[发明专利]供暖、通风与空调系统中的单一综合湿度/通风控制装置

说明书

本申请要求2004年1月20日提出的美国临时申请No.60/537,528的优先权，通过引用而将其公开内容全部结合于本文。

技术领域

本申请涉及室内集中供暖、通风和空气调节(HVAC)系统，其中室内温度、室内相对湿度和室内新鲜空气级的控制被组合进单一综合集中控制装置中，在供暖季节和供冷季节期间，该装置可用来管理室内环境。

背景技术

HVAC系统被用来控制楼宇结构的室内环境特性以使居住者感觉舒适。典型的HVAC系统包括温度控制装置或恒温器以及一个或多个被称为恒湿器的湿度控制装置。

恒温器被用作控制装置以调节室内温度。恒温器感测实际的室内温度并允许用户输入所期望的室内温度。在室内温度偏离期望级时，恒温器操作选择使供暖单元和/或空调机及其关联的送风机起动或不工作来达到用户期望的设置。

除了温度控制外，为了提供舒适的室内环境，还常常设置了楼宇的室内相对湿度的调节。相对湿度被定义为给定气温下空气中实际的水汽量与最大水汽容量的比率。已知随着温度的增高，容纳水蒸气形式的水汽的空气容量也增加。相反地，随着温度的降低，容纳水汽的空气容量减少，并且任何过量的水汽在与空气接触的表面上凝结成水。

因此，在冬季月份里，寒冷的室外空气具有相对较低的水汽含量，然而，楼宇结构内部的空气通常被供暖。取决于特定楼宇的建造质量，某些干冷的外部空气渗透进温暖的室内空间并且随后被供暖到室内温度。这种现象有效地减小了室内相对湿度并使室内空气变得干燥。

为了解决这种冬季干燥或较低的室内相对湿度，常常将加湿器用作集中供暖系统的一部分。加湿器将水汽带进供暖的空气中，增大了室内相对湿度并且通常由被称为恒湿器的第二控制装置来控制。恒湿器感测实际的室内相对湿度并允许用户设置所期望的室内相对湿度级。在室内相对湿度低于期望的级时，恒湿器启动加湿器以将水汽添加到空气中。一旦达到所期望的室内相对湿度，恒湿器便使加湿器停止工作。

相反地，为了解决较高的室内相对湿度问题，常常使用被称为通风机的装置。一旦室内相对湿度超过了期望的级，启动通风机以将受控的外部干燥空气量带进楼宇外壳内从而使室内相对湿度降低。另外，还用通风机带进受控的外部新鲜空气量来改善室内的空气质量。通风机通常由恒湿器控制。然而，控制通风机的恒湿器一般与此外还控制加湿器的恒湿器分开。

虽然已知将温度控制和加湿器控制组合进单一控制器(如湿热调节器)，通风机的结合通常要求增加第二独立恒湿器控制.同样地，提供对楼宇结构的所有室内环境特性的全年控制要求用户至少与两个控制装置接口来控制相同HVAC系统的不同功能.这可能会使用户感到迷惑.此外，需要用多个控制装置来控制相同HVAC系统的功能有时可能产生冲突的结果，因此导致系统在低于最佳性能级下运行.

总而言之，迄今为止，控制室内环境特性(如：室内温度、室内相对湿度和室内新鲜空气级)要求使用多个控制装置，这是不理想的。因此，期望拥有将温度、湿度和通风集成到单一综合集中控制装置的HVAC系统。

发明内容

本发明公开了单一综合集中控制装置。该单一综合集中控制装置可以获得各种实际的环境特性，如：室内温度、室内相对湿度和室外温度，这些特征通过各种传感器被传递给单一综合集中控制装置。

在一个公开实施例中，单一综合集中控制装置具有输入结构，供用户输入所期望的室内环境特性，如：供暖时用户所期望的室内温度、供冷时用户所期望的室内温度、供暖时用户所期望的室内相对湿度、供冷时用户所期望的室内相对湿度、和/或所期望的室内新鲜空气级。基于各种实际的环境输入和用户所期望的输入，单一综合集中控制装置提供供暖和空气调节系统(包括关联的送风机、加湿器、通风机)的综合集中控制，以达到用户所期望的室内环境特性。

在供暖季节，也就是，在室外温度降到用户所期望的室内温度以下时，楼宇结构内的空气具有变干燥的趋势，即室内相对湿度较低。在这种环境下，除了控制实际的室内温度达到用户所期望的室内供暖温度外，单一综合集中控制装置用来主动地使室内空气增湿。主动增湿包括平衡加湿器和/或通风机的启动和停止。在实际的室内相对湿度低于用户所期望的室内相对供暖湿度时(这种情形通常出现在供暖季节)，启动加湿器以将水汽添加到空气中，主动增大实际的室内相对湿度。相反地，在实际的室内相对湿度超过用户所期望的室内相对供暖湿度时，启动通风机以将凉爽、干燥、新鲜的室外空气带进楼宇结构内部，有效地降低实际的室内相对湿度。