CN1910432B - 供暖、通风与空调系统的维修及诊断工具 - Google Patents

Abstract

HVAC系统包含通过数字通信总线与室内HVAC部件和室外HVAC部件通信的便携式控制器单元。各自与数据总线通信的多个坞站位于整个系统的多个位置，以使便携式控制器单元可有选择地连接到任何坞站并在其间移动。通过移动所述便携式控制器单元，技术人员在运行系统的同时亲自出现在HVAC部件前，以直接从HVAC部件获得附加信息与测量结果。

Description

供暖、通风与空调系统的维修及诊断工具

本申请要求2004年1月20日提出的、序号为No.60/537532的美国临时专利申请的优先权。该临时申请的全部公开内容通过引用而结合于本文。

技术领域

本发明涉及供暖、通风与空调(HVAC)系统，具体涉及从多个位置与整个HVAC系统通信的维修和诊断工具。

背景技术

HVAC系统包括以协作方式一起运行的多个部件。一般地，HVAC系统包括室内单元(如煤气暖气炉或风机盘管)、室外单元(如空调或热泵)和恒温器。更复杂的系统可包括具有区域控制和区域风门的多区域控制容量。HVAC系统通常还包括子系统，如过滤器、加湿器和通风机。

在传统的住宅HVAC系统中，关于HVAC系统的配置、运行状况或错误历史的最小信息量(如果有的话)被提供给维修技术人员。某些更先进的部件(如变速暖气炉)将错误代码显示在单独部件设备显示器上。某些最新的HVAC部件还通过直接将诊断工具连接于此来向技术人员提供访问关于部件状况的更详细的信息的能力。当然，这要求技术人员携带维修工具到每个工作场所。同样地，由这种传统技术提供的信息局限于被连接到诊断单元的单个部件而不是全部系统。

技术人员常常必须在各种模式下运行系统以正确评价系统性能并诊断任何问题。在传统系统的运行中，通过在恒温器处设置更高的供暖设定值来开启暖气炉，或者通过设置更低的供冷设定值来开启空调器。传统技术中不存在直接命令一个专门的供暖或供冷阶段的方式，并且在很多情形下，在期望的运行模式起动之前，技术人员必须等待各种保护和分段定时器的到时(time out)。

尽管有效，但是传统的维修技术使维修技术人员的任务变得困难和费时，这可能会导致不适当的安装或不正确的诊断。当HVAC系统继续变得更加复杂时，技术人员还需要接受更高级的培训和专门知识。

因此，最好能在HVAC系统内设置诊断系统，该诊断系统可从HVAC系统内的多个位置提供系统范围的诊断和控制。

发明内容

本发明的HVAC系统包括通过数字通信总线与室内HVAC部件和室外HVAC部件通信的便携式控制器单元。各自与数据总线通信的多个坞站位于整个系统的多个位置处，以使便携式控制器单元可有选择地连接到任何坞站并在其间移动。

除传统恒温器功能之外，便携式控制器单元还在菜单驱动界面上设置了多个控制和诊断页面。通过移动便携式控制器单元，技术人员可亲自出现在HVAC部件前运行部件以直接从HVAC部件获得附加信息和测量。

尽管在没有独立维修工具的情形下可通过选择性移动便携式控制器单元来实现全系统功能，但是系统允许将维修工具连接到任何一个可连接便携式控制器单元的、为增加便利和灵活性而设的坞站。这样做的另一好处是技术人员不必进入到安装HVAC系统的构筑物中。

本发明因此在HVAC系统内设置了诊断系统，该诊断系统可从HVAC系统内的多个位置处提供全系统诊断和控制。

附图说明

根据下面对当前优选实施例的详细描述，本发明的这些特征和优点对本领域的技术人员来说将是显而易见的。下面将简要说明详细描述中所参照的附图：

图1是与本发明一起使用的HVAC系统的总体示意图；

图2是用于HVAC系统的便携式控制器单元的框图；

图3是图2说明的系统部件的一个实施例的框图；

图4是在图3说明的微调增大系统的一个实施例的框图；

具体实施方式

图1说明了HVAC系统10的示意图。系统10通常包括与室内HVAC部件14和室外HVAC部件16通信的便携式控制器单元12。部件14、16优选地通过数字通信总线20与便携式控制器单元12通信。总线20最好包括传递数据和功率的四条通信路径，如四条路径等。应当理解，其他通信系统将同样得益于本发明。

室内部件14包括通过总线20与便携式控制器单元12通信的室内单元微处理器控制器22。室内部件14通常包括暖气炉、风机盘管等。室外部件16(如空调单元或热泵)包括通过总线20与便携式控制器单元12通信的室外单元微处理器控制器24。也就是，各HVAC系统部件包括通过总线20与便携式控制器单元12通信的专用微处理器控制器22、24。

应当理解，尽管在所说明的实施例中公开了特定部件布置和通信总线布局，得益于本发明的还将会有其他布置。

各自与数据总线20通信的多个坞站26a、26b位于整个系统10的多个位置处。坞站26a、26b最好分别位于各自的部件14、16处。另一个坞站26c最好位于用户可接近的坞站位置28，该位置通常为由系统10调节的结构内容易接近的位置。也就是，在典型的恒温器位置处，用户可接近的坞站位置28是很容易接近的，例如墙，同时坞站26a、26b位于部件14、16上或其附近，以使得只是维修技术人员更有可能接近坞站26a、26b。各坞站26a、26b、26c选择性地接纳便携式控制器单元12以使控制器可从坞站26a、26b、26c的任何一个与整个系统通信。

便携式控制器单元12包括显示器30(如LCD或平板显示器)和输入装置32(如多个按钮、方向键区，但也可代之以或另外包括鼠标、键盘、键区、远程装置或麦克风)。或者，显示器30可以是触摸屏。

便携式控制器单元12最好作为HVAC系统10的恒温器和诊断单元进行操作。也就是，便携式控制器单元12通常作为恒温器进行操作，但是提供了附加的功能性(通常只有技术人员可访问)以控制、诊断和使用HVAC系统10。便携式控制器单元12作为HVAC系统10的诊断单元进行操作以使技术人员从坞站26a、26b、26c的任何一个位置能够控制各种全系统诊断功能。也就是，可有选择地将便携式控制器单元12从一个坞站26a、26b、26c移至另一个坞站。

便携式控制器单元12包括被连接到显示器30和输入装置32的计算机模块33。该计算机模块33通常包括CPU34以及被连接到CPU34的存储装置36(图2)。存储装置36可包括硬盘驱动器、CDROM、DVD、RAM、ROM或其他光学可读存储器、磁存储器、或集成电路。还可将控制HVAC系统10的、包括有恒温器指令以及用于显示器30和用户界面的指令的软件存储进存储装置36或者存储进ROM、RAM或闪存中。

参见图2，便携式控制器单元12最好在菜单驱动界面40上设置了多个控制和诊断页面。应当理解，除了在所说明的实施例中公开的那些屏幕页面之外，其他的屏幕页面同样可以得益于本发明。

一种显示功能是设备概要页面42，该页面列示了系统中所有已安装的HVAC部件和设备连同型号和序列号。在典型的现有技术的系统中，技术人员可通过亲自识别各台设备并读取其铭牌信息仅获得这样的信息。通过菜单驱动界面40选择方案，技术人员可以很容易地访问关于系统内任何单元的任何特定部分的信息。对技术人员来说，不必携带独立的维修工具(如膝上型电脑)，所有信息可直接从系统控制器单元12中得到。

便携式控制器单元12存储了长期运行历史，包括各运行模式的循环数和累计持续时间以及带有型号、序列号和配置信息的所有已安装设备的列表。

便携式控制器单元12在作为维修工具时还具有内置的检查程序。另一个显示功能是“检查”页面44，该页面使技术人员能够在各种运行模式下有选择地使用系统的所有部分。例如，在图3的左上侧所示的初始菜单中包括了“检查”选择。这被包括在控制功能中以使技术人员可以直接的方式操作或使用各个部件。这使得技术人员能够从便携式控制器单元12的位置立刻检查各个部件的功能，并且不必如现有技术中会发生的那样因为各种定时器、延迟等而等待。在当前的实际应用中，检查程序被用于单级或多级暖气炉、单级或多级空调器、热泵、区域控制装置、加湿器和通风机。

“维修”页面46可导致多个“状态”页面48、50、52，这些页面提供了单独的HVAC部件运行时的状态信息。在系统运行时显示状态信息(如供暖或供冷级、气流、风扇电动机速度、管道静压、感测的温度等)，使技术人员能够正确评价系统性能。如图3所示的、对技术人员来说有用的维修信息包括，但不限于：系统运行状况、主动供暖和供冷级数、室内吹风机气流、室外气温、室外盘管温度、室内送风温度等。

如果在系统内任何地方有故障发生，则还将显示故障消息。技术人员可设置在任何模式下持续运行的持续时间。这可允许有充足的时间来稳定系统并且还使技术人员连接附加的仪表设备(如制冷压力计)以进一步检查系统运行。便携式控制器单元12提供关于系统中任何地方的现有故障的信息以及带有日期和时间标记的最新的全系统故障的有序纪录。另外，所存储的长期故障历史页面54包括按系统内各设备类型的故障计数。为了进一步理解长期故障历史以及其中相关联的部件的其他方面，可参见序号为No.__________、标题为“ORDERED RECORD OF SYSTEM-WIDE FAULT IN HVACSYSTEM(60，246-335)”的美国专利申请，该申请被转让给本发明的受让方，其全部内容通过引用而结合于本文。

参见图3，技术人员可能希望亲自出现在HVAC部件前同时使用部件以直接从HVAC部件获得附加的信息和测量结果。例如，技术人员可能想要在空调器处读取连接至制冷剂管路的压力计或者在暖气炉处观察点火顺序。为方便这种做法，可将便携式控制器单元12临时从其正常的墙的位置28上移去并将其直接安装到与部件14或16相邻而置的坞站26a或26b。如图3所示，所描述的所有全系统功能可利用物理上位于系统内任何地方的便携式控制器单元12来实施。

参见图4，尽管全系统功能可在没有独立的维修工具的情况下通过有选择地移动便携式控制器单元12(图3)来实施，但是系统10允许将维修工具56连接到便携式控制器单元12所连接的相同的坞站26a或26b、26c，以获得额外的便利和灵活性。该维修工具56可采用适合维修使用的坚固包装。

最好，维修工具56只包括供技术人员利用的诊断和使用功能，在总线20上共存并进行通信。维修工具56提取并显示所有系统信息，且可临时采取HVAC系统10的控制。也就是，维修工具56不考虑便携式控制器单元12可能正向系统10发送的某些或所有命令。

本发明在这方面的另一些益处在于，技术人员不必将便携式控制器单元12从其中安装了HVAC系统10的构筑物内的墙上移去。此外，技术人员可将维修工具56连同用于进一步分析的系统信息返回给经销商。另一个优点是技术人员可将维修工具装到室外HVAC部件(空调器或热泵)上，不用进家门就可实施所有功能。

尽管对特定的步骤顺序作了说明、描述并提出了权利要求，但是应当理解，除非另有说明，可按任何顺序、单独地或组合地实施这些步骤并且将仍然属于从本发明受益的范围。

前面的描述是示范性的，而不是限制性的。按照上述教导，本发明的许多修改和变更是可能的。已经公开了本发明的优选实施例，然而，本领域普通技术人员将会意识到，它们的某些修改仍将在本发明的范围内。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，可以用特定描述之外的方式来实施本发明。因此，应研读下面的权利要求书以确定本发明的真实范围与内容。

Claims (20)

1.一种HVAC系统，包括：

多个HVAC部件，所述多个HVAC部件的每一个包含部件微处理器；

数字通信系统，它与所述部件微处理器的每一个通信；

多个坞站，它与所述数字通信系统通信；以及

便携式控制器单元，它作为诊断单元能够有选择地连接到位于整个HVAC系统的多个位置处的所述多个坞站中的任何一个以便控制所述HVAC系统的所述多个HVAC部件。

2.如权利要求1所述的HVAC系统，其中：所述多个HVAC部件包括如下部件中的至少一个：室内单元、室外单元、区域控制装置。

3.如权利要求2所述的HVAC系统，其中室内单元是暖气炉或风机盘管。

4.如权利要求1所述的HVAC系统，其中：所述便携式控制器单元作为恒温器进行操作。

5.如权利要求4所述的HVAC系统，还包括维修工具，它有选择地通过所述多个坞站中的一个与所述数字通信系统通信。

6.如权利要求4所述的HVAC系统，还包含维修工具，它有选择地通过所述多个坞站中的一个与所述数字通信系统通信，同时所述便携式控制器单元被连接至所述多个坞站中的另一个。

7.如权利要求1所述的HVAC系统，其中所述便携式控制器单元包括内置的检查程序，所述内置的检查程序运行时不考虑用于所述多个HVAC部件的至少其中之一的所述多个部件微处理器的至少其中之一的定时器指令集。

8.一种HVAC系统，包括：

室内HVAC部件，它包含室内部件微处理器；

室外HVAC部件，它包含室外部件微处理器；

数字通信系统，它与所述室内部件微处理器和所述室外部件微处理器通信；

坞站，它与所述数字通信系统、所述室内HVAC部件以及所述室外HVAC部件通信；以及

便携式控制器单元，它作为诊断单元能够有选择地连接到位于整个HVAC系统的多个位置处的所述多个坞站中的任何一个以便控制所述HVAC系统的所述室内HVAC部件和室外HVAC部件。

9.如权利要求8所述的HVAC系统，其中：所述便携式控制器单元作为恒温器进行操作。

10.如权利要求8所述的HVAC系统，其中：所述多个坞站包括室内坞站和室外坞站。

11.如权利要求8所述的HVAC系统，其中所述室内HVAC部件是暖气炉。

12.如权利要求8所述的HVAC系统，其中所述室外HVAC部件是热交换器。

13.如权利要求8所述的HVAC系统，其中所述便携式控制器单元包括内置的检查程序，所述内置的检查程序运行时不考虑所述室内HVAC部件的室内部件微处理器的定时器指令。

14.如权利要求8所述的HVAC系统，其中所述便携式控制器单元包括内置的检查程序，所述内置的检查程序运行时不考虑所述室外HVAC部件的室外部件微处理器的定时器指令。

15.一种与HVAC系统通信的方法，包含下列步骤：

(1)有选择地将便携式控制器单元作为诊断单元连接到位于整个HVAC系统的多个位置处的多个坞站中的任何一个以便控制HVAC系统的多个HVAC部件，所述多个坞站与所述多个HVAC部件进行数字通信。

16.如权利要求15所述的方法，还包含下列步骤：

将所述便携式控制器单元从所述多个坞站中的一个移到所述多个坞站中的另一个。

17.如权利要求15所述的方法，还包含下列步骤：

将维修工具连接到所述多个坞站中的另一个，同时将所述便携式控制器单元连接到所述多个坞站中的一个；以及

在所述维修工具连接至所述多个坞站中的所述一个时，不考虑由所述便携式控制器单元发送的所有指令。

18.如权利要求17所述的方法，还包含下列步骤：

在所述维修工具连接至所述多个坞站中的所述另一个时，不考虑由所述便携式控制器单元发送的指令。

19.如权利要求15所述的方法，还包含下列步骤：

(a)操作所述便携式控制器单元作为恒温器；

(b)从所述多个坞站中的一个移走所述恒温器；

(c)将所述恒温器移至所述多个坞站中的另一个。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述步骤(1)还包括下列步骤；

(a)所述便携式控制器单元不考虑与多个坞站中的所述一个相关联的所述多个HVAC部件的至少其中之一的定时器指令。

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