[发明专利]恒温器和优化恒温器的用户界面的运行的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年10月21日申请的共同转让美国临时申请案第61/627,996号的权利，其以引用的方式并入本文中。

技术领域

本专利说明书涉及用于监测和控制能源消耗系统或其它资源消耗系统的系统和方法。更具体地，本专利说明书涉及支配能源消耗系统、家用装置或其它资源消耗系统的运行的控制单元，包括用于启动支配制热、通风和空气调节(HVAC)系统的运行的恒温器的电子显示器的方法。

发明背景

大量努力和关注继续投向开发更新和更可持续的能源供应。通过提高能源效率来节省能源对于世界的能源未来仍然十分关键。根据来自美国能源部2010年10月的报告，制热和制冷占典型美国住宅能源利用的56％，使其成为多数住宅最大的能源开销。连同与住宅制热和制冷相关的实体设备的改进(例如，改进的保暖、更高效的暖气机)，可通过住宅制热和制冷设备的更好控制和调节实现能源效率的显著提高。

如来自Honeywell(1997)的标题为“Power Stealing Thermostats”的技术公开第50-8433号中讨论，早期的恒温器使用双金属条来感测温度以及响应室内的温度变化。双金属条的移动用于直接打开和闭合电路。每当接触件被闭合以为受控空间提供制热和/或制冷时，电力被输送至电子机械致动器(通常是HVAC设备中的继电器或接触器)。由于这些恒温器无需电力来运行，所以接线非常简单。仅一根电线连接至变压器且另一根电线连接至负载。通常，24 VAC电源变压器、恒温器和24 VAC HVAC设备继电器都连接在一个回路中，其中每个装置仅具有两个必要的外部连接。

当电子装置开始在恒温器中使用时，恒温器不为直接接线至其电源的变压器的两侧的事实产生问题。这意味着恒温器需直接从系统变压器硬接线。共同的“C”型电线从变压器直接硬接线至电子恒温器可能非常困难且昂贵。

因为许多住户无来自系统变压器的直接电线(诸如“C”型电线)，所以一些恒温器已被设计为透过设备负载从变压器得到电力。用至变压器的单个直接接线从变压器给电子恒温器供电的方法被称作“电力窃取”或“电力共享”方法。恒温器在制热或制冷系统的“关闭”周期期间，通过在低于负载线圈的响应阈值的情况下(甚至在最大变压器输出电压下)允许少量电流流动穿过其至负载线圈而“窃取”、“共享”或“收获”其电力。在制热或制冷系统的“开启”期间，恒温器通过允许跨其自身的小电压降而汲取电力。理想地，电压降不会导致负载线圈降至低于其响应阈值(甚至最小变压器输出电压)。具有电力窃取能力的恒温器的实例包括Honeywell T8600、Honeywell T8400C和Emerson Model 1F97-0671。但是，这些系统无电力存储构件，且因此必须始终依赖电力窃取。

此外，微处理器控制的“智能”恒温器可能具有更先进的环境控制能力，其可节能，同时也使居住者保持舒适。为了实现这一点，这些恒温器需要来自居住者以及恒温器所处的环境的更多信息。这些恒温器还可能能够连接至计算机网络，包括局域网(或其它“私人”网络)和广域网，诸如互联网(或其它“公共”网络)，以获得当前和预报的外部天气数据，在所谓的需求响应程序中协作(例如，自动服从可能由公用事业公司在极端天气期间发布的用电警告)，使用户能获得远程访问及/或通过其网络连接装置(例如，智能电话、平板电脑、基于PC的网页浏览器)和可能需要网络连接的其它先进功能对其进行控制。

出现涉及提供使用高功率用户界面的微处理器控制的恒温器的问题，一个或多个这些问题至少部分通过本文在下文中描述的一个或多个实施方案解决。一方面，需提供一种具有先进功能的恒温器，诸如与相对大功率的微处理器和可靠的无线通信芯片相关的功能，同时还提供一种具有用户乐于观看和互动的吸引人的、美观的电子显示器的恒温器。另一方面，需提供一种可兼容于和可适于安装在一系列住宅中的恒温器，其包括大百分比的未配备上述“C”型电线的住宅。还进一步需要提供这样一种恒温器，其适应容易的自己动手安装，使得可为许多用户避免安排HVAC技术人员到住处安装恒温器的费用和不便。还进一步需要提供一种具有这种处理能力、无线通信能力、美观显示质量和其它先进功能的恒温器，同时还是除无需“C”型电线外，同样无需被插入家用线路电流或所谓“电源块”(其可能对于恒温器的特定位置而言是不方便的以及不好看)的恒温器。因此，在本领域中需要改进。

发明概要