СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПОЛНЕННЫМИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ТОНИРОВАНИЯ ОКНАМИ
CONTROL METHOD FOR TINTABLE WINDOWS

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Настоящей заявкой испрашивается преимущество приоритета в соответствии с разделом 35 Свода законов США §119(a) по заявке на патент США с серийным номером 13/772, 969, озаглавленной "СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПОЛНЕННЫМИ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ТОНИРОВАНИЯ ОКНАМИ", поданной 21 февраля 2013 года, которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте и для всех целей.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Варианты реализации изобретения, раскрытые в настоящем документе, относятся в целом к контроллерам окна и соответствующей прогностической логической схеме управления для реализации способов управления тонированием и других функций выполненных с возможностью тонирования окон (например, электрохромных окон).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
3
[0003] Электрохромизм представляет собой явление, при котором материал имеет обратимое электрохимически обусловленное изменение какого-либо оптического свойства при его приведении в другое электронное состояние, как правило, при воздействии изменения напряжения. Оптическое свойство представляет собой, как правило, одно или более из следующего: цвет, пропускаемость, оптическая плотность и отражательная способность. Одним известным электрохромным материалом является оксид вольфрама (WO). Оксид вольфрама представляет собой катодный электрохромный материал, в котором переход с окрашиванием, проницаемым для синего света, происходит путем электрохимического восстановления.
[0004] Электрохромные материалы могут быть включены, например, в окна для дома, в коммерческих и иных целях. Цвет, пропускаемость, оптическая плотность и/или отражательная способность таких окон может быть изменена путем вызова изменения в электрохромном материале, то есть, электрохромными окнами являются окна, которые могут быть затемнены или сделаны более светлыми электронным образом. Небольшое напряжение, прикладываемое к электрохромному устройству окна, будет заставлять их темнеть, а изменение напряжения на обратное заставляет их светлеть. Эта способность позволяет управлять количеством света, который проходит через окна, и обеспечивает возможность использования электрохромных окон в качестве энергосберегающих устройств.
[0005] Хотя электрохромизм был открыт в 1960-е годы, электрохромные устройства и, в частности, электрохромные окна до сих пор не избавились от различных недостатков и не начали реализовать полностью свой коммерческий потенциал, несмотря на многие последние достижения в отношении электрохромных технологий, устройств и относящихся к ним способам изготовления и/или использования электрохромных устройств.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Представлены системы, способы и устройства для управления переходами электрохромных окон и иных выполненных с возможностью тонирования окон на различные уровни тонирования. В целом, варианты реализации изобретения включают в себя прогностическую логическую схему управления для реализации способов управления уровнями тонирования электрохромных окон или иных выполненных с возможностью тонирования окон. В здании, имеющем одно или более электрохромных окон, расположенных между внутренней частью и наружной частью здания, обычно может быть использована логическая схема управления. Окна могут иметь различные конфигурации. Например, некоторые окна могут быть вертикальными окнами в офисах или коридорах, а другие могут быть мансардными окнами в проходах внутри здания. В частности, раскрытые варианты реализации изобретения включают в себя прогностическую логическую схему управления, которая обеспечивает создание способа прогнозирования и изменение уровня тонирования одного или более выполненных с возможностью тонирования окон, чтобы прямо учитывать комфорт лица, находящегося внутри. Согласно способу можно определить уровень тонирования для будущего времени, например, чтобы обеспечивать прогнозируемое время перехода выполненных с возможностью тонирования окон.
[0007] Комфорт связан с уменьшением прямой ослепляющей яркости и/или общей лучистой энергии, направленной на находящегося внутри человека, или область его активности. В некоторых случаях, комфорт также связан с обеспечением естественного освещения в указанной области. Логическая схема управления может также использовать учет соображений по энергосбережению. При конкретном осуществлении логическая схема управления может включать в себя один или более модулей по меньшей мере с одним из модулей, связанным с учетом комфорта лица, находящегося внутри. Один или более модулей могут быть также связаны с потреблением энергии.
[0008] В одном аспекте один или более модулей логической схемы управления могут определять уровень тонирования, который определяют с учетом комфорта лица, находящегося внутри, в зависимости от попадания прямого солнечного света или ослепляющей яркости на находящихся внутри или их рабочую область, такую как их стол. Эти модули могут определять, как глубоко проникает в указанное помещение солнечный свет в конкретный момент времени. Модули могут затем определять соответствующий уровень тонирования, который будет пропускать уровень света, который будет комфортным для находящегося внутри лица.
[0009] Еще в одном аспекте один или более модулей логической схемы управления могут модифицировать уровень тонирования, определенный с учетом комфорта лица, находящегося внутри, чтобы также принимать во внимание соображения относительно энергии исходя из прогнозируемой интенсивности излучения в условиях ясного неба. В этом аспекте уровень тонирования может быть затемнен, чтобы убедиться, что оно работает по меньшей мере также, как контрольное окно, необходимое в здании, как определено местными муниципальными нормами и правилами или стандартами. Модифицированный уровень тонирования будет обеспечивать по меньшей мере такую же экономию энергии при охлаждении, как и контрольное окно. В некоторых случаях уровень тонирования может быть сделан более светлым вместо обеспечения экономии энергии при нагревании.
[0010] Еще в одном аспекте один или более модулей логической схемы управления могут модифицировать уровень тонирования, определенный с учетом комфорта лица, находящегося внутри, и прогнозируемой интенсивности излучения при ясном небе с учетом фактической интенсивности излучения. Фактическая интенсивность излучения может быть иной, чем прогнозируемая интенсивность излучения вследствие препятствий свету и его отражения. Фотодатчик или иной датчик, выполненный с возможностью измерения уровней излучения, может быть использован для определения фактической интенсивности излучения. Этот один или более модулей определяют самый слабый уровень тонирования, которое пропускает столько же или меньше света в помещение, чем уровень тонирования, определенный с учетом комфорта лица, находящегося внутри, и прогнозируемой интенсивности излучения при ясном небе.
[0011] Один вариант реализации изобретения представляет собой способ управления тонированием выполненного с возможностью тонирования окна для обеспечения комфорта лица, находящегося в помещении здания. Выполненное с возможностью тонирования окно расположено между внутренней частью и наружной частью здания. Согласно способу прогнозируют соответствующий уровень тонирования для выполненного с возможностью тонирования окна на будущее время с учетом глубины проникновения прямого солнечного света через выполненное с возможностью тонирования окно в указанное помещение в указанное будущее время, и типа пространства в этом помещении. Согласно способу обеспечивают команды по сети для перехода тонирования выполненного с возможностью тонирования окна на уровень тонирования.
[0012] Другой вариант реализации изобретения представляет собой контроллер для управления тонированием выполненного с возможностью тонирования окна для обеспечения комфорта лица, находящегося в помещении здания. Выполненное с возможностью тонирования окно расположено между внутренней частью и наружной частью здания. Контроллер содержит процессор, выполненный с возможностью определения уровня тонирования для выполненного с возможностью тонирования окна с учетом глубины проникновения в помещение прямого солнечного света через выполненное с возможностью тонирования окно, и типа пространства в этом помещении. Контроллер также содержит широтно-импульсный модулятор, сообщающийся с процессором и с выполненным с возможностью тонирования окном по сети. Широтно-импульсный модулятор выполнен с возможностью приема уровня тонирования от процессора и отправки сигнала с командами на тонирование по сети для перехода тонирования выполненного с возможностью тонирования окна на полученный указанным определением уровень тонирования.
[0013] Другой вариант реализации изобретения представляет собой ведущий контроллер для управления тонированием выполненного с возможностью тонирования окна для обеспечения комфорта лица, находящегося в здании. Выполненное с возможностью тонирования окно расположено между внутренней частью и наружной частью здания. Ведущий контроллер содержит компьютерочитаемый носитель и процессор, сообщающийся с компьютерочитаемым носителем и сообщающийся с локальным контроллером окна для выполненного с возможностью тонирования окна. Компьютерочитаемый носитель имеет конфигурационный файл с типом пространства, связанным с выполненным с возможностью тонирования окном. Процессор выполнен с возможностью приема типа пространства от компьютерочитаемого носителя, определения уровня тонирования для выполненного с возможностью тонирования окна с учетом глубины проникновения в помещение прямого солнечного света через выполненное с возможностью тонирования окно, и типа пространства и отправки команд на тонирование по сети локальному контроллеру окна для перехода тонирования выполненного с возможностью тонирования окна на полученный указанным определением уровень тонирования.
[0014] Другой вариант реализации изобретения представляет собой способ управления тонированием одного или более выполненных с возможностью тонирования окон в зоне здания, чтобы обеспечивать находящимся там комфорт. Согласно способу рассчитывают будущее время с учетом текущего времени и с учетом прогнозируемого времени перехода репрезентативного окна для указанной зоны. Согласно способу также прогнозируют положение солнца в указанное будущее время и определяют программу, назначенную пользователем в плановом расписании. Программа включает в себя логическую схему для определения уровня тонирования с учетом одной или более независимых переменных. Согласно способу также используют полученную определением программу, чтобы определять уровень тонирования с учетом прогнозируемого положения солнца в указанное будущее время и комфорта лица, находящегося внутри. Согласно способу также сообщают команды указанному одному или большему количеству выполненных с возможностью тонирования окон для перехода тонирования на полученный указанным определением уровень тонирования.
[0015] Другой вариант реализации изобретения представляет собой контроллер окна для управления тонированием одного или более выполненных с возможностью тонирования окон в зоне здания, чтобы обеспечивать находящимся там комфорт. Контроллер окна содержит компьютерочитаемый носитель, имеющий прогностическую логическую схему управления, данные участка и данные зоны/группы, связанные с указанной зоной. Контроллер окна кроме того содержит процессор, сообщающийся с компьютерочитаемым носителем и сообщающийся с выполненным с возможностью тонирования окном. Процессор выполнен с возможностью расчета будущего времени с учетом текущего времени и прогнозируемого времени перехода репрезентативного окна для указанной зоны. Процессор также выполнен с возможностью прогнозирования положения солнца в указанное будущее время и определения программы, назначенной пользователем в плановом расписании. Программа включает в себя логическую схему для определения уровня тонирования с учетом одной или более независимых переменных. Процессор также выполнен с возможностью использовать полученную определением программу, чтобы определить уровень тонирования с использованием прогнозируемого положения солнца в указанное будущее время и с учетом комфорта лица, находящегося внутри. Процессор также выполнен с возможностью сообщения команд указанному одному или большему количеству выполненных с возможностью тонирования окон в указанной зоне для перехода тонирования на полученный указанным определением уровень тонирования.
[0016] Эти и другие особенности и варианты реализации изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на фигуры чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0017] На ФИГ. 1А-1С показаны схематические изображения электрохромных устройств, выполненных на стеклянных подложках, т.е. обработанных кусках электрохромного стекла.
[0018] На ФИГ. 2А и 2В показаны схематические изображения сечений обработанных кусков электрохромного стекла, как описано в отношении ФИГ. 1А-1С, встроенных в теплоизоляционный стеклопакет IGU.
[0019] На ФИГ. 3А схематически изображено сечение электрохромного устройства.
[0020] На ФИГ. 3В схематически изображено сечение электрохромного устройства в обесцвеченном состоянии (или переход в обесцвеченное состояние).
[0021] На ФИГ. 3С схематически изображено сечение электрохромного устройства, показанного на ФИГ. 3В, но в окрашенном состоянии (или при переходе в окрашенное состояние).
[0022] На ФИГ. 4 приведено упрощенное блочное изображение компонентов контроллера окна.
[0023] На ФИГ. 5 приведено схематическое изображение помещения, включающего в себя выполненное с возможностью тонирования окно и по меньшей мере один датчик, согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0024] ФИГ. 6А-6С включают в себя схематические изображения, показывающие информацию, собранную каждым из трех Модулей А, В и С примера логической схемы управления, согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0025] На ФИГ. 7 показана структурная схема, иллюстрирующая некоторые этапы прогностической логической схемы управления для способа управления одним или большим количеством электрохромных окон в здании, согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0026] На ФИГ. 8 показана структурная схема, иллюстрирующая конкретное осуществление части логической схемы управления, показанной на ФИГ. 7.
[0027] На ФИГ. 9 показана структурная схема, иллюстрирующая элементы Модуля А согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0028] ФИГ. 10 представляет собой пример таблицы соответствия заполнения согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0029] На ФИГ. 11А приведено схематическое изображение помещения, включающего электрохромное окно с типом пространства с учетом Стола 1, расположенного возле окна, согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0030] На ФИГ. 11В приведено схематическое изображение помещения, включающего электрохромное окно с типом пространства с учетом Стола 2, расположенного дальше от окна, чем на ФИГ. 11А, согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0031] На ФИГ. 12 приведена структурная схема, показывающая элементы Модуля В согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0032] На ФИГ. 13 приведена структурная схема, показывающая элементы Модуля С согласно раскрытым вариантам реализации изобретения.
[0033] На ФИГ. 14 приведено схематическое изображение, иллюстрирующее еще одно осуществление части логической схемы управления, показанной на ФИГ. 7.
[0034] На ФИГ. 15 приведено схематическое изображение варианта реализации системы диспетчеризации инженерного оборудования здания.
[0035] На ФИГ. 16 приведено блочное изображение варианта реализации сети здания.
[0036] На ФИГ. 17 показано блочное изображение компонентов системы для управления функциями одного или более выполненных с возможностью тонирования окон здания.
[0037] На ФИГ. 18 показано блочное изображение, иллюстрирующее прогностическую логическую схему управления для способа управления переходом уровней тонирования одного или более выполненных с возможностью тонирования окон (например, электрохромных окон) в здании.
[0038] На ФИГ. 19 приведен экранный снимок пользовательского интерфейса для ввода информации о плановом расписании для формирования планового расписания, используемого контроллером окна, согласно вариантам реализации изобретения.
[0039] На ФИГ. 20 представлен пример таблицы соответствия заполнения и схематическое изображение помещения со столом и окном, показывающее соотношение между углом приема, углом солнца и глубиной проникновения, согласно вариантам реализации изобретения.
[0040] На ФИГ. 21А, 21В и 21С приведены схематические изображения вида в плане части здания, имеющего три различных типа пространства, согласно варианту реализации изобретения.
[0041] На ФИГ. 22 показано блочное изображение подсистем, которые могут присутствовать в контроллерах окна, используемых для управления уровнем тонирования или более выполненных с возможностью тонирования окон, согласно вариантам реализации изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0042] В последующем описании изложены многочисленные конкретные детали для того, чтобы обеспечить полное понимание представленных вариантов реализации изобретения. Раскрытые варианты реализации изобретения могут быть осуществлены на практике без некоторых или всех из этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные технологические операции не были подробно описаны для того, чтобы избежать ненужного усложнения раскрытых вариантов реализации изобретения. Хотя раскрытые варианты реализации изобретения будут описаны в связи с конкретными вариантами реализации изобретения, следует понимать, что они не предназначены для ограничения раскрытых вариантов реализации изобретения.
[0043] I. Обзор Электрохромных Устройств
[0044] Следует отметить, что хотя раскрытые варианты реализации изобретения сосредоточены на электрохромных окнах (также называемых смарт-окнами), идеи, раскрытые в настоящем документе, могут применяться для других типов выполненных с возможностью тонирования окон. Например, выполненное с возможностью тонирования окно, включающее жидкокристаллическое устройство или устройство со взвешенными частицами, может быть включено в любой из раскрытых вариантов реализации изобретения вместо электрохромного устройства.
[0045] Для того чтобы сориентировать читателя относительно вариантов реализации систем, контроллеров окна и способов, раскрытых в настоящем документе, представлено краткое обсуждение электрохромных устройств. Это начальное обсуждение электрохромных устройств приведено только для представления контекста, и соответственно описанные варианты реализации систем, контроллеров окна и способов не ограничиваются конкретными особенностями и процессами изготовления этого начального обсуждения.
[0046] Конкретный пример обработанного куска (lite) электрохромного стекла описан со ссылкой на ФИГ. 1А-1С для иллюстрирования вариантов реализации изобретения, описанных в настоящем документе. На ФИГ. 1А представлено сечение (см. сечение Х'-Х' по ФИГ. 1С) обработанного куска 100 электрохромного стекла, которое изготовлено начиная с стеклянного листа 105. На ФИГ. 1В показан вид с конца (если смотреть в направлении Y-Y' по ФИГ. 1С) обработанного куска 100 электрохромного стекла, и на ФИГ. 1С показан вид сверху вниз обработанного куска 100 электрохромного стекла. На ФИГ. 1А показан обработанный кусок электрохромного стекла после изготовления на стеклянном листе 105 с удалением кромок для получения области 140 по периметру обработанного куска. Обработанный кусок электрохромного стекла также был подвергнут лазерному скрайбированию, и было осуществлено прикрепление стержней шины. Обработанный кусок 105 стекла имеет диффузионный барьер 110 и первый прозрачный проводящий оксидный слой (ТСО) 115 на диффузионном барьере. В этом примере процессом удаления кромки удаляют прозрачный проводящий оксидный слой 115 и диффузионный барьер 110, однако в других вариантах реализации систем удаляют только прозрачный проводящий оксидный слой, оставляя диффузионный барьер неповрежденным. Прозрачный проводящий оксидный слой 115 является первым из двух проводящих слоев, используемых для формирования электродов электрохромного устройства, выполненных на стеклянном листе. В этом примере стеклянный лист включает в себя нижележащее стекло и слой диффузионного барьера. Таким образом, в этом примере выполнен диффузионный барьер, а затем выполнен первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО, электрохромная стопа 125, (например, имеющая электрохромный слой, слой ионного проводника и слой противоэлектрода) и второй прозрачный проводящий оксидный слой ТСО 130. В одном варианте реализации изобретения электрохромное устройство (электрохромная стопа и второй прозрачный проводящий оксидный слой ТСО) изготовлено во встроенной системе нанесения покрытий, и при этом стеклянный лист не покидает встроенную систему нанесения покрытий в любой момент времени во время изготовления стопы. В одном варианте реализации изобретения, также выполнен первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО с использованием встроенной системы нанесения покрытий, и при этом стеклянный лист не покидает встроенную систему нанесения покрытий во время нанесения покрытия электрохромной стопы и (второго) прозрачного проводящего оксидного слоя ТСО. В одном варианте реализации изобретения все из слоев (диффузионный барьер, первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО, электрохромная стопа и второй прозрачный проводящий оксидный слой ТСО) наносят во встроенной системе нанесения покрытий, и при этом стеклянный лист не покидает встроенную систему нанесения покрытий во время нанесения покрытий. В этом примере перед нанесением покрытия электрохромной стопы 125 изоляционную канавку 120 прорезают через прозрачный проводящий оксидный слой ТСО 115 и диффузионный барьер 110. Канавка 120 выполнена с учетом электрической изоляции области прозрачного проводящего оксидного слоя ТСО 115, которая останется под стержнем 1 шины после завершения изготовления (смотри ФИГ. 1А). Указанное выполняют во избежание образования заряда и окрашивания электрохромного устройства под стержнем шины, которое может быть нежелательным.
[0047] После выполнения электрохромного устройства выполняют процессы удаления кромки и дополнительное лазерное скрайбирование. На ФИГ. 1А изображены области 140, где указанное устройство удалено, в этом примере, с области периметра, окружающей полученные лазерным скрайбированием канавки 150, 155, 160 и 165. Канавки 150, 160 и 165 проходят через электрохромную стопу, а также через первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО и диффузионный барьер. Канавка 155 проходит через второй прозрачный проводящий оксидный слой ТСО 130 и электрохромную стопу, но не проходит через первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО 115. Полученные лазерным скрайбированием канавки 150, 155, 160 и 165 выполняют, чтобы изолировать участки электрохромного устройства, 135, 145, 170 и 175, которые потенциально могут быть повреждены во время процессов удаления кромки из работоспособного электрохромного устройства. В этом примере полученные лазерным скрайбированием канавки 150, 160 и 165 проходят через первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО, что способствует изоляции указанного устройства (полученная лазерным скрайбированием канавка 155 не проходит через первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО, в ином случае она бы прерывала электрическую связь стержня шины 2 с первым прозрачным проводящим оксидным слоем ТСО и, таким образом, электрохромной стопой). Лазер или лазеры, используемые в процессах лазерного скрайбирования, обычно, но необязательно, являются лазерами импульсного типа, например, твердотельными лазерами с диодной накачкой. Например, процессы лазерного скрайбирования могут быть реализованы с использованием подходящего лазера от компании IPG Photonics (Оксфорд, Массачусетс, США) или от компании Ekspla (Вильнюс, Литва). Скрайбирование также может быть реализовано механически, например, скрайбером с алмазным кончиком. Специалисту в данной области техники будет понятно, что процессы лазерного скрайбирования могут быть выполнены на различные глубины и/или выполнены в одном процессе, при котором глубина лазерной резки варьируется, или нет, во время перемещения по непрерывной траектории по периметру электрохромного устройства. В одном варианте реализации изобретения удаление кромки выполняют на глубину первого прозрачного проводящего оксидного слоя ТСО.
[0048] После завершения лазерного скрайбирования прикрепляют стержни шины. Проникающий стержень 1 шины прикладывают к второму прозрачному проводящему оксидному слою ТСО. Проникающий стержень 2 шины прикладывают к области, где указанное устройство не было нанесено (например, из-за маски, защищающей первый прозрачный проводящий оксидный слой ТСО от нанесения устройства), в контакте с первым прозрачным проводящим оксидным слоем ТСО или, в этом примере, в котором процесс удаления кромки (например, лазерной абляции с использованием устройства, имеющего гальванометр XY или XYZ) используют для удаления материала с первого прозрачного проводящего оксидного слоя ТСО. В этом примере, и стержень 1 шины, и стержень 2 шины являются проникающими стержнями шины. Проникающий стержень шины является таким, который обычно вжимают в электрохромную стопу и через нее, чтобы установить контакт с прозрачным проводящим оксидным слоем ТСО в нижней части стопы. Непроникающий стержень шины является таким, который не проникает в слои электрохромной стопы, а устанавливает электрический и физический контакт на поверхности проводящего слоя, например, прозрачного проводящего оксидного слоя ТСО.
[0049] Прозрачные проводящие оксидные слои ТСО могут быть электрически соединены с использованием нетрадиционного стержня шины, например, стержня шины, изготовленного способами создания рисунка путем трафаретной и литографской печати. В одном варианте реализации изобретения, электрическое сообщение установлено проницаемыми проводящими слоями устройства посредством шелкотрафаретной печати (или с использованием другого способа создания рисунка) проводящими чернилами с последующим отверждением чернил нагревом или спеканием. Преимущества использования описанной выше конфигурации устройства включают в себя упрощение производства, например, и меньшее лазерное скрайбирование, чем обычными методами, при которых используются проникающие стержни шины.
[0050] После соединения стержней шины устройство встраивают в теплоизоляционный стеклопакет (IGU), который включает в себя, например, проводку стержней шины и тому подобное. В некоторых вариантах реализации изобретения один или оба из стержней шины находятся внутри готового теплоизоляционного стеклопакета IGU, однако в одном варианте реализации изобретения один стержень шины находится снаружи уплотнения теплоизоляционного стеклопакета IGU и один стержень шины находится внутри теплоизоляционного стеклопакета IGU. В предыдущем варианте реализации изобретения используют область 140 для выполнения уплотнения с одной стороны проставки, используемой для формирования теплоизоляционного стеклопакета IGU. Таким образом, проволоки или иные соединения со стержням шины проходят между проставкой и стеклом. Поскольку многие проставки выполнены из металла, например нержавеющей стали, которая является токопроводящей, необходимо принять меры, чтобы избежать короткого замыкания вследствие электрической связи между стержнем шины, соединителем с ней и металлической проставкой.
[0051] Как описано выше, после соединения стержней шины обработанный кусок электрохромного стекла встраивают в теплоизоляционный стеклопакет IGU, который включает в себя, например, проводку для стержней шины и тому подобное. В вариантах реализации изобретения, описанных в настоящем документе, оба из стержней шины выполнены внутри первичного уплотнения готового теплоизоляционного стеклопакета IGU.
[0052] На ФИГ. 2А показано схематическое изображение сечения электрохромного окна, как описано в отношении ФИГ. 1А-1С, встроенного в теплоизоляционный стеклопакет IGU 200. Проставку 205 используют для отделения обработанного куска электрохромного стекла от второго обработанного куска 210 стекла. Второй обработанный кусок 210 стекла в теплоизоляционном стеклопакете IGU 200 не выполнен из электрохромного стекла, однако варианты реализации изобретения, раскрытые в настоящем документе, этим не ограничены. Например, обработанный кусок 210 стекла может иметь на себе электрохромное устройство и/или одно или более покрытий, таких как покрытия с малым коэффициентом излучения и тому подобное. Обработанный кусок 201 стекла может также представлять собой ламинированное стекло, как показано на ФИГ. 2В (обработанный кусок 201 стекла нанесен на упрочнительный стеклянный лист 230 с помощью смолы 235 с получением слоистой конструкции). Между проставкой 205 и первым прозрачным проводящим оксидным слоем ТСО обработанного куска электрохромного стекла находится материал 215 первичного уплотнения. Этот материал первичного уплотнения находится также между проставкой 205 и вторым обработанным куском 210 стекла. По периметру проставки 205 выполнено вторичное уплотнение 220. Проводка/питающие провода стержней шины пересекают уплотнения для соединения с контроллером. Вторичное уплотнение 220 может быть значительно толще, чем показано. Эти уплотнения способствуют удержанию влаги снаружи внутреннего пространства 225 теплоизоляционного стеклопакета IGU. Они также служат для предотвращения утечки аргона или иного газа, находящегося внутри теплоизоляционного стеклопакета IGU.
[0053] На ФИГ. 3А схематично изображено сечение электрохромного устройства 300. Электрохромное устройство 300 включает в себя подложку 302, первый проводящий слой (CL) 304, электрохромный слой (ЕС) 306, ионопроводящий слой (IC) 308, слой 310 противоэлектрода (СЕ) и второй проводящий слой (CL) 314. Слои 304, 306, 308, 310 и 314 в совокупности упоминаются как электрохромная стопа 320. Источник 316 напряжения, выполненный с возможностью приложения электрического потенциала через электрохромную стопу 320, влияет на переход электрохромного устройства из, например, обесцвеченного состояния в окрашенное состояние (показано). Порядок слоев в отношении подложки может быть обратным.
[0054] Электрохромные устройства, имеющие отличающие слои, как описано, все могут быть изготовлены как твердотельные устройства и/или неорганические устройства, имеющие малую концентрацию дефектов. Такие устройства и способы их изготовления более подробно раскрыты в заявке на патент США с серийным номером 12/645,111, озаглавленной "Изготовление электрохромных устройств, имеющих малую концентрацию дефектов ", поданной 22 декабря 2009 года на имя Марк Козловски (Mark Kozlowski) и др. в качестве изобретателей, и в заявке на патент США с серийным номером 12/645,159, озаглавленной, "Электрохромные устройства", поданной 22 декабря 2009 года на имя Жонгчун Ванг (Zhongchun Wang) и др. в качестве изобретателей, оба из которых включены в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки. Следует, однако, отметить, что любой один или более слоев в стопе могут содержать некоторое количество органического материала. Тоже можно сказать о жидких средах, которые могут присутствовать в одном или более слоев в небольших количествах. Следует также отметить, что твердотельный материал может быть нанесен или иным образом сформирован посредством процессов с использованием жидких компонентов, таких как некоторые процессы с использованием золь-гелий или химического осаждения из паровой фазы.
[0055] Дополнительно следует отметить, что ссылка на переход между обесцвеченным состоянием и окрашенным состоянием не предназначена для ограничения и предполагает только один пример, среди многих, электрохромного перехода, который может быть осуществлен. Если в настоящем документе не указано иное (включая предыдущее раскрытие), там, где приведена ссылка на переход в обесцвеченное-окрашенное состояние, соответствующее устройство или процесс охватывает другие переходы оптического состояния, такие как неотражающее-отражающее, проницаемое-непроницаемое и т.п. Кроме того, термин "обесцвеченный" относится к оптически нейтральному состоянию, например, неокрашенному, проницаемому или полупрозрачному. Кроме того, если в настоящем документе не указано иное, "цвет" электрохромного перехода не ограничивается какой-либо конкретной длиной волны или диапазоном длин волн. Как понятно специалистам в данной области техники, выбор подходящих электрохромных материалов и материалов противоэлектрода управляет соответствующим оптическим переходом.
[0056] В вариантах реализации изобретения, описанных в настоящем документе, электрохромное устройство осуществляет обратимое циклическое изменение между обесцвеченным состоянием и окрашенным состоянием. В некоторых случаях, когда устройство находится в обесцвеченном состоянии, к электрохромной стопе 320 прикладывают потенциал таким образом, что ионы, имеющиеся в стопе, остаются прежде всего в противоэлектроде 310. Когда потенциал на электрохромной стопе меняется на обратный, ионы перемещаются через ионопроводящий слой 308 в электрохромный материал 306 и заставляют этот материал осуществлять переход в окрашенное состояние. Схожим образом, электрохромное устройство согласно вариантам реализации изобретения, описанным в настоящем документе, может быть обратимо и циклически изменять состояние между различными уровнями тонирования (например, обесцвеченным состоянием, самым темным окрашенным состоянием и промежуточными уровнями между обесцвеченным состоянием и самым темным окрашенным состоянием).
[0057] Как показано на ФИГ. 3А, источник 316 напряжения может быть выполнен с возможностью работы в сочетании с датчиками излучения и другими датчиками окружающей среды. Как описано в настоящем документе, источник 316 напряжения сопряжен с контроллером устройства (не показано на этой фигуре чертежей). Дополнительно, источник 316 напряжения может быть сопряжен с системой планирования и контроля энергопотребления, которая управляет электрохромным устройством согласно различным критериям, таким как время года, время дня и измеренные условия окружающей среды. Такая система планирования и контроля энергопотребления, в сочетании с имеющими большую площадь электрохромными устройствами (например, электрохромным окном), может значительно снизить потребление энергии в здании.
[0058] Любой материал, имеющий подходящие оптические, электрические, тепловые и механические характеристики, может быть использован в качестве подложки 302. Такие подложки включают в себя, например, стекло, пластик и зеркальные материалы. Подходящие виды стекла включают в себя прозрачное или тонированное стекло на основе натронной извести, включая полированное листовое стекло на основе натронной извести. Стекло может быть закаленным или незакаленным.
[0059] Во многих случаях, подложка представляет собой лист стекла, подходящий по размеру для применения в окнах жилых зданий. Размер такого листа стекла может значительно варьироваться в зависимости от конкретных нужд места пребывания. В других случаях, подложка представляет собой декоративное стекло. Декоративное стекло как правило может использоваться в коммерческих зданиях, но может также использоваться в жилых зданиях и обычно, хотя и не обязательно, отделяет внутренние помещения от наружной окружающей среды. В конкретных вариантах реализации изобретения декоративное стекло выполнено по меньшей мере 20 дюймов (50,8 см) на 20 дюймов (50,8 см) и может быть значительно больше, например, иметь площадь примерно 80 дюймов (203,2 см) на 120 дюймов (304, 8 см). Декоративное стекло имеет обычно по меньшей мере приблизительно 2 мм в толщину, обычно между приблизительно 3 мм и приблизительно 6 мм в толщину. Конечно, электрохромные устройства могут быть выполнены в масштабе относительно подложки, т.е. меньше или крупнее, чем декоративное стекло. Кроме того, электрохромное устройство может быть выполнено на зеркале любого размера и формы.
[0060] На верхней части подложки 302 находится проводящий слой 304. В конкретных вариантах реализации изобретения один или оба из проводящих слоев 304 и 314 являются неорганическими и/или твердыми. Проводящие слои 304 и 314 могут быть выполнены из целого ряда различных материалов, включающих проводящие оксиды, тонкие металлические покрытия, проводящие нитриды металлов и композиционные проводники. Обычно проводящие слои 304 и 314 являются проницаемыми по меньшей мере в диапазоне длин волн, в котором электрохромным слоем проявляется электрохромизм. Проницаемые проводящие оксиды включают в себя оксиды металлов и оксиды металлов, допированные одним или более металлами. Примеры таких оксидов металлов и допированных оксидов металлов включают в себя оксид индия, оксид олова с индием, допированный оксид индия, оксид олова, допированный оксид олова, оксид цинка, оксид цинка с алюминием, допированный оксид цинка, оксид рутения, допированный оксид рутения и тому подобное. Поскольку для этих слоев часто используются оксиды, они иногда упоминаются как "прозрачные проводящие оксидные" (ТСО) слои. Тонкие металлические покрытия, которые являются по существу проницаемыми, также могут быть использованы.
[0061] Функция проводящих слоев заключается в распространении электрического потенциала, создаваемого источником 316 напряжения, по поверхности электрохромной стопы 320 во внутренние области стопы, с относительно небольшим омическим падением потенциала. Электрический потенциал передается в проводящие слои через электрические соединения к проводящими слоями. В некоторых вариантах реализации изобретения, стержни шины, один в контакте с проводящим слоем 304 и один в контакте с проводящим слоем 314, обеспечивают электрическое соединение между источником 316 напряжения и проводящими слоями 304 и 314. Проводящие слои 304 и 314 могут также быть соединены с источником 316 напряжения другими известными средствами.
[0062] Наложенный проводящий слой 304 является электрохромным слоем 306. В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромный слой 306 является неорганическим и/или твердым. Электрохромный слой может содержать любой один или большее количество различных электрохромных материалов, включая оксиды металла. Такие оксиды металлов включают в себя оксид вольфрама (WO3), оксид молибдена (МоО3), 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 т.п. Во время работы электрохромный слой 306 передает ионы в слой 310 противоэлектрода и принимает ионы от слоя 310 противоэлектрода, чтобы вызывать оптические переходы.
[0063] В целом, придание окраски (или изменение любых оптических характеристик - например, оптической плотности, отражательной способности и пропускаемости) электрохромного материала вызывается обратимым введением ионов в материал (например, интеркалированием) и соответствующим вводом электрона, уравновешивающего заряд. Обычно некоторая доля ионов, ответственных за оптический переход, необратимым образом оказывается связана в электрохромном материале. Некоторые или все из необратимым образом связанных ионов используются для компенсации "слепого заряда" в материале. В большинстве электрохромных материалов подходящие ионы включают в себя ионы лития (Li+) и ионы водорода (Н+) (то есть, протоны). В некоторых случаях, однако, окажутся подходящими другие ионы. В различных вариантах реализации изобретения ионы лития используются для получения эффекта электрохромизма. Внедрение ионов лития в оксид вольфрама (WO3-y (0<y≤~0,3)) заставляет оксид вольфрама изменяться с проницаемого состояния (обесцвеченного состояния) до синего состояния (окрашенного состояния).
[0064] Как показано на ФИГ. 3А, в электрохромной стопе 320 ионопроводящий слой 308 расположен между электрохромным слоем 306 и слоем противоэлектрода с образованием слоистой конструкции. В некоторых вариантах реализации изобретения слой 310 противоэлектрода 310 является неорганическим и/или твердым. Слой противоэлектрода может содержать один или большее количество различных материалов, которые служат в качестве емкости для ионов, когда электрохромное устройство находится в обесцвеченном состоянии. Во время электрохромного перехода, инициированного, например, подачей подходящего электрического потенциала, слой противоэлектрода переводит некоторые или все из ионов, которые он удерживает, в электрохромный слой, изменяя электрохромный слой в окрашенное состояние. Одновременно, в случае использования NiWO, слой противоэлектрода приобретает окраску с потерей ионов.
[0065] В некоторых вариантах реализации изобретения, подходящие материалы для противоэлектрода в дополнение к WO3 включают в себя оксид никеля (NiO), никель и оксид вольфрама (NiWO), никель и оксид ванадия, никель и оксид хрома, никель и оксид алюминия, никель и оксид марганца, никель и оксид магния, оксид хрома (Cr2O3), оксид марганца (MnO2) и берлинскую лазурь.
[0066] При удалении заряда из противоэлектрода 310, выполненного из никеля и оксида вольфрама (то есть, ионы перемещаются от противоэлектрода 310 в электрохромный слой 306) слой противоэлектрода будет осуществлять переход из проницаемого состояния в окрашенное состояние.
[0067] В показанном электрохромном устройстве между электрохромным слоем 306 и слоем 310 противоэлектрода, находится ионопроводящий слой 308. Ионопроводящий слой 308 служит в качестве носителя, через который ионы перемещаются (наподобие электролита), когда электрохромное устройство осуществляет переход между обесцвеченным состоянием и окрашенным состоянием. В предпочтительном варианте ионопроводящий слой 308 является высокопроводящим для соответствующих ионов электрохромного слоя и слоя противоэлектрода, но имеет достаточно низкую электронную проводимость, обусловливающую пренебрежимо малый перенос электронов во время обычной работы. Тонкий ионопроводящий слой с высокой ионной проводимостью обеспечивает быструю проводимость ионов и, следовательно, быстрое переключение для высокопроизводительных электрохромных устройств. В конкретных вариантах реализации изобретения ионопроводящий слой 308 является неорганическим и/или твердым.
[0068] Примеры подходящих ионопроводящих слоев (для электрохромных устройств, имеющих отдельный ионопроводящий IC слой) включают в себя силикаты, оксиды кремния, оксиды вольфрама, оксиды тантала, ниобия, оксиды и бораты. Эти материалы могут быть допированы различными допирующими примесями, в том числе литием. Допированные литием оксиды кремния включают в себя литий кремний-алюминий-оксид. В некоторых вариантах реализации изобретения ионопроводящий слой содержит структуру на основе силикатов. В некоторых вариантах реализации изобретения используют кремний-алюминий-оксид (SiAlO) для ионопроводящего слоя 308.
[0069] Электрохромное устройство 300 может включать в себя один или более дополнительных слоев (не показано), таких как один или более пассивных слоев. Пассивные слои, используемые для улучшения определенных оптических характеристик, могут быть включены в электрохромное устройство 300. Пассивные слои, обеспечивающие устойчивость к влаге и царапинам, также могут быть включены в электрохромное устройство 300. Например, проводящие слои могут быть обработаны противобликовыми или защитными оксидными или нитридными слоями. Иные пассивные слои могут служить для герметичного уплотнения электрохромного устройства 300.
[0070] На ФИГ. 3 В схематично показано сечение электрохромного устройства в обесцвеченном состоянии (или при переходе в обесцвеченное состояние). В соответствии с конкретными вариантами реализации изобретения электрохромное устройство 400 включает в себя электрохромный слой (ЕС) 406 на основе оксида вольфрама и слой противоэлектрода (СЕ) 410 на основе никеля-оксида вольфрама. Электрохромное устройство 400 также включает в себя подложку 402, проводящий слой (CL) 404, ионопроводящий слой (IC) 408 и проводящий слой (CL) 414.
[0071] Источник 416 питания выполнен с возможностью подачи потенциала и/или тока в электрохромную стопу 420 через подходящие соединения (например, стержни шины) с проводящими слоями 404 и 414. В некоторых вариантах реализации изобретения источник напряжения выполнен с возможностью подачи потенциала в несколько вольт, чтобы вызывать переход указанного устройства из одного оптического состояния в другое. Полярность потенциала, как показано на ФИГ. 3А, является такой, что ионы (ионы лития в этом примере) сначала остаются (как показано пунктирной стрелкой) в слое 410 противоэлектрода на основе никеля-оксида вольфрама.
[0072] На ФИГ. 3С схематично показано сечение электрохромного устройства 400, показанного на ФИГ. 3В, но в окрашенном состоянии (или при переходе в окрашенное состояние). На ФИГ. 3С полярность источника 416 напряжения изменена на обратную, так что электрохромный слой становится более отрицательным для принятия дополнительных ионов лития и перехода в результате этого в окрашенное состояние. Как показано пунктирной стрелкой, ионы лития перемещаются через ионопроводящий слой 408 в электрохромный слой 406, выполненный на основе оксида вольфрама. Электрохромный слой 406 на основе оксида вольфрама показан в окрашенном состоянии. Противоэлектрод 410 на основе никеля-оксида вольфрама также показан в окрашенном состоянии. Как объяснено, никель-оксид вольфрама становится все более непрозрачным, поскольку он отказывается (в результате деинтеркалирования) от ионов лития. В этом примере проявляется синергетический эффект там, где переход в окрашенные состояния для обоих слоев 406 и 410 добавляется к уменьшению количества света, пропускаемого через стопу и подложку.
[0073] Как описано выше, электрохромное устройство может включать в себя электрохромный (ЕС) электродный слой и слой противоэлектрода (СЕ), отделенный ионно проводящим (IC) слоем, который является высокопроводящим для ионов и высокорезистивным для электронов. Как обычно понимается, ионно проводящий слой в связи с этим предотвращает короткое замыкание между электрохромным слоем и слоем противоэлектрода. Ионопроводящий слой обеспечивает возможность электрохромному слою и слою противоэлектрода удерживать заряд и, таким образом, сохранять свои обесцвеченное или окрашенное состояния. В электрохромных устройствах, имеющих отдельные слои, компоненты формируют стопу, которая включает в себя ионопроводящий слой, расположенный с получением слоистой конструкции между слоем электрохромного электрода и слоем противоэлектрода. Границы между этими тремя компонентами стопы образованы скачкообразными изменениями в составе и/или микроструктуре. Таким образом, устройства имеют три отдельных слоя с двумя скачкообразными интерфейсами.
[0074] В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения противоэлектрод и электрохромные электроды выполнены в непосредственной близости друг от друга, иногда в прямом контакте, без отдельного нанесения ионно проводящего слоя. В некоторых вариантах реализации изобретения используются электрохромные устройства, имеющие граничную область, а не отдельный ионно проводящий IC слой. Такие устройства и способы их производства описаны в патенте США No. 8,300,298 и заявке на патент США с серийным номером 12/772,075, поданных 30 апреля 2010 года, и заявках на патент США с серийными номерами 12/814,277 и 12/814,279, поданных 11 июня 2010 года, причем каждая из трех патентных заявок и патент озаглавлены "Электрохромные устройства", каждая на имя Жонгчун Ванг (Zhongchun Wang) и др. в качестве изобретателей, и все из которых включены в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.
[0075] II. Контроллеры Окна
[0076] Контроллер окна используют для управления уровнем тонирования электрохромного устройства электрохромного окна. В некоторых вариантах реализации изобретения, контроллер окна выполнен с возможностью вызывать переход электрохромного окна между двумя состояниями тонирования (уровнями), обесцвеченным состоянием и окрашенным состоянием. В других вариантах реализации изобретения, контроллер может дополнительно вызывать переход электрохромного окна (например, имеющее одно электрохромное устройство) на промежуточные уровни тонирования. В некоторых вариантах реализации изобретения, контроллер окна выполнен с возможностью вызывать переход электрохромного окна на четыре уровня или более уровней тонирования. Некоторые электрохромные окна обеспечивают возможность получения промежуточных уровней тонирования посредством использования двух (или более) обработанных кусков электрохромного стекла в одном теплоизоляционном стеклопакете IGU, в котором каждый обработанный кусок стекла представляет собой обработанный кусок стекла, имеющий два состояния. Указанное описано в этом разделе со ссылкой на ФИГ. 2А и 2В.
[0077] Как отмечено выше в отношении ФИГ. 2А и 2В, в некоторых вариантах реализации изобретения, электрохромное окно может включать в себя электрохромное устройство 400 на одном обработанном куске стекла теплоизоляционного стеклопакета IGU 200 и еще одно электрохромное устройство 400 на другом обработанном куске стекла теплоизоляционного стеклопакета IGU 200. Если контроллер окна может вызывать переход каждого электрохромного устройства между двумя состояниями, обесцвеченным состоянием и окрашенным состоянием, электрохромное окно выполнено с возможностью приобретения четырех различных состояний (уровней тонирования), окрашенное состояние с обоими электрохромными устройствами, приобретшими окраску, первое промежуточное состояние с одним электрохромным устройством, приобретшим окраску, второе промежуточное состояние с другим электрохромным устройством, приобретшим окраску, и обесцвеченное состояние с обоими электрохромными устройствами, являющимися обесцвеченными. Варианты реализации электрохромных окон с множеством стекол также описаны в патенте США No. 8,270,059 на имя Робина Фридмана (Robin Friedman) и др. в качестве изобретателей, озаглавленном "ЭЛЕКТРОХРОМНЫЕ ОКНА НА ОСНОВЕ МНОЖЕСТВА СТЕКЛЯННЫХ ЛИСТОВ", который включен в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.
[0078] В некоторых вариантах реализации изобретения, контроллер окна может вызывать переход электрохромного окна, имеющего электрохромное устройство, выполненное с возможностью осуществления перехода, между двумя или более уровнями тонирования. Например, контроллер окна может вызывать переход электрохромного окна в обесцвеченное состояние, одно или более промежуточных уровней и окрашенное состояние. В некоторых других вариантах реализации изобретения, контроллер окна может вызывать переход электрохромного окна, включающего в себя электрохромное устройство, между любым количеством уровней тонирования от обесцвеченного состояния до окрашенного состояния. Варианты реализации способов и контроллеров, обусловливающих переход электрохромного окна на промежуточный уровень или уровни тонирования, также описаны в патенте США No. 8,254,013 на имя Диша Мехтани (Disha Mehtani) и др. в качестве изобретателей, озаглавленном "УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕХОДАМИ В ОПТИЧЕСКИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ УСТРОЙСТВАХ", который включен в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.
[0079] В некоторых вариантах реализации изобретения контроллер окна может подавать питание на одно или более электрохромных устройств в электрохромном окне. Обычно эта функция контроллера окна усиливается одной или большим количеством других функций, более подробно описанных ниже. Контроллеры окна, описанные в настоящем документе, не ограничиваются теми, которые имеют функцию подачи питания на электрохромное устройство, с которым оно связано для целей управления. Иными словами, источник питания для электрохромного окна может быть выполнен отдельно от контроллера окна, где контроллер имеет свой собственный источник питания и направляет подачу питания на окно от источника питания окна. Однако удобно использовать источник питания с контроллером окна и выполнить контроллер с возможностью подачи питания непосредственно на окно, поскольку это устраняет необходимость в отдельной проводке для подачи питания на электрохромное окно.
[0080] Кроме того, контроллеры окна, описанные в этом разделе, описаны как отдельно выполненные контроллеры, которые могут быть выполнены с возможностью управления функциями одного окна или множества электрохромных окон, без встраивания контроллера окна в сеть управления зданием или систему диспетчеризации инженерного оборудования здания (BMS). Контроллеры окна, однако, могут быть встроены в сеть управления зданием или систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, как описано далее в разделе "Система диспетчеризации инженерного оборудования здания" настоящего раскрытия.
[0081] На ФИГ. 4 приведено блочное изображение некоторых компонентов контроллера 450 окна и иных компонентов системы контроллера окна согласно раскрытым вариантам реализации изобретения. На ФИГ. 4 приведено упрощенное блочное изображение контроллера окна, а больше подробностей, касающихся контроллеров окна, можно найти в заявках на патенты США с серийными номерами 13/449,248 и 13/449,251, обе на имя Стивена Брауна (Stephen Brown) в качестве изобретателя, обе озаглавлены "КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ОПТИЧЕСКИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ОКОН", и обе поданы 17 апреля 2012 года, и в заявке на патент США с серийным номером 13/449,235, озаглавленной "УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕХОДАМИ В ОПТИЧЕСКИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ УСТРОЙСТВАХ" на имя Стивена Брауна (Stephen Brown) и др. в качестве изобретателей и поданной 17 апреля 2012 года, все из которых включены в настоящий документ во всей полноте посредством ссылки.
[0082] Показанные на ФИГ. 4 компоненты контроллера 450 окна включают в себя контроллер 450 окна, имеющий микропроцессор 455 или другой процессор, широтно-импульсный модулятор (PWM) 460, модуль 465 формирования сигналов и компьютерочитаемый носитель (например, запоминающее устройство), имеющий конфигурационный файл 475. Контроллер 450 окна сообщается электронным образом с одним или более электрохромными устройствами 400 в электрохромном окне через сеть 480 (проводную или беспроводную), чтобы отправить команды указанным одному или более электрохромным устройствам 400. В некоторых вариантах реализации изобретения контроллер 450 окна может быть локальным контроллером окна, сообщающимся через сеть (проводную или беспроводную) с ведущим контроллером окна.
[0083] В раскрытых вариантах реализации изобретения здание может иметь по меньшей мере одно помещение, имеющее электрохромное окно между внутренней частью и наружной частью здания. Один или более датчиков могут быть расположены с наружной части здания и/или внутри помещения. В вариантах реализации изобретения выходной сигнал от указанных одного или более датчиков может быть введен в модуль 465 формирования сигналов контроллера 450 окна. В некоторых случаях, выходной сигнал от указанных одного или более датчиков может быть введен в систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, как описано далее в разделе "Системы диспетчеризации инженерного оборудования здания". Хотя датчики проиллюстрированных вариантов реализации показаны расположенными на внешней вертикальной стене здания, это сделано только в целях упрощения, и датчики могут быть расположены в других местах, таких как внутри помещения или также на других поверхностях с наружной части. В некоторых случаях два или более датчиков могут быть использованы для измерения одних и тех же входных сигналов, которые могут обеспечивать резервирование в случае, если один датчик неисправен или имеет иные неверные показания.
[0084] На ФИГ. 5 приведено схематическое изображение помещения 500, имеющего электрохромное окно 505 по меньшей мере с одним электрохромным устройством. Электрохромное окно 505 расположено между наружной частью и внутренней частью здания, которое включает в себя помещение 500. Помещение 500 также включает в себя контроллер 450 окна, соединенный с электрохромным окном 505 и выполненный с возможностью управления уровнем тонирования электрохромного окна 505. Наружный датчик 510 расположен на вертикальной поверхности на наружной части здания. В других вариантах реализации изобретения внутренний датчик может также быть использован для измерения освещенности в помещении 500. Еще в одних вариантах реализации изобретения датчик присутствия может также быть использован для определения факта присутствия кого-либо в помещении 500.
2
[0085] Наружный датчик 510 представляет собой устройство, такое как фотодатчик, который выполнен с возможностью обнаружения излучаемого света, падающего на указанное устройство и проходящего от источника света, такого как солнце, или от света, отраженного к датчику от поверхности, частиц в атмосфере, облаков и т.п. Наружный датчик 510 может генерировать сигнал в форме электрического тока, который возникает в результате фотоэлектрического эффекта, и сигнал может функционально зависеть от света, попадающего на датчик 510. В некоторых случаях устройство может распознавать излучаемый свет в показателях интенсивности излучения в единицах Вт/м или иных схожих единицах. В других случаях устройство может распознавать свет в видимом диапазоне длин волн в единицах фут-свеча или подобных единицах. Во многих случаях, существует линейное соотношение между этим значением интенсивности излучения и видимым светом.
[0086] Значения интенсивности излучения от солнечного света могут быть спрогнозированы с учетом времени дня и времени года, поскольку угол, под которым солнечный свет падает на землю, изменяется. Наружный датчик 510 может распознавать излучаемый свет в режиме реального времени, с учетом света, получаемого вследствие заграждения и отражения, в результате зданий, перемен погоды (например, облачности) и т.п. Например, в облачные дни солнечный свет будет блокироваться облаками и излучаемый свет, распознанный наружным датчиком 510, будет меньшим, чем в безоблачные дни.
[0087] В некоторых вариантах реализации изобретения может быть один или более наружных датчиков 510, связанных с одним электрохромным окном 505. Выходной сигнал от указанных одного или более наружных датчиков 510 можно сравнить еще с одним, чтобы определить, например, затенен ли один из наружных датчиков 510 объектом, таким как птица, севшая на наружный датчик 510. В некоторых случаях может быть необходимо использование относительно небольшого количества датчиков в здании, поскольку некоторые датчики могут быть ненадежными и/или дорогостоящими. В некоторых вариантах реализации один датчик или несколько датчиков могут быть использованы для определения текущего уровня излучаемого света, поступающего от солнца, облучающего здание или, возможно, одну сторону здания. Перед солнцем может проходить облако, или перед садящимся солнцем может быть припарковано строительное транспортное средство. Это приведет к отклонениям от величины излучаемого от солнца света, рассчитываемого при нормальном попадании на здание.
[0088] Наружный датчик 510 может быть каким-либо фотодатчиком. Например, наружный датчик 510 может представлять собой прибор с зарядовой связью (CCD), фотодиод, фоторезистор или фотогальванический элемент. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что дальнейшее развитие технологий, связанных с фотодатчиками и иными датчиками, будет также работать при условии, что они обеспечивают измерение интенсивности света и обеспечивают электрический выходной сигнал, характеризующий уровень освещенности.
[0089] В некоторых вариантах реализации изобретения, выходной сигнал от наружного датчика 510 может быть введен в модуль 465 формирования сигналов. Ввод может быть в форме сигнала напряжения для модуля 465 формирования сигналов. Модуль 465 формирования сигналов проводит выходной сигнал к контроллеру 450 окна. Контроллер 450 окна определяет уровень тонирования электрохромного окна 505 на основе различной информации от конфигурационного файла 475, выходных сигналов из модуля 465 формирования сигналов, значений корректировки. Контроллер 450 окна затем выдает команды на широтно-импульсный модулятор PWM 460, для подачи напряжения и/или тока к электрохромному окну 505 для перехода на необходимый уровень тонирования.
[0090] В раскрытых вариантах реализации изобретения, контроллер 450 окна может выдавать команды на широтно-импульсный модулятор PWM 460, для подачи напряжения и/или тока к электрохромному окну 505 для перехода его на любой один из четырех или более различных уровней тонирования. В раскрытых вариантах реализации изобретения, электрохромное окно 505 может быть переведено по меньшей мере в восемь различных уровней тонирования, описанных как: 0 (самый светлый), 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 35 (самый темный). Уровни тонирования могут линейно соответствовать значениям визуальной пропускаемости и значениям коэффициента поступления солнечного тепла (SGHC) от света, пропускаемого через электрохромное окно 505. Например, с использованием указанных выше восьми уровней тонирования, самый слабый уровень тонирования 0 может соответствовать значению 0,80 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 5 может соответствовать значению 0,70 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 10 может соответствовать значению 0,60 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 15 может соответствовать значению 0,50 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 20 может соответствовать значению 0,40 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 25 может соответствовать значению 0,30 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 30 может соответствовать значению 0,20 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла и уровень тонирования 35 (самый темный) может соответствовать значению 0,10 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла.
[0091] Контроллер 450 окна или ведущий контроллер, сообщающийся с контроллером 450 окна, может использовать любой один или более компонентов прогностической логической схемы управления для определения необходимого уровня тонирования с учетом сигналов от наружного датчика 510 и/или иных входных сигналов. Контроллер 450 окна может выдавать команды на широтно-импульсный модулятор PWM 460 для подачи напряжения и/или тока к электрохромному окну 505 для его перехода на необходимый уровень тонирования.
[0092] III. Пример Прогностической Логической Схемы Управления
[0093] В раскрытых вариантах реализации изобретения прогностическая логическая схема управления используется для реализации способов определения и управления необходимым уровнем тонирования для электрохромного окна 505 или иного выполненного с возможностью тонирования окна, который обеспечивает комфорт лица, находящегося внутри и/или энергосбережение. Эта прогностическая логическая схема управления может использовать один или более логических модулей. ФИГ. 6А-6С включают в себя схематические изображения, показывающие информацию, собранную каждым из трех логических модулей А, В и С примера логической схемы управления раскрытых вариантов реализации изобретения.
[0094] На ФИГ. 6А показана глубина проникновения прямого солнечного света в помещение 500 через электрохромное окно 505 между наружной частью и внутренней частью здания, которое включает в себя помещение 500. Глубина проникновения является мерой того, как глубоко прямой солнечный свет проникнет в указанное помещение 500. Как показано, глубину проникновения измеряют в горизонтальном направлении от подоконника (нижней части) окна. В общем случае, в окне образовано отверстие, которое обеспечивает угол приема для прямого солнечного света. Глубину проникновения рассчитывают на основании геометрии окна (например, размеров окна), его положения и ориентации в этом помещении, любых ребристых выступов или иного внешнего затенения снаружи окна и положения солнца (например, угол прямого солнечного света в конкретное время дня и на конкретную дату). Внешнее затенение для электрохромного окна 505 может быть вызвано конструкцией любого типа, которая может затенять окно, такая как навес, ребристый выступ и т.п. На ФИГ. 6А имеется навес 520 выше электрохромного окна 505, который блокирует участок прямого солнечного света, проникающего в помещение 500, сокращая таким образом глубину проникновения. Помещение 500 также включает в себя локальный контроллер 450 окна, соединенный с электрохромным окном 505 и выполненный с возможностью управления уровнем его тонирования. Наружный датчик 510 расположен на вертикальной поверхности во внешней части здания.
[0095] Модуль А может быть использован, чтобы определить уровень тонирования, который учитывается комфорт лица, находящегося внутри, в зависимости от прямого солнечного света, поступающего через электрохромное окно 505 на находящихся внутри лиц или области их работы. Уровень тонирования определяют с учетом рассчитанной глубины проникновения прямого солнечного света в указанное помещение и типа пространства (например, стол возле окна, коридор и т.п.) в этом помещении в конкретный момент времени. В некоторых случаях, уровень тонирования может также быть с учетом обеспечения достаточной естественной освещенности в помещении. Во многих случаях, глубина проникновения является значением, рассчитанным на момент времени в будущем, чтобы учесть время перехода стекла в другое состояние. Проблема, учитываемая в Модуле А, состоит в том, что прямой солнечный свет может проникать так глубоко в указанное помещение 500, что будет светить прямо на находящегося внутри человека, работающего за столом, или иные рабочие поверхности в помещении. Общедоступные программы могут обеспечивать расчет положения солнца и возможность простого расчета глубины проникновения.
[0096] На ФИГ. 6А также показан стол в помещении 500 как пример типа пространства, связанного с рабочей областью (т.е. стол) и размещение рабочей области (т.е. размещение Стола). Каждый тип пространства связан с различными уровнями тонирования для комфорта лица, находящегося внутри. Например, если активность является важной активностью, например работой в офисе, осуществляемой за столом или компьютером, и стол расположен возле окна, необходимый уровень тонирования может быть выше, чем если бы стол находился дальше от окна. В качестве другого примера, если активность не является важной, например активностью в коридоре, необходимый уровень тонирования может быть ниже, чем для подобного пространства, имеющего стол.
[0097] На ФИГ. 6В показан прямой солнечный свет и излучение в условиях ясного неба, проникающий помещение 500 через электрохромное окно 505. Излучение может быть от солнечного света, рассеиваемого молекулами и частицами в атмосфере. Модуль В определяет уровень тонирования с учетом прогнозируемых значений интенсивности излучения в условиях ясного неба, проникающего через рассматриваемое электрохромное окно 505. Различное программное обеспечение, такое как программа RADIANCE с открытым кодом, может быть использовано для прогнозирования интенсивности излучения при ясном небе для определенной широты, долготы, времени года, и времени дня и для ориентации данного окна.
[0098] На ФИГ. 6С показан излучаемый свет от неба, который измерен в реальном времени наружным датчиком 510 с учетом света, который может быть получен вследствие заграждения или отражения от объектов, таких как здания или погодные условия (например, облачности), которые не были учтены при прогнозировании ясного неба. Уровень тонирования, определенный Модулем С, основан на интенсивности излучения в реальном времени с учетом измерений, принимаемых наружным датчиком 510.
[0099] Прогностическая логическая схема управления может реализовывать один или более логических модулей А, В и С отдельно для каждого электрохромного окна 505 в здании. Каждое электрохромное окно 505 может иметь уникальный набор размеров, ориентации (например, вертикальной, горизонтальной, наклонной под углом), положения, связанных с типом пространства и т.п. Может существовать конфигурационный файл с этой информацией и иной информацией, сохраняемой для каждого электрохромного окна 505. Конфигурационный файл 475 может быть сохранен в компьютерочитаемом носителе 470 локального контроллера 450 окна электрохромного окна 505 или в системе BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, описанной далее в настоящем документе. Конфигурационный файл 475 может включать в себя информацию, такую как конфигурация окна, таблицу соответствия заполнения, информацию о связанном привязочном стекле и/или иные данные, используемые прогностической логической схемой управления. Конфигурация окна может включать в себя информацию, такую как размеры электрохромного окна 505, ориентация электрохромного окна 505, положение электрохромного окна 505 и т.п.
[00100] Таблица соответствия показывает уровни тонирования, которые обеспечивают комфорт лица, находящегося внутри, для определенных типов пространства и глубин проникновения. То есть, уровни тонирования в таблице соответствия заполнения рассчитаны для обеспечения комфорта находящегося внутри лица (находящихся внутри лиц), которое может находиться в помещении 500, в зависимости от прямого солнечного света, попадающего на находящееся внутри лицо (находящихся внутри лиц) или их рабочие места. Пример таблицы соответствия заполнения показан на ФИГ. 10.
[00101] Тип пространства является мерой для определения того, сколько тонирования требуется для обеспечения комфорта лицу, находящемуся внутри, для данной глубины проникновения и/или обеспечения комфортабельного естественного освещения в помещении. Параметр типа пространства может учитывать много факторов. К этим факторам относится тип работы или другой деятельности осуществляемой в конкретном помещении и месте выполнения этой деятельности. Напряженная работа, связанная с подробным изучением, требующая большого внимания, может проводиться в пространстве одного типа, в то время как гостиная или конференц-зал может иметь другой тип пространства. Кроме того, положение стола или другой рабочей поверхности в помещении относительно окна является обстоятельством, которое учитывают при определении типа пространства. Например, тип пространства может быть связан с офисом одного находящегося внутри лица, имеющего стол или другое рабочее пространство, расположенное возле электрохромного окна 505. В качестве другого примера, тип пространства может быть коридором.
[00102] В конкретных вариантах реализации изобретения один или более модулей прогностической логической схемы управления могут определять необходимые уровни тонирования с учетом энергосбережения в дополнение к комфорту лица, находящегося внутри. Эти модули могут определять экономию энергии, связанную с конкретным уровнем тонирования путем сравнения рабочих характеристик электрохромного окна 505 на этом уровне тонирования с привязочным стеклом или другим стандартным контрольным окном. Целью использования этого контрольного окна может быть обеспечение того, чтобы прогностическая логическая схема управления соответствовала требованиям муниципальных строительных норм и правил или иным требованиям для контрольных окон, используемых в местных зданиях. Часто муниципалитеты определяют контрольные окна с использованием обычного стекла с малым коэффициентом излучения для управления величиной нагрузки по кондиционированию воздуха в здании. В качестве примера того, как контрольное окно 505 согласовано с прогностической логической схемой управления, логическая схема может быть выполнена так, что интенсивность излучения, проходящего через данное электрохромное окно 505, никогда не превышает максимальной интенсивности излучения, поступающего через контрольное окно, как определено соответствующим муниципалитетом. В раскрытых вариантах реализации изобретения прогностическая логическая схема управления может использовать значение коэффициента поступления теплоты от солнечной радиации (SHGC) электрохромного окна 505 на конкретном уровне тонирования и коэффициент SHGC поступления теплоты от солнечной радиации контрольного окна, чтобы определить экономию энергии от использования уровня тонирования. В целом, значение коэффициента SHGC поступления теплоты от солнечной радиации представляет собой долю падающего света всех длин волн, пропускаемого через окно. Хотя привязочное стекло описано в многих вариантах реализации изобретения, могут быть использованы иные стандартные контрольные окна. В целом коэффициент SHGC поступления теплоты от солнечной радиации контрольного окна (например, привязочного стекла) является переменной, которая может быть разной для различных географических мест расположения и ориентаций окна, и на основе требований норм и правил, определенных соответствующим муниципалитетом.
[00103] В целом, здания проектируют имеющими систему HVAC отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, выполненную с возможностью работы при максимальных ожидаемых нагрузках по отоплению и/или кондиционированию воздуха, необходимых в данном конкретном случае. Расчет необходимой производительность может учитывать привязочное стекло или контрольное окно, необходимое в здании в конкретном месте, в котором строится здание. В связи с этим важно, чтобы прогностическая логическая схема управления выполняла или превышала функциональные требования к привязочному стеклу, чтобы позволить инженерам-строителям с уверенностью определять производительность систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха HVAC, необходимых для конкретного здания. Поскольку прогностическая логическая схема управления может быть использована для тонирования окна, чтобы обеспечить дополнительную экономию энергии в отношении привязочного стекла, прогностическая логическая схема управления может оказаться полезной, чтобы позволить инженерам-строителям закладывать меньшую производительность отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха HVAC, чем было бы необходимо при использовании привязочного стекла, определенного нормами и стандартами.
[00104] В частных вариантах реализации изобретения, описанные в настоящем документе, предполагается, что энергосбережение достигается за счет уменьшения нагрузки по кондиционированию воздуха в здании. В связи с этим, во многих реализациях предпринята попытка получить максимально возможное тонирование при одновременном учете уровня комфорта лица, находящегося внутри, и, возможно, осветительной нагрузки в помещении, имеющем окна, рассмотренные в данном раскрытии. Однако в некоторых климатических зонах, таких как находящиеся в крайних северных и южных широтах, отопление может быть более необходимым, чем кондиционирование воздуха. В связи с этим, прогностическая логическая схема управления может быть модифицирована, в частности изменена на обратную, с учетом нагрузки для некоторых случаев, так что используют меньшее тонирование, чтобы обеспечить уменьшение нагрузка по отоплению здания.
[00105] В некоторых вариантах реализации прогностическая логическая схема управления имеет только две независимые переменные, которые могут управляться находящимся внутри лицом (конечным пользователем), инженером-строителем или ответственным за управление зданием. Они представляют собой типы пространств для данного окна и привязочное стекло, связанное с данным окном. Часто привязочное стекло определяют, когда реализована прогностическая логическая схема управления для данного здания. Тип пространства может изменяться, но обычно он постоянный. В некоторых вариантах реализации тип пространства может быть частью конфигурационного файла, сохраняемого в здании или сохраняемого в локальном контроллере 450 окна. В некоторых случаях конфигурационный файл может быть обновлен с учетом различных изменений в здании. Например, если есть изменение в типе пространства (например, передвинут стол в офисе, поставлен дополнительный стол, коридор изменен под офисные области, перемещена стена и т.п.) в здании, обновленный конфигурационный файл с модифицированной таблицей соответствия заполнения может быть сохранен в компьютерочитаемом носителе 470. В качестве другого примера, если находящееся внутри лицо неоднократно осуществляет ручную корректировку, конфигурационный файл может быть обновлен, чтобы отразить произведенную ручную корректировку.
i
1
2
n
[00106] На ФИГ. 7 приведена структурная схема, показывающая прогностическую логическую схему управления для способа управления одним или большим количеством электрохромных окон 505 в здании, согласно вариантам реализации изобретения. Прогностическая логическая схема управления использует один или более Модулей А, В и С для расчета уровней тонирования окна (окон) и отправляет команды для осуществления перехода окна (окон). Расчеты в логической схеме управления проводят от 1 до и раз с интервалами, отмеряемыми таймером на этапе 610. Например, уровень тонирования может быть пересчитан от 1 до n раз одним или более модулей из Модулей А, В и С и рассчитан для моментов времени t=t, t…t. n представляет собой количество выполненных перерасчетов, и n может составлять по меньшей мере 1. Расчеты логической схемы в некоторых случаях могут быть выполнены с постоянными интервалами времени. В одних случаях, расчеты логической схемы могут быть выполнены каждые 2-5 минут. При этом переход с тонированием для крупнокускового электрохромного стекла может занимать до 30 минут и более. Для таких больших окон, расчеты могут быть выполнены на менее частой основе, такой как каждые 30 минут.
i.
[00107] На этапе 620 логические Модули А, В и С выполняют расчеты, чтобы определить уровень тонирования для каждого электрохромного окна 505 в один момент времени t Эти расчеты могут быть выполнены контроллером 450 окна. В некоторых вариантах реализации изобретения прогностическая логическая схема управления прогностическим образом рассчитывает, как окно должно выполнить переход до осуществления фактического перехода. В этих случаях расчеты в Модулях А, В и С могут быть выполнены с учетом будущего времени примерного завершения перехода или после завершения перехода. В этих случаях будущее время, используемое в расчетах, может быть временем в будущем, которое является достаточным для обеспечения завершения перехода после приема команд на тонирование. В этих случаях контроллер может отправлять команды на тонирование в настоящем времени до осуществления фактического перехода. По завершению перехода окно будет переведено на уровень тонирования, который необходим для этого времени.
[00108] На этапе 630 прогностическая логическая схема управления обеспечивает возможность некоторых типов корректировок, которые отключают алгоритм в Модулях А, В и С и задают корректировку уровней тонирования на этапе 640 с учетом некоторых других соображений. Один тип корректировки представляет собой ручную корректировку. Она является корректировкой, осуществляемой конечным пользователем, который находится в помещении и определяет, что необходим конкретный уровень тонирования (значение корректировки). Могут иметь место ситуации, в которых ручная корректировка, осуществляемая пользователем, сама подвергается корректировке. Примером корректировки является корректировка повышенного спроса (или пиковой нагрузки), которая связана с требованием коммунального предприятия обслуживания по уменьшению потребления энергии в здании. Например, в особенно жаркие дни в крупных мегаполисах может быть необходимым уменьшение потребления энергии во всем муниципалитете, чтобы не превышать налоговую нагрузку муниципалитета в отношении генерирования энергии и систем ее доставки. В таких случаях, здание может корректировать уровень тонирования от прогностической логической схемы управления, описанной в настоящем документе, для обеспечения особенно высокого уровня тонировки всех окон. Еще один пример корректировки может иметь место, если в помещении никого нет, например, в выходные дни в коммерческих офисных зданиях. В этих случаях, здание может отключать один или более Модулей, которые относятся к комфорту лица, находящегося внутри, и все окна могут иметь высокий уровень тонировки в холодную погоду и низкий уровень тонировки в жаркую погоду.
[00109] На этапе 650 уровни тонирования передают по сети на электрохромное устройство (электрохромные устройства) в одном или большем количестве электрохромных окон 505 в здании. В конкретных вариантах реализации изобретения передача уровней тонирования на все окна здания может быть осуществлена с учетом эффективности. Например, если пересчет уровня тонирования предполагает отсутствие в необходимости тонирования исходя из текущего уровня тонирования, тогда передачи команд с обновленным уровнем тонирования не поступает. В качестве другого примера здание может быть разделено на зоны с учетом размера окна. Прогностическая логическая схема управления может чаще пересчитывать уровни тонирования для зон с менее крупными окнами, чем для зон с более крупными окнами.
[00110] В некоторых вариантах реализации изобретения логическая схема на ФИГ. 7 для реализации способов управления для многочисленных электрохромных окон 505 во всем здании может быть выполнена на одном устройстве, например одном ведущем контроллере окна. Это устройство может выполнять расчеты для каждого окна в здании, а также обеспечивать интерфейс для передачи уровней тонирования одному или более электрохромным устройствам в отдельных электрохромных окнах 505.
[00111] Также, в прогностической логической схеме управления согласно вариантам реализации изобретения могут использоваться некоторые адаптивные компоненты. Например, прогностическая логическая схема управления может определять, как конечный пользователь (например, находящееся внутри лицо) пытается откорректировать алгоритм для конкретных моментов времени дня и осуществляет использование этой информации более прогнозируемым образом для определения необходимых уровней тонирования. В одном случае конечный пользователь может использовать стенной выключатель для корректировки уровня тонирования, обеспечиваемого прогностической логической схемой в определенное время каждого дня, на значение корректировки. Прогностическая логическая схема управления может принимать информацию об этих случаях и изменять прогностическую логическую схему управления для изменения уровня тонирования на значение корректировки в это время дня.
[00112] На ФИГ. 8 представлено схематическое изображение, показывающее конкретное осуществление блока 620 по ФИГ. 7. На этом схематическом изображении показан способ последовательной реализации всех трех Модулей А, В и С для расчета уровня окончательного тонирования для конкретного электрохромного окна 505 для одного момента времени Уровень окончательного тонирования может быть максимально допустимой прозрачностью окна, рассматриваемого в настоящем раскрытии. ФИГ. 8 также содержит некоторые примерные входные сигналы и выходные сигналы Модулей А, В и С. Расчеты в Модулях А, В и С в вариантах реализации изобретения выполняются контроллером 450 окна в локальном контроллере 450 окна. В других вариантах реализации изобретения один или более модулей могут быть реализованы другим процессором. Хотя проиллюстрированные варианты реализации изобретения показывают все три Модуля А, В и С в работе, другие варианты реализации изобретения могут использовать один или более из Модулей А, В и С, или могут использоваться дополнительные модули.
[00113] На этапе 700, контроллер 450 окна использует Модуль А, чтобы определить уровень тонирования для комфорта лица, находящегося внутри для предотвращения прямой ослепляющей яркости от солнечного света, проникающего в помещение 500. Контроллер 450 окна использует Модуль А для расчета глубины проникновения прямого солнечного света в указанное помещение 500 с учетом положения солнца на небе и конфигурации окна из конфигурационного файла. Положение солнца рассчитывают с учетом широты и долготы здания и времени дня и даты. Таблица соответствия заполнения и тип пространства являются входными данными из конфигурационного файла для конкретного окна. Модуль А выдает уровень тонирования из А в Модуль В.
[00114] Целью Модуля А является обеспечение того, что прямой солнечный свет или ослепляющая яркость не попадает на находящееся внутри лицо или его или ее рабочее место. Уровни тонирования от Модуля А определены для выполнения этой задачи. Последующие расчеты уровня тонирования в Модулях В и С могут уменьшить потребление энергии и могут потребовать даже большего тонирования. Однако если последующие расчеты уровня тонирования с учетом потребления энергии предполагают меньшее тонирование, чем необходимо, чтобы избежать создания помех находящемуся внутри лицу, прогностическая логическая схема предотвращает исполнение рассчитанного большего уровня прозрачности, чтобы обеспечить комфорт лицу, находящемуся внутри.
[00115] На этапе 800 уровень тонирования, рассчитанный в Модуле А, является входным сигналом для Модуля В. Уровень тонирования рассчитывают с учетом прогнозирования интенсивности излучения в условиях ясного неба (интенсивность излучения при ясном небе). Контроллер 450 окна использует Модуль В, чтобы прогнозировать интенсивность излучения при ясном небе для электрохромного окна 505 с учетом ориентации окна из конфигурационного файла и с учетом широты и долготы здания. Эти прогнозирования выполнены также с учетом времени дня и даты. Общедоступное программное обеспечение, такое как программа RADIANCE, которая является программой с открытым кодом, может обеспечивать расчеты для прогнозирования интенсивности излучения при ясном небе. Коэффициент SHGC поступления теплоты от солнечной радиации для привязочного стекла является также входным сигналом для Модуля В из конфигурационного файла. Контроллер 450 окна использует Модуль В, чтобы определять уровень тонирования, который темнее уровня тонирования от А и пропускает меньше тепла, чем спрогнозировано для пропускания привязочного стекла пропускать при максимальной интенсивности излучения при ясном небе. Максимальная интенсивность излучения при ясном небе является самым высоким уровнем интенсивности излучения для всех моментов времени спрогнозированных для условий ясного неба.
[00116] На этапе 900 уровень тонирования от В и прогнозируемая интенсивность излучения при ясном небе являются входными данными в Модуль С. Значения интенсивности излучения в реальном времени являются входными данными в Модуль С с учетом измерений от наружного датчика 510. Контроллер 450 окна использует Модуль С для расчета интенсивности излучения, пропускаемого в указанное помещение, как если бы окно было тонировано до уровня тонирования от Модуля В в условиях ясного неба. Контроллер 450 окна использует Модуль С для нахождения соответствующего уровня тонирования, при котором фактическая интенсивность излучения через окно с этим уровнем тонирования является меньшей, чем интенсивность излучения через окно с уровнем тонирования от Модуля В или равной ей. Уровень тонирования, определенный в Модуле С, является уровнем окончательного тонирования.
[00117] Большая часть информации, вводимой в прогностическую логическую схему управления, определяется из фиксированной информации о широте и долготе, времени дня и дате. Эта информация описывает, где находится солнце относительно здания, а более конкретно, относительно окна, для которого выполняется прогностическая логическая схема управления. Положение солнца относительно окна обеспечивает информацию, такую как глубина проникновения прямого солнечного света в помещение, снабженное окном. Она также обеспечивает индикацию максимальной интенсивности излучения или потока лучистой солнечной энергии, поступающего через окно. Этот рассчитанный уровень интенсивности излучения может быть модифицирован входными данными датчика, которые могут указывать на уменьшение по сравнению с максимальной величиной интенсивности излучения. Необходимо отметить, что такое уменьшение могло бы быть вызвано облачностью или иным препятствием между окном и солнцем.
i
i
[00118] На ФИГ. 9 представлена структурная схема, показывающая элементы этапа 700 по ФИГ. 8. На этапе 705 начинают выполнять Модуль А. На этапе 710 контроллер 450 окна использует Модуль А для расчета положения солнца для координат широты и долготы здания и даты и времени дня конкретного момента времени, t. Координаты широты и долготы могут быть входными данными из конфигурационного файла. Дата и время дня могут быть представлены на основе текущего времени, обеспечиваемого таймерами или часами. Положение солнца рассчитывают для конкретного момента времени, t, которое в некоторых случаях может быть будущим. В других вариантах реализации изобретения положение солнца рассчитывают в другом компоненте (например, модуле) прогностической логической схемы управления.
[00119] На этапе 720 контроллер 450 окна использует Модуль А для расчета глубины проникновения прямого солнечного света в указанное помещение 500 в конкретный момент времени, используемый на этапе 710. Модуль А рассчитывает глубину проникновения с учетом рассчитанного положения солнца и информации о конфигурации окна, включая положение окна, размеры окна, ориентации окна (т.е. направления, в котором окно обращено) и элементы какого-либо внешнего затенения. Информация о конфигурации окна является входным сигналом для конфигурационного файла, связанного с электрохромным окном 505. Например, Модуль А может быть использован для расчета глубины проникновения вертикального окна, показанного на ФИГ. 6А, первым расчетом угла Упрямого солнечного света с учетом положения солнца, рассчитанного для конкретного момента времени. Глубина проникновения может быть определена с учетом рассчитанного угла в и расположения перемычки (верхняя часть окна).
[00120] На этапе 730 определяют уровень тонирования, который будет обеспечивать комфорт лицу, находящемуся внутри, для глубины проникновения, рассчитанной на этапе 720. Таблицу соответствия заполнения используют для нахождения необходимого уровня тонирования для типа пространства, связанного с окном, для расчетной глубины проникновения и для угла приема окна. Тип пространства и таблица соответствия заполнения обеспечиваются в качестве входного сигнала из конфигурационного файла для конкретного окна.
[00121] Пример таблицы соответствия заполнения показан на ФИГ. 10. Значения, приведенные в таблице, приведены в показателях Уровня тонирования и связанных значений коэффициента SGHC поступления солнечного тепла в скобках. На ФИГ. 10 показаны различные уровни тонирования (значения коэффициента SGHC поступления солнечного тепла) для различных комбинаций из рассчитанных значений проникновения и типов пространств. Таблица приведена с учетом восьми уровней тонирования, включая О (самый светлый), 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 35 (самый светлый). Самый слабый уровень тонирования 0 соответствует значению 0,80 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 5 соответствует значению 0,70 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 10 соответствует значению 0,60 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 15 соответствует значению 0,50 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 20 соответствует значению 0,40 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 25 соответствует значению 0,30 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла, уровень тонирования 30 соответствует значению 0,20 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла и уровень тонирования 35 (самый темный) соответствует значению 0,10 коэффициента SGHC поступления солнечного тепла. Проиллюстрированный пример включает в себя три типа пространств: Стол 1, Стол 2 и Коридор и шесть глубин проникновения. На ФИГ. 11А показано расположение Стола 1 в помещении 500. На ФИГ. 11В показано расположение Стола 2 в помещении 500. Как показано в таблице соответствия заполнения по ФИГ. 10, уровни тонирования для Стола 1, находящегося рядом с окном, выше, чем уровни тонирования для Стола 2, находящегося дальше от окна, для предотвращения ослепляющей яркости, когда стол находится ближе к окну. Таблицы соответствия заполнения с другими значениями могут быть использованы в других вариантах реализации изобретения. Например, еще одна таблица соответствия заполнения может включать в себя только четыре уровня тонирования, связанных со значениями проникновения. Еще один пример таблицы соответствия заполнения с четырьмя уровнями тонирования, связанными с четырьмя глубинами проникновения, показан на ФИГ. 20.
i
[00122] ФИГ. 12 представляет собой схематическое изображение, показывающее подробную информацию об этапе 800 по ФИГ. 8. На этапе 805 начинают выполнять Модуль В. На этапе 810 Модуль В может быть использован для прогнозирования интенсивности излучения у окна в условиях ясного неба на t. Эта интенсивность излучения при ясном небе на спрогнозирована на основании координат широты и долготы здания и ориентации окна (т.е. направления, в котором окно обращено). На этапе 820 прогнозируют Максимальную Интенсивность Излучения при Ясном Небе, попадающего на указанное окно во все моменты времени. Эти спрогнозированные значения интенсивности излучения при ясном небе могут быть рассчитаны с использованием программного обеспечения с открытым кодом, такого как Radiance.
[00123] На этапе 830 контроллер 450 окна использует Модуль В для определения максимальной величины интенсивности излучения, которое будет пропущено через привязочное стекло в указанное помещение 500 в это время (т.е. определяет Максимальную Привязочную Интенсивность Внутреннего Излучения). Рассчитанная на этапе 820 Максимальная Интенсивность Излучения при Ясном Небе и значение коэффициента SHGC поступления теплоты от солнечной радиации для привязочного стекла из конфигурационного файла может быть использована для расчета Максимальной Интенсивности Излучения внутри пространства с использованием уравнения: Максимальная Привязочная Интенсивность Внутреннего Излучения = Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Привязочного Стекла × Максимальную Интенсивность Излучения при Ясном Небе.
[00124] На этапе 840 контроллер 450 окна использует Модуль В для определения интенсивности внутреннего излучения в указанное помещение 500, имеющего окно, с текущим уровнем тонирования с учетом указанного уравнения. Рассчитанная на этапе 810 Максимальная Интенсивность Излучения при Ясном Небе и значение коэффициента SHGC поступления теплоты от солнечной радиации, связанное с текущим уровнем тонирования, могут быть использованы для расчета значения интенсивности внутреннего излучения с использованием уравнения: Интенсивность Излучения для Уровня Тонирования = Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования × Максимальную Интенсивность Излучения при Ясном Небе.
[00125] В одном варианте реализации изобретения один или более этапов 705, 810 и 820 могут быть реализованы устройством для расчета положения солнца отдельно от Модулей А и В. Устройство для расчета положения солнца относится к логической схеме, которая определяет положение солнца в конкретное будущее время и выполняет прогностические определения (например, прогнозирует интенсивность излучения при ясном небе) на основании положения солнца в это будущее время. Устройство для расчета положения солнца может реализовывать один или более этапов способов, раскрытых в настоящем документе. Устройство для расчета положения солнца может быть участком прогностической логической схемы управления, реализованной одним или большим количеством компонентов ведущего контроллера окна (например, ведущего контроллера 1402 окна, показанного на ФИГ. 17). Например, устройство для расчета положения солнца может быть частью прогностической логической схемы управления, показанной на ФИГ. 18, реализованной контроллером 1410 окна (показанного на ФИГ. 17).
[00126] На этапе 850 контроллер 450 окна использует Модуль В для определения того, является ли интенсивность внутреннего излучения на основании текущего уровня тонирования меньшей, чем максимальная привязочная внутренняя интенсивность излучения или равной ей, а уровень тонирования темнее, чем уровень тонирования от А. Если результат определения "НЕТ", текущий уровень тонирования пошагово увеличивают (затемняют) на этапе 860 и интенсивность внутреннего излучения пересчитывают на этапе 840. Если результат определения "ДА" на этапе 850, Модуль В завершает работу.
i
[00127] На ФИГ. 13 представлено схематическое изображение, показывающее подробную информацию об этапе 900 по ФИГ. 8. На этапе 905 начинают выполнять Модуль С. Уровень тонирования от В и прогнозируемая интенсивность излучения при ясном небе в момент времени t является входными сигналами от Модуля В. Значения интенсивности излучения в реальном времени являются входными сигналами в Модуль С с учетом измерений от наружного датчика 510.
[00128] На этапе 910 контроллер 450 окна использует Модуль С для расчета интенсивности излучения, пропускаемого в помещение через электрохромное окно 505 с тонированием на уровень тонирования от В в условиях ясного неба. Эта Рассчитанная Интенсивность Внутреннего Излучения может быть определена с использованием уравнения: Рассчитанная Интенсивность Внутреннего Излучения = Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования от В × Прогнозируемая Интенсивность Излучения при Ясном Небе от В.
[00129] На этапе 920 контроллер 450 окна использует Модуль С для нахождения соответствующего уровня тонирования, при котором фактическая интенсивность излучения (=SR × Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования) через окно с этим уровнем тонирования меньше, чем интенсивность излучения через окно с уровнем тонирования от В или равна ей (т.е. Фактическая Интенсивность Внутреннего Излучения меньше Рассчитанной Интенсивности Внутреннего Излучения). В некоторых случаях, логическая схема модуля начинает работу с уровня тонирования от В и пошагово увеличивает уровень тонирования до тех пор, пока Фактическая Внутренняя Интенсивность Внутреннего Излучения не будет меньше Рассчитанной Интенсивности Внутреннего Излучения. Уровень тонирования, определенный в Модуле С, является уровнем окончательного тонирования. Этот уровень окончательного тонирования может быть передан в командах на тонирование по сети на электрохромное устройство (электрохромные устройства) в электрохромном окне 505.
i
[00130] На ФИГ. 14 представлено схематическое изображение, которое включает в себя еще одно осуществление блока 620 по ФИГ. 7. На этом изображении показан способ реализации Модулей А, В и С согласно вариантам реализации изобретения. Согласно этому способу положение солнца рассчитывают с учетом координат широты и долготы здания для одного момента времени t. Глубину проникновения рассчитывают в Модуле А с учетом конфигурации окна, включая положение окна, размеры окна, ориентацию окна и информацию о любом внешнем затенении. Модуль А использует таблицу соответствия для определения уровня тонирования от А с учетом рассчитанного проникновения и типа пространства. Уровень тонирования от А является затем входным сигналом для Модуля В.
i
[00131] Программу, такую как имеющая открытый код программа Radiance, используют для определения интенсивности излучения при ясном небе с учетом ориентации окна и координат широты и долготы здания как для одного момента времени t, так и максимального значения для всех моментов времени. Коэффициент SHGC поступления теплоты от солнечной радиации для привязочного стекла и рассчитанный максимум интенсивности излучения при ясном небе являются входными сигналами для Модуля В. Модуль В увеличивает уровень тонирования, рассчитанный в Модуле А на указанных этапах, и получает уровень тонирования, где Внутреннее излучение меньше или равно Привязочной Интенсивности Внутреннего Излучения, где: Интенсивность Внутреннего Излучения = Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования × Максимальную Интенсивность Излучения при Ясном Небе, а Привязочная Интенсивность Внутреннего Излучения = Привязочный Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации × Максимальную Интенсивность Излучения при Ясном Небе. Однако когда Модуль А рассчитывает максимальное тонирование стекла, модуль В не изменяет тонирования, чтобы сделать его светлее. Уровень тонирования, рассчитанный в В, является затем входным сигналом для Модуля С. Прогнозируемая интенсивность излучения при ясном небе является также входным сигналом для Модуля С.
[00132] Модуль С рассчитывает интенсивность внутреннего излучения в помещении с электрохромным окном 505, имеющим уровень тонирования от В, с использованием уравнения: Рассчитанная Интенсивность Внутреннего Излучения = Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования от В × Прогнозируемая Интенсивность Излучения при Ясном Небе от В. Модуль С затем находит соответствующий уровень тонирования, который соответствует условиям, при которых фактическая интенсивность внутреннего излучения меньше Рассчитанной Интенсивности Внутреннего Излучения или равна ей. Фактическую интенсивность внутреннего излучения определяют с использованием уравнения: Фактическая Интенсивность Внутреннего Излучения = SR × Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования. Уровень тонирования, определенный Модулем С, является уровнем окончательного тонирования в командах на тонирование, отправленных на электрохромное окно 505.
[00133] IV. Системы Диспетчеризации Инженерного Оборудования Здания (BMS)
[00134] Контроллеры окон, описанные в настоящем документе, также подходят для выполнения заодно целое с системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания. Система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания представляет собой систему управления, реализованную на основе компьютера и установленную в здании, которая контролирует механическое и электрическое оборудование здания, такое как системы вентиляции, освещения, энергетические системы, лифты, противопожарные системы и системы обеспечения безопасности, и управляет этим оборудованием. Система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания состоит из аппаратных средств, включающих в себя межкомпонентные соединения по каналам связи с компьютером или компьютерами, и связанного программного обеспечения для поддержания в здании условий согласно предпочтениям, установленным находящимися внутри лицами и/или управляющим зданием. Например, система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может быть реализована с использованием локальной сети, такой как сеть Ethernet. Программное обеспечение может быть на основе, например, Интернет-протоколов и/или открытых стандартов. Один пример программного обеспечения представляет собой программное обеспечение от компании Tridium, Inc. (Ричмонд, Виржиния, США). Одним протоколом связи, обычно используемым с системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, является протокол BACnet (автоматизация зданий и сети управления).
[00135] Система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания чаще всего используется в больших зданиях и обычно функционирует по меньшей мере для управления средой внутри здания. Например, система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может управлять температурой, уровнем углекислого газа и влажностью в здании. Как правило имеется множество механических устройств, таких как обогреватели, кондиционеры, вентиляторы, вентиляционные каналы и тому подобное, которые управляются системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания. Для управления средой в здании система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может включать и выключать эти различные устройства при определенных условиях. Основная функция обычных современных систем BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания состоит в поддержании комфортной окружающей среды для лица, находящегося внутри здания, а также минимизации затрат/спроса на отопление и охлаждение. Таким образом, современную систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания используют не только для наблюдения и управления, но и для оптимизации взаимодействия между различными системами, например, для экономии энергии и снижения затрат на эксплуатацию здания.
[00136] В некоторых вариантах реализации изобретения контроллер окна встроен в систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, причем контроллер окна выполнен с возможностью управления одним или большим количеством электрохромных окон 505 или иных выполненных с возможностью тонирования окон. В одном варианте реализации изобретения указанные одно или более электрохромных окон включают в себя по меньшей мере одно полностью твердотельное и неорганическое электрохромное устройство. В одном варианте реализации изобретения указанные одно или более электрохромных окон включают в себя только полностью твердотельные и неорганические окна. В одном варианте реализации изобретения, электрохромные окна являются электрохромными окнами с множеством состояний, как описано в заявке на патент США с серийным номером 12/851,514, поданной 5 августа 2010 года и озаглавленной "Электрохромные окна на основе множества стеклянных листов".
[00137] На ФИГ. 15 приведено схематическое изображение варианта реализации системы BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания, которая управляет множеством систем здания 1101, включая системы обеспечения безопасности, отопления/вентиляции/кондиционирования воздуха (HVAC), освещения здания, энергетические системы, лифты, противопожарные системы и тому подобное. Системы обеспечения безопасности могут включать в себя магнитные карты доступа, турникеты, дверные замки с электромагнитным приводом, камеры видеонаблюдения, охранные сигнализации, датчики металлов и тому подобное. Противопожарные системы могут включать в себя пожарные сигнализации и системы пожаротушения, включающие в себя устройство для управления сантехническим оборудованием. Осветительные системы могут включать в себя внутреннее освещение, внешнее освещение, аварийные сигнальные лампы, знаки аварийных выходов и аварийное освещение выходов с этажа. Энергетические системы могут включать в себя основной источник питания, резервные генераторы и сети источников бесперебойного питания (ИБП).
[00138] Также, система BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания управляет ведущим контроллером окна 1102. В этом примере, ведущий контроллер 1102 окна показан как распределенная сеть из контроллеров окна, включающая в себя ведущий сетевой контроллер, 1103, промежуточные сетевые контроллеры, 1105а и 1105b, и концевые или относящиеся к створкам контроллеры 1110. Концевые или относящиеся к створкам контроллеры 1110 могут быть похожи на контроллеры 450 окна, описанные в отношении ФИГ. 4. Например, ведущий сетевой контроллер 1103 может находиться в непосредственной близости от системы BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания, и каждый этаж здания 1101 может иметь один или более промежуточных сетевых контроллеров 1105а и 1105b, причем каждое окно здания имеет свой собственный концевой контроллер 1110. В этом примере каждый из контроллеров 1110 управляет конкретным электрохромным окном здания 1101.
[00139] Каждый из контроллеров 1110 может находиться в отдельном месте от электрохромного окна, при этом контроллер управляет электрохромным окном или встроен в электрохромное окно. Для простоты, только десять электрохромных окон здания 1101 показаны как управляемые ведущим контроллером 1102 окна. При обычных условиях может быть большое количество электрохромных окон в здании, управляемых ведущим контроллером 1102 окна. Ведущий контроллер 1102 окна не обязательно должен быть распределенной сетью из контроллеров окна. Например, один концевой контроллер, который управляет функциями одного электрохромного окна, также подпадает под действие объема вариантов реализации изобретения, раскрытых в настоящем документе, как описано выше. Преимущества и особенности включения контроллеров электрохромного окна, как описано в настоящем документе в связи с системами BMS, раскрыты более подробно ниже и в отношении ФИГ. 15, где приемлемо.
[00140] Один аспект раскрытых вариантов реализации изобретения является системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, включающей в себя многофункциональный контроллер электрохромного окна, как описано в настоящем документе. Посредством встраивания обратной связи от контроллера электрохромного окна система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может обеспечивать, например, улучшенные: 1) контроль за состоянием окружающей среды, 2) экономию энергии, 3) безопасность, 4) гибкость в возможности управления, 5) повышенную надежность и срок годности других систем вследствие меньшей зависимости от них и, следовательно, меньшего их обслуживания, 6) доступность информации и диагностик, 7) эффективное использование персонала, а также различные сочетания указанного, поскольку управление электрохромными окнами может быть автоматическим.
[00141] В некоторых вариантах реализации изобретения система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может отсутствовать, или система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может присутствовать, но может не сообщаться с ведущим сетевым контроллером или сообщаться на высоком уровне с ведущим сетевым контроллером. В некоторых вариантах реализации изобретения, ведущий сетевой контроллер может обеспечивать, например, улучшенные: 1) контроль за состоянием окружающей среды, 2) экономию энергии, 3) гибкость в возможности управления, 4) повышенные надежность и срок годности других систем вследствие меньшей зависимости от них и, следовательно, меньшего их обслуживания, 5) доступность информации и диагностик, 6) эффективное использование персонала, а также различные сочетания указанного, поскольку управление электрохромными окнами может быть автоматическим. В этих вариантах реализации изобретения техническое обслуживание в системе BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания не вызовет перерыва в управлении электрохромными окнами.
[00142] На ФИГ. 16 приведено блочное изображение варианта реализации сети 1200 здания для здания. Как отмечено выше, сеть 1200 может использовать любое количество различных протоколов связи, включая BACnet. Как показано, сеть 1200 здания включает в себя ведущий сетевой контроллер 1205, пульт 1210 управления освещением, систему 1215 диспетчеризации инженерного оборудования здания (BMS), систему управления безопасностью, 1220, и пользовательскую консоль, 1225. Эти различные контроллеры и системы в здании могут быть использованы для приема входного сигнала от системы HVAC 1230 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, осветительных устройств 1235, датчиков обеспечения безопасности 1240, дверных замков 1245, камер 1250 и выполненных с возможностью тонирования окон 1255 здания и/или управления ими.
[00143] Ведущий сетевой контроллер 1205 может работать схожим образом с ведущим сетевым контроллером 1103, описанным в отношении ФИГ. 15. Пульт 1210 управления освещением может включать в себя схемы для управления внутренним освещением, внешним освещением, аварийными сигнальными лампами, знаками аварийных выходов и аварийным освещением выходов с этажа. Пульт 1210 управления освещением также может включать в себя датчики занятости в помещениях здания. Система BMS 1215 диспетчеризации инженерного оборудования здания может включать в себя компьютерный сервер, который принимает данные от других систем и контроллеров сети 1200 и выдает команды на эти другие системы и контроллеры сети 1200. Например, система BMS 1215 диспетчеризации инженерного оборудования здания может принимать данные от каждого оборудования из следующих: ведущий сетевой контроллер 1205, пульт 1210 управления освещением и системой 1220 управления безопасностью, и выдавать команды на это оборудование. Система 1220 управления безопасностью может включать в себя магнитные карты доступа, турникеты, дверные замки с электромагнитным приводом, камеры видеонаблюдения, охранные сигнализации, датчики металлов и тому подобное. Пользовательская консоль 1225 может представлять собой компьютерный терминал, который может быть использован управляющим зданием для планирования работы различных систем здания, управления ими, наблюдения за ними, их оптимизации и поиска и устранения в них неисправностей. Программное обеспечение от компании Iridium, Inc. может генерировать визуальные представления данных из различных систем для пользовательской консоли 1225.
[00144] Каждый из различных элементов управления может управлять отдельными устройствами/приспособлениями. Ведущий сетевой контроллер 1205 управляет окнами 1255. Пульт 1210 управления освещением управляет освещением 1235. Система BMS 1215 диспетчеризации инженерного оборудования здания может управлять системой HVAC 1230 отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Система 1220 управления безопасностью управляет датчиками 1240 обеспечения безопасности, дверными замками 1245 и камерами 1250. Данные могут быть изменены и/или разделены между всеми из различных устройств/приспособлений и контроллерами, которые являются частью сети 1200 здания.
[00145] В некоторых случаях системы для системы BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания или сети 1200 здания могут включаться согласно ежедневному, ежемесячному, ежеквартальному или ежегодному плановым расписаниям. Например, система управления освещением, система управления окнами, система HVAC отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и системы обеспечения безопасности могут функционировать согласно 24-часовому плановому расписанию с учетом того, когда в здании находятся люди во время рабочего дня. Ночью здание может быть введено в режим экономии энергии, а днем системы могут функционировать так, чтобы минимизировать потребление энергии здания при обеспечении комфорта лица, находящегося внутри. В качестве другого примера системы могут выключать или вводить режим экономии энергии в период выходных.
[00146] Информация о плановом расписании может быть скомбинирована с географической информацией. Географическая информация может включать в себя широту и долготу здания. Географическая информация также может включать в себя информацию о направлении, в котором обращена каждая сторона здания. С использованием такой информации различные помещения на разных сторонах здания могут управляться различными способами. Например, для обращенных зимой на восток комнат здания контроллер окна может выдавать команды на окна не иметь тонирования по утрам, так что помещение обогревается вследствие солнечного света, светящего в помещение, и пульт управления освещением может выдавать команды на приглушение освещения вследствие освещения в результате солнечного света. Обращенные на запад окна могут управляться лицами, находящимися внутри помещения в утреннее время, потому что тонирование окон на западной стороне может не влиять на экономию энергии. Однако режимы работы обращенных на восток окон и обращенных на запад окон могут быть переключены вечером (например, когда солнце садится, обращенные на запад окна не имеют тонирования, чтобы позволить солнечному свету проникнуть внутрь для нагрева и освещения).
[00147] Ниже описан пример здания, например, подобного зданию 1101 на ФИГ. 15, включающий в себя сеть здания или систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, выполненные с возможностью тонирования окна для внешних окон здания (т.е. окон, отделяющих внутреннюю часть здания от внешней части здания) и множество различных датчиков. Свет от внешних окон здания в целом влияет на внутреннее освещения в здании примерно на 20 футов (6,1 м) или примерно на 30 футов (9,1 м) от окон. То есть, пространство в здании, расположенное дальше приблизительно 20 футов (6,1 м) или приблизительно 30 футов (9,1 м) от внешнего окна, получает мало света от внешнего окна. Такие пространства, расположенные на удалении от внешних окон в здании, освещаются системой освещения здания.
[00148] Кроме того, на температуру в здании может влиять внешнее освещение и/или наружная температура. Например, в холодный день и в здании, обогреваемом системой отопления, помещения, расположенные возле дверей и/или окон, будут терять тепло быстрее, чем внутренние пространства здания и будут более холодными по сравнению с внутренними областями.
[00149] В отношении наружных датчиков, здание может включать в себя наружные датчики на крыше здания. В альтернативном варианте реализации изобретения здание может включать в себя наружный датчик, связанный с каждым внешним окном (например, как описано в отношении ФИГ. 5, помещения 500), или наружный датчик на каждой стороне здания. Наружный датчик на каждой стороне здания может отслеживать интенсивность излучения на стороне здания по мере того, как солнце изменяет положение в течение дня.
[00150] В отношении способов, описанных со ссылкой на ФИГ. 7, 8, 9, 12, 13 и 14, когда контроллер окна встроен в сеть здания или систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, выходные сигналы от наружных датчиков 510 могут быть входными сигналами для сети BMS и обеспечиваться в качестве входных сигналов для локального контроллера 450 окна. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения, принимают выходные сигналы от любых двух и более датчиков. В некоторых вариантах реализации изобретения принимается только один выходной сигнал, а в некоторых других вариантах реализации изобретения принимаются три, четыре, пять или более выходных сигналов. Эти выходные сигналы могут быть приняты по сети здания или системе BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания.
[00151] В некоторых вариантах реализации изобретения выходные принятые сигналы включают в себя сигнал, показывающий потребление энергии или питания системой отопления, системой охлаждения и/или освещения внутри здания. Например, потребление энергии или питания системой отопления, системой охлаждения и/или освещения здания может контролироваться, чтобы обеспечивать сигнал, показывающий потребление энергии или питания. Для обеспечения этого контролирования устройства могут быть сопряжены со схемами и/или проводкой здания или прикреплены к ним. В альтернативном варианте реализации изобретения энергетические системы в здании могут быть установлены таким образом, что обеспечивается возможность отслеживания энергии, потребляемой системой отопления, системой охлаждения и/или освещения для конкретного помещения внутри здания или группы помещений внутри здания.
[00152] Могут выдаваться команды на тонирование, чтобы изменять тонирование выполненного с возможностью тонирования окна на определенный уровень тонирования. Например, со ссылкой на ФИГ. 15, указанное может включать в себя ведущий сетевой контроллер 1103, выдающий команды на один или более промежуточных сетевых контроллеров 1105а и 1105b, которые в свою очередь выдают команды на концевых контроллеров 1110, которые управляют каждым окном здания. Концевые контроллеры 1100 могут прикладывать напряжение и/или ток к окну, чтобы вызывать изменение тонирования согласно командам.
[00153] В некоторых вариантах реализации изобретения здание, включающее в себя электрохромные окна и систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, может быть причислено в или участвовать в программе реагирования на запрос, ведущейся коммунальным предприятием обслуживания или службами инженерного обеспечения, поставляющими электроэнергию для здания. Программа может представлять собой программу, в которой потребление энергии в здании уменьшают, когда ожидается пиковая нагрузка. Коммунальное предприятие обслуживания может выдавать предупреждающий сигнал перед наступлением ожидаемой пиковой нагрузки. Например, предупреждение может быть послано за день, утром этого дня или примерно за один час до начала наступления ожидаемой пиковой нагрузки. Наступление пиковой нагрузки может быть ожидаемым в случае жаркого летнего дня, когда охлаждающие системы/системы кондиционирования воздуха расходуют больше энергии, получаемой от коммунального предприятия обслуживания, например. Предупреждающий сигнал может быть принят системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания или контроллерами окна, выполненными с возможностью управления электрохромными окнами в здании. Этот предупреждающий сигнал может являться механизмом корректировки, который отключает Модули А, В и С, как показано на ФИГ. 7. Система BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания может затем выдавать команды на контроллер окна (окон) для перехода подходящего электрохромного устройства в электрохромных окнах 505 на уровень темного тонирования, способствующего уменьшению потребления энергии системами охлаждения в здании в то время, когда ожидается пиковая нагрузка.
[00154] В некоторых вариантах реализации изобретения выполненные с возможностью тонирования окна для внешних окон здания (т.е. окон, отделяющих внутреннюю часть здания от внешней части здания), могут быть сгруппированы в зоны, и при этом на выполненные с возможностью тонирования окна в зоне подают команды схожим образом. Например, группы электрохромных окон на различных этажах здания или различных сторонах здания могут находиться в различных зонах. Например, на первом этаже здания, все из обращенных на восток электрохромных окон могут находиться в зоне 1, все из обращенных на юг электрохромных окон могут находиться в зоне 2, все из обращенных на запад электрохромных окон могут быть в зоне 3, а все из обращенных на север электрохромных окон могут находиться в зоне 4. В качестве другого примера все из электрохромных окон на первом этаже здания могут находиться в зоне 1, все из электрохромных окон на втором этаже могут находиться в зоне 2, а все из электрохромных окон на третьем этаже могут находиться в зоне 3. В качестве еще одного примера все из обращенных на восток электрохромных окон могут находиться в зоне 1, все из обращенных на юг электрохромных окон могут находиться в зоне 2, все из обращенных на запад электрохромных окон могут находиться в зоне 3, а все из обращенных на север электрохромных окон могут находиться в зоне 4. В качестве еще одного примера обращенные на восток электрохромные окна на одном этаже могут быть разделены на различные зоны. Зоне может быть назначено любое количество выполненных с возможностью тонирования окон на одной и той же стороне и/или различных сторонах и/или различных этажах здания.
[00155] В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромные окна в зоне могут управляться одним и тем же контроллером окна. В некоторых других вариантах реализации изобретения электрохромные окна в зоне могут управляться разными контроллерами окна, но контроллеры окна могут все получать одни и те же выходные сигналы от датчиков и использовать одну и ту же функцию или таблицу соответствия для определения уровня тонирования для окон в зоне.
[00156] В некоторых вариантах реализации изобретения электрохромные окна в зоне могут управляться контроллером окна или контроллерами, которые принимают выходной сигнал от датчика прозрачности. В некоторых вариантах реализации изобретения датчик прозрачности может быть установлен ближе к окнам в зоне. Например, датчик прозрачности может быть установлен в раме или на раме, содержащей теплоизоляционный стеклопакет IGU (например, установлен в среднике или на нем, горизонтальном переплете рамы), находящийся в указанной зоне. В некоторых других вариантах реализации изобретения электрохромные окна в зоне, которая включает в себя окна на одной стороне здания, могут управляться контроллером окна или контроллерами, которые принимают выходной сигнал от датчика прозрачности.
[00157] В некоторых вариантах реализации изобретения датчик (например, фотодатчик) может обеспечивать выходной сигнал для контроллера окна для управления электрохромными окнами 505 в первой зоне (например, ведущей зоне управления). Контроллер окна может также управлять электрохромными окнами 505 во второй зоне (например, ведомой зоне управления) таким же образом, что и в первой зоне. В некоторых других вариантах реализации изобретения еще один контроллер окна может управлять электрохромными окнами 505 во второй зоне таким же образом, что и в первой зоне.
[00158] В некоторых вариантах реализации изобретения управляющий зданием, лица, находящиеся внутри помещений во второй зоне, или иное лицо могут в ручном режиме выдавать команды (с использованием команды на тонирование или прозрачность или команды от пользовательской консоли системы BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, например) на электрохромные окна во второй зоне (т.е. ведомой зоне управления), чтобы вводить уровень тонирования, такой как окрашенное состояние (уровень) или прозрачное состояние. В некоторых вариантах реализации изобретения при корректировке уровня тонирования окон во второй зоне такой подаваемой вручную командой электрохромные окна в первой зоне (т.е. ведущей зоне управления) остаются под управлением контроллера окна, принимающего выходные сигналы от датчика прозрачности. Вторая зона может оставаться в режиме ручного управления на некоторое время и затем возвращается обратно под управление контроллера окна, принимающего выходные сигналы от датчика прозрачности. Например, вторая зона может находиться в ручном режиме в течение одного часа после приема команды корректировки, и затем может вернуться обратно под управление контроллера окна, принимающего выходные сигналы от датчика прозрачности.
[00159] В некоторых вариантах реализации изобретения управляющий зданием, лица, находящиеся внутри помещений в первой зоне или иное лицо могут в ручном режиме выдавать команды (с использованием команды на тонирование или команды от пользовательской консоли системы BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, например) на окна в первой зоне (т.е. ведущей зоне управления), чтобы вводить уровень тонирования, такой как окрашенное состояние или прозрачное состояние. В некоторых вариантах реализации изобретения при корректировке уровня тонирования окон в первой зоне подаваемой вручную командой электрохромные окна во второй зоне (т.е. ведомой зоне управления) остаются под управлением контроллера окна, принимающего выходные сигналы от наружного датчика. Первая зона может оставаться в режиме ручного управления в режиме подачи команд вручную на некоторое время и затем возвращается обратно под управление контроллера окна, принимающего выходные сигналы от датчика прозрачности. Например, первая зона может находиться в ручном режиме в течение одного часа после приема команды на корректировку и затем может быть возвращена под управление контроллера окна, принимающего выходные сигналы от датчика прозрачности. В некоторых других вариантах реализации изобретения электрохромные окна во второй зоне могут оставаться на уровне тонирования, в котором они находятся, когда для первой зоны предпринимается ручная корректировка. Первая зона может оставаться в режиме ручного управления в течение периода времени, а затем первая зона и вторая зона могут быть возвращены под управление контроллера окна, принимающего выходные сигналы от датчика прозрачности.
[00160] Любые из способов, описанных в настоящем документе, для управления выполненным с возможностью тонирования окном, независимо от того, является ли контроллер окна отдельностоящим контроллером окна или сопряжен с сетью здания, могут быть использованы для управления тонированием выполненного с возможностью тонирования окна.
[00161] Беспроводная или Проводная Связь
[00162] В некоторых вариантах реализации изобретения, контроллеры окна, описанные в настоящем документе, включают в себя компоненты для проводной или беспроводной связи между контроллером окна, датчиками и отдельными узлами связи. Беспроводная или проводная связь может быть осуществлена с помощью интерфейса связи, который сопряжен непосредственно с контроллером окна. Такой интерфейс может быть изначально выполнен для микропроцессора или обеспечен с помощью дополнительной схемы, задействующей эти функции.
[00163] Отдельный узел связи для беспроводной связи может представлять собой, например, еще один беспроводной контроллер окна, концевой, промежуточный или ведущий контроллер окна, устройство дистанционного управления или систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания. Беспроводную связь используют в контроллере окна по меньшей мере для одной из следующих операций: программирование и/или эксплуатация электрохромного окна 505, сбор данных от электрохромного ЕС окна 505 от различных датчиков и протоколов, описанных в настоящем документе, и использование электрохромного окна 505 в качестве места передачи для беспроводной связи. Данные, собранные от электрохромных окон 505, также могут включать в себя данные отсчета, такие как количество раз, когда электрохромное ЕС устройство было активировано, эффективность электрохромного ЕС устройства с течением времени и тому подобное. Эти особенности беспроводной связи более подробно описаны ниже.
[00164] В одном варианте реализации изобретения беспроводную связь используют для работы с соответствующими электрохромными окнами 505, например, с помощью инфракрасного (IR) и/или радиочастотного (RF) сигнала. В конкретных вариантах реализации изобретения контроллер будет включать в себя интегральную микросхему беспроводного протокола, такого как Bluetooth, EnOcean, WiFi, Zigbee и тому подобное. Контроллеры окна могут также иметь беспроводную связь через сеть. Входной сигнал на контроллер окна может быть в ручном режиме введен конечным пользователем на стенном выключателе, либо прямо либо посредством беспроводной связи, или входной сигнал может поступать из системы BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, компонентом которого является электрохромное окно.
[00165] В одном варианте реализации изобретения, если контроллер окна является частью распределенной сети контроллеров, беспроводную связь используют для передачи данных на каждое из множества электрохромных окон и от каждого из множества электрохромных окон посредством распределенной сети контроллеров, каждый из которых имеет компоненты беспроводной связи. Например, снова со ссылкой на ФИГ. 15, ведущий сетевой контроллер 1103 сообщается беспроводным образом с каждым из множества промежуточных сетевых контроллеров 1105а и 1105b, которые в свою очередь сообщаются беспроводным образом с концевыми контроллерами 1110, каждый из которых связан с электрохромным окном. Ведущий сетевой контроллер 1103 может также сообщаться беспроводным образом с системой BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания. В одном варианте реализации изобретения, по меньшей мере один уровень связи в контроллере окна реализован беспроводным образом.
[00166] В некоторых вариантах реализации изобретения более чем один способ беспроводной связи используется в распределенной сети из контроллеров окна. Например, ведущий контроллер окна может сообщаться беспроводным образом с промежуточными контроллерами посредством протокола WiFi или Zigbee, а промежуточные контроллеры сообщаются с концевыми контроллерами посредством протокола Bluetooth, Zigbee, EnOcean или иного протокола. Еще в одном примере контроллеры окна имеют резервные системы беспроводной связи для обеспечения гибкости выбора конечного пользователя при осуществлении беспроводной связи.
[00167] Беспроводная связь между, например, ведущими и/или промежуточными контроллерами окна и концевыми контроллерами окна обеспечивает преимущество, состоящее в устранении необходимости организации линий связи с прямым электрическим соединением. Это также верно для беспроводной связи между контроллерами окна и системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания. В одном аспекте беспроводная связь при осуществлении этих функций оказывается полезной для передачи данных в электрохромные окна и от них для управления работой окна и обеспечения данных, например, для системы BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания для оптимизации окружающей среды и экономии энергии в здании. Данные расположения окна и обратная связь от датчиков вместе проявляют синергетический эффект для такой оптимизации. Например, информацию о микроклимате на детальном уровне (окно за окном) подают в систему BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания в целях оптимизации различных сред здания.
[00168] VI. Пример Системы для управления функциями выполненных с возможностью тонирования окон
[00169] На ФИГ. 17 показано блочное изображение компонентов системы 1400 для управления функциями (например, переход на различные уровни тонирования) одного или более выполненных с возможностью тонирования окон здания (например, здания 1101, показанного на ФИГ. 15), согласно вариантам реализации изобретения. Система 1400 может представлять собой одну из систем, управляемых системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания (например, системой BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания, показанной на ФИГ. 15) или может работать независимо от системы BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания.
[00170] Система 1400 включает в себя ведущий контроллер 1402 окна, который может отправлять сигналы управления на выполненные с возможностью тонирования окна для управления его функционированием. Система 1400 также включает в себя сеть 1410, сообщающуюся электронным образом с ведущим контроллером 1402 окна. Прогностическая логическая схема управления, другая логическая схема управления и команды для управления функциями выполненного с возможностью тонирования окна (окон), и/или данные датчика могут быть переданы в ведущий контроллер 1402 окна через сеть 1410. Сеть 1410 может являться проводной или беспроводной сетью (например, облачной сетью). В одном варианте реализации изобретения сеть 1410 может сообщаться с системой BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания, чтобы позволить системе BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания отправлять команды для управления выполненным с возможностью тонирования окном (окнами) через сеть 1410 на выполненное с возможностью тонирования окно (выполненные с возможностью тонирования окна) в здании.
[00171] Система 1400 также включает в себя электрохромные ЕС устройства 400 выполненных с возможностью тонирования окон (не показано) и стенные выключатели 1490, которые сообщаются электронным образом с ведущим контроллером 1402 окна. В этом проиллюстрированном примере ведущий контроллер 1402 окна может отправлять сигналы управления в электрохромное ЕС устройство (электрохромные ЕС устройства) 400 для управления уровнем тонирования выполненных с возможностью тонирования окон, имеющих электрохромное ЕС устройство (электрохромные ЕС устройства) 400. Каждый стенной выключатель 1490 также сообщается с электрохромным ЕС устройством (электрохромными ЕС устройствами) 400 и ведущим контроллером 1402 окна. Конечный пользователь (например, лицо, находящееся внутри помещения, имеющего выполненное с возможностью тонирования окно) может использовать стенной выключатель 1490 для управления уровнем тонирования и иными функциями выполненного с возможностью тонирования окна, имеющего электрохромное ЕС устройство (электрохромные ЕС устройства) 400.
[00172] На ФИГ. 17 ведущий контроллер 1402 окна показан как распределенная сеть из контроллеров окна, включающая в себя ведущий сетевой контроллер 1403, множество промежуточных сетевых контроллеров 1405, сообщающихся с ведущим сетевым контроллером 1403, и многочисленных множеств концевых или относящихся к створкам контроллеров 1410 окна. Каждое множество концевых или относящихся к створкам контроллеров 1410 окна сообщается с одним промежуточным сетевым контроллером 1405. Хотя ведущий контроллер 1402 окна показан как распределенная сеть из контроллеров окна, в других вариантах реализации изобретения ведущий контроллер 1402 окна может также быть одним контроллером окна, управляющим функциями одного выполненного с возможностью тонирования окна. Компоненты системы 1400 на ФИГ. 17 могут быть похожи в некотором отношении на компоненты, описанные в отношении ФИГ. 15. Например, ведущий сетевой контроллер 1403 может быть похож на ведущий сетевой контроллер 1103, и промежуточные сетевые контроллеры 1405 могут быть похожи на промежуточные сетевые контроллеры 1105. Каждый из контроллеров окна в распределенной сети по ФИГ. 17 может включать в себя процессор (например, микропроцессор) и компьютерочитаемый носитель, сообщающийся электронным образом с процессором.
[00173] На ФИГ. 17 каждый относящийся к створкам или концевой контроллер 1410 окна сообщается с электрохромным ЕС устройством (электрохромными ЕС устройствами) 400 одного выполненного с возможностью тонирования окна для управления уровнем тонирования этого выполненного с возможностью тонирования окна в здании. В случае теплоизоляционного стеклопакета IGU относящийся к створкам или концевой контроллер 1410 окна может сообщаться с электрохромными ЕС устройствами 400 на множестве обработанных кусков стекла теплоизоляционного стеклопакета IGU для управления уровнем тонирования теплоизоляционного стеклопакета IGU. В других вариантах реализации изобретения каждый относящийся к створкам или концевой контроллер 1410 окна может сообщаться с множеством выполненных с возможностью тонирования окон. Относящийся к створкам или концевой контроллер 1410 окна может быть выполнен заодно целое с выполненным с возможностью тонирования окном или может быть выполнен отдельно от выполненного с возможностью тонирования окна, которым он управляет. Относящиеся к створкам или концевые контроллеры 1410 окна на ФИГ. 17 могут быть похожи на концевые или относящиеся к створкам контроллеры 1110 на ФИГ. 15 и/или могут также быть похожи на контроллер 450 окна, описанный в отношении ФИГ. 4.
[00174] Каждый стенной выключатель 1490 может управляться конечным пользователем (например, лицом, находящимся внутри помещения) для управления уровнем тонирования и другими функциями выполненного с возможностью тонирования окна, сообщающегося со стенным выключателем 1490. Конечный пользователь может управлять стенным выключателем 1490, чтобы посылать сигналы управления в электрохромные ЕС устройства 400 в соответствующем выполненном с возможностью тонирования окне. Эти сигналы от стенного выключателя 1490 в некоторых случаях могут корректировать сигналы от ведущего контроллера 1402 окна. В других случаях (например, случае повышенного спроса), сигналы управления от ведущего контроллера 1402 окна могут корректировать сигналы управления от стенного выключателя 1490. Каждый стенной выключатель 1490 также сообщается с относящимся к створкам или концевым контроллером 1410 окна, чтобы отправлять информацию о сигналах управления (например, времени, дате необходимом уровне тонирования и т.п.), переданную от стенного выключателя 1490 обратно к ведущим контроллерам 1402 окна. В некоторых случаях стенные выключатели 1490 могут управляться в ручном режиме. В других случаях стенные выключатели 1490 могут беспроводным образом управляться конечным пользователем с использованием устройства дистанционного управления (например, сотового телефона, планшета и т.п.), отправляющего сигналы беспроводной связи с сигналами управления, например, с использованием инфракрасных (IR) и/или радиочастотных (RF) сигналов. В некоторых случаях стенные выключатели 1490 могут включать в себя интегральную микросхему беспроводного протокола, такого как Bluetooth, EnOcean, WiFi, Zigbee и тому подобного. Хотя стенные выключатели 1490, изображенные на ФИГ. 17, расположены на стене (стенах), другие варианты реализации системы 1400 могут иметь выключатели, расположенные где-либо еще в этом помещении.
[00175] VII. Еще Один Пример Прогностической Логической Схемы Управления
[00176] На ФИГ. 18 показано блочное изображение, показывающее прогностическую логическую схему управления для способа управления уровнем тонирования одного или более выполненных с возможностью тонирования окон (например, электрохромных окон) в различных зонах здания, согласно вариантам реализации изобретения. Эта логическая схема выполняет прогностические определения времени в будущем, которые учитывают время перехода электрохромных ЕС устройств 400 в выполненных с возможностью тонирования окнах. Эта прогностическая логическая схема управления может быть использована компонентами системы 1400, описанной в отношении ФИГ. 17, или компонентами систем еще одних раскрытых вариантов реализации изобретения. В проиллюстрированном примере участок прогностической логической схемы управления реализован контроллером 1410 окна, еще один участок реализован сетевым контроллером 1408, и логическая схема в Модуле 1 1406 реализована отдельным компонентом из контроллера 1410 окна и сетевым контроллером 1408. В альтернативном варианте реализации изобретения Модуль 1 1406 может быть отдельной логической схемой, которая может загружаться или не загружаться в контроллер 1410 окна.
[00177] На ФИГ. 18 участки прогностической логической схемы управления, используемые контроллером 1410 окна и Модулем 1 1406, управляются системой BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания. Система BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания может быть схожа с системой BMS 1100 диспетчеризации инженерного оборудования здания, описанной в отношении ФИГ. 15. Система BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания сообщается электронным образом с контроллером 1410 окна через Интерфейс 1408 BACnet. В других вариантах реализации изобретения может быть использован иной протокол связи. Хотя это не показано на ФИГ. 18, Модуль 1 1406 также сообщается с системой BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания через Интерфейс 1408 BACnet. В других вариантах реализации изобретения прогностическая логическая схема управления, изображенная на ФИГ. 18, может управлять независимо от системы BMS диспетчеризации инженерного оборудования здания.
2
[00178] Сетевой контроллер 1408 принимает показания датчика от одного или более датчиков (например, датчика внешней освещенности) и может также преобразовывать показание датчика в Вт/м. Сетевой контроллер 1408 сообщается электронным образом с контроллером 1410 окна посредством протокола CANbus или CANOpen. Сетевой контроллер 1408 сообщает преобразованные показания датчика в контроллер 1410 окна. Сетевой контроллер 1408 может быть похож на промежуточный сетевой контроллер 1405 или ведущий сетевой контроллер 1403 по ФИГ. 17.
[00179] На ФИГ. 18 участок прогностической логической схемы управления, используемой контроллером 1410 окна, включает в себя ведущего планировщика 1502. Ведущий планировщик 1502 включает в себя логическую схему, которая обеспечивает возможность пользователю (например, управляющему зданием) подготовки планового расписания, которое может использовать различные типы программ управления в различные время дня и/или даты. Каждая из программ управления включает в себя логическую схему для определения уровня тонирования на основе или более независимых переменных. Один тип программы управления представляет собой просто чистое состояние. Чистое состояние относится к конкретному уровню тонирования (например, с прозрачностью, равной 40%), которое является фиксированным в течение определенного периода времени независимо от иных условий. Например, управляющий зданием может устанавливать, что окна являются прозрачными после 3 часов пополудни каждый день. В качестве другого примера управляющий зданием может устанавливать чистое состояние на период времени между 8 часами утра и 6 часами вечера каждый день. В другое время дня может быть использован другой тип программы управления, например, использующий гораздо больший уровень сложности. Один тип программы управления предполагает высокий уровень сложности. Например, очень сложная программа управления этого типа включает в себя прогностическую логическую схему управления, описанную со ссылкой на ФИГ. 18, и может включать в себя осуществление одного или более логических Модулей А, В и С Модуля 1 1406. В качестве другого примера еще одна очень сложная программа управления этого типа включает в себя прогностическую логическую схему управления, описанную со ссылкой на ФИГ. 18, и может включать в себя осуществление одного или более логических Модулей А, В и С Модуля 1 1406 и Модуля D, описанного далее в Разделе VII. В качестве другого примера еще одна очень сложная программа управления этого типа представляет собой прогностическую логическую схему управления, описанную со ссылкой на ФИГ. 7, и включает в себя полностью многомодульную реализацию логических Модулей А, В и С, описанных со ссылкой на ФИГ. 8, 9 и 12. В этом примере прогностическая логическая схема управления использует обратную связь от датчика в Модуле С и информацию о Солнце в Модулях А и В. Еще один пример очень сложной программы управления является прогностической логической схемой управления, описанной со ссылкой на ФИГ. 7, с частичным осуществлением логического модуля одного или двух логических Модулей А, В и С, описанных со ссылкой на ФИГ. 8, 9 и 12. Еще один тип программы управления представляет собой пороговую программу управления, которая опирается на обратную связь от одного или более датчиков (например, фотодатчиков) и регулирует уровень тонирования соответственно без учета положения солнца. Одно из технических преимуществ использования ведущего планировщика 1502 состоит в том, что пользователь может выбирать и планировать программу управления (способ), используемую для определения уровня тонирования.
[00180] Ведущий планировщик 1502 запускает программы управления в плановом расписании согласно времени в показателях даты и времени дня с учетом 24-часового дня. Ведущий планировщик 1502 может определять дату в показателях календарной даты и/или дня недели с учетом семидневной недели с пятью рабочими днями (с понедельника по пятницу) и двух выходных дней (субботы и воскресенья). Ведущий планировщик 1502 может также определять являются ли определенные дни выходными. Ведущий планировщик 1502 может автоматически подстраивать время дня для времени перехода с зимнего на летнее время и обратно на основе расположения выполненных с возможностью тонирования окон, которое определяется данными 1506 участка.
[00181] В одном варианте реализации изобретения ведущий планировщик 1502 может использовать отдельное плановое расписание на праздничные дни. Пользователь может определить, какую программу (какие программы) управления использовать во время планового расписания на праздничные дни. Пользователь может определять, какие дни будут включены в плановое расписание на праздничные дни. Ведущий планировщик 1502 может копировать основное плановое расписание, установленное пользователем, и обеспечивать возможность пользователю устанавливать их модификации для праздников в плановом расписании на праздничные дни.
[00182] При подготовке планового расписания, используемого ведущим планировщиком 1502, пользователь может выбирать зону или зоны (Выбор Зон) здания, в которых будет использоваться выбранная программа (программы). Каждая зона включает в себя одно или более выполненных с возможностью тонирования окон. В некоторых случаях зона может являться областью, связанной с типом пространства (например, офисами, имеющими стол в конкретном месте, конференц-залами и т.п.) или может быть связана с множеством типов пространств. Например, пользователь может выбрать Зону 1, имеющую офисы для: 1) с Понедельника по Пятницу: отопления с 8 часов утра до 70 градусов и включения кондиционирования воздуха с 3 часов пополудни для поддержания в офисах 80 градусов, а затем выключения всего кондиционирования воздуха, и отопления с 5 часов вечера во время рабочих дней, и 2) (Суббота и Воскресенье) выключения отопления и кондиционирования воздуха. В качестве другого примера пользователь может устанавливать Зону 2, имеющую конференц-зал, для запуска прогностической логической схемы управления по ФИГ. 18, включая полностью модульную реализацию Модуля 1, с использованием всех логических Модулей А, В и С. Еще в одном примере пользователь может выбрать Зону 1, имеющую конференц-залы, для запуска Модуля 1 с 8 часов утра до 3 часов пополудни и пороговой программы или чистого состояния после 3 часов пополудни. В других случаях зона может представлять собой все здание или может являться одним или более окнами в здании.
[00183] При подготовке планового расписания с программами, которые могут использовать входные данные датчика, пользователь может также иметь возможность выбирать датчик или датчики, используемый или используемые в программах. Например, пользователь может выбирать датчик, расположенный на крыше или датчик, расположенный рядом или на выполненном с возможностью тонирования окне. В качестве другого примера пользователь может выбирать идентификационное значение конкретного датчика.
[00184] Участок прогностической логической схемы управления, используемый контроллером 1410 окна, также включает в себя пользовательский интерфейс 1504, сообщающийся электронным образом с ведущим планировщиком 1502. Пользовательский интерфейс 1504 также сообщается с данными 1506 участка, данными 1508 зоны/группы и сенсорной логической схемой 1516. Пользователь может вводить свою информацию о плановом расписании для подготовки планового расписания (генерировать новое плановое расписание или модифицировать существующее плановое расписание) с использованием пользовательского интерфейса 1504. Пользовательский интерфейс 1504 может включать в себя устройство ввода такие как, например, дополнительная клавиатура, сенсорная панель, клавиатура и т.п. Пользовательский интерфейс 1504 также может включать в себя дисплей для вывода информации о плановом расписании и обеспечивать выбираемые опции для установки планового расписания. Пользовательский интерфейс 1504 сообщается электронным образом с процессором (например, микропроцессором), который сообщается электронным образом с компьютерочитаемым носителем (CRM). Процессор и компьютерочитаемый носитель CRM являются компонентами контроллера 1410 окна. Логическая схема в ведущем планировщике 1502 и иные компоненты прогностической логической схемы управления могут быть сохранены в компьютерочитаемом носителе контроллера 1410 окна.
[00185] Пользователь может вводить свои данные 1506 участка и данные 1508 зоны/группы с использованием пользовательского интерфейса 1504. Данные 1506 участка включают в себя широту, долготу и сдвиг относительно среднего гринвичского времени GMT для места расположения здания. Данные зоны/группы включают в себя положение, размер (например, ширину, высоту окна, ширину подоконника и т.п.), ориентацию (например, наклон окна), внешнее затенение (например, глубину навеса, место навеса сверху окна, левый/правый ребристый выступ относительно бокового размера, глубина левого/правого ребристого выступа и т.п.), коэффициент SHGC поступления теплоты от солнечной радиации для привязочного стекла и таблицу соответствия заполнения для указанных одного или более выполненных с возможностью тонирования окон в каждой зоне здания. На ФИГ. 18 данные 1506 участка и данные 1508 зоны/группы представляют собой статическую информацию (т.е. информацию, которая не изменяется компонентами прогностической логической схемы управления). В других вариантах реализации изобретения эти данные могут генерироваться на лету. Данные 1506 участка и данные 1508 зоны/группы могут быть сохранены в компьютерочитаемом носителе контроллера 1410 окна.
[00186] При подготовке (или модифицировании) планового расписания пользователь выбирает программу управления, которую ведущий планировщик 1502 будет запускать в различные периоды времени в каждой из зон здания. В некоторых случаях пользователь может иметь возможность выбирать из множества программ управления. В одном таком случае пользователь может подготовить плановое расписание посредством выбора программы управления из списка всех программ управления (например, меню), показанного на пользовательском интерфейсе 1405. В других случаях пользователь может иметь ограниченные варианты, доступные для выбора из списка всех программ управления. Например, пользователь может оплатить использование только двух программ управления. В этом примере пользователь будет иметь возможность выбирать одну из двух программ управления, оплаченных пользователем.
[00187] Пример пользовательского интерфейса 1405 показан на ФИГ. 19. В этом проиллюстрированном примере пользовательский интерфейс 1405 выполнен в форме таблицы для ввода информации о плановом расписании, используемом для генерирования или изменения планового расписания, используемого ведущим планировщиком 1502. Например, пользователь может вводить период времени в таблицу посредством ввода моментов времени начала и завершения. Пользователь может также выбирать датчик, используемый программой. Пользователь может также вводить данные 1506 Участка и Данные 1508 Зоны/Группы. Пользователь может также выбирать таблицу соответствия заполнения для использования посредством выбора "Соответствия Проникновения Солнца".
[00188] Со ссылкой на ФИГ. 18, участок прогностической логической схемы управления, используемой контроллером 1410 окна также включает в себя логическую схему 1510 времени дня (прогнозируемого). Логическая схема 1510 времени дня (прогнозируемого) определяет время в будущем, используемое прогностической логической схемой управления для выполнения ее прогностических определений. Это время в будущем учитывает время, необходимое для перехода уровня тонирования электрохромных ЕС устройств 400 в выполненных с возможностью тонирования окнах. Посредством использования времени, которое учитывает время перехода, прогностическая логическая схема управления может прогнозировать уровень тонирования, подходящего для будущего времени, и в это время электрохромные ЕС устройства 400 будут иметь время для перехода на уровень тонирования после приема сигнала управления. Участок 1510 времени дня может ожидать время перехода электрохромного ЕС устройства (электрохромных ЕС устройств) в репрезентативном окне с учетом информации о репрезентативном окне (например, размере окна и т.п.) из Данных Зоны/Группы. Логическая схема 1510 времени дня может затем определять будущее время с учетом времени перехода и текущего времени. Например, будущее время может быть равным текущему времени или больше текущего времени, добавленного к времени перехода.
[00189] Данные Зоны/Группы включают в себя информацию о репрезентативном окне каждой зоны. В одном случае репрезентативное окно может быть одним окном в указанной зоне. Еще в одном случае репрезентативное окно может быть окном, имеющим средние характеристики (например, средние размеры) с учетом усреднения всех характеристик от всех окон в этой зоне.
[00190] Прогностическая логическая схема управления, используемая контроллером 1410 окна, также включает в себя 1512. Устройство 1512 для расчета положения солнца включает в себя логическую схему, которая определяет положение солнца, азимут солнца и высоту солнца в конкретный момент времени. На ФИГ. 18 устройство 1512 для расчета положения солнца выполняет определения с учетом будущего момента времени, принятого от логической схемы 1510 времени дня. Устройство 1512 для расчета положения солнца сообщается с участком 1510 времени дня и данными 1506 участка для приема будущего времени, координат широты и долготы здания и иной информации, которая может быть необходима для выполнения в нем расчета (расчетов), такого как расчет положения солнца. Устройство 1512 для расчета положения солнца может также реализовывать одно или более определений с учетом рассчитанного положения солнца. В одном варианте реализации изобретения, устройство 1512 для расчета положения солнца может рассчитывать интенсивность излучения при ясном небе или выполнять иные определения от Модулей А, В и С Модуля 1 1406.
[00191] Логическая схема управления, используемая контроллером 1410 окна, также включает в себя логическую схему 1518 планового расписания, которая сообщается с сенсорной логической схемой 1516, пользовательским интерфейсом 1405, устройством 1512 для расчета положения солнца и Модулем 1 1406. Логическая схема 1518 планового расписания включает в себя логическую схему, которая определяет необходимость использования уровня тонирования, проходящего через логическую схему 1520 искусственного интеллекта от Модуля 1 1406, или использования другого уровня тонирования с учетом иных соображений. Например, по мере изменения времени восхода солнца и заката солнца в течение года пользователь может не желать перепрограммировать плановое расписание с учетом этих изменений. Логическая схема 1518 планового расписания может использовать время восхода солнца и заката солнца от устройства 1512 для расчета положения солнца, чтобы установить соответствующий уровень тонирования перед восходом и после заката без необходимости перепрограммирования пользователем планового расписания в связи с этими изменениями времени. Например, логическая схема 1508 планового расписания может определять, что согласно времени восхода солнца, принятому от устройства 1512 для расчета положения солнца, солнце еще не взошло, и что уровень тонирования перед восходом солнца должен быть использован вместо уровня тонирования, переданного от Модуля 1 1406. Уровень тонирования, определенный логической схемой 1518 планового расписания, передают в сенсорную логическую схему 1516.
[00192] Сенсорная логическая схема 1516 сообщается с логической схемой 1514 корректировки, логической схемой 1518 планового расписания и пользовательским интерфейсом 1405. Сенсорная логическая схема 1516 включает в себя логическую схему, которая определяет необходимость использования уровня тонирования, переданного от логической схемы 1516 планового расписания, или использования другого уровня тонирования с учетом данных датчика, принятых через интерфейс 1408 BACnet от одного или более датчиков. Используя пример в вышеуказанном абзаце, если логическая схема 1518 планового расписания определяет, что солнце еще не взошло, и передало уровень тонирования перед восходом солнца, а данные датчика показывают, что солнце уже взошло, то сенсорная логическая схема 1516 будет использовать уровень тонирования, переданный от Модуля 1 1406 через логическую схему 1518 планового расписания. Уровень тонирования, определенный сенсорной логической схемой 1516, передают в логическую схему 1514 корректировки.
[00193] Система BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания и сетевой контроллер 1408 также сообщаются электронным образом с реагированием на запрос (например, компании, осуществляющей коммунальное обслуживание) для приема сигналов, сообщающих о необходимости корректировки с учетом повышенного спроса (или пиковой нагрузки). В ответ на прием этих сигналов от реагирования на запрос, система BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания и/или сетевой контроллер 1408 может отправлять команды через Интерфейс 1408 BACnet в логическую схему 1514 корректировки, которая будет обрабатывать информацию корректировки на основе реагирования на запрос. Логическая схема 1514 корректировки сообщается с системой BMS 1407 диспетчеризации инженерного оборудования здания и сетевым контроллером 1408 через Интерфейс 1408 BACnet, и также сообщается с сенсорной логической схемой 1516.
[00194] Логическая схема 1514 корректировки обеспечивает возможность определенным типам корректировок отключать прогностическую логическую схему управления и использовать корректировочный уровень тонирования с учетом другого соображения. Некоторые примеры типов корректировок, которые могут отключать прогностическую логическую схему управления, включают в себя корректировку повышенного спроса (или пиковой нагрузки), ручную корректировку, корректировку на пустое помещение и т.п. Корректировка повышенного спроса (или пиковой нагрузки) задает уровень тонирования от реагирования на запрос. Для ручной корректировки, конечный пользователь может вводить значение корректировки на стенном выключателе 1490 (показан на ФИГ. 17) либо в ручном режиме, либо через удаленное устройство. Корректировка на пустое помещение задает значение корректировки с учетом пустого помещения (т.е. никого нет в помещении). В этом случае сенсорная логическая схема 1516 может получать данные датчика от датчика (например, датчика движения), показывающего, что в помещении никого нет, и сенсорная логическая схема 1516 может задавать значение корректировки и передавать значение корректировки в логическую схему 1514 корректировки. Логическая схема 1514 корректировки может получать значение корректировки и определять, следует ли использовать это значение корректировки или использовать другое значение, такое как другое значение корректировки, принятое от источника, имеющего более высокий приоритет (т.е. реагирование на запрос). В некоторых случаях логическая схема 1514 корректировки может управлять этапами, похожими на этапы 630, 640 и 650 корректировки, описанные в отношении ФИГ. 7.
[00195] Логическая схема управления, используемая контроллером 1410 окна, также включает в себя логическую схему 1520 искусственного интеллекта, которая может отключать один или более Модулей А 1550, В 1558 и С 1560. В одном случае логическая схема 1520 искусственного интеллекта может быть использована для отключения одного или более Модулей, где пользователь не оплатил эти Модули. Логическая схема 1520 искусственного интеллекта может предотвращать использование определенных более сложных признаков, таких как расчет проникновения, выполняемый в Модуле А. В таких случаях используется базовая логическая схема, которая "замыкает накоротко" информацию от устройства для расчета параметров солнца и использует ее для расчета уровней тонирования, при необходимости с помощью одного или более датчиков. Этот уровень тонирования от базовой логической схемы сообщают в логическую схему 1518 планового расписания.
[00196] Логическая схема 1520 искусственного интеллекта может отключать один или более из указанных Модулей (Модуль А 1550, Модуль В 1558 и Модуль С 1560) путем отведения определенных сообщений между контроллером 1410 окна и Модулем 1 1406. Например, сообщение между устройством 1512 для расчета положения солнца и Модулем А 1550 идет через логическую схему 1520 искусственного интеллекта и может быть отведено в логическую схему 1518 планового расписания логической схемой 1520 искусственного интеллекта для отключения Модуля А 1550, Модуля В 1558 и Модуля С 1560. В качестве другого примера сообщение уровня тонирования от Модуля А в 1552 в расчеты Интенсивности Излучения при Ясном Небе в 1554 идет через логическую схему 1520 искусственного интеллекта и может быть отведено вместо этого в логическую схему 1518 планового расписания для отключения Модуля В 1558 и Модуля С 1560. Еще в одном примере сообщение уровня тонирования от Модуля В в 1558 в Модуль С 1560 идет через логическую схему 1520 искусственного интеллекта и может быть отведено вместо этого в логическую схему 1518 планового расписания для отключения Модуля С 1560.
[00197] Модуль 1 1406 включает в себя логическую схему, которая определяет и возвращает уровень тонирования в логическую схему 1518 планового расписания контроллера 1410 окна. Эта логическая схема прогнозирует уровень тонирования, который был бы подходящим для будущего времени, обеспечиваемого участком 1510 времени дня. Уровень тонирования определяют для репрезентативного выполненного с возможностью тонирования окна, связанного с каждой из зон в плановом расписании.
[00198] На ФИГ. 18 Модуль 1 1406 включает в себя Модуль А 1550, Модуль В 1558 и Модуль С 1560, которые могут иметь некоторые этапы, схожие в некотором отношении с этапами, реализованными в Модулях А, В и С, как описано в отношении ФИГ. 8, 9, 12 и 13. В другом варианте реализации изобретения Модуль 1 1406 может быть образован из Модулей А, В и С, как описано в отношении ФИГ. 8, 9, 12 и 13. Еще в одном варианте реализации изобретения Модуль 1 1406 может быть образован из Модулей А, В и С, описанных в отношении ФИГ. 14.
[00199] На ФИГ. 18, Модуль А 1550 определяет глубину проникновения через репрезентативное выполненное с возможностью тонирования окно. Глубина проникновения, прогнозируемая Модулем А 1550, определена на указанное будущее время. Модуль А 1550 рассчитывает глубину проникновения с учетом полученного определением положения солнца (т.е. азимута солнца и высоты солнца), принятого от устройства 1512 для расчета положения солнца и с учетом положения репрезентативного выполненного с возможностью тонирования окна, угла приема, размеров окна, ориентации окна (т.е. направления, в котором окно обращено), и подробную информацию о каком-либо внешнем затенении, извлекаемую из данных 1508 зоны/группы.
[00200] Модуль А 1550 затем определяет уровень тонирования, которое будет обеспечивать комфорт лицу, находящемуся внутри, для расчетной глубины проникновения. Модуль А 1550 использует таблицу соответствия заполнения, извлекаемую из данных 1508 зоны/группы для определения необходимого уровня тонирования для типа пространства, связанного с репрезентативным выполненным с возможностью тонирования окном, для расчетной глубины проникновения и для угла приема окна. Модуль А 1550 выдает уровень тонирования на этапе 1552.
[00201] Максимальную интенсивность излучения при ясном небе, падающего на репрезентативное выполненное с возможностью тонирования окно, прогнозируют для всех моментов времени в логической схеме 1554. Интенсивность излучения при ясном небе в указанное будущее время также прогнозируют с учетом координат широты и долготы здания и ориентации репрезентативного окна (т.е. направления, в котором окно обращено) из данных 1506 участка и данных 1508 зоны/группы. Эти расчеты интенсивности излучения при ясном небе в других вариантах реализации изобретения могут быть выполнены устройством для расчета 1512 положения солнца.
[00202] Модуль В 1556 далее рассчитывает новые уровни тонирования посредством пошагового увеличения уровня тонирования. На каждом из этих пошаговых этапов Интенсивность Внутреннего Излучения в помещении с учетом нового уровня тонирования определяют с использованием уравнения: Интенсивность Внутреннего Излучения = Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования × Интенсивность Излучения при Ясном Небе. Модуль В выбирает уровень тонирования, где Интенсивность Внутреннего Излучения меньше или равна Привязочной Интенсивности Внутреннего Излучения (Привязочный Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации × Макс. Интенсивность Излучения при Ясном Небе) и уровень тонирования не светлее, чем Уровень Тонирования от А. Модуль В 1556 выдает выбранный уровень тонирования В. Исходя из уровня Тонирования от В логическая схема 1558 рассчитывает интенсивность наружного излучения и рассчитанную интенсивность излучения верхнего света.
[00203] Модуль С 1560 выполняет определение того, меньше ли показание датчика интенсивности излучения, чем интенсивность излучения при ясном небе. Если результат определения "ДА", уровень тонирования, получаемый расчетом, делают пошагово светлее (прозрачнее) до тех пор, пока это значение не будет соответствовать или не будет меньше, чем уровень тонирования, рассчитанный как Показание Датчика × Коэффициент SHGC Поступления Теплоты от Солнечной Радиации для Уровня Тонирования, но без превышения привязочной Интенсивности Внутреннего Излучения от В. Если результат определения "НЕТ", уровень тонирования, получаемый расчетом, делают темнее на выполняемых пошагово этапах, как выполнено в Модуле В 1556. Модуль С выдает уровень тонирования. Логическая схема 1562 определяет, что уровень тонирования от Модуля С является уровнем окончательного тонирования, и возвращает этот уровень окончательного тонирования (Уровень Тонирования от Модуля С) в логическую схему 1518 планового расписания контроллера 1410 окна.
[00204] В одном аспекте Модуль 1 1406 также может включать в себя четвертый Модуль D, который может прогнозировать влияние окружающей среды на интенсивность и направление солнечного света через выполненные с возможностью тонирования окна в указанной зоне. Например, соседнее здание или другая конструкция может затенять здание и блокировать часть света от прохождения через окна. В качестве другого примера отражательные поверхности (например, поверхности, имеющие снег, воду и т.п.) от соседнего здания или иные поверхности в среде, окружающей здание, могут отражать свет в выполненные с возможностью тонирования окна. Этот отраженный свет может увеличивать интенсивность света в выполненные с возможностью тонирования окна и вызывать ослепляющую яркость для находящихся внутри пространства. В зависимости от значений интенсивности и направления солнечного света, прогнозируемых Модулем D, Модуль D может модифицировать уровень тонирования, определенный от Модулей А, В и С или может модифицировать конкретные определения от Модулей А, В и С, такие как, например, расчет глубины проникновения или угол приема репрезентативного окна в данных Зоны/Группы.
1
2
[00205] В некоторых случаях исследование места может быть проведено для определения среды, окружающей здание, и/или один или более датчиков могут быть использованы для определения влияния окружающей среды. Информация, получаемая на основе исследования места, может быть статической информацией с учетом прогнозирования отражательной способности и влияния затенения (окружения) за период времени (например, год) или может быть динамической информацией, которая может быть обновлена на периодической основе или на иной временной основе. В одном случае Модуль D может использовать исследование места для модифицирования стандартного угла приема и связанных с ним углов θ и θ (показано на ФИГ. 20) репрезентативного окна каждой зоны, извлекаемых из данных Зоны/группы. Модуль D может сообщать эту модифицированную информацию относительно репрезентативных окон в другие модули прогностической логической схемы управления. Указанные один или более датчиков, используемых Модулем D для определения влияния окружающей среды, могут быть одними и теми же датчиками, используемыми другими модулями (например, Модулем С), или могут быть разными датчиками. Эти датчики могут быть, в частности, выполнены для определения влияния окружающей среды на Модуль D.
[00206] Для работы с прогностической логической схемы управления, показанной на ФИГ. 18, пользователь сначала подготавливает плановое расписание с элементами в виде моментов времени и дат, зон, датчиков и используемых программ. В альтернативном варианте реализации изобретения может быть обеспечено плановое расписание по умолчанию. После того, как плановое расписание окажется на месте (сохранено), в определенные интервалы времени (каждую 1 минуту, каждые 5 минут, 10 минут и т.п.) участок 1510 времени дня определяет будущее время дня с учетом текущего времени и времени перехода электрохромного ЕС устройства (электрохромных ЕС устройств) 400 в репрезентативном окне или каждой зоне в плановом расписании. Используя данные 1508 зоны/группы и данные 1506 участка, устройство 1512 для расчета положения солнца определяет положение солнца в будущее (прогнозируемое) время для каждого репрезентативного окна каждой зоны в плановом расписании. С учетом планового расписания, подготовленного пользователем, используют логическую схему 1520 искусственного интеллекта для определения того, какую программу использовать для каждой зоны в плановом расписании. Для каждой зоны используют плановую программу, которая прогнозирует соответствующий уровень тонирования для этого будущего времени. Если на месте имеется корректировка, будет использовано значение корректировки. Если на месте нет корректировки, будет использован уровень тонирования, определенный программой. Для каждой зоны контроллер 1410 окна будет отправлять сигналы управления со свойственным зоне уровнем тонирования, определенным плановой программой, в соответствующее электрохромное ЕС устройство (соответствующие электрохромные ЕС устройства) 400 для перехода уровня тонирования выполненного с возможностью тонирования окна (окон) в этой зоне на будущее время.
[00207] VIII. Пример Таблицы Соответствия Заполнения
vis
vis
sun
1
2
sun
1
2
sun
sun
1
2
sun
1
2
1
sun
2
1
2
[00208] На ФИГ. 20 показана иллюстрация, включающая в себя пример таблицы соответствия заполнения. Уровень тонирования в таблице приведен в показателях T(видимая прозрачность). Таблица включает в себя различные уровни тонирования (значения T) для различных комбинаций значений расчетной глубины проникновения (2 фута (0,61 м), 4 фута (1,22 м), 8 футов (2,44 м) и 15 футов (4,57 м)) для конкретного типа пространства и когда угол солнца θ находится между углом приема окна между θ=30 градусов и θ=120 градусов. Таблица составлена с учетом четырех уровней тонирования, включая 4% (самый светлый), 20%, 40% и 63%. На ФИГ. 20 также показаны схематическое изображение стола возле окна и угол приема окном солнечного света, имеющего угол θ между углами θ и θ. Это изображение показывает соотношение между углом θ солнца и расположения стола. Когда угол θ солнца имеет угол падения между θ и θ, солнечный свет будет поступать на поверхность стола. Если угол θ солнца находится между углом приема между θ и θ (Если θ<θ<θ), а глубина проникновения отвечает критериям тонирования окна, тогда этот уровень тонирования, определенный таблицей соответствия заполнения отправляют в контроллер окна, который отправляет сигналы управления в электрохромные ЕС устройства в окне для перехода окна на полученный указанным определением уровень тонирования. Эти два угла θ и θ могут быть рассчитаны или измерены для каждого окна и сохранены в данных 1508 зоны/группы с другими параметрами окна для этой зоны.
sun
vis
vis
[00209] На ФИГ. 21А, 21В и 21С показаны виды в плане части здания 2100, согласно вариантам реализации изобретения. Здание 2100 может быть схоже в некотором отношении со зданием 1101 на ФИГ. 15, а помещения в здании 2100 могут быть схожи в некотором отношении с помещением 500, описанным на ФИГ. 5, 6А, 6В и 6С. Участок здания 2100 включает в себя три различных типа пространства, содержащие: стол в офисе, группу небольших комнат и конференц-зал в здании 2100. На ФИГ. 21А, 21В и 21С показано солнце под различными углами θ. Эти фигуры чертежей также иллюстрируют различные углы приема различных типов окон в здании 2100. Например, конференц-зал с самым большим окном будет иметь самый большой угол приема, обеспечивающий поступление наибольшего света в помещение. В этом примере значения T в связанной таблице соответствия заполнения могут быть относительно низкими (низкая прозрачность) для конференц-зала. Однако если схожее окно, имеющее такой же угол приема, находилось бы вместо этого в застекленной террасе, то значения T в связанной таблице соответствия заполнения могут быть выше значения (более высокая прозрачность), чтобы позволить проникнуть в помещение большему количеству солнечного света.
[00210] IX. Подсистемы
[00211] На ФИГ. 22 показано блочное изображение подсистем, которые могут присутствовать в контроллерах окна, используемых для управления уровнем тонирования или более выполненных с возможностью тонирования окон, согласно вариантам реализации изобретения. Например, контроллеры окна, изображенные на ФИГ. 17, могут иметь процессор (например, микропроцессор) и компьютерочитаемый носитель, сообщающийся электронным образом с процессором.
[00212] Различные компоненты, описанные ранее на фигурах чертежей, могут управлять использованием одной или более подсистем для упрощения реализаций функций, описанных в настоящем документе. Любые из компонентов на фигурах чертежей могут использовать любое подходящее количество подсистем для упрощения реализаций функций, описанных в настоящем документе. Примеры таких подсистем и/или компонентов показаны на ФИГ. 22. Подсистемы, показанные на ФИГ. 22, соединены между собой системной шиной 2625. Известны дополнительные подсистемы, такие как принтер 2630, клавиатура 2632, несъемный диск 2634 (или иные устройства памяти, содержащие компьютерочитаемые носители), дисплей 2430, соединенный с адаптером 2638 дисплея, и другие. Периферийные устройства и устройства ввода/вывода (I/O), которые соединены с контроллером I/O 2640, могут быть соединены с компьютерной системой с помощью любого количества средств, известных из уровня техники, таких как последовательный порт 2642. Например, последовательный порт 2642 или внешний интерфейс 2644 может быть использован для соединения компьютерного устройства с глобальной сетью, такой как Интернет, устройством ввода в виде мыши или сканером. Соединение между собой посредством системной шины обеспечивает возможность сообщения процессора 2410 с каждой подсистемой и управления выполнением команд от системного запоминающего устройства 2646 или несъемного диска 2634, а также обмена информацией между подсистемами. Системное запоминающее устройство 2646 и/или несъемный диск 2634 могут реализовывать компьютерочитаемый носитель. Любые из этих элементов могут присутствовать в описанных ранее признаках.
[00213] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство вывода, такое как принтер 2630 или дисплей 2430, одной или более систем может выводить различные формы данных. Например, система 1400 может выводить для пользователя информацию о плановом расписании на дисплей.
[00214] Модификации, дополнения или опущения могут быть выполнены в любом из описанных выше прогностической логической схеме управления, иной логической схеме управления и связанных с ними способах управления (например, логической схеме, описанной в отношении ФИГ. 18, логической схеме, описанной в отношении ФИГ. 7, 8, 9, 12 и 13, и логической схеме, описанной в отношении ФИГ. 14), не отступая от объема настоящего раскрытия. Любая из логических схем, описанных выше, может включать в себя больше, меньше компонентов или другие компоненты логических схем без отхода от объема настоящего раскрытия. Дополнительно этапы описанной логической схемы могут быть выполнены в любом подходящем порядке без отхода от объема настоящего раскрытия.
[00215] Также модификации, дополнения или опущения могут быть выполнены в вышеописанных системах (например, системе, описанной в отношении ФИГ. 17) или компонентах системы без отхода от объема настоящего раскрытия. Рассмотренные компоненты могут быть выполнены заодно целое или разделенными согласно конкретным потребностям. Например, ведущий сетевой контроллер 1403 и промежуточный сетевой контроллер 1405 могут быть встроены в один контроллер окна. Кроме того, операции систем могут быть реализованы большим, меньшим количеством компонентов или другими компонентами. Дополнительно, операции систем могут быть реализованы с использованием любой подходящей логической схемы, содержащей программное обеспечение, аппаратные средства, другую логическую схему или любую подходящую комбинацию вышеизложенного.
[00216] Следует понимать, что настоящее изобретение, как описано выше, может быть реализовано в форме логической схемы управления с использованием компьютерного программного обеспечения модульным образом или с выполнением заодно целое. С учетом настоящего раскрытия и идей, представленных в настоящем документе, специалисты в данной области техники смогут оценить иные варианты и/или способы реализации настоящего изобретения с использованием аппаратных средств и комбинации аппаратных средств и программного обеспечения.
[00217] Любые из компонентов программного обеспечения или функций, описанных в настоящей заявке, могут быть реализованы в качестве программного кода, который выполняется процессором с использованием любого подходящего компьютерного языка программирования, такого как, например, Java, С++ или Perl, с использованием, например, обычных или объектно-ориентированных технологий. Программный код может быть сохранен в качестве серии команд или инструкций в компьютерочитаемом носителе, таком как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), магнитный носитель, такой как жесткий диск или дискета или оптический носитель, такой как CD-ROM. Любой такой компьютерочитаемый носитель может находиться на одном или в одном компьютерном устройстве и может присутствовать на или внутри различных вычислительных устройств в пределах системы или сети.
[00218] Хотя раскрытые выше варианты реализации изобретения были описаны с некоторыми подробностями для облегчения понимания, эти описанные варианты реализации изобретения должны считаться иллюстративными, а не ограничивающими. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены изменения и модификаций в объеме прилагаемой формулы изобретения.
[00219] Один или более признаков любого варианта реализации изобретения могут быть скомбинированы с одним или более признаками любого другого варианта реализации изобретения без отступления от объема настоящего раскрытия. Кроме того, модификации, дополнения или опущения могут быть выполнены в любом варианте реализации изобретения без отступления от объема настоящего раскрытия. Компоненты любого варианта реализации изобретения могут быть выполнены заодно целое или разделенными согласно конкретным потребностям без отступления от объема настоящего раскрытия.