JP7178389B2 - 可変冷媒流量システムのコントローラ、及び同システムの機器を動作させる方法 - Google Patents

可変冷媒流量システムのコントローラ、及び同システムの機器を動作させる方法 Download PDF

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関連出願の相互参照
この出願は、2019年7月16日に出願された米国特許出願第16/512,712号の利益及び優先権を主張し、この特許出願の全開示は、参照によって本明細書に組み入れられる。
本開示は、一般に、可変冷媒流量(VRF-variable refrigerant flow)システムに関する。VRFシステムは、典型的に、1つ以上の室外VRFユニットを含み、これらは冷媒を加熱及び/又は冷却するために電力を消費する。VRFシステムはまた、典型的に、建物の様々な空間に配置された複数の室内VRFユニットを含み、その各々が、室外VRFユニットから冷媒を受け取り、この冷媒を使って熱を特定の空間へと、又はそこから外に伝達する。
米国特許第9,235,657号明細書
本開示の1つの実装は、可変冷媒流量システム用のコントローラである。コントローラは、プロセッサと、メモリ記憶命令とを含み、命令は、プロセッサによって実行されるとプロセッサに、構造内の複数のゾーンを識別することと、ゾーングループを定義するゾーングルーピングを生成し、ゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされてゾーングループのそれぞれを形成するかを指定することと、ゾーングルーピングに対応する成功メトリック値を生成し、対応するゾーングルーピング制御の実現可能性を示すことと、成功メトリック値に基づいてゾーングルーピングを選択することと、選択されたゾーングルーピングを使用して、可変冷媒流量システムの機器を動作させてゾーンに加熱又は冷却を提供することと、を含む動作を実行させる。
いくつかの実施形態では、プロセッサは、ゾーングルーピング内のゾーンの履歴ゾーン温度設定点、ゾーングルーピング内のゾーンの履歴ゾーン動作モード、及びゾーングルーピング内のゾーンの場所のうちの少なくとも1つを含む、ゾーングルーピングに関連するデータを分析する。
いくつかの実施形態では、ゾーンは、選択されたゾーングルーピング内のゾーンの環境を制御するためのデバイスを含む。
いくつかの実施形態では、コントローラは、選択されたゾーングルーピングを含む出力に基づいてシステムモデルを生成するシステム識別モジュールを含む。
いくつかの実施形態では、動作は、複数のゾーングループを定義する特定のゾーングルーピングである1つのゾーングルーピングを生成し、複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて複数のゾーングループのそれぞれを形成するかを指定することを更に含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値を生成することは、ゾーングループ内の範囲外のゾーンを識別する外れ値検出技術を選択し、範囲外のゾーン、及び特定のゾーングルーピングに含まれるゾーンの総数を使用して成功メトリック値を計算することを含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値を生成することは、室外気温及び室外気相対湿度値に基づいて推定熱外乱負荷を計算し、推定熱外乱負荷の分散を計算することを含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値を生成することは、ゾーンの環境を制御するデバイスに関連するデータに基づいて、ゾーングルーピングの組み合わせに関連する運用コスト値を計算することを含む。
本開示の別の実装は、可変冷媒流量システムの機器を動作させる可変冷媒流量システム用のコントローラである。コントローラは、構造内の複数のゾーンを識別するゾーン識別器と、ゾーングループを定義し、ゾーン識別器によって識別されたゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされてゾーングループのそれぞれを形成するかを指定する、ゾーングルーピング生成器モジュールと、ゾーングルーピング生成器モジュールによって生成されたゾーングルーピングに対応する成功メトリック値を生成し、対応するゾーングルーピング制御の実現可能性を示す、成功メトリック計算器と、成功メトリック計算器によって生成された成功メトリック値に基づいて、選択されたゾーングルーピングを判定する成功メトリック比較器と、選択されたゾーングルーピングを使用して、ゾーンに加熱又は冷却を提供する可変冷媒流量システムの機器を動作させるための制御信号を生成する制御信号生成器と、を含む。
いくつかの実施形態では、ゾーンは、選択されたゾーングルーピングのゾーンの環境を制御するデバイスを含む。
いくつかの実施形態では、コントローラは、選択されたゾーングルーピングを含む出力に基づいてシステムモデルを生成するシステム識別モジュールを含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値計算器は、外れ値検出技術を実行してゾーングループ内の範囲外のゾーンを識別し、範囲外のゾーン、及び特定のゾーングルーピングに含まれるゾーンの総数を使用して成功メトリック値を計算する。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値計算器は、室外気温及び室外気相対湿度値に基づいて推定熱外乱負荷を計算し、推定熱外乱負荷の分散を計算する。
いくつかの実施形態では、成功メトリック計算器は、ゾーンの環境を制御するデバイスに関連するデータに基づいて、ゾーンのグルーピングに関連する運用コスト値を計算する。
本開示の更に別の実装は、複数のゾーンに加熱又は冷却を提供するために、可変冷媒流量システムの機器を動作させる方法である。方法は、構造内の複数のゾーンを識別することと、ゾーングループを定義するゾーングルーピングを生成し、どのゾーンが一緒にグルーピングされて各ゾーングループを形成するかを指定することと、ゾーングルーピングに対応する成功メトリック値を生成し、対応するゾーングルーピング制御の実現可能性を示すことと、成功メトリック値に基づいてゾーングルーピングを選択することと、選択されたゾーングルーピングを使用して、可変冷媒流量システムの機器を動作させてゾーンに加熱又は冷却を提供する制御信号を生成することと、を含む。
いくつかの実施形態では、選択されたゾーングルーピングを使用して制御信号を生成することは、選択されたゾーングルーピングに基づいてシステム識別を実行してシステムモデルを生成することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、複数のゾーングループを定義する特定のゾーングルーピングである1つのゾーングルーピングを生成し、複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて複数のゾーングループのそれぞれを形成するかを指定することを含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値を生成することは、ゾーングループ内の範囲外のゾーンを識別する外れ値検出技術を選択し、範囲外のゾーン、及び特定のゾーングルーピングに含まれるゾーンの総数を使用して成功メトリック値を計算することを含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値を生成することは、室外気温及び室外気相対湿度値に基づいて推定熱外乱負荷を計算し、推定熱外乱負荷の分散を計算することを含む。
いくつかの実施形態では、成功メトリック値を生成することは、ゾーンの環境を制御するデバイスに関連するデータに基づいて、ゾーングルーピングの運用コスト値を計算することを含む。
当業者であれば、本概要が単なる例示であり、いかなる方法でも制限することを意図するものではないことを理解するであろう。請求項によってのみ定義されるような、本明細書で説明されるデバイス及び/又はプロセスの他の態様、発明の特徴及び利点は、添付の図面と併せて、本明細書に記載される詳細な説明において明らかになるであろう。
例示的な実施形態による、建物のための可変冷媒流量システムの第1及び第2の図である。 例示的な実施形態による、建物のための可変冷媒流量システムの詳細図である。 例示的な実施形態による、図2の可変冷媒流量システムを用いて実装されたVRFコントローラのブロック図である。 例示的な実施形態による、図3のVRFコントローラを用いて実装されたゾーングルーピング生成器のブロック図である。 例示的な実施形態による、図4のゾーングルーピング生成器によって生成されたゾーングルーピングの第1の例である。 例示的な実施形態による、図4のゾーングルーピング生成器によって生成されたゾーングルーピングの第2の例である。 例示的な実施形態による、ゾーングルーピング生成を含む一般的なVRF制御プロセスのフローチャートである。 例示的な実施形態による、図6のVRF制御プロセスにおいて実施されるゾーングルーピング生成プロセスのフローチャートである。 例示的な実施形態による、図7のゾーングルーピング生成プロセスにおいて実施される第1の成功メトリック計算プロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、図7のゾーングルーピング生成プロセスにおいて実施される第2の成功メトリック計算プロセスを示すフローチャートである。
概要
特定の例示的な実施形態を詳細に示す図に移る前に、本開示が説明に表されるか又は図に示される詳細又は方法論に限定されないことを理解されたい。本明細書で使用される用語は説明目的のみに過ぎず、限定的なものだと解釈すべきではないことも理解されるべきである。
一般に図面を参照すると、いくつかの実施形態による、可変冷媒流量(VRF)システム及びその構成要素が示されている。いくつかの実施形態によれば、VRFシステムは、VRFシステムに含まれる機器を動作させるように構成されたVRFコントローラを含む。いくつかの実施形態によれば、VRFコントローラは、制御信号を使用してVRFシステムに含まれる機器を動作させて、構造に含まれる様々な空間に対して加熱及び/又は冷却負荷を提供するように構成されている。いくつかの実施形態によれば、VRFコントローラによって使用される制御アルゴリズムを簡略化するために、構造に含まれる様々な空間をグルーピングして一緒に1つ以上のゾーングループを形成し得る。1つ以上のゾーングループを生成する際、ユーザは、各ゾーングループの動作に対する成功の可能性には気付き得ない。
いくつかの実施形態によれば、1つ以上のゾーングループの生成を支援するために、VRFコントローラは、構造に含まれる各ゾーンを識別し、様々なゾーングルーピングの組み合わせを生成し、各ゾーングルーピング内の各ゾーンに関連するデータを分析し、分析されたデータに基づいて各ゾーングルーピングに対する1つ以上の成功メトリック値を計算し、最も高い成功メトリック値に基づいて1つ以上の選択されたゾーングルーピングを出力する、ように構成されている。特定のゾーングルーピングに対して計算された各成功メトリック値は、特定のゾーングルーピングに対して生成されたシステムモデルを使用して制御される特定のゾーングルーピング制御の実現可能性を表す。(1つ以上の他のゾーングルーピングに対して計算された成功メトリック値にと比較して)特定のゾーングルーピングに対して最大の成功メトリック値が計算される場合では、最大の成功メトリック値は、特定のゾーングルーピングが1つ以上の他のゾーングルーピングと比較して最も実現可能な制御オプションを表していることを示し得る。より具体的には、最も実現可能な制御オプションは、特定のゾーングルーピングに対して生成されたモデルを使用して、建物機器が最も正確に制御できる環境を備えた特定のゾーングルーピングを表し得る。例えば、第1の成功メトリック値は、第1のゾーングルーピングに対して0.95の値になるように計算され、第2の成功メトリック値は、第2のゾーングルーピングに対して0.80の値になるように計算される。第1の成功メトリック値が第1及び第2の成功メトリック値の最大値であることに基づいて、第1の成功メトリック値は、第1のゾーングルーピングがより実現可能な制御オプションであることを示し得る。有利なことに、VRFコントローラは、ゾーングルーピングの様々な組み合わせを生成し、各ゾーングルーピングに対する成功メトリック値を計算し、最大の成功メトリック値に基づいて最大の制御実現可能性を有する特定のゾーングルーピングを判定することによって、ユーザが実行するゾーングルーピングの反復回数を低減することにより、VRFシステムのコミッショニングでユーザを支援する。
可変冷媒流量システム
ここで図1A~図1Bを参照すると、いくつかの実施形態による、可変冷媒流量(VRF)システム100が示される。VRFシステム100は、1つ以上の室外VRFユニット102と複数の室内VRFユニット104とを含むように示される。室外VRFユニット102は建物外に位置し得、冷媒を加熱又は冷却するように動作し得る。室外VRFユニット102は、液相、気相、及び/又は加熱気相(super-heated gas phase)間で冷媒を変換するために電気を消費し得る。室内VRFユニット104は建物内の様々な建物ゾーン全体にわたって分散され得、加熱又は冷却された冷媒を室外VRFユニット102から受け取り得る。各室内VRFユニット104は、室内VRFユニット104が位置する特定の建物ゾーンに対して温度制御を与えることができる。用語「室内」は、室内VRFユニット104が通常は建物内に位置するということを表すために使用されるが、いくつかのケースでは、1つ以上の室内VRFユニットは、例えばパティオ、入口通路、歩道等を加熱/冷却するために「室外」(すなわち建物外に)位置する。
VRFシステム100の1つの利点は、他の室内VRFユニット104が加熱モードで動作する一方で、いくつかの室内VRFユニット104が冷却モードで動作し得るということである。例えば、室外VRFユニット102及び室内VRFユニット104の各々は、加熱モード、冷却モード、又はオフモードで動作することができる。各建物ゾーンは、独立して制御することができ、異なる温度セットポイントを有することができる。いくつかの実施形態では、各建物は、建物の外側(例えば、屋上)に位置する最大3つの室外VRFユニット102と、建物全体にわたって(例えば、様々な建物ゾーンに)分配される最大128の室内VRFユニット104とを有する。建物ゾーンは、他の可能性もあるが、アパートユニット、オフィス、小売りスペース、及び共用領域を含み得る。いくつかのケースでは、様々な建物ゾーンは、多様なテナントにより所有される、リースされる、又はそうでなければ占有され、すべてVRFシステム100によりサービスされる。
VRFシステム100のために多くの異なる構成が存在する。いくつかの実施形態では、VRFシステム100は、各室外VRFユニット102が単一の冷媒還流管と単一の冷媒出口管とに接続する二重配管システムである。二重配管システムでは、室外VRFユニット102のすべては、加熱された冷媒又は冷却された冷媒のうちの一方だけが単一冷媒出口ラインを介し供給され得るので、同じモードで動作し得る。他の実施形態では、VRFシステム100は、各室外VRFユニット102が冷媒還流管と高温冷媒出口管と低温冷媒出口管とに接続する三重配管システムである。三重配管システムでは、二重冷媒出口管を介して加熱と冷却の両方を同時に提供することができる。三重配管VRFシステムの例は、図2を参照し詳細に説明される。
ここで図2を参照すると、例示的な実施形態による、VRFシステム200を示すブロック図が示される。VRFシステム200は、室外VRFユニット202、いくつかの熱回収ユニット206、及びいくつかの室内VRFユニット204を含むように示される。図2は1つの室外VRFユニット202を示しているが、複数の室外VRFユニット202を含む実施形態も本開示の範囲に含まれる。室外VRFユニット202は、コンプレッサ208、ファン210、又は冷媒を液相、気相、及び/又は超高温気相間で変換するように構成された他の電力消費冷却部品を含み得る。室内VRFユニット204は、建物内の様々な建物ゾーン全体にわたって分散され得、加熱又は冷却された冷媒を室外VRFユニット202から受け取り得る。各室内VRFユニット204は、室内VRFユニット204が位置する特定建物ゾーンの温度制御を提供し得る。熱回収ユニット206は、室外VRFユニット202と室内VRFユニット204との間の冷媒の流れを(例えばバルブを開閉することにより)制御でき、室外VRFユニット202によりサービスが提供される加熱又は冷却負荷を最小化できる。
室外VRFユニット202は、コンプレッサ208及び熱交換器212を含むように示される。コンプレッサ208は、冷媒を熱交換器212と室内VRFユニット204との間で循環する。コンプレッサ208は、VRFコントローラ214によって制御される可変周波数で動作する。高周波では、コンプレッサ208は、より大きな伝熱容量を室内VRFユニット204に与える。コンプレッサ208の消費電力は、コンプレッサ周波数に比例して増加する。
熱交換器212は、VRFシステム200が冷却モードで動作する際には凝縮器(冷媒が室外気に排熱することを可能にする)として、又はVRFシステム200が加熱モードで動作する際には蒸発器(冷媒が室外気から吸熱することを可能にする)として機能することができる。ファン210は、熱交換器212を介し気流を供給する。ファン210の速度は、(例えば、VRFコントローラ214により)調整されて、熱交換器212内の冷媒への又は冷媒からの熱伝達速度を変調することができる。
各室内VRFユニット204は、熱交換器216及び膨張バルブ218を含むように示されている。熱交換器216のそれぞれは、室内VRFユニット204が加熱モードで動作するときは凝縮器(冷媒が熱を部屋又はゾーン内の大気に排熱することを可能にする)として、又は室内VRFユニット204が冷却モードで動作するときには蒸発器(冷媒が部屋又はゾーン内の大気から吸熱することを可能にする)として機能し得る。ファン220は、熱交換器216を介し気流を供給する。ファン220の速度は、熱交換器216内の冷媒への又はそれからの伝熱速度を変調するように調整され得る(例えば室内ユニット制御回路222により)。
図2では、室内VRFユニット204は冷却モードで動作するように示される。冷却モードでは、冷媒は、冷却ライン224を介し室内VRFユニット204へ供給される。冷媒は、膨張バルブ218によって低温低圧状態に膨張され、建物内の部屋又はゾーンから吸熱するために熱交換器216(蒸発器として機能する)中を流れる。次に、加熱された冷媒は戻りライン226を介し室外VRFユニット202へ逆流し、コンプレッサ208により熱い高圧状態に圧縮される。圧縮された冷媒は、熱交換器212(凝縮器として機能する)中を流れ、室外気に排熱する。冷却された冷媒は冷却ライン224を介し室内VRFユニット204へ戻すことができる。冷却モードでは、流量調節バルブ228が閉じられ得、膨張バルブ230は完全に開放され得る。
加熱モードでは、冷媒は、加熱ライン232を介し熱い状態の室内VRFユニット204へ供給される。高温冷媒は、熱交換器216(凝縮器として機能する)中を流れ、建物の部屋又はゾーン内の空気に排熱する。次に、冷媒は、冷却ライン224を介し室外VRFユニット(図2に示す流れ方向とは反対方向)へ逆流する。冷媒は膨張バルブ230により冷たい低圧状態へ膨張され得る。膨張された冷媒は熱交換器212(蒸発器として機能する)を貫流し、室外気から熱を吸収する。加熱された冷媒は、コンプレッサ208により圧縮され、熱い圧縮状態の加熱ライン232を介し室内VRFユニット204へ戻すことができる。加熱モードでは、流量調節バルブ228は、コンプレッサ208からの冷媒が加熱ライン232に流入し得るように完全に開放され得る。
図2に示すように、各室内VRFユニット204は室内ユニット制御回路222を含む。室内ユニット制御回路222は、建物ゾーン温度設定点に応答して、又は建物ゾーンへ加熱/冷却を提供するようにとの他の要求に応答して、ファン220及び膨張バルブ218を含む、室内VRFユニット204の構成要素の動作を制御する。室内ユニット制御回路222はまた、室内VRFユニット204が必要とする熱伝達容量を特定し、室外VRFユニット202が対応する容量で動作して、室内VRFユニット204に加熱/冷却された冷媒を提供し、室内VRFユニット204が所望のレベルの加熱/冷房をその建物ゾーンに提供することを求める要求を室外VRFユニット202へ送信し得る。
各室内ユニット制御回路222は、1つ以上のセンサ250及びユーザ入力装置252に通信可能に連結されているように示される。いくつかの実施形態では、1つ以上のセンサ250は、温度センサ(例えば、室内気温を測定する)、湿度センサ、及び/又は室内VRFユニット204によりサービスが提供される建物ゾーンの他のいくつかの環境条件を測定するセンサを含み得る。いくつかの実施形態では、1つ以上のセンサは、建物ゾーン内の1人又は複数の人物の存在を検出し、その建物ゾーンの占有の表示を室内ユニット制御回路222に提供するように構成された占有検出器を含む。
各ユーザ入力装置252は、対応する室内ユニット204によりサービスが提供される建物ゾーン内に位置し得る。ユーザ入力装置252により、ユーザは、建物ゾーンの加熱又は冷房を求めるVRFシステム200に対する要求及び/又はその建物ゾーンの加熱/冷房を停止するようにとのVRFシステム200のための要求を入力し得る。各種の実施形態によれば、ユーザ入力装置252は、スイッチ、ボタン、ボタン群、サーモスタット、タッチスクリーンディスプレイ等を含み得る。それによって、ユーザ入力装置252により、ユーザはユーザが望むときにVRFシステム200を制御して、加熱/冷房を受けることが可能となる。
室内ユニット制御回路222はそれにより、建物ゾーンの占有の表示を(例えば、センサ250の占有検出器及び/又はユーザ入力装置252を介したユーザ入力から)受け取り得る。それに応答して、室内ユニット制御回路222は、要求された動作容量で動作して、冷媒を室内ユニット204に提供するようにとの室外VRFユニット202のための新しい要求を生成し得る。室内ユニット制御回路222はまた、建物ゾーンが占有されていないとの表示を受け取り、それに応答して、室外VRFユニット202に対して要求された容量での動作を停止するように指示する信号を生成し得る。室内ユニット制御回路222はまた、例えばファン220をオン/オフする信号を生成することにより、室内ユニット204の各種の部品を制御し得る。
室外ユニット制御回路214は、1つ以上の室内ユニット制御回路222から加熱/冷房容量要求を受け取り、要求を集約して総要求動作容量を特定し得る。したがって、総要求動作容量は、各種の室内ユニット204によりサービスが提供される各種の建物ゾーンの各々の占有により影響を受け得る。多くの場合、1人又は複数の人物が最初の建物ゾーンに入り、そのゾーンに関する加熱/冷房要求がトリガされると、総要求動作容量は大きく増大し得、例えば最大動作容量に到達する。それゆえ、総要求動作容量は、各種の建物ゾーンの散発的占有の結果として、不規則に、予測不能に変化し得る。
室外ユニット制御回路214は、室外ユニット202のコンプレッサ208及び他の様々な要素を制御して、少なくとも一部に総要求動作容量に基づく動作容量で動作させるように構成される。高い動作容量では、室外ユニット202はより多くの電力を消費し、それによって用役費用が増大する。いくつかの実施形態では、VRFコントローラは可能であり得る。
VRFシステムのオペレータ、所有者、借り手等にとっては、電力消費と用役費用とを最小化してお金を節約し、環境持続可能性を向上させ、機器の摩耗損耗を減少させることなどが望ましくあり得る。いくつかのケースで、複数の企業又は人々が、例えば、参照によりその全体を本明細書に組み入れる2018年3月13日出願の米国特許出願第15/920,077号に記載されているVRFシステムのための様々な費用分配制度による、用役費用の削減から恩恵を受ける。それゆえ、以下に詳しく述べるように、制御回路214は、室外VRFユニット202の動作容量を管理して、用役費用を削減しながら建物の占有者に快適さをも提供するように構成され得る。したがって、いくつかの実施形態では、制御回路214は、両方とも参照によりその全体を本明細書に組み入れる、2017年6月29日出願の国際特許出願第US2017/039,937号、及び/又は2017年6月28日出願の米国特許出願第15/635,754号に記載されているシステム及び方法と連携して動作可能であり得る。
ゾーングルーピング成功メトリック
一般に図3~図8を参照すると、いくつかの実施形態によれば、ゾーングルーピングを生成し、生成されたゾーングルーピングのそれぞれに対して成功メトリック値を計算し、各ゾーングルーピングに対して計算された成功メトリック値に基づいて最大の制御可能性を有する1つ以上のゾーングルーピングを判定し、1つ以上のゾーングルーピングのうちの特定の1つを使用して建物制御システム内の機器を制御する、ためのシステム及び方法が示されている。いくつかの実施形態によれば、図3~図8のシステム及び方法は、建物管理システム又はHVACシステム、例えば、図1AのVRFシステム100を使用して、又はその一部として、実装することができる。説明を簡単且つ明確にするために、図3~図8の以下の説明では、VRFシステム100の要素を参照している。しかしながら、本開示の様々な実施形態は、様々なHVACシステム、BMS、及びそれらの組み合わせで実装されてもよく、VRFシステムに限定されないことに留意されたい。
ここで図3を参照すると、いくつかの実施形態による、VRFコントローラ214の詳細なブロック図300が示されている。いくつかの実施形態によれば、VRFコントローラ214は、通信インターフェース301と、プロセッサ305及びメモリ307を有する処理回路303とを含むように示されている。いくつかの実施形態では、通信インターフェース301は、VRFコントローラ214と、VRFシステム100に含まれるデバイスに対するユーザ制御、監視、及び調整を可能にするVRFシステム200(例えば、コンプレッサ208、室内ユニット204など)に含まれるデバイスとの間の通信を容易にする。
いくつかの実施形態によれば、通信インターフェース301は、VRFシステム200に含まれるデバイス又は他の外部システム若しくはデバイスとデータ通信を行うための有線又は無線通信インターフェース(例えば、ジャック、アンテナ、送信機、受信機、送受信機、有線端末など)であり得るか、又はそれらを含み得る。いくつかの実施形態では、通信インターフェース301を介する通信は、直接的(例えば、ローカル有線又は無線通信)であることも、通信ネットワーク(例えば、WAN、インターネット、セルラネットワークなど)を介することもできる。例えば、通信インターフェース301は、イーサネット(登録商標)ベース通信リンク又はネットワークを介してデータを送信及び受信するためのイーサネットカード及びポートを含み得る。別の例では、通信インターフェース301は、無線通信ネットワークを介して通信するためのWi-Fi送受信機を含み得る。更に別の例では、通信インターフェース301は、セルラ電話又は携帯電話通信送受信機を含み得る。
更に図3を参照すると、いくつかの実施形態によれば、処理回路303は、処理回路303及びその様々な構成要素が通信インターフェース301を介してデータを送受信できるように、通信インターフェース301に通信可能に接続され得る。いくつかの実施形態によれば、プロセッサ305は、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、処理構成要素のグループ、又は、他の適切な電子処理構成要素として実装され得る。
いくつかの実施形態によれば、メモリ307(例えば、メモリ、メモリユニット、記憶装置など)は、本出願で説明される様々なプロセス、層及びモジュールを完了又は促進するためのデータ及び/又はコンピュータコードを記憶するための1つ以上のデバイス(例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、ハードディスク記憶装置など)を含み得る。いくつかの実施形態では、メモリ307は、揮発性メモリ又は不揮発性メモリであることも、又はそれらを含むこともできる。いくつかの実施形態によれば、メモリ307は、データベース構成要素、オブジェクトコード構成要素、スクリプト構成要素、又は、他の任意のタイプの様々なアクティビティをサポートするための情報構造及び本出願で説明される情報構造を含み得る。いくつかの実施形態によれば、メモリ307は、処理回路303を介してプロセッサ305に通信可能に接続され、(例えば処理回路303及び/又はプロセッサ305によって)本明細書で述べる1つ以上のプロセスを実行するためのコンピュータコードを含む。
更に図3を参照すると、いくつかの実施形態によれば、メモリ307は、ゾーングルーピング生成器302、システム識別モジュール306、及び制御信号生成器310を含むように示されている。いくつかの実施形態では、ゾーングルーピング生成器302は、複数の潜在的なゾーングルーピングを生成し、潜在的なゾーングルーピングのそれぞれをスコア付け又はランク付けし、選択されたゾーングルーピング304の出力を提供するように構成されている。いくつかの実施形態によれば、選択されたゾーングルーピングのそれぞれは、システム識別及び建物制御の目的で複数の建物ゾーンをグルーピングできる異なる方法を示す。いくつかの実施形態では、システムモデル及び制御信号を生成する際に、単一のゾーングループ内のすべての建物ゾーンが単一のユニットとして取り扱われる。例えば、(そのゾーングループ内のすべてのゾーンからのデータを使用して)それぞれのゾーングループに対する異なるシステムモデルが生成され、ゾーングループのシステムモデルを使用して、そのゾーングループ内のすべてのゾーンの制御信号が生成され得る。ゾーングルーピング生成器302の機能及び方法は、以下でより詳細に説明される。いくつかの実施形態によれば、ゾーングルーピング生成器302は、選択されたゾーングルーピング304をシステム識別モジュール306に出力するように構成され得る。いくつかの実施形態では、選択されたゾーングルーピング304は、1つ以上のゾーングルーピングを含む。他の実施形態では、選択されたゾーングルーピング304は、最良のゾーングルーピングとして識別された個々のゾーンを含む。
図3に示すように、いくつかの実施形態によれば、選択されたゾーングルーピング304は、システム識別モジュール306への入力として送信される。いくつかの実施形態によれば、システム識別モジュール306は、システム識別プロセスを実行してシステムのモデルを生成するように構成されている。システム識別モジュール306によって実行できる可能なシステム識別プロセスは、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる2016年1月12日に特許付与された特許文献1に記載されている。一般に、システム識別は、例えば予測エラーを最小化することによって、建物のモデル内の指定されていないシステムパラメータを識別するプロセスである。いくつかの実施形態では、システム識別モジュール306は、ゾーングルーピング生成器302によって生成された、選択されたゾーングルーピング304内のゾーングループのそれぞれに対して、システム識別プロセスを実行するように構成され得る。
いくつかの実施形態によれば、各システム識別プロセスは、そのゾーングループ内のすべての建物ゾーンに関連する入力データ及び出力データを使用して、特定のゾーングループに対するシステムモデル308を生成する。例えば、システム識別モジュール306は、選択されたゾーングルーピング304を使用して、選択されたゾーングルーピング304の第1のゾーングループ内のすべての建物ゾーンを識別し得る。いくつかの実施形態では、システム識別モジュール306は、第1のグループの建物ゾーンに関連するトレーニングデータ(例えば、入力データ及び出力データ)を取得し、トレーニングデータを使用して第1のゾーングループのシステムモデルをトレーニングする。いくつかの実施形態によれば、システム識別モジュール306は、選択されたゾーングルーピング304内のゾーングループのそれぞれに対するこのプロセスを繰り返して、各ゾーングループに対して異なるシステムモデルを生成する。いくつかの実施形態によれば、システム識別モジュール306は、識別された各システムモデル308を提供して、信号生成器310を制御する。
いくつかの実施形態によれば、制御信号生成器310は、システム識別モジュール306からシステムモデル308を受信するように示されている。いくつかの実施形態では、制御信号生成器310は、システムモデル308を使用して、1つ以上のゾーングループの環境を制御するように動作するVRF機器314に対する適切な制御信号を生成する。いくつかの実施形態では、各システムモデル308は、ゾーングルーピング生成器302によって生成された選択されたゾーングルーピング304によって定義された特定のゾーングループに対応し、対応するゾーングループに対する制御信号を生成するために使用される。いくつかの実施形態では、制御信号生成器310は、様々なモデルベース制御方法論(例えば、状態ベースアルゴリズム、極値探索制御(ESC)アルゴリズム、比例積分(PI)制御アルゴリズム、比例積分微分(PID)制御アルゴリズム、モデル予測制御(MPC)アルゴリズム、フィードバック制御アルゴリズムなど)のうちのいずれかを使用して、制御信号312を生成する。いくつかの実施形態によれば、制御信号生成器310は、制御信号312をVRF機器314に出力するように示されている。いくつかの実施形態では、制御信号312は、VRF機器314を動作させるためのコマンドを含む。
ゾーングルーピング生成器
ここで図4を参照すると、いくつかの実施形態による、ゾーングルーピング生成器302をより詳細に示すブロック図400が示されている。いくつかの実施形態によれば、ゾーングルーピング生成器302は、ゾーン識別器402、ゾーングルーピング生成器モジュール404、ゾーンデータ収集器406、成功メトリック計算器408、及び選択されたゾーングルーピング304を出力として判定する成功メトリック比較器410を含むように示されている。
図4に示すように、いくつかの実施形態によれば、ゾーン識別器402は、建物内のゾーンのタイプを識別するように構成されている。例えば、ゾーン識別器402は、学校として機能する建物内のゾーンのタイプを識別することをタスクとし得る。学校内のゾーンのタイプには、教室、実験室、トイレ、及び廊下が含まれ得る。追加のゾーンのタイプが識別されてもよく、前に列挙されたゾーンのタイプに限定はされない。
いくつかの実施形態によれば、ゾーングルーピング生成器モジュール404は、ゾーングルーピング生成器302に含まれるように示されている。いくつかの実施形態では、ゾーングルーピング生成器モジュール404は、複数の異なるゾーングルーピングを生成するように構成され得る。各ゾーングルーピングは、1つ以上のゾーングループを定義し、各ゾーングループ内の1つ以上の建物ゾーンを指定し得る。したがって、各ゾーングルーピングは、複数の建物ゾーンをゾーングループに編成できる異なる方法を定義し得る。同じ建物ゾーンのセットに対して生成可能な2つの異なるゾーングルーピングの例については、図5A及び図5Bを参照してより詳細に説明する。いくつかの実施形態では、ゾーングルーピング生成器モジュール404は、ゾーンを2つ以上のグループに組み合わせてゾーングループを形成する。いくつかの実施形態では、ゾーングルーピング生成器モジュール404は、単一のゾーンをグループとして生成する。
図4に示すように、ゾーンデータ収集器406は、ゾーン識別器402によって識別された各ゾーンのデータを収集するように構成され得る。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、履歴値(例えば、温度設定点、エネルギー使用量、環境を制御するためのコストなど)を含む。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、ゾーン特性(例えば、ゾーンの動作モード、ゾーングループ内の各ゾーンの相対的位置など)を含む。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、追加のデータタイプ又はデータタイプの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、ゾーンデータ収集器406は、データを継続的に収集し、収集されたデータの変化を所定の期間にわたって監視するように構成されている。例えば、ゾーンデータ収集器406は、1つ以上のゾーンに対する加熱負荷の値を継続的に収集し、1週間にわたる1つ以上の加熱負荷の変化を監視し得る。いくつかのそのような実施形態では、ゾーンデータ収集器406は、ゾーンデータの変化に基づいて新しいゾーングルーピングを生成する必要性を判定し、新しいゾーングルーピングプロセスをゾーングルーピング生成器302に自動的にトリガするように構成されている。例えば、ゾーンデータ収集器406は、1週間にわたるゾーンの加熱負荷の変化を検出し、信号をゾーングルーピング生成器302に自動的に送信して新しいゾーングルーピングを生成し得る。
いくつかの実施形態によれば、成功メトリック計算器408は、各ゾーングルーピングに対して成功メトリック値を計算するように構成することができ、これは以下でより詳細に説明される。いくつかの実施形態では、成功メトリック値は、ゾーンデータ収集器406によって収集されたゾーンデータに基づいて計算される。例えば、成功メトリック値は、履歴ゾーン温度、履歴温度設定点、及び履歴エネルギー使用量に基づいて計算され得る。いくつかの実施形態では、成功メトリック計算器408によって計算された成功メトリック値は、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって生成された各ゾーングルーピングの推定運用成功率を表す。
更に図4を参照すると、いくつかの実施形態によれば、成功メトリック比較器410は、成功メトリック計算器408によって計算された成功メトリック値を比較するように示されている。いくつかの実施形態では、最も高い成功メトリック値は、ゾーングルーピングの最も高い運用成功率を示す。いくつかの実施形態では、成功メトリック比較器410は、成功メトリック値のそれぞれを比較して、成功メトリック値が最も高い選択されたゾーングルーピング304を出力する。
ここで図5A及び図5Bを参照すると、いくつかの実施形態による、様々なゾーングルーピングの例が示されている。図5A及び図5Bは、いくつかの実施形態による、学校として機能する構造502を含むように示されている。いくつかの実施形態では、構造502は、実験室506a及び506b(まとめて実験室506と称する)、内部教室510a、510b、及び510c(まとめて内部教室510と称する)、トイレ514a、514b、及び514c(まとめてトイレ514と称する)、廊下518a、518b、及び518c(まとめて廊下518と称する)、並びに外部教室522a、522b、及び522c(まとめて外部教室522と称する)を含むように示されている。いくつかの実施形態では、構造502のゾーンは、ゾーングルーピング生成器302を使用してグルーピングされた。いくつかの実施形態によれば、構造502の個々のゾーンのそれぞれは、ゾーン識別器402を使用して識別された。いくつかの実施形態では、ゾーングルーピング生成器モジュール404は、複数のゾーングルーピングを生成した。いくつかの実施形態では、2つの異なる(例えば、ゾーングルーピングの組み合わせ)ゾーングルーピングのみが、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって生成された。いくつかの実施形態では、3つ以上の異なるゾーングルーピングが、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって生成される。
特に図5Aを参照すると、いくつかの実施形態によれば、第1のゾーングルーピング500は、実験室506を含む第1のゾーングループ504、教室510を含む第2のゾーングループ508、トイレ514を含む第3のゾーングループ512、廊下518を含む第4のゾーングループ516、及び教室522を含む第5のゾーングループ520を含むように示される。
特に図5Bを参照すると、いくつかの実施形態による、第2のゾーングルーピング550が示されている。いくつかの実施形態によれば、第2のゾーングルーピング550は、トイレ514a、教室510b、及び南廊下518cを含む第1のゾーングループ554、北廊下518a、トイレ514c、及び教室522cを含む第2のゾーングループ558、実験室506a及び教室510cを含む第3のゾーングループ562、教室510a、教室522a、及び実験室506bを含む第4のゾーングループ566、並びに中央廊下518b、教室522b、及びトイレ514bを含む第5のゾーングループ570を含むように示される。
いくつかの実施形態によれば、第1のゾーングルーピング500及び第2のゾーングルーピング550の生成に続いて、ゾーンデータ収集器406によって、構造502内の各ゾーンに対してゾーンデータが収集される。いくつかの実施形態によれば、成功メトリック値は、成功メトリック計算器407によって、第1のゾーングルーピング500及び第2のゾーングルーピング550の両方に対して計算される。いくつかの実施形態では、第1のゾーングルーピング500及び第2のゾーングルーピング550の成功メトリック値は、成功メトリック比較器410を使用して比較される。いくつかの実施形態では、成功メトリック値が最も高いゾーングルーピングは、成功メトリック比較器410によって判定され、VRF制御で使用するために出力される。2つ以上のゾーングルーピングが成功メトリック値と等しいか又は類似していると判定されるいくつかの実施形態では、ユーザは、どのゾーングルーピングを使用すべきかを選択する。
ゾーングルーピング生成を伴うVRF制御方法
図6を参照すると、いくつかの実施形態による、システムモデルを生成し、システムモデルを使用して可変冷媒流量システムを制御するためのプロセス600が示される。いくつかの実施形態によれば、プロセス600は、ステップ602で開始する。いくつかの実施形態によれば、ステップ602は、ゾーングルーピング生成器302を使用してゾーングルーピングを生成することを含む。いくつかの実施形態によれば、ステップ602において、ゾーングルーピング生成器302は、複数の潜在的なゾーングルーピングを生成し、潜在的なゾーングルーピングのそれぞれをスコア付け又はランク付けし、ゾーングルーピングの出力を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、システムモデル及び制御信号を生成する際に、単一のゾーングループ内のすべての建物ゾーンが単一のユニットとして取り扱われる。例えば、(そのゾーングループ内のすべてのゾーンからのデータを使用して)それぞれのゾーングループに対する異なるシステムモデルが生成され、ゾーングループのシステムモデルを使用して、そのゾーングループ内のすべてのゾーンの制御信号が生成され得る。いくつかの実施形態では、ステップ602は、最良のゾーングルーピングを出力することを含む。ゾーングルーピングを生成する方法については、以下で詳細に説明する。
いくつかの実施形態によれば、プロセス600はステップ604に続く。いくつかの実施形態によれば、ステップ604は、システム識別モジュール306を使用して、ステップ602で生成されたゾーングループのシステムモデルを生成するためにシステム識別を実行することを含む。いくつかの実施形態によれば、ステップ604において、システム識別モジュール306は、システム識別プロセスを実行して、ステップ602で生成された各ゾーングループのシステムモデルを生成するように構成されている。いくつかの実施形態では、システム識別モジュール306は、第1のグループの建物ゾーンに関連するトレーニングデータ(例えば、入力データ及び出力データ)を取得し、トレーニングデータを使用して第1のゾーングループのシステムモデルをトレーニングする。いくつかの実施形態では、システム識別モジュール306は、ゾーングルーピング内のゾーングループのそれぞれに対してこのプロセスを繰り返して、各ゾーングループに対して異なるシステムモデルを生成する。いくつかの実施形態では、システム識別モジュール306は、ステップ602でゾーングルーピング生成器302によって生成された、ゾーングルーピング内のゾーングループのそれぞれに対して、システム識別プロセスを実行するように構成されている。
いくつかの実施形態によれば、プロセス600はステップ606に続く。いくつかの実施形態では、ステップ606は、制御信号生成器310を使用してVRF機器に対する制御信号を生成するために、604で生成されたモデルを使用することを含む。いくつかの実施形態によれば、ステップ606において、制御信号生成器310は、ステップ604でシステム識別モジュール306によって生成された1つ以上のシステムモデルを受信するように構成されている。いくつかの実施形態では、制御信号生成器310は、ステップ604でシステム識別モジュール306によって生成されたシステムモデルを使用して、1つ以上のゾーングループの環境を制御するように動作するVRF機器314に対する適切な制御信号を生成する。いくつかの実施形態では、制御信号生成器310は、様々なモデルベース制御方法論(例えば、状態ベースアルゴリズム、極値探索制御(ESC)アルゴリズム、比例積分(PI)制御アルゴリズム、比例積分微分(PID)制御アルゴリズム、モデル予測制御(MPC)アルゴリズム、フィードバック制御アルゴリズムなど)のうちのいずれかを使用して、ステップ606で制御信号を生成する。
いくつかの実施形態によれば、プロセス600がステップ608に続くことが示されている。いくつかの実施形態によれば、ステップ608は、ステップ606で制御信号生成器310によって生成された制御信号を様々なVRF機器に送信することを含む。いくつかの実施形態では、生成された制御信号は、特定のゾーングループ内の1つ以上のゾーンの1つ以上の環境変数(例えば、温度、湿度など)を制御するように構成された、特定のゾーン又はゾーングループ内に配置された様々な室内VRFユニットに送信される。いくつかの実施形態では、生成された制御信号は、特定のゾーン又はゾーングループ内に配置された様々な室内VRFユニットに冷媒を提供するように構成された様々な室外VRFユニットに送信される。
ゾーングルーピング生成方法
ここで図7を参照すると、いくつかの実施形態による、様々なゾーングルーピングの成功メトリック値を生成及び評価するためのプロセス700が示されている。いくつかの実施形態によれば、プロセス700は、ステップ702で開始する。ステップ702において、いくつかの実施形態によれば、ゾーン識別器402は、建物内のゾーンのタイプを識別するように構成されている。例えば、ステップ702は、学校として機能する構造内のゾーンのタイプを識別するゾーン識別器402を含み得る。いくつかの実施形態では、学校内のゾーンのタイプには、教室、実験室、トイレ、及び廊下が含まれる。追加のゾーンのタイプが識別されてもよく、前に列挙されたゾーンのタイプに限定されない。
いくつかの実施形態によれば、プロセス700はステップ704に続く。いくつかの実施形態では、ステップ704は、複数の異なるゾーングルーピングを生成するゾーングルーピング生成器モジュール404を含む。いくつかの実施形態では、各ゾーングルーピングは、1つ以上のゾーングループを定義し、各ゾーングループ内の1つ以上の建物ゾーンを指定する。したがって、いくつかの実施形態では、各ゾーングルーピングは、複数の建物ゾーンをゾーングループに編成できる異なる方法を定義する。いくつかの実施形態では、生成されたゾーングルーピングは、ステップ702で識別されたゾーンを含み、様々なゾーングループに配置される。いくつかの実施形態では、ステップ704は、ゾーンを2つ以上のグループに組み合わせることを含む。いくつかの実施形態では、ステップ704は、単一のゾーンをグループとして生成することを含む。
更に図7を参照すると、いくつかの実施形態によれば、プロセス700は、ステップ706に続くことが示されている。いくつかの実施形態では、ステップ706は、ゾーン識別器402によって識別された各ゾーンのゾーンデータを収集するゾーンデータ収集器406を含む。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、履歴値(例えば、温度設定点、エネルギー使用量、環境を制御するためのコストなど)を含む。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、ゾーン特性(例えば、ゾーンの動作モード、ゾーングループ内の各ゾーンの相対的位置など)を含む。いくつかの実施形態では、収集されたデータは、追加のデータタイプ又はデータタイプの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、ステップ706は、ゾーンデータ収集器406が継続的にデータを収集し、所定の期間にわたって収集されたデータの変化を監視することを含む。いくつかのそのような実施形態では、ステップ706は、ゾーンデータ収集器406が、ゾーンデータの変化に基づいて新しいゾーングルーピングを生成する必要性を判定し、新しいゾーングルーピングプロセスをゾーングルーピング生成器302に自動的にトリガすることを含む。例えば、ゾーンデータ収集器406が、ゾーングループ内の特定のゾーンに対して許容可能な室内気温値の所定の範囲外の値を含む室内気温データを受信した場合、ゾーンデータ収集器406は、信号をゾーングルーピング生成器302に送信して新しいゾーングルーピングプロセスを実行し得る。
いくつかの実施形態によれば、プロセス700がステップ708に続くことが示される。図8及び図9を参照して以下でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、ステップ708は、ステップ704で生成された各ゾーングルーピングの成功メトリック値を計算することを含む。いくつかの実施形態では、成功メトリック値を計算することは、ステップ706で収集されたゾーンデータを使用することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ708で計算された成功メトリック値は、ステップ704で生成された各ゾーングルーピングの運用成功率を表す。
更に図7を参照すると、いくつかの実施形態によれば、プロセス700は、ステップ710に続くことが示される。いくつかの実施形態では、ステップ710は、図8及び図9を参照して説明されるように、ステップ708で計算された成功メトリック値を比較することを含む。いくつかの実施形態では、成功メトリック比較器410は、ステップ708で計算された各成功メトリック値を比較して、成功メトリック値が最大のゾーングルーピングを識別する。いくつかの実施形態では、最大の成功メトリック値は、その最大の成功メトリック値に関連する特定のゾーングルーピングの最大の運用成功率を示す。
いくつかの実施形態によれば、プロセス700がステップ712に続くことが示される。いくつかの実施形態では、ステップ712は、成功メトリック値が最も高い1つ以上のゾーングルーピングを出力する成功メトリック比較器410を含む。いくつかの実施形態では、ステップ712は、2つ以上のゾーンを含むゾーングルーピングを出力することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ712は、単一のゾーンを含むゾーングルーピングを出力することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ712は、成功メトリック比較器410によって出力された特定のゾーングルーピングをユーザが選択することを更に含む。いくつかの実施形態によれば、出力されたゾーングルーピング(又はユーザが選択したゾーングルーピング)がシステム識別モジュール306によって使用され、システム識別(例えば、図6に示されるプロセス600を参照するステップ604)を実行して可変冷媒流量システムの制御を進める。
一般に図8及び図9を参照すると、いくつかの実施形態による、ゾーングルーピングに対する成功メトリック値を計算する様々なプロセスが示されている。特に図8を参照すると、いくつかの実施形態による、生データ800を使用して成功メトリック値を計算するプロセスが示されている。いくつかの実施形態では、プロセス800は、一定期間(例えば、数日、数週間、数ヶ月など)にわたって収集された生データ(例えば、履歴温度設定点、履歴室内気温など)を使用する。いくつかの実施形態では、プロセス800で使用される生データは、プロセス700のステップ706でゾーンデータ収集器406によって収集されたゾーンデータである。いくつかの実施形態では、プロセス800は、成功メトリック計算器408が成功メトリック値を計算することを含む。
いくつかの実施形態によれば、生データを使用して成功メトリック値を計算するために、所定の期間にわたってゾーンデータ収集器406によって収集されたそれぞれの異なるタイプのゾーンデータ(例えば、履歴室内気温、履歴気温設定点、履歴室外気温など)が、それぞれの異なるタイプのゾーンデータごとに異なるゾーンデータブロックに一緒にブロックされて、ステップ802でゾーン識別器402によって識別された各ゾーンの所定の期間にわたるそれぞれの異なるゾーンデータタイプに対する平均を計算する。例えば、特定のゾーンに対する週ごとの温度設定点を一緒にブロックして、その特定のゾーンの週ごとの温度設定点(例えば、1年の各週に対して1つの週の温度設定点)における52個の値を生成してもよい。別の例では、特定のゾーンに対する月ごとの温度設定点を一緒にブロックして、月ごとの温度設定点(例えば、1年の各週に対して1つの月間温度設定点)における12個の値を生成してもよい。
ステップ802は、いくつかの実施形態によれば、各ゾーンに対して、履歴室内気温、履歴温度設定点、履歴室外気温、及びHVACデバイスによって使用された履歴エネルギーを含むゾーンデータのブロックの平均を計算し、各ブロックの平均を出力するように示されている。いくつかの実施形態では、成功メトリック計算器408は、ステップ802で各ブロックの平均を計算する。プロセス800で使用される履歴データは、例示的であり限定的ではないことを意図していることを理解されたい。いくつかの実施形態によれば、任意の適切なゾーンデータがプロセス800で使用され得る。以下の式を使用して、特定のゾーンデータのブロックの平均が計算され得る。
Figure 0007178389000001
前の式では、D(t)は所定の期間にわたって収集された特定のゾーンデータタイプ(例えば、履歴室内気温、履歴温度設定点など)のデータポイントを表し、tは所定の期間に含まれる特定のデータポイントの数であり、
Figure 0007178389000002
は所定の期間tにわたる特定のゾーンデータのブロックの平均である。
いくつかの実施形態によれば、前の式を使用して、成功メトリック値を計算する際に使用することが意図された任意の生ゾーンデータの平均を計算できる。例えば、前の式を使用して、履歴室内気温の平均を計算できる。
いくつかの実施形態によれば、ステップ802で生成された各ブロックの平均は、ステップ804への入力として示されている。ステップ804では、いくつかの実施形態によれば、以下で説明するように、外れ値検出技術で使用するために重要特徴が選択される。選択された重要特徴は、ステップ802で計算された1つ以上のブロック平均、及び/又はステップ802で計算された様々なブロック平均を使用する更なる計算を含み得る。例えば、ステップ804で選択された重要特徴は、平均履歴温度設定点と平均履歴気温との差を計算するために、ステップ802で計算された平均履歴室内気温から、ステップ802で計算された平均履歴温度設定点を差し引くことを含み得る。別の例では、1つ以上のゾーンにおける平均履歴温度設定点に基づいてHVACデバイスを動作させるためにHVACデバイスによって使用されるエネルギーのブロック平均を収集することを含み得る。いくつかの実施形態では、ステップ804で選択された重要特徴は、ユーザによって選択される。いくつかの実施形態では、ステップ804で選択された重要特徴は、(例えば、ゾーングルーピング生成器302によって)自動的に選択される。いくつかの実施形態では、重要特徴を選択するプロセスは、ゾーン識別器402によって識別された各ゾーンに対して繰り返される。
いくつかの実施形態によれば、ステップ804は、ステップ806で使用するために選択された重要特徴を出力するように示されている。いくつかの実施形態によれば、ステップ806はまた、(ゾーングルーピング生成器モジュール404によって識別されるような)ゾーングルーピングを入力として受信するように示されている。いくつかの実施形態によれば、ステップ806では、特定のゾーングループ内の1つ以上の範囲外のゾーンを判定するために、選択された重要特徴に含まれるデータが、1つ以上の外れ値検出技術を使用して分析される。いくつかの実施形態では、ゾーングルーピングは、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって生成された可能なゾーングルーピングのすべての組み合わせを含む。
いくつかの実施形態によれば、各ゾーングループに対して、特定のゾーングループに含まれる1つ以上の外れ値ゾーンを判定するために、特定のゾーングループに含まれる各ゾーンに対して選択された重要特徴に関連するデータに1つ以上の外れ値検出技術が適用される。ステップ806で使用するためのいくつかの一般的に知られている外れ値検出技術には、DBCAN、分離フォレスト、及びZスコアが含まれ得る。一般に、外れ値検出は、データのプールを分析してデータの大部分に対する1つ以上の外れているデータポイントを判定するための方法である。いくつかの実施形態では、外れ値検出は、特定の選択された重要特徴を分析することによって、特定のゾーングループ内の他のゾーンに対して外れ値である1つ以上のゾーンを判定する。例えば、4つの個別ゾーンを含む特定のゾーングループ内の各ゾーンの履歴温度設定点を分析するために適用される外れ値検出プロセスは、4つのゾーンのうちの1つが、その特定のゾーングループに含まれる他の3つのゾーンとは実質的に異なる(例えば、より高い温度設定点又はより低い温度設定点)温度設定点を有すると判定し得る。そのようないくつかの実施形態では、外れ値検出によって判定された1つ以上の外れ値は、特定のゾーングループにとって望ましくないものとして識別される。
いくつかの実施形態では、特定の選択された重要特徴を分析することによる外れ値検出プロセスは、外れ値ゾーンを判定しない。そのようないくつかの実施形態では、ゾーングループは、実質的に成功したゾーングループとして識別される。例えば、4つの個別ゾーンを含む特定のゾーングループ内の各ゾーンの履歴温度設定点を分析するために適用される外れ値検出プロセスは、いかなる範囲外のゾーンも識別せず、結果として、その特定のゾーングループを実質的に成功したゾーングループとして識別する。いくつかの実施形態では、外れ値検出プロセスは、ステップ804の選択された各重要特徴に適用される。いくつかの実施形態では、特定のゾーングループ内のすべてのゾーンが外れ値として識別される場合、特定のゾーングループは省略される。例えば、4つの個別ゾーンを含む特定のゾーングループ内の各ゾーンの履歴温度設定点を分析するために適用される外れ値検出プロセスは、4つのゾーンすべてを外れ値として識別し、その結果、その特定のゾーングループが以降の処理から省略され得る。理解されるべきであるように、いくつかの実施形態によれば、本明細書で明示的に述べられていない追加の外れ値検出技術が使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、ステップ806は、1つ以上の外れ値検出技術で使用するために、ゾーングループ内の各ゾーンに対する数値で履歴動作モードを識別することを更に含む。例えば、履歴冷却モードは-1の値で識別されてもよく、履歴非動作モードは0の値で識別されてもよく、履歴加熱モードは1の値で識別されてもよい。いくつかの実施形態では、ゾーングループ内の各ゾーンには、各ゾーンによって使用される履歴動作モードに関連する値が割り当てられ、1つ以上の外れ値検出技術を使用して比較される。いくつかの実施形態では、ゾーングループ内の各ゾーンには、所定の期間にわたる大多数の動作モードに基づく履歴動作モードに関連する値が割り当てられ、1つ以上の外れ値検出技術を使用して比較される。例えば、ゾーンは、1週間の長さのデータ収集期間にわたる4日間の冷却モードでの動作に対して、-1の値で識別され得る。別の例では、ゾーンは、1日の長さのデータ収集期間にわたる13時間の加熱モードでの動作に対して、1の値で識別され得る。
更に、いくつかの実施形態では、ステップ806は、1つ以上の外れ値検出技術で使用するために、ゾーングループ内の各ゾーンに対する場所を識別することを含む。いくつかのそのような実施形態では、プロセス800で使用するためのゾーンを含む建物のフロアプランは、グリッド座標に変換されて、グリッド座標に基づく数値のロケーション値を判定する。いくつかの実施形態によれば、各数値のロケーション値は、前述のように1つ以上の外れ値検出技術で使用されて、ゾーングループ内の各ゾーンの相対的位置を比較する。
いくつかの実施形態によれば、特定のゾーングループ内の検出された範囲外のゾーンの数を使用して、特定のゾーングループに対する成功メトリック値を計算する。成功メトリック値は、以下の式を使用して計算し得る。
Figure 0007178389000003
前の式では、P成功は特定のゾーングループに対する成功メトリック値、nは特定のゾーングループ内のゾーンの総数、N外れ値は外れ値検出技術によって判定された特定のゾーングループ内の範囲外のゾーンの数である。
いくつかの実施形態によれば、ステップ806は、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって生成された各ゾーングループに対する成功メトリック値を計算する成功メトリック計算器408を含む。更に、いくつかの実施形態では、ステップ806は、最良のゾーングルーピングを判定する際に使用するために、各成功メトリック値を成功メトリック比較器410に出力することを含む。
ここで図9を参照すると、いくつかの実施形態による、ゾーンモデル900を使用して成功メトリック値を計算するプロセスが示されている。いくつかの実施形態によれば、プロセス900は、熱負荷外乱のゾーンモデルを使用して、履歴気象データ(例えば、履歴室外気温)に基づいて1つ以上のゾーンの熱負荷外乱の分散を推定するように構成されている。ゾーンモデルの生成、及び履歴気象データの収集の可能な実装については、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる2017年3月29日に出願された米国特許出願第15/473,496号に記載されている。
いくつかの実施形態によれば、プロセス900がステップ902で開始することが示されている。いくつかの実施形態では、ステップ902は、1つ以上のゾーンの熱負荷外乱を推定するために、室外気温、及び室外空気の相対湿度に基づく1つ以上のゾーンモデルを使用する成功メトリック計算器408を含む。熱負荷外乱は、以下の式に従って推定される。
他,i=f(Toa,RH)
前の式では、Q他,iは特定のゾーンiの推定熱外乱を表し、Toaは1つ以上のゾーンモデルに基づく履歴室外気温を表し、RHは1つ以上のゾーンモデルに基づく室外気の相対湿度を表す。
いくつかの実施形態では、Q他,iは、デバイス(例えば、コンピュータ、照明構成要素など)から生成された熱、ゾーンに入る太陽光、又は履歴占有データなどの要因を更に含む。いくつかの実施形態によれば、ステップ902で各ゾーンに対して計算された推定熱外乱は、ステップ904で使用するための入力として示されている。いくつかの実施形態では、ステップ904は、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって生成された各ゾーングループに含まれる1つ以上のゾーンに対する熱外乱の分散を計算することを含む。いくつかの実施形態では、ステップ904は、以下の式を使用して特定のゾーングループ内の各ゾーンに対する熱外乱の平均を計算することによって開始する。
Figure 0007178389000004
前の式では、μ(t)は期間tにわたるゾーングループkの推定熱外乱の平均、nはゾーングループkのゾーン数、Q他,i(t)は期間tにわたるゾーンiに対する推定熱外乱である。
いくつかの実施形態では、推定熱外乱の平均は、以下の式を使用して熱外乱の分散を計算するために使用される。
Figure 0007178389000005
前の式では、var(t)は期間tにわたるゾーングループkに対する推定熱外乱の分散、nはゾーングループk内のゾーン数、Q他,i(t)は期間tにわたるゾーンiに対する推定熱外乱、及びμ(t)は期間tにわたるゾーングループkの推定熱外乱の平均である。
いくつかの実施形態では、各ゾーングループkに対する分散は、以下の式を使用してゾーングルーピングに対する熱外乱の平均分散を計算するために使用される。
Figure 0007178389000006
前の式では、
Figure 0007178389000007
はゾーングルーピングの熱外乱の平均分散、Tは特定のゾーングルーピング内のゾーングループ数、var(t)は期間tにわたるゾーングループkの推定熱外乱の分散である。
いくつかの実施形態では、ゾーングルーピングに対する熱外乱の平均分散を使用して、以下の式において成功メトリック値を計算する。
Figure 0007178389000008
前の式では、P成功は成功メトリック値であり、
Figure 0007178389000009
は、ゾーングルーピングに対する熱外乱の平均分散である。
いくつかの実施形態によれば、ステップ904は、ゾーングルーピング生成器モジュール404によって識別された各ゾーングルーピングに対する成功メトリック値を計算する成功メトリック計算器408を含む。更に、いくつかの実施形態では、ステップ904は、最良のゾーングルーピングを判定する際に使用するために、各成功メトリック値を成功メトリック比較器410に出力することを含む。
例示的な実施形態の構成
様々な例示的な実施形態に示されるシステム及び方法の構成及び配列は単なる例示である。この開示ではほんのわずかの実施形態のみを詳細に説明してきたが、多くの変更形態(例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメータの値、取り付け方法、材料の使用、色、配向などの変化)が可能である。例えば、要素の位置は、逆にするか又は別の方法で変化させることができ、個別の要素又は位置の性質又は数は、変更するか又は変化させることができる。それに従って、そのような変更形態はすべて本開示の範囲内に含まれることが意図される。いかなるプロセス又は方法ステップの順序又は順番も代替の実施形態に従って変化させるか又は並べ替えることができる。本開示の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態の設計、動作条件及び配列における他の置換、変更、変化及び省略を行うことができる。
本開示は、様々な動作を遂行するためのいかなる機械可読媒体における方法、システム及びプログラム製品をも企図する。本開示の実施形態は、既存のコンピュータプロセッサを使用して、この又は別の目的のために組み込まれた適切なシステム用の専用コンピュータプロセッサによって、或いは、配線接続されたシステムによって実装することができる。本開示の範囲内の実施形態は、記憶された機械実行可能命令又はデータ構造を保持するか又は有するための機械可読媒体を含むプログラム製品を含む。そのような機械可読媒体は、汎用若しくは専用コンピュータ又はプロセッサを伴う他の機械によるアクセスが可能な利用可能ないかなる媒体でもあり得る。例示として、そのような機械可読媒体は、RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM又は他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶装置、或いは、機械実行可能命令又はデータ構造の形態の所望のプログラムコードを保持又は記憶するために使用することができ、汎用若しくは専用コンピュータ又はプロセッサを伴う他の機械によるアクセスが可能な他の任意の媒体を含み得る。上記の組み合わせもまた、機械可読媒体の範囲内に含まれる。機械実行可能命令は、例えば、ある特定の機能又は機能グループを汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は専用処理機械に実行させる命令及びデータを含む。
図は方法ステップの特定の順序を示しているが、ステップの順序は、描写される順序とは異なるものでもよい。また、2つ以上のステップを同時に又は部分的に同時に実行することもできる。そのような変動は、選ばれるソフトウェア及びハードウェアシステム並びに設計者の選択に依存する。そのような変動はすべて、本開示の範囲内である。同様に、ソフトウェア実装は、様々な接続ステップ、処理ステップ、比較ステップ及び判定ステップを遂行するために、規則ベースの論理及び他の論理を伴う標準プログラミング技術を用いて遂行することができる。

Claims (20)

  1. 可変冷媒流量システムのコントローラであって、
    1つ以上のプロセッサと、
    メモリ記憶の命令と
    を含み、
    前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると前記1つ以上のプロセッサに、
    構造内の複数のゾーンを識別することと、
    それぞれが複数のゾーングループを定義する複数のゾーングルーピングを生成し、前記複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて各ゾーングループを形成するかを指定することと、
    複数の成功メトリック値を生成することであって、各成功メトリック値が、前記複数のゾーングルーピングの特定のゾーングルーピングに対応して対応ゾーングルーピングの推定運用成功率を示すことと、
    前記複数の成功メトリック値間の比較に基づいて、前記複数のゾーングルーピングのうちの一のゾーングルーピングを選択することと、
    前記選択された一のゾーングルーピングを使用して、前記可変冷媒流量システムの機器を動作させて前記複数のゾーンに加熱又は冷却を与えることと
    を含む動作を実行させる、コントローラ。
  2. 前記1つ以上のプロセッサはさらに、様々な組み合わせのうちの1つ以上のゾーングルーピングに関連するデータを分析するように構成され、
    前記データは、
    前記1つ以上のゾーングルーピング内の前記1つ以上のゾーンの1つ以上の履歴ゾーン温度設定点と、
    前記1つ以上のゾーングルーピング内の前記1つ以上のゾーンの1つ以上の履歴ゾーン動作モードと、
    前記1つ以上のゾーングルーピング内の前記1つ以上のゾーンの1つ以上のゾーンの場所と
    のうちの少なくとも1つを含む、請求項1のコントローラ。
  3. 前記複数のゾーンは、前記選択されたゾーングルーピングの前記複数のゾーンの1つ以上の環境を制御するように構成された少なくとも1つのデバイスを含む、請求項1のコントローラ。
  4. 前記コントローラはさらに、前記選択されたゾーングルーピングに基づいて少なくとも1つのシステムモデルを生成するように構成されたシステム識別モジュールを含む、請求項1のコントローラ。
  5. 前記動作はさらに、複数のゾーングループを定義する前記特定のゾーングルーピングである1つのゾーングルーピングを生成し、前記複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて各ゾーングループを形成するかを指定することを含む、請求項1のコントローラ。
  6. 複数の成功メトリック値を生成することはさらに、
    1つ以上のゾーンモデルを受信することであって、各ゾーンモデルが特定のゾーングループ内の特定のゾーンに対応することと、
    前記特定のゾーングループ内の各ゾーンに対する熱外乱値を計算し、各ゾーンに対応するゾーンモデルを使用することと、
    各ゾーンに対する熱外乱値を使用して、前記特定のゾーングループ内の各ゾーンに対する熱分散値を計算することと、
    前記特定のゾーングループに対する成功メトリック値を計算することと
    を含む、請求項1のコントローラ。
  7. 複数の成功メトリック値を生成することはさらに、
    室外気温と室外気相対湿度値とに基づいて1つ以上の推定熱外乱負荷を計算することと、
    前記1つ以上の推定熱外乱負荷の1つ以上における分散を計算することと
    を含む、請求項1のコントローラ。
  8. 複数の成功メトリック値を生成することはさらに、前記複数のゾーンの1つ以上の環境を制御するように構成された少なくとも1つのデバイスに関連するデータに基づいて、ゾーングルーピングの1つ以上の組み合わせに関連する運用コスト値を計算することを含む、請求項1のコントローラ。
  9. 可変冷媒流量システムの機器を動作させるように構成された、前記可変冷媒流量システムのコントローラであって、
    構造内の複数のゾーンを識別するように構成されたゾーン識別器と、
    複数のゾーングルーピングを生成するように構成されたゾーングルーピング生成器モジュールであって、各ゾーングルーピングが、複数のゾーングループを定義して前記ゾーン識別器によって識別された前記複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて各ゾーングループを形成するかを指定する、ゾーングルーピング生成器モジュールと、
    複数の成功メトリック値を生成するように構成された成功メトリック計算器であって、各成功メトリック値が、前記ゾーングルーピング生成器モジュールによって生成された前記複数のゾーングルーピングの特定のゾーングルーピングに対応して対応ゾーングルーピングの推定運用成功率を示す、成功メトリック計算器と、
    前記成功メトリック計算器によって生成された前記複数の成功メトリック値間の比較に基づいて、前記複数のゾーングルーピングの選択されたゾーングルーピングを決定するように構成された成功メトリック比較器と、
    前記成功メトリック比較器によって決定された前記選択されたゾーングルーピングを使用して、前記複数のゾーンに加熱又は冷却を与える前記可変冷媒流量システムの機器を動作させるための1つ以上の制御信号を生成するように構成された制御信号生成器と
    を含む、コントローラ。
  10. 前記複数のゾーンが、前記選択されたゾーングルーピングの前記複数のゾーンの1つ以上の環境を制御するように構成された少なくとも1つのデバイスを含む、請求項9に記載のコントローラ。
  11. 前記コントローラはさらに、前記選択されたゾーングルーピングに基づいて少なくとも1つのシステムモデルを生成するように構成されたシステム識別モジュールを含む、請求項9のコントローラ。
  12. 前記成功メトリック計算器はさらに、
    1つ以上の外れ値検出技術を実行して、ゾーングループ内の1つ以上の外れゾーンを識別することと、
    前記1つ以上の外れゾーンと、前記特定のゾーングルーピングを含むゾーンの総数とを使用して、前記成功メトリック値を計算することと
    を行うように構成される、請求項9のコントローラ。
  13. 前記成功メトリック計算器はさらに、
    室外気温と室外気相対湿度値とに基づいて、1つ以上の推定熱外乱負荷を計算することと、
    前記1つ以上の推定熱外乱負荷の1つ以上における分散を計算することと
    を行うように構成される、請求項9のコントローラ。
  14. 前記成功メトリック計算器はさらに、前記複数のゾーンの1つ以上の前記環境を制御するように構成された前記少なくとも1つのデバイスに関連するデータに基づいて、ゾーングルーピングの1つ以上の組み合わせに関連する運用コスト値を計算するように構成される、請求項10のコントローラ。
  15. 複数のゾーンに加熱又は冷却を提供するために可変冷媒流量システムの機器を動作させる方法であって、
    構造内の前記複数のゾーンを識別することと、
    それぞれが複数のゾーングループを定義する複数のゾーングルーピングを生成し、前記複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて各ゾーングループを形成するかを指定することと、
    複数の成功メトリック値を生成することであって、各成功メトリック値が前記複数のゾーングルーピングの特定のゾーングルーピングに対応して対応ゾーングルーピングの推定運用成功率を示すことと、
    前記複数の成功メトリック値間の比較に基づいて、前記複数のゾーングルーピングのうちのゾーングルーピングを選択することと、
    前記選択されたゾーングルーピングを使用して1つ以上の制御信号を生成することであって、前記1つ以上の制御信号が、前記可変冷媒流量システムの機器を動作させて前記複数のゾーンに加熱又は冷却を与えるように構成されることと
    を含む、方法。
  16. 前記選択されたゾーングルーピングを使用して前記1つ以上の制御信号を生成することはさらに、前記選択されたゾーングルーピングに基づいて、システム識別を実行して少なくとも1つのシステムモデルを生成することを含む、請求項15の方法。
  17. 複数のゾーングループを定義する前記特定のゾーングルーピングである1つのゾーングルーピングを生成し、前記複数のゾーンのうちのどれが一緒にグルーピングされて各ゾーングループを形成するかを指定することをさらに含む、請求項15の方法。
  18. 複数の成功メトリック値を生成することはさらに、
    1つ以上の外れ値検出技術を選択して、ゾーングループ内の1つ以上の外れゾーンを識別することと、
    前記1つ以上の外れゾーンと、前記特定のゾーングルーピングを含むゾーンの総数とを使用して、前記成功メトリック値を計算することと
    を含む、請求項15の方法。
  19. 複数の成功メトリック値を生成することはさらに、
    室外気温と室外気相対湿度値とに基づいて、1つ以上の推定熱外乱負荷を計算することと、
    前記1つ以上の推定熱外乱負荷の1つ以上における分散を計算することと
    を含む、請求項15の方法。
  20. 複数の成功メトリック値を生成することは、前記複数のゾーンの1つ以上の環境を制御するように構成された少なくとも1つのデバイスに関連するデータに基づいて、ゾーングルーピングの1つ以上の組み合わせに関連する運用コスト値を計算することを含む、請求項15の方法。
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