[发明专利]环境条件控制和能量管理系统及方法

说明书

本发明的技术领域

本发明一般地涉及住宅或工业环境条件控制系统，更具体地说涉及控制内部环境条件以便根据用户定义的参数优化舒适度使能耗和/或能量成本最低。

本发明的现有技术

住宅和工业内部环境条件控制系统(如温度控制系统)已经使用了许多年。温度控制系统包括恒温器和恒温器控制设备。这些设备主要是为检测室内温度和根据占用者指定的温度激活加热和/或冷却系统，以便将室内温度维持在设定温度下而设计的。

目前有两种类型的温度控制设备。一种类型的温控设备包括一个带有占用者可以用来设定所需温度的控制面板的标准温控设备以及在加热系统和冷却系统当中一次只激活其中之一的选择开关。加热系统被激活时，它将在实际温度低于所需的设定温度时给房屋加热。类似地，冷却(即空调)系统被激活时，它将实际温度超过所需的设定温度时使房屋降温。

另一种温控设备包括带有附着在加热系统和冷却系统两者上的双重设定控制面板的双向温度控制设备。用户可以输入两种所需的温度设定，即控制激活加热系统所需的最低温度设定和控制激活冷却系统所需的最高温度设定。当实际温度下降到所需的最低设定温度以下时加热系统被自动激活。类似地，当实际温度升高到所需的最高设定温度以上时冷却系统被自动激活。这种双向温控设备允许用户输入一个在两个设定温度之间的舒适范围并且不需要用户人工操作激活加热系统或冷却系统。

依据上述的这两种温控设备已经研制了许多具有不同的特征和变化的温控系统。温度设定和控制设备已经随着技术进步从传统的双金属温度调节器发展成先进的电子设备。某些新型系统已经发展到用户能够在控制舒适温度水平的同时节省能量。例如，一种新型系统可以通过用户用多个所需的温度设定进行编程，以便根据随时间变化的用户编程参数(例如时钟时间、星期几、月份)激活加热系统和冷却系统。另一种系统(被称为斯玛特系统[Smart Systems 1000^TM]，由斯玛特国际公司[SmartSystems International]销售)包括红外运动传感器，该传感器用于检测在受控的房屋里是否有人。该系统试图在房屋空闲时节省能量，它在检测到有人存在时将采用不同于没有这种检测结果时的方式控制温度。还有一种称为Transtext的系统(由集成通讯系统股份有限公司[Integrated Communication Systems](Roswell，Georgia)销售)允许用户根据公用事业公司提供的三种有效的成本等级之一选择不同的温度设定，从而使用户能够在某种程度上控制能耗费用。

尽管这些系统提供了某种程度的能耗控制以及能耗成本控制，但是没有一个系统向用户提供能耗水平或能耗成本水平的直接控制。此外，既没有一个系统提供用户定义的环境条件(而不是温度)控制，也没有任何系统提供基于可能大大影响内部条件的外部环境条件实测结果的环境条件自动控制。

随着能量(即燃气、电力等)供应工业再次调整和有许多能量供应商可供每所房屋选择，能耗控制和价格资料(和控制)将使减少能耗和节省巨额的能耗费用成为可能。今天在能量工业和公用事业方面发生的变化包括能量供应商从垄断向竞争的过渡，这种过渡将使用户能够在可利用的供应商群体中进行选择。由于大多数能量供应商采用复杂的报价格式以及总能量成本取决于使用时间、能量水平、载荷数量等因素，所以从会计的角度看用户预测成本和抓住有利的机会将是十分困难的。

本发明的目的是提供一种基于用户定义的参数自动控制内部环境条件优化舒适度把能耗和/或能量成本降到最低的环境条件控制系统。

本发明的概述

本发明涉及一种目的在于优化舒适度和最大限度地降低能耗和成本的、能够检测环境条件、并基于用户定义的舒适度和成本水平参数予以控制的系统。在其最简化的实施方案中，本发明的系统起恒温器替代品的作用，以检测和控制温度。在较完善的实施方案中，该系统可以构成诸如美国专利第5,572,438号所介绍的那种总能量管理系统的一部分，在此通过引证将这份专利全部并入。

在一个实施方案中，本发明的系统将有能力检测室内温度。在增强型的实施方案中，该系统或许至少能够检测湿度、室外温度、紫外线强度、风向和风速、相对湿度、湿球温度计的测量结果和露点。该系统还能接收和处理诸如本地气象预报数据、能量供应公司的报价单之类的输入，以及用户定义的诸如所需的舒适度水平和能量价格截止点之类的参数。这些实测的条件和输入由该系统的处理器进行处理，通过在该处理器中运行的软件使各种环境条件、能耗水平及其成本保持在用户定义的水平之内。