專利名稱：用于確定處所內的耗能電器的負載的裝置和方法
技術領域：
本公開涉及用于控制熱泵或空調機組的溫控器(thermostat)，更具體地，涉及能夠向供電商提供需求側管理的溫控器。
背景技術：
此部分提供與本公開有關的背景信息，其不必然是現有技術。隨著在日間對電力的需求增加，由于次級高峰發電廠(secondary peak power plant)被開啟以補充非高峰發電廠(off-peak power generating plant),供電商面臨發電成本的增加。許多供電商由此建立需求響應程序來減少能量需求，作為建造更多發電廠的替代方式。在高峰需求開始超出供電商的高峰和非高峰發電廠的容量的情況下，供電商可以通過縮減空調機組的工作以減少在高峰需求期間對電力的需求來進行需求側管理，從而嘗試保持能量需求不超出容量。進行需求側管理的供電商向溫控器傳送信號以控制空調機組減少在高峰需求期間使用的能量的數量。然而，供電公司對于通過回調溫度設定或關閉隨機的空調機組能夠減少多少負載并沒有太多的概念，并且可能并不能成功地抑制能量消耗。

發明內容
此部分提供了本公開的基本內容，并不是對其全部范圍或其所有特征的全面公開。本申請提供了用于確定能量消耗水平或耗能設備的負載的裝置或控制器的多種實施方式。該多種控制器與用于處所的一個或更多耗能負載或設備進行通信，該負載或設備諸如包括熱泵或者空調組件的HVAC單元，電熱水器，冰箱或者水池水泵(pool pump)。 該典型的控制器包括處理器，該處理器被配置成在壓縮機啟動(activation)之前和之后從用于該處所的公用事業儀表接收耗能信息。該處理器進一步被配置成至少部分地基于壓縮機啟動之前的能量消耗和壓縮機啟動之后的能量消耗之間的差來估計HVAC單元的能量消耗。根據本公開的另一個方面，提供了用于監控與具有電動壓縮機的HVAC單元相關的能量消耗的溫控器。該溫控器包括提供指示在處所的空間內的溫度的輸出的傳感器，以及用于控制HVAC單元的至少壓縮機的啟動以關于預期設定點溫度來控制所述空間內的溫度的處理器。該處理器被配置成在壓縮機啟動之前和之后從用于該處所的公用事業儀表接收能量消耗信息，并且進一步被配置成至少部分地基于壓縮機啟動之前的能量消耗和壓縮機啟動之后的能量消耗之間的差來估計HVAC單元的能耗。該溫控器進一步包括顯示器，該顯示器至少部分地基于所述估計來顯示HVAC系統的能量消耗的指示。由此，該溫控器可以顯示HVAC單元的能量消耗，或者與該溫控器或網關通信的任何其它設備的能量消耗。通過在此提供的描述，更多的應用領域將變得明顯。在本發明內容部分的描述和具體例子僅用于說明的目的，并非意圖限制本公開的范圍。


在此描述的附圖僅用于闡明所選實施例的目的，而非針對所有可能的實施方式， 且并不意圖限制本公開的范圍。圖I是處所的圖示，該處所包括一個或更多控制器，該控制器被配置成確定與用于處所的一個或更多耗能設備相關聯的能量消耗水平的估計；圖2是依據本公開的溫控器的一種實施方式的原理圖，該溫控器被配置成確定與熱泵或空調機組相關聯的能量消耗水平的估計；圖3示出了依據本公開的圖I中的溫控器實施方式的工作的流程圖；圖4示出了顯示由設備消耗的能量的成本估計的溫控器的一種實施方式；圖5示出了圖4中的溫控器，該溫控器顯示了所述設備的日能量消耗的圖表；圖6-7示出了圖4中的溫控器，該溫控器顯示了所述設備的日能量消耗圖表中的給定日期的選擇。在附圖中的多個視圖中，相應的參考數字指示相應的部分。
具體實施例方式現在參考附圖更充分地描述示例實施方式。在本公開的多種實施方式中，控制器被提供以確定與用于處所的一個或更多耗能負載或設備相關的能量消耗的估計，該估計提供了用于理解消費者的行為如何影響其能量消耗的值。有了能量消耗的估計，消費者能夠做出更知情的決策(例如，在睡眠時關閉加熱)。在本公開的一個方面中，控制器的多種實施方式與處所的一個或更多耗能負載或設備相通信，這些負載或設備諸如熱泵或空調機組，電熱水器，冰箱或水池水泵。示例性的控制器包括處理器，該處理器被配置成在壓縮機啟動之前和壓縮機啟動之后從用于該處所的公用事業儀表接收能量消耗信息。該處理器進一步被配置成至少部分地基于壓縮機啟動之前的能量消耗和壓縮機啟動之后的能量消耗之間的差來估計HVAC單元的能量消耗。在本公開的一種實施方式中，用于確定熱泵或空調機組的能量消耗水平的溫控器一般地如圖I中的100所示。溫控器100被連接到熱泵或空調機組20 (也被稱為HVAC單元)(或與之通信)，該熱泵或空調機組20用于對處所24內的空間22進行加熱或制冷，并且溫控器100可以與其它系統控制器通信，該其它系統控制器諸如用于電熱水器28的控制器26，或者用于水池水泵32的泵控制器30。參考圖2，溫控器100包括傳感器102，其能夠感測在空間22內的溫度，該溫度在控制熱泵或空調機組20 (或HVAC單元)的工作中使用，以調節該空間的溫度。溫控器100 進一步包括處理器104，該處理器與傳感器102通信，用于控制熱泵或空調機組20的至少壓縮機21 (如圖I所示)的啟動和停用(deactivation)，用于關于預期設定點溫度來控制該空間內的溫度。于是，溫控器100包括至少一個傳感器102或溫度響應裝置，其周期性地輸出指示空間22內的溫度的值。傳感器102可以是大量傳感器類型中的任何一種，并且可以包括晶體振蕩器、振蕩器或其它響應于溫度發生電抗或頻率變化的電子裝置。可選地，傳感器102可以包括電阻值響應于溫度變化而變化的熱敏電阻。傳感器102還可以是能夠通信與在空間22中感測到的溫度相互關聯或指示該溫度的電壓值的裝置。傳感器102可以包括這樣的電路，其允許該傳感器通信指示精確到十分之一華氏度的溫度的值。同樣地，傳感器102還可以包括這樣的電路，其能夠周期地或基于請求，諸如當溫控器100的處理器104 提示時，通信溫度信息。于是，傳感器102被配置成感測指示溫度的信息，并將其向具有程序和設定點溫度的處理器104通信，而處理器104被配置成控制熱泵或空調機組的工作從而調節在空間22中感測的溫度以保持所述設定點溫度。如圖I所示，在其中設置有溫控器100的處所24優選地包括具有高級測量架構 (Advanced Metering Infrastructure, AMI)的公用事業儀表34,該儀表能夠傳送包括了能量消耗信息的無線信號。需要注意的是，能量消耗信息可以包括用電速率(rate of power usage)(例如以千瓦表示)，或使用的能量或電量(例如用千瓦時表示)，如以下所解釋。為了工作，HVAC系統的壓縮機要求電能，其通常以瓦時來測量和表示。瓦是電功率的單位，所謂功率是能量傳輸的速率。這樣，傳輸到壓縮機的能量的速率，或者當壓縮機工作時使用的能量的速率，是到壓縮機的功率，其可以由千瓦為單位表示。瓦時是電能計量單位，等于將I瓦功率穩定地作用于負載或由該負載穩定地使用I小時。這樣，在一段時間上的壓縮機的能量消耗可以以千瓦時為單位表示。以千瓦時為單位表示的累積能量消耗，可以從以千瓦表示能量使用速率(例如，功率)和壓縮機工作的持續時間(例如，小時)的乘積來確定，以得到由壓縮機在一段時間上消耗的能量的千瓦時量。于是，如在此所用的，能量消耗信息可以包括功率(以千瓦表示)以及在一時間段上消耗的功率(以千瓦時表示)。由電表34通信的能量消耗信息可以被提供或表現在一個或更多表單中。例如，能量消耗讀數可以是由處所消耗的千瓦時的累積總計。兩個這樣的在給定時間間隔上使用的千瓦時的連續讀數的差能夠被用于確定在連續讀數之間的時間上的能量消耗的量(以千瓦時表示)。公用事業儀表還可以通信代表當前能量使用速率(或功率)的能量消耗信息， 由千瓦表示，且由千瓦時表示的能量消耗可以從能量使用速率(千瓦)和工作的持續時間 (小時)的乘積來確定。這樣，可以從由千瓦表示的能量使用速率(例如，功率)和壓縮機工作的持續時間來確定壓縮機的能量消耗，以得到由壓縮機消耗的能量的千瓦時的量。有了由公用事業儀表提供的能量消耗信息的任一形式(千瓦或千瓦時)，就可能確定用于熱泵/空調機組的壓縮機在工作期間的能量消耗的估計。回來參考圖2，溫控器100進一步包括接收裝置106，該接收裝置106被配置成接收由處所24外側的公用事業儀表34發送的信號，該公用事業儀表34利用了用于收發信號的高級測量架構(AMI)，且該信號包括能量消耗信息。接收裝置106與溫控器100的處理器104通信。溫控器100可以包括接收裝置106。接收裝置106還包括被配置成發送無線信號的發射器。接收裝置106和發射器可以被稱為收發裝置106。收發裝置106優選地被連接到溫控器100的處理器104，其中收發裝置106和處理器104被連接到低壓電源Vcc。 收發裝置106通常可以包括收發芯片110和天線114，收發芯片110還可以被連接到阻容濾波電路112。收發裝置106被配置成接收由用于處所24的公用事業儀表34發送的無線信號。收發裝置106經由天線114接收來自公用事業儀表的信號，并且可以將該信號與參考信號相比較。例如，可以將該信號與頻率為418毫赫(milliHertz)的本地晶振相比較，并且然后將其解調到數字數據流。然后可以經由通用異步串行傳輸(UART)通信鏈路輸出此數據，并且優選地將該數據解碼并作為串行比特流信號從收發芯片110的數據端口管腳發送到處理器104上的輸入端口管腳(諸如UART端口)。處理器104可以被配置成將所述信
7號數據加載到用于協議驗證的軟件緩沖區，并且被配置成剝離(strip)該數據并分析在該信號開始部分的同步位，以同步該信號和處所24的公用事業儀表34，從而識別該傳輸內的唯一序列號以利用處所24的公用事業儀表34的序列號來驗證信號協議。當傳輸的信號的協議驗證完成并且驗證了用于公用事業儀表34的信號，處理器104接收包括能量消耗信息的信號數據。溫控器100的第一實施方式可以被配置成以連續的方式周期地接收包括能量消耗信息的公用事業儀表信號，無需向公用事業儀表發送信號以請求這樣的信息。在此結構中，溫控器100可以以均勻分布的時間間隔周期地接收能量消耗信息。于是，溫控器100的一種實施方式可以包括傳感器102和處理器104，用于控制HVAC單元的至少壓縮機的啟動以關于預期設定點溫度來控制空間中的溫度，其中處理器104被配置以在壓縮機啟動之前和壓縮機啟動之后從用于所述處所的公用事業儀表34接收能量消耗信息。溫控器100的處理器104進一步被配置成至少部分地基于壓縮機啟動之前的能量消耗和壓縮機啟動之后的能量消耗之間的差來估計HVAC單元的能量消耗。溫控器100進一步包括顯示器140， 其至少部分地基于該估計來顯示與HVAC系統的工作相關的能量消耗的指示。其中，從公用事業儀表34接收的能量消耗信息是用電速率的形式(以千瓦為單位表示)，壓縮機啟動之前和之后的能量消耗之間的差被表示為HVAC單元用電速率的增加，以千瓦表示。在上述實施方式中，溫控器100被配置成監控壓縮機啟動的持續時間，以及以千瓦為單位表示的從公用事業儀表34接收的能量消耗信息，從而使得可以從用電速率(千瓦)的增加和HVAC 單元啟動的時間來確定HVAC單元能量消耗的估計。這樣，溫控器100被配置成經由來自公用事業儀表34的無線信號來接收指示壓縮機停用前后的能量消耗的信息，該信息被用于至少部分地基于壓縮機停用之前和之后的能量消耗的差來估計HVAC單元的能量消耗。在公用事業儀表34并不連續發送包括了能量消耗信息的信號的另一種結構中， 上述溫控器100包括處理器104，其被配置成經由收發裝置106 (或接收裝置和發射裝置) 與公用事業儀表34通信以請求壓縮機啟動之前的能量消耗信息，并且(經由接收裝置106) 接收指示壓縮機啟動之前的處所能量消耗的來自公用事業儀表的第一能量消耗值。在壓縮機啟動之后，處理器104被配置成經由收發裝置106 (或接收裝置和發射裝置)與公用事業儀表34通信以請求壓縮機啟動之后的能量消耗信息，并且(經由接收裝置106)接收指示壓縮機啟動之后的處所能量消耗的來自公用事業儀表的第二能量消耗值。于是，第一能量消耗值和第二能量消耗值的每一個可以是處所的能量使用率(例如，千瓦)的讀數，從而使得第一能量消耗值和第二能量消耗值的差指示作為HVAC單元的壓縮機啟動的結果的在處所中正在使用的用電速率(以千瓦表示)的增加。可以基于以千瓦表示的使用率(例如， 功率)的增加和壓縮機/HVAC單元啟動的持續時間來估計或確定HVAC單元的能量消耗，以得到由HVAC單元消耗的能量的千瓦時值。第一實施方式的溫控器100可以被進一步配置成確定與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的第二估計。在熱泵或空調機組20停用后，溫控器100的處理器104可以被配置成經由發射裝置與公用事業儀表34通信，以請求能量消耗信息，并且經由接收裝置接收第三能量消耗值。處理器104進一步被配置成從第二能量消耗值和第三能量消耗值的差來確定HVAC單元的能量消耗的第二估計。在該第二估計的確定中，第二能量消耗值和第三能量消耗值之間的差表示作為壓縮機和/或HVAC單元的停用的結果的以千瓦表示的用電速率的減少。此減少提供了與HVAC單元相關的能量消耗的信息的第二估計。然后可以部分地基于以千瓦表示的用電速率的減少以及HVAC單元啟動的時間長度來確定HVAC單元的能量消耗。可選地，從公用事業儀表接收的能量消耗信息是以千瓦時為單位表示的，第三能量消耗值與第一或第二能量消耗值的差可以表示HVAC單元啟動這段時間的HVAC單元的能量消耗(以千瓦時為單位表示)。參考圖3，所示的流程圖闡釋了在圖2中的溫控器100的制冷模式下處理器104的操作控制。處理器104被配置成在步驟200檢查感測的溫度，以在步驟202確定是否上述溫度高于設定點，然后經由收發裝置106在步驟204發送信號到用于處所24的公用事業儀表34，以請求能量消耗信息。在步驟206壓縮機21啟動之前(例如，在啟動之前的預定時間內)，處理器104被配置成向公用事業儀表34發送信號以請求能量消耗讀數，并且接收來自公用事業儀表34的包括了第一能量消耗值的信號。在壓縮機21的工作期間，處理器 104被配置成在步驟208確定何時感測的溫度已經達到設定點溫度。當達到了設定點但在壓縮機21停用之前時，處理器104被配置成在步驟210發送信號到公用事業儀表34以請求能量消耗讀數，并且在步驟212接收來自公用事業儀表34的包括了第二能量消耗讀數的信號。在步驟214壓縮機21停用之后，處理器104被配置成在步驟216從第一能量消耗值和第二能量消耗值之間的差來確定與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的第一估計。處理器104因此能夠確定熱泵或空調機組20的負載情況(load profile)。溫控器100可以進一步包括圖2所示的顯示裝置140，該顯示裝置140被配置成顯示熱泵或空調機組20的能量消耗的表示，以及諸如感測的處所24內的溫度的其它信息。參考圖1，用于確定能量消耗負載的能量消耗水平的溫控器100的第一實施方式可以進一步被連接到網關150，該網關150使得能夠經由因特網連接到網站。在包括了溫控器100和用于經由因特網連接到網站的網關150的系統的該可選實施方式中，溫控器100 被配置成與網關150就與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的信息進行通信。通過網關對熱泵或空調機組20的能量消耗信息的通信能夠允許能量服務供應商訪問與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的信息。這可以使得尋求通過停用空調機組來在高峰需求期間切斷負載的能量服務供應商能夠評估哪些處所空調機組使用了最多的能量，并且能夠提供負載的最大減少。此外，許多能量服務供應商實體希望能夠訪問住宅和建筑物內的分散的負載信息。公用事業公司和能量服務供應商愿意大量投資以實施需求響應和能效項目。分散的負載信息可以使他們能夠大大地增強這兩種類型項目的效能。空調系統占據多達75%的高峰負載。就此而言，了解每個家庭的空調負載和熱分布可以為公用事業公司和能量服務供應商在如何減輕高峰需求的優化中提供巨大價值。例如，公用事業公司可以有200000個家庭參與需求響應項目，該項目允許寬帶信號被發送到智能溫控器，該信號將設定點溫度回調4華氏度，或者在高峰需求期間循環開啟和關閉。但是能量服務供應商幾乎不知道各個家庭的特定負載情況或效率。就此而言，由于對于具有低效的壓縮機或較差絕緣條件的家庭中的溫控器來說，對其回調4華氏度所降低的負載遠不及對具有良好絕緣條件的家庭所降低的，需求響應項目并未被設計得最佳。溫控器100在被測設備開啟之前直接向公用事業儀表詢問處所的總負載，以建立數據點A。溫控器100進一步在設備工作之后向公用事業儀表詢問設備的運轉率(runrate)或能量消耗水平，以建立數據點B。一旦設備關閉，溫控器可以向公用事業儀表詢問以建立數據點C。與處理器104相關的軟件然后可以確定數據點A和B的能量消耗水平的差，以及數據點B和C的能量消耗水平的差，以計算設備的負載情況，該設備諸如熱泵或空調機組。處理器可以進一步被配置以計算在持續時間期間(諸如30天)內的所述差的均值，以查明設備的精確負載情況。通過保留熱泵或空調機組的能量消耗或性能的持續記錄， 當可能由于低制冷劑充注量或老化的壓縮機的原因導致居民或建筑物經歷效能劣化時，溫控器可以通知消費者。例如，通過與先前夏季的歷史數據的比較來確定能量消耗的差，持續的數據記錄能夠被用于檢測設備性能的劣化。應該注意能夠遠程地進行此數據記錄監控， 其中溫控器與在遠端地點的用于處理的服務器通信數據。溫控器可以顯示出差別，該差別是性能劣化將給用戶帶來的額外開銷，或者指示通過升級到新的系統用戶能夠節省多少。了解了哪些家庭具有低效的或高能量消耗的空調機組可以使得能量服務供應商能夠通過定位具有最高能量消耗空調機組的家庭來在確定他們的需求響應項目的優化工作中具有更高的精確度。于是，溫控器100的一種實施方式被配置成經由網關150接收來自能量服務供應商的信號，該能量服務供應商基于與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的信息請求對熱泵或空調機組20的工作的削減。此外，能效實施公司，諸如White-Rodgers Division of Emerson Electric Co ,也可以使用此信息來定位最需要設備升級或服務的家庭。公用事業公司可以具有動機來為這樣的有設備升級需要的家庭來支付效能升級項目。在本公開的另一個方面，第一實施方式的溫控器100被配置成確定在預定時間段 (諸如當前周或給定月)內的熱泵或空調機組20的能量消耗的總和，并且在顯示裝置140 上顯示給定月的熱泵或空調機組20的能量消耗總和的指示，如圖4所示。溫控器100可以進一步被配置成在顯示裝置140上顯示與給定月內熱泵或空調機組20的能量消耗總和相關的費用估計142的指示。根據本公開的另一個方面，提供了用于確定能量消耗設備的負載的估計的系統的第二實施方式。如圖I所述，該系統包括溫控器100和網關150，該系統用于確定處所24的耗能負載的能量消耗。該系統包括具有傳感器102的溫控器100，該傳感器102優選地在溫控器100內部，提供指示空間的感測溫度的輸出。溫控器100進一步包括處理器104，該處理器104與傳感器102通信，用于控制熱泵或空調機組20的至少壓縮機21的啟動，如圖 1-2所示。在第二實施方式中，系統進一步包括網關150或能量服務接口(ESI)，其與溫控器 100相連接。網關150被配置成使得能夠經由因特網連接到網站。網關150進一步包括發射裝置以及接收裝置，該發射裝置用于向用于處所的公用事業儀表34發送無線信號以請求能量消耗信息，該接收裝置用于接收來自公用事業儀表34的包括了能量消耗信息的無線信號。應該注意的是，該發射裝置和接收裝置可以包括收發裝置106，諸如圖2及以上所描述的。溫控器100的處理器104被配置成控制熱泵或空調機組20的至少壓縮機21的啟動，以關于設定點控制空間內的溫度，并且進一步被配置成在溫控器100啟動壓縮機21之前用信號通知網關150。可選地，網關150可以作為啟動壓縮機21的控制。網關150被配置成從溫控器100接收指示壓縮機21將被啟動的信息，并且響應地發送信號到公用事業儀表34以請求能量消耗信息。其后，網關150接收包括了第一能量消耗值的信號，該第一能量消耗值指示當壓縮機21 “關閉”時處所的能量消耗。可選地，網關150可以獲得壓縮機 21停用后的“關閉”第一能量消耗值。網關150被配置成在壓縮機啟動之后發送信號到公用事業儀表34以請求能量消耗信息，并且隨后接收包括了第二能量消耗值的信號。網關 150進一步被配置成從第一能量消耗值和第二能量消耗值之間的差來確定與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的第一估計。網關150或者溫控器100可以被配置成監控壓縮機啟動的持續時間。如第一實施方式，來自公用事業儀表34的能量消耗信息可以以一個或更多表單的形式提供。例如，能量消耗讀數可以是處所消耗的千瓦時的連續累積總計，其中在給定時間間隔上兩個這樣的連續讀數之間的差能被用于確定該時間間隔內消耗的千瓦時，從而得到在該時間間隔期間的能量消耗的水平。公用事業儀表也可以對能量消耗讀數進行通信， 該能量消耗讀數是使用能量的速率，以千瓦為單位表示。于是，網關150可以確定第一能量消耗值和第二能量消耗值之間的差，其指示以千瓦表示的用電速率的增加。網關150被配置成基于用電速率的增加和HVAC單元啟動的持續時間來估計HVAC單元的能量消耗。在熱泵或空調機組20的壓縮機21停用之后，網關150被配置成向公用事業儀表 34發送信號以請求能量消耗信息，并且接收來自公用事業儀表34的包括了第三能量消耗值的信號。網關150進一步被配置成從第二能量消耗值和第三能量消耗值之間的差來確定與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的第二估計。第二能量消耗值和第三能量消耗值之間的差是作為壓縮機/熱泵或空調機組20的停用的結果的能量消耗的減少。網關150被配置成基于用電速率的減少和HVAC單元被啟動的持續時間來估計HVAC單元的能量消耗。在用于監控能量消耗設備的系統的第二實施方式中，網關150被配置成向溫控器 100通信能量消耗的信息。溫控器100包括顯示裝置140，該顯示裝置140被配置成向溫控器100的用戶顯示與壓縮機和/或熱泵或空調機組20相關的能量消耗的指示。網關150 進一步被配置成經由因特網向能量服務供應商通信與壓縮機和/或熱泵或空調機組20相關的能量消耗的信息，以向能量供應商提供與熱泵或空調機組20相關的能量消耗的信息。 這可以使得尋求通過關閉空調系統來在高峰需求期間切斷負載的能量服務供應商能夠評估哪些處所空調機組使用了最多的能量，并且能夠提供負載的最大減少。然后此信息能夠被能量服務供應商利用，其向使用最多能量的處所24發送信號以請求削減處所24的熱泵或空調機組20。為了能夠進行這樣的削減，溫控器100被配置成經由網關150接收來自能量服務供應商的請求削減熱泵或空調機組20的工作的信號。該來自能量服務供應商的信號可以基于與特定熱泵或空調機組20相關的能量消耗水平或負載的信息。此外，網關150 可以被配置成確定在預定時間期間(諸如當前周或月)內的熱泵或空調機組20 (以及能夠受控開啟和關閉的任何設備)的能量消耗的總和，并且向溫控器100通信給定月的熱泵或空調機組20的能量消耗的總和，以在溫控器100的顯示裝置140上進行顯示。可選地，溫控器100可以被配置成確定給定時間期間內的熱泵或空調機組20的能量消耗的總和，并且在溫控器100的顯示裝置140上顯示給定時間期間的能量消耗的指示。溫控器100可以進一步被配置成在顯示裝置140上顯示與給定時間期間內由熱泵或空調機組20消耗的能量的總和相關的費用估計142的指示，如圖4所示。溫控器的以上實施方式使得消費者能夠得到對于與熱泵或空調機組相關的能量消耗的費用的實時反饋，并且將使得他們能夠對如何及何時使用電力和減少能量消耗做出更明智的決定。這是很重要的，因為人們很少削減消耗，直到他們了解到作為特定行為的結果的對他們的影響，并且針對設備能量消耗水平的實時分散的負載信息能夠增強節能，鼓勵對于溫控器的編程特征的使用，以及鼓勵對低效電器的設備更新。溫控器不僅能夠使得消費者了解熱泵或空調機組正在消耗多少電力，其還能夠為他們提供附加了節約方式的信息的值。于是，提供了用于監控與HVAC單元相關的能量消耗的溫控器的一種實施方式，其包括傳感器和處理器，該傳感器用于感測溫度，該處理器用于控制HVAC單元的壓縮機的啟動以關于預期的設定點溫度來控制空間內的溫度。該處理器被配置成在壓縮機啟動之前和壓縮機啟動之后從用于處所的公用事業儀表接收能量消耗信息，并且進一步被配置成至少部分地基于壓縮機啟動前的能量消耗和壓縮機啟動后的能量消耗的差來估計HVAC單元的能量消耗。該溫控器包括顯示器，該顯示器顯示至少部分地基于所述估計的HVAC系統的能量消耗的指示，其中溫控器的處理器被配置成控制所述顯示器以顯示圖表，該圖表指示在給定月內的每一天由熱泵或空調機組消耗的能量的估計費用。例如，上述實施方式中的溫控器能夠實時地向用戶顯示每周費用估計，并且從能量消耗負載情況向業主預報空調費用，以幫助他們編制預算。圖2所示的溫控器100的處理器104被配置成從每天從公用事業儀表34接收的上一能量消耗讀數來確定這些指示了每天的合計能量消耗的日讀數之間的差。使用了能量消耗的價格費率，圖2中的溫控器100 的處理器104進一步被配置成在顯示裝置140上顯示圖表，該圖表示出了當前日的能量消耗，如圖5中所示的黑色高亮條所表示。顯示裝置可以進一步顯示日費用目標144，以及用于處所24的能量消耗的月迄今累計(Month-to-date)費用估計142。通過將日目標與月累計的天數相乘，月累計目標和月累計費用之間的差能夠被用于顯示能量費用高于或低于月累計目標的量。響應于用戶的選擇，顯示裝置140能夠顯示前一天的能量消耗，如圖6所示的黑色高亮條所顯示。類似地，用戶能夠選擇當前月的任一天來看能量消耗的日費用是多少，如圖7所示的黑色高亮條所顯示。在上述實施方式中的溫控器能夠被配置成顯示上述的能量消耗數據，以使得消費者能夠設置每月的能量消耗費用目標。溫控器能被配置成提示消費者輸入他們的月能量目標費用的值，以及他們賬單周期開始的日期，因而他們能夠與其實際賬單周期一致地跟蹤消耗。例如，用戶可以輸入起始日期為12日以及該月的目標費用為$150，該目標費用可以被30天除得到每天的日目標費用$5。然后顯示器將在柱狀圖上繪制日能量消耗，該柱狀圖示出了消費者每天的能量消耗是否高于或低于他們的日目標費用，并且在顯示裝置140 的上部顯示了月累計總數。顯示裝置140還能夠顯示能量費用高于或低于月累計目標的量，以讓消費者知道他們是否在高于或低于目標的軌道上。如果他們高于他們的目標，如圖 5所示，消費者將知道他們不得不在該月的剩余天內進行削減，以達到他們目標的月能量消耗費用。溫控器100可以被配置成收集夏季的歷史數據以確定如果用戶在整個夏天回調額外I度溫度設定所可能已經節省的估計的能量費用，并且響應地指示顯示裝置140來顯示該估計的費用。溫控器100可以被進一步配置成將設備的月能量消耗與前一個夏天的歷史數據相比較，以確定對消耗差別的預測，并且響應地指示顯示裝置140來顯示消息，該消息指示如果當前夏天同上個夏天一樣，溫度設定的額外I度回調可能產生確定量的估計的月節省。溫控器100可以被配置成提供圖表的容易訪問的顯示，該顯示可以在一個顯示器上精確地顯示有關的能量消耗信息，而無需要求用戶查看多個圖或滾動菜單。顯示的目標還能夠使得用戶更有效地控制他們的設備(例如，溫控器設定點溫度)來保持他們的能量消耗費用低于預算，而不是僅僅示出實時能量消耗數據。根據本公開的另一個方面，提供了用于監控處所內的耗能負載的系統的第三實施方式。該系統包括網關150或者ESI裝置，用于使得能夠經由因特網連接到網站，其中網關 150與多個耗能設備或負載相通信，該設備或負載包括溫控器100，電熱水器28，冰箱36，水池水泵32，媒體中心等中的一個或更多。在用于監控處所內的耗能負載的系統的第三實施方式中，網關150與多個開關控制相通信，該開關控制用于處所內的多個耗能負載，包括一個或多個設備，諸如處所的溫控器100，電熱水器28和冰箱36。網關被配置成從溫控器100、電熱水器28和冰箱36中的一個接收指示耗能負載被啟動的信號，并且被配置成當耗能負載工作時和當耗能負載不工作時從用于處所的公用事業儀表接收能量消耗信息。網關150進一步被配置成至少部分地基于耗能負載工作期間的能量消耗和耗能負載不工作期間的能量消耗之間的差來估計耗能負載單元的能量消耗，如以下所解釋的。網關150可以包括，例如，發射裝置和接收裝置106，該發射裝置用于向用于處所的公用事業儀表發送無線信號以請求能量消耗信息，接收裝置106用于從公用事業儀表34 接收包括了能量消耗信息的無線信號。網關150可以從溫控器100，電熱水器28，冰箱36 或水池水泵32中的一個接收指示耗能負載正在工作的信號。電熱水器28，冰箱36或水池水泵32可以被連接到智能插座或高安培負載控制開關裝置，該插座或裝置被配置成控制任何插入其中的設備并且與網關150通信。于是，網關被配置成從溫控器100，電熱水器28和冰箱36中的一個接收指示耗能設備正在工作的信號，并且響應地向公用事業儀表發送信號以請求能量消耗信息，并且從公用事業儀表接收包括了第一能量消耗值的信號。網關進一步被配置成在耗能負載停用之后向公用事業儀表發送信號，以請求能量消耗信息，并且隨后從公用事業儀表接收包括了第二能量消耗值的信號。在接收了能量消耗信息之后，網關被進一步配置成從第一和第二能量消耗值之間的差來確定與耗能負載相關的能量消耗的估計。例如，如果網關150從電熱水器28的控制器26 (或相關的智能插座)接收了指示電熱水器28被啟動和/或正在工作的信號，網關150被配置成響應地向公用事業儀表34 發送信號以請求能量消耗信息，并且從公用事業儀表34接收包括了第一能量消耗值的信號。在耗能負載停用之后，網關150被配置成向公用事業儀表34發送信號以請求能量消耗信息，并且從公用事業儀表34接收包括了第二能量消耗值的信號。網關150進一步被配置成從第一和第二能量消耗值的之間的差來確定與啟動的耗能設備相關的能量消耗的估計。 網關150可以進一步被配置成監控設備的啟動以檢測啟動/停用的快速頻率或者設備的升高的能量消耗水平，該升高的能量消耗水平可以指示設備的故障。響應于檢測到啟動或者指示故障的能量消耗信息，網關150被配置成響應地關閉設備并且通知居住者或服務供應商該故障。已經提供的對實施方式的前述描述是出于說明和描述的目的。并不意圖窮盡或限制本公開。特定實施方式的單個元素或特征一般并不限于特定實施方式，而是，在適用的情況下，可以互換，并且能夠被用于選定的實施方式，即使沒有被具體地示出或描述。相同的內容還可以許多方式變化。這樣的變化并不視為對本公開的背離，并且所有這些改變都包括在本公開的范圍之內。
權利要求
1.一種用于監控與具有壓縮機的HVAC單元相關的能量消耗的溫控器，包括傳感器，提供指示處所的空間內的溫度的輸出；處理器，用于控制所述HVAC單元的至少所述壓縮機的啟動以關于預期的設定點溫度控制所述空間內的溫度，該處理器被配置成在所述壓縮機啟動之前和所述壓縮機啟動之后從用于所述處所的公用事業儀表接收能量消耗信息，并且進一步被配置成至少部分地基于所述壓縮機啟動前的能量消耗和所述壓縮機啟動后的能量消耗之間的差來估計所述HVAC 單元的能量消耗；以及顯示器，至少部分地基于所述估計來顯示所述HVAC單元的能量消耗的指示。
2.根據權利要求I所述的溫控器，其中所述溫控器被配置成監控所述壓縮機被啟動的持續時間；以及/或者所述溫控器被配置成從用于所述HVAC單元的公用事業儀表接收消耗信息；以及/或者所述溫控器被配置成經由無線信號從所述公用事業儀表接收能量消耗信息。
3.根據權利要求2所述的溫控器，其中，所述溫控器被配置成從用于所述處所的公用事業儀表接收以千瓦為單位表示的用電速率形式的能量消耗信息，從而使得所述壓縮機啟動之前和之后的能量消耗的差指示以千瓦表示的所述用電速率的增加，并且所述消耗的估計是基于所述用電速率的增加和所述HVAC單元被啟動的持續時間的。
4.根據權利要求1、2或3所述的溫控器，其中，所述處理器被配置成在所述HVAC單元的所述壓縮機停用之后獲得有關消耗的信息，并且至少部分地基于所述壓縮機停用之前和之后的能量消耗之間的差來估計所述HVAC單元的消耗。
5.根據權利要求3所述的溫控器，進一步包括使得能夠經由因特網連接到網站的網關，其中，所述溫控器被配置成向該網關通信與所述HVAC單元相關的能量消耗的信息，以允許能量服務供應商訪問所述HVAC單元的能量消耗的信息。
6.根據權利要求5所述的溫控器，其中，所述溫控器被配置成經由所述網關從能量服務供應商接收信號，該信號請求基于所述HVAC單元的能量消耗的信息來削減所述HVAC單元的工作。
7.根據權利要求I所述的溫控器，其中，所述溫控器被配置成確定在給定時間期間內的所述HVAC單元的能量消耗的總和，并且在所述顯示裝置上顯示所述給定時間期間的能量消耗的指示。
8.根據權利要求7所述的溫控器，其中，所述溫控器被配置成在所述顯示裝置上顯示所述給定時間期間的能量消耗的指示。
9.根據權利要求1、2、3、5、6、7或8所述的溫控器，進一步包括發射裝置和接收裝置，該發射裝置被配置成發送無線信號，該接收裝置被配置成接收無線信號，其中，所述處理器被配置成經由所述發射裝置與所述公用事業儀表通信以請求所述壓縮機啟動之前的能量消耗信息，并且經由所述接收裝置從所述公用事業儀表接收第一能量消耗值，該第一能量消耗值指示在所述壓縮機啟動之前的所述處所的能量消耗。
10.根據權利要求9所述的溫控器，其中，在所述壓縮機啟動之后，所述處理器被配置成經由所述發射裝置與所述公用事業儀表通信以請求能量消耗信息，并經由所述接收裝置接收第二能量消耗值，該第二能量消耗值指示所述壓縮機啟動之后的能量消耗，所述處理器被配置成從所述第一和第二能量消耗值之間的差來確定所述HVAC單元的能量消耗的第一估計。
11.根據權利要求10所述的溫控器，其中，所述第一能量消耗值和所述第二能量消耗值之間的差指示以千瓦表示的所述用電速率的增加，并且基于該用電速率的增加和所述 HVAC單元被啟動的持續時間來估計所述HVAC單元的消耗。
12.根據權利要求11所述的溫控器，其中，在所述壓縮機停用之后，所述處理器被配置成經由所述發射裝置與所述公用事業儀表通信以請求能量消耗信息并且經由所述接收裝置接收第三能量消耗值，并且所述處理器被配置成從所述第二能量消耗值和所述第三能量消耗值之間的差來確定所述HVAC單元的能量消耗的第二估計。
13.根據權利要求12所述的溫控器，其中，所述第二和第三能量消耗值之間的差是指示以千瓦表示的所述HVAC單元的用電速率的減少，并且所述處理器被配置成基于所述用電速率的減少和所述HVAC單元被啟動的持續時間來估計所述HVAC單元的能量消耗。
14.根據權利要求12所述的溫控器，其中，所述溫控器被配置成從電表獲得以千瓦時為單位表示的用電形式的能量消耗信息，并且所述處理器被配置成基于所述第三能量消耗值和所述第一能量消耗值之間的差來估計在所述HVAC單元被啟動的持續時間內以千瓦時為單位表示的所述HVAC單元的能量消耗。
15.一種用于監控與具有壓縮機的HVAC單元相關的能量消耗的系統，該系統包括溫控器；傳感器，提供指示處所的空間內的感測的溫度的輸出；所述溫控器的處理器，其與所述傳感器通信，用于控制HVAC單元的至少壓縮機的啟動以關于預期的設定點溫度控制所述空間內的溫度；網關，其與所述溫控器連接，用于使得能夠經由因特網連接到網站，所述網關包括發射器和接收器，該發射器用于向用于所述處所的公用事業儀表發送無線信號以請求能量消耗信息，且該接收器用于從所述公用事業儀表接收包括能量消耗信息的無線信號，其中，所述網關被配置成從所述溫控器接收指示所述壓縮機將被啟動的信息，并且響應地向所述公用事業儀表發送信號以請求能量消耗信息并接收包括第一能量消耗值的信號，其中，所述網關被配置成在所述壓縮機啟動之后向所述公用事業儀表發送信號以請求能量消耗信息，并且接收包括第二能量消耗值的信號，以及其中，所述網關進一步被配置成至少部分地基于所述第一能量消耗值和所述第二能量消耗值之間的差來估計所述HVAC單元的能量消耗。
16.根據權利要求15所述的系統，其中，所述溫控器進一步包括顯示器，該顯示器被配置成至少部分地基于所述估計來顯示所述HVAC單元的能量消耗的指示。
17.根據權利要求15或16所述的系統，其中，所述溫控器被配置成監控所述壓縮機被啟動的持續時間。
18.根據權利要求17所述的系統，其中，所述第一能量消耗值和所述第二能量消耗值之間的差指示以千瓦表示的用電速率的增加，并且所述HVAC單元的能量消耗的所述估計是基于所述用電速率的所述增加和所述HVAC單元被啟動的所述持續時間的。
19.根據權利要求18所述的系統，其中，在所述HVAC單元的所述壓縮機停用之后，所述網關被配置成向所述公用事業儀表發送信號以請求能量消耗信息并且從所述公用事業儀表接收包括第三能量消耗值的信號，并且所述網關進一步被配置成從所述第二能量消耗值和所述第三能量消耗值之間的差來確定所述HVAC單元的能量消耗的第二估計。
20.根據權利要求19所述的系統，其中，所述第二和第三能量消耗值之間的差是指示以千瓦表示的所述HVAC單元的用電速率的減少，并且所述網關被配置成基于所述用電速率的所述減少和所述HVAC單元被啟動的所述持續時間來估計所述HVAC單元的能量消耗。
21.根據權利要求20所述的系統，其中，所述網關被配置成經由因特網向能量服務供應商通信信息，該信息指示所述HVAC單元的能量消耗的估計。
22.根據權利要求21所述的系統，其中，所述溫控器被配置成經由所述網關從能量服務供應商接收信號，該信號請求基于所述HVAC單元的能量消耗的信息來削減所述HVAC單元的工作。
23.根據權利要求22所述的系統，其中，所述溫控器被配置成確定在給定時間期間內的所述HVAC單元的能量消耗的總和，并且在所述顯示裝置上顯示所述給定時間期間內的所述能量消耗的指示。
24.一種用于監控處所中的耗能負載的能量消耗的系統，該處所被提供有由公用事業儀表監控的電力，所述系統包括網關，其與用于所述處所中的多個耗能負載的多個開關控制相通信，所述耗能負載包括處所的溫控器、電熱水器和冰箱中的一個或更多，所述網關被配置成從所述溫控器、所述電熱水器和所述冰箱中的至少一個接收指示所述耗能負載被啟動的信號，并且被配置成當所述耗能負載工作時和當所述耗能負載不工作時從用于所述處所的公用事業儀表接收耗能信息，并且進一步被配置成至少部分地基于所述耗能負載工作時的能量消耗和所述耗能負載不工作時的能量消耗之間的差來估計所述耗能負載單元的能量消耗。
25.根據權利要求24所述的系統，其中，所述網關被配置成向所述公用事業儀表發送信號以請求能量消耗信息并且從所述公用事業儀表接收包括第一能量消耗值的信號，并且被配置成在所述耗能負載停用后向所述公用事業儀表發送信號以請求能量消耗信息，以及隨后從所述公用事業儀表接收包括第二能量消耗值的信號，其中，所述網關被配置成從所述第一和第二能量消耗值之間的差來確定與所述耗能負載相關的能量消耗的估計。
全文摘要
本發明涉及一種與用于處所的一個或更多耗能設備通信的控制器，包括發射裝置，用于將無線信號發送到公用事業儀表以請求能量消耗讀數，以及接收裝置，用于接收包括了能量消耗信息的無線信號。該控制器被配置成從耗能設備接收指示該設備被啟動的信號，并且響應地發送信號到公用事業儀表以請求能量消耗讀數并隨后接收包括能量消耗值的信號。在所述設備停用之后，控制器被配置成向公用事業儀表發送信號以請求能量消耗讀數，并且隨后從該儀表接收包括另一能量消耗值的信號。該控制器被配置成從所述能量消耗值之間的差來確定與該設備相關的能量消耗水平的估計。
文檔編號G05D23/20GK102609015SQ20121000844
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月12日 優先權日2011年1月12日
發明者D.S.德魯 申請人:艾默生電氣公司