CN108779928A - 使用两级恒温器控制可变容量压缩机和可变容量风扇的***和方法 - Google Patents

使用两级恒温器控制可变容量压缩机和可变容量风扇的***和方法 Download PDF

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Abstract

一种***包括压缩机、室内风扇、恒温器、室内风扇控制器和压缩机控制器。恒温器基于室内负荷来提供第一信号和第二信号。当仅第一信号有效时，风扇控制器以低速模式操作风扇，并且压缩机控制器以低容量模式操作压缩机。如果在经过低容量模式运行时间后仅第一信号保持有效，则压缩机控制器自动地将压缩机切换到高容量模式。当第二信号有效而第一信号仍有效时，风扇控制器以高速模式操作风扇。在第二信号被无效之后，压缩机控制器继续以高容量模式操作压缩机，并且风扇控制器以低速模式操作风扇，直到第一信号被无效为止，此时，风扇和压缩机被关闭。

Description

使用两级恒温器控制可变容量压缩机和可变容量风扇的*** 和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月13日提交的美国发明专利申请第15/457,418号的优先权并且还要求于2016年3月16日提交的美国临时申请第62/309,048号的权益。以上二个申请的全部公开内容通过引用整体被并入本文中。
技术领域
本公开内容涉及具有可变容量压缩机和两级恒温器的两级气候控制***以及用于控制气候控制***的方法。
背景技术
本部分提供与本公开内容有关的背景信息并且不一定是现有技术。
气候控制***例如热泵***、制冷***或空气调节***可以包括流体回路，其具有室外热交换器、室内热交换器、设置在室内热交换器与室外热交换器之间的膨胀装置以及使室内热交换器与室外热交换器之间的工作流体(例如，制冷剂或二氧化碳)循环的压缩机。改变压缩机的容量可以影响***的能量效率以及***能够加热或冷却房间或空间的速度。
发明内容
该部分提供本公开内容的一般概要，并且不是本公开内容的全部范围或者本公开内容的所有特征的全面的公开。
在一种形式中，气候控制***包括两级恒温器、压缩机、室内风扇和控制器。两级恒温器基于检测到与室内温度有关的第一条件提供第一信号以及基于检测到与室内温度有关的第二条件提供第二信号。压缩机能够基于第一信号和第二信号中的一个或多个以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作。室内风扇能够基于第一信号和第二信号中的一个或多个以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作。控制器如下操作压缩机和风扇。响应于两级恒温器使第一信号有效，控制器最初以第一容量和第一速度以及随后以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。此后，响应于两级恒温器使第二信号有效，控制器以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇。此后，响应于两级恒温器使第二信号无效，控制器以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止。
在一些配置中，当室内温度与两级恒温器的期望温度设置相差第一量时，两级恒温器检测到第一条件。当室内温度与两级恒温器的期望温度设置相差第二量时，两级恒温器检测到第二条件。
在一些配置中，控制器响应于两级恒温器使第一信号有效，最初以第一容量和第一速度来操作压缩机和风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，响应于在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，两级恒温器响应于室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，两级恒温器使第二信号有效。
在一些配置中，在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，两级恒温器使第二信号有效。
在一些配置中，两级恒温器使第二信号有效达预定时间段，并且在预定时间段之后使第二信号无效。
在一些配置中，两级恒温器使第二信号有效，直到室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在室内温度与期望温度相差小于或等于预定量之后使第二信号无效。
在一些配置中，在第一信号被无效之后，控制器关闭压缩机和风扇。
在另一种形式中，一种控制***包括恒温器、压缩机、室内风扇和控制器。恒温器响应于检测到用于将室内温度改变第一量的第一需求来提供第一信号以及响应于检测到用于将室内温度改变第二量的第二需求来提供第二信号。压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作。室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作。控制器如下操作压缩机和风扇。响应于恒温器使第一信号有效，控制器最初以第一容量和第一速度以及随后以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。然后，响应于恒温器使第二信号有效，控制器以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇。然后，响应于恒温器使第二信号无效，控制器以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止。
在一些配置中，当室内温度与恒温器的期望温度设置相差第一量时，恒温器检测到第一需求。当室内温度与恒温器的期望温度设置相差第二量时，恒温器检测到第二需求。
在一些配置中，控制器响应于恒温器使第一信号有效，最初以第一容量和第一速度来操作压缩机和风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，响应于在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，恒温器使第二信号有效。
在一些配置中，在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，恒温器使第二信号有效。
在一些配置中，恒温器使第二信号有效达预定时间段，并且在预定时间段之后使第二信号无效。
在一些配置中，恒温器使第二信号有效，直到室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在室内温度与期望温度相差小于或等于预定量之后使第二信号无效。
在一些配置中，在第一信号被无效之后，控制器关闭压缩机和风扇。
在另一种形式中，一种***包括压缩机、室内风扇、恒温器和控制器。压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作。室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作。恒温器提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将室内温度改变第二量的第二信号。控制器如下操作压缩机和风扇。响应于恒温器使第一信号有效，控制器最初以第一容量和第一速度以及随后以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。然后，响应于恒温器使第二信号有效，控制器以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇，直到第二信号被无效为止。然后，以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止。
在一些配置中，控制器响应于恒温器使第一信号有效，最初以第一容量和第一速度来操作压缩机和风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，响应于在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，恒温器使第二信号有效。
在一些配置中，在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，恒温器使第二信号有效。
在一些配置中，恒温器使第二信号有效达预定时间段，并且在预定时间段之后使第二信号无效。
在一些配置中，恒温器使第二信号有效，直到室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在室内温度与期望温度相差小于或等于预定量之后使第二信号无效。
在一些配置中，在第一信号被无效之后，控制器关闭压缩机和风扇。
在另一形式中，一种***包括压缩机、室内风扇、恒温器和控制器。压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作。室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作。恒温器提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将室内温度改变第二量的第二信号。响应于恒温器使第二信号有效并且使第一信号有效，控制器以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇。随后，响应于恒温器使第二信号无效并且使第一信号有效，控制器以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，控制器以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止，并且在第一信号被无效之后关闭压缩机和风扇。
在一些配置中，控制器基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在另一形式中，一种用于压缩机和室内风扇的方法，压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作，室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作，该方法包括：响应于检测到用于将室内温度改变第一量的第一需求来提供第一信号并且响应于检测到用于将室内温度改变第二量的第二需求来提供第二信号。该方法还包括：响应于使第一信号有效，最初以第一容量和第一速度以及随后以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇；然后响应于第二信号被有效，以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇；以及然后响应于第二信号被无效，以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止。
在一些配置中，该方法还包括：响应于使第一信号有效，最初以第一容量和第一速度来操作压缩机和风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，该方法还包括：响应于在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，使第二信号有效。
在一些配置中，该方法还包括：在分别以第二容量和第一速度操作压缩机和室内风扇达预定时间段之后，使第二信号有效。
在一些配置中，该方法还包括：使第二信号有效达预定时间段，并且在该预定时间段之后使第二信号无效。
在一些配置中，该方法还包括：使第二信号有效，直到室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在室内温度与期望温度相差小于或等于预定量之后使第二信号无效。
在一些配置中，该方法还包括：在第一信号被无效之后，关闭压缩机和风扇。
在另一形式中，一种用于压缩机和室内风扇的方法，压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作，室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作，该方法包括：提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将室内温度改变第二量的第二信号。该方法还包括：响应于使第二信号有效并且使第一信号有效，以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇。该方法还包括：随后响应于第二信号被无效并且第一信号有效，以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，该方法还包括：以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止，并且在第一信号被无效之后关闭压缩机和风扇。
在一些配置中，该方法还包括：基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在另一形式中，一种***包括压缩机、室内风扇、恒温器和控制器。压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作。室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作。恒温器提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将室内温度改变第二量的第二信号。控制器响应于恒温器使第一信号和第二信号有效并且响应于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标大于或等于预定阈值，以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇。随后，控制器响应于恒温器使第二信号无效同时使第一信号仍保持有效，控制器以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，控制器以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止，并且在第一信号被无效之后关闭压缩机和风扇。
在另一形式中，一种用于压缩机和室内风扇的方法，压缩机能够以第一容量和比第一容量大的第二容量进行操作，室内风扇能够以第一速度和比第一速度大的第二速度进行操作，该方法包括：提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将室内温度改变第二量的第二信号。该方法还包括：响应于使第一信号和第二信号有效并且响应于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标大于或等于预定阈值，以第二容量和第二速度来操作压缩机和风扇。该方法还包括：随后响应于第二信号被无效同时第一信号仍保持有效，以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇。
在一些配置中，该方法还包括：以第二容量和第一速度来操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止，并且在第一信号被无效之后关闭压缩机和风扇。
适用的其他领域将根据本文中所提供的描述变得明显。本发明内容中的描述和具体示例仅意在说明目的，并且不意在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅用于对选择的实施方式而非所有可能的实现方式进行说明的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。
图1是具有根据本公开内容的原理的可变容量压缩机的热泵***的示意图；
图2是示出了用于控制图1的可变容量压缩机的另一方法和算法的状态图；
图3是在图2的方法和算法中可以使用的查找表；
图4是在图2的方法和算法中可以使用的另一查找表；
图5是描绘对于示例性地理位置的室外环境温度和室外环境相对湿度与一天中的时间的关系的曲线图；
图6是示出对于示例性气候类型的相对可感测负荷和潜在负荷的表；
图7是提供对于第一气候类型在一天中的各个时间的数据的表；
图8是提供对于第二气候类型在一天中的各个时间的数据的表；
图9是提供对于第三气候类型在一天中的各个时间的数据的表；以及
图10是提供对于第四气候类型在一天中的各个时间的数据的表。
图11A是根据本公开内容的包括可变容量压缩机、可变速室内风扇以及两级恒温器的两级气候控制***的示意图。
图11B描绘了图11A的两级气候控制***的操作的可能模式。
图11C是根据本公开内容的包括可变容量压缩机、可变速室内风扇以及两级恒温器的两级气候控制***的示意图，该控制***具有单独的压缩机容量控制器和室内风扇速度控制器。
图12示出了图11A的两级气候控制***的操作的定时图。
图13A是用于操作图11A和图11C的两级气候控制***的方法的流程图。
图13B是用于操作图11C的两级气候控制***的附加方法的流程图。
在附图的若干视图中对应的附图标记指示对应的部分。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。
提供示例实施方式以使得本公开内容将是充分的，并且更充分地向本领域技术人员传达范围。陈述许多具体的细节例如特定部件、装置以及方法的示例，以提供对本公开内容的实施方式的完整的理解。对于本领域技术人员明显的是，不需要采用具体细节，该示例实施方式可以以许多不同的形式呈现，并且细节和实施方式都不应被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方式中，未详细描述公知的处理、公知的设备结构以及公知的技术。
本文中使用的术语仅用于描述特定示例实施方式的目的，并且不旨在是限制性的。如本文中所使用的，除非文中内容另外清楚地说明，否则单数形式的“一”、“一个”以及“该”也可以旨在包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包括性的，因此指定陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组的存在或添加。除非本文中描述的方法步骤、处理以及操作被特别地按执行的顺序标识，否则不应当被解释为必须要求其以所讨论或示出的特定顺序来执行。还应当理解，可以采用附加的或替代的步骤。
当元件或层被称为“在...上”、“接合至”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时，该元件或层可以直接在其他元件或层上、接合、连接或耦接至其他元件或层，或者可能存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”或者“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件或层时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式来解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如本文中所用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列举项目的任何和所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。当在本文中使用术语例如“第一”、“第二”以及其他数值术语时，除非由上下文清楚地指明，否则不意味着次序或顺序。因此，以下讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分在不偏离示例实施方式的教导的情况下可以称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
在本文中，在描述一个元素或特征与另一元件或特征如图所示的关系的情况下可以使用空间相对术语例如“内”、“外”、“之下”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。空间相对术语可以意为包括在使用或操作中的装置的除了在附图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为其他元件或特征的“下面”或“之下”的元件将位于所述其他元件或特征的“上面”。因此，示例术语“下面”可以包括上面和下面的取向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或其他取向)，并且对应地解释本文所使用的空间相对描述符。
参照图1，提供了气候控制***10，其可以包括可变容量压缩机(或可变容量压缩机组)12、室外热交换器14、室外风机15、第一膨胀装置16、第二膨胀装置17、室内热交换器18以及室内风机19。在图1中所示的特定配置中，***10是具有换向阀20的热泵***，该换向阀20能够操作成控制流经***10的工作流体的方向，从而在加热模式与冷却模式之间切换***10。在一些配置中，***10可以例如是空气调节***或制冷***并且可以仅在冷却模式下可操作。
如以下更详细描述的那样，控制器或控制模块22可以控制压缩机12的操作并且可以基于从室外空气温度传感器24接收的数据、从恒温器26接收的信号、压缩机12的运行时间T与预定低容量运行时间T1之间的比较以及/或者先前高容量运行时间T2与预定值之间的比较来在低容量模式与高容量模式之间切换压缩机12。控制模块22可以最小化或减小高容量模式操作的采用，以在保持待加热或冷却的空间内的可接受舒适水平同时使能量使用最小化或减小。
压缩机12可以是或可以包括例如涡旋式压缩机、往复式压缩机或旋转叶片式压缩机、和/或任何其他类型的压缩机。压缩机12可以是能够以至少低容量模式和高容量模式操作的任何类型的可变容量压缩机。例如，压缩机12可以是或可以包括多级压缩机、一组可独立操作的压缩机、多速或可变速压缩机(具有可变速或多速电动机)、具有调节吸入(例如，阻塞吸入)的压缩机、具有流体注入(例如，节能回路)的压缩机、被配置成用于漩涡分离的脉冲宽度调制涡旋式压缩机(例如，数字涡旋式压缩机)、具有被配置成泄漏中间压力工作流体的可变体积比阀的压缩机、或具有以上容量调节装置中的两种或更多种的压缩机。应当理解，压缩机12可以包括用于改变其容量和/或***10的操作能力的任何其他附加或替选结构。
将理解的是，低容量模式和/或高容量模式可以是连续的稳态操作模式，或者压缩机12可以在低容量模式的操作期间和/或在高容量模式的操作期间被调制(例如，脉冲宽度调制)。示例性可变容量压缩机被公开在受让人的共同拥有的美国专利第8,616,014号、美国专利第6,679,072号、美国专利第8,585,382号、美国专利第6,213,731号、美国专利第8,485,789号、美国专利第8,459,053号和美国专利第5,385,453号中，其公开内容通过引用合并在此。
压缩机12、室外热交换器14、室外风机15、第一膨胀装置16和换向阀20可以设置在室外单元28中。第二膨胀装置17、室内热交换器18和室内风机19可以设置在被设置在家里或其他建筑物32内的室内单元30(例如，空气处理器或炉)内。第一止回阀34可以设置在室外热交换器14与第一膨胀装置16之间，并且可以在冷却模式下限制或阻止流经第一膨胀装置16的流体并且可以在加热模式下允许流经第一膨胀装置16的流体。第二止回阀36可以设置在第二膨胀装置17与室内热交换器18之间并且可以在加热模式下限制或阻止流经第二膨胀装置17的流体并且可以在冷却模式下允许流经第二膨胀装置17的流体。
室外空气温度传感器24被设置在建筑物32的外部并且在室外单元28内或外部，并且室外空气温度传感器24被配置成测量室外环境空气温度并且间歇地、连续地或按照需要将室外环境空气温度值传送到控制模块22。在一些配置中，室外空气温度传感器24可以是温度计或与天气监测和/或天气报告***或实体相关联的其他传感器。在这样的配置中，控制模块22可以例如经由互联网、Wi-Fi、电力线载波通信(PLCC)或蜂窝连接或任何其他有线或无线通信协议来从天气监测和/或天气报告***或实体获得(由传感器24测量的)室外空气温度。
例如，控制模块22可以经由至位于建筑物32中或与建筑物32相关联的Wi-Fi路由器的Wi-Fi连接通过互联网，来与天气监测和/或天气报告***或实体通信。恒温器26设置在建筑物32内部且在室内单元30外部，并且被配置成测量待由***10冷却或加热的房间或空间内的空气温度。恒温器26可以例如是单级恒温器，其响应于房间或空间内的温度(在冷却模式下)升高到设定点温度以上或(在加热模式下)降低到设定点温度以下而生成仅一种类型的需求信号。例如，控制模块22可以设置在任何合适的位置，例如室外单元28的内部或附近或室内单元30的内部或附近。
在一些实现方式中，例如如图11A和图11C所示，控制模块22可以包括两个单独的控制器，即，室内风扇速度控制器和压缩机容量控制器(参见图11A和图11C的元件504和502)。例如，尽管在图1中未示出，但室外单元28可以包括压缩机容量控制器504，并且室内单元30可以包括室内风扇速度控制器502。此外，尽管未示出，应当理解，接触器12-1(如图11A和图11C所示)与压缩机12相关联并且由控制模块22或由压缩机容量控制器504控制以接通压缩机12。
在冷却模式下，室外热交换器14可以作为冷凝器或气体冷却器进行操作，并且可以例如通过将来自工作流体的热量传递给由室外风机15强制通过室外热交换器14的空气来冷却从压缩机12接收的排放压力工作流体。室外风机15可以包括定速、多速或可变速风扇。在冷却模式下，室内热交换器18可以作为蒸发器进行操作，其中工作流体吸收来自由室内风机19强制通过室内热交换器18的空气的热量，以冷却家里或建筑物32内的空间。室内风机19可以包括定速、多速或可变速风扇。在加热模式下，室外热交换器14可以作为蒸发器进行操作，并且室内热交换器18可以作为冷凝器或气体冷却器进行操作，并且可以将来自从压缩机12排放的工作流体的热量传递到待加热的空间。
现在参照图2，将描述可以由控制模块22执行的方法和控制算法300。算法300可以控制压缩机12的操作并且在低容量模式与高容量模式之间切换压缩机12。在初始状态310，压缩机12可以关闭。恒温器26可以响应于在待由***10加热或冷却的空间中的空气温度(在加热模式下)下降到所选设定点温度之下或(在冷却模式下)升高到所选设定点温度之上而向控制模块22发送需求信号Y。响应于接收到需求信号Y，控制模块22可以以低容量模式启动压缩机12的操作(状态340)，并且同时在状态320读取(在输入330处从传感器24接收的)室外空气温度，并且基于来自表345(图3)的数据设置低容量运行时间T1。此后，压缩机12可以继续在低容量模式下运行直到满足冷却需求(即待冷却的空间中的温度下降到由恒温器26指示的所选设定点温度以下并且恒温器将需求信号Y切换成“关闭”)、直到从接收到需求信号Y以来压缩机12的总运行时间T超过在状态320设置的低容量运行时间T1、或者直到压缩机12或***10被手动关闭或者诊断或保护算法覆盖算法300。
如果在总运行时间T达到预定低容量运行时间T1之前满足需求，则控制模块22可以关闭压缩机12(状态350)。如果压缩机12已经运行的时间长于预定低容量运行时间T1却不满足需求，则控制模块22可以将压缩机12从低容量模式切换成高容量模式(状态360)。压缩机12可以继续在高容量模式下运行，直到满足冷却需求(或直到压缩机12或***10被手动关闭或者诊断或保护算法覆盖算法100)。当满足需求时，控制模块22可以关闭压缩机12(状态350)。当在通过以高容量模式操作而满足需求之后关闭了压缩机12时，控制模块22可以记录压缩机12在高容量模式下的运行时间T2并且将高容量运行时间T2存储在与控制模块22相关联的存储器模块中。
图3描绘了表345，控制模块22根据表345确定低容量运行时间T1。首先，控制模块22基于在输入330处接收的室外环境温度(OAT)值来确定从表345的哪行读取。即，控制模块22从其进行读取的表345的该行是具有包括在输入330处接收的OAT值的OAT范围的行。如果控制模块22在相对较长的预定时间段(例如，几天、几周或更长时间)内没有接收到来自恒温器26的需求信号Y，则控制模块22可以初始地将低容量运行时间T1设置成默认值或在表345的对应OAT行处的基线T1列中列出的基线值。
在低容量运行时间T1被设置成与发起需求信号Y时的OAT对应的基线值的情况下，控制模块22可以使压缩机12在低容量模式(状态340)下运行，直到满足需求或直到压缩机运行时间T超过所设置的低容量运行时间T1。如果运行时间T达到设置的低容量运行时间T1时尚未满足需求，则控制模块22可以将压缩机12切换成高容量模式(状态360)。压缩机12可以继续在高容量模式下操作，直到满足需求。一旦满足需求，则控制器22可以如上所述记录高容量运行时间T2。
在接收到随后的需求信号Y时，控制模块22可以再次根据表345确定低容量运行时间值T1。这时，控制模块22可以确定OAT是否落在多个覆盖范围347中之一内。例如，冷却模式下的覆盖范围347可以包括85°F-90°F和>90°F，并且加热模式下的覆盖范围347可以包括40°F-45°F和<40°F。如果在输入330处接收到的OAT值落入覆盖范围347中的一个范围内，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成通过参考对应OAT行处的覆盖T1列确定的覆盖值。
可以基于先前高容量运行时间T2n-1来确定对于低容量运行时间T1的覆盖值。例如，如果先前高容量运行时间T2n-1大于预定值(例如，五分钟)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置为第一值(例如，诸如五秒的短时间段)。如果先前高容量运行时间T2n-1小于预定值(例如，五分钟)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置为第二值(例如，诸如二十分钟或四十分钟的更长时间段)。然后，控制模块22可以使压缩机12在低容量模式(状态340)下运行，直到满足需求或直到压缩机运行时间T达到低容量运行时间T1，在这时控制模块22可以将压缩机切换成高容量模式(状态360)。
如果OAT落在并非覆盖范围347中之一的OAT范围内，则控制模块22将继续将低容量运行时间T1设置为基线T1列中列出的基线值。如上所述，控制模块22可以使压缩机12在低容量模式下运行，直到满足需求或者直到压缩机运行时间T达到低容量运行时间T1，在这时控制模块22可以将压缩机12切换成高容量模式，直到满足需求。
在另一配置中，算法300可以包括基于表445(图4)而非表345来确定低容量运行时间T1。如上所述，控制模块22可以从传感器24连续地或间歇地接收OAT数据并且可以将OAT数据存储在存储器模块中。如上所述，一旦接收到需求信号Y，控制模块22可以在状态320处(从输入330)读取当前的OAT并根据表445设置低容量运行时间T1。
如果控制模块22在相对长的预定时间段(例如、几天、几周或更长的时间)中没有接收到来自恒温器26的需求信号Y，则控制模块22可以初始地将低容量运行时间T1设置成默认值或表445的与在输入330接收到的当前OAT对应的OAT行处的基线T1列446中列出的基线值。在低容量运行时间T1被设置为基线值的情况下，根据上述算法300，控制模块22然后可以使压缩机12在低容量模式(状态340)下操作，直到满足需求或者直到压缩机运行时间T达到设置的低容量运行时间T1，在这时，控制模块22将以高容量模式(状态360)运行压缩机12，直到满足需求。控制模块22可以针对压缩机12的每个运行循环记录高容量运行时间T2。
当接收到随后的需求信号Y时，控制模块22可以再次根据表445确定低容量运行时间值T1。这时，控制模块22可以读取当前OAT并且确定OAT在预定时间段(例如在最近二十分钟上，但是可以是适合指示***状况的任何预定时间段)上的斜率。如果OAT斜率在中性斜率范围内(其中，例如斜率大于每20分钟-0.3度且小于每20分钟0.3度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的基线T1列446中列出的基线值。如果OAT斜率在正斜率范围内(其中，例如斜率大于每20分钟0.3度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的正OAT斜率列447中列出的值。如果OAT斜率在第一负斜率范围内(其中，例如斜率小于每20分钟-0.3度且大于每20分钟-0.6度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的负OAT斜率列448中列出的值。如果OAT斜率在第二负斜率范围内(其中，例如斜率小于每20分钟-0.6度)，则控制模块22可以将低容量运行时间T1设置成表445的与当前OAT对应的OAT行处的极负OAT斜率列449中列出的值。
尽管OAT斜率在上面被描述为在预定时间段上被确定，但OAT斜率也可以通过比较在当前压缩机操作循环的开始处(即当接收到当前需求信号Y时)的OAT值和先前压缩机操作循环结束时(即当最近的需求信号Y关闭时)的OAT值来确定。还可以采用用于确定OAT斜率的其他方法。
如图4所示，列447和列448中的一些行或全部行包括用于基于先前高容量运行时间T2n-1(即，需求信号Y恒定开启或者加热或冷却需求恒定存在的先前运行循环的高容量运行时间T2)来确定低容量运行时间T1的步骤。例如，在与大于90F的OAT对应的正OAT斜率列447的行中：如果先前高容量运行时间T2n-1大于五分钟，则当前低容量运行时间T1n应被设置成五秒；并且如果先前高容量运行时间T2n-1小于或等于五分钟，则当前低容量运行时间T1n应当设置成30分钟。如图4中所示，上述的时间和温度值对于列447和列448的各行而言可以变化。
此外，如图4中所示，对于每个OAT范围，极负OAT斜率列449可以仅仅包括可能不依赖于先前高容量运行时间的预定值。在一些配置中，针对更冷的OAT范围(例如45°F以下)，极负OAT斜率列449可以引用负OAT斜率列448的算法。例如，如果OAT斜率小于每20分钟-0.6度且当前OAT小于45°F，则控制模块22可以根据负OAT斜率列448来设置低容量运行时间T1。
根据上述算法300，在根据表445设置低容量运行时间T1之后，控制模块22可以在低容量模式(状态340)下操作压缩机12，直到满足需求，或者直到压缩机运行时间T达到设置的低容量运行时间T1(此时控制模块22会将压缩机切换成高容量模式直到满足需求为止)。
OAT斜率通常是一天中的时间的良好指标或估计。因此，基于OAT斜率调整低容量运行时间和高容量运行时间在考虑到昼夜温度分布的情况下有效地调整了低容量运行时间和高容量运行时间。即，在一天的过程中，OAT经常根据相当标准的分布而变化。当在早晨OAT上升时总压缩机运行时间T通常比当在夜间OAT下降时要短(制冷季节期间)，因为安装了***10的房屋或建筑物在整个白天累积了热负荷，该热负荷在夜间中仍存在。对于加热模式，负荷转移到清晨，即在正斜率时段或一天中的清晨部分期间高容量运行时间更多，以及在负斜率时段或夜间低容量运行时间更少，这是因为房屋或建筑物白天期间吸收热量。因此，基于OAT斜率或一天中的时间调整低容量运行时间和高容量运行时间考虑到房屋或建筑物的热负荷并且这提高了居住者的舒适度。
此外，室外环境相对湿度(OARH)通常随着OAT降低而上升，随着OAT增加而下降(如图5所示)。因此，OAT斜率还指示或接近于OARH的斜率。因此，极负OAT斜率(例如小于每20分钟-0.6度的OAT斜率)可以指示例如下午三点左右降雨事件引起的增加的对除湿的需求。因此，确定OAT斜率并基于OAT斜率来调整低容量运行时间和高容量运行时间使得算法300能够考虑到房屋或建筑物的热负荷以及由于昼夜分布导致的热负荷延迟，并且使得算法300能够考虑到环境相对湿度的斜率，而无需使用相对湿度传感器。
图5描绘了在给定位置对于给定一天的OAT和OARH分布。如图5中所示，下午三点左右降雨事件会伴随有OAT的急剧下降和OARH的相应急剧增加。因此，即使由于降雨事件导致了OAT降低，但是对冷却的需求可能还保持为高，这是因为增加的湿度和在日落之前OAT返回到其先前高的可能性。因此，在表445(图4)中在极负OAT斜率列449处考虑到具有极负OAT斜率的这种事件，该列无论任何先前高容量运行时间的长度如何都分配非常短的低容量运行时间T1。
如上所述，室内风机19(图1)可以是可以设置成两个或更多个速度的多速风机。因此，***10可以在至少四个不同模式下可操作。在第一模式下，压缩机12可以以低容量模式操作，并且室内风机19可以以低速操作。在第二模式下，压缩机12可以在低容量模式下操作，并且室内风机19可以以高速操作。在第三模式下，压缩机12可以在高容量模式下操作，并且室内风机19可以以低速操作。在第四模式下，压缩机12可以在高容量模式下操作，并且室内风机19可以以高速操作。
在一些配置中，室内风机19的速度可以(例如由安装承办商)手动设置，并且此后，室内风机19的速度可以固定在该速度。室内风机19的速度可以基于安装有***10的区域的气候(具体地，温度和湿度水平)来选择。例如，如图6中所示，在具有热且潮湿气候(例如，亚热带气候和热带气候)的区域中，室内风机19可以被设置成低设置，因为较低室内风机速度对于更快除湿是有利的。在具有非常热且干的气候(例如，如美国东南部的沙漠气候)的区域中，室内风机19可以被设置成高设置，因为较高室内风机速度对于快速降低可感测热而言是更有利的。在具有混合温度和温和湿度的区域中，室内风机19可以被设置成低设置或中设置。在具有混合温度和较高湿度的区域中，室内风机19可以被设置成低设置。
在室内风机19的速度在安装时被设置并且此后被固定的配置中，***10(具有可变容量压缩机12)可以在两种模式之间调节：在上述第一模式与第三模式之间或在上述第二模式与第四模式之间。
在其他配置中，控制模块22可以与室内风机19通信并且可以被配置成调节室内风机19的速度。在这样的配置中，控制模块22可以被配置成在第一模式、第二模式、第三模式与第四模式之间切换***10(即通过在低容量模式与高容量模式之间调节压缩机12并且通过在高速与低速之间调节室内风机19)。控制模块22可以根据例如OAT、OAT斜率、一天中的时间、低容量运行时间T1和高容量运行时间T2、室内相对湿度、室外相对湿度、历史天气数据和/或播报的天气数据来在第一模式、第二模式、第三模式与第四模式之间切换。
将理解的是，表345和表445以及运行时间T1、运行时间T2也可以基于安装有***10的区域的气候来调节。图7至图10提供了对图6的示例性区域的概述，其包括一天中的各个时间处低容量/高容量(Y1/Y2)压缩机设置、OAT斜率、可感测负荷和潜在负荷。
在其他配置中，两级***可以包括诸如压缩机12的可变容量压缩机以及诸如图1所示的室内风机19的可变速室内风扇以及图11A所示并且下面描述的两级恒温器26-1。两级恒温器26-1可以提供本文中被称为第一控制信号Y1和第二控制信号Y2的两种控制信号。第一控制信号Y1与上面参照图1至图10描述的需求信号Y相似。当不能通过在高容量模式下操作压缩机12来匹配室内负荷时(例如，当需要多于正常可感测冷却时)，两级恒温器26-1生成第二控制信号Y2。
如果两级恒温器26-1仅使第一控制信号Y1有效，则两级***按照上面参照图1至图10描述的那样进行操作。具体地，当仅第一控制信号Y1被有效时，两级***基于室外环境温度(OAT)来选择压缩机12的操作模式(即低容量模式或高容量模式)并且当超出压缩机12在低容量模式下的运行时间时将压缩机12的操作模式切换到高容量模式。此外，当仅第一控制信号Y1被有效时，尽管压缩机12以低容量模式和高容量模式二者进行操作，但仅以低速来操作室内风机19(下文中称为室内风扇19)。仅在第二控制信号Y2有效的时间段期间，室内风扇19以高速进行操作。
当两级恒温器26-1使第二控制信号Y2有效(在Y1被有效之后或与Y1无关地(即，当如下面所说明的那样Y1未首先被有效时))时，两级***暂停或覆盖上面参照图1至图10描述的正常操作并且立即将压缩机12的操作切换到高容量模式。此外，两级***将室内风扇19的速度切换到高速。
此后，如果两级恒温器26-1确定不再需要第二控制信号Y2(例如，在室内负荷充分减小的时间段之后)，两级恒温器26-1使第二控制信号Y2无效或撤回第二控制信号Y2并且第一控制信号Y1保持被有效。当第二控制信号Y2被无效，室内风扇19的速度被切换到低速。然而，压缩机12继续以高容量模式进行操作，直到第一控制信号Y1被无效为止，此时，压缩机12和室内风扇19被关闭。
图11A和图11B描绘了包括诸如压缩机12的可变容量压缩机、诸如室内风扇19的可变速室内风扇以及两级恒温器26-1的两级***500的示例。在图11A中，两级***500包括控制器22-1，该控制器22-1基于从两级恒温器26-1接收到的第一控制信号Y1和第二控制信号Y2以及从如下的室外温度传感器24接收到的指示OAT的信号来控制压缩机12(和相关联接触器12-1)以及室内风扇19。
控制器22-1包括室内风扇速度控制器502和压缩机容量控制器504。室内风扇速度控制器502和压缩机容量控制器504接收从两级恒温器26-1接收到的第一控制信号Y1和第二控制信号Y2。压缩机容量控制器504也从室外温度传感器24接收指示OAT的信号。
当仅第一控制信号Y1被有效并且第二控制信号Y2未有效时，控制器22-1如上面参照图1至图10描述的那样来操作压缩机12和室内风扇19。如下面说明的，室内风扇速度控制器502基于第一控制信号Y1和第二控制信号Y2来控制室内风扇19的速度，并且压缩机容量控制器504基于以下来控制压缩机12的操作模式：第一控制信号Y1和第二控制信号Y2、室外环境温度(OAT)以及由两级恒温器26-1基于由温度传感器27感测到的室内温度确定的室内负荷。
图11B示出了两级***500可以操作的4种可能模式。当两级***500以模式1操作时，压缩机12以低容量模式进行操作，并且室内风扇19以低速进行操作。当两级***500以模式2进行操作时，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以低速进行操作。当两级***500以模式4进行操作时，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以高速进行操作。在一些配置中，两级***500可以不以模式3进行操作，在模式3下，压缩机12可以以低容量模式进行操作，并且室内风扇19以高速进行操作。
图11C示出了两级***500的另一示例(被示出为500-1)，在该两级***500中，室内风扇速度控制器502和压缩机容量控制器504是物理上分离的单元。
图12示出了两级***500的定时图550。现在参照定时图550描述两级***500的操作。相同的描述也适用于两级***500-1。最初，即在552之前，压缩机12和室内风扇19被关闭。在552处，两级恒温器26-1基于检测到与室内温度有关的第一条件来使第一控制信号Y1有效。例如，两级恒温器26-1基于在室内温度与两级恒温器26-1上的期望温度设置相差第一量时检测到的用于将室内温度改变第一量的第一需求，来使第一控制信号Y1有效。在此时(即，在552处)，第二控制信号Y2保持无效。
当在552处仅第一控制信号Y1被有效时，在554处，压缩机容量控制器504激活压缩机接触器，这以低容量模式启动压缩机12。此外，在556处，室内风扇速度控制器502以低速启动室内风扇19。因此，在552处，两级***500以模式1进行操作(即，压缩机12以低容量模式进行操作，并且室内风扇19以低速进行操作)。
此后，如果两级恒温器26-1未使第二控制信号Y2有效(即，直到两级恒温器使第二控制信号Y2有效)，两级***500基于由来自室外温度传感器24的信号指示的室外环境温度(OAT)如上面参照图1至图10描述的那样正常地进行操作。相应地，在558处，当超出压缩机12在低容量模式下的运行时间时，压缩机容量控制器504将压缩机12的操作模式切换到高容量模式(通过在560处激活压缩机螺线管或合适的机构)。压缩机12在低容量模式下的运行时间可以是可以如上面参照图1至图10描述的那样被选择的第一预定时间段(从552到558)。室内风扇19继续以低速进行操作。因此，在558处，两级***500以模式2进行操作(即，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以低速进行操作)。
在562处，两级恒温器26-1基于在室内温度与两级恒温器26-1上的期望温度设置相差第二量时检测到的用于将室内温度改变第二量的第二需求，来使第二控制信号Y2有效。例如，在压缩机12和室内风扇19分别以高容量模式和低速运行第二预定时间段(从558到562)之后，两级恒温器26-1可能确定室内负荷仍显著高或室内负荷未以期望的速率减小。即，两级恒温器26-1可能确定室内温度与两级恒温器26-1上的期望温度设置之间的温度差仍大于或等于预定量。因此，在562处，两级恒温器26-1可以使第二控制信号Y2有效。
当在562处第二控制信号Y2被有效时，室内风扇速度控制器502如564和566处所示的那样将室内风扇19的速度切换到高速，以帮助以更快的速率减小室内负荷。即，室内风扇速度控制器502切换室内风扇19的速度，以将室内温度与两级恒温器26-1上的期望温度设置之间的差降至小于或等于预定量。在562处，压缩机容量控制器504使压缩机12保持以高容量模式运行。因此，两级***500以模式4进行操作(即，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以高速进行操作)。
两级恒温器26-1使第二控制信号Y2保持有效达第三预定时间段(从562到568)并且在第三预定时间段之后在568处使第二控制信号Y2无效。两级恒温器26-1使第二信号Y2保持有效，直到室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在室内温度与期望温度相差小于或等于预定量之后在568处使第二信号Y2无效。
当在568处第二控制信号Y2被无效时，室内风扇速度控制器502如570和572处所示的那样将室内风扇19的速度切换到低速。在568处，压缩机容量控制器504使压缩机12保持以高容量模式运行。因此，两级***500以模式2进行操作(即，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以低速进行操作)。
在574处，两级恒温器26-1检测到室内温度等于两级恒温器26-1上的期望温度设置。因此，两级恒温器26-1使第一控制信号Y1无效。当第一控制信号Y1被无效时，室内风扇速度控制器502和压缩机容量控制器504如576到582处所示的那样分别关闭室内风扇19和压缩机12。基于第一控制信号Y1和第二控制信号Y2以及由室外温度传感器24感测到的OAT重复从552到582的操作。
在一些实例中，室内负荷可能会由于异常事件急剧地、突然地或意外地改变。例如，气候由两级***500控制的房屋的居住者可能打开窗户或门很长时间段；房屋的一个或更多个居住者可能进行很长的淋浴或清洁地毯；很多人可能在房屋里参加聚会；等等。作为另一示例，人可能在外面经历比房屋内部更严酷的温度(例如极热或极冷)之后进入房屋，并且因此可能急剧地改变两级恒温器26-1上的期望温度设置(例如，远低于正常设置以加快制冷或远大于正常设置以加快加热)。作为又一示例，两级恒温器26-1可以包括允许在不同时间段进行不同温度设置的后退特征。例如，如果房屋在白天是空闲的，则两级恒温器26-1可以被设置成使得在夏季室内温度在白天比在夜间更高，而在冬天室内温度在白天比在夜间更低。此外，与当居住者在白天呆在室内时的周末相比，两级恒温器26-1可以允许与工作日的设置不同的设置。
在这样的实例中，两级恒温器26-1可以检测到由于上述类型的一个或更多个异常事件引起的室内负荷的突然、比正常情况大的增加并且作为响应可以替代和/或除了使第一控制信号Y1有效以外还使第二控制信号Y2有效。当第二控制信号Y2被有效时，压缩机容量控制器504接通并且直接以高容量模式操作压缩机12，并且室内风扇速度控制器502接通并且直接以高速操作室内风扇19。
因此，两级***500以模式4进行操作(即，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以高速进行操作)。在预定时间段之后，当室内温度与两级恒温器26-1上的期望温度设置之间的差小于或等于预定量时(即，当室内负荷降至小于或等于预定量时)，两级恒温器26-1使第二控制信号Y2无效并且使第一控制信号Y1有效。
当第二控制信号Y2被无效并且第一控制信号Y1有效时，压缩机容量控制器504继续以高容量模式操作压缩机12，并且室内风扇速度控制器502将室内风扇19的速度切换到低速。因此，两级***500以模式2进行操作(即，压缩机12以高容量模式进行操作，并且室内风扇19以低速进行操作)。
此后，当两级恒温器26-1检测到室内温度等于两级恒温器26-1上的期望温度设置时，两级恒温器26-1使第一控制信号Y1无效。当第一控制信号Y1被无效时，室内风扇速度控制器502和压缩机容量控制器504分别关闭室内风扇19和压缩机12。随后，基于第一控制信号Y1和第二控制信号Y2以及由室外温度传感器24感测到的OAT，重复参照图12所示和描述的从552到582的操作。
因此，两级***500可以基于对室外和室内负荷/温度的组合的监控来执行气候控制。此外，两级***500可以基于由两级恒温器提供的第二控制信号Y2提供***覆盖特征。两级***500提供潜在冷却益处和可感测冷却益处二者，其中，潜在冷却与湿度降低对应，并且可感测冷却与热量移除对应。两级***500通过模式2操作提供潜在冷却，其中，压缩机以高容量模式进行操作，而室内风扇以低速进行操作，这有助于降低湿度。两级***500通过模式4操作提供可感测冷却，其中，压缩机以高容量模式进行操作，而室内风扇以高速进行操作，这有助于快速散热。
图13A示出了用于操作包括诸如压缩机12的可变容量压缩机、诸如室内风扇19的可变速室内风扇以及诸如两级恒温器26-1的两级恒温器的两级***(例如，两级***500和500-1)的方法600。在602处，在压缩机和室内风扇最初关闭的情况下，控制确定两级恒温器是否使第一控制信号Y1或第二控制信号Y2有效。
在604处，响应于第一控制信号Y1有效并且第二控制信号Y2未有效，控制接通压缩机12和室内风扇19并且以低容量模式操作压缩机并以低速操作室内风扇(即模式1)。在606处，控制确定第二控制信号Y2是否有效。在608处，如上面所描述的那样，响应于第二控制信号Y2未有效，控制确定是否超出低容量模式下压缩机运行时间。如果未超出低容量模式下压缩机运行时间，则控制返回到604。在610处，如果超出低容量模式下压缩机运行时间，则控制确定第二控制信号Y2是否有效。在612处，响应于第二控制信号Y2未有效，控制以高容量模式操作压缩机12并且以低速操作室内风扇19(即，模式2)。
在614处，控制确定第一控制信号Y1是否被无效。如果第一控制信号Y1未被无效，则控制返回到610。在616处，如果第一控制信号Y1被无效，则控制关闭压缩机12和室内风扇19，并且控制返回到602。
在618处，如果在606或610处两级恒温器使第二控制信号Y2有效，则控制以高容量模式操作压缩机12并且以高速操作室内风扇19(即，模式4)。在620处，控制确定第二控制信号Y2是否被无效。如果第二控制信号Y2被无效，则控制返回到612。如果第二控制信号Y2未被无效，则控制返回到618。
在622处，当压缩机和室内风扇最初关闭时，如果在602处两级恒温器26-1替代第一控制信号Y1和/或除第一控制信号Y1以外使第二控制信号Y2有效，则控制接通压缩机12和室内风扇19并且以高容量模式操作压缩机12，并且以高速操作室内风扇19(即模式4)。在624处，控制确定第二控制信号Y2是否被无效并且第一控制信号Y1是否有效。如果第二控制信号Y2未被无效并且第一控制信号Y1未有效，则控制返回到622。在626处，如果第二控制信号Y2被无效并且第一控制信号Y1有效，则控制以高容量模式操作压缩机12并且以低速操作室内风扇19(即，模式2)。在628处，控制确定第一控制信号Y1是否被无效。如果第一控制信号Y1未被无效，则控制返回到626。如果第一控制信号Y1被无效，则在630处，控制关闭压缩机12和室内风扇19，并且控制返回到602。
图13B示出了用于操作包括诸如压缩机12的可变容量压缩机、诸如室内风扇19的可变速室内风扇以及诸如两级恒温器26-1的两级恒温器的两级***(例如，两级***500和500-1)的另一方法600-1。在650处，控制确定压缩机和室内风扇是否最初关闭。在652处，控制另外确定两级恒温器是否使第一控制信号Y1以及第二控制信号Y2有效。在654处，控制另外确定室外温度是否大于或等于预定阈值。
在656，如果满足所有上述三个条件，则控制直接以高容量模式操作压缩机12并且以高速操作室内风扇19(即，模式4)。在658处，控制确定第二控制信号Y2是否被无效并且第一控制信号Y1是否仍保持有效。如果第一控制信号Y1和第二控制信号Y2二者都继续保持有效(即，如果第二控制信号Y2未被无效并且如果第一控制信号Y1仍保持有效)，则控制继续以高容量模式操作压缩机12并且以高速操作室内风扇19(即，模式4)。
在660处，如果第二控制信号Y2被无效并且如果第一控制信号Y1仍保持有效，则控制继续以高容量模式操作压缩机12并且以低速操作室内风扇19(即，模式2)。在662处，控制确定第一控制信号Y1是否也被无效。如果第一控制信号Y1未被无效(即仍然保持有效)，则控制返回到660。在664处，如果第一控制信号Y1也被无效，则控制关闭压缩机12和室内风扇19。
因此，如以上各种实施方式中所描述的，根据本公开内容的***包括压缩机、室内风机、恒温器、室内风扇控制器和压缩机控制器。恒温器根据室内负荷提供第一信号和第二信号。当仅第一信号有效时，风扇控制器以低速模式操作风扇并且压缩机控制器以低容量模式操作压缩机。如果在经过低容量模式运行时间后仅第一信号保持有效，则压缩机控制器自动地将压缩机切换到高容量模式。在第一信号仍有效的情况下，当第二信号有效时，风扇控制器以高速模式操作风扇。在第二信号被无效之后，压缩机控制器继续以高容量模式操作压缩机，并且风扇控制器以低速模式操作风扇，直到第一信号被无效为止，此时，风扇和压缩机被关闭。当第一信号和第二信号被有效并且室外温度超过阈值时，控制器直接从停止状态以高容量模式和高速操作压缩机和风扇，并且然后当第二信号被无效而第一信号仍被有效时，控制器以高容量模式和低速操作压缩机和风扇，直到第一信号被无效为止。
两级***500和500-1提供许多益处。例如，在没有第二控制信号Y2的情况下，基于OAT切换压缩机12的容量。这允许响应于温度变化进行主动压缩机容量切换，因为室内负荷本质上是相对静态的并且遵循OAT并且因此是可预测的。两级***500保持如参照图1至图10所描述的压缩机的基于昼夜/斜率的容量选择，以用于负荷匹配。两级***500和500-1还通过模式2操作保持潜在冷却益处，其中，压缩机以高容量模式进行操作而室内风扇以低速进行操作，这有助于降低湿度。
此外，两级恒温器26-1提供以下益处。允许用户通过手动设置高需求来手动覆盖正常操作，两级***通过直接以高容量模式操作压缩机12并且以高速操作室内风扇19(即，模式4)来响应该高需求，这提供了即时可感测冷却益处。随后，两级***使压缩机12保持在高容量模式下操作并且以低速操作室内风扇19，这又通过降低湿度提供了潜在冷却益处。如果两级恒温器26-1包括可以用于手动或通过编程来使高需求的后退特征有效，则两级***可以执行类似的操作。两级***还可以改变室内风扇的速度，以匹配室内可感测冷却负荷。
本公开内容仅作为示例描述了两级冷却***。本公开内容的教示同样适用于两级加热***和两级热泵***。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”来代替。术语“模块”可以指的是部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享，专用或组)；存储器电路(共享，专用或组)，其存储由处理器电路执行的代码；提供所述功能的其他合适的硬件组件；或者上述部分或全部的组合，例如在片上***中。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以提供连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开内容的任意给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许负荷平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块来实现某些功能。
如上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含执行来自多个模块中的一些或全部代码的单处理器电路。术语组处理器电路包括结合附加的处理器电路执行来自一个或更多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包括分立晶片上的多个处理器电路、单个晶片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程，或以上的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括结合附加存储器存储来自一个或更多个模块的一些或全部代码的存储器电路。
术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。如本文中所使用的，术语“计算机可读介质”不包括通过介质(例如在载波上)传播的瞬态的电信号或电磁信号，因此术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非瞬态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例有非易失性存储器电路(例如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模型只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以由通过配置通用计算机执行以计算机程序实现的一个或更多个特定功能而创建的专用计算机来部分地或完全地实现。上述功能块、流程组件和其他元件用作软件说明，其可以通过有经验的技术人员或编程人员的例行工作被译为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件进行交互的基本输入输出***(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或更多个操作***、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)或XML(可扩展标记语言)；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码生成的目标代码；(iv)由解释器执行的源代码；(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可以使用来自包括以下的语言的句法来编写：C、C++、C#、Objective C、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Lua和
除非使用短语“用于......的装置”明确记载了一个元件，或者除非在使用短语“用于......的操作”或“用于......的步骤”的方法权利要求的情况下，否则权利要求书中记载的元件都不意在是35U.S.C§112(f)的含义内的装置加功能元件。
出于说明和描述的目的已经提供了对实施方式的前述描述。这并非意在是详尽无遗的或限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可互换并且可以在所选择的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述也是如此。也可以以许多方式改变特定实施方式的各个元件或特征。这样的变型不应被认为是背离本公开内容，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开内容的范围内。

Claims (40)

1.一种气候控制***，包括：
两级恒温器，基于检测到与室内温度有关的第一条件来提供第一信号以及基于检测到与所述室内温度有关的第二条件来提供第二信号；
压缩机，能够基于所述第一信号和所述第二信号中的一个或多个以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作；
室内风扇，能够基于所述第一信号和所述第二信号中的一个或多个以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作；以及
控制器，所述控制器如下操作所述压缩机和所述风扇：
响应于所述两级恒温器使所述第一信号有效，最初以所述第一容量和所述第一速度以及随后以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇；
此后响应于所述两级恒温器使所述第二信号有效，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
此后响应于所述两级恒温器使所述第二信号无效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止。
2.根据权利要求1所述的气候控制***，其中：
当所述室内温度与所述两级恒温器的期望温度设置相差第一量时，所述两级恒温器检测到所述第一条件；以及
当所述室内温度与所述两级恒温器的所述期望温度设置相差第二量时，所述两级恒温器检测到所述第二条件。
3.根据权利要求1所述的气候控制***，其中，响应于所述两级恒温器使所述第一信号有效，所述控制器最初以所述第一容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
4.根据权利要求1所述的气候控制***，其中，响应于在分别以所述第二容量和所述第一速度操作了所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，所述两级恒温器使所述第二信号有效。
5.根据权利要求1所述的气候控制***，其中，在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述两级恒温器使所述第二信号有效。
6.根据权利要求1所述的气候控制***，其中，所述两级恒温器使所述第二信号有效达预定时间段并且在所述预定时间段之后使所述第二信号无效。
7.根据权利要求1所述的气候控制***，其中，所述两级恒温器使所述第二信号有效，直到所述室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在所述室内温度与所述期望温度相差小于或等于所述预定量之后，使所述第二信号无效。
8.根据权利要求1所述的气候控制***，其中，在所述第一信号被无效之后，所述控制器关闭所述压缩机和所述风扇。
9.一种控制***，包括：
恒温器，响应于检测到用于将室内温度改变第一量的第一需求来提供第一信号以及响应于检测到用于将所述室内温度改变第二量的第二需求来提供第二信号；
压缩机，能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作；
室内风扇，能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作；以及
控制器，所述控制器如下操作所述压缩机和所述风扇：
响应于所述恒温器使所述第一信号有效，最初以所述第一容量和所述第一速度以及随后以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇；
然后响应于所述恒温器使所述第二信号有效，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
然后响应于所述恒温器使所述第二信号无效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止。
10.根据权利要求9所述的控制***，其中：
当所述室内温度与所述恒温器的期望温度设置相差所述第一量时，所述恒温器检测到所述第一需求；以及
当所述室内温度与所述恒温器的所述期望温度设置相差所述第二量时，所述恒温器检测到所述第二需求。
11.根据权利要求9所述的控制***，其中，响应于所述恒温器使所述第一信号有效，所述控制器最初以所述第一容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
12.根据权利要求9所述的控制***，其中，响应于在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，所述恒温器使所述第二信号有效。
13.根据权利要求9所述的控制***，其中，在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述恒温器使所述第二信号有效。
14.根据权利要求9所述的控制***，其中，所述恒温器使所述第二信号有效达预定时间段，并且在所述预定时间段之后使所述第二信号无效。
15.根据权利要求9所述的控制***，其中，所述恒温器使所述第二信号有效，直到所述室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在所述室内温度与所述期望温度相差小于或等于所述预定量之后使所述第二信号无效。
16.根据权利要求9所述的控制***，其中，在所述第一信号被无效之后，所述控制器关闭所述压缩机和所述风扇。
17.一种***，包括：
压缩机，能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作；
室内风扇，能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作；
恒温器，提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将所述室内温度改变第二量的第二信号；以及
控制器，所述控制器如下操作所述压缩机和所述风扇：
响应于所述恒温器使所述第一信号有效，最初以所述第一容量和所述第一速度以及随后以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇；
然后响应于所述恒温器使所述第二信号有效，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第二信号被无效为止；以及
然后以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止。
18.根据权利要求17所述的***，其中，响应于所述恒温器使所述第一信号有效，所述控制器最初以所述第一容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述风扇达预定时间段并且随后基于室外空气温度以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
19.根据权利要求17所述的***，其中，响应于在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，所述恒温器使所述第二信号有效。
20.根据权利要求17所述的***，其中，在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述恒温器使所述第二信号有效。
21.根据权利要求17所述的***，其中，所述恒温器使所述第二信号有效达预定时间段，并且在所述预定时间段之后使所述第二信号无效。
22.根据权利要求17所述的***，其中，所述恒温器使所述第二信号有效，直到所述室内温度与期望温度相差小于或等于预定量为止，并且在所述室内温度与所述期望温度相差小于或等于所述预定量之后使所述第二信号无效。
23.根据权利要求17所述的***，其中，在所述第一信号被无效之后，所述控制器关闭所述压缩机和所述风扇。
24.一种***，包括：
压缩机，能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作；
室内风扇，能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作；
恒温器，提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将所述室内温度改变第二量的第二信号；以及
控制器，所述控制器如下操作所述压缩机和所述风扇：
响应于所述恒温器使所述第二信号有效，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
随后响应于所述恒温器使所述第二信号无效并且使所述第一信号有效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
25.根据权利要求24所述的***，其中，所述控制器以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止，并且在所述第一信号被无效之后关闭所述压缩机和所述风扇。
26.根据权利要求24所述的***，其中，所述控制器基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
27.一种用于压缩机和室内风扇的方法，所述压缩机能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作，所述室内风扇能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作，所述方法包括：
响应于检测到用于将室内温度改变第一量的第一需求来提供第一信号以及响应于检测到用于将所述室内温度改变第二量的第二需求来提供第二信号；
响应于所述第一信号被有效，最初以所述第一容量和所述第一速度以及随后以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇；
然后响应于所述第二信号被有效，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
然后，响应于所述第二信号被无效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括：响应于所述第一信号被有效，最初以所述第一容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇达预定时间段，并且随后基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
29.根据权利要求27所述的方法，还包括：响应于在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，所述室内温度与期望温度相差大于或等于预定量，使所述第二信号有效。
30.根据权利要求27所述的方法，还包括：在分别以所述第二容量和所述第一速度操作所述压缩机和所述室内风扇达预定时间段之后，使所述第二信号有效。
31.根据权利要求27所述的方法，还包括：使所述第二信号有效达预定时间段，并且在所述预定时间段之后使所述第二信号无效。
32.根据权利要求27所述的方法，还包括：
使所述第二信号有效，直到所述室内温度与期望温度相差小于或等于预定量；以及
在所述室内温度与所述期望温度相差小于或等于所述预定量之后，使所述第二信号无效。
33.根据权利要求27所述的方法，还包括：在所述第一信号被无效之后，关闭所述压缩机和所述风扇。
34.一种用于压缩机和室内风扇的方法，所述压缩机能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作，所述室内风扇能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作，所述方法包括：
提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将所述室内温度改变第二量的第二信号；
响应于所述第二信号被有效，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
随后响应于所述第二信号被无效并且所述第一信号被有效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括：
以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止；以及
在所述第一信号被无效之后，关闭所述压缩机和所述风扇。
36.根据权利要求34所述的方法，还包括：基于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
37.一种***，包括：
压缩机，能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作；
室内风扇，能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作；
恒温器，提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将所述室内温度改变第二量的第二信号；以及
控制器，所述控制器如下操作所述压缩机和所述风扇：
响应于所述恒温器使所述第一信号和所述第二信号有效并且响应于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标大于或等于预定阈值，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
随后响应于所述恒温器使所述第二信号无效同时使所述第一信号仍保持有效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
38.根据权利要求37所述的***，其中，所述控制器以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止，并且在所述第一信号被无效之后关闭所述压缩机和所述风扇。
39.一种用于压缩机和室内风扇的方法，所述压缩机能够以第一容量和比所述第一容量大的第二容量进行操作，所述室内风扇能够以第一速度和比所述第一速度大的第二速度进行操作，所述方法包括：
提供用于将室内温度改变第一量的第一信号以及用于将所述室内温度改变第二量的第二信号；
响应于所述第一信号和所述第二信号有效并且响应于室外空气温度或室外热负荷的其他测量指标大于或等于预定阈值，以所述第二容量和所述第二速度来操作所述压缩机和所述风扇；以及
随后响应于所述第二信号被无效同时所述第一信号保持有效，以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇。
40.根据权利要求39所述的方法，还包括：
以所述第二容量和所述第一速度来操作所述压缩机和所述风扇，直到所述第一信号被无效为止；以及
在所述第一信号被无效之后，关闭所述压缩机和所述风扇。
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