CN104776553A - 主动能量预算控制管理 - Google Patents

Abstract

公开了一种主动能量预算控制管理，并公开了一种加热、通风和/或空调(HVAC)系统，包括系统控制器，该系统控制器配置用于：接收指定时间周期内HVAC系统的能量预算的输入；决定HVAC系统的设定值，该设定值将使指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算；以及在设定值下运行HVAC系统。

Description

主动能量预算控制管理

背景技术

加热、通风和空调系统(HVAC系统)可被用于将舒适区域加热和/或冷却到舒适的温度。舒适区域常常是住宅和/或商业区域的使用部分并可设置不同的区域状况，例如温度和湿度。为了进行热交换，HVAC系统的一部分可被安装在室外或远离舒适区域的其它场所。这种场所可作为周围环境区域并且也可具有可变的温度和湿度状况。

一些HVAC系统是热泵系统。热泵系统通常能在冷却模式下运行，其中舒适区域通过采用制冷循环(例如Rankine循环)从舒适区域传热给周围环境区域而被冷却。热泵系统通常也能在加热模式下运行，其中制冷剂流过HVAC系统的部件的方向倒转使得热量从周围环境区域传给舒适区域，从而加热舒适区域。热泵系统通常采用换向阀以改变压缩机和与舒适区域和周围环境区域相关的热交换器之间的制冷剂流体的方向。

发明内容

在一个实施例中，提供一种运行加热、通风和/或空调(HVAC)系统的方法。该方法包括：接收指定时间周期内用于HVAC系统的能量预算输入；决定用于HVAC系统的设定值，该设定值将使指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算；并且在设定值下运行HVAC系统。

在另一个实施例中，提供一种用于加热、通风和/或空调(HVAC)系统的系统控制器。系统控制器包括处理器，配置成使得系统控制器：接收指定时间周期内用于HVAC系统的能量预算输入；决定用于HVAC系统的设定值，该设定值将使指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算；并且在设定值下运行HVAC系统。

在另一个实施例中，提供一种加热、通风和/或空调(HVAC)系统。HVAC系统包括系统控制器，配置用于在设定值处运行HVAC系统，设定值由系统控制器基于输入到系统控制器中的能量预算的系统控制器决定的。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的HVAC系统的示意图；

图2是图1的HVAC系统的空气循环路径的示意图；

图3是输入到HVAC系统控制器中的各种输入的示意图；

图4是运行HVAC系统的方法流程图；

图5是适用于实现本公开的实施例的通用处理器(例如，电子控制器或计算机)系统的示意图。

具体实施方式

图1是根据本公开的实施例的HVAC系统100的示意图。HVAC系统100包括室内单元102、室外单元104和系统控制器106。在一些实施例中，系统控制器106可以运行以控制室内单元102和/或室外单元104的运行。如示出的，HVAC系统100是所谓的热泵系统，其可被选择性地运行以实现一个或多个基本闭合的热力学制冷循环以提供冷却功能和/或加热功能。在另一些实施例中，HVAC系统100可以是某种其它类型的加热、通风和/或空调系统。

室内单元102包括室内热交换器108、室内风扇110和室内计量装置112。室内热交换器108可以是板散热片式热交换器，其配置用于允许室内热交换器108的内管中携带的制冷剂与接触室内热交换器108但是与制冷剂隔离的流体之间的热交换。在另一些实施例中，室内热交换器108可以包括脊散热片式热交换器、微通道热交换器或任何其它合适类型的热交换器。

室内风扇110可以是离心式鼓风机，其包括鼓风机外壳、至少部分设置在鼓风机外壳内的鼓风机叶轮以及配置用于选择性地旋转鼓风机叶轮的鼓风机电机。在另一些实施例中，室内风扇110可以包括混流式风扇和/或任何其它合适类型的风扇。室内风扇110可被配置为能在一种或多种速度范围下的多个速度下运行的调制和/或可变速风扇。在另一些实施例中，室内风扇110可被配置为多速风扇，其能通过选择性地给室内风扇110的电机的不同多级电磁铁绕组供电而在多个运行速度下运行。在其它一些实施例中，室内风扇110可以是单速风扇。

室内计量装置112可以是电子控制电机驱动式电子膨胀阀(EEV)。在一些可选的实施例中，室内计量装置112可以包括恒温膨胀阀、毛细管组件和/或任何其它合适的计量装置。室内计量装置112可以包括制冷剂止回阀和/或与制冷剂止回阀关联，并且/或者当制冷剂流过室内计量装置112时使用制冷剂旁路使得室内计量装置112不会测量通过室内计量装置112的制冷剂流量或者相反地基本限制通过室内计量装置112的制冷剂流量。

室外单元104包括室外热交换器114、压缩机116、室外风扇118、室外计量装置120和换向阀122。室外热交换器114可以是脊散热片式热交换器，其配置用于允许室外热交换器114的内部通道中携带的制冷剂与接触室外热交换器114但是与制冷剂隔离的流体之间的热交换。在另一些实施例中，室外热交换器114可以包括板散热片式热交换器、微通道热交换器或任何其它合适类型的热交换器。

压缩机116可以是多速涡旋式压缩机，其配置用于选择性地在多个质量流率下泵送制冷剂。在一些可选的实施例中，压缩机116可以是能在一种或多种速度范围下运行的调制压缩机、往复式压缩机、单速压缩机和/或任何其它合适的制冷压缩机和/或制冷剂泵。

室外风扇118可以是包括风机叶片组件的轴流式风扇和配置用于选择性地旋转风机叶片组件的风扇电机。在另一些实施例中，室外风扇118可以包括混流式风扇、离心式鼓风机和/或任何其它合适类型的风扇和/或鼓风机。室外风扇118可配置为能在一种或多种速度范围下的多个速度下运行的调制和/或可变速风扇。在另一些实施例中，室外风扇118可配置为为多速风扇，其能通过选择性地给室外风扇118的电机的不同多级电磁铁绕组供电而在多个运行速度下运行。在其它一些实施例中，室外风扇118可以是单速风扇。

室外计量装置120可以是恒温膨胀阀。在一些可选的实施例中，室外计量装置120可以包括电子控制电机驱动式EEV、毛细管组件和/或任何其它合适的计量装置。室外计量装置120可以包括制冷剂止回阀和/或与制冷剂止回阀关联，并且/或者当制冷剂流过室外计量装置120时使用制冷剂旁路使得室外计量装置120不会测量通过室外计量装置120的制冷剂流量或者相反地基本限制通过室外计量装置120的制冷剂流量。

换向阀122可以是所谓的四通换向阀。换向阀122可选择性地被控制以改变在HVAC系统100中的制冷剂流动路径，在下面更加详细地描述。换向阀122可以包括电磁阀或配置用于在运行位置之间选择性地移动换向阀122的部件的其它装置。

系统控制器106可以包括触屏界面用于显示信息并且用于接收用户输入信息。系统控制器106可以显示与HVAC系统100的运行有关的信息并且可以接收与HVAC系统100的运行有关的用户输入信息。系统控制器106可被进一步操作以显示信息或接收用于输入信息，该信息无关地关联和/或不关联HVAC系统100的运行。在一些实施例中，系统控制器106可以包括温度传感器并且可以进一步配置用于控制与HVAC系统100关联区域的加热和/或冷却。在一些实施例中，系统控制器106可被配置为恒温器，用于控制向HVAC系统100所关联的区域的调节空气的供给。

在一些实施例中，系统控制器106可选择性地关联室内单元102的室内控制器124、室外单元104的室外控制器126和/或HVAC系统100的其它部件。在一些实施例中，系统控制器106可被配置用于与通信总线128双向选择通讯。在一些实施例中，通信总线128的一部分可以包括三线连接，其适用于系统控制器106和配置用于连接通信总线128的一个或多个HVAC系统部件之间的通信信息。

更进一步，系统控制器106可配置用于通过通讯网络132选择性地关联HVAC系统部件和/或另一装置130。在一些实施例中，通讯网络132可以包括手机网络和包括手机的其他装置130。在一些实施例中，通讯网络132可以包括因特网和可包括所谓的智能手机的其它装置130和/或其它因特网-能进行移动无线通讯的装置。

室内控制器124可搭载于室内单元102，并且可配置用于接收信息输入、传输信息输出，以及经由通信总线128和/或任何其它合适的通信媒介与系统控制器106、室外控制器126，和/或其它任何装置进行通信。在一些实施例中，室内控制器124可配置用于关联室内个性模块134，接收与室内风扇110的速度有关的信息，传输控制输出信号给电热继电器，传输关于室内风扇体积流率的信息，关联和/或另外影响控制空气净化器136，并且关联室内EEV控制器138。在一些实施例中，室内控制器124可配置用于关联室内风扇控制器142和/或另外影响控制室内风扇110的运行。在一些实施例中，室内个性模块134可包括关于室内单元102的识别和/或运行信息和/或关于室外计量装置120的位置信息。

在一些实施例中，室内EEV控制器138可被配置用于接收关于室内单元102中制冷剂的温度和压力的信息。更特别地，室内EEV控制器138可被配置用于接收关于制冷剂进出和/或室内热交换器108内部的温度和压力的信息。进一步，室内EEV控制器138可被配置用于关联室内计量装置112和/或另外影响控制室内计量装置112。

室外控制器126可搭载于室外单元104，并且可配置用于接收信息输入、传输信息输出，另外以及经由通信总线128和/或任何其它合适的通信媒介与系统控制器106、室内控制器124，和/或其它任何装置进行通信。。在一些实施例中，室外控制器126可配置用于关联室外个性模块140，其可以包括关于室外单元104的识别和/或运行的信息。在一些实施例中，室外控制器126可配置用于接收关于与室外单元104关联的环境温度的信息、关于室外热交换器114的温度信息，和/或关于室外热交换器114和/或压缩机116中制冷剂进出的制冷剂温度和/或压力信息。在一些实施例中，室外控制器126可配置用于传输关于监控、联系和/或另外影响控制室外风扇118、压缩机油槽加热器、电磁换向阀122、与调节和/或监控HVAC系统100的制冷剂排放相关的继电器、室内计量装置112的位置和/或室外计量装置120的位置的信息。室外控制器126可以进一步配置用于关联压缩机驱动控制器144，其配置用于给压缩机116供电和/或控制压缩机116。

示出的HVAC系统100配置用于运行所谓的冷却模式，其中热量被室内热交换器108中的制冷剂吸收并且热量从室外热交换器114的制冷剂中释放。在一些实施例中，压缩机116可运行以压缩制冷剂并且从压缩机116泵送相对高温高压的压缩制冷剂通过换向阀122到室外热交换器114。当制冷剂通过室外热交换器114时，室外风扇118可运行以将空气引入并接触室外热交换器114，由此从制冷剂传热给室外热交换器114周围的空气。制冷剂起初可以包括液相制冷剂并且制冷剂可通过室外计量装置120和/或从室外计量装置120周围从室外热交换器114泵送到室内计量装置112，室外计量装置120基本不妨碍冷却模式下的制冷剂流动。室内计量装置112可以测量通过室内计量装置112的制冷剂的通过，使得室内计量装置112的下游制冷剂的压力低于室内计量装置112的上游制冷剂的压力。经过室内计量装置112的压差允许室内计量装置112的下游制冷剂膨胀和/或至少部分转换成气相。气相制冷剂可以进入室内热交换器108。当制冷剂通过室内热交换器108时，室内风扇110可以运行以将空气引入并接触室内热交换器108，由此从室内热交换器108周围的空气传热给制冷剂。此后，制冷剂通过换向阀122后可以再次进入压缩机116。

在所谓的加热模式下运行HVAC系统100，换向阀122可被控制以改变制冷剂的流动路径，室内计量装置112可被停用和/或被旁通，并且室外计量装置120可被激活。在加热模式下，制冷剂可从压缩机116通过换向阀122流到室内热交换器108。制冷剂基本上不受室内计量装置112影响并且可以经受流经室外计量装置120的压差。制冷剂可通过室外热交换器114并且在通过换向阀122后再次进入压缩机116。一般而言，HVAC系统100在制热模式下的运行相比其在制冷模式下的运行，室内热交换器108和室外热交换器114的角色互换。

示出的HVAC系统100是所谓的分离式空调系统，其中室内单元102与室内单元104分开设置。HVAC系统的可选实施例可包括所谓的包装系统，其中室内单元102的一个或多个部件和室外单元104的一个或多个部件在普通外壳或包装箱中集合在一起。示出的HVAC系统100是所谓的管道系统，其中室内单元102设置成远离被调节区域，由此需要通风管道输送循环空气。然而，在可选实施例中，HVAC系统可被配置为无管道系统，其中与室外单元104关联的室内单元102和/或多个室内单元102基本设置在被各自的室内单元102调节的空间和/或区域，由此不需要通风管道输送被室内单元102调节的空气。

现在参照图2，示出通过两个HVAC系统100调节的结构200的空气循环路径的简单示意图。在该实施例中，结构200构思为包括下层楼202和上层楼204。下层楼202包括区域206、208和210，而上层楼204包括区域212、214和216。与下层楼202关联的HVAC系统100配置用于循环和/或调节下层区域206、208和210的空气，而于上层楼204关联的HVAC系统100配置用于循环和/或调节上层区域212、214和216的空气。

除上述HVAC系统100的部件之外，在该实施例中，每个HVAC系统100进一步包括通风设备146、预滤器148、增湿器150和旁通管道152。通风设备146可运行以选择性地将循环空气排向环境和/或将环境空气引入循环空气。预滤器148通常可包括过滤介质，其在空气离开预滤器148并且进入空气净化器136之前选择性地捕获和/或保留相对大的颗粒物。增湿器150可运行以调节循环空气的湿度。可利用旁通管道152调节形成循环空气流动路径的管道中的空气压力。在一些实施例中，通过旁通管道152的空气流可通过旁通风门154调节，而供给区域206、208、210、212、214和216的空气流可通过区域风门156调节。

每个HVAC系统100可以进一步包括区域恒温器158和区域传感器160。在一些实施例中，区域恒温器158可与系统控制器106关联并且可允许使用者控制恒温器158所处区域的温度、湿度和/或其它用于区域的环境调整参数。进一步，区域恒温器158可与系统控制器106关联以提供恒温器158所处区域的温度、湿度和/或其它关于区域的环境反馈。在一些实施例中，区域传感器160可与系统控制器106关联以提供区域传感器160所处区域的温度、湿度和/或其它关于区域的环境反馈。

多个系统控制器106可配置用于彼此双向关联并且进一步配置使得使用者可以采用任何一个系统控制器106监控和/或控制任一个HVAC系统部件，而不管部件与哪个区域关联。进一步，每个系统控制器106、每个区域恒温器158和每个区域传感器160可包括湿度传感器。同样地，应当意识到结构200在多个不同位置可配备有多个湿度传感器。在一些实施例中，使用者可有效地选择多个湿度传感器，其用于控制一个或多个HVAC系统100的运行。

传统的HVAC系统，例如HVAC系统100，使用者典型地使用系统控制器、区域恒温器，或相似的控制机构以设定保持在有人使用的区域附近空气的温度。即，使用者指定所需的设定温度，并且系统提供加热和/或冷却使得有人使用的区域中的温度在设定温度的范围内变化。

在一个实施例中，代替或者除了接受所需设定温度作为输入值外，HVAC系统控制机构可以接受能量预算作为输入值。然后系统控制机构决定温度、湿度和/或可能的其它环境因素的适当设定值，使得HVAC系统在设定值运行所指定的时间周期所使用的能量可在预定的能量预算内。在下文中，温度、湿度和/或其它室内舒适因素的一个或多个设定值一般可作为单个设定值。如以下更详细的描述，系统控制器可以决定基于HVAC系统的运行特性的设定值，包括HVAC系统的多少能量可能用于保持设定值；在给定时间周期的预期天气；在HVAC系统位置中用于能量使用的已知或典型花费；以及其它参数。

在一个实施例中，系统控制器可以显示相应于给定能量预算的设定值。系统控制器的使用者可以输入多个不同能量预算以获得它们对应的设定值，并且接着可以选择所需组合的能量预算和设定值。系统控制器接着可以在这种方式下尝试运行HVAC系统，室内舒适因素尽可能接近保持在所需设定值而且也满足能量预算。如在此使用的，术语“系统控制器”可以是接收能量预算输入的部件，根据接收的能量预算计算适当的设定值，并且设定HVAC系统为所计算的设定值，但是应当明白其它类型的部件也可执行这种功能或这些功能可由多个不同部件来实现。

在一些实施例中，能量预算可直接以能量使用量为单位被指定，例如电使用量的千瓦时、天然气使用量的立方英尺、或其它能量使用量的适当的度量标准。在另一些实施例中，系统控制器可以具有电、天然气或HVAC系统位置中其它类型能源的典型货币成本知识。在这些情况下，系统控制器可以允许预算以美元的形式或适合其位置的其它类型货币输入。系统控制器接着可以计算相应于货币输入的能量使用量。在另一些实施例中，其它类型的能量预算输入是可能的，例如所需的碳轨迹，并且系统控制器能将输入转换成能量使用水平。在下文中，任何值可被输入系统控制器并且可与被HVAC系统使用的能量联系，其可以作为能量预算。当在指定时间周期内用于HVAC系统的能量使用或能量花费少于或等于能量预算时，可考虑满足HVAC系统的能量预算。

在一个实施例中，系统控制器也可以接收指定一段时间的能量预算应该适用的输入值。例如，当HVAC系统的使用者将货币能量预算输入系统控制器，使用者也可以指定钱的预算将花一个月、一周、一天或其他时间段。接着系统控制器可以将给定的时间周期分成较小的增量，计算能满足较小增量下的能量预算的设定值，并且在可能的水平下贯穿较小增量设置设定值。较小增量通过后，系统控制器可以决定经过较小增量的被HVAC系统使用的能量的实际量并且将实际使用量与用于较小增量的预算使用量相比。如果使用量高于或低于通过指定量的预算使用量，系统控制器可以调节使用量，往后在预算内较小增量带来重新计入周期的实际使用量。

作为例子，使用者可以指定最多三百美元用于即将到来月份的供暖。系统控制器可以明白即将到来的月份有三十天，因此可以计算每天花费十美元用于供暖。然后系统控制器可以将设定值设置在该月的第一天的供暖花费约十美元的水平。例如，在第一天快结束时，系统控制器可以确定，为了维持室内舒适因素接近所期望的设定值，实际花费十二美元。然后系统控制器可以重新计算该月剩余的预算金额，重新计算该月的剩余每天能花费的金额，并且重新设置设定值从而下一天花费重新计算的量。

如果，可替代地，例如系统控制器在第一天快结束时确定为了将室内舒适因素维持接近所期望的设定值，实际花费八美元，系统控制器可以决定在该月的剩余天数中可以提供更多热量而仍能保持在预算内从而可以相应地调节设定值。可选地，设定值可被保持在其初始水平以致于将能量使用量保持在整月的能量预算以下。

为了该月剩余天数的每一天，可以遵循类似的过程，其中可以每日调节能量预算和/或设定值以将能量使用量保持在能量预算附近并且将舒适因素保持在设定值附近。在其它一些例子中，可以使用其它大时间周期，其它较小增量周期，以及其它美元。同样，如下面更详细，描述的，可获得各种手段用于改变或超过给定时间周期内的能量预算和/或设定值。

在一个实施例中，响应于接收能量预算信息的输入，系统控制器可以显示HVAC系统可以运行的以达到能量预算设定值。然后系统控制器可以向用户提供HVAC系统的选择，接受能量预算和相应的设定值，还是输入不同的能量预算以发现相应于不同能量预算的设定值。使用者可以继续输入能量预算并且观察已经被确定的相应于那些能量预算的设定值直到找到可接受的能量预算和设定值的组合。然后使用者可以在指定时间周期内接受该能量预算和设定值的组合。

另外或者可选地，响应于接收设定值的输入，系统控制器可以显示可用能量值或在那个设定值可花费用于运行HVAC系统的金额。使用者可以继续输入设定值并且观察能量使用量或相应于设定值的金额直到发现可接受的设定值和能量使用量或金额的组合。

系统控制器可以是或者可以具有可编程恒温器或类似的控制机构，其能在一天的不同时间呈现不同的设定值。例如，这种控制机构当房屋居住者可能住在建筑中时可以允许第一设定值而当房屋居住着不可能住在建筑中允许第二设定值。在一个实施例中，当计算设定值时系统控制器可以考虑可编程装置。例如，如果预算在供暖季节期间存在超出的风险，系统控制器可通过在没人居住时期把温度降低以将能量花费回到预算范围内。在其它例子中，可编程装置以不同方式考虑以满足能量预算。

当对于给定能量预算确定合适的设定值时系统控制器可以考虑多种信息。这种信息可以通过网络如因特网和/或其它方式供给系统控制器以储存在系统控制器中的记忆部件中。在系统控制器安装在HVAC系统之前可以提供这种信息给系统控制器和/或在安装之后提供给系统控制器。

附图3示出多种类型的信息，其可提供给系统控制器300用于确定能满足HVAC系统310和/或关联HVAC系统310的建筑320的能量预算的设定值。系统控制器300可类似于图1和2的系统控制器106或图1的室内控制器124或可以是其它类型的控制机构或控制机构的装置。HVAC系统310可类似于图1和2的HVAC系统100或者可以是其它类型的HVAC系统。建筑320可类似于图2的结构200或可以是其它类型结构。可提供给系统控制器300的一种类型信息是上述的能量预算信息330，例如所需的能量预算，所需的设定值，和/或能量预算应用的时间周期。其它类型的输入信息可作为实际设备信息340，过去类似的设备信息350，将来类似的设备信息360和天气信息370。

实际设备信息340可以是已知的应用于HVAC系统310和/或建筑320的信息。一种类型的实际设备信息340可以关联于系统控制器300有关的实际HVAC系统设备。这种类型的实际设备信息340可以包括系统类型，例如传统空调系统、热泵系统、双燃料系统或煤气炉；设备尺寸，例如冷却能力和热输入或输出能力；设备效率水平，例如季节性电能效率评价(SEER)，加热和季节性性能因素(HSPF)，或年度燃料利用效率(AFUE)；和/或通过HVAC系统设备厂商提供的设备性能参数。实际设备信息340的另一种类型可关联安装有HVAC系统310的建筑320的构造和/或尺寸。实际设备信息340的又一种类型可以是建筑320区域中的能量消耗率，例如已知的或假定的用于电能的千瓦小时率。还有一种类型的实际设备信息340可以是关联室内环境舒适度的普通人为因素信息。在另一些实施例中，已知实际设备信息340的其它类型应用于HVAC系统310和/或建筑320，其可被提供给系统控制器300用于决定给定能量预算的设定值。

实际设备信息340也可以是系统控制器300收集的关于其自身运行以及HVAC系统310运行的信息。例如，系统控制器300可以记录计算的设定值与实际能量使用量匹配的能量使用量的评估有多准确，并且能改善其基于这些记录的将来的计算。计算过程的精细化也可以考虑类似HVAC系统的相关信息，如下文中更详细地描述。另外或可选地，建筑320可以配备有能记录实际能量使用数据的“灵敏的”电表或煤气表。系统控制器300可以从这种灵敏的表接收使用数据从而调节HVAC系统310的运行以帮助保持能量预算和/或设定值。

类似的设备信息可以是关联HVAC系统和/或类似于HVAC系统310的建筑和/或建筑320的信息。类似的设备信息可以进一步分类为过去信息和将来信息。过去类似的设备信息350是在系统控制器300放入运行之前产生的信息。过去类似的设备信息350可以包括与上述关于实际设备信息340有关的一些信息或全部信息相当的数据，而不是应用于实际HVAC系统310和/或实际建筑320的数据，其可以应用于类似的、先前存在的HVAC系统和/或建筑。

将来类似的设备信息360是在系统控制器300放入运行之后通过系统控制器300接收的信息。将来类似的设备信息360可以包括与上述关于实际设备信息340有关的一些信息或全部信息相当的数据。将来类似的设备信息360可以包括不存在于系统控制器300安装时的数据和/或可以包括存在于系统控制器300安装时的数据但是仍然不可获得。

过去类似的设备信息350和将来类似的设备信息360可以不同方式收集。在一些实施例中，HVAC系统310的厂商可以制造包括能记录与HVAC系统和/或具有系统控制器的建筑的相关信息的系统控制器的其它HVAC系统。HVAC系统310的厂商能从其它系统控制器获得这种信息并且将信息应用于系统控制器300。例如，如果类似于系统控制器300的多个系统控制器安装在HVAC系统和类似于HVAC系统310的建筑和建筑320中，关于其它控制器运行的信息可以适用于系统控制器300的运行。可利用这种信息给HVAC系统310的厂商，并且当系统控制器300面对的情况类似于收集存在信息的情况时，厂商可以使用这种信息以决定用于系统控制器300的适当的工作情况。厂商可以提供这种数据给系统控制器300，然后系统控制器300使用该数据决定用于给定能量预算的适合的设定值。

作为例子，厂商可以具有从多个系统控制器收集的信息，该信息指示平均值，特殊的HVAC系统在特殊的天气情况下使用特殊设定值下得特殊能量值。厂商可以推断出HVAC系统310将使用类似天气情况下在类似设定值下的接近相同的能量值，并且可以提供信息给系统控制器300。当能量预算类似于在相同天气情况下输入系统控制器300的能量值，系统控制器300可以决定HVAC系统310应当设置为其设定值。系统控制器300也能从那个信息推断以决定当在其它天气情况下其它能量预算输入时的其它合适的设定值。

在另一些实施例中，过去类似的设备信息350和将来类似的设备信息360可以其它方式收集。例如，税金记录或其它公开获得的文件可被用于获取关于建筑尺寸和年龄的信息。可选地或另外，HVAC系统的运行特性可手动记录或以其它方式获取。

提供给系统控制器300的类似的设备信息可以仅是过去类似的设备信息350或过去类似的设备信息350和将来类似的设备信息360的结合。如果需要保持设定值决定程序相对简单，可以使用过去类似的设备信息350而无需将来类似的设备信息360。就是说，如果不使用其它信息只使用过去类似的设备信息350，所有这种信息在其部署之前可被存储在系统控制器300中并且决定合适的设定值的过程不需要考虑在那之后收集的信息。

如果系统控制器300能使基于其部署后接收的数据决定合适的设定值的过程精细化，过去类似的设备信息350和将来类似的设备信息360均可使用。就是说，系统控制器300可以具有处理器并且相关软件，其能接收其他HVAC系统在不同天气状况及不同设定值时所使用能量的最新生成数据。然后系统控制器300可以使用这种数据，通过系统控制器300收集的关于其运行和HVAC系统310运行的数据，和存储在系统控制器300之前决定合适的设定值的数据。

例如，在HVAC系统310安装之前和/或在HVAC系统310安装之后，厂商可以在具有不同天气情况的多个地理位置部署类似于HVAC系统310的多个HVAC系统。每个HVAC系统可以记录多种天气情况下的运行数据并且可以通过网络连接或以其它方式提供数据给厂商。然后厂商可以分析该数据以决定在特殊天气情况下特殊设定值下得特殊类型HVAC系统的特有能量使用值。然后厂商可以提供这种分析结果给系统控制器300。当给系统控制器300一个能量预算输入，系统控制器300可以在其程序中使用从厂商接收的信息用于决定合适的设定值以获得能量预算。

在一些情形下，厂商可以在最新收集的数据上进行分析，基于该分析，可以将指令发送给系统控制器300，使系统控制器300修改其确定设定值的过程。在其它情形下，响应于从厂商接收至少一部分这种信息，至少一部分这种分析可以通过系统控制器300进行。然后系统控制器300能至少部分基于其数据分析修改其确定设定值的过程。

如上所述，系统控制器300可以考虑天气信息370以决定给定能量预算的合适的设定值。天气信息370可以是历史天气数据、当前天气情况、部署系统控制器300后收集的天气数据和/或天气预测的结合。作为一个例子，历史天气数据可以在其部署之前存储在系统控制器300中，并且系统控制器300也可以知晓当前天气情况。系统控制器300可以假定当前天气情况下的能量使用量将类似于相同历史天气情况下的能量使用量从而可以决定给定能量预算的设定值。

作为另一个例子，系统控制器300可以考虑天气预测以决定设定值和/或能量预算。就是说，系统控制器300可以通过因特网或从其它资源获得天气预测信息并且可以使用这种信息以调节先前决定的设定值和/或允许其自身超过能量预算。例如，系统控制器300可以接收能量预算输入，决定特殊时间周期的设定值，其将满足基于历史天气数据和那段时间周期能量使用量的能量预算，并且在那个设定值设置HVAC系统310。然后系统控制器300可以接收指示在那段时间周期预测的天气急剧变化，例如主要冷锋面的信息。基于该预测，系统控制器300可以降低设定值使得天气变冷时不超出能量预算。可选地，系统控制器300可以保持在设定值但是不超出能量预算。

在一个实施例中，系统控制器300可以提供一种选择，允许使用者选择系统控制器300如何响应天气急剧变化的预测。可选地，系统控制器300可以自动进行这种响应。响应可以取决于预测是否考虑有利因素或不利因素，有利因素可以限定为在供冷季节比正常温度冷或在加热季节比正常温度暖，并且不利因素可以限定为在供冷季节比正常温度暖或在加热季节比正常温度冷。

如果预测是有利的，系统控制器300可以为使用者提供至少两个选择。在第一选择中，能量预算保持在先前输入的水平。该选择将允许调节设定值以提供更多舒适度，例如在冬天提供更多热量或在夏天提供更多冷量。在第二选择中，设定值保持在计算的水平。该选择将提供与先前选择相同的舒适水平但不使用比预算更少的能量。

如果预测是不利的，系统控制器300可以为使用者提供至少两种类似的选择。在第一选择中，能量预算保持在先前输入的水平。该选择必须调节设定值使得提供更少的舒适度，例如在冬天提供更少热量或在夏天提供更少冷量。在第二选择中，设定值保持在计算的水平。该选择将提供与先前选择相同的舒适水平但不使用比预算更多的能量。

当预测是有利的或不利的，系统控制器300可以自动进行默认动作而不问使用者如何响应预测。就是说，当预测到天气急剧变化时，系统控制器300可以将能量预算始终保持在先前给定水平或可以始终将设定值保持在先前计算水平。然后系统控制器300可以通知使用者默认动作已经发生并且可以给使用者机会以拒绝默认动作。

另外或可选的，如果时间周期的开始阶段预测是不利的但是时间周期的结尾预测是有利的，系统控制器300可以在时间周期的开始时期允许超出能量预算，因为知道在时间周期的结束时期有利天气可能允许满足整个时间周期的全部预算。如果时间周期的开始阶段预测是有利的但是时间周期的结尾预测是不利的，系统控制器300可以通过降低时间周期开始时期的能量使用量试图满足整个时间周期的全部预算，因为已经知晓在时间周期的结束时需要更多能量。系统控制器300可以进行这种自动操作或可以问使用者是否应该进行这种操作。

在一个实施例中，当接近时间周期的开始时期的实际能量使用量可以导致整个时间周期的使用量显著高于或显著低于整个时间周期的预算使用量时，可以应用类似的选择。例如，使用者可以输入一个月周期的能量预算到系统控制器300中。如果接近该月开始阶段的实际天气情况已经有利了，接近该月开始阶段的能量使用量可以低于预算。在这种情形下，先前输入的能量预算和设定值可以保持，结果整个月份使用的能量少于预算。可选地，通过调节设定值可以在该月的剩余日子内提供更高舒适度使得该月的全部能量预算能被使用。如果接近该月开始的实际天气情况已经不利了，接近该月开始的能量使用量可能高于预算。在这种情形下，先前输入的能量预算和设定值可以保持，并且整个月份使用的能量比预算多。可选地，可调节设定值使得不超出该月的能量预算，结果该月的剩余日子内提供更低的舒适度。

在一个实施例中，系统控制器300可以自动通知使用者用于时间周期第一部分的实际能量使用量已经显著高于或显著低于预期，从而使用者希望可以调节能量预算和/或设定值。然后使用者选择调节如上所述的能量预算和/或设定值。另外或可选地，系统控制器300可以为使用者提供手动地检查时间周期初始部分的能量使用量并且如所需地调节能量预算和/或设定值用于时间周期的剩余日子的能力。

在一个实施例中，系统控制器300可以为使用者提供以下能力：当异常情况发生时令其手动地、临时地超越能量预算和其相关设定值。例如，在供冷季节已经邀请许多客人到家里的房屋主人希望临时超出能量预算以提供额外冷量以克服由于额外居住者产生的身体热量。作为另一个例子，在供热季节，房屋主人可以通过自己选择来满足一位对于供暖设定值不舒服的客人。在这种情形下，房屋主人可以临时超出能量预算以在有客人的情况下允许提供额外的热量。

在这种方式下，使用者能有效“购买”更高的舒适度用于一段时间。就是说，能量预算和/或设定值不需要在整个预算时间周期内维持不变，要么一个改变一段时间，要么两个都改变一段时间。当以这种方式临时“购买”额外的舒适度，HVAC系统310不能回到初始设定值，因此可能承受能量预算的改变。

在一个实施例中，响应于使用者输入设定值用于超额用量，系统控制器300可以显示超额用量的预计花费。例如，如果使用者将输入值加入系统控制器300，指示希望第二天将冷却设定值从78°F改变到72°F，系统控制器可以显示这种改变将花费例如$8.57。知道超额用量的预计花费后，使用者可以接受超额用量设定值或输入不同的超额用量设定值以知道不同超额用量设定值的预计花费。

当使用者希望结束超额用量，使用者可以将输入值加入系统控制器300，指示应当结束超额用量。在一个实施例中，系统控制器300然后可以自动重新计算并且重新调节设定值到不同于先前超额用量设定的水平从而使能量花费回到能量预算。例如，在供热季节，系统控制器300可以决定70°F温度设定值将满足给定能量预算并且可以在该设定值运行HVAC系统。临时能量预算超额用量随后可被用于提供额外的热量以在能量预算周期内达到时间周期的更高的设定值。在超额结束时，系统控制器300可以重新计算并且重新设定温度设定值，例如，68°F用于能量预算周期的剩余时间以补偿额外热量的临时使用和满足最初的能量预算。

在一个可选的实施例中，系统控制器300可以忽略关于能量预算的临时超额。就是说，在接收指示后结束超额，系统控制器300可使设定值回到其超额前的水平，忽略超额期间考虑设定值用于能量预算周期的剩余日子内使用的额外的能量，并且由于超额从而允许整个能量预算周期内超出能量预算。系统控制器300可以执行这些选择中的一个座位默认值和/或可以为使用者提供选择以选择这些选择中的一个。

另外，系统控制器300可以提供在传统方式下运行HVAC系统310的能力。就是说，使用者可以容易地输入所需设定值，并且HVAC系统310将开始循环和结束循环以保持该设定值而无需考虑能量预算。

在一个实施例中，与能量预算仅应用于HVAC系统310相比，能量预算可以应用于整个建筑320。就是说，一段能量预算周期内的能量使用量可以是已知的或者假定用于建筑320中的所有能量使用部件而不是HVAC系统310。然后设定值可被计算用于HVAC系统310使得HVAC系统310的总能量使用量加上那段周期中非HVAC部件的能量使用量在给定能量预算范围内。非HVAC系统能量使用量例如可通过使用者输入的数据决定，该数据关于其它能量使用部件的实际能量使用量，例如器具和灯；非HVAC系统能量使用量的使用者输入评价；通过例如自动系统监测或历史数据的自动恢复决定的历史能量使用量；类似建筑的实际或预计能量使用量；或其它资源。相比基于能量预算的HVAC系统来说，这种全建筑能量预算对系统控制器300的使用者来说更有意义，因为使用者更能知道建筑320的总能量使用量或能量花费，例如通过电费账单表示，而不是单独知道HVAC系统310的能量使用量。

在一个实施例中，能量预算可通过在减少容量下运行HVAC系统310的一个或多个部件而满足。就是说，在运行HVAC系统的传统方式下，温度设定值通过在不同的时间长度下开关循环HVAC系统而保持。在一个实施例中，温度设定值通过临时减少HVAC系统310的至少一个部件的能量使用量被替代保持。例如，风扇或电机的速度可在全容量和减少的容量之间循环以保持温度设定值。

附图4是示出运行HVAC系统的方法的实施例的流程图。在方框410，HVAC系统的系统控制器接收能量预算输入。能量预算可以是指定时间周期内被HVAC系统使用的能量值，指定时间周期内花费在运行HVAC系统的金额，指定之间周期内HVAC系统运行所在的建筑中花费能量的金额，或能量预算信息的其它类型。在方框420，系统控制器计算HVAC系统的设定值，其将使指定时间周期内运行HVAC系统使用的能量值满足能量预算。计算可以基于能量预算和其它数据，例如HVAC系统运行参数、天气信息和/或电费率。在方框430，系统控制器使HVAC系统在计算的设定值下运行。在方框440，一段时间过去后，系统控制器比较一段时间周期的实际能量使用量和计算用于一段时间周期内的能量值。

在方框450，系统控制器决定实际能量使用量是否在计算的能量使用量的预定范围内。例如，预定范围可以是高于或低于计算的美元量的指定量的美元，高于或低于计算的电量的指定的电量或其它指定范围。范围可以通过HVAC系统的厂商、HVAC系统的使用者或其它实体设定。如果实际能量使用量在计算的能量使用量的预定范围内，然后在方框460系统控制器继续在当前设定值下运行HVAC系统。如果实际能量使用量不在计算的能量使用量的预定范围内，然后在方框470，系统控制器计算可以允许能量使用量用于整个时间周期以满足能量预算的新的设定值。然后过程回到方框430，系统控制器使HVAC系统在新的设定值下运行。

图5示出典型的、通用处理器(例如电子控制器或计算机)系统1300，其包括适用于执行这里公开的一个或多个实施例的处理部件1310。除了处理器1310(其可作为中央处理器或CPU)外，系统1300可包括网络连通装置1320、随机存取存储器(RAM)1330、只读存储器(ROM)1340、二级存储器1350和输入/输出(I/O)装置1360。在这种情形下，这些部件的一些可能不存在或可能结合到具有彼此或未示出的其它部件的不同组合中。这些部件可位于单个物理实体中或位于多于一个的物理实体中。这里描述的通过处理器1310进行的任何操作可通过处理器1310单独处理或通过处理器1310与图中示出或未示出的一个或多个部件结合起来处理。

处理器1310执行指令、代码、计算机程序或字母，其可能从网络连通装置1320、RAM1330、ROM1340或二级存储器1350(其可能包括不同的磁盘数据库例如硬盘、软盘、光盘或其它驱动)存取。虽然只示出一个处理器1310，但是可能存在多个处理器。因此，虽然指令可通过处理器执行而被讨论，但是指令可被同时、连续、或被一个或多个处理器执行。处理器1310可作为一个或多个CPU碎片执行。

网络连通装置1320可采用调制解调器、调制解调器库、以太网装置、通用串行部线(USB)界面装置、串行界面、令牌网装置、光纤分布式数据接口(FDDI)装置、无线局域网(WLAN)装置、例如码分多址联接方式(CDMA)装置的无线电收发信机装置、用于移动通信(GSM)无线电收发信机装置的全球系统、用于微波存取(WiMAX)装置的全世界互用性、和/或用于连接网络的其它众所周知的装置的形式。这些网络连通装置1320能使处理器1310与因特网或一个或多个无线电通讯网络或其它网络通信，处理器1310可以接收信息或处理器1310可以输出信息。

网络连通装置1320也能包括一个或多个无线电收发机部件1325，其能传输和/或接收电磁波形式的无线数据，例如无线电频率信号或微波频率信号。可选地，数据可以在导电体内或导电体表面传播、在同轴电缆内传播、在波导管内传播、在光学介质例如光纤中传播或在其它介质中传播。无线电收发机部件1325可包括单独的接收和传输单元或单个无线电收发机。通过无线电收发机1325传输或接收的信息可包括已经被处理器1310处理过的数据或将被处理器1310执行的指令。这种信息可从网络接收并且输出到网络，例如以计算机数据基带信号或插入载波中的信号方式。数据可根据不同序列定制，希望用于处理或产生数据、传输或接收数据。当前使用的基带信号、插入载波中的信号或其它类型的信号或今后显示的信号可作为传输介质并且可根据本领域技术人员已知的多种方法产生。

RAM1330可被用于存储短暂数据并且或许用于存储通过处理器1310执行的指令。ROM1340是非短暂记忆装置，其典型地具有比二级存储器1350的存储容量小的存储容量。ROM1340可被用于存储指令和在指令的执行过程中读取的可能数据。存取RAM1330和ROM1340明显快于二级存储器1350。二级存储器1350典型地由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器构成，并且可能用于数据的非短暂存储或者如果RAM1330存储量不够大从而不能保存所有工作数据时作为溢出数据存储装置。当选择执行这种程序或需要信息时，二级存储器1350可用于存储下载到RAM1330中的程序或指令。

I/O装置1360可以包括液晶显示器(LCDs)、触屏显示器、键盘、开关、拨号盘、鼠标、轨迹球、录音设备、读卡机、读带机、打印机、视频监视器、变频器、传感器或其它众所周知的输入或输出装置。同样，无线电收发机1325可被视为I/O装置1360的部件，用于取代或作为网络连通装置1320的额外部件。

至少公开了一个实施例，且本领域技术人员对实施例和/或实施例的特征的改变、结合和/或改进均落入本公开的范围。经实施例的结合、集成和/或省略实施例特征而得到的可选实施例也在本公开的范围内。特别规定数值范围或限制，这种明确的范围或限制应当已知包括相同数量的重复的范围或限制，落入规定的范围或限制内(例如，从大约1到大约10包括2、3、4等等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等等)。例如，只要公开了具有下限R1和上限Ru的数值范围，任何落入该范围的数值也明确公开。特别地，明确公开落入该范围的以下数值：R＝R1+k*(Ru-R1)，其中k随着1％的增量从1％到100％变化，即，k是1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，如上限定的通过两个R数值限定的任何数值范围也明确公开了。关于权利要求中的任何元件的术语“任选的”的使用意味着元件是必须的或可选的，或者元件不是必须的等两个选择都在权利要求的范围内。较宽术语的使用例如“包括”、“包含”和“具有”应当理解为为较窄术语例如“由……组成”、“本质上由……组成”和“基本上由……组成”提供支持。因此，保护范围不被上述术语限制，但是由以下权利要求限定，范围包括权利要求主题的全部等价物。每一个和每个权利要求如进一步公开的被结合到说明书和权利要求中的本发明的实施例中。

Claims (20)

1.一种用于运行加热、通风和/或空调(HVAC)系统的方法，包括：

接收指定时间周期的HVAC系统的能量预算的输入；

确定HVAC系统的设定值，所述设定值将使在指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算；并且

在所述设定值处运行HVAC系统。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

计算部分指定时间周期内在设定值下由HVAC系统预期使用的能量的量；

测量部分指定时间周期内由HVAC系统使用的实际的能量的量；

比较计算的能量的量和实际的能量的量；

当实际的能量的量在计算的能量的量的预定范围内时，继续在设定值处运行HVAC系统；并且

当实际的能量的量不在计算的能量的量的预定范围内时，确定新的设定值，该新的设定值将使指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算并且在该新的设定值下运行HVAC系统。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：当实际的能量的量不在计算的能量的量的预定范围内时，提供以下至少一种选择：

选择不同的设定值以维持能量预算；和

选择不同的能量预算以维持设定值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中输入的能量预算是以下述至少一个为单位的：

能量使用量；和

货币支出。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

显示能量预算的输入的设定值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中基于能量预算和以下至少之一决定所述设定值：

关于HVAC系统的信息；

关于类似于HVAC系统的系统的信息；和

天气信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其中关于HVAC系统的信息是以下至少一个：

HVAC系统的类型；

HVAC系统的尺寸；

HVAC系统的效率；

HVAC系统的能量成本率；

由HVAC系统的厂商提供的HVAC系统的性能参数；

安装有HVAC系统的建筑的结构参数；和

安装有HVAC系统的建筑的尺寸参数。

8.根据权利要求6所述的方法，其中关于类似的HVAC系统的信息是以下至少一个：

类似的HVAC系统的类型；

类似的HVAC系统的尺寸；

类似的HVAC系统的效率；

类似的HVAC系统的能量成本率；

由类似的HVAC系统的厂商提供的类似的HVAC系统的性能参数；

安装有类似的HVAC系统的建筑的结构参数；和

安装有类似的HVAC系统的建筑的尺寸参数。

9.根据权利要求6所述的方法，其中天气信息是以下至少一个：

有关HVAC系统的当前天气状况；

有关HVAC系统的历史天气信息；

安装HVAC系统后所收集的天气信息；和

有关HVAC系统的天气预测。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

基于指定时间周期的未来部分的天气预测，自动调节指定时间周期的未来部分的设定值。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

提供超出设定值或能量预算中的至少一个的能力。

12.一种用于加热、通风和/或空调(HVAC)系统的系统控制器，所述系统控制器包括：

处理器，其配置用于：

接收指定时间周期内HVAC系统的能量预算的输入；

决定HVAC系统的设定值，所述设定值将使指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算；并且

在所述设定值处运行HVAC系统。

13.根据权利要求12所述的系统控制器，其中所述处理器进一步配置用于：

计算部分指定时间周期内在所述设定值处由HVAC系统预期使用的能量的量；

测量部分指定时间周期内由HVAC系统使用的实际的能量的量；

比较计算的能量的量和实际的能量的量；

其中，当实际的能量的量是在计算的能量的量的预定范围内时，继续在所述设定值处运行HVAC系统；并且

其中，当实际的能量的量不在计算的能量的量的预定范围内时，决定新的设定值，该新的设定值将使指定时间周期内运行HVAC系统所使用的能量的量满足能量预算并且在该新的设定值处运行HVAC系统。

14.根据权利要求13所述的系统控制器，其中，当实际的能量的量不在计算的能量的量的预定范围内时，所述系统控制器提供以下至少一种选择：

选择不同的设定值以维持能量预算；并且

选择不同的能量预算以维持所述设定值。

15.根据权利要求12所述的系统控制器，其中所述系统控制器接受的能量预算输入是以下述至少一个为单位的：

能量使用量；和

货币支出。

16.根据权利要求12所述的系统控制器，其中所述系统控制器显示能量预算输入的设定值。

17.根据权利要求12所述的系统控制器，其中所述系统控制器基于能量预算和以下至少之一决定所述设定值：

关于HVAC系统并且在部署系统控制器之前提供给系统控制器的信息；

关于HVAC系统并且在部署系统控制器之后提供给系统控制器的信息；

关于类似于HVAC系统的系统并且在部署系统控制器之前提供给系统控制器的信息；

关于类似于HVAC系统的系统并且在部署系统控制器之后提供给系统控制器的信息；

在部署系统控制器之前提供给系统控制器的天气信息；和

在部署系统控制器之后提供给系统控制器的天气信息。

18.根据权利要求12所述的系统控制器，其中所述系统控制器基于指定时间周期的未来部分的天气预测自动调节指定时间周期的未来部分的设定值。

19.根据权利要求12所述的系统控制器，其中所述系统控制器提供超出设定值或能量预算的至少一个的能力。

20.一种加热、通风和/或空调(HVAC)系统，包括：

配置用于在设定值处运行HVAC系统的系统控制器，所述设定值是基于输入到所述系统控制器中的能量预算由所述系统控制器确定的。