СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОНИРУЕМЫМИ ОКНАМИ
METHOD OF CONTROLLING TINTED WINDOWS

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[1]
Данная заявка заявляет приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/991375 под названием «CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS», поданной 9 мая 2014 года, и является частичным продолжением заявки на патент США № 13/772969 под названием «CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS», поданной 21 февраля 2013 года, которые обе включены в настоящую заявку посредством ссылки в полном объеме и во всех смыслах.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[2]
Варианты реализации, описанные в настоящей заявке, в общем, относятся к оконным контроллерам и связанной с ними прогностической логикой управления для реализации способов управления тонировкой и других функций тонируемых окон (например, электрохромных окон).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[3]
3
Электрохромизм представляет собой явление, в котором материал проявляет обратимое изменение оптических свойств посредством электрохимии при помещении в другое электронное состояние, как правило, с помощью изменения напряжения. Оптическое свойство, как правило, представляет собой одно или несколько из: цвета, прозрачности, оптической плотности и отражающей способности. Один хорошо известный электрохромный материал представляет собой оксид вольфрама (WO). Оксид вольфрама является катодным электрохромным материалом, в котором изменение цвета от прозрачного до синего происходит за счет электрохимического восстановления.
[4]
Электрохромные материалы могут использоваться, например, в окнах домов, для коммерческих и других целей. Цвет, прозрачность, оптическая плотность и/или отражающая способность таких окон могут изменяться посредством внесения изменений в электрохромный материал, то есть, электрохромные окна могут быть затемнены или осветлены с помощью электронных средств. Небольшое напряжение, поданное на электрохромное устройство окна, вызывает их затемнение; изменение полярности напряжения вызывает их осветление. Эта функциональность позволяет управлять количеством света, проходящим через окна, и предоставляет возможность для использования электрохромных окон в качестве энергосберегающих устройств.
[5]
Хотя электрохромизм был открыт в 1960-е годы, к сожалению, электрохромные устройств и особенно электрохромные окна до сих пор испытывают различные проблемы и еще далеки от начала полной реализации своего коммерческого потенциала, несмотря на множество последних достижений в области электрохромной технологии, устройствах и связанных с ними способах изготовления и/или использования электрохромных устройств.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[6]
Представлены системы, способы и устройство для управления переходами электрохромных окон и других тонируемых окон на разные уровни тонирования. Как правило, варианты реализации изобретения содержат прогностическую логику управления для реализации способов управления уровнями тонирования электрохромных окон или других тонируемых окон. В общем случае, логика управления может быть использована в здании или другом архитектурном сооружении, имеющем одно или несколько электрохромных окон, расположенных между внутренней и внешней частями здания. Окна могут иметь различные конфигурации. Например, некоторые из них могут быть вертикальными окнами в офисах или холлах, а другие могут представлять собой световые люки в коридорах. Более конкретно, раскрытые варианты реализации изобретения содержат прогностическую логику управления, которая реализует способ прогнозирования и изменения уровня тонирования одного или нескольких тонируемых окон с непосредственным учетом комфорта использования помещения. Способ может определять уровень тонирования для будущего момента времени, например для обеспечения прогнозируемого времени перехода тонируемых окон.
[7]
Комфорт должен создаваться посредством уменьшения прямого яркого света и/или общего светового излучения, направленного на человека, находящегося в помещении, или на его рабочую зону. В некоторых случаях, комфорт также должен обеспечиваться за счет обеспечения достаточного естественного освещения в данной зоне. Логика управления может также учитывать аспекты энергосбережения. В конкретном варианте реализации, логика управления может содержать один или несколько модулей, при этом по меньшей мере один из модулей связан с учетом комфорта использования помещения. Один или несколько модулей также могут быть связаны с потреблением энергии.
[8]
В соответствии с одним аспектом один или несколько модулей логики управления могут определять уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения в зависимости от прямых солнечных лучей или яркого света, падающих на людей в помещении или зону их деятельности, например их стол. Эти модули могут определить, насколько далеко проникает в помещение солнечный свет в определенный момент времени. Затем модули могут определить оптимальный уровень тонирования, который будет передавать такой уровень освещения, который будет комфортным для человека, находящегося в помещении.
[9]
В соответствии с другим аспектом один или несколько модулей логики управления могут изменять уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения, для дополнительного учета аспектов энергосбережения, исходя из прогнозируемой освещенности при условиях ясного неба. В этом аспекте уровень тонирования может быть затемнен чтобы убедиться, что окно функционирует по меньшей мере также, как и эталонное окно, предусмотренное для установки в здании согласно местным муниципальным нормам или стандартам. Измененный уровень тонирования обеспечит по меньшей мере столько же экономии энергии при охлаждении, сколько и эталонное окно. В некоторых случаях уровень тонирования может быть наоборот осветлен, чтобы обеспечить экономию энергии при отоплении.
[10]
В соответствии с другим аспектом один или несколько модулей логики управления могут изменять уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения и прогнозируемой освещенности при условиях ясного неба для учета фактической освещенности. Фактическая освещенность может отличаться от прогнозируемой освещенности из-за препятствий и отражения света. Для определения фактической освещенности может использоваться фотодатчик или другой тип датчика, который может измерять фактическую освещенность. Эти один или несколько модулей определяют самый светлый уровень тонирования, который передает в помещение столько же или меньше света, чем уровень тонирования, установленный на основе комфорта использования помещения и прогнозируемой освещенности при условиях ясного неба.
[11]
Один вариант реализации изобретения представляет собой способ управления тонировкой тонируемого окна с учетом комфорта использования помещения в здании. Тонируемое окно расположено между внутренней и внешней частями здания. Способ прогнозирует оптимальный уровень тонирования для тонируемого окна в будущий момент времени на основе глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение через тонируемое окно в будущий момент времени и типа пространства в помещении. Способ включает выдачу команд по сети для перевода тонировки тонируемого окна на определенный уровень тонирования.
[12]
Другой вариант реализации изобретения представляет собой контроллер для управления тонировкой тонируемого окна с учетом комфорта использования помещения в здании. Тонируемое окно расположено между внутренней и внешней частями здания. Контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью определения уровня тонирования для тонируемого окна на основе глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение через тонируемое окно и типа пространства в помещении. Контроллер также содержит широтно-импульсный модулятор (ШИМ), соединенный по сети с процессором и с тонируемым окном. Широтно-импульсный модулятор выполнен с возможностью приема уровня тонирования от процессора и отправки сигнала с командами по сети для перевода тонировки тонируемых окон на определенный уровень тонирования.
[13]
Другой вариант реализации изобретения представляет собой главный контроллер для управления тонировкой тонируемого окна с учетом комфорта использования помещения в здании. Тонируемое окно расположено между внутренней и внешней частями здания. Главный контроллер содержит машиночитаемый носитель и процессор, соединенный с машиночитаемым носителем и соединенный с локальным оконным контроллером тонируемого окна. Машиночитаемый носитель имеет конфигурационный файл с типом пространства, связанным с тонируемым окном. Процессор выполнен с возможностью получения типа пространства от машиночитаемого носителя, определения уровня тонирования для тонируемого окна на основе глубины проникновения прямого солнечного света в помещение через тонируемые окна и типа пространства, а также отправки команд тонирования по сети локальному оконному контроллеру для перевода тонировки тонируемого окна на определенный уровень тонирования.
[14]
Другой вариант реализации изобретения представляет собой способ управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон в зоне здания с учетом комфорта использования помещения. Способ позволяет рассчитать будущий момент времени на основе настоящего времени и на основе прогнозируемого времени перехода типового окна этой зоны. Способ также прогнозирует положение солнца в будущий момент времени и определяет программу, предусмотренную пользователем в графике. Программа содержит логику для определения уровня тонирования на основе одной или нескольких независимых переменных. Способ также использует данную программу для определения уровня тонирования на основе прогнозируемого положения солнца в будущий момент времени и комфорта использования помещения. Способ также передает команды одному или нескольким тонируемым окнам для перевода тонировки на определенный уровень тонирования.
[15]
Другой вариант реализации изобретения представляет собой оконный контроллер для управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон в зоне здания с учетом комфорта использования помещения. Оконный контроллер содержит машиночитаемый носитель, имеющий прогностическую логику управления, а также содержащий данные по объекту и связанные с зоной данные по зоне/группе. Оконный контроллер дополнительно содержит процессор, соединенный с машиночитаемым носителем и соединенный с тонируемым окном. Процессор выполнен с возможностью расчета будущего момента времени на основе настоящего времени и прогнозируемого времени перехода типового окна этой зоны. Процессор также выполнен с возможностью прогнозирования положения солнца в будущий момент времени и определения программы, предусмотренной пользователем в графике. Программа содержит логику для определения уровня тонирования на основе одной или нескольких независимых переменных. Процессор также выполнен с возможностью применения установленной программы для определения уровня тонирования с использованием прогнозируемого положения солнца в будущий момент времени и на основе комфорта использования помещения. Процессор также выполнен с возможностью передачи команд одному или нескольким тонируемым окнам в зоне для перевода тонировки на определенный уровень тонирования.
[16]
Некоторые аспекты включают способы управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон с учетом комфорта использования помещения в здании. Один способ включает определение пересечения между используемым участком и трехмерной проекцией дневного света через одно или несколько тонируемых окон; использование области пересечения для определения уровня тонирования одного или нескольких тонируемых окон; и отправку команд для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на определенный уровень тонирования. В некоторых случаях трехмерная проекция является проекцией одного или нескольких тонируемых окон внутри помещения от солнечных лучей. Направление проекции в некоторых случаях может быть определено на основе азимута и высоты солнца. В некоторых случаях область пересечения трехмерной проекции дневного света с рассматриваемой плоскостью является P-изображением и уровень тонирования определяется на основе величины перекрытия P-изображений используемым участком, а определение уровня тонирования основано на указанной величине перекрытия. В некоторых случаях уровень тонирования определяется на основе процента перекрытия P-изображения используемым участком.
[17]
Некоторые аспекты включают контроллеры для управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон с учетом комфорта использования помещения. В некоторых случаях контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью определения пересечения между трехмерной проекцией дневного света через одно или несколько тонируемых окон и рассматриваемой плоскостью, определение перекрытия области пересечения используемым участком, использование установленного перекрытия для определения уровня тонирования одного или нескольких тонируемых окон, и выдачу команд для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на определенный уровень тонирования. В некоторых аспектах, контроллер также содержит широтно-импульсный модулятор, соединенный по сети с процессором и с тонируемым окном. Широтно-импульсный модулятор выполнен с возможностью приема определенного уровня тонирования от процессора и отправки сигнала с командами по сети для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на определенный уровень тонирования. В соответствии с некоторыми аспектами, область пересечения трехмерной проекции дневного света с рассматриваемой плоскостью представляет собой P-изображение, при этом определение P-изображения включает определение эффективной апертуры одного или нескольких тонируемых окон и геометрического центра эффективной апертуры, определение смещения P-изображения от геометрического центра, основанное на азимуте и высоте солнца, а также определение P-изображения посредством генерирования площади эффективной апертуры вокруг смещения P-изображения на рассматриваемой плоскости.
[18]
Некоторые аспекты включают способы управления тонировкой одного или нескольких тонируемых окон с учетом комфорта использования помещения в здании. В некоторых случаях, способы включают определение того, установлен ли на настоящий момент времени один или несколько таймеров; а также определение отфильтрованного уровня тонирования в случае, если не установлен один или несколько таймеров, и выдачу команд для перевода тонировки одного или нескольких тонируемых окон на отфильтрованный уровень тонирования. В некоторых случаях, определение отфильтрованного уровня тонирования включает определение среднего значения последовательности коротких интервалов на основе показаний одного или нескольких датчиков, определение среднего значения первой последовательности длинных интервалов на основе показаний одного или нескольких датчиков, установку величины освещенности равной среднему значению последовательности коротких интервалов и установку первого таймера в случае, если разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и больше положительного порогового значения, а также установку уровня освещенности равной среднему значению первой последовательности длинных интервалов в случае, если разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и меньше положительного порогового значения или отрицательна и меньше отрицательного порогового значения.
[19]
Эти и другие характерные особенности и варианты реализации изобретения будут описаны более подробно далее со ссылками на графические материалы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[20] На Фиг. 1A-1C
проиллюстрированы схематические изображения электрохромных устройств, размещенных на стеклянных подложках, то есть электрохромных стеклах.
[21] На Фиг. 2A
2B
Фиг. 1A-1C
и проиллюстрированы схематические изображения поперечного сечения электрохромных стекол, изображенных на и включенных в стеклопакет (IGU).
[22] Фиг. 3A
иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства.
[23] Фиг. 3B
иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства в просветленном состоянии (или переходящего в просветленное состояние).
[24] Фиг. 3C
Фиг. 3B
иллюстрирует схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства, проиллюстрированного на , но в тонированном состоянии (или переходящего в тонированное состояние).
[25] Фиг. 4
иллюстрирует упрощенную блок-схему компонентов оконного контроллера.
[26] Фиг. 5
иллюстрирует схему помещения, содержащего тонируемое окно и по меньшей мере один датчик, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[27] На Фиг. 6A-6C
проиллюстрированы схемы, отображающие информацию, собранную каждым из трех модулей A, B и C примерной логики управления в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[28] Фиг. 7
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую некоторые этапы прогностической логики управления для способа управления одним или несколькими электрохромными окнами в здании в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[29] Фиг. 8
Фиг. 7
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конкретную реализацию блока логики управления, проиллюстрированного на .
[30] Фиг. 9
представляет собой блок-схему, подробно описывающую модуль A, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[31] Фиг. 10
представляет собой пример справочной таблицы по занятости помещения в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[32] Фиг. 11A
иллюстрирует схему помещения, содержащего электрохромное окно с типом пространства, определяющимся столом 1, расположенным рядом с окном, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[33] Фиг. 11B
Фиг. 11A
иллюстрирует схему помещения, содержащего электрохромное окно с типом пространства, определяющимся столом 2, расположенным дальше от окна по сравнению с , в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[34] Фиг. 12
представляет собой блок-схему, подробно описывающую модуль B, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[35] Фиг. 13
представляет собой блок-схему, подробно описывающую модуль C, в соответствии с раскрытыми вариантами реализации изобретения.
[36] Фиг. 14
Фиг. 7
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другой вариант реализации блока логики управления, изображенной на .
[37] Фиг. 15
иллюстрирует структурную схему варианта реализации автоматизированной системы управления зданием.
[38] Фиг. 16
иллюстрирует блок-схему варианта реализации сети здания.
[39] Фиг. 17
представляет собой блок-схему элементов системы для управления функциями одного или нескольких тонируемых окон здания.
[40] Фиг. 18
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую прогностическую логику управления для способа управления переходом уровней тонирования одного или нескольких тонируемых окон (например, электрохромных окон) в здании.
[41] Фиг. 19
является снимком экрана примерного пользовательского интерфейса, используемого для ввода информации для графика с целью генерирования графика, используемого оконным контроллером, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[42] Фиг. 20
иллюстрирует пример справочной таблицы по занятости помещения и схемы помещения со столом и окном, показывающий связь между углом приема, углом падения солнечных лучей и глубиной проникновения в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[43] На Фиг. 21A
21B
21C
, и проиллюстрированы схематические чертежи плана части здания, имеющей три различных типа пространства, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[44] Фиг. 22
представляет собой блок-схему подсистемы, которая может содержаться в оконных контроллерах, используемых для управления уровнем тонирования одного или нескольких тонируемых окон, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[45] Фиг. 23
представляет собой диаграмму показаний датчика освещенности, снятых на протяжении дня, который начинается с тумана, который быстро рассеивается, и позже переходит к солнечной погоде в тот же день.
[46] Фиг. 24A
Фиг. 7
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конкретную реализацию блока логики управления, проиллюстрированной на .
[47] Фиг. 24B
представляет собой диаграмму показаний датчика освещенности, снятых на протяжении дня при облачной погоде утром и при солнечной погоде позже в тот же день и соответствующих верхнему и нижнему предельным значениям.
[48] Фиг. 25A
представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательности интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[49] Фиг. 25B иллюстрирует помещение со столом и критический угол помещения, в пределах которого солнце светит на человека, сидящего за столом.
[50] Фиг. 26A
иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время обычного дня, и связанные с ними установленные состояния тонирования, определенные с помощью способа управления с использованием интервальных фильтров, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[51] Фиг. 26B
иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время облачного дня с кратковременными скачками, и связанные с ними установленные состояния тонирования, определенные с помощью способа управления с использованием интервальных фильтров, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[52] Фиг. 27A
t
представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательности коротких интервалов и средние значения последовательности длинных интервалов, определенных на протяжении времени в течение дня.
[53] Фиг. 27B
Фиг. 27A
представляет собой диаграмму показаний датчика на и соответствующего уровня тонирования, определенного модулем B, и уровня тонирования, определенного модулем С, в течение дня.
[54] Фиг. 28A
представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательности интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[55] Фиг. 28B
t
представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательности коротких интервалов и средние значения последовательности длинных интервалов, определенных на протяжении времени в течение дня.
[56] Фиг. 29A
представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательности интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[57] Фиг. 29B
t
представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательности коротких интервалов и средние значения последовательности длинных интервалов, определенных на протяжении времени в течение дня.
[58] Фиг. 30
представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка для иллюстрации трехмерной проекции дневного света сквозь помещение на пол, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[59] Фиг. 31
Фиг. 30
представляет собой схематическое изображение вида сбоку и вида сверху на помещение, изображенное на , с проекцией на стол в помещении, в соответствии с вариантом реализации изобретения.
[60] Фиг. 32
представляет собой схематическое изображение вида сбоку и вида сверху на помещение с горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка, в соответствии с вариантом реализации изобретения.
[61] Фиг. 33
представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру и вторую апертуру, в соответствии с вариантом реализации изобретения.
[62] Фиг. 34
иллюстрирует схематическое изображение вида сбоку на помещение с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру и вторую апертуру и со столом в соответствии с вариантом реализации изобретения.
[63] Фиг. 35
представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с многогранным световым люком, имеющим блокирующую свет грань, в соответствии с вариантом реализации изобретения.
[64] Фиг. 36
представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее способ, обеспечивающий конечное состояние тонирования, соответствующее относительной части используемого участка, покрытого ярким светом, в соответствии с вариантом реализации изобретения.
[65] Фиг. 37
этап 700
Фиг. 8
представляет собой блок-схему, подробно описывающую на в соответствии с вариантами реализации модуля A, в которых используется трехмерная проекция дневного света.
[66] Фиг. 38
представляет собой схематическое изображение вида сбоку на помещение с несколькими многогранными световыми люками и проекцией в соответствии с вариантами реализации изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[67] Для обеспечения полного понимания представленных вариантов реализации изобретения в нижеследующем подробном описании изложены многочисленные конкретные детали. Описанные варианты реализации изобретения могут быть реализованы без некоторых или всех этих конкретных деталей. В других примерах хорошо известные технологические операции не были подробно описаны, чтобы излишне не загромождать раскрытые варианты реализации изобретения. Хотя раскрытые варианты реализации изобретения будут описаны в сочетании с особыми вариантами реализации, необходимо понимать, что они не предназначены для ограничения раскрытых вариантов реализации изобретения.
[68] I. Обзор электрохромных устройств
[69]
Следует понимать, что в то время как раскрытые варианты сосредоточены на электрохромных окнах (также упоминаемых как умные окна), описанные в настоящей заявке на изобретение могут применяться к другим типам тонируемых окон. Например, тонируемое окно, содержащее жидкокристаллическое устройство или механизм взвешенных частиц вместо электрохромного устройства, может быть включено в любой из раскрытых вариантов реализации изобретения.
[70]
Для того чтобы ознакомить читателя с вариантами реализации систем, оконных контроллеров и способов, раскрытых в настоящей заявке, представлено краткое описание электрохромных устройств. Это предварительное описание электрохромных устройств приведено только в общих положениях, и описанные далее варианты реализации систем, оконных контроллеров и способов не ограничены конкретными особенностями и процессами изготовления, указанными в предварительном описании.
[71]
Фиг. 1A-1C
Фиг. 1A
Фиг. 1C
100
105
Фиг. 1B
Фиг. 1C
100
Фиг. 1C
100
Фиг. 1A
105
140
105
110
115
115
110
115
125
130
125
120
115
110
120
115
Фиг. 1A
Конкретный пример реализации электрохромного стекла описывается со ссылкой на для того, чтобы проиллюстрировать варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке. представляет собой изображение поперечного сечения (см. сечение по линии Xʹ-Xʹ на ) электрохромного стекла , которое изготавливается начиная с листа стекла . иллюстрирует вид с торца (см. проекцию по линии Y-Yʹ на ) электрохромного стекла и иллюстрирует вид сверху электрохромного стекла . иллюстрирует электрохромное стекло после изготовления на стеклянном листе , на котором удалены кромки для формирования поверхности , расположенной по всему периметру стекла. Электрохромное стекло также было выгравировано лазером и на нем были установлены электрические шины. Стеклянный лист имеет диффузионный барьер , и первый прозрачный проводящий оксидный слой (ППО) , осажденный на диффузионный барьер. В этом примере, в процессе удаления кромки удаляется и ППО и диффузионный барьер , но в других вариантах реализации изобретения удаляется только ППО, оставляя диффузионный барьер нетронутым. ППО является первым из двух проводящих слоев, используемых для формирования электродов электрохромного устройства, изготовленного на стеклянном листе. В этом примере стеклянный лист содержит стеклянную основу и слой диффузионного барьера. Таким образом, в этом примере сначала формируется диффузионный барьер, а затем формируется первый ППО, электрохромный пакет , (например, включающий электрохромный слой, ионопроводящий и противоэлектродный слои), и второй ППО . В одном варианте реализации изобретения электрохромное устройство (электрохромный пакет и второй ППО) изготавливается по интегрированной системе осаждения, в которой стеклянный лист никогда не покидает интегрированную систему осаждения в процессе изготовления пакета. В одном варианте реализации изобретения первый слой ППО также изготовлен с использованием интегрированной системы осаждения, в которой стеклянный лист не покидает интегрированную систему осаждения в процессе осаждения электрохромного пакета и (второго) слоя ППО. В одном варианте реализации изобретения все слои (диффузионный барьер, первый ППО, электрохромный пакет, и второй ППО) осаждаются в интегрированной системе осаждения, в которой стеклянный лист не покидает интегрированную систему осаждения в процессе осаждения слоев. В этом примере, перед осаждением электрохромного пакета , изолирующая канавка прорезается через ППО и диффузионный барьер . Канавка выполнена при соблюдении электрической изоляции области ППО , которая будет находиться ниже электрической шины 1 после завершения изготовления (смотри ). Это сделано для того, чтобы избежать создание заряда и нежелательного тонирования электрохромного устройства ниже электрической шины.
[72]
Фиг. 1A
140,
150
155
160
165
150
160
165
155
130
115
150
155
160
165
135
145
170
175
150
160
165
155
После формирования электрохромного устройства, выполняется удаление кромки и дополнительная лазерная гравировка. иллюстрирует поверхности где устройство было удалено, в данном примере это область по периметру выгравированных лазером канавок , , и . Канавки , и проходят через электрохромный пакет, а также через первый ППО и диффузионный барьер. Канавка проходит через второй ППО и электрохромный пакет, но не проходит через первый ППО . Выгравированные лазером канавки , , , и выполняются для изоляции частей электрохромного устройства , , , и , которые потенциально были повреждены в процессе удаления кромки с исправного электрохромного устройства. В этом примере, выгравированные лазером канавки , , и проходят через первый ППО, чтобы усилить изоляцию устройства (выгравированная лазером канавка не проходит через первый ППО, в противном случае она бы прервала электрическую связь шины 2 с первым ППО и, таким образом, с электрохромным пакетом). Лазер или лазеры, используемые для процессов лазерной гравировки, как правило, но не обязательно, представляют собой импульсные лазеры, например, твердотельные лазеры с диодной накачкой. Например, процессы лазерной гравировки могут быть выполнены с помощью подходящего лазера от IPG Photonics (Оксфорд, штат Массачусетс), или от Ekspla (Вильнюс, Литва). Гравировка также может быть выполнена механически, например, с помощью алмазного резца. Специалист в данной области техники оценит то, что процессы лазерной гравировки могут быть выполнены для различных глубин и/или завершены в едином процессе, в зависимости от того, изменяется или нет глубина лазерной резки вдоль непрерывного контура по периметру электрохромного устройства. В одном варианте реализации изобретения удаление кромки выполняется до глубины первого ППО.
[73]
После завершения лазерной гравировки устанавливаются электрические шины. Непроникающая шина 1 прикладывается ко второму ППО. Непроникающая шина 2 прикладывается к области, где устройство не было осаждено (например, из-за маски для защиты первого ППО от осаждения устройства), в контакте с первым ППО или в данном примере там, где был использован процесс удаления кромки (например, лазерная абляция с использованием устройства, имеющего двухкоординатный или трехкоординатный гальванометр) для удаления материала вплоть до первого ППО. В этом примере обе шины: шина 1 и шина 2 являются непроникающими шинами. Проникающая шина является шиной, которая, как правило, вдавливается в электрохромный пакет для создания контакта с ППО в нижней части пакета. Непроникающая шина является такой шиной, которая не проникает в слои электрохромного пакета, а скорее создает электрический и физический контакт на поверхности проводящего слоя, например, ППО.
[74]
Слои ППО могут быть электрически соединены с использованием нетрадиционной шины, например, шины, изготовленной c помощью таких технологий трафаретной печати как растр и литография. В одном варианте реализации изобретения электрическая связь устанавливается с прозрачными проводящими слоями устройства посредством шелкографии (или с помощью другого способа трафаретной печати) проводящей пастой с последующей термообработкой или спеканием пасты. Преимущества использования описанной выше принципиальной схемы устройства включают, например, упрощение производства и уменьшение лазерной гравировки по сравнению с традиционными способами, которые используют проникающие шины.
[75]
140
После подсоединения шин устройство интегрируется в изолированный стеклопакет (ИСП), который содержит, например, электрические соединения шин и тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения одна или обе электрические шины находятся внутри готового ИСП, однако в одном варианте реализации изобретения одна шина находится вне уплотнения ИСП, и одна электрическая шина находится внутри ИСП. В первом варианте реализации изобретения поверхность используется для создания уплотнения одной стороной ограничителя, используемого для формирования ИСП. Таким образом, провода или другие соединения к шинам проходят между ограничителем и стеклом. Поскольку многие ограничители выполнены из металла, например, из нержавеющей стали, являющейся проводником, то желательно принять меры для предотвращения короткого замыкания из-за электрического соединения между шиной и ее выводом с металлическим ограничителем.
[76]
Как описано выше, после подсоединения шин устройство интегрируется в ИСП, который содержит, например, электрические соединения шин и тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, одна или обе электрические шины находятся внутри основного уплотнения готового ИСП.
[77] Фиг. 2A
Фиг. 1A-1C
200
205
210
210
200
210
201
Фиг. 2B
201
230
235
205
215
205
210
205
220
220
225
иллюстрирует схематические изображения поперечного сечения электрохромного окна, описанного по отношению к и интегрированных в ИСП . Ограничитель используется для отделения электрохромного стекла от второго стекла . Второе стекло в ИСП не является электрохромным стеклом, тем не менее, раскрытые в настоящей заявке варианты реализации изобретения таким образом не ограничены. Например, стекло может иметь на себе электрохромное устройство и/или одно или несколько покрытий, таких как энергосберегающие покрытия и тому подобное. Стекло также может быть ламинированным стеклом, например таким, как проиллюстрировано на (стекло ламинируют на армирующее стекло , посредством полимера ). Между ограничителем и первым слоем ППО электрохромного стекла расположен основной уплотнительный материал . Этот основной уплотнительный материал также расположен между ограничителем и вторым листом стекла . По периметру ограничителя расположено дополнительное уплотнение . Электрические соединения/концевые выводы шины проходят через уплотнения для соединения с контроллером. Дополнительное уплотнение может быть намного толще, как проиллюстрировано. Эти уплотнения способствуют в недопущении влаги во внутреннее пространство ИСП . Они также служат для предотвращения утечки аргона или другого газа из внутренней части ИСП.
[78] Фиг. 3A
300
300
302
304
306
308
310
314
304
306
308
310
314
320
316
320
схематически изображает поперечное сечение электрохромного устройства . Электрохромное устройство содержит подложку , первый проводящий слой (ПС) , электрохромный слой (ЭС) , ионопроводящий слой (ИП) , слой противоэлектрода (ПЭ) , и второй проводящий слой (ПС) . Слои , , , , и в совокупности называют электрохромным пакетом . Источник напряжения выполнен с возможностью подачи электрического потенциала через электрохромный пакет и вызывает переход электрохромного устройства из, например, просветленного состояния в тонированное состояние (проиллюстрировано). Порядок слоев может быть изменен по отношению к подложке.
[79]
Электрохромные устройства, имеющие различные слои, как описано выше, могут быть изготовлены в виде любых полупроводниковых устройств и/или любых неорганических устройств, имеющих низкую дефектность. Такие устройства и способы их изготовления более подробно описаны в заявке на патент США № 12/645111 под названием «Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices», поданной 22 декабря 2009 года на имя Mark Kozlowski и др., а также в заявке на патент США № 12/645159 под названием «Electrochromic Devices», поданной 22 декабря 2009 года на имя Zhongchun Wang и др., обе из которых в полном объеме включены в настоящую заявку посредством ссылки. Тем не менее, следует понимать, что любой один или несколько слоев в пакете может содержать некоторое количество органического материала. То же самое можно сказать и про жидкости, которые могут присутствовать в одном или нескольких слоях в небольших количествах. Следует также понимать, что полупроводниковый материал может быть осажден или образован иным образом с помощью процессов, использующих жидкие компоненты, например некоторые процессы, использующие золь-гели или химическое осаждение из газовой фазы.
[80]
Кроме того, следует понимать, что пример с переходом между просветленным состоянием и тонированным состоянием не является ограничивающим, и предполагает только один из многих примеров электрохромного перехода, который может быть реализован. Всякий раз, когда приводится пример перехода от просветленного до тонированного состояния, соответствующее устройство или процесс включает и другие переходы между оптическими состояниями, такими как неотражающее и отражающее, прозрачное и непрозрачное и т.д., если иное не указано в настоящей заявке (включая предшествующее описание). Кроме того, термин «просветленное» относится к оптически нейтральному состоянию, например, бесцветному, прозрачному или полупрозрачному. Более того, «цвет» электрохромного перехода не ограничивается какой-либо конкретной длиной волны или диапазоном длин волн, если иное не указано в настоящей заявке. Как понятно специалистам в данной области техники, выбор оптимальных электрохромного и противоэлектродного материалов определяет соответствующий оптический переход.
[81]
320
310
308
306
В вариантах реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, электрохромное устройство выполнено с возможностью обратимо переходить между просветленным состоянием и тонированным состоянием. В некоторых случаях, когда устройство находится в просветленном состоянии, потенциал прикладывается к электрохромному пакету таким образом, что доступные в пакете ионы располагаются преимущественно в противоэлектроде . Когда потенциал на электрохромном пакете восстанавливается, ионы перемещаются через ионопроводящий слой к электрохромному материалу и вызывают переход материала в тонированное состояние. Аналогичным образом, электрохромное устройство из описанных в настоящей заявке вариантов реализации изобретения выполнено с возможностью обратимо переходить между различными уровнями тонирования (например, просветленное состояние, состояние максимального тонирования, а также промежуточные уровни между просветленным состоянием и состоянием максимального тонирования).
[82]
Фиг. 3A
316
316
316
Снова обращаясь к , источник напряжения может быть выполнен с возможностью работы сообща с датчиком освещенности и другими датчиками состояния окружающей среды. Как описано в настоящей заявке, источник напряжения взаимодействует с контроллером устройства (не проиллюстрирован на этой фигуре). Кроме того, источник напряжения может взаимодействовать с системой управления энергопотреблением, которая управляет электрохромным устройством в соответствии с различными критериями, такими как время года, время суток и измеренные условия окружающей среды. Такая система управления энергопотреблением, в сочетании с большой площадью электрохромных устройств (например, электрохромное окно), может значительно снизить энергопотребление здания.
[83]
302
Любой материал, имеющий подходящие оптические, электрические, термические и механические свойства может быть использован в качестве подложки . Такие подложки включают, например, стекло, пластик и материалы зеркал. Подходящие стекла включают либо прозрачное, либо тонированное известково-натриевое стекло, включая известково-натриевое флоат-стекло. Стекло может быть закаленным или незакаленным.
[84]
Во многих случаях, подложка представляет собой оконное стекло, размером, подходящим для окон жилых помещений. Размер такого оконного стекла может варьироваться в широких пределах в зависимости от конкретных потребностей жилья. В других случаях, подложка представляет собой архитектурное стекло. Архитектурное стекло, как правило, используется в коммерческих зданиях, но также может быть использовано в жилых зданиях и, как правило, хотя и не обязательно, отделяет внутреннюю среду от внешней среды. В некоторых вариантах реализации изобретения, архитектурное стекло имеет размеры по меньшей мере 20 дюймов (51 см) на 20 дюймов (51 см), и может быть значительно больше, например, 80 дюймов (203 см) на 120 дюймов (305 см). Архитектурное стекло, как правило, бывает толщиной по меньшей мере около 2 мм, и в как правило толщина находится в промежутке от около 3 мм до около 6 мм. Конечно, электрохромные устройства масштабируемы к подложкам в меньшей или большей степени, чем архитектурное стекло. Кроме того, электрохромное устройство может быть установлено на зеркало любого размера и формы.
[85]
302
304
304
314
304
314
304
314
На верхней части подложки расположен проводящий слой . В некоторых вариантах реализации изобретения один или оба проводящих слоя и являются неорганическими и/или полупроводниковыми. Проводящие слои и могут быть изготовлены из нескольких различных материалов, в том числе проводящих оксидов, тонких металлических покрытий, проводящих нитридов металлов и композитных проводников. Как правило, проводящие слои и прозрачны, по меньшей мере в том диапазоне длин волн, в котором электрохромизм проявляется посредством электрохромного слоя. Прозрачные проводящие оксиды включают оксиды металлов и оксиды металлов, легированные одним или несколькими металлами. Примеры таких оксидов металлов и легированных оксидов металлов включают оксид индия, оксид индия и олова, легированный оксид индия, оксид олова, легированный оксид олова, оксид цинка, оксид алюминия и цинка, легированный оксид цинка, оксид рутения, легированный оксид рутения и тому подобное. Поскольку оксиды часто используются в этих слоях, их иногда называют слоями «прозрачного проводящего оксида» (ППО). Также могут быть использованы по существу прозрачные тонкие металлические покрытия, и комбинации ППО с металлическими покрытиями.
[86]
316
320
304
314
316
304
314
304
314
316
Функцией проводящих слоев является распространение электрического потенциала, обеспечиваемого источником напряжения , через поверхности электрохромного пакета во внутренние области пакета с относительно небольшим омическим падением потенциала. Электрический потенциал передается проводящим слоям через электрические соединения. В некоторых вариантах реализации изобретения, одна электрическая шина, находящаяся в контакте с проводящим слоем и одна электрическая шина, находящаяся в контакте с проводящим слоем , обеспечивают электрическое соединение между источником напряжения и проводящими слоями и . Проводящие слои и также могут быть подключены к источнику напряжения с помощью других обычных средств.
[87]
304
306
306
306
310
Верхний проводящий слой является электрохромным слоем . В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромный слой является неорганическим и/или полупроводниковым. Электрохромный слой может содержать любой один или несколько из множества различных электрохромных материалов, в том числе оксиды металлов. Такие оксиды металлов включают оксид вольфрама (WO3), оксид молибдена (MoO3), оксид ниобия (Nb2O5), оксид титана (TiO2), оксид меди (CuO), оксид иридия (Ir2O3), оксид хрома (Cr2O3), оксид марганца (Mn2O3), оксид ванадия (V2O5), оксид никеля (Ni2O3), оксид кобальта (Co2O3) и тому подобное. Во время работы электрохромный слой передает ионы противоэлектродному слою и принимает от него ионы для осуществления оптических переходов.
[88]
Как правило, тонирование (или изменение какого-либо оптического свойства - например, оптической плотности, отражающей способности и прозрачности) электрохромного материала осуществляется с помощью реверсивного ввода ионов в материал (например, интеркаляции) и соответствующей подачи балансирующего заряда электрона. Обычно некоторая часть ионов, ответственных за оптический переход, необратимо связывается в электрохромном материале. Некоторые или все из необратимо связанных ионов используются для компенсации «слепого заряда» в материале. В большинстве электрохромных материалов, подходящие ионы включают ионы лития (Li +) и ионы водорода (H +) (то есть, протоны). И все же в некоторых случаях могут подойти и другие ионы. В различных вариантах реализации изобретения для воспроизведения электрохромного явления используются ионы лития. Интеркаляция ионов лития в оксид вольфрама (WO3-y (0 < y≤~0.3)) приводит к изменению тонировки оксида вольфрама от прозрачной (просветленное состояние) до синей (тонированное состояние).
[89]
Фиг. 3A
320
308
306
310
310
Снова обращаясь к , в электрохромном пакете , ионопроводящий слой расположен между электрохромным слоем и противоэлектродным слоем . В некоторых вариантах реализации изобретения противоэлектродный слой является неорганическим и/или полупроводниковым. Противоэлектродный слой может содержать один или несколько из множества различных материалов, которые работают в качестве емкости для ионов, когда электрохромное устройство находится в просветленном состоянии. Во время электрохромного перехода, инициированного, например, применением соответствующего электрического потенциала, противоэлектродный слой переносит некоторые или все из содержащихся в нем ионов в электрохромный слой, переводя электрохромный слой в тонированное состояние. При этом, в случае NiWO, противоэлектродный слой тонируется при потере ионов.
[90]
В некоторых вариантах реализации изобретения, подходящие для противоэлектрода материалы, дополнительные для WO3, включают оксид никеля (NiO), оксид никеля и вольфрама (NiWO), оксид никеля и ванадия, оксид никеля и хрома, оксид никеля и алюминия, оксид никеля и марганца, оксид никеля и магния, оксид хрома (Cr2O3), оксид марганца (MnO2), и берлинскую лазурь.
[91]
310
310
306
Когда убирается заряд из противоэлектрода , изготовленного из оксида никеля и вольфрама (то есть, ионы перемещаются из противоэлектрода в электрохромный слой ), противоэлектродный слой будет переходить из прозрачного состояния в тонированное состояние.
[92]
306
310
308
308
308
308
В проиллюстрированном электрохромном устройстве между электрохромным слоем и противоэлектродным слоем расположен ионопроводящий слой . Ионопроводящий слой служит в качестве среды, через которую перемещают ионы (аналогично электролиту), во время переходов электрохромного устройства из просветленного состояния в тонированное состояние. Предпочтительно, чтобы ионопроводящий слой обладал высокой проводимостью для соответствующих ионов электрохромного и противоэлектродных слоев, но имел достаточно низкую электронную проводимость, чтобы происходило незначительное перемещение электронов в процессе нормальной работы. Тонкий ионопроводящий слой с высокой ионной проводимостью позволяет быстрое перемещение ионов и, следовательно, быстрый переход электрохромных устройств высокой производительности. В некоторых вариантах реализации изобретения ионопроводящий слой является неорганическим и/или полупроводниковым.
[93]
308
Примеры подходящих ионопроводящих слоев (для электрохромных устройств, имеющих отдельный ИП слой) включают силикаты, оксиды кремния, оксиды вольфрама, оксиды тантала, оксиды ниобия и бораты. Эти материалы могут быть легированы различными добавками, включая литий. Легированные литием оксиды кремния включают литий кремний-алюминий-оксид. В некоторых вариантах реализации изобретения ионопроводящий слой имеет структуру на силикатной основе. В некоторых вариантах реализации изобретения кремний-алюминий-оксид (SiAlO) используется в качестве ионопроводящего слоя .
[94]
300
300
300
300
Электрохромное устройство может включать один или несколько дополнительных слоев (не проиллюстрированы), таких как один или несколько пассивных слоев. Пассивные слои, используемые для улучшения определенных оптических свойств, могут быть включены в электрохромное устройство . Пассивные слои для обеспечения устойчивости к влаге или царапинам также могут быть включены в электрохромное устройство . Например, проводящие слои могут быть покрыты противоотражающим или защитным оксидным или нитридным слоями. Другие пассивные слои могут служить для герметичного уплотнения электрохромного устройства .
[95] Фиг. 3B
400
406
410
400
402
404
408
414
представляет собой схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства в просветленном состоянии (или переходящего в просветленное состояние). В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения электрохромное устройство содержит электрохромный слой (ЭХ) оксида вольфрама и противоэлектродный слой (ПЭ) оксида никеля и вольфрама . Электрохромное устройство также включает подложку , проводящий слой (ПС) , ионопроводящий слой (ИП) , и проводящий слой (ПС) .
[96]
416
420
404
414
Фиг. 3A
410
Источник питания выполнен с возможностью подачи потенциала и/или тока на электрохромный пакет через подходящие соединения (например, электрические шины) к проводящим слоям и . В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения источник напряжения выполнен с возможностью подачи потенциала в несколько вольт для управления переходом устройства из одного оптического состояния в другое. Полярность потенциала, как проиллюстрировано на такова, что ионы (в данном примере ионы лития) сначала переходят (как проиллюстрировано пунктирной стрелкой) в противоэлектродный слой оксида никеля и вольфрама
[97] Фиг. 3C
400
Фиг. 3B
Фиг. 3C
416
408
406
406
410
406
410
представляет собой схематическое изображение поперечного сечения электрохромного устройства , изображенного на , но в тонированном состоянии (или переходящего в тонированное состояние). На , полярность источника напряжения изменена на обратную, чтобы сделать электрохромный слой более отрицательным для приема дополнительных ионов лития и, таким образом, для перехода в тонированное состояние. Как указано пунктирной стрелкой, ионы лития перемещаются через ионопроводящий слой к электрохромному слою оксида вольфрама . Электрохромный слой оксида вольфрама проиллюстрирован в тонированном состоянии. Противоэлектрод из оксида никеля и вольфрама также проиллюстрирован в тонированном состоянии. Как упоминалось выше, оксид никеля и вольфрама становится все более непрозрачным, поскольку он теряет (деинтеркалирует) ионы лития. В этом примере присутствует взаимно усиливающий эффект, при котором переходу в тонированные состояния для обоих слоев и способствует уменьшение количества света, проходящего через пакет и подложку.
[98]
Как было описано выше, электрохромное устройство может содержать электрохромный (ЭХ) электродный слой и противоэлектродный (ПЭ) слой, разделенные с помощью ионопроводящеого (ИП) слоя, который обладает высокой ионной проводимостью и высоким сопротивлением к электронам. Как обычно понимается, ионопроводящий слой, таким образом, предотвращает короткое замыкание между электрохромным слоем и противоэлектродным слоем. Ионопроводящий слой позволяет электрохромному электроду и противоэлектроду держать заряд и тем самым, поддерживать их в просветленном или тонированном состояниях. В электрохромных устройствах, имеющих различные слои, элементы образуют пакет, который содержит ионопроводящий слой, расположенный между электрохромным электродным слоем и противоэлектродным слоем. Границы между этими тремя элементами пакета определяются резкими изменениями состава и/или микроструктуры. Таким образом, устройства имеют три разных слоя с двумя резкими границами.
[99]
В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения, противоэлектрод и электрохромные электроды выполнены непосредственно примыкающими друг к другу, иногда в прямом контакте, без отдельного осаждения ионопроводящего слоя. В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромные устройства имеют граничную область вместо использования отдельного ИП слоя. Такие устройства и способы их изготовления описаны в патенте США № 8300298 и заявке на патент США, серийный номер 12/772075, поданной 30 апреля 2010 года, а также в заявках на патенты США, серийные номера 12/814277 и 12/814279, поданных 11 июня 2010 года, при этом патент и каждая из трех заявок на патент имеют название «Electrochromic Devices», все на имя Zhongchun Wang и др., при этом все в полном объеме включены в настоящую заявку посредством ссылки.
[100] II. Оконные контроллеры
[101]
Фиг. 2A
2B
Оконный контроллер используется для управления уровнем тонирования электрохромного устройства электрохромного окна. В некоторых вариантах реализации изобретения, оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно между двумя состояниями тонирования (уровнями): просветленным состоянием и тонированным состоянием. В других вариантах реализации изобретения, контроллер дополнительно выполнен с возможностью переводить электрохромное окно (например, содержащее одно электрохромное устройство) на промежуточные уровни тонирования. В некоторых описанных вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно на четыре или больше уровней тонирования. Некоторые электрохромные окна обеспечивают промежуточные уровни тонирования, используя два (или больше) электрохромных стекла в одном ИСП, причем каждое стекло является устройством с двумя состояниями. Это описано в данном разделе со ссылкой на и .
[102]
Фиг. 2A
2B
400
200
400
200
Как было проиллюстрировано выше по отношению к и , в некоторых вариантах реализации изобретения электрохромное окно может содержать электрохромное устройство на одном стекле ИСП и другое электрохромное устройство на другом стекле ИСП . Если оконный контроллер может перевести каждое электрохромное устройство между двумя состояниями, а именно просветленным состоянием и тонированным состоянием, то электрохромное окно может достигать четырех различных состояний (уровней тонирования), а именно тонированное состояние с обоими тонированными электрохромными устройствами, первое промежуточное состояние с одним тонированным электрохромным устройством, второе промежуточное состояние со вторым тонированным электрохромным устройством, и просветленное состояния с обоими просветленными электрохромными устройствами. Варианты реализации многостекольных электрохромных окон дополнительно описаны в патенте США № 8270059 на имя Robin Friedman и др., под названием «MULTI-PANE ELECTROCHROMIC WINDOWS», который включен в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.
[103]
В некоторых вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно, имеющее электрохромное устройство, выполненное с возможностью перехода между двумя или больше уровней тонирования. Например, оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно в просветленное состояние, одно или несколько промежуточных состояний и в тонированное состояние. В некоторых вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью переводить электрохромное окно, содержащее электрохромное устройство, между любым количеством уровней тонирования, находящихся между просветленным состоянием и тонированным состоянием. Варианты реализации способов и контроллеров для перевода электрохромного окна на промежуточный уровень или уровни тонирования дополнительно описаны в патенте США № 8254013 на имя Disha Mehtani и др., под названием «CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES», который включен в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.
[104]
В некоторых вариантах реализации изобретения оконный контроллер выполнен с возможностью питать одно или несколько электрохромных устройств в электрохромном окне. Обычно, эта функция оконного контроллера дополняется одной или несколькими другими функциями, описанными более подробно ниже. Описанные в настоящей заявке оконные контроллеры не ограничиваются только теми, которые обладают функцией питания электрохромного устройства, с которым они связаны с целью управления. То есть, источник питания электрохромного окна может быть отдельным от оконного контроллера, причем контроллер содержит свой собственный источник питания и управляет распределением питания от оконного источника питания к окну. Однако обычным является включение источника питания в оконный контроллер и выполнение контроллера с возможностью питания окна напрямую, поскольку это избавляет от необходимости отдельной проводки для питания электрохромного окна.
[105]
В свою очередь, описанные в этом разделе оконные контроллеры описаны как отдельные контроллеры, которые могут быть выполнены с возможностью управления функциями отдельного окна или множества электрохромных окон, без интегрирования оконного контроллера в управляющую сеть здания или автоматизированную систему управления зданием (АСУЗ). Оконные контроллеры, однако, могут интегрироваться в управляющую сеть здания или АСУЗ, как описано ниже в разделе «Автоматизированная система управления зданием» этого описания.
[106] Фиг. 4
450
Фиг. 4
иллюстрирует блок-схему некоторых элементов оконного контроллера и других элементов системы оконных контроллеров описанных вариантов реализации изобретения. является упрощенной блок-схемой оконного контроллера, а более подробную информацию относительно оконных контроллеров можно посмотреть в заявках на патент США, серийные номера 13/449248 и 13/449251, обе на имя Stephen Brown, обе под названием «CONTROLLER FOR OPTICALLY-SWITCHABLE WINDOWS», и обе поданы 17 апреля 2012, и в патенте США, серийный номер 13/449235, под названием «CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES», на имя Stephen Brown и др., поданном 17 апреля 2012, все из которых в полном объеме включены в настоящую заявку посредством ссылки.
[107]
Фиг. 4
450
450,
455
460
465
475
450
400
480
400
450
На , проиллюстрированы компоненты оконного контроллера включая оконный контроллер содержащий микропроцессор или другой процессор, широтно-импульсной модулятор , модуль формирования сигнала , и машиночитаемый носитель (например, устройство памяти), содержащий конфигурационный файл . Оконный контроллер имеет электрическую связь с одним или несколькими электрохромными устройствами в электрохромном окне посредством сети (проводной или беспроводной) для отправки команд на одно или несколько электрохромных устройств . В некоторых вариантах реализации изобретения, оконный контроллер может быть локальным оконным контроллером, связанным посредством сети (проводной или беспроводной) с главным оконным контроллером.
[108]
465
450
В описанных вариантах реализации изобретения, здание содержит по меньшей мере одно помещение, оборудованное электрохромным окном между внешней и внутренней сторонами здания. Один или несколько датчиков могут быть расположены с внешней стороны здания и/или внутри помещения. В вариантах реализации изобретения, выходной сигнал от одного или нескольких датчиков может быть входным сигналом для модуля формирования сигнала оконного контроллера . В некоторых случаях, выходной сигнал от одного или нескольких датчиков может быть входным для АСУЗ, как описано ниже в разделе «Автоматизированная система управления зданием». Несмотря на то, что в описанных вариантах реализации изобретения датчики проиллюстрированы расположенными на внешней вертикальной стене здания, это лишь для упрощения, а датчики могут находиться в других местах, например, внутри помещения или также на других поверхностях внешней стороны здания. В некоторых случаях, два или большее количество датчиков могут использоваться для измерения одинакового входного сигнала, что может обеспечить избыточную надежность на случай, если один датчик выйдет из строя или будет давать ошибочные данные по другим причинам.
[109] Фиг. 5
500
505
505
500
500
450
505
510
500
500
иллюстрирует схематическое изображение (боковой вид) помещения , оборудованного электрохромным окном с по меньшей мере одним электрохромным устройством. Электрохромное окно расположено между внешней и внутренней сторонами здания, содержащего помещение . Помещение также содержит оконный контроллер , соединенный с тонируемым окном и предназначенный для управления уровнем тонирования электрохромного окна . Внешний датчик располагается на вертикальной поверхности внешней стороны здания. В других вариантах реализации изобретения, внутренний датчик также может использоваться для измерения освещенности в помещении . В других вариантах реализации изобретения, датчик присутствия также может использоваться для определения присутствия человека в помещении .
[110]
510
510
510
2
Внешний датчик представляет собой устройство, такое как фотодатчик, выполненный с возможностью определять световой поток, падающий на устройство от источника света, такого как солнце, или света, отраженного на датчик от поверхности, частиц в атмосфере, облаков, и т.д. Внешний датчик выполнен с возможностью генерировать сигнал в виде электрического тока, являющегося результатом фотоэлектрического эффекта и сигнал может быть функцией светового потока, падающего на датчик . В некоторых случаях, устройство может определять световой поток в единицах освещенности Вт/м или в других аналогичных единицах. В других случаях, устройство может определять свет в видимом диапазоне длин волн в единицах фут-свечей или аналогичных единицах. Во многих случаях, существует линейная зависимость между этими величинами освещенности и видимым светом.
[111]
510
510
Величины освещенности от солнечного света могут прогнозироваться на основе времени суток и времени года, поскольку угол, под которым солнце освещает землю, меняется. Внешний датчик может определять падающее световое излучение в режиме реального времени, в котором учитывается отраженный и затененный дневной свет из-за зданий, перемен погоды (например, облачности), и т.д. Например, в облачные дни солнечный свет закрывается облаками и падающее световое излучение, определяемое внешним датчиком , будет ниже, чем в безоблачные дни.
[112]
510
505
510
510
510
В некоторых вариантах реализации изобретения, могут использоваться один или несколько внешних датчиков , связанных с одним электрохромным окном . Выходные сигналы от одного или нескольких внешних датчиков могут сравниваться друг с другом, например, для определения того, не затеняется ли один из внешних датчиков объектом, таким как птица, севшая напротив внешнего датчика . В некоторых случаях, может быть желательно использовать относительно небольшое количество датчиков в здании, поскольку некоторые датчики могут быть ненадежными и/или дорогими. В некоторых вариантах реализации, отдельный датчик или несколько датчиков могут использоваться для определения текущего уровня светового излучения от солнца, падающего на здание или, возможно, на одну сторону здания. Облако может проплывать напротив солнца или строительная машина может остановиться напротив садящегося солнца. В результате это даст отклонения от количества светового излучения от солнца, рассчитанного для нормального излучения, падающего на здание.
[113]
510
510
Внешний датчик может быть разновидностью фотодатчика. Например, внешний датчик может быть полупроводниковым приемником света (ППС), фотодиодом, фоторезистором, или фотогальваническим элементом. Специалист в данной области техники оценит, что будущие разработки фотодатчиков и другие технологии датчиков также будут применимы, поскольку они измеряют интенсивность света и предоставляют электрический выходной сигнал, отображающий уровень светового излучения.
[114]
510
465
465
465
450
450
505
475
465
450
460
505
В некоторых вариантах реализации изобретения, выходной сигнал от внешнего датчика может быть входным сигналом для модуля формирования сигнала . Входной сигнал может быть в виде сигнала напряжения для модуля формирования сигнала . Модуль формирования сигнала передает выходной сигнал на оконный контроллер . Оконный контроллер определяет уровень тонирования электрохромного окна , основываясь на различной информации из конфигурационного файла , выходном сигнале от модуля формирования сигнала , корректирующих значениях. Оконный контроллер затем дает команду ШИМ (широтно-импульсному модулятору) для подачи напряжения и/или тока на электрохромное окно для перехода на желаемый уровень тонирования.
[115]
450
460
505
505
505
В описанных вариантах реализации изобретения оконный контроллер может отправлять команды ШИМ для подачи напряжения и/или тока на электрохромное окно для его перевода на любой из четырех или большего количества различных уровней тонирования. В описанных вариантах реализации изобретения, электрохромное окно может быть переведено по меньшей мере на восемь различных уровней тонирования, описанных как: 0 (самый светлый), 5, 10, 15, 20, 25, 30, и 35 (самый темный). Уровни тонирования могут линейно соответствовать величинам визуальной прозрачности и величинам коэффициента солнечного теплопоступления (КСТ) света, проходящего через электрохромное окно . Например, используя свыше восьми уровней тонирования, самый светлый уровень тонирования 0 может соответствовать величине КСТ 0,80, уровень тонирования 5 может соответствовать величине КСТ 0,70, уровень тонирования 10 может соответствовать величине КСТ 0,60, уровень тонирования 15 может соответствовать величине КСТ 0,50, уровень тонирования 20 может соответствовать величине КСТ 0,40, уровень тонирования 25 может соответствовать величине КСТ 0,30, уровень тонирования 30 может соответствовать величине КСТ 0,20, и уровень тонирования 35 (самый темный) может соответствовать величине КСТ 0,10.
[116]
450
450
510
450
460
505
Оконный контроллер или главный оконный контроллер, связанный с оконным контроллером , могут реализовать любую одну или несколько прогностических логик управления элементами для определения желаемого уровня тонирования на основании сигналов от внешнего датчика и/или других входных сигналов. Оконный контроллер может подавать команды ШИМ для подачи напряжения и/или тока на электрохромное окно для его перевода на желаемый уровень тонирования.
[117] III. Пример прогностической логики управления
[118]
505
На Фиг. 6A-6C
В раскрытых вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления используется для реализации способов определения и контроля требуемого уровня тонирования электрохромного окна или другого тонируемого окна, которое учитывает комфорт использования помещения и/или аспекты энергосбережения. Эта прогностическая логика управления может использовать один или несколько логических модулей. проиллюстрированы схемы, отображающие некоторую информацию, собранную каждым из трех модулей A, B и C примерной логики управления раскрытых вариантов реализации изобретения.
[119] Фиг. 6A
500
505
500
500
505
505
Фиг. 6A
520
505
500
500
450
505
510
иллюстрирует глубину проникновения прямых солнечных лучей в помещение через электрохромное окно между наружной и внутренней сторонами здания, включающего помещение . Глубина проникновения является мерой того, насколько далеко прямые солнечные лучи будут проникать в помещение . Как проиллюстрирован о, глубина проникновения измеряется в горизонтальном направлении от подоконника (низа) окна . Как правило, окно определяет апертуру, которая обеспечивает угол приема для прямого солнечного света. Глубина проникновения рассчитывается на основе геометрии окна (например, размеров окна), его положения и ориентации в помещении, наличия любых ребер или других внешних затенений за пределами окна, и положения солнца (например, угла прямых солнечных лучей в течение определенного времени суток и даты). Внешние затенения электрохромного окна могут быть связаны с любым типом конструкции, способной затенять окно, таким как навес, ребро и т.д. На присутствует навес над электрохромным окном , который блокирует часть прямого солнечного света, проходящего в помещение и, таким образом, сокращает глубину проникновения. Помещение также содержит локальный оконный контроллер , соединенный с тонируемым окном и предназначенный для управления уровнем тонирования электрохромного окна . Внешний датчик располагается на вертикальной поверхности внешней стороны здания.
[120]
505.
500
Модуль A может быть использован для определения уровня тонирования, учитывающего комфорт использования помещения присутствующими лицами или в зоне их деятельности в зависимости от прямых солнечных лучей через электрохромное окно Уровень тонирования определяется на основе расчетной глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение и типа пространства (например, письменный стол возле окна, холл и т.д.) в помещении в определенный момент времени. В некоторых случаях уровень тонирования также может быть основан на обеспечении достаточного естественного освещения в помещении. Во многих случаях глубина проникновения представляет собой значение, рассчитанное на будущий момент времени, для обеспечения времени перехода стекла (время, необходимое для тонирования окна, например, до 80%, 90% или 100% от желаемого уровня тонирования). Этот вопрос, рассматриваемый в модуле А, состоит в том, что прямые солнечные лучи могут проникать так глубоко в помещение , что попадают непосредственно на присутствующее лицо, работающее за столом или возле другой рабочей поверхности в помещении. Общедоступные программы могут обеспечить расчет положения солнца и позволяют легко рассчитать глубину проникновения.
[121] Фиг. 6A
500
также изображает стол в помещении в качестве примера типа пространства, связанного с рабочей зоной (то есть со столом) и расположением зоны деятельности (то есть с местонахождением стола). Каждый тип пространство связан с различными уровнями тонирования для комфорта использования помещения. Например, если деятельность является весьма важной, например офисная работа за письменным столом или компьютером, и стол расположен возле окна, то желаемый уровень тонирования может быть выше, чем, если бы стол был подальше от окна. В качестве другого примера, если деятельность не является важной, например деятельность в холле, то желаемый уровень тонирования может быть ниже, чем для того же пространства, имеющего письменный стол.
[122] Фиг. 6B
500
505
505
иллюстрирует прямой солнечный свет и излучение в условиях ясного неба, попадающие в помещение через электрохромное окно . Излучение может исходить от солнечного света, рассеянного молекулами и частицами в атмосфере. Модуль B определяет уровень тонирования на основе прогнозируемых значений освещенности в условиях ясного неба, проходящей через рассматриваемое электрохромное окно . Различные программы, такие как программа с открытым исходным кодом RADIANCE, могут быть использованы для прогнозирования освещенности в условиях ясного неба для определенной широты, долготы, времени года и времени суток и для данной ориентации окна.
[123] Фиг. 6C
510
510
иллюстрирует световое излучение от неба, которое измеряется в режиме реального времени с помощью внешнего датчика для учета света, который может быть ограничен или отражен такими объектами, как здания, или в связи с погодными условиями (например, облака), которые не учитываются в прогнозах для условий ясного неба. Уровень тонирования, определяемый модулем C, основан на освещенности в режиме реального времени на основе измерений, выполненных с помощью внешнего датчика .
[124]
505
505
505
475
470
450
505
475
505
505
505
Прогностическая логика управления может реализовывать один или несколько логических модулей А, В и С отдельно для каждого электрохромного окна в здании. Каждое электрохромное окно может иметь уникальный набор размеров, ориентацию (например, вертикальную, горизонтальную, наклонную под углом), положение, соответствующий тип пространства и т.д. Конфигурационный файл с этой информацией и другой информацией может создаваться для каждого электрохромного окна . Конфигурационный файл (см. Фигуру 4) может быть сохранен на машиночитаемом носителе локального оконного контроллера электрохромного окна или в системе управления зданием (СУЗ), описанной далее в настоящем описании. Конфигурационный файл может содержать такую информацию, как конфигурация окна, справочная таблица по занятости помещения, информация о соответствующем базовом стекле, и/или другие данные, используемые прогностической логикой управления. Конфигурация окна может включать такую информацию, как размеры электрохромного окна , ориентация электрохромного окна , положение электрохромного окна и прочее.
[125]
500
Фиг. 10
Справочная таблица описывает уровни тонирования, которые обеспечивают комфорт использования помещения для определенных типов пространства и глубин проникновения. То есть, уровни тонирования в справочной таблице по занятости помещения предназначены для обеспечения комфорта присутствующего лица (присутствующих лиц), которое может находиться в помещении , от попадания прямых солнечных лучей на присутствующее лицо (присутствующих лиц) или его рабочее пространство. Пример справочной таблицы по занятости помещения показан на .
[126]
505
Тип пространства является параметром для определения того, насколько тонировка будет необходимой для решения проблем комфорта использования помещения при данной глубине проникновения и/или обеспечения комфортного естественного освещения в помещении. Параметр типа пространства может принимать во внимание множество факторов. Среди этих факторов находится тип работы или иной деятельности, проводимых в том или ином помещении и месте осуществления деятельности. Работа вблизи, связанная с детальным изучением, требующим большого внимания, может быть в одном типе пространстве, в то время как помещение для отдыха или конференц-зал может иметь другой тип пространства. Кроме того, положение стола или другой рабочей поверхности в помещении относительно окна является фактором при определении типа пространства. Например, тип пространства может быть связан с офисом на одного человека, имеющего рабочий стол или другое рабочее пространство, расположенное рядом с электрохромным окном . В качестве другого примера, тип пространства может быть холлом.
[127]
505
505
505
505
В некоторых вариантах реализации изобретения, один или несколько модулей прогностической логики управления могут определить требуемые уровни тонирования с учетом энергосбережения в дополнение к комфорту использования помещения. Эти модули могут определить экономию энергии, связанную с определенным уровнем тонирования посредством сравнения параметров электрохромного окна на данном уровне тонирования с базовым стеклом или другим эталонным окном. Целью использования этого эталонного окна может быть обеспечение соответствия прогностической логики управления требованиям норм градостроения или других требований, предъявляемых к эталонным окнам, используемым в месте расположения здания. Часто местные органы управления определяют в качестве эталонных окон обычные энергосберегающие стекла, чтобы контролировать количество нагрузки на кондиционирование воздуха в здании. В качестве примера того, как эталонное окно вписывается в прогностическую логику управления, логика может быть спроектирована таким образом, чтобы освещенность, проходящая через данное электрохромное окно , никогда не превышала максимальную освещенность через эталонное окно, как указано соответствующими местными органами управления. В раскрытых вариантах реализации изобретения прогностическая логика управления может использовать значение коэффициента солнечного теплопоступления (КСТ) электрохромного окна на определенном уровне тонирования и КСТ эталонного окна для определения экономии энергии от использования уровня тонирования. Как правило, значение КСТ представляет собой долю падающего света всех длин волн, проходящего через окно. Несмотря на то, что базовое стекло описано во многих вариантах реализации изобретения, могут быть использованы и другие эталонные окна. Обычно КСТ эталонного окна (например, базового стекла) является переменной, которая может быть различна для разных геолокаций и ориентаций окон, и основывается на нормативных требованиях, указанных соответствующим местным органом управления.
[128]
Как правило, здания спроектированы с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) с потенциалом для обеспечения максимальных ожидаемых мощностей отопления и/или кондиционирования, требуемых в каждом конкретном случае. Расчет требуемой мощности может учитывать базовое стекло или эталонное окно, требуемое для здания в определенной локации сооружения здания. Поэтому важно, чтобы прогностическая логика управления выполняла или превышала функциональные требования к базовому стеклу, с тем, чтобы инженеры-проектировщики зданий могли точно определить мощность ОВК, которую необходимо заложить в конкретном здании. Поскольку прогностическая логика управления может быть использована для тонирования окна с целью обеспечения дополнительной экономии энергии по сравнению с базовым стеклом, прогностическая логика управления может быть полезной инженерам-проектировщикам здания, позволяя снижать мощность ОВК по сравнению с требуемой мощностью при использовании базового стекла, указанного нормами и стандартами.
[129]
Некоторые описанные в настоящей заявке варианты реализации изобретения предполагают, что экономия энергии достигается за счет снижения мощности кондиционирования воздуха в здании. Поэтому во многих вариантах реализации пытаются достичь максимально возможного тонирования, при этом учитывая уровень комфорта использования помещения и, возможно, осветительную нагрузку в помещении, содержащем рассматриваемое окно. Тем не менее, в некоторых климатических условиях, таких как на крайнем севере и в южных широтах, нагрев может иметь больше значения, чем кондиционирование. Таким образом, прогностическая логика управления может быть изменена, в частности, в обратном направлении в некоторых вопросах, так что более слабое тонирование осуществляется для обеспечения уменьшения тепловой нагрузки здания.
[130]
450
470
В некоторых вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления имеет только две независимые переменные, которые могут контролироваться присутствующим лицом (конечным пользователем), инженером-проектировщиком здания, или оператором здания. Это типы пространства для данного окна и базового стекла, соотносимого с данным окном. Часто базовое стекло указывается тогда, когда прогностическая логика управления уже реализована для данного здания. Тип пространства может изменяться, но, как правило, он постоянный. В некоторых вариантах реализации изобретения, тип пространства может быть частью конфигурационного файла здания или храниться в локальном оконном контроллере . В некоторых случаях, конфигурационный файл может быть обновлен для учета различных изменений в здании. Например, если есть изменение типа пространства (например, письменный стол перенесли в офис, добавлен стол, холл превращается в офисное помещение, перенесены стены, и т.д.) в здании, обновленный конфигурационный файл с измененной справочной таблицей по занятости помещения может храниться на машиночитаемом носителе . В качестве другого примера, если присутствующее лицо регулярно выбирает ручное управление, то конфигурационный файл может быть обновлен, чтобы учесть ручное управление.
[131] Фиг. 7
505
этапе 610
n
t
t
t
t
n
i
1
2
n
представляет собой блок-схему прогностической логики управления для способа управления одним или несколькими электрохромными окнами в здании в соответствии с вариантами реализации изобретения. Прогностическая логика управления использует один или несколько модулей A, B и C для расчета уровней тонирования для окна (окон) и посылает команды на переход окна (окон). Расчеты в логике управления проводятся от 1 до n раз в последовательностях интервалов, задаваемых таймером на . Например, уровень тонирования может быть пересчитан от 1 до раз одним или несколькими модулями A, B и C и рассчитан для моментов времени =, …. является номером выполненного пересчета и n может быть по меньшей мере 1. В некоторых случаях, логические расчеты могут выполняться с постоянной периодичностью во времени. В некоторых случаях, логические расчеты могут выполняться каждые от 2 до 5 минут. Однако, переход тонировки для больших электрохромных стекол (например, до 6ʹ x 10 футов) может занимать до 30 минут или более. Для таких больших окон, расчеты могут выполняться менее часто, например каждые 30 минут.
[132]
этапе 620
505
450
t
i
На , логические модули A, B, и C выполняют расчеты для определения уровня тонирования для каждого электрохромного окна в один момент времени . Эти расчеты могут выполняться оконным контроллером . В некоторых вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления предварительно рассчитывает, как окно должно переходить в преддверии фактического перехода. В таких случаях, расчеты в модулях A, B и C могут основываться на будущем моменте времени около или после того, как переход должен быть завершен. В таких случаях, будущий момент времени, используемый в расчетах, может быть моментом времени в будущем, достаточный для завершения перехода после получения команд тонирования. В этих случаях, контроллер может отправлять команды тонирования в настоящем времени предварительно в преддверии фактического перехода. По завершению перехода, окно будет иметь уровень тонирования, желаемый для этого времени.
[133]
этапе 630
этапе 640
На , прогностическая логика управления разрешает некоторые типы перехвата управления, которые отключают алгоритмы модулей A, B и C и задают корректирующие уровни тонирования на на основании некоторых других соображений. Одним из типов перехвата управления является ручной перехват управления. Это перехват управления реализуется конечным пользователем, находящимся в помещении и определившим, что выбираемый уровень тонирования (корректирующее значение) является желательным. Могут быть ситуации, в которых пользовательское ручное управление само перехватывается. Примером перехватывающего управления является перехватывающее управление высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки), которое связано с требованием инженерной сети относительно уменьшения потребления энергии в здании. Например, в исключительно жаркие дни в области большого мегаполиса может быть необходимо уменьшение потребления энергии из-за приказа органов местного управления, чтобы не превышать лимитов муниципального генерирования энергии и передающих систем. В таких случаях, здание может перехватить управление уровнем тонирования от описанной в настоящей заявке прогностической логики управления для обеспечения того, чтобы все окна обладали исключительно высоким уровнем тонирования. Другой пример перехвата управления может быть в случае отсутствия людей в помещении, например, на выходных в коммерческом офисном здании. В таких случаях, здание может отключать один или несколько модулей, связанных с обеспечением комфорта использования помещения и все окна могут иметь высокий уровень тонирования в холодную погоду и низкий уровень тонирования в теплую погоду.
[134]
этапе 650
505
На , уровни тонирования передаются по сети на электрохромное устройство (устройства) в одном или нескольких тонируемых окнах в здании. В некоторых вариантах реализации изобретения, переход уровней тонирования на всех окнах здания может реализовываться с учетом эффективности. Например, если при пересчете уровня тонирования не рекомендуется менять тонирование с текущего уровня тонирования, то передача команд с обновленным уровнем тонирования не осуществляется. В качестве другого примера, здание может быть разделено на зоны на основании размера окна. Прогностическая логика управления может пересчитывать уровни тонирования для зон с меньшими окнами более часто, чем для зон с большими окнами.
[135]
Фиг. 7
505
505
В некоторых вариантах реализации изобретения логика на для реализации способов управления множеством электрохромных окон во всем здании может осуществляться на отдельном устройстве, например, отдельном главном оконном контроллере. Это устройство выполнено с возможностью выполнять расчеты для каждого или всех тонируемых окон в здании, а также обеспечивать взаимодействие для передачи уровней тонирования на одно или несколько электрохромных устройств в отдельных тонируемых окнах , например, в многозонных окнах или на нескольких ЭХ стеклах изолированного стеклопакета. Некоторые примеры многозонных окон можно найти в заявке PCT № PCT/US14/71314 под названием «MULTI-ZONE EC WINDOWS», которая включена в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки.
[136]
Также могут присутствовать конкретные адаптивные компоненты прогностической логики управления вариантов реализации изобретения. Например, прогностическая логика управления может определять, как конечный пользователь (например, присутствующее лицо) пытается перехватывать управление у алгоритма в конкретное время дня и использует эту информацию в прогнозировании для определения желаемых уровней тонирования. В одном случае, конечный пользователь может использовать настенный переключатель для изменения уровня тонирования, обеспечиваемого прогностической логикой в конкретное время каждого дня, на корректирующее значение. Прогностическая логика управления может получать информацию об этих случаях и изменять прогностическую логику управления для изменения уровня тонирования на корректирующее значение в это время дня.
[137] Фиг. 8
620
Фиг. 7
505
Фиг. 8
450
450
t
i
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конкретную реализацию блока из . Эта схема иллюстрирует способ выполнения всех трех модулей A, B и C в последовательности, чтобы рассчитать конечный уровень тонирования конкретного электрохромного окна для одного момента времени . Конечный уровень тонирования может быть максимально допустимой прозрачностью рассматриваемого окна. также включает некоторые примерные вводы и выводы модулей A, B и C. Расчеты в модулях А, В и С выполняются оконным контроллером в локальном оконном контроллере в вариантах реализации изобретения. В других вариантах реализации изобретения, один или несколько модулей могут быть выполнены другим процессором. Несмотря на то, что проиллюстрированные варианты реализации изобретения изображают использование всех трех модулей А, В и С, другие варианты реализации изобретения могут использовать один или несколько модулей А, В и С или могут использовать дополнительные модули.
[138]
этапе 700
450
500
450
500
На , оконный контроллер использует модуль А для определения уровня тонирования с учетом комфорта использования помещения, чтобы предотвратить проникновение прямого яркого солнечного света в помещение . Оконный контроллер использует модуль А для расчета глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение в зависимости от положения солнца в небе и конфигурации окна из конфигурационного файла. Положение солнца рассчитывается на основе широты и долготы здания, а также времени суток и даты. Справочная таблица и тип пространства поступают из конфигурационного файла для конкретного окна. Модуль А выводит уровень тонирования от А к модулю B.
[139]
Целью модуля А является избежание попадания прямого солнечного света или яркого света на присутствующее лицо или его рабочее пространство. Уровень тонирования от модуля А определяется для достижения этой цели. Последующие расчеты уровня тонирования в модулях В и С могут сократить потребление энергии и могут потребовать еще большего тонирования. Однако, если последующие расчеты уровня тонирования, основанные на потреблении энергии, предложат более слабое тонирование, чем требуется для избежания воздействия на присутствующее лицо, то прогностическая логика предотвращает переход на рассчитанный более прозрачный уровень, чтобы обеспечить комфорт использования помещения.
[140]
этапе 800
450
505
450
На , уровень тонирования, рассчитанный в модуле А, вводится в модуль B. Уровень тонирования рассчитывается на основе прогнозов освещенности в условиях ясного неба (освещенность при ясном небе). Оконный контроллер использует модуль B для прогнозирования освещенности при ясном небе для электрохромного окна на основании ориентации окна из конфигурационного файла и на основании широты и долготы здания. Эти прогнозы также основаны на времени суток и дате. Общедоступное программное обеспечение, такое как программа RADIANCE, являющаяся программой с открытым исходным кодом, может обеспечить расчеты для прогнозирования освещенности при ясном небе. КСТ базового стекла также вводится в модуль B из конфигурационного файла. Оконный контроллер использует модуль B для определения уровня тонирования, который является более темным, чем уровень тонирования в А, и передает меньше тепла, чем прогнозируется для базового стекла при максимальной освещенности при ясном небе. Максимальная освещенность при ясном небе является самым высоким уровнем освещенности из всех прогнозируемых в условиях ясного неба.
[141]
этапе 900
510
450
450
На , уровень тонирования от B и прогнозируемая освещенность при ясном небе поступают на вход модуля C. Значения освещенности в режиме реального времени поступают на вход модуля C и основаны на измерениях от внешнего датчика . Оконный контроллер использует модуль C для расчета освещенности, распространяющейся в помещение в случае, если окно было тонировано до уровня тонирования от модуля B в условиях ясного неба. Оконный контроллер использует модуль С, чтобы найти оптимальный уровень тонирования, при котором фактическая освещенность через окно с этим уровнем тонирования будет меньше или равна освещенности через окно с уровнем тонирования от модуля B. Уровень тонирования, определенный в модуле C, является конечным уровнем тонирования.
[142]
Большая часть информации, введенной в прогностическую логику управления, определяется из фиксированной информации о широте и долготе, времени и дате. Эта информация описывает, где находится солнце по отношению к зданию и, более конкретно, по отношению к окну, для которого реализовывается прогностическая логика управления. Положение солнца относительно окна предоставляет такую информацию, как глубина проникновения прямых солнечных лучей в помещение при взаимодействии с окном. Она также обеспечивает индикацию максимальной освещенности или солнечного потока лучистой энергии, проходящих через окно. Этот расчетный уровень освещенности может быть изменен с помощью входного сигнала от датчика, который может указывать на снижение от максимальной освещенности. Опять же, такое уменьшение может быть вызвано облаком или другим препятствием между окном и солнцем.
[143] Фиг. 9
этап 700
Фиг. 8
этапе 705
этапе 710
450
t
t
i
i,
представляет собой блок-схему, подробно описывающую на . На запускается модуль А. На , оконный контроллер использует модуль А с целью расчета положения солнца для координат широты и долготы здания, а также даты и времени суток для определенного момента времени . Координаты широты и долготы могут быть введены из конфигурационного файла. Дата и время суток могут основываться на настоящем времени, предоставляемом таймером. Положение солнца рассчитывается на определенный момент времени который, в некоторых случаях, может быть в будущем. В других вариантах реализации настоящего изобретения, положение солнца рассчитывается в другом элементе (например, модуле) прогностической логики управления.
[144]
этапе 720
450
500
этапе 710
505
Фиг. 6A,
θ
θ
На , оконный контроллер использует модуль А для расчета глубины проникновения прямых солнечных лучей в помещение в конкретный момент времени, используемый на . Модуль A рассчитывает глубину проникновения на основе расчетного положения солнца и данных о конфигурации окна, включая положение окна, размеры окна, ориентацию окна (т.е. направление наружной стороны), а также информацию о любом внешнем затенении. Информация о конфигурации окна вводится из конфигурационного файла, связанного с электрохромным окном . Например, модуль А может быть использован для расчета глубины проникновения через вертикальное окно, изображенное на сначала рассчитывая угол прямого солнечного света на основании положения солнца, рассчитанного в конкретный момент времени. Глубина проникновения может быть определена на основании расчетного угла и расположения отлива (в верхней части окна).
[145]
этапе 730
этапе 720
На , определяется уровень тонирования, обеспечивающий комфорт использования помещения для глубины проникновения, рассчитанной на . Справочная таблица по занятости помещения используется для поиска нужного уровня тонирования для типа пространства, связанного с окном, для расчетной глубины проникновения, а также для угла приема окна. Тип пространства и справочная таблица поступают из конфигурационного файла для конкретного окна.
[146]
Фиг. 10
Фиг. 10
Фиг. 11A
500
Фиг. 11B
500
Фиг. 10
Фиг. 20
Пример справочной таблицы по занятости помещения проиллюстрирован на . Значения в таблице приведены в единицах уровня тонирования и связанных с ними значений КСТ в круглых скобках. иллюстрирует различные уровни тонирования (значения КСТ) для различных комбинаций расчетных значений проникновения и типов пространства. Таблица основана на восьми уровнях тонирования, включая 0 (самый светлый), 5, 10, 15, 20, 25, 30, и 35 (самый темный). Самый светлый уровень тонирования 0 соответствует величине КСТ 0,80, уровень тонирования 5 соответствует величине КСТ 0,70, уровень тонирования 10 соответствует величине КСТ 0,60, уровень тонирования 15 соответствует величине КСТ 0,50, уровень тонирования 20 соответствует величине КСТ 0,40, уровень тонирования 25 соответствует величине КСТ 0,30, уровень тонирования 30 соответствует величине КСТ 0,20, и уровень тонирования 35 (самый темный) соответствует величине КСТ 0,10. Проиллюстрированный пример включает три типа пространства: Стол 1, стол 2, а также холл и шесть глубин проникновения. иллюстрирует расположение стола 1 в помещении . иллюстрирует расположение стола 2 в помещении . Как проиллюстрировано в справочной таблице на , уровни тонирования для стола 1, находящегося возле окна, выше, чем уровни тонирования для стола 2, находящегося далеко от окна, для предотвращения яркого света, когда стол находится ближе к окну. В других вариантах реализации изобретения могут использоваться справочные таблицы по занятости помещений с другими величинами. Например, еще одна справочная таблица по занятости помещения может включать только четыре уровня тонирования, взаимосвязанных со значениями проникновения. Другой пример справочной таблицы по занятости помещения с четырьмя уровнями тонирования, взаимосвязанных с четырьмя глубинами проникновения, проиллюстрирован на .
[147] Фиг. 12
этап 800
Фиг. 8
этапе 805
этапе 810
B
этапе 820
t
t
i
i
представляет собой блок-схему, подробно описывающую на . На запускается модуль B. На модуль может быть использован для прогнозирования освещенности у окна при условиях ясного неба в момент . Эта освещенность при ясном небе в момент прогнозируется на основе координат широты и долготы здания и ориентации окна (т.е. направления наружной стороны окна). На прогнозирование во всех случаях выполняется при максимальной освещенности окна в условиях ясного неба. Эти прогнозируемые значения освещенности при ясном небе можно рассчитать с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом, такого как Radiance.
[148]
этапе 830
450
500
этапа 820
На , оконный контроллер использует модуль B для определения максимального количества освещения, которое будет проходить через базовое стекло в помещение в данный момент времени (т.е. определяет максимальную базовую внутреннюю освещенность). Расчетную максимальную освещенность при ясном небе из и значение КСТ базового стекла из конфигурационного файла можно использовать для расчета максимальной освещенности внутри пространства, используя уравнение: Максимальная базовая внутренняя освещенность=КСТ базового стекла x максимальная освещенность при ясном небе.
[149]
этапе 840
450
500
этапа 810
На , оконный контроллер использует модуль B для определения внутренней освещенности в помещении , имеющем окно с текущим уровнем тонирования на основе уравнения. Расчетная освещенность при ясном небе из и значение КСТ, относящееся к текущему уровню тонирования, могут быть использованы для расчета значения внутренней освещенности с помощью уравнения: Освещенность уровня тонирования=КСТ уровня тонирования x освещенность при ясном небе.
[150]
705
810
820
1402
Фиг.17
Фиг. 18
1410
Фиг. 17
В одном варианте реализации изобретения один или несколько этапов , и могут выполняться с помощью калькулятора положения солнца отдельно от модулей А и В. Калькулятор положения солнца относится к логике, которая определяет положение солнца в конкретный будущий момент времени, и делает прогнозные определения (например, прогнозирует освещенность при ясном небе) на основании положения солнца в данный будущий момент времени. Калькулятор положения солнца может выполнять один или несколько этапов из способов, раскрытых в настоящей заявке. Калькулятор положения солнца может быть частью прогностической логики управления, реализуемой с помощью одного или нескольких элементов главного оконного контроллера (например, главного оконного контроллера , проиллюстрированного на ). Например, калькулятор положения солнца может быть частью прогностической логики управления, проиллюстрированной на , реализованной оконным контроллером (проиллюстрированным на ).
[151]
этапе 850
450
этапе 860
этапе 840
этапе 850
На , оконный контроллер использует модуль B, чтобы определить, будет ли внутренняя освещенность, определенная на основе текущего уровня тонирования, меньше или равна максимальной базовой внутренней освещенности, и будет ли уровень тонирования выше, чем уровень тонирования от модуля А. Если ответ НЕТ, то текущий уровень тонирования постепенно увеличивается (тонируется) на и внутренняя освещенность пересчитывается на . Если на определен ответ ДА, то модуль B заканчивается.
[152] Фиг. 13
этап 900
Фиг. 8
этапе 905
510
t
i
представляет собой блок-схему, подробно описывающую на . На запускается модуль C. Уровень тонирования от B и прогнозируемая освещенность при ясном небе в момент времени вводятся из модуля B. Значения освещенности в режиме реального времени поступают на вход модуля C и основаны на измерениях от внешнего датчика .
[153]
этапе 910
450
505
На , оконный контроллер использует модуль C для расчета освещенности, проходящей в помещение через электрохромное окно , тонированное до уровня тонирования от модуля B в условиях ясного неба. Эта расчетная внутренняя освещенность может быть определена с использованием уравнения: Расчетная внутренняя освещенность=КСТ уровня тонирования от модуля B x прогнозируемая освещенность при ясном небе от модуля B.
[154]
этапе 920
450
505
На , оконный контроллер использует модуль С, чтобы найти оптимальный уровень тонирования, при котором фактическая освещенность (равна произведению солнечного излучения и КСТ уровня тонирования) через окно с этим уровнем тонирования будет меньше или равна освещенности через окно с уровнем тонирования от модуля B (т.е. фактическая освещенность меньше или равнарасчетной внутренней освещенности). В некоторых случаях, логический модуль начинается с уровня тонирования от модуля B и постепенно увеличивает уровень тонирования до фактической внутренней освещенности, меньшей или равной расчетной внутренней освещенности. Уровень тонирования, определенный в модуле C, является конечным уровнем тонирования. Этот конечный уровень тонирования может быть передан с командой по сети на электрохромное устройство (устройства) в электрохромном окне .
[155] Фигура 14
620
Фиг. 7
t
i
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другую реализацию блока из . Эта схема показывает способ выполнения всех трех модулей A, B и C вариантов реализации изобретения. В этом способе, положение солнца рассчитывается на основе координат широты и долготы здания для определенного момента времени . Глубина проникновения рассчитывается в модуле А на основе конфигурации окна, включая положение окна, размеры окна, ориентацию окна, а также информацию о любом внешнем затенении. Модуль A использует справочную таблицу для определения уровня тонирования, основанного на расчетном проникновении и типе пространства. Уровень тонирования из модуля А затем вводится в модуль B.
[156]
t
i
Такая программа, как программа с открытым исходным кодом Radiance, используется для определения освещенности при ясном небе на основе ориентации окна и координат широты и долготы здания для конкретного момента времени и максимального значения для всех случаев. КСТ базового стекла и расчетная освещенность при ясном небе вводятся в модуль B. Модуль B ступенчато повышает уровень тонирования, рассчитанный в модуле A, и выбирает уровень тонирования, при котором внутренняя освещенность будет меньше или равна базовой внутренней освещенности, где: Внутренняя освещенность равна произведению КСТ уровня тонирования и освещенности при ясном небе, и базовая внутренняя освещенность равна произведению базового КСТ и максимальной освещенности при ясном небе. Тем не менее, когда Модуль A рассчитывает максимальную тонировку стекла, модуль B не меняет тонировку, чтобы сделать ее более светлой. Уровень тонирования, рассчитанный в модуле B, затем вводится в модуль C. Прогнозируемая освещенность при ясном небе также вводится в модуль C.
[157]
505
505
Модуль C рассчитывает внутреннюю освещенность в помещении с электрохромным окном , имеющим уровень тонирования от модуля B, с помощью уравнения: Расчетная внутренняя освещенность равна произведению КСТ уровня тонирования от модуля B и прогнозируемой освещенности при ясном небе от модуля B. Модуль C затем находит оптимальный уровень тонирования, который соответствует условию, когда фактическая внутренняя освещенность меньше или равна расчетной внутренней освещенности. Эта расчетная внутренняя освещенность может быть определена с использованием уравнения: Фактическая внутренняя освещенность равна произведению солнечного излучения и КСТ уровня тонирования. Уровень тонирования, определенный в модуле C, является конечным уровнем тонирования в командах тонирования, направляемых электрохромному окну .
[158] IV. Системы Управления Здания (СУЗы).
[159]
Оконные контроллеры, описанные в настоящей заявке, также пригодны для интеграции с СУЗ. СУЗ является автоматизированной системой управления, установленной в здании, которая осуществляет мониторинг и управление механическим и электрическим оборудованием здания, таким как вентиляция, освещение, энергетические системы, подъемники, пожарные системы и охранные системы. СУЗ состоит из аппаратного обеспечения, содержащего внутренние соединения по коммуникационным каналам с компьютером или компьютерами, и соответствующего программного обеспечения для поддержания условий в здании в соответствии с предпочтениями, установленными присутствующими лицами и/или управляющим здания. Например, СУЗ может быть реализована посредством использования локальной сети, такой как Ethernet. Программное обеспечение может основываться, например, на Интернет протоколах и/или открытых стандартах. Одним из примеров является программное обеспечение от Tridium, Inc. (Ричмонд, Вирджиния). Одним из коммуникационных протоколов, широко используемым для СУЗ, является BACnet (САУЗ - сети автоматизации и управления зданием).
[160]
СУЗ наиболее распространены в больших зданиях, и обычно работают по меньшей мере для управления климатом в здании. Например, СУЗ может управлять температурой, уровнями углекислого газа и влажностью в здании. Обычно, в наличии имеется большое количество механических устройств, управляемых СУЗ, таких как нагреватели, кондиционеры воздуха, нагнетатели воздуха, вытяжная вентиляция и подобное. Для управления климатом в здании, СУЗ может включать и выключать эти различные устройства при определенных условиях. Основная функция типичных современных СУЗ состоит в поддержании комфортного климата для присутствующих в здании лиц, одновременно минимизируя стоимость/потребность нагрева и охлаждения. Таким образом, современные СУЗ используются не только для мониторинга и управления, но также для оптимизации взаимодействия между различными системами, например, для сохранения энергии и уменьшения стоимости функционирования здания.
[161]
505
В некоторых вариантах реализации изобретения, оконный контроллер интегрируется с СУЗ, причем оконный контроллер выполнен с возможностью управления одним или несколькими электрохромными окнами или другими тонируемыми окнами. В одном из вариантов реализации изобретения, одно или несколько электрохромных окон содержит по меньшей мере одно полностью полупроводниковое и неорганическое электрохромное устройство, но может содержать более одного электрохромного устройства, например, когда каждое стекло ИСП тонируемое. В одном варианте реализации изобретения одно или несколько электрохромных окон содержит только полностью полупроводниковые и неорганические электрохромные устройства. В одном варианте реализации изобретения одно или более электрохромных окон являются электрохромными окнами с множеством состояний, как описано в патентной заявке США, серийный номер 12/851514, поданной 5 августа 2010, под названием «Multipane Electrochromic Windows».
[162] Фиг. 15
1100
1101
иллюстрирует схему варианта реализации СУЗ , которая управляет множеством систем здания , включая системы безопасности, обогрева/вентиляции/кондиционирования воздуха (ОВК), освещения здания, энергетические системы, подъемники, противопожарные системы и подобное. Системы безопасности могут содержать точки доступа магнитных карт, турникеты, дверные замки с электромагнитным приводом, камеры видеонаблюдения, охранные сигнализации, металлоискатели и подобное. Противопожарная система может содержать пожарные сигнализации и системы тушения огня, включая управление водопроводами. Система освещения может содержать внутреннее освещение, внешнее освещение, аварийное освещение, знаки аварийных выходов и напольное освещение аварийных выходов. Энергетические системы могут содержать основное питание, запасные генераторы и сети источников бесперебойного питания (ИБП).
[163]
1100
1102
1102
1103
1105a
1105b
1110
450
Фиг. 4
1103
1100
1101
1105a
1105b
1110
1110
1101
Также, СУЗ управляет главным оконным контроллером . В этом примере, главный оконный контроллер проиллюстрирован как распределенная сеть оконных контроллеров, включая главный сетевой контроллер , промежуточные сетевые контроллеры и , и конечные или конечные узловые контроллеры1110. Конечные или конечные узловые контроллеры могут быть аналогичны оконному контроллеру , описанному в отношении . Например, главный сетевой контроллер может быть близок к СУЗ , и каждый этаж здания может содержать один или несколько промежуточных сетевых контроллеров и , в то время как каждое окно здания обладает своим собственным конечным контроллером . В этом примере, каждый из контроллеров управляет определенным электрохромным окном здания .
[164]
1110
1101
1102
1102
1102
Фиг. 15
Каждый из контроллеров может располагаться отдельно от электрохромного окна, которым он управляет, или быть интегрирован в электрохромное окно. Для простоты, только десять электрохромных окон здания проиллюстрированы как управляемые главным оконным контроллером . В обычной установке может быть большое количество электрохромных окон в здании, управляемых главным оконным контроллером . Главный оконный контроллер не нуждается в распределенной сети оконных контроллеров. Например, отдельный конечный контроллер, управляющий функциями отдельного электрохромного окна, также попадает в объем описанных в настоящей заявке вариантов реализации изобретения, как указано выше. Преимущества и особенности интеграции контроллеров электрохромных окон, как описано в настоящей заявке, с СУЗ, указаны ниже более подробно и со ссылкой на , где это уместно.
[165]
Одним из аспектов описанных вариантов реализации изобретения является СУЗ, содержащая многоцелевой контроллер электрохромного окна, как описано в настоящей заявке. Благодаря интеграции обратной связи от контроллера электрохромного окна, СУЗ может обеспечить улучшение следующих позиций: 1) управление климатом, 2) энергосбережение, 3) безопасность, 4) гибкость дополнительных возможностей управления, 5) улучшенную надежность и срок службы других систем из-за меньшей нагрузки на них и, соответственно, меньшего их износа, 6) доступность информации и диагностики, 7) эффективное использование и более высокая продуктивность штата, а также различные комбинации из перечисленного, поскольку электрохромные окна могут управляться автоматически. В некоторых вариантах реализации изобретения СУЗ может отсутствовать или может присутствовать, но не быть связанной с главным сетевым контроллером или связанной на более высоком уровне с главным сетевым контроллером. В некоторых вариантах реализации изобретения, обслуживание СУЗ не будет прерывать управления электрохромными окнами.
[166] Фиг. 16
1200
1200
1200
1205
1210
1215
1220
1225
1230
1235
1240
1245
1250
1255
иллюстрирует блок-схему варианта реализации сети здания для здания. Как упоминалось выше, сеть может использовать любое количество различных коммуникационных протоколов, включая BACnet. Как проиллюстрировано, сеть здания содержит главный сетевой контроллер , панель управления освещением , систему управления зданием (СУЗ) , систему контроля безопасности, и пользовательскую консоль . Эти различные контроллеры и системы в здании могут использоваться для управления и/или получения входных данных от системы ОВК , освещения , датчиков системы безопасности , дверных замков , камер , и тонируемых окон здания.
[167]
1205
1103
Фиг. 15
1210
1210
1215
1200
1215
1205
1210
1220
1220
1225
1225
Главный сетевой контроллер может работать аналогично главному сетевому контроллеру , описанному со ссылкой на . Панель управления освещением может содержать цепи для управления внутренним освещением, внешним освещением, аварийным освещением, освещением знаков аварийных выходов и напольным освещением аварийных выходов. Панель управления освещением также может содержать датчики присутствия в помещениях здания. СУЗ может содержать сервер, который получает данные от других систем и контроллеров сети и подает им команды. Например, СУЗ может получать данные от главного сетевого контроллера , панели управления освещением , и системы контроля безопасности и подавать им команды. Система контроля безопасности может содержать точки доступа магнитных карт, турникеты, дверные замки с электромагнитным приводом, камеры видеонаблюдения, охранные сигнализации, металлоискатели и подобное. Пользовательская консоль может быть компьютерным терминалом, который может использоваться управляющим здания для составления графика работ по управлению, мониторингу, оптимизации и устранению проблем различных систем здания. Программное обеспечение Tridium, Inc. может генерировать визуальные презентации данных от различных систем для пользовательской консоли .
[168]
1205
1255
1210
1235
1215
1230
1220
1240
1245
1250
1200
Каждый из различных элементов управления может управлять отдельным устройством/аппаратом. Главный сетевой контроллер управляет окнами . Панель управления освещением управляет освещением . СУЗ может управлять ОВК . Система контроля безопасности управляет датчиками безопасности , дверными замками , и камерами . Может осуществляться обмен и/или распределение данных между всеми различными устройствами/аппаратами и контроллерами, которые являются частью сети здания .
[169]
1100
1200
В некоторых случаях, системы СУЗ или сети здания могут работать в соответствии с суточным, месячным, квартальным, или годовым графиками. Например, система управления освещением, система управления окнами, ОВК и система безопасности могут работать в 24 часовом графике, учитывая, когда люди находятся в здании в течение рабочего дня. Ночью, здание может переходить в режим сохранения энергии, а в течение дня системы могут работать таким способом, чтобы минимизировать потребление энергии зданием, в то же время, обеспечивая комфорт использования помещения. В качестве другого примера, системы могут отключаться или входить в режим сохранения энергии на период выходных.
[170]
Информация о графике может быть объединена с географической информацией. Географическая информация может содержать широту и долготу здания. Географическая информация также может содержать информацию об ориентации каждой из сторон здания. Используя такую информацию, разные помещения в разных сторонах здания могут управляться различными способами. Например, для помещений с восточной стороны здания в зимнее время оконный контроллер может давать команду окнам отменять тонирование утром, чтобы помещения прогревались благодаря солнечному свету, поступающему в помещение, а панель управления освещением может давать команду уменьшения яркости освещения ввиду солнечного света. Окна западной стороны могут управляться присутствующими в помещении лицами утром, поскольку тонирование окон на западной стороне не окажет влияния на энергосбережение. Однако, режимы работы окон восточной и западной сторон здания могут переключаться вечером (например, когда солнце садится, окна западной стороны не тонируются, позволяя тем самым освещение и нагревание от солнечного света).
[171]
1101
Фиг. 15
Описанное ниже является примером такого здания, как, например, здание на , содержащее сеть здания или СУЗ, тонируемые окна в качестве внешних окон здания (например, окон, отделяющих внутреннее пространство здания от внешнего пространства здания), и множество различных датчиков. Свет от внешних окон здания обычно влияет на внутреннее освещение здания на расстоянии около 20 футов (6 метров) или около 30 футов (9 метров) от окон. Таким образом, пространство в здании, расположенное более чем около 20 футов (6 метров) или около 30 футов (9 метров) от внешнего окна, получает от него мало света. Такие пространства, удаленные от внешних окон здания, освещаются системами освещения здания.
[172]
Кроме того, на температуру в здании может влиять внешнее освещение и/или внешняя температура. Например, в прохладный день и при обогреве здания посредством системы отопления, помещения, находящиеся ближе к дверям и/или окнам, будут терять тепло быстрее, чем внутренние области здания и будут более прохладными по сравнению с внутренними областями.
[173]
Фиг. 5
500
Что касается внешних датчиков, здание может содержать внешние датчики на крыше здания. Альтернативно, здание может содержать внешние датчики, связанные с каждым внешним окном (например, как описано в отношении , помещения ), или внешние датчики, расположенные на каждой стороне здания. Внешние датчики на каждой стороне здания могут отслеживать освещенность стороны здания по мере того, как солнце меняет свое положение в течение дня.
[174]
Фиг. 7
8
9
12
13
14
510
450
Что касается способов, описанных в отношении , , , , , и , когда оконный контроллер интегрирован в сеть здания или СУЗ, выходные сигналы от внешних датчиков могут быть введены в сеть или СУЗ и использованы в качестве входных данных для локального оконного контроллера . Например, в некоторых вариантах реализации изобретения принимаются выходные сигналы от любых двух или большего количества внешних датчиков. В некоторых вариантах реализации изобретения принимается только один выходной сигнал, а в некоторых других вариантах реализации принимаются три, четыре, пять или большее количество выходных сигналов. Эти выходные сигналы могут приниматься по сети здания или СУЗ.
[175]
В некоторых вариантах реализации изобретения, выходные сигналы содержат сигнал, показывающий потребление энергии или мощности системой отопления, системой охлаждения и/или освещения в здании. Например, потребление энергии или мощности системой отопления, системой охлаждения и/или освещения здания может отслеживаться для предоставления сигнала, показывающего потребление энергии или мощности. Устройства могут взаимодействовать с или подключаться к сетям и/или электропроводке здания для обеспечения этого мониторинга. Альтернативно, силовые системы здания могут налаживаться таким образом, чтобы мощность, потребляемая системой отопления, системой охлаждения и/или освещения отдельного помещения в здании или группы помещений в здании могла отслеживаться.
[176]
Фиг. 15
1103
1105a
1105b
1110
1100
Команды тонирования могут подаваться для изменения тонировки тонируемого окна до определенного уровня тонирования. Например, обращаясь к , это может включать выдачу команд главным сетевым контроллером одному или нескольким промежуточным сетевым контроллерам и , которые в свою очередь подают команды конечным контроллерам , управляющим каждым окном в здании. Конечные контроллеры могут подавать напряжение и/или ток на окна для запуска изменения тонировки в соответствии с командами.
[177]
Фиг. 7
505
В некоторых вариантах реализации изобретения, здание, содержащее электрохромные окна и СУЗ, может быть задействовано или участвовать в программе регулирования спроса, работающей в энергетической системе или энергетических системах, обеспечивающих подачу энергии в здание. Программа может быть программой, в которой уменьшается потребление энергии зданием при ожидании пиковой нагрузки. Энергетическая система может посылать предупреждающий сигнал предварительно перед возникновением ожидаемой пиковой нагрузки. Например, предупреждение может отправляться днем ранее, утром или около за один час до возникновения ожидаемой пиковой нагрузки. Например, возникновение пиковой нагрузки может ожидаться жарким летним днем, когда системы охлаждения/кондиционирования воздуха потребляют много энергии из энергетической системы. Сигнал предупреждения может приниматься СУЗ здания или оконными контроллерами, выполненными с возможностью управления электрохромными окнами здания. Этот предупреждающий сигнал может быть механизмом, который отключает модули A, B и C, как проиллюстрировано на . СУЗ может затем подать команду оконному контроллеру (контроллерам) перевести соответствующее электрохромное устройство в электрохромных окнах на более высокий уровень тонирования, помогая уменьшить потребление энергии системами охлаждения здания во время ожидаемой пиковой нагрузки.
[178]
В некоторых вариантах реализации изобретения, тонируемые окна, используемые в качестве внешних окон здания (то есть, окна, отделяющие внутреннее пространство здания от внешнего пространства здания), могут группироваться в зоны, тонируемые окна в которых получают аналогичные команды. Например, группы электрохромных окон на различных этажах здания или различных сторонах здания могут быть в различных зонах. Например, на первом этаже здания все электрохромные окна, выходящие на восточную сторону, могут быть в зоне 1, все электрохромные окна с южной стороны могут быть в зоне 2, все электрохромные окна с западной стороны могут быть в зоне 3, а все электрохромные окна с северной стороны могут быть в зоне 4. В качестве другого примера, все электрохромные окна первого этажа здания могут быть в зоне 1, все электрохромные окна второго этажа могут быть в зоне 2 и все электрохромные окна третьего этажа могут быть в зоне 3. В качестве еще одного примера, все электрохромные окна, выходящие на восточную сторону могут быть в зоне 1, все электрохромные окна, выходящие на южную сторону могут быть в зоне 2, все электрохромные окна, выходящие на западную сторону могут быть в зоне 3, а все электрохромные окна, выходящие на северную сторону, могут быть в зоне 4. В качестве еще одного примера, выходящие на восток электрохромные окна на одном этаже могут быть разделены на различные зоны. Любое количество тонируемых окон на одной стороне и/или различных сторонах и/или различных этажах здания могут быть включены в зону. В тех вариантах реализации изобретения, в которых отдельные тонируемые окна имеют независимо управляемые зоны, тонируемые зоны могут быть созданы на фасаде здания с использованием комбинаций зон отдельных окон, например, где отдельные окна могут иметь или не иметь все свои зоны затененными.
[179]
В некоторых вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне могут управляться одним оконным контроллером. В некоторых других вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне могут управляться различными оконными контроллерами, но все оконные контроллеры могут получать одинаковые выходные сигналы от датчиков и использовать одинаковые функции или справочные таблицы для определения уровней тонирования окон в зоне.
[180]
В некоторых вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне могут управляться оконным контроллером или контроллерами, которые получают выходной сигнал от датчика прозрачности. В некоторых вариантах реализации изобретения, датчик прозрачности может устанавливаться в зоне вблизи окон. Например, датчик прозрачности может устанавливаться в или на ограничителе, содержащем ИСП (то есть, устанавливаться в или на среднике, горизонтальной перемычке ограничителя), включенный в зону. В некоторых других вариантах реализации изобретения, электрохромные окна в зоне, включающей окна на одной стороне здания, могут управляться оконным контроллером или контроллерами, которые получают выходной сигнал от датчика прозрачности.
[181]
505
505
505
В некоторых вариантах реализации изобретения, датчик (например, фотодатчик) может выдавать выходной сигнал оконному контроллеру для управления электрохромными окнами первой зоны (например, главная зона управления). Оконный контроллер может также управлять электрохромными окнами во второй зоне (например, подчиненная зона управления) таким же образом, как и в первой зоне. В некоторых других вариантах реализации изобретения, другой оконный контроллер может управлять электрохромными окнами во второй зоне таким же образом, как и в первой зоне.
[182]
В некоторых вариантах реализации изобретения, управляющий зданием, присутствующие в помещениях лица во второй зоне или другие люди могут вручную давать команды (например, используя команды тонирования или осветления, или команды от пользовательской консоли СУЗ) электрохромным окнам во второй зоне (то есть, подчиненной области управления) для достижения такого уровня тонирования, как тонированное состояние (уровень) или состояние отсутствия тонирования. В некоторых вариантах реализации изобретения, в случае, если управление уровнем тонирования окон во второй зоне перехвачено таким ручным управлением, электрохромные окна в первой зоне (то есть, главной зоне управления) останутся под управлением оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. Вторая зона может оставаться в режиме ручного управления некоторый период времени, а затем возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. Например, вторая зона может оставаться в ручном режиме управления один час, после получения команды, перехватывающей управление, а затем может возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности.
[183]
В некоторых вариантах реализации изобретения, управляющий зданием, присутствующие в помещениях лица в первой зоне или другие люди могут вручную подавать команды (например, используя команды тонирования или команды от пользовательской консоли СУЗ) окнам в первой зоне (то есть, главной зоне управления) для достижения такого уровня тонирования, как тонированное состояние (уровень) или состояние отсутствия тонирования. В некоторых вариантах реализации изобретения, в случае, если управление уровнем тонирования окон в первой зоне перехвачено таким ручным управлением, электрохромные окна во второй зоне (то есть, подчиненной зоне управления) останутся под управлением оконного контроллера, получающего выходной сигнал от внешнего датчика. Первая зона может оставаться в режиме ручного управления некоторый период времени, а затем возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. Например, первая зона может оставаться в ручном режиме управления один час после получения команды, перехватывающей управление, а затем может возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности. В некоторых других вариантах реализации изобретения, электрохромные окна во второй зоне могут оставаться на уровне тонирования, который у них был во время получения ручного ввода команды, перехватывающей управление в первой зоне. Первая зона может оставаться в режиме ручного управления некоторый период времени, а затем обе, первая и вторая зоны, могут возвратиться обратно под управление оконного контроллера, получающего выходной сигнал от датчика прозрачности.
[184]
Любые из описанных здесь способов управления тонируемым окном, несмотря на то, является ли оконный контроллер независимым оконным контроллером или взаимодействующим с сетью здания, могут использоваться для тонирования тонируемого окна.
[185] V.Беспроводная или проводная связь
[186]
В некоторых вариантах реализации изобретения, описанные в настоящей заявке оконные контроллеры содержат компоненты для проводной или беспроводной связи между оконным контроллером, датчиками и отдельными коммуникационными узлами. Беспроводная или проводная связь может быть реализована посредством интерфейса связи, который взаимодействует напрямую с оконным контроллером. Такой интерфейс может быть сопряженным с микропроцессором или выполненным посредством дополнительных схем, реализующих эти функции.
[187]
505
505
505
505
Отдельный коммуникационный узел для беспроводной связи может быть, например, другим беспроводным оконным контроллером, конечным, промежуточным или главным оконным контроллером, удаленным устройством управления, или СУЗ. Беспроводная связь используется в оконном контроллере по меньшей мере для одной из следующих операций: программирования и/или управления электрохромным окном , сбора данных от ЭХ окна от различных описанных в настоящей заявке датчиков и протоколов, и использования электрохромного окна в качестве ретрансляционной точки беспроводной связи. Данные, получаемые от электрохромных окон , также могут содержать данные подсчета, такие как количество активаций ЭХ (электрохромного) устройства, эффективность ЭХ устройства по прошествии времени, и тому подобное. Эти особенности беспроводной связи описаны более подробно ниже.
[188]
505
В одном варианте реализации изобретения, беспроводная связь используется для управления сопряженными электрохромными окнами , например, посредством инфракрасного (ИК) и/или радиочастотного (РЧ) сигнала. В некоторых вариантах реализации изобретения, контроллер будет содержать микросхему протокола беспроводной связи, такой как Bluetooth, EnOcean, WiFi, Zigbee и подобное. Оконные контроллеры могут также иметь беспроводную связь посредством сети. Ввод в оконный контроллер может производиться вручную конечным пользователем посредством настенного переключателя напрямую или по беспроводной связи, или ввод может производиться от СУЗ здания, элементом которого является электрохромное окно.
[189]
Фиг. 15
1103
1105a
1105b
1110
1103
1100
В одном варианте реализации изобретения, в случае, если оконный контроллер является частью распределенной сети контроллеров, беспроводная связь используется для передачи данных на и от каждого из множества электрохромных окон посредством распределенной сети контроллеров, каждый из которых содержит элементы беспроводной связи. Например, обращаясь к , главный сетевой контроллер , связывается беспроводным способом с каждым из промежуточных сетевых контроллеров и , которые, в свою очередь, связываются беспроводным способом с конечными контроллерами , каждый из которых сопряжен с тонируемым окном. Главный сетевой контроллер может также беспроводным способом связываться с СУЗ . В одном из вариантов реализации изобретения, по меньшей мере один уровень связи в оконном контроллере выполняется беспроводным.
[190]
В некоторых вариантах реализации изобретения, более чем один режим беспроводной связи используется в распределенной сети оконных контроллеров. Например, главный оконный контроллер может связываться беспроводным способом с промежуточными контроллерами посредством WiFi или Zigbee, в то время как промежуточные контроллеры связываются с конечными контроллерами посредством Bluetooth, Zigbee, EnOcean или другого протокола. В другом примере, оконные контроллеры содержат избыточные системы беспроводной связи для повышения гибкости при выборе конечным пользователем беспроводной связи.
[191]
Беспроводная связь, например, между главным и/или промежуточным оконными контроллерами и конечными оконными контроллерами предлагает преимущество в том, что можно обойтись без прокладки проводных линий связи. Это также верно для беспроводной связи между оконными контроллерами и СУЗ. В одном аспекте, беспроводная связь в этой роли полезна для передачи данных на и от электрохромных окон для управления окном и передачи данных, например, СУЗ для оптимизации рабочей среды и энергосбережения в здании. Данные о расположении окна, а также обратная связь от датчиков дополнительно способствуют такой оптимизации. Например, информация о микроклимате на детальном уровне (окно за окном) поступает в СУЗ для оптимизации различных рабочих сред здания.
[192] VI. Пример системы управления функциями тонируемых окон
[193] Фиг. 17
1400
1101
Фиг. 15
1400
1100
Фиг. 15
является блок-схемой элементов системы для управления функциями (например, перехода на различные уровни тонирования) одного или нескольких тонируемых окон здания (например, здания , проиллюстрированного на ), в соответствии с вариантами реализации изобретения. Система может быть одной из систем, управляемых СУЗ (например, СУЗ , изображенная на ) или может работать независимо от СУЗ.
[194]
1400
1402
1400
1410
1402
1402
1410
1410
1410
1410
Система содержит главный оконный контроллер , который может отправлять управляющие сигналы на тонируемые окна для управления их функциями. Система также включает сеть , имеющую электронную связь с главным оконным контроллером . Прогностическая логика управления и команды управления функциями тонируемого окна (окон) и/или данные датчика могут передаваться на главный оконный контроллер посредством сети . Сеть может быть проводной или беспроводной сетью (например, облачной сетью). В некоторых вариантах реализации изобретения, сеть может быть связана с СУЗ, позволяя СУЗ посредством сети отправлять команды для управления тонируемым окном (окнами) на тонируемое окно (окна) в здании.
[195]
1400
400
1490
1402
1402
400
400
1490
400
1402
1490
400
Система также содержит ЭХ устройства тонируемых окон (не показаны) и настенные переключатели , которые оба имеют электронную связь с главным оконным контроллером . В проиллюстрированном примере, главный оконный контроллер может отправлять управляющие сигналы на ЭХ устройство (устройства) для управления уровнем тонирования тонируемых окон, содержащих ЭХ устройство (устройства) . Каждый настенный переключатель также связан с ЭХ устройством (устройствами) и главным оконным контроллером . Конечный пользователь (например, присутствующее в помещении лицо, оборудованном тонируемым окном) может использовать настенный переключатель для управления уровнем тонирования и другими функциями тонируемого окна, имеющего ЭХ устройство (устройства) .
[196]
Фиг. 17
1402
1403
1405
1403
1410
1410
1405
1402
1402
1400
Фиг. 17
Фиг. 15
1403
1103
1405
1105
Фиг. 17
На , главный оконный контроллер проиллюстрирован как распределенная сеть оконных контроллеров, включающая главный сетевой контроллер , множество промежуточных сетевых контроллеров , связанных с главным сетевым контроллером , и численные множества конечных или конечных узловых оконных контроллеров . Каждое множество конечных или конечных узловых оконных контроллеров связано с отдельным промежуточным сетевым контроллером . Хотя главный оконный контроллер проиллюстрирован как распределенная сеть оконных контроллеров, главный оконный контроллер может также быть отдельным оконным контроллером, управляющим функциями отдельного тонируемого окна в других вариантах реализации изобретения. Элементы системы на могут быть аналогичными по отношению к некоторым элементам, описанным со ссылкой на . Например, главный сетевой контроллер может быть аналогичным главному сетевому контроллеру , а промежуточные сетевые контроллеры могут быть аналогичными промежуточным сетевым контроллерам . Каждый из оконных контроллеров в распределенной сети на может содержать процессор (например, микропроцессор) и машиночитаемый носитель, имеющий электронную связь с процессором.
[197]
Фиг. 17
1410
400
1410
400
1410
1410
1410
Фиг. 17
1110
Фиг. 15
450
Фиг. 4
На , каждый конечный узловой или конечный оконный контроллер связан с ЭХ устройством (устройствами) отдельного тонируемого окна для управления уровнем тонирования этого тонируемого окна в здании. В случае ИСП, конечный узловой или конечный оконный контроллер может быть связан с ЭХ устройствами на множестве стекол ИСП, управляющими уровнем тонирования ИСП. В других вариантах реализации изобретения, каждый конечный узловой или конечный оконный контроллер может быть связан с множеством тонируемых окон. Конечный узловой или конечный оконный контроллер может быть встроен в тонируемое окно или может быть расположен отдельно от тонируемого окна, которым он управляет. Конечные узловые или конечные оконные контроллеры на могут быть аналогичны конечным или конечным узловым контроллерам на и/или могут быть также аналогичны оконному контроллеру , описанному в отношении .
[198]
1490
1490
1490
400
1490
1402
1402
1490
1490
1410
1490
1402
1490
1490
1490
1490
Фиг. 17,
1400
Каждый настенный переключатель может управляться конечным пользователем (например, присутствующим в помещении лицом) для управления уровнем тонирования и другими функциями тонируемого окна, соединенного с настенным переключателем . Конечный пользователь может управлять настенным переключателем для передачи управляющих сигналов на ЭХ устройства в соответствующем тонируемом окне. В некоторых случаях эти сигналы от настенного переключателя могут перехватывать управление у сигналов от главного оконного контроллера . В других случаях (например, случаи высокого энергопотребления), управляющие сигналы от главного оконного контроллера могут перехватывать управление у сигналов управления от настенного переключателя . Каждый настенный переключатель также связан с конечным узловым или конечным оконным контроллером для отправления информации об управляющих сигналах (например, времени, дате, требуемом уровне тонирования и т.д.), отправляемых от настенного переключателя обратно главному оконному контроллеру . В некоторых случаях, настенные переключатели могут управляться вручную. В других случаях, настенные переключатели могут управляться беспроводным способом конечным пользователем посредством удаленного устройства (например, мобильным телефоном, планшетом и т.д.), отправляя управляющие сигналы по беспроводной связи, например, используя инфракрасный (ИК), и/или радиочастотный (РЧ) сигналы. В некоторых случаях, настенные переключатели могут содержать микросхему протокола беспроводной связи, такого как Bluetooth, EnOcean, WiFi, Zigbee и тому подобное. Хотя настенные переключатели , проиллюстрированные на располагаются на стене (стенах), другие варианты реализации системы могут иметь переключатели, расположенные где-либо еще в помещении.
[199] VII. Другой пример прогностической логики управления
[200] Фиг. 18
400
1400
Фиг. 17
1410
1408
1406
1410
1408
1406
1410
представляет собой блок-схему, иллюстрирующую прогностическую логику управления для способа управления уровнем тонирования одного или нескольких тонируемых окон (например, электрохромных окон) в различных зонах здания, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Эта логика выполняет прогнозные расчеты для будущего момента времени, которое учитывает время перехода ЭХ устройств в тонируемых окнах. Эта прогностическая логика управления может быть использована элементами системы , описанной со ссылкой на или элементами систем других раскрытых вариантов реализации изобретения. В показанном примере, часть прогностической логики управления выполняется с помощью оконного контроллера , другая часть выполняется сетевым контроллером , и логика в модуле 1 выполняется с помощью отдельного элемента из оконного контроллера и сетевого контроллера . Альтернативно, модуль 1 может быть отдельной логикой, которая может быть загружена или не загружена на оконный контроллер .
[201]
Фиг. 18,
1410
1406
1407
1407
1100
Фиг. 15
1407
1410
1408
Фиг. 18
1406
1407
1408
Фиг. 18
На блоки прогностической логики управления, используемые оконным контроллером и модулем 1 управляются СУЗ . СУЗ может быть аналогична СУЗ , описанной в отношении . СУЗ имеет электронную связь с оконным контроллером через интерфейс BACnet . В других вариантах реализации изобретения может быть использован другой протокол связи. Хотя это и не проиллюстрировано на , модуль 1 также имеет связь с СУЗ через интерфейс BACnet . В других вариантах реализации изобретения, прогностическая логика управления, проиллюстрированная на , может работать независимо от СУЗ.
[202]
1408
1408
1410
1408
1410
1408
1405
1403
Фиг. 17
2
Сетевой контроллер принимает показания датчика от одного или нескольких датчиков (например, внешний датчик освещенности), а также может конвертировать показания датчика в Вт/м. Сетевой контроллер имеет электронную связь с оконным контроллером либо через CANbus, либо CANopen протокол. Сетевой контроллер передает преобразованные показания датчика оконному контроллеру . Сетевой контроллер может быть аналогичным любому из: промежуточного сетевого контроллера или главного сетевого контроллера на .
[203]
Фиг. 18
1410
1502
1502
Фиг. 18
1406
Фиг. 18
1406
Фиг. 7
Фиг. 8
9
12
Фиг. 7
Фиг. 8
9
12
1502
На блок прогностической логики управления, реализуемый оконным контроллером , включает главный планировщик . Главный планировщик включает логику, которая позволяет пользователю (например, администратору здания) подготовить график, который может использовать различные типы управляющих программ в разное время суток и/или дни. Каждая управляющая программа включает логику для определения уровня тонирования на основе одной или нескольких независимых переменных. Один тип управляющей программы является просто прозрачным состоянием. Прозрачное состояние относится к конкретному уровню тонировки (например, прозрачность=40%), который фиксируется в течение определенного периода времени, независимо от других условий. Например, управляющий зданием может указать, что окна должны быть прозрачными с 3 часов после полудня каждого дня. В качестве другого примера, управляющий зданием может указать прозрачное состояние в течение периода времени от 8 часов вечера до 6 часов утра каждого дня. В другое время суток могут быть использованы управляющие программы различного типа, например, использующие гораздо более высокий уровень сложности. Один тип управляющей программы предлагает высокий уровень сложности. Например, высокосложная управляющая программа этого типа включает прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на и может включать реализацию одного или нескольких логических модулей А, В и С модуля 1 . В качестве другого примера, другая высокосложная управляющая программа этого типа включает прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на и может включать реализацию одного или нескольких логических модулей А, В и С модуля 1 и модуля D, описано далее в этом разделе VII. В качестве другого примера, высокосложная управляющая программа этого типа представляет собой прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на и включает полную многомодульную реализацию логических модулей А, В и С, описанных со ссылкой на , , и . В этом примере, прогностическая логика управления использует обратную связь от датчика в модуле C и данные о солнце в модулях А и В. В качестве другого примера, высокосложная управляющая программа представляет собой прогностическую логику управления, описанную со ссылкой на с частичной реализацией логических модулей, включающей один или два из логических модулей А, В и С, описанных со ссылкой на , , и . Другой тип управляющей программы представляет собой пороговую управляющую программу, которая основывается на обратной связи от одного или нескольких датчиков (например, фотодатчиков) и соответственно регулирует уровень тонирования без учета положения солнца. Одним из технических преимуществ использования главного планировщика является то, что пользователь может выбирать и настраивать управляющую программу (способ), используемую для определения уровня тонирования.
[204]
1502
1502
1502
1502
1506
Главный планировщик запускает управляющие программы по графику в соответствии с датой и временем суток на основе 24-часового дня. Главный планировщик может определить дату с точки зрения календарной даты и/или дня недели на основе 7-дневной недели с пятью рабочими днями (с понедельника по пятницу) и двумя выходными днями (суббота и воскресенье). Главный планировщик может также определить, являются ли конкретные дни праздниками. Главный планировщик может автоматически корректировать время суток при переходе на летнее время, основываясь на расположении тонируемых окон, которое определяется по данным объекта .
[205]
1502
1502
В одном варианте реализации изобретения главный планировщик может использовать отдельный праздничный график. Пользователь может определить, какую управляющую программу (программы) использовать во время праздничного графика. Пользователь может определить, какие дни будут включены в праздничный график. Главный планировщик может скопировать пользовательские настройки основного графика и позволить пользователю создавать свои модификации для праздников в праздничном графике.
[206]
1502
Фиг. 18
При подготовке графика, используемого главным планировщиком , пользователь может выбрать зону или зоны (выбор зоны) здания, где будет использоваться выбранная программа (программы). Каждая зона включает одно или несколько тонируемых окон. В некоторых случаях зона может быть областью, связанной с типом пространства (например, офисы, имеющие стол в определенном положении, конференц-залы и т.д.) или может быть связана с несколькими типами пространства. Например, пользователь может выбрать для зоны 1, имеющей офисы, следующее: 1) с понедельника до пятницы: нагрев в 8 часов утра до 70 градусов (21°C) и включение кондиционера с 3 часов дня для поддержания температуры в офисах до 80 градусов (26,5°C), а затем выключение всех кондиционеров и нагрева в 5 часов вечера в будние дни, и 2) ( суббота и воскресенье) отключение отопления и кондиционирования. В качестве другого примера, пользователь может установить для зоны 2, содержащей конференц-зал, запуск прогностической логики управления с , включающей реализацию полного модуля 1 с использованием всех логических модулей A, B и C. В другом примере, пользователь может выбрать для зоны 1, содержащей конференц-залы, запуск модуля 1 с 8 часов утра до 3 часов дня и пороговой программы или прозрачного состояния после 3 часов дня. В других случаях, зона может представлять собой все здание или может представлять собой одно или несколько окон в здании.
[207]
При подготовке графика с программами, которые могут использовать входной сигнал от датчика, пользователь также может выбрать датчик или датчики, используемые в программах. Например, пользователь может выбрать датчик, расположенный на крыше или датчик, расположенный вблизи или на тонируемом окне. В качестве другого примера, пользователь может выбрать значение идентификатора конкретного датчика.
[208]
1410
1504
1502
1504
1506
1508
1516
1504
1504
1504
1504
1410
1502
1410
Блок прогностической логики управления, реализуемый оконным контроллером , также включает пользовательский интерфейс , имеющий электронную связь с главным планировщиком . Пользовательский интерфейс также имеет связь с данными объекта , данными зоны/группы , и логикой измерений . Пользователь может вводить их данные графика для подготовки графика (генерирования нового графика или изменения существующего графика) с помощью пользовательского интерфейса . Пользовательский интерфейс может иметь такое устройство ввода данных, как, например, клавишная панель, сенсорная панель, клавиатура и т.д. Пользовательский интерфейс также может иметь дисплей для вывода информации о графике и предоставлять доступные опции для настройки графика. Пользовательский интерфейс имеет электронную связь с процессором (например, микропроцессором) и/или имеет электронную связь с машиночитаемым носителем (МЧН). Оба процессор и МЧН являются элементами оконного контроллера . Логика в главном планировщике и другие элементы прогностической логики управления могут быть сохранены на машиночитаемом носителе оконного контроллера .
[209]
1506
1508
1504
1506
Фиг. 18
1506
1508
1506
1508
1410
Пользователь может ввести свои данные объекта и данные зоны/группы с помощью пользовательского интерфейса . Данные объекта содержат широту, долготу, и смещение времени по Гринвичу для месторасположения здания. Данные зоны/группы содержат положение, размеры (например, ширину окна, высоту окна, ширину подоконника, и т.д.), ориентацию (например, наклон окна), внешнее затенение (например, глубину навеса, расположение навеса над окном, расстояние от левого/правого ребра до края, глубину левого/правого ребра и т.д.), КСТ базового стекла, и справочную таблицу помещения для одного или нескольких тонируемых окон в каждой зоне здания. На , данные объекта и данные зоны/группы являются статической информацией (то есть информацией, которая не меняется элементами прогностической логики управления). В других вариантах реализации изобретения, эти данные могут генерироваться в процессе обработки. Данные объекта и данные зоны/группы могут храниться на машиночитаемом носителе оконного контроллера .
[210]
1502
1405
При подготовке (или изменении) графика, пользователь выбирает управляющую программу, которую главный планировщик будет запускать в разные периоды времени в каждой из зон здания. В некоторых случаях пользователь может выбирать одну из нескольких управляющих программ. В таком случае, пользователь может подготовить график, выбирая управляющую программу из списка всех программ управления (например, меню), отображаемого в пользовательском интерфейсе . В других случаях, пользователь может иметь доступ к ограниченному количеству опций из списка всех управляющих программ. Например, пользователь может оплатить использование только двух управляющих программ. В этом примере, пользователь сможет выбрать только одну из двух управляющих программ, оплаченных пользователем.
[211]
1405
Фиг. 19
1405
1502
1506
1508
Пример пользовательского интерфейса проиллюстрирован на . В этом проиллюстрированном примере, пользовательский интерфейс выполнен в форме таблицы для ввода данных в график, предназначенной для генерирования или изменения графика, реализуемого главным планировщиком . Например, пользователь может ввести период времени в таблицу посредством ввода времени начала и конца. Пользователь также может выбрать используемый программой датчик. Пользователь также может ввести данные объекта и данные зоны/группы . Пользователь также может выбирать для использования справочную таблицу помещения, выбирая пункт «Просмотр данных проникновения солнечного света».
[212]
Фиг. 18
1410
1510
1510
400
400
1510
1510
Возвращаясь к , блок прогностической логики управления, реализуемый оконным контроллером , также содержит логику суточного времени (прогностическую) . Логика суточного времени (прогностическая) определяет будущий момент времени, используемый прогностической логикой управления, чтобы выполнить ее прогностические расчеты. Этот будущий момент времени учитывает время, необходимое для перехода уровня тонирования ЭХ устройств в тонируемых окнах. Используя время, учитывающее время перехода, прогностическая логика управления может спрогнозировать уровень тонирования, оптимальный для будущего момента времени, при котором ЭХ устройства будут иметь время для перехода на уровень тонирования после приема управляющего сигнала. Блок суточного времени может оценивать время перехода ЭХ устройства (устройств) в типовом окне на основе информации о типовом окне (например, размер окна и т.д.) из данных зоны/группы. Логика суточного времени может затем определить будущий момент времени на основе времени перехода и настоящего времени. Например, будущий момент времени может быть равен или больше, чем настоящее время плюс время перехода.
[213]
Данные зоны/группы включают информацию о типовом окне каждой зоны. В одном случае, типовое окно может быть одним из окон в зоне. В другом случае, типовое окно может быть окном, имеющим средние параметры (например, средние размеры), основанные на усреднении всех параметров всех окон в этой зоне.
[214]
1410
1512
1512
Фиг. 18
1512
1510
1512
1510
1506
1512
1512
1406
Прогностическая логика управления, реализуемая оконным контроллером , также содержит калькулятор положения солнца . Калькулятор положения солнца содержит логику, которая определяет положение солнца, азимут солнца и высоту солнца в конкретный момент времени. На , калькулятор положения солнца выполняет свои расчеты на основе будущего момента времени, полученного от логики суточного времени . Калькулятор положения солнца имеет связь с блоком суточного времени и данными объекта для получения будущего момента времени, координат широты и долготы здания, а также другой информации, которая может потребоваться для выполнения его расчета (расчетов), таких как вычисление положения солнца. Калькулятор солнечного положения может выполнять один или несколько расчетов на основе положения солнца. В одном варианте реализации изобретения, калькулятор положения солнца может рассчитать освещенность при ясном небе или выполнять другие расчеты от модулей А, В и С модуля 1 .
[215]
1410
1518
1516
1405
1512
1406
1518
1520
1406
1518
1512
1508
1512,
1406
1518
1516
Логика управления, реализуемая оконным контроллером , также содержит логику планирования , которая имеет связь с логикой измерений , пользовательским интерфейсом , калькулятором положения солнца , и модулем 1 . Логика планирования содержит логику, определяющую следует ли использовать уровень тонирования, проходящий через компьютерную логику от модуля 1 или использовать другой уровень тонирования на основе других соображений. Например, поскольку время восхода и захода солнца изменяется в течение года, пользователь может не захотеть перепрограммировать график с учетом этих изменений. Логика планирования может использовать время восхода и захода солнца от калькулятора положения солнца для установки оптимального уровня тонирования до восхода и после захода солнца, не требуя от пользователя перепрограммировать график для этих меняющихся условий. Например, логика планирования может определить, что, в соответствии с временем восхода солнца, полученным от калькулятора положения солнца солнце еще не взошло, и следует использовать пред-восходный уровень тонирования вместо уровня тонирования, передаваемого от модуля 1 . Уровень тонирования, определяемый логикой планирования , передается логике измерений .
[216]
1516
1514
1518
1405
1516
1516
1408
1518
1516
1406
1518
1516
1514
Логика измерений имеет связь с логикой перехвата управления , логикой планирования и пользовательским интерфейсом . Логика измерений содержит логику, определяющую следует ли использовать уровень тонирования от логики планирования или использовать другой уровень тонирования на основе данных датчика, полученных через интерфейс BACnet от одного или нескольких датчиков. Используя пример абзацем выше, если логика планирования определяет, что солнце еще не взошло и передает пред-восходый уровень тонирования, а данные датчика показывают, что солнце на самом деле взошло, то логика измерений будет использовать уровень тонирования от модуля 1 , передаваемый через логику планирования . Уровень тонирования, определяемый логикой измерений , проходит к логике перехвата управления .
[217]
1407
1408
1407
1408
1408
1514
1514
1407
1408
1408
1516
СУЗ и сетевой контроллер также имеют электронную связь с программой регулирования спроса (например, энергетической компании) для приема сигналов, сообщающих о необходимости обеспечения перехвата управления ввиду высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки). В ответ на прием этих сигналов от программы регулирования спроса, СУЗ и/или сетевой контроллер может отправлять команды через интерфейс BACnet к логике перехвата управления , которая будет обрабатывать информацию от системы энергоснабжения о перехвате управления. Логика перехвата управления имеет электронную связь с СУЗ и сетевым контроллером через интерфейс BACnet , а также имеет связь с логикой измерений .
[218]
1514
1490
Фиг. 17
1516
1516
1514
1514
1514
630
640
650
Фиг. 7
Логика перехвата управления позволяет некоторым типам перехвата управления отключать прогностическую логику управления и использовать уровень тонирования на основе другого аспекта. Некоторые примеры типов перехвата управления, которые могут отключать прогностическую логику управления, включают перехват управления ввиду высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки), ручное управление, перехват управления в свободном помещении и т.д. Перехват управления ввиду высокого энергопотребления (или пиковой нагрузки) определяет уровень тонирования от программы регулирования спроса. В случае ручного управления, конечный пользователь может ввести корректирующее значение на настенном переключателе (проиллюстрированном на ) либо вручную, либо с помощью пульта дистанционного управления. Перехват управления в свободном помещении определяет корректирующее значение на основании незанятости помещения (то есть отсутствии людей в помещении). В этом случае логика измерений может получить данные от датчика (например, датчика движения), указывающие на то, что помещение свободно, и логика измерений может определять корректирующее значение и передавать корректирующее значение логике перехвата управления . Логика перехвата управления может принимать корректирующее значение и определять, следует ли использовать корректирующее значение, или использовать другое значение, например, другое корректирующее значение, полученное от источника, имеющего более высокий приоритет (т.е. регулирование спроса). В некоторых случаях, логика перехвата управления может работать поэтапно, аналогично этапам перехвата управления , , и , описанным со ссылкой на .
[219]
1410
1520
1550
1558
1560
1520
1520
1518
Логика управления, реализуемая оконным контроллером , также содержит компьютерную логику , которая может отключить один или несколько из модулей А , B и C . В одном случае, компьютерная логика может быть использована для отключения одного или нескольких модулей, если пользователь не заплатил за эти модули. Компьютерная логика может препятствовать использованию некоторых более сложных функций, таких как расчет проникновения, выполняемый в модуле А. В таких случаях используется базовая логика, которая «закорачивает» информацию солнечного калькулятора и использует ее для расчета уровней тонирования, возможно с использованием одного или нескольких датчиков. Этот уровень тонирования от базовой логики передается логике планирования .
[220]
1520
1550
1558
1560
1410
1406
1512
1550
1520
1518
1520
1550
1558
1560
1554
1520
1518
1558
1560
1558
1560
1520
1518
1560
Компьютерная логика может отключить один или несколько модулей (модуль A , модуль B и модуль C ) посредством перенаправления некоторых связей между оконным контроллером и модулем 1 . Например, связь между калькулятором положения солнца и модулем A проходит через компьютерную логику и может быть перенаправлена к логике планирования компьютерной логикой для отключения модуля A , модуля B и модуля C . В качестве другого примера, связь уровня тонирования от модуля А в 1552 к расчетам освещенности при ясном небе в проходит через компьютерную логику и может быть перенаправлена к логике планирования для отключения модуля B и модуля C . В еще одном примере, связь уровня тонирования от модуля B в к модулю C проходит через компьютерную логику и может быть перенаправлена к логике планирования для отключения модуля C .
[221]
1406
1518
1410
1510
Модуль 1 содержит логику, которая определяет и возвращает уровень тонирования логике планирования оконного контроллера . Эта логика прогнозирует уровень тонирования, который будет оптимальным для будущего момента времени, задаваемого блоком суточного времени . Уровень тонирования определяется для типового тонируемого окна, связанного с каждой из зон в графике.
[222]
Фиг. 18
1406
1550
1558
1560
Фиг. 8, 9, 12
13
1406
Фиг. 8, 9, 12
13
1406
Фиг. 14
На , модуль 1 содержит модуль A , модуль B и модуль C , которые могут иметь некоторые этапы, аналогичные в некотором отношении этапам, выполняемым в модулях А, В и С, как описано со ссылкой на и . В одном варианте реализации изобретения, модуль 1 может состоять из модулей А, В и С, как описано со ссылкой на и . В еще одном варианте реализации изобретения, модуль 1 может состоять из модулей А, В и С, описанных со ссылкой на .
[223]
Фиг. 18
1550
1550
1550
1512
1508
На , модуль A определяет глубину проникновения через типовое тонируемое окно. Глубина проникновения, прогнозируемая модулем A , находится в будущем моменте времени. Модуль A рассчитывает глубину проникновения на основании определенного положения солнца (то есть азимута солнца и высоты солнца), полученных от калькулятора положения солнца и на основании положения типового тонируемого окна, угла приема, размеров окна, ориентации окна (т.е. направления наружной стороны), а также информации о любом внешнем затенении, извлеченных из данных зоны/группы .
[224]
1550
1550
1508
1550
1552
Модуль A затем определяет уровень тонирования, который обеспечит комфорт пребывания в помещении для расчетной глубины проникновения. Модуль A использует справочную таблицу по занятости помещения, извлеченную из данных зоны/группы с целью определения требуемого уровня тонирования для типа пространства, связанного с типовым тонируемым окном, для расчетной глубины проникновения, а также для угла приема окна. Модуль A выводит уровень тонирования на этапе .
[225]
1554
1506
1508
1512
Максимальная освещенность при ясном небе, действующая на типовое тонируемое окно, прогнозируется для всех случаев в логике . Освещенность при ясном небе в будущий момент времени также прогнозируется на основе координат широты и долготы здания, и ориентации типового окна (то есть направление, в котором окно обращено) из данных объекта и данных зоны/группы . Эти расчеты освещенности при ясном небе могут выполняться с помощью калькулятора положения солнца в других вариантах реализации изобретения.
[226]
1556
1556
1558
Модуль B затем рассчитывает новые уровни тонирования посредством постепенного повышения уровня тонирования. На каждом из этих последовательных этапов, внутренняя освещенность в помещении, основанная на новом уровне тонирования, определяется с помощью уравнения: Внутренняя освещенность=КСТ уровня тонирования x освещенность при ясном небе. Модуль B выбирает уровень тонирования в случае, когда внутренняя освещенность меньше или равна базовой внутренней освещенности (базовый КСТ х макс. освещенность при ясном небе) и уровень тонирования не ниже, чем уровень тонирования от A. Модуль B выводит выбранный уровень тонирования от B. Исходя из уровня тонирования от B, логика рассчитывает внешнюю освещенность и расчетную освещенность от светового люка.
[227]
1560
1556
1562
1518
1410
Модуль C определяет могут ли показания датчика освещенности быть меньше освещенности при ясном небе. Если результатом определения является ответ ДА, то расчетный уровень тонирования постепенно делается светлее (прозрачнее), пока его значение не становится равно или меньше, чем уровень тонирования, рассчитанный как показания датчика x КСТ уровня тонирования, но не должен превышать базовую внутреннюю освещенность от B. Если результатом определения является ответ НЕТ, то расчетный уровень тонирования постепенно делается темнее, как это было выполнено в модуле B . Модуль C выводит уровень тонирования. Логика определяет, что уровень тонирования из модуля C является конечным уровнем тонирования и возвращает этот конечный уровень тонирования (уровень тонирования от модуля C) к логике планирования оконного контроллера .
[228]
1406
В соответствии с одним аспектом, модуль 1 может также содержать четвертый модуль D, который может определить воздействие окружающей среды на интенсивность и направление солнечного света через тонируемые окна в зоне. Например, соседние здания или другие сооружения могут затенять здание и препятствовать прохождению света через окна. В качестве другого примера, отражающие поверхности (например, поверхности со снегом, водой и т.д.) на соседнем здании или другие поверхности вокруг здания могут отражать свет в тонируемые окна. Этот отраженный свет может увеличить интенсивность света в тонируемые окна и привести к появлению яркого света в пространстве присутствующего лица. В зависимости от значений интенсивности и направления солнечного света, спрогнозированного модулем D, модуль D может изменить уровень тонирования, определяемый по модулям A, B, и C или может изменять некоторые определения по модулям А, В и С, такие как, например, расчет глубины проникновения или угол приема типового окна в данных зоны/группы.
[229]
Фиг. 20
1
2
В некоторых случаях, исследование на объекте может быть проведено с целью определения среды, окружающей здание, и/или один или несколько датчиков могут быть использованы для определения влияния окружающей среды. Информация, полученная из исследования на объекте, может быть статической информацией на основе прогнозирования эффектов отражения и затенения (окружающих) в течение периода времени (например, года), или может быть динамической информацией, которая может обновляться на периодической основе или другой временной основе. В одном случае, модуль D может использовать исследование на объекте, чтобы изменить стандартный угол приема и связанные с ним θ и θ (проиллюстрированы на ) типового окна каждой зоны, извлеченные из данных зоны/группы. Модуль D может передавать эту измененную информацию о типовых окнах другим модулям прогностической логики управления. Один или несколько датчиков, используемых модулем D для определения влияния окружающей среды, могут быть теми же датчиками, которые используются другими модулями (например, модулем C), или могут быть другими датчиками. Эти датчики могут быть специально разработаны для определения влияния окружающей среды для модуля D.
[230]
Фиг. 18
1510
400
1508
1506
1512
1520
1410
400
Для работы с прогностической логикой управления, изображенной на , пользователь сначала подготавливает график с подробной информацией о времени и датах, зонах, датчиках и используемых программах. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен график по умолчанию. Как только график размещен (сохранен), через определенные промежутки времени (каждую 1 минуту, 5 минут, 10 минут и т.д.) блок суточного времени определяет будущий момент времени суток на основе настоящего времени и времени перехода ЭХ устройства (устройств) в типовом окне каждой зоны в графике. Используя данные зоны/группы и данные объекта , калькулятор положения солнца определяет положение солнца в будущий (прогнозируемый) момент времени для каждого типового окна каждой зоны в графике. На основании составленного пользователем графика, компьютерная логика используется для определения того, какую программу применять для каждой зоны в графике. Для каждой зоны используется запланированная программа и прогнозирует оптимальный уровень тонирования для этого будущего времени. Если имеет место перехват управления, то будет использоваться корректирующее значение. Если нет перехвата управления, то будет использоваться уровень тонирования, устанавливаемый программой. Для каждой зоны, оконный контроллер будет посылать управляющие сигналы с уровнем тонирования конкретной зоны, определяемым запланированной программой, соответствующему ЭХ устройству (устройствам) для перехода уровня тонирования тонируемого окна (окон) в этой зоне к будущему моменту времени.
[231] VIII. Пример справочной таблицы по занятости помещения
[232] Фиг. 20
Фиг. 20
1508
T
T
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
θ
vis
vis
Sun
1
2
Sun,
1
2
Sun
Sun
1
2
Sun
1
2
1
Sun
2
1
2
является иллюстрацией, содержащей пример справочной таблицы по занятости помещения. Уровень тонирования в таблице представлен в единицах (пропускание видимого света). Таблица содержит различные уровни тонирования (значения ) для различных комбинаций значений расчетной глубины проникновения (2 фута (0,6 метров), 4 фута (1,2 метра), 8 футов (2,4 метра) и 15 футов (4,6 метров)) для конкретного типа пространства и, когда угол падения солнечных лучей находится в пределах угла приема окна, расположенного между =30 градусов и =120 градусов. Таблица основана на четырех уровнях тонирования, включая 4% (самый светлый), 20, 40, и 63 (самый темный). также иллюстрирует схему расположения стола возле окна и угол приема окна для прохождения солнечных лучей, имеющих угол находящийся между углами и . Эта схема иллюстрирует зависимость между углом падения солнечных лучей и расположением стола. Когда угол падения солнечных лучей находится в пределах угла приема, находящегося между и , то солнечный свет может попасть по поверхность стола. Если угол падения солнечных лучей находится в пределах угла приема, расположенного между и (если < < ) и глубина проникновения соответствует критерию для тонирования окна, то уровень тонирования, определяемый по справочной таблице по занятости помещения, направляется к оконному контроллеру, который посылает управляющие сигналы к ЭХ устройствам в окне для перевода окна на определенный уровень тонирования. Эти два угла и могут рассчитываться или измеряться для каждого окна, и хранится в данных зоны/группы с другими параметрами окна для этой зоны.
[233] На Фиг. 21A
21B
21C
2100
2100
1101
Фиг. 15
2100
500
Фиг. 5
6A
6B
6C
2100
2100
На Фиг. 21A
21B
21C
2100
θ
T
T
Sun.
vis
vis
, , и представляют собой виды в плане части здания , в соответствии с вариантами реализации изобретения. Здание может быть аналогичным в некоторых аспектах зданию на и помещения в здании могут быть аналогичными в некоторых аспектах помещению , описанному на , , , и . Часть здания включает три различных типа пространства, в том числе: стол в офисе, группу кабинок, а также конференц-зал в здании . , , и показано солнце под разными углами Эти фигуры также иллюстрируют различные углы приема различных типов окон в здании . Например, конференц-зал с самым большим окном будет иметь самый большой угол приема, позволяющий пропускать наибольшее количество света внутрь помещения. В этом примере значения в соответствующей справочной таблице по занятости помещения могут быть относительно низкими (низкая пропускаемость) для конференц-зала. Тем не менее, если аналогичное окно, имеющее такой же угол приема, размещается на веранде, то значения в соответствующей справочной таблице по занятости помещения могут быть более высокими (выше прозрачность), чтобы обеспечить пропускание большего количества солнечного света в помещение.
[234] IX. Подсистемы
[235] Фиг. 22
Фиг. 17
представляет собой блок-схему подсистемы, которая может содержаться в оконных контроллерах, используемых для управления уровнем тонирования одного или нескольких тонируемых окон, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Например, оконные контроллеры, изображенные на , могут иметь процессор (например, микропроцессор) и машиночитаемый носитель, имеющий электронную связь с процессором.
[236]
Фиг. 22
Фиг. 22
2625
2630
2632
2634
2430
2638
2640
2642
2642
2644
2410
2646
2634
2646
2634
Различные элементы, описанные на фигурах других разделов, могут работать с использованием одной или нескольких подсистем из данного раздела для обеспечения функций, описанных в настоящей заявке. Любой из элементов на фигурах может использовать любое требуемое количество подсистем для обеспечения функций, описанных в настоящей заявке. Примеры таких подсистем и/или элементов проиллюстрированы на . Подсистемы, проиллюстрированные на , соединены между собой через системную шину . Проиллюстрированы дополнительные подсистемы, такие как принтер , клавиатура , жесткий диск (или другая память, содержащая машиночитаемый носитель), дисплей , который соединен с видеоадаптером , и другие. Периферийные устройства и устройства ввода/вывода (В/В), которые соединяют контроллер В/В , могут быть подключены к компьютерной системе любым числом средств, известных в данной области техники, таких как последовательный порт . Например, последовательный порт или внешний интерфейс могут быть использованы для подключения компьютерного устройства к глобальной сети, такой как интернет, мышке или сканеру. Взаимное соединение через системную шину позволяет процессору обмениваться данными с каждой из подсистем и контролировать выполнение команд из системной памяти или жесткого диска , а также проводить обмен информацией между подсистемами. Системная память и/или жесткий диск могут воплощать собой машиночитаемый носитель. Любой из этих элементов может присутствовать в описанных выше средствах.
[237]
2630
2430
1400
В некоторых вариантах реализации изобретения устройство вывода, такое как принтер или дисплей из одной или нескольких систем, может выводить данные в разных формах. Например, система может выводить информацию из графика пользователю на дисплей.
[238] X. Фильтр (фильтры) для принятия решений по тонировке, основанных на резко изменяющихся условиях.
[239]
В некоторых системах после того, как принято решение тонировать тонируемое окно до некоторого конечного состояния, окно стремится завершить этот переход пока не достигнет конечного состояния. Такие системы не могут регулировать конечное тонированное состояние во время перехода, и могут только ждать, пока переход не будет завершен. Если этими системами выбран неоптимальный конечный уровень тонирования, то окно стремится к этому неоптимальному уровню тонирования во время цикла перехода и дополнительно в любое время, которое требуется для перехода окна на более оптимальный уровень тонирования. Так как периоды тонирования/просветления занимают от 5 до 30 минут, неоптимальный выбор, например, может заблокировать окно на неоптимальном уровне тонирования в течение значительного периода времени, что может сделать условия использования помещения некомфортными.
[240]
Резко изменяющиеся условия (например, изменения погоды, такие как переход от переменной облачности на солнечный день, наступление и отступление тумана, рассеивание тумана на солнце и т.д.) в сочетании с длительными временами перехода могут приводить к тому, что некоторые способы управления могут «прыгать» между конечными состояниями тонирования. Кроме того, такие способы управления могут принять решение о конечном состоянии тонирования на основе условия, которое изменяется сразу же после того, как способ принимает решение о переходе, и в этом случае окно блокируется на неоптимальном уровне тонирования, пока переход не будет завершен. Например, рассмотрим преимущественно ясный день с редкими облаками. Способ управления может реагировать на снижение значений освещенности, когда облако проходит мимо и когда значения возвращаются на предыдущий уровень, могут возникнуть условия для яркого света. Несмотря на то, что облако проходит быстро, окно осуществляет переход в конечное состояние неадекватно низкого тонирования по меньшей мере на время переходного цикла. В это время, солнечное излучение попадает в помещение, что может также сделать его слишком жарким для присутствующего лица.
[241]
Фиг. 23
Примером резко изменяющихся погодных условий является туманное утро, которое переходит в солнечный день. представляет собой диаграмму показаний датчика освещенности, снятых на протяжении дня, который начинается с тумана, который быстро рассеивается, и позже переходит к солнечной погоде в тот же день. Некоторые системы управления будут определять низкий уровень тонирования в начале дня на основе низких показаний освещенности во время утреннего тумана. Такой низкий уровень тонирования будет неадекватно низким в течение периода времени, когда погода быстро меняется на ясную после того, как туман рассеивается. В этом примере, более оптимальный высший уровень тонирования для ясного неба может быть не определен в течение значительного периода времени (например, 35-45 минут после рассеивания тумана). Другим примером резко изменяющихся условий является появление отражения от такого объекта, как, например, припаркованный автомобиль или окно соседнего здания.
[242]
n
Некоторые описанные в настоящей заявке варианты реализации изобретения включают способы управления окном, которые используют многоступенчатые фильтры для принятия решений по тонировке, отвечающих резко изменяющимся условиям. В некоторых случаях эти фильтры могут быть использованы для определения более оптимального конечного состояния тонирования на протяжении текущего переходного цикла, чтобы корректировать уровень тонирования окна до уровня, подходящего для текущих условий. Один тип фильтра представляет собой интервальный фильтр (иногда называемый фильтром раздвижного окна), который использует множество показаний датчика со значениями освещенности, собранных в течение некоторого времени. Среднее значение последовательности интервалов представляет собой расчетное среднее значение (например, среднее, усредненное или медианное) ряда последовательных измерений датчика (показания со значениями освещенности, измеренные в течение некоторого времени). Как правило, измерения датчика представляют собой измерения внешней освещенности (например, с помощью датчика, расположенного на внешней стороне здания). В некоторых случаях один датчик может быть использован для выполнения измерений для нескольких окон, например, для окон в конкретной зоне здания. Как правило, датчики собирают показания периодически с постоянной частотой на основе частоты регистрации. Например, датчик может произвольно выполнять измерения с частотой регистрации в диапазоне от около одного измерения каждые 30 секунд до одного измерения каждые двадцать минут. В одном варианте реализации изобретения датчик выполняет измерения со скоростью одно измерение каждую минуту. В некоторых случаях, один или несколько таймеров также могут использоваться способом управления для поддержания тонировки на текущих параметрах, определенных с помощью среднего значения последовательности интервалов.
[243]
В некоторых аспектах способы управления используют последовательность коротких интервалов и одну или несколько последовательностей длинных интервалов (фильтров) для принятия решений по тонировке. Последовательность коротких интервалов (например, последовательность интервалов, которая использует значения измерений, снятых в течение 10 минут, 20 минут, 5 минут и т.д.) основана на меньшем количестве измерений датчика (например, n=1, 2, 3,... 10, и т.д.) по сравнению с большим количеством измерений датчика (например, n=10, 20, 30, 40 и т.д.) в последовательности длинных интервалов (например, последовательность интервалов, которая использует значения измерений, снятых в течение 1 часа, 2 часов и т.д.). Среднее значение последовательности интервалов (освещенность) может быть основано на среднем, усредненном, медианном или другом характерном значении измерений в последовательности интервалов. В одном случае, среднее значение последовательности коротких интервалов представляет собой медианное значение измерений датчика, а среднее значение последовательности длинных интервалов представляет собой усредненное значение измерений датчика. Так как среднее значение последовательности коротких интервалов основано на меньшем количестве измерений датчика, средние значения последовательности коротких интервалов с большей точностью следуют за текущими показаниями датчика по сравнению со средними значениями последовательности длинных интервалов. Таким образом, средние значения последовательности коротких интервалов реагируют на резко изменяющиеся условия скорее и в большей степени, чем средние значения последовательности длинных интервалов. Несмотря на то, что и расчетные средние значения последовательностей коротких и длинных интервалов отстают от показаний датчика, средние значения последовательности коротких интервалов будут отставать в меньшей степени, чем средние значения последовательности длинных интервалов.
[244]
Во многих случаях средние значения последовательности коротких интервалов реагируют на текущие условия быстрее, чем средние значения последовательности длинных интервалов. Исходя из этого, фильтр на основе последовательности длинных интервалов может быть использован для сглаживания реакции оконного контроллера на частые краткосрочные погодные колебания, в то время как фильтр на основе последовательности коротких интервалов в такой же мере не сглаживает, но быстрее реагирует на резкие и значительные изменения погодных условий. В случае условий проходящего облака, алгоритм управления, использующий только фильтр последовательности длинных интервалов, не будет быстро реагировать на текущие условия проходящего облака. В этом случае, среднее значение последовательности длинных интервалов должно использоваться в принятии решений по тонировке для определения оптимального высокого уровня тонирования. В случае условий рассеивания тумана, более подходящим может быть использование среднего значения последовательности коротких интервалов в принятии решений по тонировке. В этом случае последовательность коротких интервалов быстрее реагирует на новые солнечные условия после рассеивания тумана. Используя среднее значение последовательности коротких интервалов для принятия решений по тонировке, тонируемое окно быстро приспосабливается к солнечным условиям и поддерживает комфортные условия для присутствующего лица после резкого рассеивания тумана.
[245]
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В соответствии с некоторыми аспектами, способы управления оценивают разницу между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов, чтобы определить, среднее значение какой последовательности интервалов использовать в принятии решений по тонировке. Например, если разность (среднее значение последовательности коротких интервалов минус среднее значение последовательности длинных интервалов) положительна и превышает первое (положительное) пороговое значение (например, 20 Вт/м), то может быть использовано среднее значение последовательности коротких интервалов для расчета уровня (состояния) тонирования. Положительное значение, как правило, соответствует переходу к более светлым условиям (т.е. увеличивается интенсивность излучения за окном). В некоторых вариантах реализации изобретения первый таймер устанавливается, когда превышен положительный порог, причем в этом случае рассчитанный текущий уровень тонирования сохраняется в течение определенного промежутка времени первого таймера. Использование первого таймера будет способствовать контролю яркого света, удерживая окно в более тонированном состоянии и предотвращая слишком много переходов, которые могут раздражать присутствующее лицо. С другой стороны, когда разность между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов меньше первого положительного порогового значения или имеет отрицательное значение, то используется среднее значение последовательности длинных интервалов для расчета следующего состояния тонирования. И если эта разность отрицательна и меньше, чем второй отрицательный порог, то может быть установлен второй таймер. В некоторых случаях, положительные пороговые значения находятся в диапазоне от около 1 Вт/м до 200 Вт/м, а отрицательные пороговые значения находятся в диапазоне от около -200 Вт/м до -1 Вт/м. Расчетное значение тонирования на основании последовательности длинных интервалов сохраняется в течение определенного количества времени второго таймера. После того, как способ управления определяет, какую последовательность интервалов использовать, способ будет принимать решения по тонировке на основании того, где находится среднее значение последовательности интервалов: выше верхнего предельного значения, ниже нижнего предельного значения, или между верхним и нижним предельными значениями. Если выше верхнего предельного значения, то используются модули А и В (или только В в некоторых случаях) для определения изменения уровня тонирования. Если выше нижнего предельного значения и ниже верхнего предельного значения, то используются модули А, В, и С (или только В и С в некоторых случаях) для определения изменения тонирования. Если ниже нижнего предельного значения, то применяется определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный). В некоторых случаях, нижнее предельное значение может находиться в диапазоне от 5 Вт/м до 200 Вт/м и верхнее предельное значение может быть в диапазоне от 50 Вт/м до 400 Вт/м.
[246] Фиг. 24A
3600
Фиг. 7
3610
3610
3920
3610
3620).
представляет собой блок-схему , иллюстрирующую конкретную реализацию блока логики управления, изображенной на . На этапе , способ управления определяет, является ли настоящее время моментом между восходом и заходом солнца. Если оно находится либо до восхода солнца либо после захода солнца на этапе , то способ управления переустанавливает тонировку на тонируемых окнах и переходит к этапу чтобы определить, есть ли перехват управления. Если на этапе определен момент между восходом и заходом солнца, то способ управления определяет, находится ли азимут солнца между критическими углами (этап Несмотря на то, что некоторые способы управления описаны в отношении одного тонируемого окна, должно быть понятно, что эти способы управления могут быть использованы для управления одним или несколькими тонируемыми окнами или зоной одного или нескольких тонируемых окон.
[247] Фиг. 25B
Фиг 25B
иллюстрирует помещение со столом и критические углы солнца, светящего через тонируемое окно в помещение. Если азимут солнца находится в пределах критических углов, то яркий солнечный свет светит на используемый участок, определенный присутствующим лицом, сидящим за столом. На , азимут солнца изображен вне иллюстрированных критических углов.
[248]
Фиг. 24A
3620
3800
3700
3800
3820
3900
3920
Возвращаясь к блок-схеме на , если на этапе определено, что азимут солнца находится вне критических углов, то модуль А не используется, а используется модуль B на этапе . Если определено, что азимут солнца находится между критическими углами, то используется модуль А на этапе , а затем используется модуль B на этапе . На этапе способ управления определяет, находится ли показание датчика ниже порогового значения 1 или выше порогового значения 2. Если показание датчика находится ниже порогового значения 1 или выше порогового значения 2, то модуль С (этап ) не используется. Если показание датчика превышает пороговое значение 1 и находится ниже порогового значения 2, то используется модуль С. В любом случае, способ управления переходит к этапу , чтобы определить наличие перехвата управления.
[249] Фиг. 24B
2
2
2
представляет собой диаграмму показаний датчика, снятых на протяжении дня, когда утром облачно (например, туманно), а позже этим днем солнечно. Как проиллюстрировано, значения показаний освещенности находятся ниже нижнего предельного значения до 7 утра, поднимаются выше нижнего предельного значения, а затем выше верхнего предельного значения, и потом ввиду исчезновения облаков после 10 часов утра показания освещения позже в тот же день становятся намного выше. Когда датчик считывает уровни освещенности ниже нижнего предельного значения (например, 10 Вт/м) до 7 часов утра, количество излучения через тонируемое окно недостаточно существенное, чтобы повлиять на комфорт использования помещения. В этом случае, повторная оценка уровня тонирования не должна выполняться, и применяется определенный уровень тонирования (например, максимальная прозрачность окна). Когда показания датчика находятся между нижним и верхним предельными значениями (например, 100 Вт/м) после 7 часов утра и до 10 часов утра, будут использоваться модули А, В и С для расчета конечного состояния тонирования. Когда показания датчика находятся выше верхнего предельного значения (например, 100 Вт/м) после 10 часов утра, будут использоваться модули А и В для расчета конечного состояния тонирования.
[250] Фиг. 25A
4000
представляет собой структурную схему способа управления, который использует средние значения последовательностей коротких и длинных интервалов для принятия решений по тонировке, в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Несмотря на то, что структурная схема показана с использованием одного среднего значения последовательности коротких интервалов и одного среднего значения последовательности длинных интервалов, другие варианты реализации изобретения могут включать одно или несколько средних значений последовательностей интервалов, таких как, например, среднее значение второй последовательности длинных интервалов. Проиллюстрированный способ управления периодически принимает показания датчиков со значениями освещенности и обновляет средние значения последовательностей длинных и коротких интервалов. Если таймер установлен, то текущий уровень тонирования будет поддерживаться при текущем значении параметров тонирования. Способ оценивает разницу между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов, чтобы определить, среднее значение какой последовательности интервалов использовать в принятии решений по тонировке. Если разность между значениями больше, чем пороговое значение, то используется среднее значение последовательности коротких интервалов и устанавливается первый таймер, в течение которого будут поддерживаться текущие параметры тонирования. Если разность между средними значениями меньше порогового значения, то используется среднее значение последовательности длинных интервалов и может быть установлен другой таймер (в зависимости от величины разности). Используя ранее определенное среднее значение последовательности интервалов в качестве значения освещенности, способ определяет, находится ли значение освещенности ниже нижнего предельного значения, и если да, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный). Если значение освещенности находится выше верхнего предельного значения, то способ определяет, находится ли солнце за пределами критических углов.
[251] Фиг. 25B
иллюстрирует помещение со столом и критические углы помещения, в пределах которого яркий свет от солнца светит на используемый участок, определенный присутствующим лицом, сидящим за столом. На фигуре солнце находится за пределами критических углов. Если способ определяет, что солнце находится за пределами критических углов, то для определения уровня тонирования используется только модуль B. Если в пределах критических углов, то для определения уровня тонирования используются модули А и В. Если значение освещенности находится выше нижнего предельного значения и ниже верхнего предельного значения, то способ определяет, находится ли солнце за пределами критических углов. Если за пределами критических углов, то для определения уровня тонирования используются модули B и C. Если в пределах критических углов, то для определения уровня тонирования используются модули A, B, и C.
[252]
Фиг. 25A
4010
4012
Более конкретно со ссылкой обратно к , показания датчиков со значениями освещенности (например, показания внешней освещенности) посылаются датчиком и принимаются процессором на этапе . Как правило, датчик выполняет измерения периодически с постоянной частотой (например, одно измерение каждую минуту). На этапе , средние значения освещенности последовательностей длинных и коротких интервалов обновляются с учетом полученных показаний датчиков. Другими словами, самые старые показания в интервальных фильтрах заменяются новыми показаниями и новые средние значения освещенности последовательностей интервалов рассчитываются, в основном, как средние значения показаний в последовательностях интервалов.
[253]
4020
4022
4010
4030
Δ=
На этапе , определяется, установлен ли таймер. Если таймер установлен, то текущие параметры тонирования сохраняются на этапе и процесс возвращается к этапу . Другими словами, процесс не рассчитывает новый уровень тонирования. Если таймер не установлен, величина и знак разности между средними значениями освещенности последовательностей коротких и длинных интервалов (Δ) определяются на этапе . То есть, среднее значение последовательности коротких интервалов - среднее значение последовательности длинных интервалов.
[254]
4040
4042
4050
4044
4046
4048
4050
4050
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
На этапе , определяется, является ли положительной и больше первого положительного порогового значения. Если положительна и больше первого порогового значения, то значение освещенности для системы устанавливается равным среднему значению освещенности последовательности коротких интервалов, первый таймер устанавливается на этапе и способ переходит к этапу . Если положительна, но не превышает первого положительного порогового значения, то величина освещенности для системы устанавливается равной среднему значению освещенности последовательности длинных интервалов на этапе . На этапе , определяется, является ли меньше второго отрицательного порогового значения. Если меньше второго отрицательного порогового значения, то второй таймер устанавливается на этапе , и способ переходит к этапу . Если нет, то способ переходит непосредственно к этапу .
[255]
4050
4052,
4010
4060
4070
4010
4074
4010
4060
4080
4082
4010
4090
4010
На этапе , определяется, является ли установленное значение освещенности для системы меньше нижнего предельного значения. Если установленное значение освещенности для системы меньше нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный) на этапе и процесс возвращается к этапу . Если установленное значение освещенности для системы больше нижнего предельного значения, то определяется, является ли установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения на этапе . Если определено, что установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения, то определяется, находится ли азимут солнца за пределами критических углов на этапе . Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения конечного уровня тонирования, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу . Если солнце находится за пределами критических углов, то используется только модуль B для определения конечного состояния тонирования на этапе и процесс возвращается к этапу . Если определено, что установленное значение освещенности для системы не превышает верхнего предельного значения на этапе , то определяется, находится ли солнце за пределами критических углов на этапе . Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули A, B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе , применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу . Если солнце находится за пределами критических углов, то используются только модули B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе , применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу .
[256] Фиг. 26A
Фиг. 25A
t
t
t
t
T
t
T
T
T
T
T
T
vis
vis
vis
vis
vis
vis
vis
2
2
иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время обычного дня, и связанные с ними состояния тонирования, определенные с помощью способа управления, описанного со ссылкой на . Нижняя диаграмма содержит колоколообразную кривую значений освещенности при ясном небе в течение периода времени в справочных целях. Эта характерная колоколообразная кривая будет примером значений, измеренных у окна, обращенного на южную сторону (поскольку колокол находится около по центру временного отрезка от рассвета до заката) с критическими углами от 90 (восток) до 270 (запад). Нижняя диаграмма также содержит кривую показаний датчика, снятых в течение периода времени на протяжении дня, когда погода периодически отклоняется от состояния ясного неба. Как правило, показания датчика представляют собой измерения внешней освещенности. Нижняя диаграмма также содержит кривые обновленных значений последовательности коротких интервалов и значений последовательности длинных интервалов, рассчитанных во времени . Эти значения, в основном, рассчитываются как средние значения измерений в последовательностях интервалов, обновленных во времени . Кривая показаний датчиков также показывает снижения освещенности при прохождении четырех облаков 1, 2, 3 и 4, а затем возвращение к ясной погоде после прохождения каждого облака. Кривая последовательности коротких интервалов следует кривой показаний датчика и быстро реагирует на снижения освещенности из-за четырех облаков. Средние значения последовательности длинных интервалов запаздывают от снижений освещенности в показаниях датчика и не реагируют в той же степени, что и средние значения последовательности коротких интервалов на эти снижения освещенности из-за облаков. Верхняя диаграмма иллюстрирует пропускание () через тонируемое окно в состоянии тонирования, определяемое способом управления во времени . До наступления события 0, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше первого (положительного) порогового значения (например, 20 Вт/м), а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. Так как величина освещенности ниже нижнего предельного значения, то применяется определенный уровень тонирования (номинально прозрачное состояние), соответствующий 60%. Как показано, способ управления применяет 60%, пока положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов не будет больше первого положительного порогового значения (например, 20 Вт/м), после чего значение освещенности устанавливается на уровне среднего значения последовательности коротких интервалов (событие 0). В этот момент устанавливается таймер 1 и состояние тонирования, рассчитанное для события 0, сохраняется до истечения таймера 1 после прохождения облака 1. Так как значение освещенности (на основе среднего значения последовательности коротких интервалов) превышает нижнее предельное значение и меньше верхнего предельного значения, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, В и С для определения уровня тонирования для события 0, соответствующего 20%. После этого среднее значение последовательности коротких интервалов проходит верхний уровень, запуская расчет, основанный только на модулях А и В. Тем не менее, не происходит никаких изменений в уровне тонирования, так как установлен таймер 1. Сразу после прохождения облака 1 истекает таймер 1. С этого времени и до появления облака 3, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов больше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности коротких интервалов. За это время, значения освещенности (на основе обновленных средних значений последовательности коротких интервалов) остаются выше верхнего предельного значения, а солнце остается в пределах критических углов, и поэтому снова используются модули А и В для определения уровня тонирования, при этом они рассчитывают уровень тонирования, соответствующий 4%. При появлении облака 3, среднее значение последовательности длинных интервалов превышает среднее значение последовательности коротких интервалов, и теперь разность отрицательна, поэтому значение освещенности устанавливается на уровне среднего значения последовательности длинных интервалов. Поскольку эта разность меньше, чем второе отрицательное пороговое значение, то таймер не устанавливается. Так как значение освещенности превышает верхнее предельное значение, а солнце находится за пределами критических углов, то снова используются модули А, и В для определения уровня тонирования, соответствующего 4%. При появлении облака 4, среднее значение последовательности длинных интервалов снова превышает среднее значение последовательности коротких интервалов, и разность больше, чем отрицательное пороговое значение. В это время, величина освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов, но таймеры не устанавливаются. Так как значение освещенности превышает нижнее предельное значение, и меньше верхнего предельного значения, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, В и С для определения уровня тонирования, и они рассчитывают уровень тонирования, соответствующий 4%.
[257] Фиг. 26B
Фиг. 25A
t
t
t
T
t
T
T
T
T
T
T
vis
vis
vis
vis
vis
vis
vis
иллюстрирует две диаграммы, связанные с показаниями датчика во время облачного дня с временными скачками и связанные с ними состояния тонирования, определенные с помощью способа управления, описанного со ссылкой на . Нижняя диаграмма иллюстрирует показания датчика во времени на протяжении облачного дня. Нижняя диаграмма содержит колоколообразную кривую значений освещенности при ясном небе в течение периода времени в справочных целях. Нижняя диаграмма также содержит кривые обновленных значений последовательности коротких интервалов и значений последовательности длинных интервалов, рассчитанных во времени . Кривая показаний датчика иллюстрирует, что утром облачно до точки 3, когда становится солнечно в течение короткого периода с двумя снижениями, прежде чем снова становится облачно в точке 4. Верхняя диаграмма иллюстрирует пропускание через тонируемое окно в состоянии тонирования, рассчитываемое способом управления во времени, . До точки 1, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне среднего значения последовательности длинных интервалов. Так как величина освещенности ниже нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный), соответствующий 60%. В точке 1, разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и меньше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. В этом случае значение освещенности находится между нижним и верхним предельными значениями, что может быть в начале дня, так что солнце находится за пределами критических углов и, таким образом, нет необходимости использовать модуль А для определения яркого света в помещении. В этом случае, используются только модули В и С и они рассчитывают уровень тонирования при 40%, чтобы затемнить окно. В точке 2, разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и меньше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. В этой точке все еще начало дня и солнце находится за пределами критических углов. Значение освещенности выше, чем было в точке 1, но находится по-прежнему между верхним и нижним предельным значениями, и модули В и С определяют уровень тонирования при 20%, чтобы еще более затемнить окно. В точке 3, разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов положительна и больше порогового значения, и таким образом значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности коротких интервалов и устанавливается таймер 1. Так как значение освещенности превышает верхнее предельное значение, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, и В для определения увеличения тонировки до уровня тонирования, соответствующего 4%. В течение действия таймера, состояние тонирования будет поддерживаться постоянным. Сразу перед точкой 4 истекает таймер 1. В точке 4, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов выше первого положительного порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности коротких интервалов. Значение освещенности превышает верхнее предельное значение, а солнце находится за пределами критических углов в это время дня, так что используется только модуль В для определения уровня тонирования, соответствующего 40%. В точке 5, положительная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше первого порогового значения, а значение освещенности устанавливается на уровне обновленного среднего значения последовательности длинных интервалов. Таймер не установлен. В этой точке в конце дня значение освещенности ниже нижнего предельного значения, а солнце находится за пределами критических углов, так что используются модули B и C для определения уровня тонирования, соответствующего 60%.
[258] Фиг. 27A
Фиг. 27B
Фиг. 27A
t
представляет собой диаграмму значений освещенности, включая показания датчика, средние значения последовательностей коротких интервалов и средние значения последовательностей длинных интервалов, определенных на протяжении времени в течение дня. представляет собой диаграмму показаний датчика на и соответствующего уровня тонирования, определенного модулем B, и уровня тонирования, определенного модулем С, в течение дня.
[259]
На Фиг. 28A-B
На Фиг. 29A-B
В соответствии с некоторыми аспектами, среднее значение последовательности длинных интервалов обновляется с показаниями датчика и никогда не переустанавливается в течение дня. Если показания датчика значительно менялись в течение дня (например, в случае появления грозового фронта), эти средние значения последовательности длинных интервалов будут существенно отставать от резко изменяющихся показаний датчиков и не будут отражать резкие изменения. Например, средние значения последовательности длинных интервалов значительно превышают показания датчика после значительного снижения внешней освещенности. Если эти высокие средние значения последовательности длинных интервалов используются для расчета уровня тонирования, то окна могут быть чрезмерно тонированными, пока последовательности длинных интервалов не будут иметь времени загрузить большее количество текущих показаний датчика. В соответствии с некоторыми аспектами, способы управления переустанавливают последовательность длинных интервалов после резкого изменения освещенности, так что последовательность длинных интервалов может быть загружена большим количеством текущих показаний датчика. проиллюстрированы способы управления, которые переустанавливают входные данные последовательности длинных интервалов. В соответствии с другими аспектами, способы управления используют вторую последовательность длинных интервалов, которая запускается при существенном изменении условий освещенности. проиллюстрированы способы управления, которые содержат вторую последовательность длинных интервалов. В этих случаях способы управления могут использовать средние значения последовательностей длинных интервалов, которые ближе к текущим показаниям датчика и могут не допустить чрезмерного тонирования окна после резкого снижения освещенности.
[260] Фиг. 28A
5000
представляет собой структурную схему способа управления, который переустанавливает входные данные последовательности длинных интервалов, в соответствии с вариантами реализации изобретения. Последовательность длинных интервалов переустанавливается и начинает перезагружать текущие показания датчика после резкого изменения показаний датчика. Последовательность длинных интервалов переустанавливается, если отрицательная разность между средним значением последовательности коротких интервалов и средним значением последовательности длинных интервалов меньше второго отрицательного порогового значения. То есть, отрицательная разность, которая меньше отрицательного порогового значения, указывает на резкое изменение показаний датчика. В то же время, способ управления запускает второй таймер. Способ управления использует переустановленное среднее значение последовательности длинных интервалов для расчета уровня тонирования, который будет поддерживаться во время действия второго таймера. Поскольку последовательность длинных интервалов начинает повторный ввод данных из новых показаний датчика, когда условия резко изменяются, среднее значение последовательности длинных интервалов точно следует за показаниями датчика в течение времени, и способ управления будет определять уровни тонирования, которые точно соответствуют текущим изменяющимся показаниям датчика после резкого изменения.
[261]
Фиг. 28A
5010
5012
5020
5022
5010
5020
5030
5030
5042
5050
5030
5044
5046
5048
5050
5050
5050
5052
5010
5060
5070
5010
5074
5010
5060
5080
5082
5010
5090
5010
Δ=
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Более конкретно со ссылкой на , показания датчика отправляются датчиком и принимаются процессором на этапе . На этапе , средние значения освещенности последовательностей длинных и коротких интервалов обновляются полученными более новыми показаниями датчика. Если на этапе определено, что таймер установлен, то текущие параметры тонирования сохраняются на этапе и процесс возвращается к этапу . Если на этапе определено, что таймер не установлен, то величина и знак разности между средними значениями освещенности последовательностей коротких и длинных интервалов (Δ) определяются на этапе . То есть, среднее значение последовательности коротких интервалов - среднее значение последовательности длинных интервалов. Если на этапе определено, что положительна и больше первого порогового значения, то значение освещенности устанавливается равным среднему значению освещенности последовательности коротких интервалов, первый таймер устанавливается на этапе , и способ переходит к этапу . Если на этапе определено, что положительна и не превышает первого положительного порогового значения, или является отрицательной, то величина освещенности устанавливается равной среднему значению освещенности последовательности длинных интервалов на этапе . На этапе определяется, является ли меньше второго отрицательного порогового значения. Если меньше второго отрицательного порогового значения, то это является показателем значительного снижения освещенности. В этом случае устанавливается второй таймер и переустанавливается (освобождается от значений) последовательность длинных интервалов на этапе , чтобы снова начать загрузку данных, а способ переходит к этапу . Если меньше второго отрицательного порогового значения, то способ переходит непосредственно к этапу . На этапе , определяется, является ли установленное значение освещенности меньше нижнего предельного значения. Если меньше нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный) на этапе и процесс возвращается к этапу . Если установленное значение освещенности для системы больше нижнего предельного значения, то определяется, является ли установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения на этапе . Если определено, что установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения, то определяется, находится ли азимут солнца за пределами критических углов на этапе . Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения конечного уровня тонирования, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу . Если солнце находится за пределами критических углов, то используется только модуль B для определения конечного состояния тонирования на этапе и процесс возвращается к этапу . Если определено, что установленное значение освещенности для системы не превышает верхнего предельного значения на этапе , то определяется, находится ли солнце за пределами критических углов на этапе . Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули A, B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе , применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу . Если солнце находится за пределами критических углов, то используются только модули B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе , применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу .
[262] Фиг. 28B
t
2
иллюстрирует пример показаний датчика и средних значений последовательностей интервалов в течение времени на протяжении части дня. Этот пример предполагает яркую солнечную погоду (500 Вт/м) в полдень и кривые последовательностей интервалов следуют вместе по большей части этого промежутка времени, с расчетами, выполняемыми каждые 5 минут. На первой вертикальной пунктирной черной линии (регулярные расчеты каждые 5 минут) наблюдается небольшое снижение показаний датчиков и среднее значение последовательности коротких интервалов немного выше, чем среднее значение последовательности длинных интервалов, который отстает от показаний датчика. Так как отрицательная разность между краткосрочным и долгосрочным средними значениями меньше отрицательного порогового значения, то для определения уровня тонирования используется среднее значение последовательности длинных интервалов. Буквально на следующем расчете, показания датчика указывают на большое снижение внешней освещенности (например, появление грозового фронта). Отрицательная разность меньше отрицательного порогового значения и способ управления запускает таймер на 1 час (изменение условий вызвало это событие, сделав разность достаточной для запуска таймера) и переустанавливается последовательность длинных интервалов. Способ управления устанавливает значение освещенности, равным переустановленному среднему значению последовательности длинных интервалов, чтобы определить уровень тонирования, используемый в течение действия таймера. Так как среднее значение последовательности длинных интервалов превышает верхнее предельное значение, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения уровня тонирования, основанного на переустановленном среднем значении последовательности длинных интервалов. В конце действия второго таймера, отрицательная разность между средними значениями последовательностей коротких и длинных интервалов меньше отрицательного порогового значение, так что освещенность устанавливается на уровне среднего значения последовательности длинных интервалов с показаниями, снятыми после переустановки.
[263]
В конце действия второго таймера, если логика не переустановила последовательность длинных интервалов, то второй таймер будет снова задействован, и среднее значение последовательности длинных интервалов будет использовано в течение периода времени (как раньше). Также можно видеть, это приведет к неуместно чрезмерному тонированию окна, так как текущие показания датчиков (и связанное с ними среднее значение последовательности коротких интервалов) показывают, что день пасмурный, и не нужно так сильно тонировать окно, как будет указывать среднее значение последовательности длинных интервалов. В этом случае последовательность длинных интервалов переустанавливается в период запуска таймера. Другими словами, как только таймер срабатывает, это одновременно запускает переустановку последовательности длинных интервалов, чтобы начать загрузку новыми данными датчика. Используя эту логику переустановки, в конце второго таймера среднее значение последовательности коротких интервалов сравнивается с переустановленным средним значением последовательности длинных интервалов и разность будет более точно отражать текущие показания датчиков.
[264] Фиг. 29A
6000
представляет собой структурную схему способа управления, который запускает вторую последовательность длинных интервалов, когда происходит резкое изменение показаний датчика. Значения запущенной второй последовательности длинных интервалов точно отслеживают показания датчика во время резких изменений. Первая последовательность длинных интервалов отстает от показаний датчика.
[265]
Фиг. 29A
6010
6012
6020
6022
6010
6020
6024
6024
6030
6030
6042
6050
6030
6044
6046
6048
6050
6050
6050
6052
6010
6060
6070
6010
6074
6010
6060
6080
6082
6010
6090
6010
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Ссылаясь обратно к , показания датчика со значениями освещенности отправляются датчиком и принимаются процессором на этапе . На этапе , средние значения освещенности последовательностей интервалов обновляются с учетом полученных показаний датчиков. Если на этапе определено, что таймер установлен, то текущие параметры тонирования сохраняются (т.е. не выполняется расчет нового уровня тонирования) на этапе и процесс возвращается к этапу . Если на этапе определено, что таймер не установлен, то определяется, запускалась ли вторая последовательность длинных интервалов на этапе . Если на этапе определено, что вторая последовательность длинных интервалов запускалась, то значение 1 устанавливается равным большему из средних значений освещенности последовательности коротких интервалов и первой последовательности длинных интервалов, а значение 2 устанавливается равным среднему значению освещенности второй последовательности длинных интервалов. Если вторая последовательность длинных интервалов не запускалась, то значение 1 устанавливается равным среднему значению освещенности последовательности коротких интервалов, а значение 2 устанавливается равным среднему значению освещенности второй последовательности длинных интервалов. На этапе , определяется величина и знак разности между значением 1 и значением 2 (Δ). Если на этапе определено, что положительна и больше первого положительного порогового значения, то на этапе значение освещенности устанавливается равным значению 1 и устанавливается первый таймер, после чего способ переходит к этапу . Если на этапе определено, что положительна и не превышает первого положительного порогового значения, или является отрицательным значением, то величина освещенности устанавливается равной значению 2 на этапе . На этапе , определяется, является ли меньше второго отрицательного порогового значения. Если меньше второго отрицательного порогового значения, то присутствовало значительное снижение освещенности. В этом случае, устанавливается второй таймер, запускается вторая последовательность длинных интервалов, а значение освещенности устанавливается равным начальному значению второй последовательности длинных интервалов на этапе , и способ переходит к этапу . Если меньше второго порогового значения, то способ переходит непосредственно к этапу . На этапе , определяется, является ли установленное значение освещенности меньше нижнего предельного значения. Если меньше нижнего предельного значения, то применяется заранее определенный уровень тонирования (например, номинально прозрачный) на этапе и процесс возвращается к этапу . Если установленное значение освещенности для системы больше нижнего предельного значения, то определяется, является ли установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения на этапе . Если определено, что установленное значение освещенности для системы больше верхнего предельного значения, то определяется, находится ли азимут солнца за пределами критических углов на этапе . Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А и В для определения конечного уровня тонирования, применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу . Если солнце находится за пределами критических углов, то используется только модуль B для определения конечного состояния тонирования на этапе и процесс возвращается к этапу . Если определено, что установленное значение освещенности для системы не превышает верхнее предельное значение на этапе , то определяется, находится ли солнце за пределами критических углов на этапе . Если солнце находится в пределах критических углов, то используются модули A, B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе , применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу . Если солнце находится за пределами критических углов, то используются только модули B и C для определения конечного уровня тонирования на этапе , применяемого к тонируемому окну, и процесс возвращается к этапу .
[266] Фиг. 29B
t
2
иллюстрирует пример показаний датчика и средних значений последовательностей интервалов в течение времени на протяжении части дня. Этот пример предполагает яркую солнечную погоду (500 Вт/м) в полдень и кривые последовательностей интервалов следуют вместе по большей части этого промежутка времени, с расчетами, выполняемыми каждые 5 минут. На первой вертикальной черной линии (регулярные расчеты каждые 5 минут) наблюдается небольшое снижение показаний датчиков и среднее значение последовательности коротких интервалов немного выше, чем среднее значение первой последовательности длинных интервалов, который отстает от показаний датчика. Так как отрицательная разность между коротким и первым длинным средними значениями ниже порогового значения, то для определения уровня тонирования используется среднее значение первой последовательности длинных интервалов. Буквально на следующем расчете, показания датчика указывают на большое снижение внешней освещенности. В этом случае, отрицательная разность меньше отрицательного порогового значения и способ управления запускает таймер на 1 час (изменение условий вызвало это событие, сделав разность достаточной для запуска таймера) и запускается вторая последовательность длинных интервалов. Кроме того, величина освещенности устанавливается на уровне начального среднего значения второй последовательности длинных интервалов. Так как начальное среднее значение второй последовательности длинных интервалов превышает верхнее предельное значение, а солнце находится в пределах критических углов, то используются модули А, и В для определения уровня тонирования, основанного на начальном среднем значении второй последовательности длинных интервалов. В конце действия второго таймера, среднее значение первой последовательности длинных интервалов превышает среднее значение последовательности коротких интервалов и положительная разность между средним значением второй последовательности длинных интервалов и средним значением первой последовательности длинных интервалов ниже первого порогового значения. Способ управления использует среднее значение первой последовательности длинных интервалов для определения уровня тонирования, который будет поддерживаться во время действия первого таймера.
[267]
Фиг. 25B
Z1
Z2
Z1
Z2
Z1
Z2
θ
θ
Фиг. 20
1
2
В некоторых вариантах реализации изобретения, модуль А может увеличивать тонирование окна, если расчетное направление солнечного излучения через окно находится в пределах критических углов приема, связанных с вариантом появления яркого света в используемом участке помещения с окном. Направление солнечного излучения рассчитывается на основе азимута солнца и/или высоты солнца. , например, иллюстрирует критические углы приема, и , связанные со столом в помещении. В этом примере, когда солнце находится в положении, обеспечивающем солнечное излучение под азимутальным углом в пределах критических углов приема и , солнечное излучение генерирует яркий свет на область, занимаемую столом. В ответ на это, модуль А может отправлять управляющий сигнал для повышения состояния тонирования окна, чтобы обеспечить комфорт от яркого света. Вне критических углов приема и , прямые параллельные лучи солнечного излучения не попадают на область стола и модуль А может вернуть управляющую команду «состояние отсутствия тонирования». Еще один пример набора критических углов приема и , связанных с азимутом солнца, проиллюстрирован на . В некоторых случаях, могут быть использованы два набора критических углов, связанных отдельно с азимутом солнца и высотой солнца соответственно. В этих случаях, модуль А может включаться для повышения состояния тонирования, если расчетный азимут солнца находится в пределах первого набора критических углов, а высота солнца находится в пределах второго набора критических углов.
XI. МОДУЛЬ A НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНОЙ ПРОЕКЦИИ ДНЕВНОГО СВЕТА
[268]
В некоторых вариантах реализации изобретения, модуль А определяет наличие яркого света в используемом участке с использованием трехмерной проекции дневного света через помещение из одной или нескольких апертур (например, тонируемых окон). Трехмерную проекцию дневного света можно рассматривать как количество света в помещении, в котором внешний свет проникает непосредственно в помещение. Например, трехмерная проекция может быть определена с помощью параллельных лучей света от солнца через окно. Направление трехмерной проекции внутри помещения основано на азимуте солнца и/или высоте солнца. Трехмерная проекция дневного света может быть использована для определения двухмерных проекций дневного света (P-изображений) на пересечениях одной или нескольких плоскостей в помещении. Размер и форма P-изображений из апертуры основывается на размерах и ориентации апертуры и направляющего вектора солнечного излучения, рассчитанного на основе азимута солнца и/или высоты солнца. Эти P-изображения определяются исходя из предположения, что солнце генерирует параллельные световые лучи на бесконечном расстоянии от апертуры. При таком предположении горизонтально-ориентированная апертура создает на горизонтальной поверхности двумерную проекцию дневного света той же формы и размера, что и действительная апертура.
[269]
В некоторых случаях модуль А определяет P-изображение в определенной рассматриваемой плоскости посредством расчета смещения P-изображения. Смещение P-изображения может относиться к расстоянию смещения в определенной плоскости между геометрическим центром проецируемого изображения и вертикальной осью в геометрическом центре апертуры. Смещение P-изображения может быть определено на основании размеров апертуры, азимута и высоты солнца, а также нормального расстояния между плоскостью апертуры и рассматриваемой плоскостью. Имея смещение P-изображения, модуль А может определить проекцию посредством построения проецируемой площади апертуры вокруг смещения P-изображения.
[270]
После того, как модуль А определяет проекцию дневного света на определенной плоскости, модуль А определяет величину, на которую проекция дневного света или область яркого света, обусловленная проекцией дневного света, перекрывает используемый участок (т.е. участок, используемый в помещении). Используемый участок может относиться к участку на рассматриваемой плоскости (например, плоскости на столе), которая определяет границы в пространстве, пересечение которых трехмерной проекцией дневного света или областью яркого света свидетельствует о случае наличия яркого света. В некоторых случаях, используемый участок может быть всей или частью двухмерной поверхности (например, рабочей поверхностью стола) или пространством, таким как участок перед головой присутствующего лица, возможно включая рабочий стол. Если проекция дневного света или область яркого света определяется за пределами используемого участка, то случай наличия яркого света не подтверждается.
[271]
В некоторых случаях, модуль А может рассчитать область яркого света в рассматриваемой плоскости на основе света, проецируемого через одну или несколько апертур. Область яркого света может относиться к области на рассматриваемой плоскости, на которую падает свет, проецируемый через одну или несколько апертур. В некоторых случаях, модуль А определяет область яркого света как область между вертикальной осью в геометрическом центре эффективной апертуры и внешними границами P-изображения на рассматриваемой плоскости. В одном случае, геометрический центр апертуры может относиться к средней точке формы апертуры или к центру масс. Область яркого света может быть задана в разных формах, таких как, например, прямоугольная, круглая или кольцевая формы, а также может быть в прямоугольных или полярных координатах. После определения области яркого света из одной или нескольких апертур, модуль А может затем подтвердить наличие яркого света, если область яркого света пересекается с используемым участком.
[272]
В некоторых случаях, модуль А определяет уровень тонирования, основанный на расчетной величине перекрытия проекции дневного света или области яркого света используемым участком. Например, если проекция дневного света имеет какое-либо перекрытие используемым участком, то модуль А может запускаться для увеличения состояния тонирования, чтобы соответствовать случаю наличия яркого света. Если проекция дневного света не пересекается с используемым участком, то модуль А может вернуть команду «состояние отсутствия тонирования».
[273] Фиг. 30
7010
7030
7010
7010
7010
7010
7012
7011
7010
7020
7010
7030
7010
7030
7010
7013
7022
7010
7010
Фиг. 30
7020
7012
7020
w
w
/2
h
1
h
иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения с горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка на потолке, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В помещении имеется стол , который определяет используемый участок помещения. Эта круглая апертура имеет диаметр . Апертура находится в азимуте окна α. Геометрический центр круглой апертуры находится в центре круглой апертуры в . Показана вертикальная ось в геометрическом центре апертуры . Солнечное излучение от солнца изображено в виде трехмерного цилиндра световых лучей, проецируемых на пол. Проиллюстрированное солнечное излучение имеет высоту солнца θ. На этой иллюстрации, проекция дневного света (P-изображение) апертуры определена на плоскости пола как аппроксимация проекции на плоскости стола в положении dz. В других примерах, апертура может проецироваться на другие плоскости, такие как плоскость на верхней поверхности стола . В некоторых вариантах реализации модуля А, смещение P-изображения может быть определено с помощью проецирования геометрического центра апертуры на плоскость на полу или другую рассматриваемую плоскость вдоль направляющего вектора , связанного с азимутом и высотой солнца. В некоторых случаях, проекция дневного света (P-изображение) апертуры определяется «построением» апертуры вокруг смещения P-изображения. На , P-изображение показано смещенным в боковом направлении на полу на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси . В этом примере, модуль А определяет область яркого света от внешних краев проекции на плоскости пола.
[274] Фиг. 31
Фиг. 30
7010
7031
7022
7031,
7010
7013
7031
7022
7010
Фиг. 30
Фиг. 31
7022
7012
7010
представляет собой схематическое изображение в вертикальном разрезе (верхнее изображение) и горизонтальном разрезе (нижнее изображение) помещения, проиллюстрированного на с одной горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В этом примере, в помещении имеется стол , который определяет используемый участок, и проекция дневного света (P-изображение) определяется на плоскости стола находящейся в положении dz по оси z. В этом примере, смещение P-изображения определяется посредством проецирования геометрического центра апертуры вдоль направляющего вектора , связанного с азимутом и высотой солнца, на плоскость на столе . Проекция дневного света (P-изображение) апертуры может определяться «построением» апертуры вокруг смещения P-изображения. В других случаях, проекция дневного света может быть определена на плоскости пола, например, как проиллюстрировано на . На , P-изображение изображено смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси в геометрическом центре апертуры .
[275]
Фигуре 31
7030
7012
7031,
Фиг. 31
7030
7031
7040
7030
7031
7032
7031
7013,
x
y
На , нижняя иллюстрация представляет собой вид в разрезе помещения в z=dz. На этой иллюстрации, используемый участок имеет среднюю точку, которая смещена от вертикальной оси на dx и dy в рассматриваемой плоскости на столе находящейся в положении dz по оси z. Как показано на , расчетная область яркого света частично перекрывает используемый участок , определяемый столом , в рассматриваемой плоскости на площадь перекрытия . Когда область яркого света превышает определенное пороговое значение (размером или-и/или площадью), модуль A может осуществить изменение тонирования, чтобы ослабить яркий свет. Используемый участок имеет размеры O x O на иллюстрации для прямоугольной апертуры, или может определяться диаметром для окружности, длинами сторон многоугольника, треугольника, трапеции или другими координатами, свойственными для апертуры. В других примерах, используемый участок может содержать как область, определенную столом , так и область , определенную человеком за столом . В других примерах, может быть несколько используемых участков, связанных с несколькими присутствующими лицами. Положение P-изображения будет меняться со временем дня, следуя направляющему вектору определяемому азимутом и высотой солнца, и будет освещать один или несколько используемых участков в течение дня. Когда перекрытие превышает определенное пороговое значение, то модуль А будет тонировать стекло до определенного значения для этого используемого участка и времени дня.
[276] Фиг. 32
7060
7090
7090
7060
7061
7061
7063
7070
7060
7070
7060
7062
7061
7091
7090
7062
7090
7081
7080
7062
7080
Фиг. 32
7070
7081
7080
7095
7090
иллюстрирует схематическое изображение в вертикальном разрезе (верхнее изображение) и в горизонтальном разрезе (нижнее изображение) помещения с двумя этажами и горизонтальной круглой апертурой в виде светового люка, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В этом примере, на первом этаже есть стол и на втором этаже есть стол . Апертура имеет геометрический центр . Смещение P-изображения может быть определено с помощью проецирования геометрического центра вдоль направляющего вектора , связанного с азимутом и высотой солнца, на рассматриваемую плоскость, которая в данном случае представляет собой плоскость на полу первого этажа, например, как аппроксимация проекции на плоскость стола в положении dz. Проекция дневного света (P-изображение) апертуры определяется построением апертуры вокруг смещения P-изображения на рассматриваемой плоскости. Проекция дневного света (P-изображение) апертуры изображена на плоскости пола и показана смещенной в поперечном направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси в геометрическом центре . На этой иллюстрации, используемый участок стола имеет среднюю точку, которая смещена от вертикальной оси на dx2 и dy2 в плоскости стола и используемый участок стола имеет среднюю точку, которая смещена от вертикальной оси на dx1 и dy1 в плоскости стола . Как проиллюстрировано на , расчетная область яркого света от проекции дневного света частично перекрывает используемый участок , определяемый столом , в области перекрытия . Как показано, проекция дневного света не распространяет яркий свет на стол , находящийся на втором этаже.
[277] Фиг. 33
7150
7110
7112
7110
7112
7110
7110
7112
7120
7121
7110
7112
7120
7141
7130
7120
7130
7140
7120
7130
7150
w
w
h1
h2
1
1
2
иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения со столом , первой апертурой , и второй апертурой , в соответствии с вариантом реализации изобретения. Ширина первой апертуры равна и ширина второй апертуры равна . Первая апертура находится под углом к горизонтали α, в данном случае равным 135 градусов. Две апертуры и имеют эффективную апертуру со средней точкой . Первая апертура находится под углом к горизонтали α. вторая апертура находится под углом к горизонтали α. Смещение P-изображения может определяться посредством проецирования геометрического центра эффективной апертуры вдоль направляющего вектора , связанного с азимутом и высотой солнца, на плоскость на полу. Проекция дневного света (P-изображение) эффективной апертуры определяется на плоскости пола, например, как аппроксимация проекции на плоскости стола в положении dz. P-изображение показано смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси в геометрическом центре эффективной апертуры . Область яркого света P-изображения частично перекрывает используемый участок, определяемый столом .
[278] Фиг. 34
7210
7212
7250
7210
7212
7210
7212
7210
7212
7220
7221
7220
7241
7230
7220
7230
7240
7220
7230
7250
w
w
h1
h2
1
2
иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру и вторую апертуру , и со столом , в соответствии с вариантом реализации изобретения. Ширина первой апертуры равна и ширина второй апертуры равна . Первая апертура находится под углом к горизонтали α. вторая апертура находится под углом к горизонтали α. Две апертуры и имеют эффективную апертуру с геометрическим центром . Смещение P-изображения может быть определено с помощью проецирования геометрического центра эффективной апертуры вдоль направляющего вектора связанного с азимутом и высотой солнца, на рассматриваемую плоскость, которая в данном случае представляет собой плоскость пола, например, как аппроксимация проекции на плоскость стола в положении dz. Проекция дневного света (P-изображение) эффективной апертуры определяется на плоскости пола. P-изображение проиллюстрировано смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси в геометрическом центре эффективной апертуры . Область яркого света P-изображения частично перекрывает используемый участок, определяемый столом .
[279] Фиг. 35
7310
7312
7314
7350
7310
7312
7341
7342
7310
7312
7310
7212
7330
7310
7314
7312
7321
7321
7314
7312
7310
7310
7310
7341
7330
7312
7340
7310
7312
7330
7350
w
w
h1
h2
1
2
2
2
иллюстрирует схематическое изображение (вид сбоку) помещения с многогранным световым люком, имеющим первую апертуру , вторую апертуру , и грань без апертуры, в соответствии с вариантом реализации изобретения. В помещении также есть стол . Две апертуры и имеют геометрические центры и соответственно. Ширина первой апертуры равна и ширина второй апертуры равна . Первая апертура находится под углом к горизонтали α, в данном случае равным 90 градусов. Вторая апертура находится под углом к горизонталиα, в данном случае равным 270 градусов. На этой иллюстрации, проекция дневного света (P-изображение) первой апертуры определена на плоскости пола как аппроксимация проекции на плоскости стола в положении dz. В этом случае, грань без апертуры может блокировать свет из первой и/или второй апертуры в зависимости от направления солнечного излучения. То есть, когда высота солнца θ меньше, чем угол α второй апертуры , солнечные лучи непосредственно не попадают на вторую апертуру , так как грань блокирует их. На иллюстрации, высота солнца θ меньше, чем угол α, таким образом вторая апертура не получает солнечного излучения. В этом случае, для определения смещения P-изображения и проекции используется эффективная апертура только на основании первой апертуры и геометрического центра первой апертуры . Смещение P-изображения может определяться посредством проецирования геометрического центра апертуры вдоль направляющего вектора , связанного с азимутом и высотой солнца, на пол. P-изображение первой апертуры изображено смещенным в боковом направлении на расстояние смещения P-изображения от вертикальной оси в геометрическом центре как первой апертуры , так и второй апертуры . Область яркого света P-изображения частично перекрывает используемый участок, определяемый столом .
[280]
Фиг. 36
8010
8012
8020
8010
8010
В некоторых случаях, величина перекрытия используемого участка областью яркого света P-изображения может быть использована модулем A для определения оптимального состояния тонирования. В этих случаях, модуль А может определить состояния более высокого тонирования для более высоких уровней перекрытия. В некоторых случаях, уровень тонирования определяется на основе величины перекрытия. В некоторых случаях уровень тонирования определяется на основе процента перекрытия к величине используемой области. иллюстрирует схематическое изображение помещения со световым люком, имеющим апертуру и стол , в соответствии с вариантом реализации изобретения. Изображена вертикальная ось через геометрический центр апертуры . На этой иллюстрации солнце изображено на пяти высотах солнца и края пяти областей ярого света изображены в соответствии с пятью высотами солнца, связанными с пятью направляющими векторами. Схема также иллюстрирует способ определения оптимального состояния тонирования для различных перекрытий. С каждым увеличением области яркого света, перекрывающей используемый участок, определяемый столом , уровень тонирования возрастает от T1 до T5.
[281] Фиг. 37
этап 700
Фиг. 8
этапе 1905
этапе 1910
450
t
t
i
i,
представляет собой блок-схему, подробно описывающую на с модулем A, в котором используется трехмерная проекция дневного света, в соответствии с вариантами реализации изобретения. На , запускается модуль А. На , оконный контроллер использует модуль А с целью расчета положения солнца для координат широты и долготы здания, а также даты и времени суток для определенного момента времени . Координаты широты и долготы могут быть введены из конфигурационного файла. Дата и время суток могут основываться на настоящем времени, предоставляемом таймером. Положение солнца рассчитывается в определенный момент времени который, в некоторых случаях, может быть в будущем. В других вариантах реализации настоящего изобретения, положение солнца рассчитывается в другом элементе (например, модуле) прогностической логики управления. Положение солнца рассчитывается в величинах азимута солнца и/или высоты солнца.
[282]
этапе 1920
450
этапе 1910
505
Фиг. 35
7342
1910
Фиг
31-37
На , оконный контроллер использует модуль А для расчета количества яркого света, попадающего в помещение, или если яркий свет присутствует в конкретный момент времени на . Модуль А определяет количество яркого света с использованием трехмерной проекции лучей света через помещение из одной или нескольких открытых апертур (например, окон) на основе направляющего вектора, определяемого азимутом и высотой солнца. Модуль A определяет P-изображение (изображения) одной или нескольких открытых апертур, используя направляющий вектор и конфигурационные данные. Конфигурационные данные могут содержать одно или несколько из расположения одной или нескольких апертур (например, электрохромных окон), размеров одной или нескольких апертур, состояния апертур (закрыты или открыты), ориентации каждой из одной или нескольких апертур, размеров помещения, а также любой информации, касающейся внешнего затенения или других конструкций, которые могут блокировать попадание солнечного излучения в одну или несколько апертур. Информация о конфигурации окна вводится из конфигурационного файла, связанного с электрохромным окном . Модуль A определяет количество яркого света или определение яркого света в помещении основано на пересечении P-изображения открытой апертуры с используемым участком в определенной рассматриваемой плоскости. В некоторых случаях, модуль А определяет какая из одной или нескольких апертур открыта, т.е. принимает солнечное излучение. Например, на , на иллюстрации вторая апертура с ориентацией по углом 270 градусов заблокирована от приема солнечного излучения. Для определения P-изображения (изображений) открытых апертур в определенной рассматриваемой плоскости, модуль A сначала определяет геометрический центр одной или нескольких открытых апертур. В некоторых случаях, геометрический центр может быть результирующей средней точкой форм апертур. Затем модуль А определяет смещение P-изображения посредством проецирования геометрического центра одной или нескольких открытых апертур в направлении направляющего вектора трехмерной проекции дневного света, основанного на азимуте и высоте солнца, на рассматриваемую плоскость. Направляющий вектор трехмерной проекции дневного света основан на азимуте солнца и высоте солнца, рассчитанных в конкретный момент времени на этапе . Модуль А определяет смещение P-изображения на основе геометрического центра одной или нескольких открытых апертур, направляющего вектора, основанного на азимуте и высоте солнца, и нормального расстояния между одной или несколькими апертурами и рассматриваемой плоскостью. Затем модуль А «выстраивает» P-изображение посредством генерирования площади эффективной апертуры вокруг проецируемого геометрического центра одной или нескольких открытых апертур в рассматриваемой плоскости. В некоторых случаях, модуль А определяет область яркого света на основе внешних границ P-изображения на рассматриваемой плоскости. Иллюстрации области яркого света, определенной для различных конструкций апертур, изображены на . .
[283]
этапе 1930
этапе 1920
1930
На , определяется уровень тонирования, обеспечивающий комфорт использования помещения, исходя из количества яркого света от P-изображения (изображений) открытых апертур, определенного на . На этапе , модуль A определяет величину перекрытия между используемым участком и P-изображением (изображениями) открытых апертур. На основании величины перекрытия, модуль А определяет требуемый уровень тонирования для определенной величины перекрытия в справочной таблице по занятости помещения. Справочная таблица по занятости помещения поступает из конфигурационного файла для конкретной апертуры. В некоторых случаях, могут быть использованы величина перекрытия или процент перекрытия (т.е. процент области перекрытия используемого участка) для определения конечного состояния тонирования. Например, модуль А может не повысить состояние тонирования, если области перекрытия практически нет (например, небольшой угол стола). Большее количество или процент перекрытия (например, более чем 50% стола), может вызывать состояние более высокого тонирования.
[284] Фиг. 38
иллюстрирует схематическое изображение трехмерной проекции дневного света, пересекающей часть поверхности с ярким светом, в соответствии с вариантами реализации изобретения.
[285]
Фиг. 18
Фиг. 7
8
9, 12
13
Фиг. 14
Могут быть выполнены изменения, дополнения или упущения для любой описанной выше прогностической логики управления, другой логики управления и связанных способов управления (например, логика, описанная в отношении , логика, описанная в отношении , , , и , а также логика, описанная в отношении ) без выхода за пределы объема изобретения. Любая вышеописанная логика может содержать больше, меньше логических элементов, или содержать другие логические элементы, не выходя за пределы объема изобретения. Кроме того, этапы описанной логики могут быть выполнены в любом нужном порядке, не выходя за пределы объема изобретения.
[286]
Фиг. 17
1403
1405
Также могут быть выполнены изменения, дополнения или упущения для описанных выше систем (например, система, описанная в отношении ) или элементов системы без выхода за пределы объема изобретения. Элементы системы могут быть интегрированы или разделены в соответствии с конкретными требованиями. Например, главный сетевой контроллер и промежуточный сетевой контроллер могут быть интегрированы в единый оконный контроллер. Кроме того, операции систем могут быть выполнены большим количеством элементов, меньшим количеством, или другими элементами. Кроме того, операции систем могут быть выполнены с использованием любой применимой логики, содержащей программное обеспечение, аппаратные средства, другую логику, или любую применимую комбинацию из перечисленного.
[287]
Следует понимать, что настоящее изобретение, как описано выше, может быть реализовано в виде логики управления, использующей компьютерное программное обеспечение в модульной или интегрированной форме. На основе представленного здесь описания и пояснений, средний специалист в данной области техники будет знать и понимать другие пути и/или способы реализации настоящего изобретения с использованием аппаратных средств и комбинации аппаратных средств и программного обеспечения.
[288]
Любые компоненты или функции программного обеспечения, описанные в настоящей заявке, могут быть реализованы в виде программного кода для выполнения процессором, используя любой приемлемый язык программирования, такой как, например, Java, C++ или Python с использованием, например, условного или объектно-ориентированного методов. Программный код может храниться в виде последовательности инструкций или команд на машиночитаемом носителе, таком как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), магнитный носитель, такой как жесткий диск или дискета, или оптический носитель, такой как компакт-диск. Любой такой машиночитаемый носитель может находиться на или внутри одного вычислительного устройства, и может находится на или внутри различных вычислительных устройств в системе или сети.
[289]
Хотя приведенные выше раскрытые варианты реализации изобретения были описаны с некоторыми деталями для облегчения понимания, описанные варианты реализации изобретения следует считать иллюстративными и не ограничивающими. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что некоторые изменения и модификации могут применяться в границах приложенной формулы изобретения.
[290]
Один или несколько отличительных признаков любого варианта реализации изобретения могут быть объединены с одним или несколькими признаками любого другого варианта реализации изобретения, не выходя за пределы объема изобретения. Кроме того, изменения, дополнения или упущения могут выполняться для любого варианта реализации изобретения, без выхода за пределы объема изобретения. Элементы варианта реализации изобретения могут быть интегрированы или разделены в соответствии с конкретными требованиями без выхода за пределы объема изобретения.