专利名称：用于确定处所内的耗能电器的负载的装置和方法
技术领域：
本公开涉及用于控制热泵或空调机组的温控器(thermostat)，更具体地，涉及能够向供电商提供需求侧管理的温控器。
背景技术：
此部分提供与本公开有关的背景信息，其不必然是现有技术。随着在日间对电力的需求增加，由于次级高峰发电厂(secondary peak power plant)被开启以补充非高峰发电厂(off-peak power generating plant),供电商面临发电成本的增加。许多供电商由此建立需求响应程序来减少能量需求，作为建造更多发电厂的替代方式。在高峰需求开始超出供电商的高峰和非高峰发电厂的容量的情况下，供电商可以通过缩减空调机组的工作以减少在高峰需求期间对电力的需求来进行需求侧管理，从而尝试保持能量需求不超出容量。进行需求侧管理的供电商向温控器传送信号以控制空调机组减少在高峰需求期间使用的能量的数量。然而，供电公司对于通过回调温度设定或关闭随机的空调机组能够减少多少负载并没有太多的概念，并且可能并不能成功地抑制能量消耗。
发明内容
此部分提供了本公开的基本内容，并不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。本申请提供了用于确定能量消耗水平或耗能设备的负载的装置或控制器的多种实施方式。该多种控制器与用于处所的一个或更多耗能负载或设备进行通信，该负载或设备诸如包括热泵或者空调组件的HVAC单元，电热水器，冰箱或者水池水泵(pool pump)。 该典型的控制器包括处理器，该处理器被配置成在压缩机启动(activation)之前和之后从用于该处所的公用事业仪表接收耗能信息。该处理器进一步被配置成至少部分地基于压缩机启动之前的能量消耗和压缩机启动之后的能量消耗之间的差来估计HVAC单元的能量消耗。根据本公开的另一个方面，提供了用于监控与具有电动压缩机的HVAC单元相关的能量消耗的温控器。该温控器包括提供指示在处所的空间内的温度的输出的传感器，以及用于控制HVAC单元的至少压缩机的启动以关于预期设定点温度来控制所述空间内的温度的处理器。该处理器被配置成在压缩机启动之前和之后从用于该处所的公用事业仪表接收能量消耗信息，并且进一步被配置成至少部分地基于压缩机启动之前的能量消耗和压缩机启动之后的能量消耗之间的差来估计HVAC单元的能耗。该温控器进一步包括显示器，该显示器至少部分地基于所述估计来显示HVAC系统的能量消耗的指示。由此，该温控器可以显示HVAC单元的能量消耗，或者与该温控器或网关通信的任何其它设备的能量消耗。通过在此提供的描述，更多的应用领域将变得明显。在本发明内容部分的描述和具体例子仅用于说明的目的，并非意图限制本公开的范围。
在此描述的附图仅用于阐明所选实施例的目的，而非针对所有可能的实施方式， 且并不意图限制本公开的范围。图I是处所的图示，该处所包括一个或更多控制器，该控制器被配置成确定与用于处所的一个或更多耗能设备相关联的能量消耗水平的估计；图2是依据本公开的温控器的一种实施方式的原理图，该温控器被配置成确定与热泵或空调机组相关联的能量消耗水平的估计；图3示出了依据本公开的图I中的温控器实施方式的工作的流程图；图4示出了显示由设备消耗的能量的成本估计的温控器的一种实施方式；图5示出了图4中的温控器，该温控器显示了所述设备的日能量消耗的图表；图6-7示出了图4中的温控器，该温控器显示了所述设备的日能量消耗图表中的给定日期的选择。在附图中的多个视图中，相应的参考数字指示相应的部分。
具体实施例方式现在参考附图更充分地描述示例实施方式。在本公开的多种实施方式中，控制器被提供以确定与用于处所的一个或更多耗能负载或设备相关的能量消耗的估计，该估计提供了用于理解消费者的行为如何影响其能量消耗的值。有了能量消耗的估计，消费者能够做出更知情的决策(例如，在睡眠时关闭加热)。在本公开的一个方面中，控制器的多种实施方式与处所的一个或更多耗能负载或设备相通信，这些负载或设备诸如热泵或空调机组，电热水器，冰箱或水池水泵。示例性的控制器包括处理器，该处理器被配置成在压缩机启动之前和压缩机启动之后从用于该处所的公用事业仪表接收能量消耗信息。该处理器进一步被配置成至少部分地基于压缩机启动之前的能量消耗和压缩机启动之后的能量消耗之间的差来估计HVAC单元的能量消耗。在本公开的一种实施方式中，用于确定热泵或空调机组的能量消耗水平的温控器一般地如图I中的100所示。温控器100被连接到热泵或空调机组20 (也被称为HVAC单元)(或与之通信)，该热泵或空调机组20用于对处所24内的空间22进行加热或制冷，并且温控器100可以与其它系统控制器通信，该其它系统控制器诸如用于电热水器28的控制器26，或者用于水池水泵32的泵控制器30。参考图2，温控器100包括传感器102，其能够感测在空间22内的温度，该温度在控制热泵或空调机组20 (或HVAC单元)的工作中使用，以调节该空间的温度。温控器100 进一步包括处理器104，该处理器与传感器102通信，用于控制热泵或空调机组20的至少压缩机21 (如图I所示)的启动和停用(deactivation)，用于关于预期设定点温度来控制该空间内的温度。于是，温控器100包括至少一个传感器102或温度响应装置，其周期性地输出指示空间22内的温度的值。传感器102可以是大量传感器类型中的任何一种，并且可以包括晶体振荡器、振荡器或其它响应于温度发生电抗或频率变化的电子装置。可选地，传感器102可以包括电阻值响应于温度变化而变化的热敏电阻。传感器102还可以是能够通信与在空间22中感测到的温度相互关联或指示该温度的电压值的装置。传感器102可以包括这样的电路，其允许该传感器通信指示精确到十分之一华氏度的温度的值。同样地，传感器102还可以包括这样的电路，其能够周期地或基于请求，诸如当温控器100的处理器104 提示时，通信温度信息。于是，传感器102被配置成感测指示温度的信息，并将其向具有程序和设定点温度的处理器104通信，而处理器104被配置成控制热泵或空调机组的工作从而调节在空间22中感测的温度以保持所述设定点温度。如图I所示，在其中设置有温控器100的处所24优选地包括具有高级测量架构 (Advanced Metering Infrastructure, AMI)的公用事业仪表34,该仪表能够传送包括了能量消耗信息的无线信号。需要注意的是，能量消耗信息可以包括用电速率(rate of power usage)(例如以千瓦表示)，或使用的能量或电量(例如用千瓦时表示)，如以下所解释。为了工作，HVAC系统的压缩机要求电能，其通常以瓦时来测量和表示。瓦是电功率的单位，所谓功率是能量传输的速率。这样，传输到压缩机的能量的速率，或者当压缩机工作时使用的能量的速率，是到压缩机的功率，其可以由千瓦为单位表示。瓦时是电能计量单位，等于将I瓦功率稳定地作用于负载或由该负载稳定地使用I小时。这样，在一段时间上的压缩机的能量消耗可以以千瓦时为单位表示。以千瓦时为单位表示的累积能量消耗，可以从以千瓦表示能量使用速率(例如，功率)和压缩机工作的持续时间(例如，小时)的乘积来确定，以得到由压缩机在一段时间上消耗的能量的千瓦时量。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)以及在一时间段上消耗的功率(以千瓦时表示)。由电表34通信的能量消耗信息可以被提供或表现在一个或更多表单中。例如，能量消耗读数可以是由处所消耗的千瓦时的累积总计。两个这样的在给定时间间隔上使用的千瓦时的连续读数的差能够被用于确定在连续读数之间的时间上的能量消耗的量(以千瓦时表示)。公用事业仪表还可以通信代表当前能量使用速率(或功率)的能量消耗信息， 由千瓦表示，且由千瓦时表示的能量消耗可以从能量使用速率(千瓦)和工作的持续时间 (小时)的乘积来确定。这样，可以从由千瓦表示的能量使用速率(例如，功率)和压缩机工作的持续时间来确定压缩机的能量消耗，以得到由压缩机消耗的能量的千瓦时的量。有了由公用事业仪表提供的能量消耗信息的任一形式(千瓦或千瓦时)，就可能确定用于热泵/空调机组的压缩机在工作期间的能量消耗的估计。回来参考图2，温控器100进一步包括接收装置106，该接收装置106被配置成接收由处所24外侧的公用事业仪表34发送的信号，该公用事业仪表34利用了用于收发信号的高级测量架构(AMI)，且该信号包括能量消耗信息。接收装置106与温控器100的处理器104通信。温控器100可以包括接收装置106。接收装置106还包括被配置成发送无线信号的发射器。接收装置106和发射器可以被称为收发装置106。收发装置106优选地被连接到温控器100的处理器104，其中收发装置106和处理器104被连接到低压电源Vcc。 收发装置106通常可以包括收发芯片110和天线114，收发芯片110还可以被连接到阻容滤波电路112。收发装置106被配置成接收由用于处所24的公用事业仪表34发送的无线信号。收发装置106经由天线114接收来自公用事业仪表的信号，并且可以将该信号与参考信号相比较。例如，可以将该信号与频率为418毫赫(milliHertz)的本地晶振相比较，并且然后将其解调到数字数据流。然后可以经由通用异步串行传输(UART)通信链路输出此数据，并且优选地将该数据解码并作为串行比特流信号从收发芯片110的数据端口管脚发送到处理器104上的输入端口管脚(诸如UART端口)。处理器104可以被配置成将所述信
7号数据加载到用于协议验证的软件缓冲区，并且被配置成剥离(strip)该数据并分析在该信号开始部分的同步位，以同步该信号和处所24的公用事业仪表34，从而识别该传输内的唯一序列号以利用处所24的公用事业仪表34的序列号来验证信号协议。当传输的信号的协议验证完成并且验证了用于公用事业仪表34的信号，处理器104接收包括能量消耗信息的信号数据。温控器100的第一实施方式可以被配置成以连续的方式周期地接收包括能量消耗信息的公用事业仪表信号，无需向公用事业仪表发送信号以请求这样的信息。在此结构中，温控器100可以以均匀分布的时间间隔周期地接收能量消耗信息。于是，温控器100的一种实施方式可以包括传感器102和处理器104，用于控制HVAC单元的至少压缩机的启动以关于预期设定点温度来控制空间中的温度，其中处理器104被配置以在压缩机启动之前和压缩机启动之后从用于所述处所的公用事业仪表34接收能量消耗信息。温控器100的处理器104进一步被配置成至少部分地基于压缩机启动之前的能量消耗和压缩机启动之后的能量消耗之间的差来估计HVAC单元的能量消耗。温控器100进一步包括显示器140， 其至少部分地基于该估计来显示与HVAC系统的工作相关的能量消耗的指示。其中，从公用事业仪表34接收的能量消耗信息是用电速率的形式(以千瓦为单位表示)，压缩机启动之前和之后的能量消耗之间的差被表示为HVAC单元用电速率的增加，以千瓦表示。在上述实施方式中，温控器100被配置成监控压缩机启动的持续时间，以及以千瓦为单位表示的从公用事业仪表34接收的能量消耗信息，从而使得可以从用电速率(千瓦)的增加和HVAC 单元启动的时间来确定HVAC单元能量消耗的估计。这样，温控器100被配置成经由来自公用事业仪表34的无线信号来接收指示压缩机停用前后的能量消耗的信息，该信息被用于至少部分地基于压缩机停用之前和之后的能量消耗的差来估计HVAC单元的能量消耗。在公用事业仪表34并不连续发送包括了能量消耗信息的信号的另一种结构中， 上述温控器100包括处理器104，其被配置成经由收发装置106 (或接收装置和发射装置) 与公用事业仪表34通信以请求压缩机启动之前的能量消耗信息，并且(经由接收装置106) 接收指示压缩机启动之前的处所能量消耗的来自公用事业仪表的第一能量消耗值。在压缩机启动之后，处理器104被配置成经由收发装置106 (或接收装置和发射装置)与公用事业仪表34通信以请求压缩机启动之后的能量消耗信息，并且(经由接收装置106)接收指示压缩机启动之后的处所能量消耗的来自公用事业仪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个可以是处所的能量使用率(例如，千瓦)的读数，从而使得第一能量消耗值和第二能量消耗值的差指示作为HVAC单元的压缩机启动的结果的在处所中正在使用的用电速率(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)的增加和压缩机/HVAC单元启动的持续时间来估计或确定HVAC单元的能量消耗，以得到由HVAC单元消耗的能量的千瓦时值。第一实施方式的温控器100可以被进一步配置成确定与热泵或空调机组20相关的能量消耗的第二估计。在热泵或空调机组20停用后，温控器100的处理器104可以被配置成经由发射装置与公用事业仪表34通信，以请求能量消耗信息，并且经由接收装置接收第三能量消耗值。处理器104进一步被配置成从第二能量消耗值和第三能量消耗值的差来确定HVAC单元的能量消耗的第二估计。在该第二估计的确定中，第二能量消耗值和第三能量消耗值之间的差表示作为压缩机和/或HVAC单元的停用的结果的以千瓦表示的用电速率的减少。此减少提供了与HVAC单元相关的能量消耗的信息的第二估计。然后可以部分地基于以千瓦表示的用电速率的减少以及HVAC单元启动的时间长度来确定HVAC单元的能量消耗。可选地，从公用事业仪表接收的能量消耗信息是以千瓦时为单位表示的，第三能量消耗值与第一或第二能量消耗值的差可以表示HVAC单元启动这段时间的HVAC单元的能量消耗(以千瓦时为单位表示)。参考图3，所示的流程图阐释了在图2中的温控器100的制冷模式下处理器104的操作控制。处理器104被配置成在步骤200检查感测的温度，以在步骤202确定是否上述温度高于设定点，然后经由收发装置106在步骤204发送信号到用于处所24的公用事业仪表34，以请求能量消耗信息。在步骤206压缩机21启动之前(例如，在启动之前的预定时间内)，处理器104被配置成向公用事业仪表34发送信号以请求能量消耗读数，并且接收来自公用事业仪表34的包括了第一能量消耗值的信号。在压缩机21的工作期间，处理器 104被配置成在步骤208确定何时感测的温度已经达到设定点温度。当达到了设定点但在压缩机21停用之前时，处理器104被配置成在步骤210发送信号到公用事业仪表34以请求能量消耗读数，并且在步骤212接收来自公用事业仪表34的包括了第二能量消耗读数的信号。在步骤214压缩机21停用之后，处理器104被配置成在步骤216从第一能量消耗值和第二能量消耗值之间的差来确定与热泵或空调机组20相关的能量消耗的第一估计。处理器104因此能够确定热泵或空调机组20的负载情况(load profile)。温控器100可以进一步包括图2所示的显示装置140，该显示装置140被配置成显示热泵或空调机组20的能量消耗的表示，以及诸如感测的处所24内的温度的其它信息。参考图1，用于确定能量消耗负载的能量消耗水平的温控器100的第一实施方式可以进一步被连接到网关150，该网关150使得能够经由因特网连接到网站。在包括了温控器100和用于经由因特网连接到网站的网关150的系统的该可选实施方式中，温控器100 被配置成与网关150就与热泵或空调机组20相关的能量消耗的信息进行通信。通过网关对热泵或空调机组20的能量消耗信息的通信能够允许能量服务供应商访问与热泵或空调机组20相关的能量消耗的信息。这可以使得寻求通过停用空调机组来在高峰需求期间切断负载的能量服务供应商能够评估哪些处所空调机组使用了最多的能量，并且能够提供负载的最大减少。此外，许多能量服务供应商实体希望能够访问住宅和建筑物内的分散的负载信息。公用事业公司和能量服务供应商愿意大量投资以实施需求响应和能效项目。分散的负载信息可以使他们能够大大地增强这两种类型项目的效能。空调系统占据多达75%的高峰负载。就此而言，了解每个家庭的空调负载和热分布可以为公用事业公司和能量服务供应商在如何减轻高峰需求的优化中提供巨大价值。例如，公用事业公司可以有200000个家庭参与需求响应项目，该项目允许宽带信号被发送到智能温控器，该信号将设定点温度回调4华氏度，或者在高峰需求期间循环开启和关闭。但是能量服务供应商几乎不知道各个家庭的特定负载情况或效率。就此而言，由于对于具有低效的压缩机或较差绝缘条件的家庭中的温控器来说，对其回调4华氏度所降低的负载远不及对具有良好绝缘条件的家庭所降低的，需求响应项目并未被设计得最佳。温控器100在被测设备开启之前直接向公用事业仪表询问处所的总负载，以建立数据点A。温控器100进一步在设备工作之后向公用事业仪表询问设备的运转率(runrate)或能量消耗水平，以建立数据点B。一旦设备关闭，温控器可以向公用事业仪表询问以建立数据点C。与处理器104相关的软件然后可以确定数据点A和B的能量消耗水平的差，以及数据点B和C的能量消耗水平的差，以计算设备的负载情况，该设备诸如热泵或空调机组。处理器可以进一步被配置以计算在持续时间期间(诸如30天)内的所述差的均值，以查明设备的精确负载情况。通过保留热泵或空调机组的能量消耗或性能的持续记录， 当可能由于低制冷剂充注量或老化的压缩机的原因导致居民或建筑物经历效能劣化时，温控器可以通知消费者。例如，通过与先前夏季的历史数据的比较来确定能量消耗的差，持续的数据记录能够被用于检测设备性能的劣化。应该注意能够远程地进行此数据记录监控， 其中温控器与在远端地点的用于处理的服务器通信数据。温控器可以显示出差别，该差别是性能劣化将给用户带来的额外开销，或者指示通过升级到新的系统用户能够节省多少。了解了哪些家庭具有低效的或高能量消耗的空调机组可以使得能量服务供应商能够通过定位具有最高能量消耗空调机组的家庭来在确定他们的需求响应项目的优化工作中具有更高的精确度。于是，温控器100的一种实施方式被配置成经由网关150接收来自能量服务供应商的信号，该能量服务供应商基于与热泵或空调机组20相关的能量消耗的信息请求对热泵或空调机组20的工作的削减。此外，能效实施公司，诸如White-Rodgers Division of Emerson Electric Co ,也可以使用此信息来定位最需要设备升级或服务的家庭。公用事业公司可以具有动机来为这样的有设备升级需要的家庭来支付效能升级项目。在本公开的另一个方面，第一实施方式的温控器100被配置成确定在预定时间段 (诸如当前周或给定月)内的热泵或空调机组20的能量消耗的总和，并且在显示装置140 上显示给定月的热泵或空调机组20的能量消耗总和的指示，如图4所示。温控器100可以进一步被配置成在显示装置140上显示与给定月内热泵或空调机组20的能量消耗总和相关的费用估计142的指示。根据本公开的另一个方面，提供了用于确定能量消耗设备的负载的估计的系统的第二实施方式。如图I所述，该系统包括温控器100和网关150，该系统用于确定处所24的耗能负载的能量消耗。该系统包括具有传感器102的温控器100，该传感器102优选地在温控器100内部，提供指示空间的感测温度的输出。温控器100进一步包括处理器104，该处理器104与传感器102通信，用于控制热泵或空调机组20的至少压缩机21的启动，如图 1-2所示。在第二实施方式中，系统进一步包括网关150或能量服务接口(ESI)，其与温控器 100相连接。网关150被配置成使得能够经由因特网连接到网站。网关150进一步包括发射装置以及接收装置，该发射装置用于向用于处所的公用事业仪表34发送无线信号以请求能量消耗信息，该接收装置用于接收来自公用事业仪表34的包括了能量消耗信息的无线信号。应该注意的是，该发射装置和接收装置可以包括收发装置106，诸如图2及以上所描述的。温控器100的处理器104被配置成控制热泵或空调机组20的至少压缩机21的启动，以关于设定点控制空间内的温度，并且进一步被配置成在温控器100启动压缩机21之前用信号通知网关150。可选地，网关150可以作为启动压缩机21的控制。网关150被配置成从温控器100接收指示压缩机21将被启动的信息，并且响应地发送信号到公用事业仪表34以请求能量消耗信息。其后，网关150接收包括了第一能量消耗值的信号，该第一能量消耗值指示当压缩机21 “关闭”时处所的能量消耗。可选地，网关150可以获得压缩机 21停用后的“关闭”第一能量消耗值。网关150被配置成在压缩机启动之后发送信号到公用事业仪表34以请求能量消耗信息，并且随后接收包括了第二能量消耗值的信号。网关 150进一步被配置成从第一能量消耗值和第二能量消耗值之间的差来确定与热泵或空调机组20相关的能量消耗的第一估计。网关150或者温控器100可以被配置成监控压缩机启动的持续时间。如第一实施方式，来自公用事业仪表34的能量消耗信息可以以一个或更多表单的形式提供。例如，能量消耗读数可以是处所消耗的千瓦时的连续累积总计，其中在给定时间间隔上两个这样的连续读数之间的差能被用于确定该时间间隔内消耗的千瓦时，从而得到在该时间间隔期间的能量消耗的水平。公用事业仪表也可以对能量消耗读数进行通信， 该能量消耗读数是使用能量的速率，以千瓦为单位表示。于是，网关150可以确定第一能量消耗值和第二能量消耗值之间的差，其指示以千瓦表示的用电速率的增加。网关150被配置成基于用电速率的增加和HVAC单元启动的持续时间来估计HVAC单元的能量消耗。在热泵或空调机组20的压缩机21停用之后，网关150被配置成向公用事业仪表 34发送信号以请求能量消耗信息，并且接收来自公用事业仪表34的包括了第三能量消耗值的信号。网关150进一步被配置成从第二能量消耗值和第三能量消耗值之间的差来确定与热泵或空调机组20相关的能量消耗的第二估计。第二能量消耗值和第三能量消耗值之间的差是作为压缩机/热泵或空调机组20的停用的结果的能量消耗的减少。网关150被配置成基于用电速率的减少和HVAC单元被启动的持续时间来估计HVAC单元的能量消耗。在用于监控能量消耗设备的系统的第二实施方式中，网关150被配置成向温控器 100通信能量消耗的信息。温控器100包括显示装置140，该显示装置140被配置成向温控器100的用户显示与压缩机和/或热泵或空调机组20相关的能量消耗的指示。网关150 进一步被配置成经由因特网向能量服务供应商通信与压缩机和/或热泵或空调机组20相关的能量消耗的信息，以向能量供应商提供与热泵或空调机组20相关的能量消耗的信息。 这可以使得寻求通过关闭空调系统来在高峰需求期间切断负载的能量服务供应商能够评估哪些处所空调机组使用了最多的能量，并且能够提供负载的最大减少。然后此信息能够被能量服务供应商利用，其向使用最多能量的处所24发送信号以请求削减处所24的热泵或空调机组20。为了能够进行这样的削减，温控器100被配置成经由网关150接收来自能量服务供应商的请求削减热泵或空调机组20的工作的信号。该来自能量服务供应商的信号可以基于与特定热泵或空调机组20相关的能量消耗水平或负载的信息。此外，网关150 可以被配置成确定在预定时间期间(诸如当前周或月)内的热泵或空调机组20 (以及能够受控开启和关闭的任何设备)的能量消耗的总和，并且向温控器100通信给定月的热泵或空调机组20的能量消耗的总和，以在温控器100的显示装置140上进行显示。可选地，温控器100可以被配置成确定给定时间期间内的热泵或空调机组20的能量消耗的总和，并且在温控器100的显示装置140上显示给定时间期间的能量消耗的指示。温控器100可以进一步被配置成在显示装置140上显示与给定时间期间内由热泵或空调机组20消耗的能量的总和相关的费用估计142的指示，如图4所示。温控器的以上实施方式使得消费者能够得到对于与热泵或空调机组相关的能量消耗的费用的实时反馈，并且将使得他们能够对如何及何时使用电力和减少能量消耗做出更明智的决定。这是很重要的，因为人们很少削减消耗，直到他们了解到作为特定行为的结果的对他们的影响，并且针对设备能量消耗水平的实时分散的负载信息能够增强节能，鼓励对于温控器的编程特征的使用，以及鼓励对低效电器的设备更新。温控器不仅能够使得消费者了解热泵或空调机组正在消耗多少电力，其还能够为他们提供附加了节约方式的信息的值。于是，提供了用于监控与HVAC单元相关的能量消耗的温控器的一种实施方式，其包括传感器和处理器，该传感器用于感测温度，该处理器用于控制HVAC单元的压缩机的启动以关于预期的设定点温度来控制空间内的温度。该处理器被配置成在压缩机启动之前和压缩机启动之后从用于处所的公用事业仪表接收能量消耗信息，并且进一步被配置成至少部分地基于压缩机启动前的能量消耗和压缩机启动后的能量消耗的差来估计HVAC单元的能量消耗。该温控器包括显示器，该显示器显示至少部分地基于所述估计的HVAC系统的能量消耗的指示，其中温控器的处理器被配置成控制所述显示器以显示图表，该图表指示在给定月内的每一天由热泵或空调机组消耗的能量的估计费用。例如，上述实施方式中的温控器能够实时地向用户显示每周费用估计，并且从能量消耗负载情况向业主预报空调费用，以帮助他们编制预算。图2所示的温控器100的处理器104被配置成从每天从公用事业仪表34接收的上一能量消耗读数来确定这些指示了每天的合计能量消耗的日读数之间的差。使用了能量消耗的价格费率，图2中的温控器100 的处理器104进一步被配置成在显示装置140上显示图表，该图表示出了当前日的能量消耗，如图5中所示的黑色高亮条所表示。显示装置可以进一步显示日费用目标144，以及用于处所24的能量消耗的月迄今累计(Month-to-date)费用估计142。通过将日目标与月累计的天数相乘，月累计目标和月累计费用之间的差能够被用于显示能量费用高于或低于月累计目标的量。响应于用户的选择，显示装置140能够显示前一天的能量消耗，如图6所示的黑色高亮条所显示。类似地，用户能够选择当前月的任一天来看能量消耗的日费用是多少，如图7所示的黑色高亮条所显示。在上述实施方式中的温控器能够被配置成显示上述的能量消耗数据，以使得消费者能够设置每月的能量消耗费用目标。温控器能被配置成提示消费者输入他们的月能量目标费用的值，以及他们账单周期开始的日期，因而他们能够与其实际账单周期一致地跟踪消耗。例如，用户可以输入起始日期为12日以及该月的目标费用为$150，该目标费用可以被30天除得到每天的日目标费用$5。然后显示器将在柱状图上绘制日能量消耗，该柱状图示出了消费者每天的能量消耗是否高于或低于他们的日目标费用，并且在显示装置140 的上部显示了月累计总数。显示装置140还能够显示能量费用高于或低于月累计目标的量，以让消费者知道他们是否在高于或低于目标的轨道上。如果他们高于他们的目标，如图 5所示，消费者将知道他们不得不在该月的剩余天内进行削减，以达到他们目标的月能量消耗费用。温控器100可以被配置成收集夏季的历史数据以确定如果用户在整个夏天回调额外I度温度设定所可能已经节省的估计的能量费用，并且响应地指示显示装置140来显示该估计的费用。温控器100可以被进一步配置成将设备的月能量消耗与前一个夏天的历史数据相比较，以确定对消耗差别的预测，并且响应地指示显示装置140来显示消息，该消息指示如果当前夏天同上个夏天一样，温度设定的额外I度回调可能产生确定量的估计的月节省。温控器100可以被配置成提供图表的容易访问的显示，该显示可以在一个显示器上精确地显示有关的能量消耗信息，而无需要求用户查看多个图或滚动菜单。显示的目标还能够使得用户更有效地控制他们的设备(例如，温控器设定点温度)来保持他们的能量消耗费用低于预算，而不是仅仅示出实时能量消耗数据。根据本公开的另一个方面，提供了用于监控处所内的耗能负载的系统的第三实施方式。该系统包括网关150或者ESI装置，用于使得能够经由因特网连接到网站，其中网关 150与多个耗能设备或负载相通信，该设备或负载包括温控器100，电热水器28，冰箱36，水池水泵32，媒体中心等中的一个或更多。在用于监控处所内的耗能负载的系统的第三实施方式中，网关150与多个开关控制相通信，该开关控制用于处所内的多个耗能负载，包括一个或多个设备，诸如处所的温控器100，电热水器28和冰箱36。网关被配置成从温控器100、电热水器28和冰箱36中的一个接收指示耗能负载被启动的信号，并且被配置成当耗能负载工作时和当耗能负载不工作时从用于处所的公用事业仪表接收能量消耗信息。网关150进一步被配置成至少部分地基于耗能负载工作期间的能量消耗和耗能负载不工作期间的能量消耗之间的差来估计耗能负载单元的能量消耗，如以下所解释的。网关150可以包括，例如，发射装置和接收装置106，该发射装置用于向用于处所的公用事业仪表发送无线信号以请求能量消耗信息，接收装置106用于从公用事业仪表34 接收包括了能量消耗信息的无线信号。网关150可以从温控器100，电热水器28，冰箱36 或水池水泵32中的一个接收指示耗能负载正在工作的信号。电热水器28，冰箱36或水池水泵32可以被连接到智能插座或高安培负载控制开关装置，该插座或装置被配置成控制任何插入其中的设备并且与网关150通信。于是，网关被配置成从温控器100，电热水器28和冰箱36中的一个接收指示耗能设备正在工作的信号，并且响应地向公用事业仪表发送信号以请求能量消耗信息，并且从公用事业仪表接收包括了第一能量消耗值的信号。网关进一步被配置成在耗能负载停用之后向公用事业仪表发送信号，以请求能量消耗信息，并且随后从公用事业仪表接收包括了第二能量消耗值的信号。在接收了能量消耗信息之后，网关被进一步配置成从第一和第二能量消耗值之间的差来确定与耗能负载相关的能量消耗的估计。例如，如果网关150从电热水器28的控制器26 (或相关的智能插座)接收了指示电热水器28被启动和/或正在工作的信号，网关150被配置成响应地向公用事业仪表34 发送信号以请求能量消耗信息，并且从公用事业仪表34接收包括了第一能量消耗值的信号。在耗能负载停用之后，网关150被配置成向公用事业仪表34发送信号以请求能量消耗信息，并且从公用事业仪表34接收包括了第二能量消耗值的信号。网关150进一步被配置成从第一和第二能量消耗值的之间的差来确定与启动的耗能设备相关的能量消耗的估计。 网关150可以进一步被配置成监控设备的启动以检测启动/停用的快速频率或者设备的升高的能量消耗水平，该升高的能量消耗水平可以指示设备的故障。响应于检测到启动或者指示故障的能量消耗信息，网关150被配置成响应地关闭设备并且通知居住者或服务供应商该故障。已经提供的对实施方式的前述描述是出于说明和描述的目的。并不意图穷尽或限制本公开。特定实施方式的单个元素或特征一般并不限于特定实施方式，而是，在适用的情况下，可以互换，并且能够被用于选定的实施方式，即使没有被具体地示出或描述。相同的内容还可以许多方式变化。这样的变化并不视为对本公开的背离，并且所有这些改变都包括在本公开的范围之内。
权利要求
1.一种用于监控与具有压缩机的HVAC单元相关的能量消耗的温控器，包括传感器，提供指示处所的空间内的温度的输出；处理器，用于控制所述HVAC单元的至少所述压缩机的启动以关于预期的设定点温度控制所述空间内的温度，该处理器被配置成在所述压缩机启动之前和所述压缩机启动之后从用于所述处所的公用事业仪表接收能量消耗信息，并且进一步被配置成至少部分地基于所述压缩机启动前的能量消耗和所述压缩机启动后的能量消耗之间的差来估计所述HVAC 单元的能量消耗；以及显示器，至少部分地基于所述估计来显示所述HVAC单元的能量消耗的指示。
2.根据权利要求I所述的温控器，其中所述温控器被配置成监控所述压缩机被启动的持续时间；以及/或者所述温控器被配置成从用于所述HVAC单元的公用事业仪表接收消耗信息；以及/或者所述温控器被配置成经由无线信号从所述公用事业仪表接收能量消耗信息。
3.根据权利要求2所述的温控器，其中，所述温控器被配置成从用于所述处所的公用事业仪表接收以千瓦为单位表示的用电速率形式的能量消耗信息，从而使得所述压缩机启动之前和之后的能量消耗的差指示以千瓦表示的所述用电速率的增加，并且所述消耗的估计是基于所述用电速率的增加和所述HVAC单元被启动的持续时间的。
4.根据权利要求1、2或3所述的温控器，其中，所述处理器被配置成在所述HVAC单元的所述压缩机停用之后获得有关消耗的信息，并且至少部分地基于所述压缩机停用之前和之后的能量消耗之间的差来估计所述HVAC单元的消耗。
5.根据权利要求3所述的温控器，进一步包括使得能够经由因特网连接到网站的网关，其中，所述温控器被配置成向该网关通信与所述HVAC单元相关的能量消耗的信息，以允许能量服务供应商访问所述HVAC单元的能量消耗的信息。
6.根据权利要求5所述的温控器，其中，所述温控器被配置成经由所述网关从能量服务供应商接收信号，该信号请求基于所述HVAC单元的能量消耗的信息来削减所述HVAC单元的工作。
7.根据权利要求I所述的温控器，其中，所述温控器被配置成确定在给定时间期间内的所述HVAC单元的能量消耗的总和，并且在所述显示装置上显示所述给定时间期间的能量消耗的指示。
8.根据权利要求7所述的温控器，其中，所述温控器被配置成在所述显示装置上显示所述给定时间期间的能量消耗的指示。
9.根据权利要求1、2、3、5、6、7或8所述的温控器，进一步包括发射装置和接收装置，该发射装置被配置成发送无线信号，该接收装置被配置成接收无线信号，其中，所述处理器被配置成经由所述发射装置与所述公用事业仪表通信以请求所述压缩机启动之前的能量消耗信息，并且经由所述接收装置从所述公用事业仪表接收第一能量消耗值，该第一能量消耗值指示在所述压缩机启动之前的所述处所的能量消耗。
10.根据权利要求9所述的温控器，其中，在所述压缩机启动之后，所述处理器被配置成经由所述发射装置与所述公用事业仪表通信以请求能量消耗信息，并经由所述接收装置接收第二能量消耗值，该第二能量消耗值指示所述压缩机启动之后的能量消耗，所述处理器被配置成从所述第一和第二能量消耗值之间的差来确定所述HVAC单元的能量消耗的第一估计。
11.根据权利要求10所述的温控器，其中，所述第一能量消耗值和所述第二能量消耗值之间的差指示以千瓦表示的所述用电速率的增加，并且基于该用电速率的增加和所述 HVAC单元被启动的持续时间来估计所述HVAC单元的消耗。
12.根据权利要求11所述的温控器，其中，在所述压缩机停用之后，所述处理器被配置成经由所述发射装置与所述公用事业仪表通信以请求能量消耗信息并且经由所述接收装置接收第三能量消耗值，并且所述处理器被配置成从所述第二能量消耗值和所述第三能量消耗值之间的差来确定所述HVAC单元的能量消耗的第二估计。
13.根据权利要求12所述的温控器，其中，所述第二和第三能量消耗值之间的差是指示以千瓦表示的所述HVAC单元的用电速率的减少，并且所述处理器被配置成基于所述用电速率的减少和所述HVAC单元被启动的持续时间来估计所述HVAC单元的能量消耗。
14.根据权利要求12所述的温控器，其中，所述温控器被配置成从电表获得以千瓦时为单位表示的用电形式的能量消耗信息，并且所述处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间的差来估计在所述HVAC单元被启动的持续时间内以千瓦时为单位表示的所述HVAC单元的能量消耗。
15.一种用于监控与具有压缩机的HVAC单元相关的能量消耗的系统，该系统包括温控器；传感器，提供指示处所的空间内的感测的温度的输出；所述温控器的处理器，其与所述传感器通信，用于控制HVAC单元的至少压缩机的启动以关于预期的设定点温度控制所述空间内的温度；网关，其与所述温控器连接，用于使得能够经由因特网连接到网站，所述网关包括发射器和接收器，该发射器用于向用于所述处所的公用事业仪表发送无线信号以请求能量消耗信息，且该接收器用于从所述公用事业仪表接收包括能量消耗信息的无线信号，其中，所述网关被配置成从所述温控器接收指示所述压缩机将被启动的信息，并且响应地向所述公用事业仪表发送信号以请求能量消耗信息并接收包括第一能量消耗值的信号，其中，所述网关被配置成在所述压缩机启动之后向所述公用事业仪表发送信号以请求能量消耗信息，并且接收包括第二能量消耗值的信号，以及其中，所述网关进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间的差来估计所述HVAC单元的能量消耗。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述温控器进一步包括显示器，该显示器被配置成至少部分地基于所述估计来显示所述HVAC单元的能量消耗的指示。
17.根据权利要求15或16所述的系统，其中，所述温控器被配置成监控所述压缩机被启动的持续时间。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一能量消耗值和所述第二能量消耗值之间的差指示以千瓦表示的用电速率的增加，并且所述HVAC单元的能量消耗的所述估计是基于所述用电速率的所述增加和所述HVAC单元被启动的所述持续时间的。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，在所述HVAC单元的所述压缩机停用之后，所述网关被配置成向所述公用事业仪表发送信号以请求能量消耗信息并且从所述公用事业仪表接收包括第三能量消耗值的信号，并且所述网关进一步被配置成从所述第二能量消耗值和所述第三能量消耗值之间的差来确定所述HVAC单元的能量消耗的第二估计。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第二和第三能量消耗值之间的差是指示以千瓦表示的所述HVAC单元的用电速率的减少，并且所述网关被配置成基于所述用电速率的所述减少和所述HVAC单元被启动的所述持续时间来估计所述HVAC单元的能量消耗。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述网关被配置成经由因特网向能量服务供应商通信信息，该信息指示所述HVAC单元的能量消耗的估计。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述温控器被配置成经由所述网关从能量服务供应商接收信号，该信号请求基于所述HVAC单元的能量消耗的信息来削减所述HVAC单元的工作。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述温控器被配置成确定在给定时间期间内的所述HVAC单元的能量消耗的总和，并且在所述显示装置上显示所述给定时间期间内的所述能量消耗的指示。
24.一种用于监控处所中的耗能负载的能量消耗的系统，该处所被提供有由公用事业仪表监控的电力，所述系统包括网关，其与用于所述处所中的多个耗能负载的多个开关控制相通信，所述耗能负载包括处所的温控器、电热水器和冰箱中的一个或更多，所述网关被配置成从所述温控器、所述电热水器和所述冰箱中的至少一个接收指示所述耗能负载被启动的信号，并且被配置成当所述耗能负载工作时和当所述耗能负载不工作时从用于所述处所的公用事业仪表接收耗能信息，并且进一步被配置成至少部分地基于所述耗能负载工作时的能量消耗和所述耗能负载不工作时的能量消耗之间的差来估计所述耗能负载单元的能量消耗。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述网关被配置成向所述公用事业仪表发送信号以请求能量消耗信息并且从所述公用事业仪表接收包括第一能量消耗值的信号，并且被配置成在所述耗能负载停用后向所述公用事业仪表发送信号以请求能量消耗信息，以及随后从所述公用事业仪表接收包括第二能量消耗值的信号，其中，所述网关被配置成从所述第一和第二能量消耗值之间的差来确定与所述耗能负载相关的能量消耗的估计。
全文摘要
本发明涉及一种与用于处所的一个或更多耗能设备通信的控制器，包括发射装置，用于将无线信号发送到公用事业仪表以请求能量消耗读数，以及接收装置，用于接收包括了能量消耗信息的无线信号。该控制器被配置成从耗能设备接收指示该设备被启动的信号，并且响应地发送信号到公用事业仪表以请求能量消耗读数并随后接收包括能量消耗值的信号。在所述设备停用之后，控制器被配置成向公用事业仪表发送信号以请求能量消耗读数，并且随后从该仪表接收包括另一能量消耗值的信号。该控制器被配置成从所述能量消耗值之间的差来确定与该设备相关的能量消耗水平的估计。
文档编号G05D23/20GK102609015SQ20121000844
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者D.S.德鲁 申请人:艾默生电气公司