[发明专利]生成并实现建筑物的热力学模型

说明书

用于生成并且实现建筑物的热动力学模型的装置、系统、方法以及相关的计算机程序产品。本文所公开的恒温器能够操作以控制HVAC系统。在控制HVAC系统的过程中，可能出现为设定点温度的特定排程确定预期的室内温度分布的需求。为作出这一确定，可以使用建筑物的热动力学模型。可以通过将基函数组的权重因子拟合至包括时间信息、温度信息和HVAC启动状态信息的多种历史数据来生成热动力学模型。基函数的组响应于HVAC启动状态的变化而表征建筑物的室内温度轨迹，并且包括表征紧接在启动状态变化之前发生的室内温度变化率的遗留的惯性遗留分量。

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求提交于2013年4月19日的美国非临时申请第13/866,602号的优先权，其全部通过引用并入用于各种目的。

技术领域

本专利说明书涉及用于控制采暖、通风以及空调(HVAC)系统的系统、装置、方法以及相关的计算机程序产品。更特别地，本专利说明书涉及用于在HVAC系统的管理中生成并实现控制建筑物的热环境的该建筑物的热力学模型。

背景技术

为管理诸如住宅或者商业大厦的建筑物的热环境，通常使用一个或多个HVAC控制系统。HVAC控制系统需要作出关于如何适当处置围界的决定，其可能包括改变内部热度、湿度或者其他环境特性。由于围界具有需要被加热或冷却的相关热质量，因此如何以及何时执行加热或者冷却能够显著影响能量效率以及流程的成本。

按照惯例，基于诸如建筑物尺寸、在建筑物中所包括的窗户的数目和特性等多种因素，来创建试图指定建筑物在HVAC系统的影响下将如何表现的模型。然后使用该模型来指定待安装的HVAC系统的类型和尺寸，并且/或者该模型在建筑的整个使用期中由HVAC控制系统所使用。例如，美国专利第7,072,727号论述了用于确定建筑的热损失以及用于正确为建筑制定HVAC装备的尺寸的方法。

还已知在安装之后通过简单计算来进行模型升级，诸如添加热量以及测量时间和温度。例如，美国专利第5,555,927号论述了回调恒温器的适应恢复方法，该方法用于使用空间温度与恢复温度倾斜线的交点，所述恢复温度倾斜线近似在温控空间从回调温度恢复期间、温度依据时间的变化，以确定恢复到居住温度应当开始的时间。重新计算并且升级恢复线的斜率。

美国专利申请公布第2005/0192915号论述了用于预报建筑的预测热负荷的系统，该系统包括基于神经网络的热负荷预测器。能够使用建筑数据、居住数据和实际的气象状况来训练神经网络。热状态预报器使用基于针对具体场合(locale)预报的高温和低温以及紧接在预测之前作出的测出的地区温度和湿度观测的简单回归模型。

虽然这些系统已经发展了基于建筑物的热动力学模型的HVAC控制的技术领域，但仍有巨大空间来提高热动力学模型在表征建筑物的热环境由于相关HVAC系统的启动随时间的变化上的准确性。

发明内容

公开用于生成与HVAC系统相关联的建筑物的热动力学模型的各种方法。根据一个实施例，用于生成热动力学模型的方法包括多种操作。这些操作包括：接收对建筑物的热动力学模型的请求，该热动力学模型响应于HVAC启动状态的应用来预测建筑物的室内温度轨迹；获取期间所述HVAC系统控制所述建筑物的热环境的时间段内的时间信息、温度信息以及HVAC启动状态信息；以及确定对应于相应的多个预定基函数的多个权重因子，所述基函数的加权组合响应于所述HVAC启动状态的变化表征所述建筑物的室内温度轨迹，所述基函数包括惯性遗留分量，所述惯性遗留分量表征紧接在启动状态变化之前发生的室内温度变化率的遗留。所述操作可以进一步包括：响应于所述请求，返回包括所确定的对应于所述相应的多个预定基函数的多个权重因子的热动力学模型。

在一些实施例中，所述基函数可以包括多种函数中的一个或多个，诸如室外温度与室内温度的差异、建筑物温度与室内温度的差异、一日内时间的表示、代表不受环境因子影响的能量变化的常数、和/或表征当前阶段对所述建筑物的所述室内温度轨迹具有的效应的当前阶段效应分量。