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CN107339779B - 用于管理空调系统中的空气质量和能量使用的方法和系统 - Google Patents

用于管理空调系统中的空气质量和能量使用的方法和系统 Download PDF

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CN107339779B
CN107339779B CN201710569127.9A CN201710569127A CN107339779B CN 107339779 B CN107339779 B CN 107339779B CN 201710569127 A CN201710569127 A CN 201710569127A CN 107339779 B CN107339779 B CN 107339779B
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Abstract

本公开的实施方案包括操作用于封闭环境的HVAC系统的方法和系统。在这类实施方案中，所述HVAC系统可被配置来对空气进行加热和冷却中的至少一个并且所述HVAC系统包括被配置来使空气至少在所述封闭环境内循环的空气循环系统。所述封闭环境内的空气可至少包括室内空气。所述系统可进一步包括用于将至少一部分室外空气引入所述封闭环境中的室外空气入口，其中所述室外空气包括来自所述封闭环境外部的空气。所述系统可进一步包括洗涤系统，所述洗涤系统具有吸附材料，用来减少室内空气中的至少一种气体污染物的存在。可包括控制器系统，所述控制器系统用于控制所述循环系统和所述洗涤系统中的至少一个的操作。

Description

用于管理空调系统中的空气质量和能量使用的方法和系统
本申请是申请号为201380006591.7、申请日为2013年1月10日并且于2014年7月24日进入中国国家阶段的PCT专利申请的分案申请。
技术领域
本申请大体上涉及向封闭环境提供空气的系统，并且更具体地说，本申请大体上涉及供暖、通风与空调系统和对此系统的控制。
背景技术
封闭环境(如建筑物、车辆和结构)内和周围的室内空气受多种污染物影响。在这些污染物之中，经常具有最高浓度的是二氧化碳(CO2)。存在其它污染物，这些污染物可以表现为相对较低浓度，但是监测和/或减少这些污染物同样重要。一类这些污染物是广泛被称为挥发性有机化合物(VOC)的一组有机蒸气物质。污染性气体(例如，CO2)和VOC以及上述两者的相应蒸气可共同被称为“气体”。这些污染物的来源尤其包括人类占用者本身-从呼吸和排汗到衣服和化妆品-以及建筑材料、设备、食品和消费品、清洁材料、办公用品或发出VOC的任何其它材料。其它类别的污染物是无机化合物和微生物，如细菌、病毒、霉菌、真菌和气载粒子。额外的气态污染物可以是氧化硫、氧化亚氮、氡气或一氧化碳。
几乎在每个现代建筑物中都使用供暖、通风与空调(“HVAC”)。HVAC系统的目标之一是在空气的温度、湿度、组成和质量方面为封闭环境占用者提供舒适和健康的环境。
为了维持良好空气质量，并不使全部空气回流。从封闭环境排出一些空气并且通过从外部吸进新鲜空气来替换所述排出的空气。所述吸进的空气有时被称为“新鲜空气”、“补充空气”或通风。空气的这种替换将室内空气内的污染物稀释并且空气的这种替换有助于维持封闭环境中的良好空气质量。
然而，新鲜空气通风存在许多缺点，这些缺点包括：调节室外空气(即，加热、冷却、除湿)所需要的能量，以及可能将杂质和污染物从外部引入封闭环境中。这些缺点的一个可能解决方案是从室内空气中选择性地去除污染物，并且为了这个目的已经结合HVAC系统提出某些方案。举例来说，申请人的美国专利号8157892中公开了一种用于在HVAC系统中从室内空气中去除污染物的系统，所述专利以引用的方式整体并入本文。
从HVAC系统中选择性地去除污染物是通过将回流空气引导至污染物去除器系统，然后将现已经过处理的回流空气引入回到封闭环境中来完成。
发明内容
如上文所描述，通过当室内空气在封闭环境中循环时对一些室内空气进行洗涤，可以较低能量消耗来维持良好空气质量。然而，洗涤室内空气与引入室外空气之间的权衡可能相当复杂。即使在将洗涤能力添加至封闭环境的空气循环时，操作所述洗涤能力也可能不总是可取的或有利的。实际上，将某些量的室外空气引入封闭环境中有时可能是可取的或极为有利的。因此，本公开的一些实施方案考虑用于管理这种权衡的一或多个参数，所述参数可尤其包括：
-封闭环境的占用率，
-一天中的时间或日期，
-室内空气中的污染物水平，
-吸附材料(用来针对气态污染物和VOC中的至少一个来对空气进行洗涤)中的污染物水平，
-室内空气焓值、
-温度和/或室内空气湿度水平，以及
-室外空气焓值、温度和/或室外空气湿度水平。
因此，根据本公开的一些实施方案，提供一种操作用于封闭环境的HVAC系统的系统和方法。在这类实施方案中，HVAC系统可被配置来对空气进行加热和冷却中的至少一个，并且HVAC系统包括被配置来使空气(例如，室内空气-封闭环境内的空气)至少在封闭环境内循环的空气循环系统。这类实施方案还可包括：洗涤系统，所述洗涤系统包括吸附材料，用来减少室内空气中的至少一种气体污染物的存在；以及控制器系统，所述控制器系统用于控制空气循环系统和洗涤系统的操作。控制器系统可被配置成包括至少以下操作模式中的两个或更多个：洗涤模式，用来从室内空气中洗涤掉至少一种气体污染物；洗涤器再生模式，用来使吸附材料再生；节能器模式，所述节能器模式包括将至少一部分室外空气引入封闭环境中(室外空气来自封闭环境外部)；洗涤绕过模式，在所述模式中循环空气(例如，室内空气)绕过洗涤系统且/或洗涤系统关闭；以及待机模式，在所述模式中室内空气和室外空气都不循环。在这类实施方案中，用于控制之方法可包括确定以下参数中的至少一个：封闭环境的占用率水平、室内空气中的至少一种污染物的水平、吸附材料中的至少一种污染物的水平、离开吸附材料的空气中的至少一种污染物的水平、室内空气温度和/或室内空气湿度水平、室外空气温度和/或室外空气湿度水平，以及HVAC系统进行操作的时间和/或日期。在一些实施方案中，所述方法可进一步包括基于至少一个参数，根据操作模式来控制空气循环系统和洗涤系统中的至少一个的启用。
根据一些实施方案，可通过控制HVAC系统的以下部件中的至少一个来操作所述操作模式：(一或多个)风机、挡板、闸板、阀门和加热器，这些部件被配置来例如影响空气或其它流体在HVAC系统中的流动。举例来说，在占用率水平等于或低于预定人数和/或时间和日期在正常操作时间以外时，HVAC系统可根据待机模式或根据洗涤绕过模式来操作。
根据一些实施方案，可在出现以下条件中的至少一个时启用洗涤器再生模式：一天中的预定时间、洗涤系统在洗涤模式下操作了预定持续时间之后、吸附材料中的至少一种气体污染物的水平等于或高于预定阈值，以及离开吸附材料的空气中的至少一种污染物的水平等于或高于预定阈值。
根据一些实施方案，洗涤器再生模式可根据以下条件中的至少一个来操作一段时间：从开始启用再生操作模式起的一段预定时间、吸附材料中的至少一种气体污染物的水平、离开吸附材料的空气中的至少一种污染物的水平，和室内空气中的至少一种污染物的水平、吸附材料中的至少一种气体污染物的水平等于或低于预定阈值之后的一段预定时间、离开吸附材料的空气中的至少一种污染物的水平等于或低于预定阈值之后的一段预定时间，以及室内空气中的至少一种污染物的水平高于预定阈值之后的一段预定时间。
所述一段预定时间可根据以下条件中的任何一个来确定：HVAC系统进行操作的时间和/或日期，以及室外空气温度和/或室外空气湿度水平。洗涤器再生模式可包括使吹扫空气流在吸附材料上方流动，以便消除吸附材料所留存的至少一种气体污染物的至少一部分。吹扫空气流可包括温度和/或流速等于或大于相应阈值的室外空气。
根据一些实施方案，洗涤器再生模式可包括在多个不同阶段的操作，其中单个阶段可被选择来在以下条件中的任何一个下操作：吹扫空气的温度、吸附材料上方的吹扫空气流的持续时间，以及吸附材料上方的吹扫空气流的流速。节能器模式可包括将至少一部分室外空气引入封闭环境中，以减少需要调节或处理的再循环室内空气的量。可基于室外空气温度和/或湿度水平相对于室内空气或回流空气的温度和/或湿度水平之间的比较来选择节能器模式，其中回流空气是离开封闭环境的室内空气。
根据一些实施方案，洗涤绕过模式可在室内空气中存在的至少一种气体污染物的水平等于或低于预定水平时启用。洗涤模式可在室内空气中存在的至少一种气体污染物的水平等于或大于预定水平时启用。参数可进一步包括以下参数中的至少一个：HVAC操作进度表、温度、湿度、压力、流速，以及HVAC制冷剂、冷却器、压缩机和热泵的能量消耗。
根据一些实施方案，吸附材料中的至少一种气体污染物的水平可通过对离开洗涤系统的空气中的至少一种气体污染物的水平与进入洗涤系统的空气中的至少一种气体污染物的水平进行比较来确定。
根据一些实施方案，再生模式可操作以消除已经吸附于吸附材料中的至少一种气体污染物的至少约35％。当离开洗涤系统的空气的至少一种气体污染物的水平大于进入洗涤系统的空气的至少一种气体污染物的水平时，可启用洗涤绕过模式。当洗涤系统出故障时，可将预定量的室外空气引入封闭环境中。当洗涤系统出故障时，系统可提供警示。
根据一些实施方案，至少一种气体污染物是选自由以下各者组成的组：二氧化碳、挥发性有机化合物、氧化硫、氡气、氧化亚氮和一氧化碳。室外空气可经由入口被引入封闭环境中，所述入口可为封闭环境中预先存在的入口，或所述入口可安装于HVAC系统内以便引入室外空气。
根据一些实施方案，所述方法可进一步包括：传感器，所述传感器用于接收来自HVAC系统、封闭环境或室外环境的数据；致动器或开关，所述致动器或开关用于控制洗涤系统、空气循环系统或HVAC系统的其它部件；以及电子数据通信系统，所述系统将关于传感器读数或致动器的数据传输到数据存储系统。数据可至少部分地经由数据网络加以传递或存储于远程位置。数据可至少部分地经由无线数据网络加以传输。存储数据可经由互联网在不同位置加以存取、检索或分析。
根据一些实施方案，提供一种用于操作用于封闭环境的HVAC系统的系统，其中HVAC系统可被配置来对空气进行加热和/或冷却中的至少一个，并且所述系统可包括空气循环系统，所述空气循环系统被配置来使空气至少在封闭环境内循环，封闭环境内的空气至少包括室内空气。在一些实施方案中，可另外提供洗涤系统，所述洗涤系统包括吸附材料，用来减少室内空气中的至少一种气体污染物的存在。在一些实施方案中，可另外提供室外空气入口。室外空气可用于将至少一部分室外空气从封闭环境外部引入封闭环境中。所述系统还可包括控制器系统，所述控制器系统可控制室外空气入口、空气循环系统和/或洗涤系统的操作。这种控制器系统可被配置成包括至少以下操作模式中的两个或更多个：洗涤模式，用来从室内空气中洗涤掉至少一种气体污染物；洗涤器再生模式，用来使吸附材料再生；节能器模式，所述模式包括将至少一部分室外空气引入封闭环境中，所述室外空气来自封闭环境外部；洗涤绕过模式，其中循环空气绕过洗涤系统且/或洗涤系统关闭；以及待机模式。在一些实施方案中，在待机模式中，室内空气和室外空气都不循环。所述系统可进一步包括至少一个传感器和/或至少一个输入端，所述传感器或输入端用于接收信息以便确定以下参数中的至少一个：封闭环境的占用率水平、室内空气中的至少一种污染物的水平、吸附材料中的至少一种污染物的水平、离开吸附材料的空气中的至少一种污染物的水平、室内空气温度和/或室内空气湿度水平、室外空气温度和/或室外空气湿度水平，以及HVAC系统进行操作的时间和/或日期。在一些实施方案中，控制器系统基于由至少一个传感器和/或至少一个输入端确定的至少一个参数，根据操作模式来控制空气循环系统和洗涤系统中的至少一个。
根据一些实施方案，所述系统可进一步包括：回流空气入口；以及一或多个挡板、风机和/或鼓风机，所述挡板、风机和/或鼓风机控制室外空气、经过洗涤的空气和再循环的回流空气的量和比率。回流空气可包括离开封闭环境的室内空气。控制器系统还可控制所述挡板、风机和/或鼓风机中的一或多个，并且控制器系统还可利用传感器读数和/或其它信息来管理空气循环和供应。至少一种气体污染物可选自由以下各者组成的组：二氧化碳、挥发性有机化合物、氧化硫、氡气、氧化亚氮和一氧化碳。
根据一些实施方案，所述系统可进一步包括用于控制洗涤系统、空气循环系统或HVAC系统的其它部件中的至少一个的一或多个致动器和/或开关，并且所述系统还可包括可将关于传感器读数和/或致动器的数据传输到数据存储系统的电子数据通信系统。数据可至少部分地经由数据网络加以传递且/或存储于远程位置。数据可至少部分地经由无线数据网络加以传输。存储数据可经由互联网在不同位置加以存取、检索或分析。
根据一些实施方案，提供一种用于控制用于封闭环境的HVAC系统的数字控制器系统。在这些实施方案中，HVAC系统可被配置来对空气进行加热和冷却中的至少一个，并且HVAC系统可包括被配置来使空气至少在封闭环境内循环的空气循环系统，其中封闭环境内的空气至少包括室内空气。所述系统还可包括洗涤系统，所述洗涤系统包括吸附材料，用来减少室内空气中的至少一种气体污染物的存在。数字控制器系统可被配置成包括至少以下操作模式中的两个或更多个：洗涤模式，用来从室内空气中洗涤掉至少一种气体污染物；洗涤器再生模式，用来使吸附材料再生；节能器模式，所述模式包括将至少一部分室外空气引入封闭环境中(其中室外空气来自封闭环境外部)；洗涤绕过模式，在所述模式中循环空气绕过洗涤系统且/或洗涤系统关闭；以及待机模式，在所述模式中室内空气和室外空气都不循环。数字控制器系统可被配置来接收对应于以下参数中的至少一个的信息：封闭环境的占用率水平、室内空气中的至少一种污染物的水平、吸附材料中的至少一种污染物的水平、离开吸附材料的空气中的至少一种污染物的水平、室内空气温度和/或室内空气湿度水平、室外空气温度和/或室外空气湿度水平，以及HVAC系统进行操作的时间和/或日期。控制器系统可基于一或多个参数，至少根据操作模式来控制空气循环系统和洗涤系统中的至少一个的启用。
根据一些实施方案，提供一种用于记录并且传输数据的系统，所述数据是关于用于封闭环境的HVAC系统的操作，其中HVAC系统可被配置来对空气进行加热和冷却中的至少一个。HVAC系统可包括：空气循环系统，所述空气循环系统被配置来使空气至少在封闭环境内循环(封闭环境内的空气至少包括室内空气)；以及洗涤系统，所述洗涤系统包括吸附材料，用来减少室内空气中的至少一种气体污染物的存在。所述系统可进一步包括：传感器，所述传感器用于接收来自HVAC系统、封闭环境和/或室外环境的数据；致动器和/或开关，所述致动器和/或开关用于控制洗涤系统和/或空气循环系统；以及电子数据通信系统，所述电子数据通信系统将关于传感器读数和/或致动器的数据传输到数据存储系统。
根据一些实施方案，数据可至少部分地经由数据网络加以传递或存储于远程位置。数据可至少部分地经由无线数据网络加以传输。存储数据可经由互联网在不同位置加以存取、检索且/或分析。
附图说明
参照附图和以下描述，可以更好地理解根据本公开的一些实施方案的系统、设备和方法的原理和操作。这些附图仅仅是出于说明性目的来给出并且不意图是具有限制性。
图1A、1B、1C和1D分别是根据本公开的一些实施方案的在不同操作模式下的用于封闭环境的HVAC系统的简化示意图；
图2A、2B、2C和2D分别是根据本公开的一些实施方案的在不同操作模式下的用于封闭环境的另一个HVAC系统的简化示意图；
图3A、3B、3C和3D分别是根据本公开的一些实施方案的在不同操作模式下的用于封闭环境的又一个HVAC系统的简化示意图；并且
图4A和4B共同是示出示例性方法的流程图，这种方法是用于控制图1A至图1D、图2A至图2D或图3A至图3D的HVAC系统的空气循环系统和洗涤系统的操作。
具体实施方式
图1A至图1D分别是根据本公开的一些实施方案的在不同操作模式下的用于封闭环境102的HVAC系统100的简化示意图。如图1A至图1D中所见，HVAC系统100可包括被配置来使封闭环境102的空气循环的空气循环系统108。空气循环系统108可包括用于选择性地调节引入封闭环境102中的空气的任何合适配置。在图1A至图1D的实施方案中，空气循环系统108可包括空气处理单元110，所述空气处理单元110用于在供应空气112进入封闭环境102之前调节供应空气112。调节可包括例如冷却、除湿和/或加热。
封闭环境102可为办公楼、商业楼、银行、住宅楼、房屋、学校、工厂、医院、商店、商场、室内娱乐场所、存储设施、实验室、车辆、飞机、船舶、公共汽车、剧场、部分封闭和/或完全封闭的活动场所、教育设施、图书馆和/或其它部分封闭和/或完全封闭的结构和/或设施，这些结构和/或设施有时可被设备、材料、活的占用者(例如，人、动物、合成有机体等)等和/或上述各者的任何组合所占用并且可以通向室外空气。
回流空气114(即离开封闭环境的室内空气102)通常包括相对较高浓度的污染物，这个浓度高于维持封闭环境102的室内空气内的良好空气质量所需的浓度。这类污染物的实例可尤其为二氧化碳、氧化硫、氧化亚氮、氡气或一氧化碳、VOC和微生物，微生物尤其包括细菌、病毒和真菌。回流空气114可经由流体管道118离开封闭环境102。
根据一些实施方案，回流空气114可部分被排出到外部大气或任何其它环境中，并且回流空气114可部分被重新引入封闭环境102中。排出的空气124(图1C)可以任何合适方式(如经由排出管道126)流出HVAC系统100。排出的排气124的体积可由排气挡板127和排气风机128或任何其它合适装置来控制。
图1C中展示的一部分新鲜室外空气130(或即“补充空气”)可经由进气管道134被引入空气循环系统108中，以便在引入封闭环境102中之前对所述室外空气130进行温度调节。流入HVAC系统100中的所述一部分室外空气130的体积可由室外空气挡板136和室外空气风机138或任何其它合适装置来控制。室外空气挡板136和室外空气风机138可安置于任何合适位置，如沿着进气管道134来安置。
为了在不使污染物水平增加的情况下减少室外空气130的所需量，洗涤系统140可被配置来拦截一部分回流空气114并且从所述回流空气中去除至少一些污染物。
洗涤系统140可包括吸附材料，用来减少回流空气114中的至少一些污染物的存在。洗涤系统140可包括含有吸附材料的单个或多个洗涤组件142。洗涤组件142可包括CO2洗涤器144。CO2洗涤器的实例公开于申请人的美国专利号8,157,892中，所述专利以引用的方式整体并入本文。CO2洗涤器144可包括用于捕获CO2的任何合适材料，如CO2吸附材料。示例性CO2吸附材料可以是支撑胺类化合物的固体支撑材料，如申请人的PCT申请PCT/US12/38343中所公开，所述申请以引用的方式整体并入本文。其它吸附材料包括但不限于颗粒状的吸附粒子、基于粘土的吸附剂、碳、活性碳、沸石、天然沸石、活性炭、分子筛、二氧化硅、硅胶、多孔二氧化硅、氧化铝、多孔氧化铝、氧化钛、碳纤维、多孔聚合物、聚合物纤维和金属有机框架。
CO2洗涤器144可包括多个CO2洗涤芯150。CO2洗涤芯150可包括吸附材料，所述吸附材料是形成为固体或柔性薄片或由多孔表面支撑的颗粒。洗涤芯150可以任何合适布置来布置。举例来说，CO2洗涤芯150可以相互之间平行布置。或者，如图1A至图1D中所见，CO2洗涤芯150可以相互之间交错布置。这样的交错布置允许穿过所述CO2洗涤芯150中的回流空气114的大致上平行的空气流动路径。示例性CO2洗涤芯和模块公开于申请人的美国专利公布号20110198055中，所述公布以引用的方式整体并入本文。
额外的污染物可为VOC。因此，洗涤组件142可包括或包含VOC洗涤器154，所述VOC洗涤器154用于从流过所述洗涤器中的回流空气114中去除VOC。VOC洗涤器154可包括用于吸附VOC的任何合适吸附材料。举例来说，VOC吸附材料可包括疏水性沸石、天然沸石、合成沸石、碳布、碳、活性碳、分子筛、聚合物、薄的可渗透片状结构、碳纤维，或附接到某种其它可渗透材料薄片(如纸、布或细网)的颗粒状吸附粒子。
VOC洗涤器154可以任何合适布置来布置，如颗粒状材料床、扁平薄片或折叠薄片，如图1A至图1D中所展示。
可提供过滤器156以便去除如灰尘、小的气载粒子的额外污染物，并且过滤器156可包括任何合适的过滤材料或吸附材料。
如图1A所展示，洗涤器风机160可促使一部分回流空气114流入洗涤组件142中。回流空气114可经由包括入口挡板168的入口端166流入洗涤组件142中。
流入洗涤组件142中的所述一部分回流空气114的体积可由洗涤器风机160和/或入口挡板168或任何其它合适装置来控制。绕过洗涤系统140的其余回流空气114可经由管道169直接流到空气处理单元110，或流到HVAC系统100内的任何其它合适位置。
洗涤器风机160可安置于洗涤系统140内的任何合适位置，如在“推动”模式中安置于上游，即，安置在入口端166与CO2洗涤器144中间。或者，如图1A至图1D中所见，洗涤器风机160可在“拉动”模式中安置于下游，即，安置在CO2洗涤器144之后。
回流空气114可流过过滤器156、CO2洗涤器144和/或VOC洗涤器154。现已经过洗涤的空气经由包括出口挡板172的出口端170从洗涤系统140流出。
在洗涤组件142中捕获并且洗涤掉污染物之后，在一些实施方案中，可通过促使从吸附材料中释放污染物来使吸附材料再生。
再生可以任何合适方式来完成。如图1B所展示，例如，在一些实施方案中，再生可通过使吹扫气体180流过和/或穿过吸附材料以便从吸附材料中释放至少一部分污染物来完成。
举例来说，在再生期间，吹扫气体180经由包括吹扫气体入口挡板188的入口管道184流入洗涤组件142中，这时所述吹扫气体入口挡板188位于打开状态。可提供吹扫气体风机190以促使吹扫气体180在洗涤组件142内流动。吹扫气体风机190可安置于任何合适位置，如安置于排出管道192中。或者，可以省略吹扫气体风机190。
根据一些实施方案，再生可通过使吹扫气体180的吹扫空气流在吸附材料上方流动来完成。
根据一些实施方案，吹扫气体180包括室外空气。
室外空气可以从任何室外空气来源引入洗涤组件142中。举例来说，室外空气来源可以是环境空气，所述环境空气从环境(即,从封闭环境102外部)直接流入洗涤组件142中。或者，室外空气可经由进气管道134从环境流入洗涤组件142中。
如图1B所展示，在一些实施方案中，吹扫气体180在再生期间可在与回流空气流相反的方向上流动，如从入口管道184到排出管道192。或者，吹扫气体180在再生期间可在与回流空气流相同的方向上流动，如从排出管道192到入口管道184。
排出管道192可包括吹扫气体出口挡板194。
应指出，入口管道184可由孔来替换，所述孔允许吹扫气体180流入洗涤组件142中。排出管道192可由任何排气口来替换，所述排气口允许吹扫气体180从洗涤组件142流出。
如图1B中所见，在一些实施方案中，离开排出管道192的吹扫气体180从封闭环境102排放到环境中。
在使洗涤组件142再生之前，吹扫气体180可由任何合适的加热器196(和/或热交换器)加热。加热器196可包括例如由温热流体加热的盘管或散热器。在一些实施方案中，温热流体可在专门为加热吹扫气体180所提供的加热设备或蒸煮器(未展示)内加热。在一些实施方案中，温热流体可由标准封闭环境102中所提供的现有温热流体供应(如建筑物的热水供应)来加热。在一些实施方案中，加热器196可包括例如电加热盘管或太阳热，如提供给封闭环境102的太阳热，或适当大小的火炉燃烧气体或用于加热吹扫气体180的其它燃料(未展示)。
在一些实施方案中，加热器196可包括热泵。使用热泵可能是有利的，因为操作热泵所需要的功率小于如电加热的其它加热手段。在一些实施方案中，热泵的蒸发器侧或冷侧可用来从流入封闭环境102中的回流空气114中去除热量。
如图1B所展示，吹扫气体180可在流入洗涤组件142中之前被加热。另外，吹扫气体180可在洗涤组件142内，如在入口管道184中被加热。另外，再生可通过由加热器196直接加热吸附材料来完成，并且由此可避免吹扫气体180。另外，再生可通过改变吹扫气体180的污染物(如CO2)的浓度来完成，或再生可通过改变吹扫气体180的污染物(如CO2)的分压来完成。
根据一些实施方案，吹扫气体180可具有等于或大于相应阈值的温度和/或流速。这个阈值可确定为允许吸附材料充分再生的阈值。
根据一些实施方案，吹扫气体180可加热至大致为20℃至120℃的范围内。根据一些实施方案，吹扫气体180可加热至小于80℃的温度。根据一些实施方案，吹扫气体180可加热至小于60℃的温度。根据一些实施方案，吹扫气体180可在环境温度下进入洗涤组件142。
吸附材料的再生从吸附材料中去除污染物。因此，洗涤组件142可重复地用于从封闭环境102中去除污染物，而不需要替换吸附材料。因此，根据一些实施方案，洗涤组件142具有相当长的使用寿命。
如图1A中所见，离开洗涤系统140的经过洗涤的空气200(所述空气的污染物浓度现在有所减少)可与额外回流空气114组合，所述额外回流空气还未排出并且所述额外回流空气展示为经由管道169流动。经过部分或完全洗涤的空气200可在作为供应空气112供应给封闭环境102之前进入空气处理单元110以对所述空气200进行调节。除了经过洗涤的空气200外，供应空气112还可包括一部分新鲜室外空气130(图1C)。供应空气112可在供应空气管道210中流到封闭环境102。供应空气112的体积可由供应空气挡板212和供应空气风机214或任何其它合适装置来控制。
洗涤系统140可安置于HVAC系统100内的任何合适位置。
洗涤系统140可从HVAC系统100内的任何合适位置接收空气。在图1A至图1D中所展示的实施方案中，洗涤器系统140从回流空气管道118接收回流空气114。在一些实施方案中，洗涤系统140可直接从空气处理单元110接收空气且/或洗涤系统140可从供应空气管道210接收供应空气112。在一些实施方案中，洗涤系统140可直接从封闭环境102，或从封闭环境102的集气室接收空气，如将参照图2A进一步描述。
根据一些实施方案，提供控制器系统220，所述控制器系统220用于控制室外空气130的入口(例如，进一步描述的室外空气入口250)和洗涤系统140的操作，以便选择优选模式来以HVAC系统100的最低能量消耗来维持封闭环境102内的良好空气质量。
根据一些实施方案，除了洗涤系统140和室外空气入口外，控制器系统220可进一步控制空气循环系统108的操作。在一些实施方案中，室外空气入口可以是空气循环系统108的一部分，并且在一些实施方案中，室外空气入口可与空气循环系统108分开安装并且分开控制。
控制器系统220可接收(经由例如一或多个传感器)来自空气循环系统108和洗涤系统140的数据并且相应地选择优选模式。数据可包括多个参数，所述参数尤其如封闭环境102的占用率水平、一天中的时间或日期、封闭环境102内的室内空气中的污染物水平、洗涤组件142内的吸附材料中的污染物水平、室内空气焓值、温度和/或室内空气湿度水平以及室外空气焓值、温度和/或室外空气湿度水平。
这些参数可以任何合适方法来确定。举例来说，温度和/或湿度传感器230可安置于封闭环境102内以便测量封闭环境102的室内空气内的温度和/或湿度，并且温度和/或湿度传感器230可安置于封闭环境102外以便测量环境中的室外空气内的温度和/或湿度。另外，可提供温度和/或湿度传感器230来测量加热器196的温度和/或湿度。可提供用于测量压力、体积和/或能量的其它传感器来确定上述参数。
封闭环境102的占用率可通过任何合适方法(如CO2传感器、运动检测器、红外检测器、摄像机、入口和出口监测或任何其它手段)来确定。
污染物传感器，如CO2传感器236、VOC传感器238和/或任何其它污染物传感器，可安置于封闭环境102的室内空气内以测量所述室内空气中的污染物水平。在一些实施方案中，污染物水平可等同于室内空气中的污染物的量或浓度。
污染物传感器可安置于任何合适位置，所述位置例如像封闭环境102内和/或来自封闭环境102的回流空气114的出口处。
封闭环境可包括多个室内空间，如图2A至图2D的室内空间320。在每个室内空间中，可测量不同的污染物水平。污染物传感器可安置于多个室内空间中的一或多个中。控制器系统220可操作以使用在本领域中已知的任何合适算法来计算污染物水平的单个值，所述单个值代表多个室内空间内的不同污染物水平。类似地，在每个室内空间中，可测量不同的占用率、温度或湿度水平。适当传感器可安置于多个室内空间中。控制器系统220可操作以使用在本领域中已知的任何合适算法来计算占用率、温度或湿度水平的单个值，所述单个值代表多个室内空间内的不同占用率、温度或湿度水平。
污染物传感器可安置于洗涤系统140内以便测量洗涤组件142内的吸附材料中的污染物水平。污染物传感器可安置于洗涤系统140内的任何合适位置，所述位置如接近于至少一个洗涤组件142的入口端166和/或所述洗涤组件的出口端170。吸附材料中的污染物水平可通过对出口端170处的空气中测量到的污染物水平与入口端166处的空气中测量到的污染物水平进行比较来确定。
在一些实施方案中，洗涤系统140可包括多个洗涤组件142，污染物传感器可安置于洗涤系统140的入口端和出口端或安置于至少一些洗涤组件142的入口端和出口端。
控制器系统220可接收用于控制空气循环系统108和洗涤系统140的操作的任何其它额外数据。举例来说，可提供HVAC系统设置，所述系统设置如时间(如一天中的时间)、日期和操作进度表。另外，来自在循环系统中循环的回流空气114和/或室外空气130的压力表、空气流量计的信号可由控制器系统220接收。此外，可从HVAC系统100内的部件接收数据，所述数据例如像温度、湿度、压力或流速，以及HVAC制冷剂、冷却器、压缩机、空气处理单元110和/或热泵的能量消耗。
根据控制器系统220所接收的数据，控制器系统220可将控制信号发送到空气循环系统108和洗涤系统140以便启用这两个系统的部件。这些部件可例如为：风机中的一或多个，如洗涤器风机160、吹扫气体风机190、供应空气风机214、排气风机128和室外空气风机138；挡板中的一或多个，如洗涤组件142的各个入口挡板168和出口挡板172、各个吹扫气体入口挡板188和出口挡板194、供应空气挡板212、排气挡板127和室外空气挡板136；以及加热器196。
控制器系统220可包括控制和逻辑功能性，所述控制和逻辑功能性包括机械和电路部件、致动器、开关和编程算法以及用于控制空气循环系统108和洗涤系统140的任何其它元件。控制器系统220可根据所选操作模式启用空气循环系统108和洗涤系统140来操作。另外，控制器系统220可控制每个所选操作模式的持续时间和引入HVAC系统100中的回流空气114、室内空气和/或室外空气130的量。控制器系统220可被编程来连续地，或按预定时间间隔接收数据，并且相应地启用空气循环系统108和洗涤系统140。
根据一些实施方案，控制器系统220可收集且/或存储数据，如：上述传感器中的一或多个所接收的数据；关于所选操作模式、HVAC系统设置和进度表(例如，操作HVAC系统100的时间)的数据；关于HVAC系统100的能量消耗的数据；以及与HVAC系统100相关的任何其它数据。另外，电子数据通信系统可将关于传感器读数和/或致动器的信息传输到数据存储系统。
可使用任何合适存储功能性(未展示)在控制器系统220附近或经由数据网络与所述控制器系统220相远隔地将此数据存储于数据存储系统中。可通过传输功能性以任何合适方式(如经由无线或有线网络)来传输数据。无线或有线网络的实例可为标准公用有线网络、公用无线网络，如蜂窝式电话网络、WiFi、蓝牙、卫星、互联网，或任何专用或专有通信网络。
这类数据的集合对于以下来说可能是有价值的：分析与能量消耗或空气质量相关的模式、趋势和影响；以及使用此分析来获得更好的能源利用实践，评估新技术或产品，并且支持例如商业、社会或科学目标。
控制器系统220可包括数字控制器或用于控制HVAC系统100的任何其它合适形式。
在图1A至图1D中展示示例性操作模式。
在图1A中展示洗涤模式。在洗涤模式期间，一部分回流空气114流入洗涤系统140的洗涤组件142中。可根据以下条件来操作洗涤模式：(i)室内空气质量在所需空气质量范围以外，(ii)回流空气114的条件比室外空气的条件更接近于供应空气112的所需条件，和/或(iii)调节室外空气130的能量成本大于调节回流空气114的能量成本。这些条件可在以下情况下发生：其中室内空气中存在的污染物的水平等于或大于预定污染物阈值，并且室外条件使得室外空气130的焓值和/或湿度和/或温度的水平显著高(或低)于回流空气114。
因此，在一些实施方案中，需要能量消耗来洗涤一部分回流空气114而不需要能量消耗来调节补充室外空气130。
室内空气的污染物水平可以任何合适方式确定，如通过CO2传感器236、VOC传感器238和/或任何其它污染物传感器来确定。污染物预定水平可定义为构成良好空气质量(例如，根据科学或政府机构)的污染物阈值，并且这个污染物阈值可在本领域中已知或以任何合适方式计算出。
室外空气130和室内空气的焓值和/或湿度和/或温度水平可以任何合适方式来确定，如通过温度和/或湿度传感器230、测量例如压力、体积和/或能量的传感器来确定。
调节室外空气130和回流空气114的能量成本可以任何合适方式来确定，如通过接收关于HVAC系统100用来调节室外空气130和回流空气114的能量消耗和所述调节的成本的数据来确定。另外，控制器系统220可考虑关于计算出的HVAC系统100的能量消耗的数据，所述数据如温度、湿度和空气流速。
流入洗涤组件142中的所述一部分回流空气114(或在一些实施方案中，从HVAC系统100中的任何合适位置流出的空气)的体积可由洗涤器风机160和/或入口挡板168，或任何其它合适装置来控制。在非限制性实例中，大致为1％至50％体积的回流空气114可进入洗涤组件142。在非限制性实例中，大致为1％至25％体积的回流空气114可进入洗涤系统140。在非限制性实例中，大致为1％至10％体积的回流空气114可进入洗涤系统140。绕过洗涤系统140的其余回流空气114可经由管道169直接流到空气处理单元110，或流到HVAC系统100内的任何其它合适位置。
在洗涤模式期间，入口挡板168和出口挡板172可打开。吹扫气体入口挡板188和吹扫气体出口挡板194可关闭。
在一些实施方案中，室外空气挡板136关闭，并且供应空气112包括回流空气114与至少一部分经过洗涤的空气200。在一些实施方案中，室外空气挡板136可打开以允许最小体积的室外空气130流入HVAC系统100中，并且这个体积可被称为最低水平体积。最低水平体积可以是在封闭环境102中维持一定空气压力来补充封闭环境102中的损失和排出空气所需要的体积。
在一些实施方案中，室外空气挡板136打开，并且高于最低水平体积的一部分室外空气130被引入HVAC系统100中。控制器系统220可被配置来选择将要作为供应空气112引入封闭环境102中的经过洗涤的空气200、未洗涤的回流空气114和/或室外空气130的能量有效组合比率(在一些实施方案中，最有效的组合比率)，同时维持封闭环境102中的良好空气质量。
在图1B中展示洗涤器再生模式。在洗涤器再生模式期间，吹扫气体180可流入洗涤系统140的洗涤组件142中，或者再生可以任何合适方式来完成。控制器系统220可根据各种实施方案来启用洗涤器再生模式，一些实施方案描述如下。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式以使得洗涤组件142的吸附材料中的污染物饱和或等于或高于预定阈值。吸附材料的饱和可以任何合适方式来确定，如当洗涤组件142的出口端170处的空气中测量到的污染物水平高于污染物预定水平时。在一些实施方案中，吸附材料的饱和可通过监测洗涤效率来确定。洗涤效率可定义为一减去污染物浓度的比率。污染物的比率可定义为离开吸附材料的经过洗涤的空气内的污染物浓度与进入吸附材料的空气内的污染物浓度的比率。在一些实施方案中，在洗涤效率降到所需水平以下时，可需要洗涤器再生。
在一些实施方案中，可按预定时间间隔或在一天或一年期间的预定时间来操作洗涤器再生模式。在一些实施方案中，当洗涤模式不工作时，如当封闭环境102内的占用率较低时，可操作洗涤器再生模式。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式一段预定时间，如在非限制性实例中，所述一段预定时间历时约1分钟至约30分钟。在一些实施方案中，所述一段预定时间可根据HVAC系统进行操作的时间和/或日期来确定。举例来说，在占用率较低的夜间期间，洗涤器再生模式可相对比白天期间短，因为吸附材料中的污染物水平较低。在一些实施方案中，所述一段预定时间可根据室外空气温度和/或室外空气湿度水平来确定。举例来说，在吹扫气体是室外空气时，与冬季期间相比，在夏季期间可操作洗涤器再生模式一段较短时间。如此可能是因为在夏季期间需要较少时间来加热室外空气。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式，直到吸附材料中的污染物水平等于或低于预定阈值为止，即，吸附材料充分再生为止。类似地，在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式，直到离开吸附材料的空气中的污染物水平等于或低于预定阈值为止。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式，直到吸附材料中的污染物水平等于或低于预定阈值为止，并且洗涤器再生模式在此之后可继续操作一段额外的预定时间。在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式，直到离开吸附材料的空气中的污染物水平等于或低于预定阈值为止，并且洗涤器再生模式在此之后可继续操作一段额外的预定时间。在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式，直到室内空气中的污染物水平高于预定阈值为止，并且洗涤器再生模式在此之后可继续操作一段额外的预定时间。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式由控制器系统220确定的一段时间以使一部分吸附材料再生。在非限制性实例中，可去除吸附材料中大致35％的污染物。在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式由控制器系统220确定的一段时间以使大部分吸附材料(超过50％(举例来说))再生。
在一些实施方案中，当室外温度在约30℃与约50℃之间时，可操作洗涤器再生模式一段时间。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式相对较长的持续时间，如当封闭环境内的占用率较低(如等于或低于预定人数)时，以便从吸附材料中去除相对较大部分污染物。或者，可操作洗涤器再生模式相对较短的持续时间，如当封闭环境内的占用率较高时。因此，吸附材料可最低限度地再生以允许启用洗涤模式。
在一些实施方案中，洗涤器再生模式可包括多个不同阶段，所述阶段包括例如可被选择来在以下条件下操作的单个阶段：吹扫气体的温度、吸附材料上方的吹扫空气流的持续时间，和/或吸附材料上方的吹扫空气流的空气流速。在非限制性实例中，洗涤器再生模式可根据以下阶段顺序来操作：首先，在预热阶段，室外空气可在吸附材料上方以5厘米/秒的面速度流动10分钟，同时将室外空气从环境温度增温到50℃。在中间阶段，室外空气可保持在50℃，以10厘米/秒的面速度流动10分钟，同时使吸附材料再生。在最后的冷却阶段，室外空气可以不加热，即，在环境温度下进入，以15厘米/秒的面速度历时10分钟。控制器系统可根据上述参数中的任何一个来确定阶段。另外，控制器系统可根据预置阶段顺序来操作。
在一些实施方案中，可操作洗涤器再生模式一段时间，直到室内空气中的至少一种污染物的水平高于预定值为止，即，当室内空气中的污染物水平较高并且立即需要洗涤模式的操作时。
在一些实施方案中，即使当吸附材料饱和时，控制器系统220也可以选择不启用洗涤器再生模式，以避免不必要的再生。此举可以例如在HVAC系统100接近循环停止或待机模式时，或循环系统108不工作时发生。
在再生吸附材料之前，控制器系统220可启用加热器196来加热吹扫气体180，并且控制器系统220可因此控制以下参数：吹扫气体180的温度，以及吹扫气体空气流速和持续时间，或选择洗涤器再生模式的最有效操作所需要的任何其它参数。
在一些实施方案中，在洗涤器再生模式期间，入口挡板168和出口挡板172可关闭。因此，吹扫气体入口挡板188和吹扫气体出口挡板194可打开。在一些实施方案中，室外空气挡板136可如图1B所展示关闭，或室外空气挡板136可打开以允许最低水平体积的室外空气130进入封闭环境102。在一些实施方案中，室外空气挡板136可打开以允许高于最低水平体积的室外空气130进入HVAC系统100，如在室外空气温度不显著低于所需供应空气温度的情况下。
在一些实施方案中，洗涤系统140可包括多个洗涤组件。因此，控制器系统220可启用第一洗涤组件的洗涤模式，同时对第二洗涤组件启用洗涤器再生模式。控制器系统220可切换模式，以使得在预定持续时间之后，对第一洗涤组件启用再生模式并且对第二洗涤组件启用洗涤模式。为了达到这个目的，可启用至少一个洗涤组件142来在洗涤模式下操作。
在洗涤器再生模式之后，在一些实施方案中，在启用洗涤模式之前，控制器系统220可启用冷却模式以允许吸附材料冷却。
在图1C中示出根据一些实施方案的节能器模式。在节能器模式的一些实施方案期间，将室外空气130引入封闭环境102中。当室外空气130的条件相对类似于供应空气112的所需条件时，可操作节能器模式。此操作可以在室外条件使得室外空气130的焓值和/或湿度和/或温度水平等于或低于室内空气的焓值和/或湿度和/或温度水平时发生。因此，在一些此类实施方案中，可引入HVAC系统100中的室外空气130在作为供应空气112进入封闭环境102之前不需要调节，且因而减少了HVAC系统108的能量消耗。
室外空气130和室内空气的焓值和/或湿度和/或温度水平可以任何合适方式来确定，如通过温度和/或湿度传感器230、测量例如压力、体积和/或能量的传感器来确定。
室外空气130可以任何合适方式引入HVAC系统100中。在一些实施方案中，如图1C中所见，室外空气130是经由在进气管道134入口处的室外空气入口250被引入以便流经空气处理单元110。在一些实施方案中，室外空气130可经由室外空气入口进入，并且室外空气130可直接流到封闭环境102且绕过空气处理单元110。在一些实施方案中，室外空气入口可与洗涤组件142相关联并且可与洗涤组件142整合(未展示)。在一些实施方案中，室外空气入口可与洗涤组件142和进气管道134无关联。在HVAC系统100中不存在室外空气进气管道的一些实施方案中，可安装进气管道以便允许节能器模式的操作。
可以任何合适方式促使室外空气130在HVAC系统100中流动。如图1C中所见，室外空气风机138可促使室外空气130流到供应空气管道210。或者，可避免室外空气风机138，并且可通过空气处理单元110所产生的低压来抽吸室外空气130，使室外空气130向空气处理单元110流动，或通过迫使空气离开HVAC系统100来抽吸室外空气130，从而导致室外空气130被抽吸到HVAC系统100中。
流入HVAC系统100中的所述一部分室外空气130的体积可由室外空气挡板136和室外空气风机138或任何其它合适装置来控制。
在节能器模式期间，洗涤系统140可以不工作。因此，在节能器模式期间，室外空气挡板136可打开。洗涤组件142的入口挡板168和出口挡板172以及吹扫气体入口挡板188和吹扫气体出口挡板194可关闭。
在一些实施方案中，回流空气114可作为排气124经由排出管道126或经由任何其它合适的排气装置从HVAC系统100排出。在一些实施方案中，回流空气114可经由管道169和空气处理单元110直接流到封闭环境102，或回流空气114可绕过空气处理单元110。另外，回流空气114可流到HVAC系统100的另一个区段，所述区段如封闭环境102附近的管道、集气室或岐管(未展示)。在一些实施方案中，一部分回流空气114可被排出，并且一部分回流空气114可流到封闭环境102或HVAC系统100中的其它位置。
在图1D中展示洗涤绕过模式。在一些实施方案中，在洗涤绕过模式期间，回流空气114在空气循环系统108内循环，同时绕过洗涤系统140。可操作洗涤绕过模式，在所述模式中室内空气中存在的污染物的水平等于或低于阈值水平，因而，室内空气质量在所需空气质量范围内。此举可以例如在封闭环境102内的占用率相对较低，从而导致相对较低的污染物水平时发生。
在一些实施方案中，在洗涤器再生模式期间也可以启用洗涤绕过模式。当离开洗涤系统140的空气的污染物水平大于进入洗涤系统140的空气的污染物水平(此举可以指示吸附材料已经饱和或洗涤系统出故障)时，也可以启用洗涤绕过模式。在洗涤系统出故障时，控制器系统220可提供警示，所述警示包括以下各者中的至少一个：警告、指示物、通知、电子或电话通信。
如图1D中所见，在洗涤绕过模式期间，可引导回流空气114经由通向封闭环境102的管道169流到封闭环境。回流空气114可如图1D中所展示流过空气处理单元110，或可引导回流空气114绕过空气处理单元110。在洗涤绕过模式期间，洗涤器142的入口挡板168和出口挡板172可关闭。
在一些实施方案中，室外空气挡板136关闭，并且供应空气112包括未洗涤的回流空气114，如图1D中所展示。在一些实施方案中，室外空气挡板136可打开以允许最低水平体积的室外空气130或预定量的室外空气130进入HVAC系统102。
根据一些实施方案，可以将洗涤系统140与控制器系统220一起添加至现有循环系统108。在这类实施方案中，可利用预先存在的室外空气入口250来引入室外空气，或可安装室外空气入口250。因此，用于操作HVAC系统100的单个系统可容易地安装在预先存在的循环系统108中。
根据一些实施方案，洗涤系统140和控制器系统220可与循环系统108一起安装。
根据一些实施方案的另一个操作模式可以是循环停止或待机模式，在所述循环停止或待机模式中循环系统108或HVAC系统100不工作并且空气(室内和/或室外空气)不循环。在封闭环境102内的占用率相对较低时，可操作循环停止或待机模式。此举可以在例如夜间或周末发生。
在循环停止或待机模式期间，洗涤器142的入口挡板168和出口挡板172可关闭。吹扫气体入口挡板188和吹扫气体出口挡板194可关闭。在一些实施方案中，室外空气挡板136关闭。在一些实施方案中，室外空气挡板136可以部分打开以允许最低水平体积的室外空气130或任何其它预定量的空气进入HVAC系统102。
虽然参照图1A至图1D描述了不同操作模式，但是应了解，这些模式中的一些可以同时启用，并且应进一步了解，控制器系统220可以选择额外的操作模式。此外，根据一些实施方案，控制器系统220可启用适合于例如系统测试和维护或安全干预的非常规模式。
图1A至图1D中展示的HVAC系统100可以是中央HVAC系统。中央HVAC系统一般包括一或多个中央空气处理单元，如空气处理单元110。在中央HVAC系统中，空气循环系统108可由管道形成，这些管道将供应空气112从中央空气处理单元110引导至封闭环境102。应了解，控制器系统220可用于其它HVAC系统配置中。
根据一些实施方案，HVAC系统是分布式空气循环系统。这个分布式系统一般将经过冷却(或加热)的流体输送到封闭环境内的多个室内空间(如房间)，其中局部空气循环单元(风机盘管单元)使室内空气循环。风机盘管单元一般包括由流体来冷却(或加热)的盘管。提供盘管来调节循环空气的温度或湿度，并且提供风机或鼓风机来使室内空气循环。
经过冷却或加热的流体可以来自由多个风机盘管单元共用的集中冷却或加热系统，或来自单个专用热泵单元。如在本领域中已知，流体可由可变制冷剂流量(VRF)系统、固定制冷剂流量系统供应，或由直接膨胀(DX)系统供应。在其它分布式空气循环系统中，流体可以是水。
风机盘管单元可安置于房间或空间内，例如房间的天花板或墙壁中的凹口内。风机盘管单元可安置于与房间相邻的集气室中。循环空气大致上在不依赖管道的情况下从空气循环单元流入房间中(即，无管道式供应)并且从房间或空间流回到空气中。参照图2A至图2D来描述示例性分布式空气循环系统。
图2A至图2D分别是根据一些实施方案的在不同操作模式下的用于封闭环境102的HVAC系统300的简化示意图。如图2A至图2D中所见，HVAC系统300包括被配置来使封闭环境102的空气循环的空气循环系统308。空气循环系统308可包括选择性地调节引入封闭环境102中的空气的任何合适配置。
根据一些实施方案，封闭环境102可包括多个室内空间320，所述室内空间例如像房间、隔间、建筑物中的分区、车厢、铁路车辆、大篷车或拖车。与室内空间320相邻的可以是空气室324，空气室324可以位于室内空间320的天花板上方。如图2A中所见，每个室内空间320与单独的空气室324相关联，但是共用的空气室324可与多个室内空间320相关联。根据另一个实施方案，封闭环境102可包括单个室内空间320。
空气循环系统308可将经过冷却和/或加热的流体输送到局部空气循环单元326。每个室内空间320可与局部空气循环单元326相关联，所述局部空气循环单元326使室内空间320的室内空气循环并且对所述室内空气进行冷却或加热。
在如图2A至图2D中所展示的实施方案中，空气循环单元326包括风机盘管单元328。应了解，空气循环单元326可包括使室内空间320中的空气循环并且对所述空气进行冷却或加热的任何其它合适装置，例如像鼓风机盘管单元。在一些实施方案中，空气循环单元326可以是分体单元系统的部件。
空气循环单元326可安置于任何合适位置。如图2A至图2D中所见，空气循环单元326可安置于集气室324内。在一些实施方案中，空气循环单元326可安置于室内空间320内。
风机盘管单元328可包括外壳330，所述外壳包括风机334和盘管336。盘管336可由流体来冷却或加热。盘管336可包括冷却盘管和/或加热盘管和/或任何其它合适的冷却或加热装置，例如像散热器、电加热器、冷却器、热交换器、喷嘴或喷射器。
至少一部分室内空气可作为回流空气114离开室内空间320。根据一些实施方案，回流空气114可进入空气室324。回流空气114可在不流过管道的情况下进入空气室324，但是在一些实施方案中，可提供管道(未展示)。
根据其它实施方案，室内空间320可与所述室内空间320天花板上方的相邻区域相关联而不是与空气室324相关联。回流空气114可在位于天花板上方的区域中的管道(未展示)内流到风机盘管单元328。
风机334可抽吸回流空气114，使回流空气114经由入口端354进入风机盘管单元328，并且在盘管336附近流动以便对回流空气114进行加热或冷却。回流空气114可流过粒子过滤器358以便从回流空气114中去除灰尘和气载粒子。
经过调节的空气(即，由盘管336冷却或加热的回流空气)可经由出口端364离开。经过调节的空气可作为供应空气112进入室内空间320以在室内空间320中循环。供应空气112可经由管道368从风机盘管单元328流入室内空间中，或供应空气112可在无管道的情况下流入室内空间320中。
在一些实施方案中，一部分室内空气可作为排气124(图2C)从封闭环境102排出到环境中或封闭环境102外部的任何位置。可使用任何合适装置，如鼓风机或风机(未展示)，来排出排气124。排气124可经由室内空间320离开，排气124可经由空气室324和/或经由风机盘管单元328(未展示)离开。
如图2C中所展示，室外空气130可引入封闭环境102中以便供应标称地为新鲜的良好质量空气。室外空气130可以任何合适方式引入封闭环境中，如经由室外入口342通过进气管道340引入。在图2A至图2D中所展示的实施方案中，室外空气130可直接引入每个室内空间320中。在一些实施方案中，室外空气130可直接引入每个风机盘管单元328中，如图2C中所展示。在一些实施方案中，室外空气130可引入空气室324(未展示)中。
流入HVAC系统300中的所述一部分室外空气130的体积可由室外空气挡板346和室外空气风机348或任何其它合适装置来控制。室外空气挡板346和室外空气风机348可安置于任何合适位置，如沿着进气管道340来安置。
如图2A中所展示，提供洗涤系统140来减少在洗涤系统140中流动的回流空气114中存在的污染物浓度。
在一些实施方案中，在洗涤系统140内洗涤回流空气114允许减少或消除新鲜室外空气130的体积，所述新鲜室外空气为用于在封闭环境102内维持良好空气质量所需要。因此，减少或消除了调节室外空气130所需要的能量。
根据一些实施方案，提供控制器系统220，所述控制器系统用于控制空气循环系统308和洗涤系统140的操作，以便选择优选模式来以HVAC系统300的最低能量消耗来维持封闭环境102内的良好空气质量。
根据一些实施方案，温度和/或湿度传感器230可安置于室内空间320内以便测量封闭环境102的室内空气内的温度和/或湿度，并且温度和/或湿度传感器230可安置于封闭环境102外以便测量环境中的室外空气130内的温度和/或湿度。另外，可提供温度和/或湿度传感器230来测量加热器196的温度和/或湿度。可提供用于测量压力、体积和/或能量的其它传感器以便确定上述参数。
污染物传感器，如CO2传感器236、VOC传感器238和/或任何其它污染物传感器，可安置于封闭环境102的室内空气内以测量所述室内空气中的污染物水平。一或多个污染物传感器可安置于任何合适位置，如安置于室内空间320内。
污染物传感器可安置于洗涤系统140内以便测量洗涤组件142内的吸附材料中的污染物水平。污染物传感器可安置于洗涤系统140内的任何合适位置，如接近于至少一个洗涤组件142的入口端166和/或所述洗涤组件的出口端170。吸附材料中的污染物水平可通过对出口端170处的空气中测量到的污染物水平与入口端166处的空气中测量到的污染物水平进行比较来确定。
在一些实施方案中，洗涤系统140包括多个洗涤组件142。污染物传感器可安置于洗涤系统140的入口端和出口端，或至少一些洗涤组件142的入口端和出口端。
控制器系统220可接收用于控制空气循环系统308和洗涤系统140的操作的任何其它额外数据。举例来说，可提供HVAC系统设置，所述系统设置如时间(如一天中的时间)、日期和操作进度表。另外，来自在循环系统中循环的回流空气114和/或室外空气130的压力表、空气流量计的信号可由控制器系统220接收。此外，可从HVAC系统300内的部件接收数据，所述数据例如像温度、湿度、压力或流速，以及HVAC制冷剂、经过冷却或加热的流体、冷却器、压缩机、风机盘管单元328和/或热泵的能量消耗。
在图2A至图2D中示出根据一些实施方案的不同示例性操作模式。
在图2A中展示根据一些实施方案的洗涤模式。在洗涤模式期间，一部分回流空气114流入洗涤系统140的洗涤组件142中。经过洗涤的空气流入风机盘管单元328中并且经过洗涤的空气可通过在风机盘管单元328中加以冷却或加热来调节。供应空气112可从风机盘管单元128流入室内空间320中。可如参照图1A所描述，加以必要的变更，来操作洗涤模式。
在图2B中展示根据一些实施方案的洗涤器再生模式。在洗涤器再生模式期间，吹扫气体180可流入洗涤系统140的洗涤组件142中，或者再生可以任何合适方式来完成。可如参照图1B所描述，加以必要的变更，来操作洗涤器再生模式。
在洗涤器再生模式之后，在一些实施方案中，在启用洗涤模式之前，控制器系统220可启用冷却模式以允许吸附材料冷却。
在图2C中展示根据一些实施方案的节能器模式。在节能器模式期间，将室外空气130引入封闭环境102中。可如参照图1C所描述，加以必要的变更，来操作节能器模式。
室外空气130可以任何合适方式引入HVAC系统300中。在一些实施方案中，如图2C中所见，室外空气130是经由在进气管道340入口处的室外空气入口342被引入以便流入封闭环境102中。在一些实施方案中，室外空气入口可与洗涤组件142相关联并且可与洗涤组件142整合(未展示)。在一些实施方案中，室外空气入口可与洗涤组件142和进气管道340无关联。在HVAC系统300中不存在室外空气进气管道的一些实施方案中，可安装进气管道以便允许节能器模式的操作。
在图2D中展示根据一些实施方案的洗涤绕过模式。在洗涤绕过模式期间，回流空气114在空气循环系统108内循环，同时绕过洗涤系统140。可如参照图1D所描述，加以必要的变更，来操作洗涤绕过模式。
根据一些实施方案，可以将洗涤系统140与控制器系统220一起添加至现有循环系统308。在这类实施方案中，可利用预先存在的室外空气入口342来引入室外空气，或可安装室外空气入口342。因此，用于操作HVAC系统300的单个系统可容易地安装在预先存在的循环系统308中。
根据一些实施方案，洗涤系统140和控制器系统220可与循环系统308一起安装。
根据一些实施方案的另一个操作模式可以是循环停止或待机模式，在所述循环停止或待机模式中循环系统308或HVAC系统300不工作并且空气(室内和/或室外空气)不在循环系统308或HVAC系统300中循环。可如上文参照HVAC系统100所描述，加以必要的变更，来操作循环停止或待机模式。
参照图2A至图2D描述了根据各种实施方案的不同操作模式。本领域技术人员应了解，这些模式中的一些可以同时启用，并且应进一步了解，控制器系统220可以选择额外的操作模式。为了达到这个目的，根据一些实施方案，控制器系统220可启用适合于例如系统测试和维护或安全干预的非常规模式。
根据一些实施方案，可相对于循环系统108来独立地提供洗涤系统140。洗涤器142可位于任何合适位置，如封闭环境102内。洗涤器124可安装于例如封闭环境102的窗户(未展示)、地板、墙壁或天花板上。
参照图3A至图3D来描述与中央HVAC系统相关联的示例性独立洗涤系统140。图3A至图3D分别是根据一些实施方案的在不同操作模式下的用于封闭环境102的HVAC系统380的简化示意图。如图3A至图3D中所见，HVAC系统380包括被配置来使封闭环境102的空气循环的空气循环系统108。
根据一些实施方案，控制器系统220控制空气循环系统108和洗涤系统140的操作，以便选择优选模式来以HVAC系统380的最低能量消耗来维持封闭环境102内的良好空气质量。
根据一些实施方案，温度和/或湿度传感器230可安置于封闭环境102内以便测量封闭环境102中的温度和/或湿度，并且温度和/或湿度传感器230可安置于封闭环境102外以便测量环境中的室外空气130内的温度和/或湿度。另外，可提供温度和/或湿度传感器230来测量加热器196的温度和/或湿度(图3B)。可提供用于测量压力、体积和/或能量的其它传感器来确定上述参数。
一或多个污染物传感器，如CO2传感器236、VOC传感器238和/或任何其它污染物传感器，可安置于封闭环境102内以测量封闭环境102中的污染物水平。
污染物传感器可安置于洗涤系统140内以便测量洗涤组件142内的吸附材料中的污染物水平。污染物传感器可安置于洗涤系统140内的任何合适位置，所述位置如接近于至少一个洗涤组件142的入口端166和/或所述洗涤组件的出口端170(如图1A至图1D中所展示)。吸附材料中的污染物水平可通过对出口端170处的空气中测量到的污染物水平与入口端166处的空气中测量到的污染物水平进行比较来确定。
在一些实施方案中，洗涤系统140可包括多个洗涤组件142。污染物传感器可安置于洗涤系统140的入口端和出口端，或至少一些洗涤组件142的入口端和出口端。
在一些实施方案中，控制器系统220可接收用于控制空气循环系统108和洗涤系统140的操作的任何其它额外数据。举例来说，可提供HVAC系统设置，所述系统设置如时间(如一天中的时间)、日期和操作进度表。另外，来自在循环系统中循环的回流空气114和/或室外空气130的压力表、空气流量计的信号可由控制器系统220接收。此外，可从HVAC系统380内的部件接收数据，所述数据例如像温度、湿度、压力或流速，以及HVAC制冷剂、经过冷却或加热的流体、冷却器、压缩机、空气处理单元110和/或热泵的能量消耗。
在图3A至图3D中展示根据一些实施方案的不同示例性操作模式。在图3A中展示洗涤模式。在洗涤模式期间，至少一部分室内空气流入洗涤系统140的洗涤组件142中。所述一部分经过洗涤的空气与未洗涤的空气一起可流入空气处理单元110中以便对所述空气进行调节，并且在此之后所述空气可作为供应空气112供应到封闭环境102。可如参照图1A所描述，加以必要的变更，来操作洗涤模式。
在图3B中展示根据一些实施方案的洗涤器再生模式。在洗涤器再生模式期间，吹扫气体180可流入洗涤系统140的洗涤组件142中，且/或再生可以任何合适方式来完成。可如参照图1B所描述，加以必要的变更，来操作洗涤器再生模式。
在洗涤器再生模式之后，在一些实施方案中，在启用洗涤模式之前，控制器系统220可启用冷却模式以允许吸附材料冷却。
在图3C中展示根据一些实施方案的节能器模式。在节能器模式期间，将室外空气130引入封闭环境102，并且可如参照图1C描述，加以必要的变更来操作室外空气130。
室外空气130可以任何合适方式引入HVAC系统380中。在一些实施方案中，如图3C中所见，室外空气130是经由在进气管道134入口处的室外空气入口250被引入以便流入封闭环境102中。在一些实施方案中，室外空气入口可与洗涤组件142相关联并且可与洗涤组件142整合(未展示)。在一些实施方案中，室外空气入口可与洗涤组件142和进气管道134无关联。在HVAC系统380中不存在室外空气进气管道的一些实施方案中，可安装进气管道以便允许节能器模式的操作。
在图3D中展示根据一些实施方案的洗涤绕过模式。在洗涤绕过模式期间，回流空气114在空气循环系统108内循环，同时绕过洗涤系统140。可如参照图1D所描述，加以必要的变更，来操作洗涤绕过模式。
根据一些实施方案，可以将洗涤系统140与控制器系统220一起添加至现有循环系统108。在这些实施方案中，可利用预先存在的室外空气入口250来引入室外空气，或可安装室外空气入口250。因此，用于操作HVAC系统100的单个系统可容易地安装在预先存在的循环系统108中。
根据一些实施方案，洗涤系统140和控制器系统220可与循环系统108一起安装。
根据一些实施方案的另一个模式可以是循环停止或待机模式，在所述循环停止或待机模式中循环系统108或HVAC系统380不工作并且空气(室内和/或室外空气)不循环。可如上文参照HVAC系统380所描述，加以必要的变更，来操作循环停止或待机模式。
参照图3A至图3D描述了根据一些实施方案的不同操作模式。应了解，这些模式中的一些可以同时启用，并且应进一步了解，控制器系统220可以选择额外的操作模式。根据一些实施方案，控制器系统220可启用适合于例如系统测试和维护或安全干预的非常规模式。
参照图1A至图3D，应指出，除挡板之外的任何其它合适装置，如阀门、风机或闸板，可用来控制进入和/或离开图1A至图1D或图3A至图3D的洗涤系统140和循环系统108或图2A至图2D的循环系统308的空气的体积。另外，代替图1A至图1D或图3A至图3D的洗涤系统140和循环系统108或图2A至图2D的循环系统308的风机或除了这些风机以外，可使用鼓风机或促使空气流动的任何其它合适装置。举例来说，HVAC系统100可构造成具有低压位置，以便将空气从较高压力位置抽吸到这里。这种低压位置可以是例如图1A至图1D的空气处理单元110，空气处理单元110可以将室外空气130抽吸到这里。
图4A和图4B共同是示出根据一些实施方案的示例性方法的流程图，这种方法是用于控制图1A至图1D、图2A至图2D或图3A至图3D的HVAC系统的空气循环系统和洗涤系统的操作。转向图4A，可以看出在初始步骤402中，在HVAC系统不处于循环停止或待机模式的情况下，控制器系统220进行控制器系统220的操作。在HVAC系统(如各个图1A至图1D、图2A至图2D和图3A至图3D的HVAC系统100、300或380)操作的情况下，控制器系统220可进行到下一个步骤406。
在步骤406中，控制器系统220可检查封闭环境102的占用率。在占用率水平等于或低于预定人数的情况下，可启用步骤408中所展示的洗涤绕过模式。
如果占用率水平较高，那么控制器系统220可在步骤410中进一步评估回流空气条件是否比室外空气条件更接近于供应空气条件。如果室外空气130的条件相对类似于供应空气112的所需条件，那么可启用节能器模式，如步骤412中所展示。
当回流空气114的条件相对类似于供应空气112的所需条件时，控制器系统220可检查室内空气质量，如步骤416中所展示。
当室内空气质量在所需空气质量范围内(即，空气质量良好)时，可启用洗涤绕过模式，如步骤418中所展示。如果室内空气质量在所需空气质量范围外，那么控制器系统220可在步骤420中对调节室外空气130的成本与调节回流空气114的成本进行比较。如果调节室外空气130的成本小于回流空气114，那么控制器系统220可在步骤422中启用节能器模式。如果调节室外空气130的成本大于调节回流空气114的成本，那么控制器系统220可在步骤424中启用洗涤模式。
控制器系统220可在步骤426中定期或连续地检查室内空气质量来控制洗涤模式的持续时间。如果室内空气质量在所需空气质量范围内，那么控制器系统220可启用洗涤绕过模式并且进一步从步骤418继续进行。如果室内空气质量在所需空气质量范围外，那么控制器系统220可检查洗涤器142的吸附材料的饱和度水平，如步骤430中所见。饱和度水平可通过检查吸附材料中的污染物水平来确定。
对吸附材料中的污染物水平高于污染物预定阈值的发现可指示吸附材料已经饱和，并且可在步骤432中操作洗涤器再生模式。因此，可根据各种实施方案来操作洗涤器再生模式一段时间，如参照图1B所描述。控制器系统220可在步骤426中定期或连续地检查室内空气质量来控制洗涤器再生模式的持续时间。
当发现吸附材料中的污染物水平低于污染物预定阈值，同时室内空气质量在所需空气质量范围外时(步骤426)，如此可以指示洗涤系统140已经出故障并且需要进行服务呼叫，如步骤434中所见，或需要用于校正洗涤系统140的故障的任何其它合适操作。在洗涤系统故障期间，可启用洗涤绕过模式并且可以将确定量的室外空气130引入封闭环境102中。
本文已描述当前主题的方法和部件的实例实施方案。如别处所指出，这些实例实施方案仅仅是出于说明性目的加以描述，并且不具有限制性。为了达到这个目的，其它实施方案是可能的并且由当前公开主题涵盖。基于本文中包含的教义，这类实施方案对于本领域技术人员来说将显而易见。此外，一个(多个)实施方案的(多个)特征可组合起来使用，或代替另一个(多个)实施方案的(多个)特征来使用。因此，当前主题的广度和范围不应受任何上述示例性实施方案限制。为了达到这个目的，以下权利要求书和所述权利要求书的等同物包括涵盖至少一些所公开实施方案的范围。

Claims (9)

1.一种HVAC系统，包括：
风机盘管单元，所述风机盘管单元被配置为邻近封闭空间安置或安置在封闭空间内并且对来自所述封闭空间中的空气的第一空气流进行加热和冷却中的至少一个；
洗涤系统，所述洗涤系统包括吸附材料，用来减少所述空气中的至少一种气体污染物的存在；以及
用于控制至少所述洗涤系统的操作的控制器系统，所述控制器系统被配置成以至少以下模式中的两个或更多个操作：
洗涤模式，用来从室内空气中洗涤掉所述至少一种气体污染物；
再生模式，用来使所述吸附材料再生；
节能器模式，用来从封闭环境外部引入第二空气；
洗涤绕过模式，在该模式中循环空气绕过所述洗涤系统且/或所述洗涤系统关闭；以及
待机模式，在该模式中所述室内空气循环；和
至少一个传感器和/或至少一个输入端，所述至少一个传感器和/或至少一个输入端用于接收信息以便确定以下参数中的至少一个：
所述封闭环境的占用率水平；
所述室内空气中的至少一种污染物的水平；
所述吸附材料中的所述至少一种污染物的水平；
离开所述吸附材料的空气中的所述至少一种污染物的水平；
室内空气温度和室内空气湿度水平中的至少一个；
室外空气温度和室外空气湿度水平中的至少一个；以及
所述HVAC系统进行操作的时间和日期中的至少一个；以及
其中所述控制器系统基于由所述至少一个传感器和/或至少一个输入端确定的所述至少一个参数，根据所述操作模式来控制所述风机盘管单元和所述洗涤系统的启用，其中在离开所述洗涤系统的空气的所述至少一种气体污染物的水平大于进入所述洗涤系统的空气的所述至少一种气体污染物的水平时，启用所述洗涤绕过模式。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述风机盘管单元被供应来自可变制冷剂流量(VRF)系统的制冷剂或加热流体。
3.如权利要求1所述的系统，进一步包括用于将至少一部分室外空气引入所述封闭环境中的室外空气入口，所述室外空气来自所述封闭环境的外部。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述室内空气从室内空间到所述风机盘管单元或者从所述风机盘管单元到所述室内空间的流动是无管道式的。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述吸附材料中的所述至少一种气体污染物的水平是基于离开所述洗涤系统的空气中所述至少一种气体污染物的水平与进入所述洗涤系统的空气中所述至少一种气体污染物的水平确定的。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述风机盘管单元被配置为对室内空气进行加热和冷却中的至少一个，而不将室外空气引入室内空间。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述再生模式包括使吹扫空气流在所述吸附材料上方流动，以便消除所述吸附材料所留存的所述至少一种气体污染物的至少一部分。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述节能器模式包括将至少一部分室外空气引入所述封闭环境中，以减少需要调节或处理的再循环室内空气的量。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述风机盘管单元包括外壳，所述外壳包括风机以及以下中的一个或多个：冷却盘管、加热盘管、散热器、电加热器、冷却器和热交换器。
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