供應(yīng)到致動(dòng)器，其中用于操作致動(dòng)器所需的能量由周?chē)h(huán)境提供。由于致動(dòng)器是由將諸如氣流動(dòng)能、溫差或周?chē)饽艿戎車(chē)h(huán)境能量轉(zhuǎn)換成電能的一個(gè)或多個(gè)能量采集器自供電的，因此不需要用于給致動(dòng)器供電的導(dǎo)線。暖通空調(diào)系統(tǒng)可具有一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能單元，例如電容、能再充電的電池、諸如彈簧的機(jī)械存儲(chǔ)裝置等，其可以以足以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的聚集形式存儲(chǔ)從周?chē)h(huán)境采集的能量。它可具有無(wú)線通信系統(tǒng)，以與一個(gè)或多個(gè)傳感器以及其它控制單元或中央控制器通信，從而不需要用于數(shù)據(jù)通信的導(dǎo)線。結(jié)果，通風(fēng)口和致動(dòng)器可容易地安裝在新管道內(nèi)，或作為現(xiàn)有出風(fēng)筒的替換結(jié)構(gòu)安裝。此外，本發(fā)明提供一種用于操作上述系統(tǒng)的方法。該方法容許通過(guò)將至少致動(dòng)器置于休眠模式下而減少能量消耗。通過(guò)將空氣從一個(gè)區(qū)重新分配到另一區(qū)，該系統(tǒng)的效率可提高。以下利用示例性實(shí)施方式并借助于附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)解釋。圖1示出能量采集器的實(shí)施方式，圖2示出能量采集器的另一實(shí)施方式，圖3示出致動(dòng)器的實(shí)施方式，圖4示出通信方法的實(shí)施方式，圖5示出用于能量采集和供應(yīng)的電路的實(shí)施方式，圖6示出用于能量采集和供應(yīng)的電路的另一實(shí)施方式，圖7示出間歇式無(wú)線電數(shù)據(jù)交換的實(shí)施方式。具體實(shí)施例方式以下是從周?chē)h(huán)境采集能量的能量采集器的實(shí)施方式。若干不同種類的采集器可一起使用。圖1示出包括旋轉(zhuǎn)葉片的能量采集器，當(dāng)空氣流經(jīng)葉片上時(shí)，旋轉(zhuǎn)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝在葉片上的磁體旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)安裝在周邊上的線圈。當(dāng)磁體經(jīng)過(guò)線圈時(shí)，線圈內(nèi)的磁通量改變并在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流。圖2示出包括與旋轉(zhuǎn)螺旋槳的軸直接耦接的AC(交流)或DC(直流)發(fā)電機(jī)的能量采集器。AC發(fā)電機(jī)是優(yōu)選的，原因是它無(wú)整流子和電刷，并因此更堅(jiān)固和噪音較低。在兩個(gè)附圖中，電壓被整流，并用于給諸如電容或可再充電電池等儲(chǔ)能裝置充電。在另一構(gòu)造中，螺旋槳軸纏繞彈簧以存儲(chǔ)機(jī)械勢(shì)能。彈簧用作能量源來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉通風(fēng)口。除了氣流的動(dòng)能外，也可從周?chē)h(huán)境采集其它形式的能。熱電發(fā)電機(jī)采集由于溫差而產(chǎn)生的能量，例如通過(guò)安裝帕爾貼結(jié)(Peltierjunction)，使得帕爾貼結(jié)的一個(gè)板置于輸送氣流的管道內(nèi)，并暴露于比周?chē)覝販嘏蚝涞目諝猓硪话逦挥诠艿劳獠?，并暴露于周?chē)覂?nèi)的空氣溫度。借助于約30K的溫差，產(chǎn)生足夠能量以給致動(dòng)器、傳感器、控制單元和無(wú)線通信系統(tǒng)供電。光能采集器從室內(nèi)光照或太陽(yáng)光采集能量，并將它轉(zhuǎn)換成電能?？蓪⑻?yáng)能電池安裝在通風(fēng)口外部上，在此太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)換成電能以給系統(tǒng)供電。以下是可用于控制空氣流量的致動(dòng)器的實(shí)施方式。如果它們可由周?chē)哪芰坎杉鞴╇姡瑒t它們能自供電，且它們可具有傳感器，以提供關(guān)于致動(dòng)器的位置狀態(tài)的反饋從而指示通風(fēng)口打開(kāi)多少。致動(dòng)器實(shí)施方式包括可調(diào)風(fēng)門(mén)和具有通風(fēng)百葉窗的出風(fēng)筒。風(fēng)門(mén)或通風(fēng)百葉窗可由具有齒輪箱的DC馬達(dá)、或者由直接耦接到儲(chǔ)能彈簧的齒輪箱驅(qū)動(dòng)。如果彈簧用作動(dòng)力源，則優(yōu)選地以如下方式設(shè)計(jì)風(fēng)門(mén)或通風(fēng)百葉窗，即風(fēng)門(mén)或通風(fēng)百葉窗容許通過(guò)僅沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)而打開(kāi)和關(guān)閉通風(fēng)口。在圖3中示出致動(dòng)器的另一實(shí)施方式。氣流將在“S”型葉片上產(chǎn)生具有固定方向的扭矩。如果沿任一角度釋放它，則葉片將保持沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下，不需要馬達(dá)來(lái)將葉片驅(qū)動(dòng)到期望位置。僅需要制動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如通過(guò)使用閉鎖電磁線圈，以將葉片停止在期望角度處，從而調(diào)整氣流。合理的低分辨率的編碼器或其它裝置可用于檢測(cè)角度。這種機(jī)構(gòu)也可用于沿軸向采集能量。除了控制空氣流量，致動(dòng)器或附加致動(dòng)器也可控制用于產(chǎn)生氣流的馬達(dá)的速度、或者控制用于設(shè)定冷卻或加熱氣流總量的閥。致動(dòng)器也可用于控制氣流方向。原理上，致動(dòng)器可用于控制HVAC系統(tǒng)中的元件中任何一個(gè)。通過(guò)利用至少一個(gè)傳感器的狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。以下是可與上述系統(tǒng)一起使用的控制方案的實(shí)施方式。在對(duì)多個(gè)溫度區(qū)的分區(qū)控制中，將無(wú)線溫度傳感器放置于不同溫度區(qū)或室內(nèi)，以與溫度區(qū)或室內(nèi)的HVAC致動(dòng)器通信。傳感器和致動(dòng)器將形成針對(duì)溫度的閉環(huán)控制回路?？梢杂脽o(wú)線濕度傳感器以相同方式控制濕度。占用感應(yīng)器(occupancysensor)也可容易地添加到系統(tǒng)。以下是可以執(zhí)行的步驟的示例一致動(dòng)器周期性地被喚醒并將“我在這(I’mhere)”RF(射頻)信號(hào)傳送到溫度調(diào)節(jié)裝置。一溫度調(diào)節(jié)裝置以更新過(guò)的指示響應(yīng)致動(dòng)器。一致動(dòng)器執(zhí)行指示，并回到休眠狀態(tài)。需要包括同步信息以保持致動(dòng)器和溫度調(diào)節(jié)裝置同步。可在致動(dòng)器或協(xié)調(diào)器(coordinator)中執(zhí)行控制算法，使得協(xié)調(diào)器能將例如通風(fēng)口打開(kāi)百分比的指令直接發(fā)送到致動(dòng)器，而致動(dòng)器不必花費(fèi)時(shí)間計(jì)算并因此可省電。分區(qū)控制溫度區(qū)/房間的主要缺點(diǎn)是供應(yīng)物(冷/熱空氣)和指令之間缺乏合作。如果總通風(fēng)量非常小，壓縮機(jī)/加熱器/風(fēng)扇仍舊以最大能力運(yùn)行，則分區(qū)控制溫度區(qū)/房間可使HVAC系統(tǒng)置于風(fēng)險(xiǎn)中。在對(duì)多個(gè)溫度區(qū)的中央或集中控制中，各溫度區(qū)或房間內(nèi)的致動(dòng)器不僅與位于該區(qū)內(nèi)的致動(dòng)器自己的溫度傳感器作為閉合控制回路一起作用，而且也從中央控制器接收作為監(jiān)控或超控(override)指令的指令。住宅內(nèi)的所有設(shè)備和傳感器基本上形成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這將能夠與HVAC系統(tǒng)中的其它子系統(tǒng)高度合作，并操控諸如計(jì)劃安排和優(yōu)先權(quán)分配等其它項(xiàng)目，這些項(xiàng)目幾乎不可能由分區(qū)的溫度區(qū)或房間式控制器進(jìn)行操控。集中控制系統(tǒng)將極大地提高系統(tǒng)能量效率和舒適性，并具有如下益處一仍舊可執(zhí)行單獨(dú)溫度區(qū)或房間控制。其它諸如占用感應(yīng)器的傳感器仍舊可結(jié)合進(jìn)各溫度區(qū)或房間內(nèi)。一已計(jì)劃的溫度分布控制也是可以進(jìn)行的。一可調(diào)整供應(yīng)和指令。當(dāng)通過(guò)通風(fēng)口的總空氣流量減小時(shí)，可減小壓縮機(jī)、加熱器和風(fēng)扇的輸出量。可利用當(dāng)致動(dòng)器檢查消息時(shí)從協(xié)調(diào)器或中央控制器收集的所有致動(dòng)器的實(shí)際致動(dòng)器位置，計(jì)算通風(fēng)口的總打開(kāi)百分比。這需要位于氣閥上的致動(dòng)器以及用于壓縮機(jī)和風(fēng)扇的變頻器(VFD)，它們也可配備有無(wú)線電通信裝置，因此它們將形成HVAC系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的部分。一可操控溫度區(qū)或房間的優(yōu)先權(quán)分配。如果HVAC系統(tǒng)的能力達(dá)到其極限，因?yàn)槔浠驘峥諝獾墓?yīng)分配可由中央控制器或協(xié)調(diào)器進(jìn)行，因此可優(yōu)先處理當(dāng)時(shí)具有較高優(yōu)先權(quán)的溫度區(qū)或房間。因?yàn)橹醒肟刂破骺筛鶕?jù)這些溫度區(qū)或房間的優(yōu)先權(quán)等級(jí)給它們分配資源，所以具有較高優(yōu)先權(quán)的溫度區(qū)或房間內(nèi)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)時(shí)的時(shí)間延遲預(yù)計(jì)較短。一可測(cè)量和計(jì)算外部環(huán)境溫度和平均室溫，可利用無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)主管道和流體輸送管道處的溫度，且這些信息可供中央處理器利用以最優(yōu)化系統(tǒng)的性能并防止設(shè)備損壞。一具有圖形顯示裝置的無(wú)線手持裝置可用來(lái)監(jiān)測(cè)房間內(nèi)的溫度分布，并可用于構(gòu)造和改變溫度控制分布。中央控制的操作可如下進(jìn)行一包括太陽(yáng)能供電式溫度調(diào)節(jié)裝置在內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)裝置周期性地更新用于建筑物特定區(qū)域的周?chē)h(huán)境和設(shè)定點(diǎn)環(huán)境條件的中央控制器。一控制器保持監(jiān)聽(tīng)模式，等待致動(dòng)器報(bào)告。一致動(dòng)器以可配置的休眠周期而周期性地被喚醒并監(jiān)測(cè)其通風(fēng)口位置或狀態(tài)。致動(dòng)器通過(guò)無(wú)線電將狀態(tài)報(bào)告到中央控制器?！醒肟刂破鲗?shí)際狀態(tài)和期望狀態(tài)比較，并發(fā)送指示通風(fēng)口設(shè)置的所需變化的RF消息。一通風(fēng)口改變到新設(shè)置。如果期望，通風(fēng)口可發(fā)送具有更新后位置狀態(tài)信息的確認(rèn)，或替代地回到休眠模式以節(jié)約能量。以下是由系統(tǒng)使用的通信協(xié)議的實(shí)施方式。依據(jù)傳感器被怎樣供電，傳感器和致動(dòng)器之間的通信協(xié)議必需認(rèn)真設(shè)計(jì)以減小無(wú)線節(jié)點(diǎn)中的能量用量。具有HVAC致動(dòng)器的系統(tǒng)的典型構(gòu)造是自供電的溫度傳感器、自供電的HVAC致動(dòng)器、以及可由電源供電的一個(gè)或多個(gè)協(xié)調(diào)器或中央控制器?？蛇x地，存在可由電源供電的壓縮機(jī)VFD、風(fēng)扇VFD、燃燒器燃料閥控制器。由于傳感器和致動(dòng)器都可為自供電的，并在大部分時(shí)間中處于節(jié)電模式下以節(jié)約能量，因此同步它們被喚醒的時(shí)間以使它們可彼此通信較為困難。在這種情況下由電源供電的協(xié)調(diào)器可用作兩個(gè)自供電裝置之間的橋接器。在圖4中圖示出通信方法的實(shí)施方式。傳感器數(shù)據(jù)需要周期性地傳輸?shù)街聞?dòng)器。每當(dāng)傳感器從節(jié)電模式下被喚醒，它都從諸如溫度等狀態(tài)信息中取樣，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到置于其通信能力范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)或電報(bào)緩沖一段時(shí)間。致動(dòng)器周期性地被喚醒，將包括作為數(shù)據(jù)凈荷的指示通風(fēng)口打開(kāi)百分比的致動(dòng)器位置在內(nèi)的電報(bào)發(fā)送到協(xié)調(diào)器以檢查消息，并在檢查電報(bào)發(fā)送出去之后保持監(jiān)聽(tīng)一段預(yù)定時(shí)間。當(dāng)從致動(dòng)器接收到消息檢查電報(bào)時(shí)，協(xié)調(diào)器將檢查是否存在正在等待致動(dòng)器的信息。如果存在已緩沖的數(shù)據(jù)，則該消息應(yīng)該立即傳送到致動(dòng)器。根據(jù)所用的無(wú)線協(xié)議，能夠以若干種方式完成綁定(binding)一在一種情況下，電報(bào)僅包括發(fā)送者而非目的地的地址。在這種情況下，綁定需要在致動(dòng)器和傳感器之間完成。每當(dāng)接收到消息檢查電報(bào)，協(xié)調(diào)器僅需重復(fù)已緩沖的電報(bào)。對(duì)于協(xié)調(diào)器而言，還具有綁定表(bindingtable)是有利的，使得如果存在來(lái)自不同傳感器的多個(gè)已緩沖電報(bào)，則當(dāng)接收到消息檢查電報(bào)時(shí)，協(xié)調(diào)器知道重復(fù)哪個(gè)電報(bào)。這將減少致動(dòng)器所需的監(jiān)聽(tīng)時(shí)間，因此可消耗較少能量。在這種情況下，路由選擇(routing)是不可能的。一在另一種情況下，電報(bào)包括源地址和目的地地址。綁定可在上述的傳感器和致動(dòng)器之間、或者在協(xié)調(diào)器處完成。協(xié)調(diào)器可如上所述地簡(jiǎn)單地重復(fù)電報(bào)，或根據(jù)系統(tǒng)初始配置時(shí)所完成的綁定表緩沖和發(fā)送電報(bào)。一電報(bào)僅包括目的地地址也是可以的。這可按照上述容易地操控。以下是用于將能量供應(yīng)到系統(tǒng)的方法和電路的實(shí)施方式。多個(gè)周?chē)h(huán)境能量采集器作用為高阻抗源。另一方面，負(fù)荷經(jīng)常是低阻抗能阱(energysink)。這就是為什么必須收集所采集的能量，直到它足以驅(qū)動(dòng)負(fù)荷為止。該方法可具有以下步驟一熱電轉(zhuǎn)換器借助于可調(diào)通風(fēng)口內(nèi)部和外部之間的溫差給電容器充電。一一旦電容器上的電壓達(dá)到限定的閾值，收集的能量就轉(zhuǎn)移到電壓轉(zhuǎn)換器。—無(wú)線電收發(fā)機(jī)被供以能量，并發(fā)送實(shí)際溫度值或當(dāng)前信號(hào)，且在發(fā)送之后接收機(jī)被繼續(xù)供電數(shù)毫秒?！呻娫垂╇姷目刂普窘邮諟囟劝l(fā)送信息，并發(fā)送控制指令。一無(wú)線電收發(fā)機(jī)接收控制指令，并沿指定方向驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。—如果不需要運(yùn)動(dòng)，則無(wú)線電收發(fā)機(jī)進(jìn)入休眠模式，且多余能量可用于給附加電能儲(chǔ)備裝置充電。一一旦儲(chǔ)能電容器達(dá)到降壓調(diào)整電壓(buckregulatedvoltage)的電平，對(duì)無(wú)線電收發(fā)機(jī)和馬達(dá)的供應(yīng)就中斷。一如果儲(chǔ)能電容器上的能量再次充足，則無(wú)線電收發(fā)機(jī)檢查根據(jù)接收到的最后指令仍待執(zhí)行的步驟。—如果步驟尚待完成，則控制器接下來(lái)開(kāi)始致動(dòng)器的步驟。—如果所有指令的步驟完成，則無(wú)線電收發(fā)機(jī)發(fā)送“DONE(完成)”信號(hào)，并為了下一指令而再次打開(kāi)接收器。一在沒(méi)什么必需做的時(shí)期間，可收集能量以便進(jìn)行快速控制。系統(tǒng)也可在沒(méi)有無(wú)線電控制的情況下分散地操作。在這種情況下，作為輸入控制的電位計(jì)或開(kāi)關(guān)可設(shè)定期望溫度。然后，通過(guò)自調(diào)整而保持該溫度恒定?，F(xiàn)在，用于無(wú)線電收發(fā)機(jī)的能量可供應(yīng)馬達(dá)。這可如下執(zhí)行一熱電轉(zhuǎn)換器借助于百葉窗覆蓋范圍的內(nèi)部和外部之間的溫差而給電容器供電。一一旦電荷足夠用于微控制器供應(yīng)，微控制器就讀取期望溫度，例如通過(guò)電位計(jì)或數(shù)字開(kāi)關(guān)的電阻?？赡艿?，最佳調(diào)整方法可以是僅增/減開(kāi)關(guān)。一接下來(lái)，決定馬達(dá)是否應(yīng)該移動(dòng)以及移動(dòng)的方向。該決定根據(jù)對(duì)實(shí)際百葉窗覆蓋范圍的溫度的外部與實(shí)際調(diào)整值之間的比較而定。一在具有方向“MORE(多)”或“LESS(少)，，的開(kāi)關(guān)的示例中，只要開(kāi)關(guān)未位于中性位置且能量可得到，馬達(dá)緩慢地移動(dòng)。一在若干個(gè)位置開(kāi)關(guān)或電位計(jì)的示例中，只要未達(dá)到期望溫度，馬達(dá)就緩慢地移動(dòng)。一微控制器決定是否接下來(lái)必需執(zhí)行步驟以及所沿方向。一如果達(dá)到期望溫度，則微控制器通過(guò)收集能量保持溫度恒定，以便在需要的情況下則沿受控方向?qū)嵤┎襟E。一微控制器讀取用于期望溫度的輸入結(jié)果，并將該輸入結(jié)果與實(shí)際溫度比較，以及決定是否要執(zhí)行調(diào)節(jié)步驟。一微控制器進(jìn)入收集能量回路，讀取輸入結(jié)果、與實(shí)際值比較、以及開(kāi)始步驟和方向或者休眠。圖5示出用于能量收集和供應(yīng)馬達(dá)的電路的實(shí)施方式。它具有帶有100ΚΩ阻抗的5V發(fā)電機(jī)，其可為太陽(yáng)能電池或熱電轉(zhuǎn)換器。能量收集電容器Cl被充電。所收集的能量一達(dá)到諸如3V的可調(diào)閾值，就供應(yīng)輸出，而一達(dá)到諸如2V的可調(diào)低閾值，輸出就停止。再充電時(shí)間間隔是約156秒。低阻抗輸出提供短時(shí)的高能量。放電時(shí)間以及因此能量電容器上的余留電壓根據(jù)C2的值而定?？晒?yīng)具有IOOmH和10Ω的馬達(dá)，以3.16V開(kāi)始，并且在15ms的時(shí)期之后以2.12V結(jié)束。致動(dòng)器可為具有無(wú)心電樞并具有電刷的電馬達(dá)，該電馬達(dá)具有如下規(guī)格3Vdc電源<30mA開(kāi)環(huán)電流效率>85%加速時(shí)間<IOms或者，作為一個(gè)示例，可使用Faulhaber公司的0.15W的具有3Vdc/13.5Ω的齒輪dc(直流)馬達(dá)。這種馬達(dá)可利用從61到3241的齒輪。具有上述能量收集和供應(yīng)裝置以及此種馬達(dá)的無(wú)電池系統(tǒng)(batterylesssystem)將能夠驅(qū)動(dòng)自供電的空調(diào)控制ο熱電轉(zhuǎn)換器可在幾分鐘內(nèi)將2200μF的電容器充電到例如4.5V。存儲(chǔ)的能量是:W=CXU2/2=2200As/VX(4.5V)2/2=22mWs。該能量可轉(zhuǎn)換為恒定值3V，其中W=CXU2/2=1100As/VX(3V)2=IOmWs損失了。在3V時(shí)余留了接近12mWs。這在50ms過(guò)后，接近1/4W供應(yīng)到馬達(dá)。另一可能性是通過(guò)直接用4.5V供應(yīng)3V馬達(dá)直到余留例如2V為止，而使電容器放電。RW=CXU2/2=2200As/VX(2V)2/2=4.4mffs的剩余能量保留仍未使用。余留電荷減少了再充電時(shí)間，并因此不損失。可應(yīng)用的能量接近18mWs。這對(duì)于50ms供電時(shí)間而言是0.36W。因?yàn)榭捎媚芰績(jī)H可利用例如50ms，因此馬達(dá)應(yīng)該在低質(zhì)量情況下相當(dāng)快速地起動(dòng)。這也可用不具有無(wú)芯電樞的馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。浪涌電流可由限流計(jì)減小，只要沒(méi)有太多的能量損失即可。圖6示出用于以3V和30mA供應(yīng)無(wú)線電收發(fā)機(jī)以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能量收集和供應(yīng)裝置的實(shí)施方式。存儲(chǔ)電容器必須提供3V/30mA的能量一段時(shí)間，該段時(shí)間最少為用于起動(dòng)時(shí)期的1.5ms+用于發(fā)送3電報(bào)(3suptelegrams)的3X1.2ms+用于接收響應(yīng)的6ms=Ilms0所有余留能量可用于給致動(dòng)器供電。在可變閾值處的能量轉(zhuǎn)換(switchthrough)由ICl限定。在這種示例中，閾值是4.6V。能量轉(zhuǎn)換時(shí)間是通過(guò)C2可調(diào)的。在這種示例中，能量轉(zhuǎn)換時(shí)間是130ms。經(jīng)由高效降壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)后的輸出可由R3調(diào)節(jié)以用于馬達(dá)和無(wú)線電收發(fā)機(jī)。假定，無(wú)線電收發(fā)機(jī)裝置具有100Ω電阻。在這些條件下，2200μF的電容器充電到4.5V并由降壓轉(zhuǎn)換器放電到3V輸出電壓?？色@得84秒的無(wú)線電收發(fā)機(jī)和致動(dòng)器間隔，其中3V的調(diào)節(jié)后輸出在133ms內(nèi)以放電形式放出。于是，133ms的可用放電時(shí)間比用于無(wú)線電收發(fā)機(jī)供應(yīng)所需的Ilms多得多。大量能量保留以用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，因?yàn)轳R達(dá)可消耗可用供電時(shí)間的其余120ms。能量收集電容器的擴(kuò)容不但線性地增加了用于致動(dòng)器的供應(yīng)時(shí)間，而且也線性地增加了所需的充電時(shí)間。圖7示出上述間歇式無(wú)線電數(shù)據(jù)交換的實(shí)施方式。具有能量采集器的HVAC致動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)家用和商用辦公樓的非常先進(jìn)的控制。它們?nèi)菀装惭b到新的房屋和老房屋的翻新房屋。HVAC系統(tǒng)的能量效率和舒適性將借助于該裝置而得到極大地改進(jìn)。權(quán)利要求1.一種暖通空調(diào)系統(tǒng)，包括能調(diào)整的通風(fēng)口，所述能調(diào)整的通風(fēng)口構(gòu)造成控制通過(guò)所述通風(fēng)口的氣流；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器構(gòu)造成控制所述能調(diào)整的通風(fēng)口；以及周?chē)h(huán)境能量采集器，所述周?chē)h(huán)境能量采集器構(gòu)造成將能量供應(yīng)到所述致動(dòng)器，其中用于操作所述致動(dòng)器所需的能量由周?chē)h(huán)境提供。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述能量采集器是利用溫差或溫度變化的熱電發(fā)電機(jī)。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述溫差是所述通風(fēng)口內(nèi)部和外部空氣之間的差已4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述能量采集器基于下列之一轉(zhuǎn)換能量氣流的動(dòng)能；周?chē)h(huán)境的光；以及任何由系統(tǒng)本身提供的能量。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括儲(chǔ)能裝置，所述儲(chǔ)能裝置構(gòu)造成存儲(chǔ)由所述能量采集器轉(zhuǎn)換的能量。6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述儲(chǔ)能裝置是電容器、能再充電的電池或機(jī)械存儲(chǔ)裝置。7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器構(gòu)造成檢測(cè)和傳送狀態(tài)信息，其中所述狀態(tài)信息是下列中的一種或多種室內(nèi)空氣質(zhì)量；一氧化碳、二氧化碳和/或煙霧的氣體濃度；窗戶、門(mén)以及其它設(shè)備的狀態(tài)；房間空氣溫度；濕度；人和/或動(dòng)物的占用信息；離開(kāi)所述通風(fēng)口的空氣的溫度；露點(diǎn)；加熱和冷卻發(fā)生系統(tǒng)的參數(shù)，例如溫度、空氣速度和馬達(dá)速度；以及所述能調(diào)整的通風(fēng)口的與空氣流量相關(guān)聯(lián)的位置。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是自供電的，并構(gòu)造成以無(wú)線方式傳送狀態(tài)信息。9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括控制單元，其中所述控制單元構(gòu)造成基于所述至少一個(gè)傳感器的所檢測(cè)到的和所傳送的狀態(tài)信息至少控制所述致動(dòng)器。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述控制單元控制空氣溫度，和/或氣流的空氣速度，和/或氣流方向。11.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，中央控制單元構(gòu)造成將信息供應(yīng)到多個(gè)控制單元，各所述控制單元構(gòu)造成基于至少一個(gè)相應(yīng)傳感器的至少一種所檢測(cè)到的和所傳送的狀態(tài)信息控制至少一個(gè)致動(dòng)器，其中，所述中央控制單元構(gòu)造成根據(jù)程序和/或依據(jù)由所述傳感器供應(yīng)的狀態(tài)信息獨(dú)立控制所述致動(dòng)器。12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器由電馬達(dá)、機(jī)械彈簧或由氣流動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)。13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述電馬達(dá)是步進(jìn)馬達(dá)。14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述通風(fēng)口具有能替換老舊通風(fēng)口的尺寸。15.一種用于操作如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的方法，包括如下步驟由所述至少一個(gè)傳感器周期性地檢測(cè)和發(fā)送狀態(tài)信息到所述控制單元；由所述致動(dòng)器將實(shí)際通風(fēng)口位置周期性地發(fā)送到所述控制單元；比較實(shí)際通風(fēng)口位置與期望通風(fēng)口位置，其中，所述期望通風(fēng)口位置由所述控制單元根據(jù)所述狀態(tài)信息和至少一個(gè)預(yù)設(shè)值計(jì)算得到；以及依據(jù)比較結(jié)果借助于所述致動(dòng)器更新所述通風(fēng)口位置。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述致動(dòng)器發(fā)出檢查消息并監(jiān)聽(tīng)一段限定時(shí)期，以接收來(lái)自所述控制單元的已緩沖消息以更新所述致動(dòng)器位置。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述致動(dòng)器被致動(dòng)一段足夠長(zhǎng)時(shí)期，以便將所述檢查消息發(fā)送到所述控制單元；接收來(lái)自所述控制單元的已緩沖消息；以及更新所述通風(fēng)口位置。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述致動(dòng)器逐步更新。19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括如下步驟從周?chē)h(huán)境采集能量，并將這種能量存儲(chǔ)在所述能量存儲(chǔ)裝置內(nèi)；致動(dòng)所述控制單元，用于接收所述傳感器的狀態(tài)信息并比較實(shí)際通風(fēng)口位置和期望通風(fēng)口位置；依據(jù)比較結(jié)果更新所述通風(fēng)口位置；至少部分地停用所述控制單元。20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，來(lái)自建筑物外部或另一熱區(qū)的空氣用于如果所述建筑物外部或另一熱區(qū)的空氣比熱區(qū)內(nèi)部的空氣冷，則冷卻所述熱區(qū)；以及如果所述建筑物外部或另一熱區(qū)的空氣比熱區(qū)內(nèi)部的空氣暖，則加熱所述熱區(qū)。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述通風(fēng)口在夜間和黎明期間自動(dòng)地打開(kāi)以冷卻所述熱區(qū)。全文摘要一種暖通空調(diào)系統(tǒng)，包括能調(diào)整的通風(fēng)口，其構(gòu)造成控制通過(guò)通風(fēng)口的氣流流量；致動(dòng)器，其構(gòu)造成控制所述能調(diào)整的通風(fēng)口；以及周?chē)h(huán)境能量采集器，其構(gòu)造成將能量供應(yīng)到致動(dòng)器，其中用于操作致動(dòng)器所需的能量由周?chē)h(huán)境提供。文檔編號(hào)F24F5/00GK102177400SQ200980122996公開(kāi)日2011年9月7日申請(qǐng)日期2009年6月18日優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日發(fā)明者吉姆·奧卡拉漢,尤金·尤,弗蘭克·施密特,赫哲·愛(ài)爾芬斯·埃格特,馬庫(kù)斯·布雷勒申請(qǐng)人:依諾森股份有限公司