具有預(yù)測成本優(yōu)化的hvac控制器的制造方法
【專利摘要】一種建筑物HVAC系統(tǒng)包括水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)。所述水側(cè)系統(tǒng)消耗來自公用事業(yè)提供者的一種或多種資源以生成加熱和/或激冷的流體。所述空氣側(cè)系統(tǒng)使用所述加熱和/或激冷的流體來加熱和/或冷卻提供至所述建筑物的供應(yīng)空氣流。HVAC控制器執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以同時確定所述水側(cè)系統(tǒng)和所述空氣側(cè)系統(tǒng)這兩者的控制輸出。所述優(yōu)化過程包括優(yōu)化預(yù)測成本模型，所述預(yù)測成本模型在一組優(yōu)化約束條件下預(yù)測由所述HVAC系統(tǒng)消耗的所述資源的成本，所述一組優(yōu)化約束條件包括所述建筑物的溫度約束條件。所述HVAC控制器使用所述確定的控制輸出來控制所述水側(cè)系統(tǒng)和所述空氣側(cè)系統(tǒng)的所述HVAC設(shè)備。
【專利說明】
具有預(yù)測成本優(yōu)化的HVAC控制器
[0001] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2015年4月23日提交的美國專利申請?zhí)?4/694,633的權(quán)益和優(yōu)先 權(quán)，該申請的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明整體涉及建筑物的采暖通風和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)。本發(fā)明更具體地涉及建筑 物HVAC系統(tǒng)的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] -些建筑物的HVAC系統(tǒng)使用水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者來為建筑物提供制熱或 制冷。水側(cè)系統(tǒng)消耗來自公用事業(yè)提供者的資源(例如，電力、天然氣、水等），以產(chǎn)生加熱或 激冷的流體。空氣側(cè)系統(tǒng)使用加熱或激冷的流體來對提供至建筑物的供應(yīng)空氣流進行加熱 或冷卻。
[0005] 空氣側(cè)和水側(cè)優(yōu)化的先前方案明確地單獨考慮空氣側(cè)和水側(cè)的優(yōu)化問題。例如， 名稱為"高層級中央設(shè)施優(yōu)化"的美國專利申請?zhí)?4/634,609使用級聯(lián)方案進行中央設(shè)施 的優(yōu)化。級聯(lián)方案首先執(zhí)行空氣側(cè)優(yōu)化，以預(yù)測建筑物的制熱和制冷負荷。預(yù)測的制熱和制 冷負荷接著作為固定參數(shù)提供至水側(cè)優(yōu)化，其次執(zhí)行水側(cè)優(yōu)化以優(yōu)化中央設(shè)施的性能。如 果空氣側(cè)系統(tǒng)不知道水側(cè)系統(tǒng)的能量儲存/生成能力，則初始的空氣側(cè)優(yōu)化可能是次優(yōu)的。 在不將顯著的復(fù)雜性引入到優(yōu)化問題的情況下對空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)兩者的性能進行 優(yōu)化是困難而有挑戰(zhàn)性的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開的一個具體實施是建筑物的采暖通風或空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)。HVAC系統(tǒng)包括水 側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)。水側(cè)系統(tǒng)包括一套水側(cè)HVAC設(shè)備，所述水側(cè)HVAC設(shè)備消耗來自公用 事業(yè)提供者的一種或多種資源以產(chǎn)生加熱和/或激冷的流體。空氣側(cè)系統(tǒng)包括一套空氣側(cè) HVAC設(shè)備，所述空氣側(cè)HVAC設(shè)備接收來自水側(cè)系統(tǒng)的加熱和/或激冷的流體，并且使用加熱 和/或激冷的流體來對提供至建筑物的供應(yīng)空氣流進行加熱和/或冷卻。HVAC系統(tǒng)還包括 HVAC控制器，其接收來自水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者的輸入。HVAC控制器執(zhí)行一體化的空 氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以同時確定水側(cè)HVAC設(shè)備和空氣側(cè)HVAC設(shè)備兩者的控制輸出。執(zhí)行一 體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括優(yōu)化預(yù)測成本模型，該模型在一組優(yōu)化約束條件下預(yù)測 由水側(cè)系統(tǒng)消耗的所述一種或多種資源的成本。優(yōu)化約束條件包括建筑物的溫度約束條 件。HVAC控制器將根據(jù)一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程確定的控制輸出提供至水側(cè)系統(tǒng)和 空氣側(cè)系統(tǒng)，以用于控制水側(cè)HVAC設(shè)備和空氣側(cè)HVAC設(shè)備。
[0007] 在一些實施例中，優(yōu)化約束條件包括建筑物的溫度演化模型。溫度演化模型可以 將建筑物的溫度作為由水側(cè)系統(tǒng)提供至建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)來進行預(yù)測。
[0008] 在一些實施例中，執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括使用單一優(yōu)化來同時 確定建筑物滿足溫度約束條件所需的熱能資源的量和用于讓水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需 量的熱能資源的控制輸出兩者。
[0009] 在一些實施例中，執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括使用單一優(yōu)化來同時 確定建筑物滿足溫度約束條件所需的熱能資源的量和為了允許水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所 需量的熱能資源而必須從公用事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量這兩者。
[0010] 在一些實施例中，其中確定為了允許水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需量的熱能資源而 必須從公用事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量包括訪問水側(cè)HVAC設(shè)備的性能曲 線。性能曲線可以限定由水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資源和為了生產(chǎn)該熱能資源而必須由水 側(cè)HVAC設(shè)備消耗的一種或多種資源之間的關(guān)系。
[0011] 在一些實施例中，性能曲線為至少三維的，并且將由水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資 源的量限定為至少兩個輸入變量的函數(shù)。執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程可包括在每 個時間點為每臺設(shè)備獨立地調(diào)整所述至少兩個輸入變量以優(yōu)化預(yù)測成本模型。
[0012] 在一些實施例中，水側(cè)HVAC設(shè)備包括激冷器。性能曲線可以將由激冷器生產(chǎn)的熱 能資源的量限定為在激冷器上的負荷和由激冷器生產(chǎn)的激冷的流體的溫度兩者的函數(shù)。
[0013] 在一些實施例中，HVAC控制器被配置成通過將非凸形性能曲線轉(zhuǎn)化為包括多個分 段的線性區(qū)段的凸形性能曲線而生成性能曲線。
[0014] 在一些實施例中，執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括確定控制輸出，所述控 制輸出在包括多個離散的時間步長的優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化預(yù)測成本模型。HVAC控制器可以被配 置成在一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程之后執(zhí)行第二優(yōu)化過程，以調(diào)整控制輸出，從而優(yōu)化 資源消耗的瞬時速率。在一些實施例中，一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程使用水側(cè)HVAC設(shè)備 的線性規(guī)劃和線性化的性能曲線在優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化控制輸出。第二優(yōu)化過程可以使用水側(cè) HVAC設(shè)備的非線性規(guī)劃和非線性的性能曲線來針對線性化的性能曲線中的誤差進行調(diào)整。
[0015] 在一些實施例中，水側(cè)系統(tǒng)包括熱能存儲裝置，該熱能存儲裝置被配置成存儲由 水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資源以供后續(xù)使用。
[0016] 本公開的另一個具體實施是預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)。預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)被用來優(yōu)化建 筑物HVAC系統(tǒng)，建筑物HVAC系統(tǒng)使用水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者來對提供至建筑物的供應(yīng) 空氣流進行加熱和/或冷卻。預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)包括HVAC控制器，該控制器接收來自水側(cè)系 統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者的輸入。HVAC控制器執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以同時確定 水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者的控制輸出。執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括優(yōu)化預(yù) 測成本模型，該模型在一組優(yōu)化約束條件下預(yù)測由水側(cè)系統(tǒng)消耗的一種或多種資源的成 本。優(yōu)化約束條件包括建筑物的溫度約束條件。HVAC控制器將根據(jù)一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu) 化過程確定的控制輸出提供至水側(cè)系統(tǒng)（以用于控制水側(cè)HVAC設(shè)備)和空氣側(cè)系統(tǒng)（以用于 控制空氣側(cè)HVAC設(shè)備)兩者。
[0017] 在一些實施例中，優(yōu)化約束條件包括建筑物的溫度演化模型。溫度演化模型可以 將建筑物的溫度作為由水側(cè)系統(tǒng)提供至建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)來進行預(yù)測。
[0018] 在一些實施例中，執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括使用單一優(yōu)化來同時 確定建筑物滿足溫度約束條件所需的熱能資源的量和用于讓水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需 量的熱能資源的控制輸出這兩者。
[0019] 在一些實施例中，執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括使用單一優(yōu)化來同時 確定建筑物滿足溫度約束條件所需的熱能資源的量和為了允許水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所 需量的熱能資源而必須從公用事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量這兩者。
[0020] 在一些實施例中，確定為了允許水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需量的熱能資源而必須 從公用事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量包括訪問水側(cè)HVAC設(shè)備的性能曲線。性 能曲線限定了由水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資源和為了生產(chǎn)該熱能資源而必須由水側(cè)HVAC 設(shè)備消耗的一種或多種資源之間的關(guān)系。
[0021] 在一些實施例中，性能曲線為至少三維的，并且將由水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資 源的量限定為至少兩個輸入變量的函數(shù)。執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程可包括在每 個時間點為每臺設(shè)備獨立地調(diào)整所述至少兩個輸入變量以優(yōu)化預(yù)測成本模型。
[0022] 在一些實施例中，HVAC控制器被配置成通過將非凸形性能曲線轉(zhuǎn)化為包括多個分 段的線性區(qū)段的凸形性能曲線而生成性能曲線。
[0023] 在一些實施例中，執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括確定控制輸出，所述控 制輸出在包括多個離散的時間步長的優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化預(yù)測成本模型。HVAC控制器可以被配 置成在一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程之后執(zhí)行第二優(yōu)化過程，以調(diào)整控制輸出，從而優(yōu)化 資源消耗的瞬時速率。在一些實施例中，一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程使用水側(cè)HVAC設(shè)備 的線性規(guī)劃和線性化的性能曲線在優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化控制輸出。第二優(yōu)化過程可以使用水側(cè) HVAC設(shè)備的非線性規(guī)劃和非線性的性能曲線來針對線性化的性能曲線中的誤差進行調(diào)整。
[0024] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，
【發(fā)明內(nèi)容】
僅為說明性的，而并非意圖以任何方式進行 限制。由權(quán)利要求唯一地限定的本文所述裝置和/或過程的其它方面、創(chuàng)新性特征和優(yōu)點將 在本文中闡述并且結(jié)合附圖進行的詳細描述中變得顯而易見。
【附圖說明】
[0025] 圖1是根據(jù)一個示例性實施例的裝有HVAC系統(tǒng)的建筑物的圖紙，該HVAC系統(tǒng)包括 在建筑物內(nèi)的空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)。
[0026] 圖2是根據(jù)一個示例性實施例的另一個水側(cè)系統(tǒng)(例如，中央設(shè)施)的框圖，該系統(tǒng) 可以被用作圖1的水側(cè)系統(tǒng)的備選方案，以將加熱或激冷的流體提供至建筑物。
[0027] 圖3是根據(jù)一個示例性實施例的空氣側(cè)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)使用由圖1或圖2的水 側(cè)系統(tǒng)提供的加熱或激冷的流體來對遞送至建筑物的空氣流進行加熱或冷卻。
[0028]圖4是根據(jù)一個示例性實施例的包括HVAC控制器的HVAC控制系統(tǒng)的框圖，該HVAC 控制器解決了一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化問題，以優(yōu)化圖2的水側(cè)系統(tǒng)和圖3的空氣側(cè)系統(tǒng) 兩者的性能。
[0029] 圖5是根據(jù)一個示例性實施例的框圖，示出了由圖4的HVAC控制器解決的一體化的 空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化問題的系統(tǒng)闡述，其中由HVAC系統(tǒng)消耗的各種公用事業(yè)和由HVAC系統(tǒng)產(chǎn) 生的流體流被建模為不同類型的資源。
[0030] 圖6是根據(jù)一個示例性實施例的框圖，更詳細地示出了圖4的HVAC控制器的優(yōu)化模 塊。
[0031] 圖7A-7B是根據(jù)一個示例性實施例的示例性性能曲線的坐標圖，該曲線可以在一 體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化問題中使用以將HVAC設(shè)備的資源消耗量限定為在HVAC設(shè)備上的負 荷的函數(shù)。
[0032] 圖8是根據(jù)一個示例性實施例的激冷器子設(shè)施的非凸形和波狀性能曲線的坐標 圖，該曲線可以通過將激冷器子設(shè)施的各個激冷器的裝置特定的性能曲線結(jié)合而生成。
[0033] 圖9是根據(jù)一個示例性實施例的凸形和分段線性性能曲線的坐標圖，該曲線可以 通過將圖8的性能曲線轉(zhuǎn)化為分段線性區(qū)段的凸形排列而生成。
[0034] 圖10是根據(jù)一個示例性實施例的多維度性能曲線的坐標圖，該曲線可以在一體化 的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化問題中使用以將一個或多個因變量(例如，HVAC設(shè)備的資源產(chǎn)量)限定 為兩個或更多個可獨立控制的決策變量的函數(shù)。
[0035] 圖11是根據(jù)一個示例性實施例的用于利用一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程來優(yōu)化 和控制HVAC系統(tǒng)的過程的流程圖，該系統(tǒng)包括水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者。
[0036] 圖12是根據(jù)一個示例性實施例的圖11中使用的一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程的 流程圖，該過程用來同時確定空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)兩者的控制輸出。
【具體實施方式】
[0037] 大體上參看附圖，示出了根據(jù)各種示例性實施例的用于預(yù)測成本優(yōu)化的系統(tǒng)和方 法及其組件。本文所述系統(tǒng)和方法可以用來優(yōu)化建筑物采暖通風或空調(diào)（HVAC)系統(tǒng)的性 能，該HVAC系統(tǒng)包括水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者。水側(cè)系統(tǒng)消耗來自公用事業(yè)提供者的資 源(例如，電力、天然氣、水等），以產(chǎn)生加熱或激冷的流體。空氣側(cè)系統(tǒng)使用加熱或激冷的流 體來對提供至建筑物的供應(yīng)空氣流進行加熱或冷卻。在一些實施例中，空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè) 系統(tǒng)兩者均位于建筑物內(nèi)。在其它實施例中，水側(cè)系統(tǒng)可以作為中央設(shè)施實施，并且可以與 建筑物分離。
[0038] HVAC控制系統(tǒng)監(jiān)測并控制空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)兩者。HVAC控制系統(tǒng)包括HVAC控 制器，該控制器執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程，以同時確定空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)兩 者的控制輸出?？諝鈧?cè)和水側(cè)優(yōu)化的先前方案明確地單獨考慮空氣側(cè)和水側(cè)優(yōu)化問題。例 如，先前的具體實施使用級聯(lián)方案，其中首先執(zhí)行空氣側(cè)優(yōu)化，以預(yù)測建筑物的制熱和制冷 負荷。級聯(lián)實施接著將預(yù)測的制熱和制冷負荷作為固定參數(shù)提供至水側(cè)優(yōu)化，其次執(zhí)行水 側(cè)優(yōu)化以優(yōu)化水側(cè)系統(tǒng)的性能。有利地，本發(fā)明使用一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程，該過 程同時解決空氣側(cè)優(yōu)化問題和水側(cè)優(yōu)化問題兩者。該優(yōu)點允許本發(fā)明的系統(tǒng)和方法基于對 水側(cè)系統(tǒng)作出的控制決策來確定空氣側(cè)系統(tǒng)的最佳行為，反之亦然。
[0039]本文所述HVAC控制器可以接收各種數(shù)據(jù)輸入，包括例如來自天氣服務(wù)的天氣預(yù) 報、來自公用事業(yè)提供者的公用事業(yè)費率、限定HVAC設(shè)備的容量和性能特性的設(shè)備性能曲 線、來自位于建筑物內(nèi)的各種傳感器的建筑物狀況、和/或來自水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)的設(shè) 備狀態(tài)。HVAC控制器可以使用各種數(shù)據(jù)輸入來表述優(yōu)化問題并解決優(yōu)化問題，以確定水側(cè) 系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)的一組最佳控制輸出。有利地，HVAC控制器能夠在設(shè)備分布的多維優(yōu)化 中使用二維性能曲線和三維(或以上)性能曲線兩者。
[0040]如本文所用，術(shù)語"優(yōu)化問題"可以表示確定一組控制輸出的最佳值的任何數(shù)學規(guī) 劃或優(yōu)化。優(yōu)化問題通常包括待優(yōu)化的變量(例如，設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、操作設(shè)定點等），并且可 包括目標函數(shù)(例如，待最小化的成本函數(shù)）、對優(yōu)化過程的約束條件(例如，建筑物的可接 受的溫度范圍、裝置容量等）、和/或在目標函數(shù)中使用的參數(shù)的表述。這些組件中的一些或 全部可以在本發(fā)明中使用以解決一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化問題，并且在下文中更詳細地 描述。
[0041] -體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化問題可包括優(yōu)化預(yù)測成本模型，該模型在一組優(yōu)化約 束條件下預(yù)測由HVAC系統(tǒng)消耗的所述一種或多種資源的成本。在一些實施例中，HVAC控制 器使用混合整數(shù)線性規(guī)劃和/或線性優(yōu)化程序(例如，分枝定界、分枝剪枝、基交換、內(nèi)點等） 解決優(yōu)化問題，以確定HVAC設(shè)備的最佳操作狀態(tài)(例如，開/關(guān)決策、設(shè)定點等）。最佳操作狀 態(tài)可以在一組優(yōu)化約束條件下最小化在預(yù)定時間段內(nèi)操作HVAC設(shè)備的成本。
[0042] 在一些實施例中，優(yōu)化約束條件包括建筑物的溫度演化模型。溫度演化模型可以 將建筑物的溫度作為由水側(cè)系統(tǒng)提供至建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)進行預(yù)測。優(yōu) 化約束條件也可包括建筑物的溫度約束條件。有利地，單一優(yōu)化過程可以用來同時確定建 筑物的最佳制熱/制冷需求和使HVAC系統(tǒng)滿足該最佳制熱/制冷需求的控制輸出這兩者。優(yōu) 化過程也可以確定為了允許HVAC系統(tǒng)滿足該最佳制熱/制冷需求而必須從公用事業(yè)提供者 購買的資源的量。
[0043] 在一些實施例中，HVAC控制器調(diào)整線性優(yōu)化過程的結(jié)果以考慮線性化的性能曲線 中的誤差和/或確定各種設(shè)備組內(nèi)的各個裝置的設(shè)定點。HVAC控制器可以使用最佳控制決 策來為HVAC設(shè)備生成并分發(fā)控制信號。可以在設(shè)備正操作時收集描述HVAC設(shè)備的性能的經(jīng) 驗性能數(shù)據(jù)并且用來更新HVAC設(shè)備的性能曲線。更新的性能曲線可接著在優(yōu)化過程的后續(xù) 迭代中使用。在隨后的段落中將詳細描述本發(fā)明的其它方面、創(chuàng)新性特征和優(yōu)點。
[0044] 具體參看圖1，示出了根據(jù)一個示例性實施例的建筑物10的透視圖。建筑物10由 HVAC系統(tǒng)100提供服務(wù)。HVAC系統(tǒng)100可包括多個HVAC裝置(例如，加熱器、激冷器、空氣處理 單元、栗、風扇、熱能存儲裝置等），這些裝置被配置成為建筑物10提供制熱、制冷、通風或其 它服務(wù)。例如，HVAC系統(tǒng)100示出為包括水側(cè)系統(tǒng)120和空氣側(cè)系統(tǒng)130。水側(cè)系統(tǒng)120可以將 加熱或冷卻的流體提供至空氣側(cè)系統(tǒng)130的空氣處理單元?？諝鈧?cè)系統(tǒng)130可以使用加熱或 冷卻的流體來對提供至建筑物10的空氣流進行加熱或冷卻。參照圖2-3將更詳細地描述示 例性的水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)。
[0045] HVAC系統(tǒng)100示出為包括激冷器102、鍋爐104和屋頂空氣處理單元(AHU) 106。水側(cè) 系統(tǒng)120可以使用鍋爐104和激冷器102來對工作流體(例如，水、乙二醇等)進行加熱或冷 卻，并且可以將工作流體循環(huán)至AHU 106。在各種實施例中，水側(cè)系統(tǒng)120的HVAC裝置可以位 于建筑物10內(nèi)或周圍（如圖1所示)或者位于諸如中央設(shè)施的場外位置。工作流體可以在鍋 爐104中加熱或在激冷器102中冷卻，具體取決于建筑物10中是否需要制熱或制冷。鍋爐104 可以例如通過燃燒易燃材料(例如，天然氣）或使用電加熱元件而將熱量添加到循環(huán)的流 體。激冷器102可以將循環(huán)的流體置于與熱交換器(例如，蒸發(fā)器）中的另一種流體(例如，制 冷劑)的熱交換關(guān)系中，以從循環(huán)的流體吸收熱量。來自激冷器102或鍋爐104的工作流體可 以經(jīng)由管道108輸送至AHU 106。
[0046] AHU 106可以將工作流體與（例如，經(jīng)由冷卻盤管和/或加熱盤管的一個或多個級） 穿過AHU 106的空氣流置于熱交換關(guān)系中。空氣流可以是例如外部空氣、來自建筑物10內(nèi)的 回流空氣、或兩者的組合。AHU 106可以在空氣流和工作流體之間傳遞熱量，以便為空氣流 提供加熱或冷卻。例如，AHU 106可包括一個或多個風扇或鼓風機，該一個或多個風扇或鼓 風機被配置成將空氣流傳遞經(jīng)過或穿過包含工作流體的熱交換器。工作流體可以接著經(jīng)由 管道110返回至激冷器102或鍋爐104。
[0047]空氣側(cè)系統(tǒng)130可以將由AHU 106供應(yīng)的空氣流（即，供應(yīng)空氣流)經(jīng)由空氣供應(yīng)管 112遞送至建筑物10,并且可以將回流空氣經(jīng)由空氣回流管114從建筑物10提供至AHU 106。 在一些實施例中，空氣側(cè)系統(tǒng)130包括多個變風量(VAV)單元116。例如，空氣側(cè)系統(tǒng)130示出 為在建筑物10的各個樓層或區(qū)上包括單獨的VAV單元116 JAV單元116可包括擋板或其它流 量控制元件，可以操作該元件以控制提供至建筑物10的各個區(qū)的供應(yīng)空氣流的量。在其它 實施例中，空氣側(cè)系統(tǒng)130將供應(yīng)空氣流遞送到建筑物10的一個或多個區(qū)中（例如，經(jīng)由供 應(yīng)管112)，而不需要中間VAV單元116或其它流量控制元件。AHU 106可包括配置成測量供應(yīng) 空氣流的屬性的各種傳感器(例如，溫度傳感器、壓力傳感器等KAHU 106也可以從位于建 筑物區(qū)內(nèi)的傳感器接收輸入，并且可以調(diào)整通過AHU 106的供應(yīng)空氣流的流量和/或溫度， 以達到建筑物區(qū)的設(shè)定點條件。
[0048]現(xiàn)在參看圖2,示出了根據(jù)一個示例性實施例的水側(cè)系統(tǒng)200的框圖。在各種實施 例中，水側(cè)系統(tǒng)200可以輔助或替代在HVAC系統(tǒng)100中的水側(cè)系統(tǒng)120,或者可以獨立于HVAC 系統(tǒng)100實施。當在HVAC系統(tǒng)100中實施時，水側(cè)系統(tǒng)200可包括在HVAC系統(tǒng)100中的HVAC裝 置的子設(shè)備(例如，鍋爐104、激冷器102、栗、閥等），并且可以操作以將加熱或激冷的流體供 應(yīng)至AHU 106。水側(cè)系統(tǒng)200的HVAC裝置可以位于建筑物10內(nèi)（例如，作為水側(cè)系統(tǒng)120的組 件)或者位于諸如中央設(shè)施的場外位置。
[0049] 在圖2中，水側(cè)系統(tǒng)200示出為具有多個子設(shè)施202-212的中央設(shè)施。子設(shè)施202-212示出為包括加熱器子設(shè)施202、熱回收激冷器子設(shè)施204、激冷器子設(shè)施206、冷卻塔子設(shè) 施208、熱的熱能存儲裝置(TES)子設(shè)施210和冷的熱能存儲裝置(TES)子設(shè)施212。子設(shè)施 202-212消耗來自公用事業(yè)的資源(例如，水、天然氣、電力等）以服務(wù)于建筑物或校園的熱 能負荷(例如，熱水、冷水、制熱、制冷等）。例如，加熱器子設(shè)施202可以被配置成加熱熱水環(huán) 路214中的水，熱水環(huán)路214使熱水在加熱器子設(shè)施202和建筑物10之間循環(huán)。激冷器子設(shè)施 206可以被配置成激冷冷水環(huán)路216中的水，冷水環(huán)路216使冷水在激冷器子設(shè)施206和建筑 物10之間循環(huán)。熱回收激冷器子設(shè)施204可以被配置成將熱量從冷水環(huán)路216傳遞至熱水環(huán) 路214,以便為熱水提供額外的加熱并為冷水提供額外的冷卻。冷凝器水環(huán)路218可以從激 冷器子設(shè)施206中的冷水吸收熱量，并且在冷卻塔子設(shè)施208中排放吸收的熱量或?qū)⑽盏?熱量傳遞至熱水環(huán)路214。熱的TES子設(shè)施210和冷的TES子設(shè)施212可以分別存儲熱和冷的 熱能，以供后續(xù)使用。
[0050] 熱水環(huán)路214和冷水環(huán)路216可以將加熱和/或激冷的水遞送至位于建筑物10的屋 頂上的空氣處理器(例如，AHU 106)或建筑物10的各個樓層或區(qū)（例如，VAV單元116)。空氣 處理器將空氣推送經(jīng)過水流過的熱交換器(例如，加熱盤管或冷卻盤管），以便為空氣提供 加熱或冷卻。加熱或冷卻的空氣可以被遞送至建筑物10的各個區(qū)，以服務(wù)于建筑物10的熱 能負荷。水然后返回至子設(shè)施202-212,以接收另外的加熱或冷卻。
[0051] 雖然子設(shè)施202-212示出和描述為加熱和冷卻水以循環(huán)至建筑物，但應(yīng)當理解，任 何其它類型的工作流體(例如，乙二醇、C02等)都可以代替水或作為其補充使用，以服務(wù)于 熱能負荷。在其它實施例中，子設(shè)施202-212可以直接為建筑物或校園提供制熱和/或制冷， 而不需要中間熱傳遞流體。
[0052]子設(shè)施202-212中的每一個可包括配置成有利于子設(shè)施的功能的多種設(shè)備。例如， 加熱器子設(shè)施202示出為包括多個加熱元件220(例如，鍋爐、電加熱器等），該多個加熱元件 220被配置成將熱量添加至在熱水環(huán)路214中的熱水。加熱器子設(shè)施202也示出為包括若干 栗222和224,該若干栗222和224被配置成使熱水在熱水環(huán)路214中循環(huán)并且控制通過各個 加熱元件220的熱水的流量。激冷器子設(shè)施206示出為包括多個激冷器232,該多個激冷器 232被配置成從在冷水環(huán)路216中的冷水中移除熱量。激冷器子設(shè)施206也示出為包括若干 栗234和236,該若干栗234和236被配置成使冷水在冷水環(huán)路216中循環(huán)并且控制通過各個 激冷器232的冷水的流量。
[0053]熱回收激冷器子設(shè)施204示出為包括多個熱回收熱交換器226(例如，制冷回路）， 該多個熱回收熱交換器226被配置成將熱量從冷水環(huán)路216傳遞至熱水環(huán)路214。熱回收激 冷器子設(shè)施204也示出為包括若干栗228和230,該若干栗228和230被配置成使熱水和/或冷 水循環(huán)通過熱回收熱交換器226,并且控制通過各個熱回收熱交換器226的水的流量。冷卻 塔子設(shè)施208示出為包括多個冷卻塔238,該多個冷卻塔238被配置成從在冷凝器水環(huán)路218 中的冷凝器水移除熱量。冷卻塔子設(shè)施208也示出為包括若干栗240,該若干栗240被配置成 使冷凝器水在冷凝器水環(huán)路218中循環(huán)，并且控制通過各個冷卻塔238的冷凝器水的流量。 [0054]熱的TES子設(shè)施210示出為包括熱的TES箱242,該熱的TES箱242被配置成存儲熱水 以供日后使用。熱的TES子設(shè)施210也可包括一個或多個栗或閥，該一個或多個栗或閥被配 置成控制進入或離開熱的TES箱242的熱水的流量。冷的TES子設(shè)施212示出為包括冷的TES 箱244，該冷的TES箱244被配置成存儲冷水以供日后使用。冷的TES子設(shè)施212也可包括一個 或多個栗或閥，該一個或多個栗或閥被配置成控制進入或離開冷的TES箱244的冷水的流 量。
[0055] 在一些實施例中，水側(cè)系統(tǒng)200中的一個或多個栗（例如，栗222、224、228、230、 234、236和/或240)或水側(cè)系統(tǒng)200中的管線包括與之相關(guān)聯(lián)的隔離閥。隔離閥可以與栗一 體化或定位在栗的上游或下游，以控制水側(cè)系統(tǒng)200中的流體流。在各種實施例中，根據(jù)水 側(cè)系統(tǒng)200的特定配置和由水側(cè)系統(tǒng)200服務(wù)的負荷的類型，水側(cè)系統(tǒng)200可包括更多、更少 或不同類型的裝置和/或子設(shè)施。
[0056]現(xiàn)在參看圖3,示出了根據(jù)一個示例性實施例的空氣側(cè)系統(tǒng)300的框圖。在各種實 施例中，空氣側(cè)系統(tǒng)300可以輔助或替代在HVAC系統(tǒng)100中的空氣側(cè)系統(tǒng)130,或者可以獨立 于HVAC系統(tǒng)100實施。當在HVAC系統(tǒng)100中實施時，空氣側(cè)系統(tǒng)300可包括在HVAC系統(tǒng)100中 的HVAC裝置的子設(shè)備(例如，AHU 106、VAV單元116、管112-114、風扇、擋板等），并且可以位 于建筑物10中或周圍?？梢圆僮骺諝鈧?cè)系統(tǒng)300使用由水側(cè)系統(tǒng)200提供的加熱或激冷的流 體來加熱或冷卻提供至建筑物10的空氣流。
[0057] 在圖3中，空氣側(cè)系統(tǒng)300示出為包括節(jié)熱器式空氣處理單元(AHU)302。節(jié)熱器式 AHU改變由空氣處理單元使用以用于制熱或制冷的外部空氣和回流空氣的量。例如，AHU 302可以經(jīng)由回流空氣管308接收來自建筑物區(qū)306的回流空氣304,并且可以經(jīng)由供應(yīng)空氣 管312將供應(yīng)空氣310遞送至建筑物區(qū)306。在一些實施例中，AHU 302為位于建筑物10的屋 頂上的屋頂單元(例如，如圖1所示的AHU 106)或者被定位成接收回流空氣304和外部空氣 314兩者。AHU 302可以被配置成操作排氣擋板316、混合擋板318和外部空氣擋板320,以控 制外部空氣314和回流空氣304的量，該外部空氣314和回流空氣304結(jié)合以形成供應(yīng)空氣 310。未穿過混合擋板318的任何回流空氣304可以作為排氣322通過排氣擋板316從AHU 302 排放。
[0058] 擋板316-320中的每一個可以由致動器操作。例如，排氣擋板316可以由致動器324 操作，混合擋板318可以由致動器326操作，并且外部空氣擋板320可以由致動器328操作。致 動器324-328可以經(jīng)由通信鏈路332與AHU控制器330通信。致動器324-328可以從AHU控制器 330接收控制信號，并且可以將反饋信號提供至AHU控制器330。反饋信號可包括例如當前致 動器或擋板位置的指示、由致動器施加的扭矩或力的量、診斷信息(例如，由致動器324-328 執(zhí)行的診斷測試的結(jié)果）、狀態(tài)信息、調(diào)試信息、配置設(shè)置、校準數(shù)據(jù)、和/或可以由致動器 324-328收集、存儲或使用的其它類型的信息或數(shù)據(jù)。AHU控制器330可以是節(jié)熱器控制器， 該節(jié)熱器控制器被配置成使用一種或多種控制算法(例如，基于狀態(tài)的算法、ESC算法、PID 控制算法、模型預(yù)測控制算法、反饋控制算法等)來控制致動器324-328。
[0059]仍然參看圖3，AHU 302示出為包括冷卻盤管334、加熱盤管336、以及定位在供應(yīng)空 氣管312內(nèi)的風扇338。風扇338可以被配置成迫使供應(yīng)空氣310通過冷卻盤管334和/或加熱 盤管336并將供應(yīng)空氣310提供至建筑物區(qū)306 AHU控制器330可以經(jīng)由通信鏈路340與風扇 338通信以控制供應(yīng)空氣310的流量。在一些實施例中，AHU控制器330通過調(diào)制風扇338的速 度來控制施加到供應(yīng)空氣310的加熱或冷卻的量。
[0060]冷卻盤管334可以經(jīng)由管道342接收來自水側(cè)系統(tǒng)200(例如，來自冷水環(huán)路216)的 激冷的流體，并且可以將激冷的流體經(jīng)由管道344返回至水側(cè)系統(tǒng)200。閥346可以沿著管道 342或管道344定位，以控制通過冷卻盤管334的激冷的流體的流量。在一些實施例中，冷卻 盤管334包括多級冷卻盤管，這些冷卻盤管可被獨立地啟用和停用（例如，由AHU控制器330、 由監(jiān)督控制器366等），以調(diào)制施加到供應(yīng)空氣310的冷卻的量。
[0061 ]加熱盤管336可以經(jīng)由管道348接收來自水側(cè)系統(tǒng)200(例如，來自熱水環(huán)路214)的 加熱的流體，并且可以將加熱的流體經(jīng)由管道350返回至水側(cè)系統(tǒng)200。閥352可以沿著管道 348或管道350定位，以控制通過加熱盤管336的加熱的流體的量。在一些實施例中，加熱盤 管336包括多級加熱盤管，這些加熱盤管可被獨立地啟用和停用（例如，由AHU控制器330、由 監(jiān)督控制器366等），以調(diào)制施加到供應(yīng)空氣310的加熱的量。
[0062] 閥346和352中的每一個可由致動器控制。例如，閥346可由致動器354控制，并且閥 352可由致動器356控制。致動器354-356可以經(jīng)由通信鏈路358-360與AHU控制器330通信。 致動器354-356可以從AHU控制器330接收控制信號，并且可以將反饋信號提供至控制器 330。在一些實施例中，AHU控制器330從定位在供應(yīng)空氣管312中（例如，冷卻盤管334和/或 加熱盤管336下游）的溫度傳感器362接收供應(yīng)空氣溫度的測量值。AHU控制器330也可以從 定位于建筑物區(qū)306中的溫度傳感器364接收建筑物區(qū)306的溫度的測量值。
[0063] 在一些實施例中，AHU控制器330經(jīng)由致動器354-356操作閥346和352,以調(diào)制提供 至供應(yīng)空氣310的加熱或冷卻的量(例如，以達到供應(yīng)空氣310的設(shè)定點溫度或?qū)⒐?yīng)空氣 310的溫度保持在設(shè)定點溫度范圍內(nèi)）。閥346和352的位置影響由冷卻盤管334或加熱盤管 336提供至供應(yīng)空氣310的加熱或冷卻的量，并且可以與為達到所需的供應(yīng)空氣溫度而消耗 的能量的量關(guān)聯(lián)。AHU 330可以通過啟用或停用盤管334-336、調(diào)整風扇338的速度或兩者的 組合來控制供應(yīng)空氣310和/或建筑物區(qū)306的溫度。
[0064]仍然參看圖3,空氣側(cè)系統(tǒng)300示出為包括監(jiān)督控制器366和客戶端裝置368。客戶 端裝置368可包括一個或多個人機接口或客戶端接口（例如，圖形用戶接口、報告接口、基于 文本的計算機接口、面向客戶的Web服務(wù)、將頁面提供至Web客戶端的Web服務(wù)器等），以用于 控制、查看或以其它方式與HVAC系統(tǒng)100、其子系統(tǒng)和/或裝置交互?？蛻舳搜b置368可以是 計算機工作站、客戶終端、遠程或本地接口、或任何其它類型的用戶接口裝置?？蛻舳搜b置 368可以是靜止的終端或移動裝置。例如，客戶端裝置368可以是臺式計算機、帶有用戶接口 的計算機服務(wù)器、膝上型計算機、平板計算機、智能手機、PDA、或任何其它類型的移動或非 移動裝置?？蛻舳搜b置368可以經(jīng)由通信鏈路372與監(jiān)督控制器366和/或AHU控制器330通 {目。
[0065] 監(jiān)督控制器366可包括一個或多個計算機系統(tǒng)(例如，服務(wù)器、BAS控制器等），該一 個或多個計算機系統(tǒng)充當用于空氣側(cè)系統(tǒng)300、水側(cè)系統(tǒng)200和/或HVAC系統(tǒng)100的系統(tǒng)級控 制器、應(yīng)用或數(shù)據(jù)服務(wù)器、頭節(jié)點、或主控制器。監(jiān)督控制器366可以根據(jù)類似或不同的協(xié)議 (例如，L0N、BACnet等)經(jīng)由通信鏈路370與多個下游建筑物系統(tǒng)或子系統(tǒng)(例如，HVAC系統(tǒng) 100、安防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、水側(cè)系統(tǒng)200等)通信。在各種實施例中，AHU控制器330和監(jiān)督控 制器366可以是獨立的（如圖3所示）或是一體化的。在一體化的具體實施中，AHU控制器330 可以是配置成由監(jiān)督控制器366的處理器執(zhí)行的軟件模塊。
[0066]在一些實施例中，AHU控制器330從監(jiān)督控制器366接收信息（例如，命令、設(shè)定點、 操作邊界等），并且將信息（例如，溫度測量值、閥或致動器位置、操作狀態(tài)、診斷等)提供至 監(jiān)督控制器366。例如，AHU控制器330可以為監(jiān)督控制器366提供來自溫度傳感器362-364的 溫度測量值、設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、設(shè)備操作能力、和/或任何其它信息，這些信息可由監(jiān)督控制 器366使用以監(jiān)測或控制建筑物區(qū)306內(nèi)的可變狀態(tài)或條件。
[0067] 現(xiàn)在參看圖4，示出了根據(jù)一個示例性實施例的HVAC控制系統(tǒng)400。HVAC控制系統(tǒng) 400示出為包括HVAC控制器402、水側(cè)系統(tǒng)200、空氣側(cè)系統(tǒng)300和建筑物10。如圖4所示，操作 水側(cè)系統(tǒng)200以將加熱或激冷的流體提供至空氣側(cè)系統(tǒng)300?？諝鈧?cè)系統(tǒng)300使用加熱或激 冷的流體來對提供至建筑物10的供應(yīng)空氣流進行加熱或冷卻。HVAC控制器40 2可以被配置 成監(jiān)測和控制建筑物10中的HVAC設(shè)備、水側(cè)系統(tǒng)200、空氣側(cè)系統(tǒng)300、和/或其它HVAC系統(tǒng) 或子系統(tǒng)。
[0068] 根據(jù)一個示例性實施例，HVAC控制器402-體化在單個計算機(例如，一個服務(wù)器、 一個外殼等）內(nèi)。在各種其它不例性實施例中，HVAC控制器402可被分布在多個服務(wù)器或(例 如，可存在于分散的位置的)計算機中。在另一個示例性實施例中，HVAC控制器402可以與建 筑物自動化系統(tǒng)（例如，由Johnson Controls，Inc.銷售的METASYS?,牌建筑物管理系 統(tǒng)）或企業(yè)級建筑物管理器一體化，該管理器被配置成監(jiān)測和控制多個建筑物系統(tǒng)（例如， 基于云的建筑物管理器、由Johnson Controls，Inc·銷售的PANOPTIX?.牌建筑物節(jié)能系 統(tǒng))。
[0069] HVAC控制器402示出為包括通信接口 404和處理電路406。通信接口 404可包括有線 或無線接口（例如，插座、天線、發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、線端子等），以用于與各種系統(tǒng)、裝 置或網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信。例如，通信接口404可包括以太網(wǎng)卡和端口，以用于經(jīng)由基于以太 網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，和/或包括WiFi收發(fā)器，以便經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)進行通信。 通信接口 404可以被配置成經(jīng)由局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)（例如，互聯(lián)網(wǎng)、建筑物WAN等)通信，并且可 以使用多種通信協(xié)議(例如，BACnet、IP、L0N等）。
[0070] 通信接口 404可以是網(wǎng)絡(luò)接口，該網(wǎng)絡(luò)接口被配置成有利于HVAC控制器402和各種 外部系統(tǒng)或裝置（例如，水側(cè)系統(tǒng)200、空氣側(cè)系統(tǒng)300、建筑物10、天氣服務(wù)416、公用事業(yè) 418等)之間的電子數(shù)據(jù)通信。例如，通信接口 404可以從建筑物10接收指示建筑物10的一個 或多個測量狀態(tài)（例如，溫度、濕度、電負荷等）的信息。通信接口 404也可以從水側(cè)系統(tǒng)200 和空氣側(cè)系統(tǒng)300接收指示水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300的測量或計算狀態(tài)的信息(例如， 傳感器值、設(shè)備狀態(tài)信息、開/關(guān)狀態(tài)、功耗、設(shè)備可用性等）。通信接口 404可以從水側(cè)系統(tǒng) 200和空氣側(cè)系統(tǒng)300接收輸入，并且可以將操作參數(shù)(例如，開/關(guān)決策、設(shè)定點等)提供至 水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300。操作參數(shù)可以致使水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300啟用、停 用或為設(shè)備412-414的各種裝置調(diào)整設(shè)定點。
[0071]在一些實施例中，HVAC控制器402經(jīng)由通信接口 404接收來自水側(cè)系統(tǒng)200、空氣側(cè) 系統(tǒng)300和建筑物10的測量值。測量值可以基于從分布在水側(cè)系統(tǒng)200、空氣側(cè)系統(tǒng)300和建 筑物10中各處的各種傳感器(例如，溫度傳感器、濕度傳感器、空氣流傳感器、電壓傳感器 等)接收的輸入。這樣的測量值可包括例如熱水環(huán)路214中加熱的流體的供應(yīng)和回流溫度、 冷水環(huán)路216中激冷的流體的供應(yīng)和回流溫度、建筑物區(qū)306的溫度、供應(yīng)空氣310的溫度、 回流空氣304的溫度、和/或由HVAC控制系統(tǒng)400監(jiān)測、控制或影響的其它值。在一些實施例 中，HVAC控制器402從建筑物10接收指示建筑物10的耗電量的電負荷信息。
[0072] 在一些實施例中，HVAC控制器402經(jīng)由通信接口 404接收來自水側(cè)系統(tǒng)200和空氣 側(cè)系統(tǒng)300的可用性信息?？捎眯孕畔⒖梢灾甘驹O(shè)備412-414的當前操作狀態(tài)（例如，開/關(guān) 狀態(tài)、操作設(shè)定點等）以及設(shè)備412-414用于服務(wù)于制熱或制冷負荷的可用容量。設(shè)備412可 包括水側(cè)系統(tǒng)200的可操作設(shè)備，例如，子設(shè)施202-212的設(shè)備（例如，加熱元件220、激冷器 232、熱回收激冷器226、冷卻塔238、栗222、224、228、230、234、236、240、熱的熱能存儲箱 242、冷的熱能存儲箱244等），如參照圖2所描述的。設(shè)備414可包括空氣側(cè)系統(tǒng)300的可操作 設(shè)備（例如，風扇338、擋板316-320、閥346和352、致動器324-328和352-354等），如參照圖3 所描述的。設(shè)備412-414的各個裝置可由HVAC控制器402開啟或關(guān)閉，以調(diào)節(jié)由每個裝置供 應(yīng)的熱能負荷。在一些實施例中，設(shè)備412-414的各個裝置可根據(jù)從HVAC控制器402接收的 操作設(shè)定點以可變的容量操作(例如，在10%容量或60%容量下操作激冷器）。與設(shè)備412-414有關(guān)的可用性信息可以識別設(shè)備412-414的最大操作容量、設(shè)備412-414的當前操作容 量、和/或用于生成用來供應(yīng)加熱或冷卻負荷(例如，熱水、冷水、空氣流等）的資源的設(shè)備 412-414的可用(例如，當前未使用的)容量。
[0073]仍然參看圖4，HVAC控制器402示出為正接收來自天氣服務(wù)416的天氣預(yù)報和來自 公用事業(yè)418的公用事業(yè)費率。天氣預(yù)報和公用事業(yè)費率可以經(jīng)由通信接口 404或單獨的網(wǎng) 絡(luò)接口接收。天氣預(yù)報可包括針對建筑物10的地理位置的當前或預(yù)測的溫度、濕度、壓力、 和/或其它與天氣有關(guān)的信息。公用事業(yè)費率可以指示在預(yù)測窗口中的每個時間步長處由 公用事業(yè)418提供的每單位資源（例如，電力、天然氣、水等）的成本或價格。在一些實施例 中，公用事業(yè)費率是隨時間變化的費率。例如，電力的價格可能在一天中的某些時間或一周 中的某些天(例如，在高需求時期期間）較高，并且在一天中的其它時間或一周中的某些天 (例如，在低需求時期期間）較低。公用事業(yè)費率可以限定多個時間段以及在每個時間段期 間的每單位資源的成本。公用事業(yè)費率可以是從公用事業(yè)418接收的實際費率或預(yù)測的公 用事業(yè)費率。
[0074]在一些實施例中，公用事業(yè)費率包括由公用事業(yè)418提供的一種或多種資源的需 量費用。需量費用可以基于在需量費用時期期間特定資源的最大使用量(例如，最大能耗） 限定由公用事業(yè)418征收的單獨的成本。公用事業(yè)費率可以限定多個需量費用時期以及與 每個需量費用時期相關(guān)聯(lián)的一個或多個需量費用。在一些情況下，需量費用時期可以彼此 部分地或完全地重疊，并且/或者與預(yù)測窗口部分地或完全地重疊。公用事業(yè)418可以由隨 時間變化的（例如，每小時的）價格、最大服務(wù)水平(例如，由物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或由合同允許的 最大消耗速率)和在電力的情況下的在某個時期內(nèi)的峰值消耗速率的需量費用或費用來限 定。
[0075] 仍然參看圖4,處理電路406示出為包括處理器408和存儲器410。處理器408可以是 通用或?qū)Ｓ锰幚砥?、專用集成電?ASIC)、一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、一組處理 組件、或其它合適的處理組件。處理器408可以被配置成執(zhí)行存儲在存儲器410中或接收自 其它計算機可讀介質(zhì)(例如，CDR0M、網(wǎng)絡(luò)存儲裝置、遠程服務(wù)器等)的計算機代碼或指令。 [0076]存儲器410可包括一個或多個裝置(例如，存儲器單元、存儲器裝置、存儲裝置等）， 以用于存儲用于完成和/或有利于本公開中描述的各種過程的數(shù)據(jù)和/或計算機代碼。存儲 器410可包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(R0M)、硬盤驅(qū)動器存儲、臨時存儲、非易失 性存儲器、閃存、光學存儲器、或用于存儲軟件對象和/或計算機指令的任何其它合適的存 儲器。存儲器410可包括數(shù)據(jù)庫組件、目標代碼組件、腳本組件、或任何其它類型的信息結(jié) 構(gòu)，以用于支持本公開中描述的各種活動和信息結(jié)構(gòu)。存儲器410可以經(jīng)由處理電路406可 通信地連接到處理器408,并且可包括用于執(zhí)行（例如，由處理器408)本文所述一個或多個 過程的計算機代碼。
[0077]仍然參看圖4,存儲器410示出為包括狀態(tài)監(jiān)視器436。狀態(tài)監(jiān)視器436可以接收并 存儲與建筑物10、水側(cè)系統(tǒng)200和/或空氣側(cè)系統(tǒng)300有關(guān)的狀態(tài)信息。例如，狀態(tài)監(jiān)視器436 可以接收并存儲關(guān)于待加熱或冷卻的整個建筑物或建筑物空間的數(shù)據(jù)。在一個示例性實施 例中，狀態(tài)監(jiān)視器436可包括圖形用戶接口組件，該圖形用戶接口組件被配置成將圖形用戶 接口提供給用戶，以供用戶選擇建筑物要求(例如，總體溫度參數(shù)、為建筑物選擇計劃表、為 不同的建筑物區(qū)選擇不同的溫度水平等KHVAC控制器402可以確定開/關(guān)配置和操作設(shè)定 點，以滿足從狀態(tài)監(jiān)視器436接收的建筑物要求。
[0078]在一些實施例中，狀態(tài)監(jiān)視器436接收、收集、存儲和/或發(fā)送冷卻負荷要求、建筑 物溫度設(shè)定點、占有率數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、能量數(shù)據(jù)、計劃表數(shù)據(jù)、以及其它建筑物參數(shù)。在一 些實施例中，狀態(tài)監(jiān)視器436存儲關(guān)于能量成本的數(shù)據(jù)，例如，可得自公用事業(yè)418的定價信 息（能量費用、需量費用等）。在一些實施例中，狀態(tài)監(jiān)視器436存儲由水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè) 系統(tǒng)300提供的測量值和可用性信息。狀態(tài)監(jiān)視器436可以將存儲的狀態(tài)信息提供至優(yōu)化模 塊422,以用于優(yōu)化系統(tǒng)200-300的性能。
[0079]仍然參看圖4，存儲器410示出為包括性能曲線模塊420。性能曲線模塊420可以存 儲性能曲線(也稱為效率曲線、設(shè)備曲線或子設(shè)施曲線），該曲線描述了設(shè)備412-414的各種 裝置的輸入和輸出之間的關(guān)系。例如，激冷器子設(shè)施206的性能曲線可以將子設(shè)施202的公 用事業(yè)使用速率(例如，以kW測量的電力使用量、以L/s測量的水使用量等)指示為子設(shè)施負 荷（例如，冷水產(chǎn)量、供水溫度等）的函數(shù)。性能曲線可以針對設(shè)備412-414的單個裝置(例 如，單個栗、單個激冷器、單個鍋爐等)或設(shè)備412-414的一系列裝置(例如，激冷器子設(shè)施 206、加熱器子設(shè)施202等)進行限定。性能曲線可以將一個裝置或一系列裝置生產(chǎn)第一資源 (例如，熱水、激冷水等）的速率限定為所述一個裝置或所述一系列裝置消耗第二資源（例 如，電力、天然氣、水等)的速率的函數(shù)。性能曲線可以是N維曲線(例如，一維曲線、二維曲線 三維曲線、或更高維度的曲線），該曲線將一種或多種輸出資源的產(chǎn)量限定為一種或多種輸 入資源的函數(shù)。一般來講，性能曲線可以限定N個自變量或N個總變量之間的關(guān)系。參照圖7-10更詳細地示出和描述了示例性的性能曲線。
[0080]性能曲線可以由裝置制造商提供或使用實驗數(shù)據(jù)生成。在一些實施例中，性能曲 線基于由裝置制造商提供的初始性能曲線并且使用實驗數(shù)據(jù)進行更新。在一些實施例中， 性能曲線模塊420通過合并組的各個裝置的性能曲線而生成一組設(shè)備412-414的性能曲線 (例如，子設(shè)施202-212中的一個的子設(shè)施曲線）。一些裝置的性能曲線可以指示資源消耗量 是負荷的非線性函數(shù)。因此，當多個性能曲線合并成整個子設(shè)施的性能曲線時，所得到的子 設(shè)施曲線可以是如圖8所示的波狀(即，非凸形）曲線。波浪由單個裝置在更有效地開啟另一 個裝置以滿足子設(shè)施負荷之前升負荷造成。
[0081 ]性能曲線模塊4 20可以被配置成將非凸形性能曲線轉(zhuǎn)化為凸形性能曲線。凸形曲 線是這樣的曲線:其中連接曲線上的任意兩點的線始終在曲線的上方或沿著曲線（即，不在 曲線的下方）。在由優(yōu)化模塊422執(zhí)行的優(yōu)化過程中使用凸形曲線可能是有利的，因為相對 于使用非凸函數(shù)的優(yōu)化過程，其能夠?qū)崿F(xiàn)計算費用較低的優(yōu)化過程。性能曲線模塊420可以 被配置成將性能曲線分成分段的線性區(qū)段，這些區(qū)段組合以形成分段定義的凸形曲線。由 性能曲線模塊420生成的未修改的性能曲線和線性化的性能曲線分別在圖8和圖9中示出。 性能曲線模塊420可以將性能曲線提供至優(yōu)化模塊422以用于優(yōu)化過程。
[0082]仍然參看圖4,存儲器410示出為包括優(yōu)化模塊422。優(yōu)化模塊422可以優(yōu)化空氣側(cè) 系統(tǒng)300和水側(cè)系統(tǒng)200的性能。例如，優(yōu)化模塊422可以為設(shè)備412-414確定一組最優(yōu)的控 制輸出（例如，設(shè)備開/關(guān)決策和操作設(shè)定點），該一組最優(yōu)的控制輸出使由水側(cè)系統(tǒng)200和 空氣側(cè)系統(tǒng)300消耗以將建筑物10中的條件保持在可接受的限度內(nèi)的能量的成本最小化。 由優(yōu)化模塊422確定的最優(yōu)控制輸出可以優(yōu)化為了在預(yù)定時間期限內(nèi)操作系統(tǒng)200-300而 由系統(tǒng)200-300消耗的資源（例如，電力、天然氣、水等）的總貨幣成本(例如，美元）。優(yōu)化可 以在長的時間期限內(nèi)進行，并且可以考慮從公用事業(yè)418接收的分時計價能量價格和需量 費用。
[0083]有利地，優(yōu)化模塊422可以使用單個統(tǒng)一的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化來優(yōu)化水側(cè)系統(tǒng)200 和空氣側(cè)系統(tǒng)300的性能?？諝鈧?cè)和水側(cè)優(yōu)化的先前方案明確地單獨考慮空氣側(cè)和水側(cè)優(yōu) 化問題。例如，名稱為"高層級中央設(shè)施優(yōu)化"且提交于2015年2月27日的美國專利申請?zhí)?14/634，609對中央設(shè)施的優(yōu)化使用了級聯(lián)方案。美國專利申請?zhí)?4/634，609的全部公開內(nèi) 容以引用方式并入本文中。級聯(lián)方案首先執(zhí)行空氣側(cè)優(yōu)化，以預(yù)測建筑物的制熱和制冷負 荷。預(yù)測的制熱和制冷負荷接著作為固定參數(shù)提供至水側(cè)優(yōu)化，其次執(zhí)行水側(cè)優(yōu)化以優(yōu)化 中央設(shè)施的性能。
[0084]由優(yōu)化模塊422進行的單個統(tǒng)一的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化有利地同時解決了空氣側(cè)優(yōu) 化問題和水側(cè)優(yōu)化問題。該優(yōu)點允許優(yōu)化模塊422基于結(jié)合水側(cè)系統(tǒng)200做出的控制決策來 確定空氣側(cè)系統(tǒng)300的最佳行為，反之亦然。參照圖6更詳細地描述優(yōu)化模塊422和由優(yōu)化模 塊422執(zhí)行的統(tǒng)一的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化。
[0085]仍然參看圖4,存儲器410示出為包括控制輸出模塊428?？刂戚敵瞿K428可以存 儲關(guān)于過去的操作狀態(tài)、過去的操作設(shè)定點和指令的歷史數(shù)據(jù)，所述指令用于計算和/或?qū)?施水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300的控制參數(shù)?？刂戚敵瞿K428也可以接收、存儲和/或發(fā) 送關(guān)于設(shè)備412-414的各個裝置的狀況的數(shù)據(jù)，例如，操作效率、設(shè)備退化、上次維修的日 期、壽命參數(shù)、狀態(tài)等級、或其它裝置特定的數(shù)據(jù)?？刂戚敵瞿K428可以經(jīng)由通信接口 404 接收來自水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300的數(shù)據(jù)?？刂戚敵瞿K428也可以接收并存儲由優(yōu) 化模塊422確定的開/關(guān)狀態(tài)和操作設(shè)定點。
[0086]來自優(yōu)化模塊422、控制輸出模塊428或HVAC控制器402的其它模塊的數(shù)據(jù)和處理 結(jié)果可以由監(jiān)測和報告應(yīng)用程序434訪問（或推送至該應(yīng)用程序）。監(jiān)測和報告應(yīng)用程序434 可以被配置成生成實時"系統(tǒng)健康"儀表板，其可由用戶（例如，中央設(shè)施工程師)查看和導 航。例如，監(jiān)測和報告應(yīng)用程序434可包括基于Web的監(jiān)測應(yīng)用程序，該監(jiān)測應(yīng)用程序具有若 干圖形用戶接口（GUI)元素（例如，小部件、儀表板控件、窗口等），以用于向GUI的用戶顯示 關(guān)鍵性能指標(KPI)或其它信息。此外，GUI元素可以概述不同的建筑物(實際或模擬）、不同 的校園等中的整個中央設(shè)施中的相對能量使用和強度。其它GUI元素或報告可以基于可用 數(shù)據(jù)生成和示出，該數(shù)據(jù)允許用戶從一個屏幕訪問在一個或多個中央設(shè)施中的性能。用戶 接口或報告(或下面的數(shù)據(jù)引擎)可以被配置成將操作條件按建筑物、建筑物類型、設(shè)備類 型等聚合和分類。GUI元素可包括圖表或柱狀圖，該圖標和柱狀圖允許用戶在視覺上分析中 央設(shè)施的裝置的操作參數(shù)和功耗。
[0087] 仍然參看圖4，HVAC控制器402可包括一個或多個GUI服務(wù)器、Web服務(wù)426或⑶I引 擎424以支持對應(yīng)用程序434的監(jiān)測和報告。在一些實施例中，應(yīng)用程序434、Web服務(wù)426和 GUI引擎424可以作為單獨的組件在HVAC控制器402的外部提供(例如，作為智能建筑物管理 器的一部分KHVAC控制器402可以被配置成保持相關(guān)數(shù)據(jù)的詳細歷史數(shù)據(jù)庫(例如，關(guān)系數(shù) 據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫等)并且包括計算機代碼模塊，該模塊連續(xù)地、經(jīng)常地或很少地查詢、聚合、 轉(zhuǎn)化、搜索、或以其它方式處理保持在詳細數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。HVAC控制器402可以被配置成 將任何這種處理的結(jié)果提供至其它數(shù)據(jù)庫、表、XML文件、或其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以用于由例如外 部監(jiān)測和報告應(yīng)用程序進一步查詢、計算或訪問。
[0088] HVAC控制器402示出為包括配置工具430。配置工具430可允許用戶限定（例如，經(jīng) 由圖形用戶接口、經(jīng)由提示驅(qū)動的"向?qū)?等)HVAC控制器402應(yīng)對水側(cè)系統(tǒng)200和/或空氣側(cè) 系統(tǒng)300中變化的條件做出反應(yīng)的方式。在一個示例性實施例中，配置工具430允許用戶構(gòu) 建并存儲條件響應(yīng)場景，該場景可橫跨多個中央設(shè)施裝置、多個建筑物系統(tǒng)、以及多個企業(yè) 控制應(yīng)用程序(例如，工作單管理系統(tǒng)應(yīng)用程序、實體資源規(guī)劃應(yīng)用程序等）。例如，配置工 具430可為用戶提供使用多種條件邏輯合并(例如，來自子系統(tǒng)、來自事件歷史的)數(shù)據(jù)的能 力。在不同的示例性實施例中，條件邏輯可涵蓋從條件之間的簡單邏輯運算符(例如，AND、 0R、X0R等)到偽代碼構(gòu)造或復(fù)雜的編程語言函數(shù)(允許更復(fù)雜的交互、條件語句、循環(huán)等）的 范圍。配置工具430可提供用戶接口以用于構(gòu)建這樣的條件邏輯。用戶接口可以允許用戶以 圖形方式限定策略和響應(yīng)。在一些實施例中，用戶接口可以允許用戶選擇預(yù)存儲的或預(yù)構(gòu) 造的策略并調(diào)適該策略或使其能夠與用戶接口的系統(tǒng)一起使用。
[0089] 現(xiàn)在參看圖5,示出了根據(jù)一個示例性實施例的示意圖500,該示意圖500示出由優(yōu) 化模塊422解決的優(yōu)化問題的系統(tǒng)闡述。在該系統(tǒng)闡述中，由公用事業(yè)418提供的所有公用 事業(yè)(例如，電力、天然氣、水等)和由水側(cè)系統(tǒng)200生成的水流(例如，熱水、冷水等)被視為 不同類項的資源。一些資源可按隨時間變化的價格購自公用事業(yè)418,并且可以按需求量計 費。例如，示意圖500示出了公用事業(yè)418將第一資源510(天然氣）、第二資源512(水）、第三 資源514(電力）和第K資源516提供至發(fā)電機502以換取貨幣付款($?)。雖然在示意圖500中 僅示出幾種購買的資源510-516,但應(yīng)當理解，資源510-516可包括能夠從另一個實體接收 或購買的任何數(shù)量和/或類型的資源。由優(yōu)化模塊422解決的優(yōu)化問題可以嘗試在多種優(yōu)化 約束條件的約束之下最小化在預(yù)定的時間期限內(nèi)提供至公用事業(yè)418以換取購買的資源 510-516的貨幣付款的總量。
[0090] 在示意圖500中，各種裝置或各組裝置標示為發(fā)電機502。例如，發(fā)電機502示出為 包括加熱器水栗504、激冷器水栗506、加熱器子設(shè)施202、激冷器子設(shè)施206、熱的熱能存儲 裝置(TES)242和冷的TES 244。每一個發(fā)電機502消耗第一組資源并生產(chǎn)第二組資源。例如， 加熱器水栗504示出為消耗資源512(水)并生產(chǎn)資源518(熱流）。激冷器水栗506示出為消耗 資源512(水)并生產(chǎn)資源520(冷流）。加熱器子設(shè)施202示出為消耗資源510(天然氣)和資源 512(水)并生產(chǎn)資源522(熱水）。熱水資源522可以提供至負載508(例如，空氣側(cè)系統(tǒng)300或 建筑物10)或存儲在熱的TES 242中以供后續(xù)使用。激冷器子設(shè)施206示出為消耗資源512 (水)和資源514(電力)并生產(chǎn)資源524(冷水）。冷水資源524可以提供至負載508或存儲在冷 的TES 244中以供后續(xù)使用。由每一個發(fā)電機502生產(chǎn)和消耗的資源之間的關(guān)系可以由存儲 在對應(yīng)的發(fā)電機502的性能曲線模塊420中的性能曲線限定。
[0091] 雖然在示意圖500中僅示出幾個發(fā)電機502,但應(yīng)當理解，發(fā)電機502可包括消耗第 一組資源以生產(chǎn)第二組資源的任何系統(tǒng)、裝置或一系列裝置。例如，發(fā)電機502可包括子設(shè) 施202-212、加熱元件220、激冷器232、熱回收激冷器226、冷卻塔238、風扇338、冷卻盤管 334、加熱盤管336、或水側(cè)系統(tǒng)200或空氣側(cè)系統(tǒng)300的任何其它設(shè)備中的任一者。優(yōu)化模塊 422可以將約束條件施加到優(yōu)化問題，以確保在預(yù)測窗口中的每個時間步長處每種資源的 總供給（即，由發(fā)電機502生產(chǎn)、從TES 242-244分配和從公用事業(yè)418購買的每種資源的量） 滿足或超出該資源的總需求（即，由發(fā)電機502消耗、添加到TES 242-244和遞送至負載508 的資源的量）。
[0092] 現(xiàn)在參看圖6,示出了根據(jù)一個示例性實施例的框圖，該圖更詳細地示出優(yōu)化模塊 422。優(yōu)化模塊422示出為接收若干數(shù)據(jù)輸入，包括來自天氣服務(wù)416的天氣預(yù)報、來自公用 事業(yè)418的公用事業(yè)費率、來自性能曲線模塊420的性能曲線、來自狀態(tài)監(jiān)視器436或建筑物 1 〇的建筑物狀況、以及來自水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300的設(shè)備狀態(tài)。優(yōu)化模塊422可以使 用數(shù)據(jù)輸入來表述優(yōu)化問題并解決該優(yōu)化問題，以確定水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300的一 組最優(yōu)控制輸出。
[0093] 優(yōu)化問題可包括目標函數(shù)(例如，待最小化的成本函數(shù)）、對優(yōu)化過程的約束條件 (例如，建筑物10的可接受的溫度范圍、裝置容量等）、待優(yōu)化的變量(例如，設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、 操作設(shè)定點等）、和/或在目標函數(shù)中使用的參數(shù)的系統(tǒng)闡述。所有這些組件都可以由優(yōu)化 模塊422使用以解決優(yōu)化問題，并且在下文中更詳細地描述。
[0094] 優(yōu)化模塊422可以使用線性優(yōu)化程序(例如，混合整數(shù)線性規(guī)劃、基交換、內(nèi)點等） 來解決優(yōu)化問題，以確定設(shè)備412-414的最佳操作狀態(tài)(例如，開/關(guān)決策、設(shè)定點等）。最佳 操作狀態(tài)可以在優(yōu)化約束條件下最小化在預(yù)定時間段內(nèi)操作設(shè)備412-414的成本。有利地， 由優(yōu)化模塊422執(zhí)行的線性優(yōu)化過程使用單個統(tǒng)一的優(yōu)化過程為水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系 統(tǒng)300兩者同時生成最佳控制決策。在一些實施例中，優(yōu)化模塊422修改線性優(yōu)化過程的結(jié) 果以考慮線性化的性能曲線中的誤差并確定各種設(shè)備組內(nèi)的各個裝置的設(shè)定點。優(yōu)化模塊 422可以使用最佳控制決策來為設(shè)備412-414生成并分發(fā)控制信號。
[0095] 仍然參看圖6,優(yōu)化模塊422示出為包括優(yōu)化框架模塊602。優(yōu)化框架模塊602可以 被配置成選擇和/或建立優(yōu)化框架，以用于計算確定最佳控制決策。在一些實施例中，優(yōu)化 框架模塊602將線性規(guī)劃作為優(yōu)化框架使用。例如，優(yōu)化框架模塊602可以將目標函數(shù)限定 為決策變量(例如，設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、操作設(shè)定點等)和參數(shù)的線性組合。
[0096] 在一些實施例中，目標函數(shù)為預(yù)測成本模型，該預(yù)測成本模型限定在預(yù)定優(yōu)化周 期內(nèi)操作水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300的總貨幣成本。例如，優(yōu)化框架模塊602可以限定目 標函數(shù)，該目標函數(shù)可以表示為如下簡化形式：
[0097] 欲《
[0098] 其中，為在優(yōu)化周期的持續(xù)時間內(nèi)的資源k的總購買成本，并且K為包括從公用 事業(yè)418購買的所有資源的集合。變量可以是由優(yōu)化模塊422控制的各種決策變量(下文 更詳細地描述）的線性函數(shù)。優(yōu)化模塊422可以通過為決策變量選擇最佳值來使變量者"最 小化。
[0099]以上提供的簡化預(yù)測模型可以通過優(yōu)化框架模塊602修改，以考慮除了購買的資 源的貨幣成本之外的成本。這樣的非購買成本可包括例如積壓資源、切換發(fā)電機的操作狀 態(tài)(例如，開/關(guān)）、對熱能存儲裝置充注或排放、和/或未能將建筑物10中的條件保持在可接 受的邊界內(nèi)。例如，修改的預(yù)測模型可以表達為：
[0101] 其中，綠#為顯性資源成本，并且術(shù)語VkSkT表示對應(yīng)于在優(yōu)化周期結(jié)束時存儲的資 源的半顯性利潤。修改的預(yù)測模型示出為包括:術(shù)語&b kt，該術(shù)語表示在優(yōu)化周期中的每個 時間步長t處針對每種積壓的資源k而強加的成本;術(shù)語，該術(shù)語表示在優(yōu)化 周期中的每個時間步長t期間針對對來自組i的發(fā)電機在開啟和關(guān)閉狀態(tài)之間進行切換而 強加的成本；以及術(shù)語術(shù)語表示在優(yōu)化周期中的每個時間步長t期間針對 未能將建筑物區(qū)1內(nèi)的溫度保持在可接受的邊界內(nèi)而強加的成本。參照模塊604-610更詳細 地描述預(yù)測模型的這些和其它變量和參數(shù)。預(yù)測模型也可包括一組優(yōu)化約束條件，該組優(yōu) 化約束條件可以由下文更詳細地描述的約束模塊610表述并施加。
[0102] 有利地，本文所述線性規(guī)劃框架允許優(yōu)化模塊422以非常短的時幀確定長的優(yōu)化 周期的最佳控制動作連同負荷變化罰值、需量費用和多維性能曲線。然而，線性優(yōu)化框架僅 僅是可由優(yōu)化模塊422使用的優(yōu)化框架的一個示例，并且不應(yīng)認為是限制性的。在各種其它 實施例中，優(yōu)化模塊422可以使用多種優(yōu)化框架和/或優(yōu)化技術(shù)(例如，二次規(guī)劃、線性分式 規(guī)劃、非線性規(guī)劃、組合算法等)來確定最佳控制動作。
[0103] 以下段落描述了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的由優(yōu)化模塊422使用的預(yù)測模 型的各種特征。在此描述中，使用黑體羅馬字符來表示集合。實數(shù)和整數(shù)的集合分別表示為 R和Z。指標集（indexing sets)如參照集合模塊604所描述那樣進行定義。在預(yù)測模型中使 用的決策變量由小寫的羅馬字符表示，并且如參照決策變量模塊606所描述那樣進行定義。 模型的參數(shù)由小寫的希臘字符表示，但有兩處例外：決策變量的顯式邊界用對應(yīng)的大寫字 母表示，并且動態(tài)決策變量的初始狀態(tài)由帶有下標0的決策變量表示。參照參數(shù)模塊608更 詳細地描述預(yù)測模型的參數(shù)。
[0104]仍然參看圖6，優(yōu)化模塊422示出為包括集合模塊604。集合模塊604可以被配置成 存儲并管理在預(yù)測模型中使用的數(shù)據(jù)集。下表1中提供了可以在預(yù)測模型中使用的指標集 的列表：
[0106] 在時間的指標集中，具有持續(xù)時間△(例如，小時、分、秒等）的時間段teT可以在 (t-ι) Δ至t Δ的范圍內(nèi)。例如，第一時間段可以從t = 0持續(xù)至t= Δ。第二時間段可以從t = A持續(xù)至t = 2 △，依此類推。動態(tài)約束條件（即，離散的微分方程式)可以導致T之外的指標 被定義為參數(shù)。例如，xo可以被定義為參數(shù)，使得表達式xt-i對于t = 1仍然有效。
[0107] 需量費用窗口可以用來對多個需量費用建模。例如，公用事業(yè)418可以為第一時間 段(例如，日間、高峰期等)估算第一需量費用以及為第二時間段(例如，夜間、非高峰期等） 估算第二需量費用。在該示例中，指標集W可以被定義為W={1，2}，其中w=l對應(yīng)于第一需 量費用時期，并且w = 2對應(yīng)于第二需量費用時期。
[0108] 下表2中提供了可以在預(yù)測模型中使用的定義集合的列表：
[0110]如表2中所用，術(shù)語"設(shè)備組"是指一系列發(fā)電機(例如，發(fā)電機502的子集），其被建 模為以特定次序開啟并且被認為對于切換約束條件來說是相同的。對于每個設(shè)備組i來說， 對應(yīng)的設(shè)備指標jej可以被排序，使得一臺設(shè)備j只能在所有其它臺設(shè)備j'>j也已開啟時 開啟，其中eh。該特征可以消除由優(yōu)化模型中相同的設(shè)備產(chǎn)生的對稱性。然而，應(yīng)當指 出，該約束條件僅僅是建模約束條件，其旨在使優(yōu)化問題更容易且不限制物理設(shè)備的操作。 設(shè)備組內(nèi)的物理設(shè)備可以以任何次序開啟/關(guān)閉，該次序?qū)τ谪摵善胶饣蚱渌僮鱽碚f可 能是理想。
[0111]插值點和插值區(qū)域的集合與各種發(fā)電機502的性能曲線有關(guān)。如上所述，發(fā)電機的 性能曲線可以是非線性的，但是被建模為分段線性的，以有利于線性規(guī)劃。將發(fā)電機j的性 能曲線線性化可包括挑選在非線性曲線上的化插值點和這些點的吣子集。為了指定操作點， 可以選擇區(qū)域meMp以選取在它們之間進行插值的操作點。然后，可以將適當?shù)臋?quán)重分配 到每個操作點。為了有利于操作點的選擇和加權(quán)，可以定義如在表2中規(guī)定的各種輔助集。 [0112]仍然參看圖6，優(yōu)化模塊422示出為包括決策變量模塊606。決策變量模塊606可以 被配置成存儲并管理在預(yù)測模型中使用的變量。下表3中提供了可以在預(yù)測模型中使用的 變量的列表：

[0115]在一些實施例中，唯一的自由決策變量是發(fā)電機的二進制開/關(guān)狀態(tài)Ujt、在效率曲 線上的點的權(quán)重zm、以及供應(yīng)至庫存或從庫存取出的每種資源的量ykt。一旦這些變量已被 指定，等式約束條件就可以確定所有其它變量的值。在其它實施例中，開啟或關(guān)閉的 發(fā)電機的數(shù)目可以被選擇為自由變量來代替選擇<"和^、作為自由變量指定了每個發(fā) 電機應(yīng)開啟或關(guān)閉的時間，而不是指定該發(fā)電機開啟或關(guān)閉的所有時間步長。庫存供應(yīng)/取 出ykt可以被視為自由變量以考慮未滿足的負荷。然而，與未滿足的負荷相關(guān)聯(lián)的成本可被 設(shè)定得足夠高，使得當需求超出最大發(fā)電機容量和庫存取出率時庫存優(yōu)化模塊422將僅選 擇包括未滿足負荷的解。變量zijt可以是S0S2類特殊有序集變量。例如，變量z ijt中的兩個的 最大值可以是非零的。如果zm中的兩個為非零的，則非零值可以是列表中的相鄰成員。有 利地，使用S0S2變量可以有利于非線性函數(shù)的分段線性逼近。
[0116]仍然參看圖6,優(yōu)化模塊422示出為包括參數(shù)模塊608。參數(shù)模塊608可以被配置成 存儲并管理在預(yù)測模型中使用的參數(shù)。下表4中提供了可以在預(yù)測模型中使用的參數(shù)的列 表：
[0118]
[0119] 參數(shù)?$和每；可以被包括，使得可以在特定的時間防止特定的發(fā)電機動作（例如， 以防止由于在優(yōu)化周期開始之前發(fā)生的切換事件而在優(yōu)化周期內(nèi)的較早時間步長處開啟/ 關(guān)閉發(fā)電機）。例如，如果類型f的發(fā)電機在優(yōu)化周期開始之前的某個時間P<1被開啟，則 這樣的發(fā)電機可以保持開啟至少到時間￥ + 這可以通過設(shè)定％^ = 1來實現(xiàn)。
[0120] 存儲在參數(shù)模塊608中的一些參數(shù)可具有在T的范圍之外的下標，以便有利于各種 決策變量和參數(shù)的初始條件。例如，參數(shù)模塊608可以存儲參數(shù)u jQ(即，動態(tài)切換罰值的初始 條件)和SkQ(即，熱能存儲動態(tài)的初始條件）。下表5中提供了可以在預(yù)測模型中使用的邊界 和初始條件的列表：
[0122]仍然參看圖6,優(yōu)化模塊422示出為包括約束模塊610。約束模塊610可以被配置成 存儲并管理在預(yù)測模型中使用的各種約束。在一些實施例中，約束模塊610存儲決策變量模 塊606中的決策變量的顯式邊界。例如，下表6中提供了決策變量的顯式邊界的列表：
[0124] 變量SkT的邊界（即，在優(yōu)化周期結(jié)束處可存儲的資源k的量)可以實現(xiàn)周期或近周 期解的實施。例如，如果= ，則系統(tǒng)可以被約束為以相同量的存儲資源開始 和結(jié)束優(yōu)化周期。備選地，如果= (回想SkQ<0))，則在優(yōu)化 周期結(jié)束處存儲的資源的量可以被約束至在優(yōu)化周期的開始處存儲的資源的量的25%內(nèi)。 這些約束條件可以用來確保優(yōu)化模塊422不會在有限的優(yōu)化周期期間用完所有可用庫存。
[0125] 約束模塊610可以表述預(yù)測模型并將函數(shù)約束條件強加于預(yù)測模型。許多變量可 以由函數(shù)約束條件顯式界定，該約束條件補充表6中提供的顯式約束條件。例如，約束模塊 610可以強加以下約束條件：
[0126] 2 Σ
[0127] 該約束條件獲得從公用事業(yè)418購買每種資源k的成本。項pktpktA表示在優(yōu)化周 期中的時間步長t處購買資源k的增量成本。項表示在需量費用時期w期間與資源 k的最大購買費率相關(guān)聯(lián)的需量費用。
[0128] 約束模塊610可以強加以下約束條件：
[0129] € Κ,Ι € € w
[0130] 該約束條件確保變量對應(yīng)于在適用的需量費用時期w期間的最高資源購買費 率。如果時間t落在資源k的需量費用時期w內(nèi)，則參數(shù)Kktwe{〇，l}可以限定為1，否則為〇。以 這種方式限定K ktw確保變量？C在適用的需量費用時期w內(nèi)僅受時間步長t影響。參數(shù)I表 示在時間步長t處對資源k的輔助需求(例如，建筑物的電力消耗等)并且被計入需量費用 中。
[0131] 約束模塊610可以強加以下約束條件：
[0132] f??? ^；f Λ? :? #st / ^^￡<!f^ ￥>% € ??,：? € f
[0133] 該約束條件要求在每個時間步長t處每種資源k的資源總產(chǎn)量滿足對每種資源k的 需求。資源需求被定義為在每個時間步長t處進入?yún)^(qū)1的每種資源k的流量g lkt和需求(i>kt之 和?？偤蚲lkt是為了控制各個區(qū)1中的溫度而特別產(chǎn)生的需求。有利地，優(yōu)化模塊422可以最 佳地確定總和glkt(例如，基于區(qū)溫度約束條件和用于建筑物區(qū)的溫度模型）而不是把 811^當 作固定的參數(shù)。參照區(qū)溫度模塊612更詳細地描述區(qū)溫度模型。
[0134] 資源產(chǎn)量被定義為在時間步長t處由發(fā)電機502生產(chǎn)的每種資源的量qjkt、從庫存 分配的每種資源的量ykt、從公用事業(yè)418購買的每種資源的量p kt和積壓的每種資源的量hkt 之和。變量hkt可以表示未滿足的需求，并且可以用作針對未能滿足需求的松弛變量。該方法 確保優(yōu)化問題始終存在可行解，即使需求過高。在一些實施例中，該約束條件可以不是約束 性的，以便考慮到過量的供應(yīng)(例如，如果產(chǎn)生過量的供應(yīng)將妨礙對關(guān)閉發(fā)電機的需求）。在 其它實施例中，該約束條件可以是約束性的，以防止過量供應(yīng)和/或過量生產(chǎn)。
[0135] 約束模塊610可以強加以下約束條件：
[0136] 2/%縦欲 ％、' V'/ ε /X: Τ
[0137] 該約束條件造成優(yōu)化模塊422挑選沿著每個發(fā)電機j的性能曲線的單個操作區(qū)域。 變量Vjmt指不發(fā)電機j在時間步長t處正在子域m中操作。變量Ujt為二進制開/關(guān)變量（即，Ujt e{0，l})，其指示在時間步長t處的發(fā)電機j的狀態(tài)。通過選取操作區(qū)域，根據(jù)下式，限定該 操作區(qū)域的操作點的權(quán)重允許為非零：
[0138] ^ ^ %???? Vj'\? Τ
[0139] 其中，變量Zjnt限定在時間步長t處沿著發(fā)電機j的性能曲線的點n的權(quán)重。因此，下 式確保選擇了有效的權(quán)重(例如，如果設(shè)備開啟，則所有權(quán)重之和為1;或者如果設(shè)備關(guān)閉， 則權(quán)重之和為0):
[0140] ^ 氣邱,ν'! ? /'、? e r
[0141 ]在一些實施例中，約束模塊610強加以下約束條件：
[0142] $f衫-kS對
[0143] 該約束條件通過將權(quán)重Zjnt乘以參數(shù)qknt中的權(quán)重來計算合適的資源產(chǎn)量qjkt。類 似地，約束模塊610可以強加以下約束條件： V
[0144] .??
[0145] 該約束條件計算負荷比rjt(例如，在0和1之間的數(shù)，假定當前負荷為最大負荷的一 部分），以打破由相同的發(fā)電機產(chǎn)生的模型對稱性。模型對稱性可能使優(yōu)化模塊422對除了 在相同的發(fā)電機之間負荷的排列之外均相同的優(yōu)化問題產(chǎn)生重復(fù)解。消除模型對稱性使優(yōu) 化模塊422可以更快速地求解優(yōu)化問題，并且沒有重復(fù)解。
[0146] 約束模塊610可以強加以下約束條件：
[0147] ^ ^ <γ € I? ￡ € Γ
[0148] 該約束條件確定設(shè)備組i中的發(fā)電機j在時間步長t期間是否已開啟或關(guān)閉。發(fā)電 機在給定的時間步長t處的狀態(tài)ujt可以被定義為發(fā)電機在前一時間步長t-Ι處的狀態(tài)，并且 在發(fā)電機已開啟或關(guān)閉時適當?shù)卣{(diào)整。
[0149] 在一些實施例中，約束模塊610強加以下約束條件：
[0150] r；i > r-f, /'v ~ mm{/· € /;：x jf > /}, ￥? € € /../maxtr' € /,}fi € I
[0151 ]該約束條件規(guī)定設(shè)備組i內(nèi)的發(fā)電機j必須按指標j的遞增次序操作。例如，如果Ji ={1，3,4}，則此前的約束條件可能要求r3t彡rlt和r4t<r 3t，這確保發(fā)電機3在發(fā)電機1的水 平下或更低的水平操作，并且發(fā)電機4在發(fā)電機3的水平下或更低的水平操作。在一些實施 例中，分配給設(shè)備組中的各個發(fā)電機的指標值可以隨時間推移而調(diào)整(例如，改變將哪臺發(fā) 電機標示為發(fā)電機1、發(fā)電機3和發(fā)電機4)，以均衡在每臺發(fā)電機的壽命期內(nèi)的耗損。備選 地，此前的公式可以替換為切換約束條件，該約束條件規(guī)定在每組中應(yīng)開啟的發(fā)電機的總 數(shù)，而不是指定每臺發(fā)電機是否應(yīng)獨立地開啟。
[0152]約束模塊610可以強加以下約束條件：
[0155] 該約束條件確保一旦設(shè)備組i中的發(fā)電機j已被開啟/關(guān)閉，該發(fā)電機j至少在由參 數(shù)和指定的時間段保持相同的開/關(guān)狀態(tài)。例如，如果發(fā)電機j在此前的S+-1個時間步 長中的任一個期間被開啟，那么此前的約束條件可能要求優(yōu)化模塊422將該發(fā)電機j保持在 開啟狀態(tài)。同樣，如果發(fā)電機j在此前的^-1個時間步長中的任一個期間被關(guān)閉，則發(fā)電機j 可能被保持在關(guān)閉狀態(tài)。在一些實施例中，這些約束條件分別對于或不是約束性 的。在一些實施例中，這些約束條件可以強加于每個組中的多個發(fā)電機，而不是單個發(fā)電 機。例如，對于由發(fā)電機1和2組成的組來說，如果發(fā)電機1在時間步長t處開啟，那么發(fā)電機1 和2中的至少一個可以在接下來的δ+個時間步長中保持開啟。
[0156] 約束模塊610可以強加限定預(yù)測模型的動態(tài)的各種約束條件。例如，約束模塊610 可以強加以下約束條件：
[0157] ? 4· (1 -- vk e Kft € τ
[0158] 該約束條件將在每個時間步長t存儲的每種資源k的量中的變化Skt考慮為從庫存 取出或添加到庫存的資源的量ykt和每單位時間△存儲的資源的分數(shù)損失 〇k的函數(shù)。該定義 允許將變量Skt的初始條件提供為參數(shù)skQ，而不是將第一決策變量 81約束為限定的值?？梢?包括變量Sku-υ上的系數(shù)01{以模擬存儲的能量的耗散。如果熱能存儲裝置被完全絕緣，系數(shù) 〇k將具有1的值。如果熱能存儲裝置沒有被完全絕緣，熱能的耗散可被考慮為使用系數(shù)〇k< 1。約束模塊610可以強加類似的約束條件：
[0159] _b 工.kkt& + ￥k G t $三 T
[0160] 該約束條件將在時間步長t處的資源k的積壓量bkt考慮為每單位時間△的積壓量 的變化速率hkt和在前一時間步長t-Ι處的積壓量的函數(shù)。
[0161 ]在一些實施例中，約束模塊610強加以下約束條件：
[0163] 該約束條件模擬每個建筑物區(qū)1的溫度演變。變量flt表示在時間步長t處的建筑物 區(qū)1的溫度。每個建筑物區(qū)1的溫度fit被模擬為進入建筑物區(qū)1的每種資源k的流量gikt、進入 另一個建筑物區(qū)V的每種資源的流量、其它建筑物區(qū)1'的溫度λα、以及外部環(huán)境的 影響9 lt的函數(shù)。有利地，該約束條件允許空氣側(cè)優(yōu)化問題和水側(cè)優(yōu)化問題合并成由優(yōu)化模 塊422執(zhí)行的單個一體化的優(yōu)化過程。參照區(qū)溫度模塊612更詳細地描述區(qū)溫度模型。
[0164] 約束模塊610可以強加以下約束條件：
[0165]
[0166] /；； > ? /,,, VIS IJ.&T
[0167] 該約束條件充當對區(qū)溫度flt的軟溫度約束條件。參數(shù)和分別為在時間步長 t處建筑物區(qū)1的溫度flt的上邊界和下邊界。只要區(qū)溫度在邊界內(nèi)，.?和'的值就可以為 零。然而，如果區(qū)溫度在邊界之外，1?和S可以表示區(qū)溫度fit超出上邊界(60或小于下邊 界勺量。
[0168] 仍然參看圖6，優(yōu)化模塊422示出為包括區(qū)溫度模塊612。區(qū)溫度模塊612可以存儲 建筑物10的一個或多個建筑物區(qū)1的溫度模型。溫度模型可以將一個或多個建筑物區(qū)的溫 度建模為進入?yún)^(qū)內(nèi)的熱能資源（例如，加熱的空氣、激冷的空氣等）的流量、區(qū)的各種性質(zhì) (例如，質(zhì)量、熱容量等）、相鄰區(qū)的溫度、以及外部環(huán)境的函數(shù)。有利地，溫度模型可以用作 由優(yōu)化模塊4 2 2執(zhí)行的優(yōu)化過程中的約束條件，從而將空氣側(cè)優(yōu)化問題和水側(cè)優(yōu)化問題一 體化。這樣的一體化允許對每種熱能資源gklt的需求與優(yōu)化問題中的其它變量一起被優(yōu)化， 而不是獨立地估計對每種資源的需求并將估計的需求看作水側(cè)優(yōu)化中的常數(shù)。
[0169]可以通過考慮單個區(qū)內(nèi)的溫度的演變來開發(fā)區(qū)溫度模型。在不將任何熱能資源提 供至該區(qū)的情況下，區(qū)的溫度軌跡僅是該區(qū)與外部環(huán)境的相互作用的函數(shù)。例如，可以使用 下式來描述在不受控條件下區(qū)的溫度軌跡：
[0171] 其中，T為區(qū)的溫度(例如，區(qū)內(nèi)的平均溫度），T°為外部環(huán)境的溫度，k為時間常數(shù)， mC為區(qū)的質(zhì)量與其熱容量的乘積，并且礦為來自外部環(huán)境的直接熱傳遞(例如，來自太陽的 輻射、來自區(qū)之外的對流等）。
[0172] 為了控制區(qū)溫度，HVAC控制器402可以操作水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300以將熱 能資源提供至建筑物區(qū)。下式描述了在受控條件下區(qū)的溫度軌跡：
[0174] 其中，新項Q表示通過空氣側(cè)系統(tǒng)300強制進入或離開區(qū)的熱傳遞?？赡苡欣氖?將區(qū)的溫度保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)（例如，T lc^T(t)彡Tup)。參數(shù)Tlci和Tup可以是隨時間變 化的，以限定在不同時間的不同的溫度范圍。HVAC控制器402可以操作水側(cè)系統(tǒng)200和空氣 側(cè)系統(tǒng)300以在所有時間t保持T 1。彡T (t)彡Tup。
[0175] 在此前的系統(tǒng)中，負荷分布Q(t)被估計并且作為水側(cè)優(yōu)化問題的固定輸入提供。 假設(shè)存在生成負荷分布Q(t)的過程，參照模塊602-610描述的預(yù)測模型可以用來在最低成 本下滿足負荷分布Q(t)(例如，根據(jù)公用事業(yè)價格預(yù)測）。用來滿足負荷分布Q(t)的預(yù)測模 型可以被稱為設(shè)備調(diào)度模型。在此前的系統(tǒng)中，挑選負荷分布Q(t)的過程使用負荷預(yù)測模 型獨立地進行。然而，由于存在一系列可接受的區(qū)溫度(例如，T 1。^T(t) <Tup)，存在可由負 荷預(yù)測模型生成的多個有效的負荷分布Q(t)。如果負荷預(yù)測模型和設(shè)備調(diào)度模型是獨立 的，則不能確保所選的Q(t)會導致最低的總成本。
[0176] 有利地，優(yōu)化模塊422將負荷預(yù)測模型與設(shè)備調(diào)度模型結(jié)合以生成單個一體化的 模型，該模型用于結(jié)合的空氣側(cè)和水側(cè)優(yōu)化。例如，以上提供的溫度模型可如下式所示：
[0178]通過將零階保持器置于上并且在時間步長At內(nèi)積分而被離散化。重排 模型的結(jié)果是：
[0180] 其中參數(shù)λ、θ(?)和ω被適當?shù)囟x。
[0181] 為了符合現(xiàn)有的設(shè)備調(diào)度模型的記法，變量ft可用來表示在時間步長t的結(jié)束處 的區(qū)的溫度，并且變量gkt可用來表示在時間步長t處進入建筑物區(qū)的資源k(例如，熱水、冷 水等)的流量。然后可將以下約束條件和可變邊界添加到設(shè)備調(diào)度模型：
[0182] Λ =於 er mK
[0183] ^ ^
[0184] O^gkt^Gk
[0185] 需求滿足約束條件也可以被修改，以考慮到新負荷gkt，如下式所示： V'v
[0186] 2^'又如.+ :? 'Hhi + 心之沴紅 + €- r m
[0187] 該約束條件為單個溫度區(qū)提供約束條件。
[0188] 在一些實施例中，對區(qū)溫度變量ft的剛性約束條件可以使模型變得不可行。通過 允許爲 < 尸產(chǎn)和/或爲> If"并在目標函數(shù)中對這樣的條件進行懲罰，可以放寬對ft的約束 條件。區(qū)溫度ft可被看作自由變量(例如，fteR，且沒有顯式邊界），并且可以添加以下約束 條件：
[0189] /f W 6 Γ
[0190] /j- > - ￥t € r
[0191] 其中，爲4 > 〇且爲~泛\目標函數(shù)可通過添加以下項來修改：
[0192] Σ('從、4，'/;')
[0193] 其中，、fff和??為懲罰系數(shù)。懲罰系數(shù)#和:Ι?可以是隨時間變化的，和/或足夠大， 使得溫度極限跨>和<#盡可能被滿足。
[0194] 在一些實施例中，區(qū)溫度模塊612存儲區(qū)溫度模型，該模型考慮多個建筑物區(qū)。區(qū) 可具有不同的溫度，并且可以彼此交換熱量。在建筑物區(qū)之間的相互作用導致以下能量平 衡：
[0196]其中，指標leL表示不同的區(qū)。該能量平衡可以以矩陣形式表達如下：
[0198] 其中，矩陣K被定義為使得Kir=kir-Sir(kl+I： leLkir)，矩陣Μ為對角矩陣，其第i 個元素為nuQ，并且為列向量，其第1個元素為匕。向量f、§和|?？筛髯跃哂?個元素。δ" 在1 = V時可具有一(1)的值，否則具有零(0)的值。
[0199] 多區(qū)溫度模型可被離散化如下：
[0200] f(".汾）=-4.(產(chǎn)…翁〈f Ν
[0201]對于其中矩陣K為不可逆(例如，K = 0)的情況來說，可以使用以下多區(qū)溫度模型：
[0204] 備選地，可以使用以下分塊公式計算展\
[0206]在該形式中，模型變?yōu)椋?br>[0208] 其中 λη，得自 eKAt，cokll，得自并且 0lt 得自項貧C0kir ' 6 的k指標可以將前因子+1、-1或0添加到蔥^#4的（1，ν )元素，其中+1用于增加溫度的資源 (例如，熱水），-1用于降低溫度的資源(例如，冷水），并且0用于不影響溫度的資源(例如，電 力)。
[0209] 在一些實施例中，區(qū)溫度模塊612使用溫度模型，該模型考慮建筑物區(qū)內(nèi)不同類型 的質(zhì)量。例如，溫度模型可以獨立地考慮區(qū)內(nèi)的固態(tài)物體和區(qū)內(nèi)的空氣的質(zhì)量。對于單個區(qū) 來說，這導致以下擴展的能量平衡，該平衡包括空氣溫度!^ 11:和固體溫度Tscll:
[0212] 其中，|為在區(qū)內(nèi)的空氣和固態(tài)物體之間的熱傳遞系數(shù)，并且#為從環(huán)境進入固 體的直接熱傳遞。傳導項-ΜΤ^-Γ)被包括在固體溫度演變公式中以表示發(fā)生在外部環(huán)境 和建筑物區(qū)的固體壁之間的熱傳遞?？諝夂凸腆w兩者都具有直接熱傳遞項（即，分別為9°和 #，，而來自空氣處理器的熱流Q僅出現(xiàn)在空氣公式中。
[0213] 上述公式可以以向量形式表達如下：
[0215] 多區(qū)溫度模型也可以通過指定特定的參數(shù)值而將每個區(qū)建模為多個子區(qū)。例如， 可以為表示固體的任何區(qū)1指定參數(shù)Gkl = 0。也可以為表示固體的任何區(qū)1指定參數(shù)··- 0 和α,以確保對于固體來說溫度違背不被懲罰。每個區(qū)可包括任意數(shù)目的相聯(lián)的子區(qū)， 因為總模型仍為相互作用的一階區(qū)的系統(tǒng)。不同類型的區(qū)（例如，空氣區(qū)、固體區(qū)、包含在其 它區(qū)內(nèi)的區(qū)、與其它區(qū)交界的區(qū)等)可以通過描述每個區(qū)的參數(shù)來限定和區(qū)分。
[0216] 仍然參看圖6,優(yōu)化模塊422示出為包括線性優(yōu)化模塊614。線性優(yōu)化模塊614可以 在由模塊610-612強加的優(yōu)化約束條件下使用多種線性優(yōu)化技術(shù)中的任一種來解決由優(yōu)化 框架模塊602表述的優(yōu)化問題。在一個示例性實施例中，線性優(yōu)化模塊614使用混合整數(shù)線 性規(guī)劃。在各種其它實施例中，線性優(yōu)化模塊614可以使用基交換算法(例如，單純形、十字 形等）、內(nèi)點算法(例如，橢球、投影、路徑跟蹤等）、包蓋算法、整數(shù)規(guī)劃算法(例如，割平面 (cutting-plant)、分枝定界、分枝剪枝、分支價格等）、或任何其它類型的線性規(guī)劃算法或 技術(shù)以解決在優(yōu)化約束條件下的優(yōu)化問題。
[0217]線性優(yōu)化模塊614可以在優(yōu)化周期中的每個時間步長處確定參照決策變量模塊 606描述的決策變量的最佳值。由線性優(yōu)化模塊614優(yōu)化的變量可包括例如從公用事業(yè)418 購買的每種資源的量、發(fā)電機502對每種資源的凈生產(chǎn)率、從庫存取出或供應(yīng)至庫存的每種 資源的量、每種資源的凈庫存、積壓的每種資源的量、每種資源的積壓量的變化速率、和/或 與資源消耗量、資源產(chǎn)量、資源庫存或資源購買有關(guān)的其它變量。線性優(yōu)化模塊614也可以 優(yōu)化建筑物區(qū)的溫度和進入建筑物區(qū)的每種資源的流量。線性優(yōu)化模塊614可以確定發(fā)電 機502中的每一個的最佳二進制開/關(guān)狀態(tài)、在每個時間步長期間開啟/關(guān)閉的發(fā)電機502的 數(shù)量、以及發(fā)電機502中的每一個的負荷比或操作設(shè)定點。線性優(yōu)化模塊614可以為每個發(fā) 電機502沿著性能曲線選擇操作區(qū)域，并且使用所選的操作區(qū)域來確定發(fā)電機502的開/關(guān) 狀態(tài)和負荷比。
[0218]線性優(yōu)化模塊614可以確定使目標函數(shù)最小化的決策變量的值：
[0220] 其中，技#為從公用事業(yè)418購買資源的成本，并且項vkSkT表示對應(yīng)于在優(yōu)化周期 結(jié)束時存儲的資源的半顯性利潤。目標函數(shù)可包括:項&bkt，其表示在優(yōu)化周期中的每個時 間步長t處針對每種積壓的資源k而強加的成本;項其表示在優(yōu)化周期中的 每個時間步長t期間針對對來自組i的發(fā)電機在開啟和關(guān)閉狀態(tài)之間切換而強加的成本；以 及項+ 其表示在優(yōu)化周期中的每個時間步長t期間針對未能將建筑物區(qū)1內(nèi)的 溫度保持在可接受的邊界內(nèi)而強加的成本。線性優(yōu)化模塊614可以優(yōu)化在參照約束模塊610 所述的優(yōu)化約束條件下的目標函數(shù)。
[0221] 仍然參看圖6,優(yōu)化模塊422示出為包括非線性優(yōu)化模塊616。在一些實施例中，非 線性優(yōu)化模塊616用來調(diào)整在由線性優(yōu)化模塊614執(zhí)行的線性優(yōu)化中的誤差(例如，由于非 線性性能曲線的線性化導致的誤差）。非線性優(yōu)化模塊616可以從線性優(yōu)化模塊614接收設(shè) 備開/關(guān)狀態(tài)和負荷比。非線性優(yōu)化模塊616也可以接收由線性優(yōu)化模塊614確定的資源生 產(chǎn)速率和溫度。非線性優(yōu)化模塊616可以細化設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、負荷比、資源生產(chǎn)速率和/或 溫度，以便優(yōu)化在優(yōu)化周期中的每個時間步長處的瞬時資源消耗速率。
[0222] 在一些實施例中，非線性優(yōu)化模塊616使用二進制優(yōu)化和二次補償來細化設(shè)備開/ 關(guān)和操作設(shè)定點。二進制優(yōu)化可以使表示設(shè)備組或子設(shè)施的資源消耗量的成本函數(shù)最小 化，以產(chǎn)生給定的負荷。在一些實施例中，使用不完全的（即，未考慮裝置的所有潛在組合） 二進制優(yōu)化。二次補償可以用于其資源消耗量為二次的（或者說是非線性的）設(shè)備。非線性 優(yōu)化模塊616也可以使用非線性優(yōu)化確定設(shè)備的最佳操作設(shè)定點。非線性優(yōu)化可以識別使 目標函數(shù)進一步最小化的操作設(shè)定點。在一些實施例中，由非線性優(yōu)化模塊616執(zhí)行的非線 性優(yōu)化與在2015年2月27日提交的標題為"Low Level Central Plant Optimization"的美 國專利申請?zhí)?4/634,615中描述的低層次優(yōu)化過程相同或類似。美國專利申請?zhí)?4/634， 615的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。
[0223] 在一些實施例中，非線性優(yōu)化模塊616基于發(fā)電機502的容量來調(diào)整設(shè)備開/關(guān)決 策和操作設(shè)定點并且滿足能量和質(zhì)量平衡。非線性優(yōu)化模塊616可以在不考慮系統(tǒng)動力學 的情況下執(zhí)行非線性優(yōu)化。優(yōu)化過程可以足夠慢，以安全地假設(shè)設(shè)備控制已達到其穩(wěn)定狀 態(tài)。因此，非線性優(yōu)化模塊616可以在某一時間而不是在長的期限內(nèi)確定最佳控制決策。非 線性優(yōu)化模塊616可以將開/關(guān)決策和設(shè)定點提供至水側(cè)系統(tǒng)200和空氣側(cè)系統(tǒng)300以用于 控制設(shè)備412-414。
[0224] 再次參看圖4,優(yōu)化模塊422示出為包括操作組分解模塊438。操作組分解模塊438 可以將操作點分配到設(shè)備組內(nèi)的各個裝置，以便滿足必須由設(shè)備組滿足的總負荷。一旦確 定開/關(guān)狀態(tài)和必須由發(fā)電機502中的每一個滿足的總負荷，分配各個操作點的任務(wù)就可以 是獨立的子問題。例如，如果存在必須滿足某個總負荷Q的兩個開啟的激冷器，則激冷器可 以被設(shè)定為分別在單獨的負荷qi和q2下操作，使得qi+q2 = Q。沒有其它約束條件依賴于該選 擇，因此它可以被獨立地處理。在一些實施例中，操作組分解模塊438將該問題作為離線參 數(shù)問題求解，并且將解直接插入預(yù)測模型中。
[0225] 在一些實施例中，操作組分解模塊438修改優(yōu)化問題以將集合Ji限定為"操作模 式"的集合，而不是各個發(fā)電機的集合。集合上可包括針對設(shè)備組中的每個裝置的一種操作 模式。例如，如果設(shè)備組i包括三個激冷器，則J!可以被限定為·1 1={1〇11，2〇11，3〇11}，以指示激 冷器中的每一個都是開啟的。操作組分解模塊438可以合并設(shè)備組中的裝置中的每一個的 性能曲線，以生成表示設(shè)備組的總資源消耗量/產(chǎn)量的性能曲線。如果各個設(shè)備性能曲線是 相同的凸函數(shù)，那么設(shè)備組中的所有發(fā)電機的最佳配置是在相同的負荷下操作。在每個時 間步長處，操作組分解模塊438可以為每組發(fā)電機選擇操作模式。利用此修改，設(shè)備負荷比 約束條件(即，可以被替換為以下約束條件：
[0226] V'j E I, t € T ^ 。
[0227] 在一些實施例中，操作組分解模塊438修改切換約束條件。例如，操作組分解模塊 438可以將新參數(shù)山限定為當所述組以模式j(luò)操作時操作組i中開啟的裝置的數(shù)目。操作組 分解模塊438也可以將參數(shù)?/廠& = maXwC/jg定為在操作組i中的裝置的最大數(shù)目。這些 參數(shù)可以被添加到由約束模塊610強加的約束條件，如下所示：

[0231] 由于ujt為用于指示在時間t處正使用的操作模式j(luò)的二進制變量，乘積山1^給出在 時間t處正使用的發(fā)電機的數(shù)目，這是約束條件初始表述的方式。
[0232] 現(xiàn)在參看圖7A-B，示出了根據(jù)一個示例性實施例的兩個性能曲線700和710。性能 曲線700和710可以由性能曲線模塊420生成和/或存儲，如參照圖4所述。性能曲線700和710 將裝置或一組裝置(例如，子設(shè)施202-210中的一個)的資源使用量限定為負荷的函數(shù)。每個 性能曲線可以是針對特定設(shè)備組i或發(fā)電機j和由設(shè)備組或發(fā)電機使用的特定類型的資源 的。例如，性能曲線700可以將激冷器子設(shè)施206的電力使用量702限定為激冷器子設(shè)施206 上的負荷704的函數(shù)，而性能曲線710可以將激冷器子設(shè)施206的水使用量706限定為激冷器 子設(shè)施206上的負荷704的函數(shù)。每個設(shè)備組和/或發(fā)電機可具有一個或多個性能曲線（例 如，所消耗的每種類型的資源各一個）。
[0233] 在一些實施例中，性能曲線模塊420通過將各個裝置的設(shè)備模型合并為設(shè)備組的 總曲線來生成性能曲線700和710。在其它實施例中，操作組分解模塊438通過針對若干不同 的負荷值運行操作組分解過程以生成多個數(shù)據(jù)點而生成性能曲線700和710。操作組分解模 塊438可以將曲線擬合到數(shù)據(jù)點以生成性能曲線。在一些實施例中，性能曲線700和710接收 自裝置制造商或以其它方式從外部數(shù)據(jù)源獲得。
[0234] 現(xiàn)在參看圖8,示出了根據(jù)一個示例性實施例的另一個性能曲線800。性能曲線800 將激冷器子設(shè)施206的電力使用量限定為激冷器子設(shè)施206的冷水產(chǎn)量的函數(shù)。類似于性能 曲線800的其它性能曲線可以限定其它設(shè)備組的資源消耗和生產(chǎn)速率。在一些實施例中，通 過合并激冷器子設(shè)施206的各個裝置(例如，各個激冷器、栗等)的性能曲線來生成性能曲線 800。例如，子設(shè)施206中的每個激冷器可具有裝置特定的性能曲線，該曲線將由激冷器使用 的電力的量限定為激冷器上的負荷的函數(shù)。許多裝置在較高負荷下較低效地操作，并且具 有為負荷的非線性函數(shù)的裝置特定的性能曲線。因此，合并多個裝置特定的性能曲線以形 成性能曲線800可以導致具有一個或多個波浪802的非凸形性能曲線800,如圖8所示。波浪 802可由離散的切換事件造成，例如，在更高效地開啟另一個裝置以滿足子設(shè)施負荷之前單 個裝置的升負荷。
[0235] 現(xiàn)在參看圖9,示出了根據(jù)一個示例性實施例的線性化的性能曲線900。性能曲線 900將激冷器子設(shè)施206的電力使用量限定為激冷器子設(shè)施206的冷水產(chǎn)量的函數(shù)。類似于 性能曲線900的其它性能曲線可以限定其它設(shè)備組的資源消耗和生產(chǎn)速率。性能曲線900可 以通過將子設(shè)施曲線800轉(zhuǎn)化為線性化的凸形曲線而生成。凸形曲線是這樣的曲線:其中連 接曲線上的任意兩點的線始終在曲線的上方或沿著曲線（即，不在曲線的下方）。在優(yōu)化問 題中使用凸形曲線可能是有利的，因為相對于使用非凸函數(shù)的優(yōu)化過程，其能夠?qū)崿F(xiàn)計算 費用較低的優(yōu)化過程。
[0236] 在一些實施例中，性能曲線900由性能曲線模塊420生成，如參照圖4所述。通過生 成逼近性能曲線600的多個線性區(qū)段（即，區(qū)段902、904和906)并將線性區(qū)段合并成分段限 定的線性化凸形曲線900,可以形成性能曲線900。線性化的性能曲線900示出為包括:第一 線性區(qū)段902,其將點[u^Qi]連接到點[u 2，Q2];第二線性區(qū)段904,其將點[u2，Q2]連接到點
[113,03];以及第三線性區(qū)段906，其將點[113,0 3]連接到點[114,04]。線區(qū)段902-906的端點可 以用來形成約束條件，該約束條件要求優(yōu)化模塊422選擇特定的操作區(qū)域（例如，線區(qū)段 902-902中的一個）以用于優(yōu)化過程中。
[0237] 現(xiàn)在參看圖10,示出了根據(jù)一個示例性實施例的多維性能曲線1000。性能曲線 1000可以作為四維空間中的二維表面存在，圖10中示出了其中的三個維度。性能曲線1000 可以限定在兩個或更多個獨立控制的決策變量和一個或多個因變量之間的關(guān)系。例如，性 能曲線1000將激冷器(例如，激冷器232中的一個）的電力使用量W限定為激冷器上的負荷Q 和激冷器供水溫度Tows的函數(shù)。性能曲線1000也可以將激冷器(未示出）的耗水量限定為激 冷器上的負荷Q和激冷器供水溫度Tows的函數(shù)。類似于性能曲線1000的其它性能曲線可以 限定其它和/或設(shè)備組的資源消耗和生產(chǎn)速率。
[0238] 性能曲線1000示出為由在操作區(qū)域1002的頂點處的操作點1004限定的一系列三 角形操作區(qū)域1002。雖然僅標出操作區(qū)域中的幾個，但應(yīng)當理解，每個三角形都表示操作區(qū) 域，并且三角形的每個頂點都表示操作點。操作點1004可以用來形成約束條件，該約束條件 要求優(yōu)化模塊422選擇特定的操作區(qū)域1002以用于優(yōu)化過程中。
[0239] 現(xiàn)在參看圖11，示出了根據(jù)一個示例性實施例的用于優(yōu)化和控制包括水側(cè)系統(tǒng)和 空氣側(cè)系統(tǒng)兩者的HVAC系統(tǒng)的過程1100的流程圖。在一些實施例中，過程1100由HVAC控制 系統(tǒng)(例如，HVAC控制系統(tǒng)400)執(zhí)行以優(yōu)化水側(cè)系統(tǒng)(例如，水側(cè)系統(tǒng)120、水側(cè)系統(tǒng)200)和 空氣側(cè)系統(tǒng)(例如，空氣側(cè)系統(tǒng)130、空氣側(cè)系統(tǒng)300)兩者的性能。有利地，過程1100使用一 體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化來同時確定空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)兩者的控制輸出。
[0240] 過程1100示出為包括執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以同時確定水側(cè)系統(tǒng)和 空氣側(cè)系統(tǒng)兩者的控制輸出（步驟1102)。在一些實施例中，步驟1102由優(yōu)化模塊422執(zhí)行， 如參照圖4-6所述。步驟1102可包括優(yōu)化預(yù)測成本模型，該模型在一組優(yōu)化約束條件下預(yù)測 由水側(cè)系統(tǒng)消耗的一種或多種資源的成本。優(yōu)化過程可以使用線性規(guī)劃來最小化在限定的 優(yōu)化周期內(nèi)操作水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)兩者的總成本。在一些實施例中，優(yōu)化過程為水側(cè) HVAC設(shè)備和空氣側(cè)HVAC設(shè)備兩者確定開/關(guān)狀態(tài)和操作設(shè)定點。優(yōu)化過程還可確定在優(yōu)化 周期內(nèi)的每個時間步長處由水側(cè)系統(tǒng)消耗、生產(chǎn)、存儲和/或遞送至建筑物的每種資源的 量。
[0241] 有利地，優(yōu)化約束條件可包括建筑物的溫度演化模型。溫度演化模型可以將建筑 物的溫度作為由水側(cè)系統(tǒng)提供至建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)進行預(yù)測。優(yōu)化約束 條件還可包括建筑物的溫度約束條件。一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程可用來同時確定建 筑物滿足溫度約束條件所需的熱能資源的量和用于讓水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需量的熱 能資源的控制輸出這兩者。優(yōu)化過程也可以確定為了允許水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需量的 熱能資源而必須從公用事業(yè)提供者購買的資源的量。參照圖12更詳細地描述步驟1102。
[0242] 仍然參看圖11，過程1100示出為包括:將控制輸出提供至水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng) (步驟1104);在水側(cè)系統(tǒng)處使用控制輸出來控制水側(cè)HVAC設(shè)備(步驟1106);以及消耗來自 公用事業(yè)提供者的一種或多種資源來在水側(cè)系統(tǒng)處生成加熱或激冷的流體(步驟1108)?？?制輸出可包括例如設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、設(shè)備設(shè)定點、由設(shè)備消耗或生產(chǎn)的每種資源的量、資源 生產(chǎn)或消耗速率、或可用來控制HVAC設(shè)備的任何其它參數(shù)。使用控制輸出來控制HVAC設(shè)備 可包括根據(jù)控制輸出操作HVAC設(shè)備(例如，在限定的負荷下操作裝置、操作裝置以生產(chǎn)限定 量的熱能資源、開啟/關(guān)閉裝置、實現(xiàn)HVAC裝置的設(shè)定點等）。
[0243] 在各種實施例中，步驟1108可以由水側(cè)系統(tǒng)120和/或水側(cè)系統(tǒng)200執(zhí)行。步驟1108 可包括從公用事業(yè)提供者接收諸如天然氣、水、電力等的資源。資源可以用作水側(cè)系統(tǒng)的 HVAC設(shè)備（即，水側(cè)HVAC設(shè)備，例如激冷器、栗、加熱器、熱回收激冷器等）的輸入并且由水側(cè) HVAC設(shè)備使用以生產(chǎn)加熱或激冷的流體。例如，水側(cè)系統(tǒng)的激冷器可以消耗水和電力以生 產(chǎn)激冷水。水側(cè)系統(tǒng)的加熱器可以消耗水和天然氣以生產(chǎn)加熱的水。在一些實施例中，加熱 或激冷的流體中的一些存儲在熱能存儲裝置中以供后續(xù)使用。水側(cè)系統(tǒng)將加熱或激冷的流 體提供至空氣側(cè)系統(tǒng)。
[0244] 過程1100示出為包括:在空氣側(cè)系統(tǒng)處使用控制輸出來控制空氣側(cè)HVAC設(shè)備（步 驟1110);以及在空氣側(cè)系統(tǒng)處使用加熱或激冷的流體來加熱或冷卻提供至建筑物的供應(yīng) 空氣流(步驟1112)。在各種實施例中，步驟1112可以由空氣側(cè)系統(tǒng)130和/或空氣側(cè)系統(tǒng)300 執(zhí)行。步驟1112可包括從水側(cè)系統(tǒng)接收加熱或激冷的流體并且將流體傳遞通過暴露于供應(yīng) 空氣流的加熱盤管或冷卻盤管，如參照圖3所述。供應(yīng)空氣流可以經(jīng)由空氣分配系統(tǒng)提供至 建筑物，以加熱或冷卻建筑物。
[0245] 在一些實施例中，過程1100迭代地執(zhí)行。例如，步驟1106和1110可以分別與步驟 1108和1112至少部分地重疊。在步驟1108中，可以根據(jù)在過程1100的前一迭代中確定的控 制輸出來控制水側(cè)HVAC設(shè)備。類似地，可以在步驟1112中根據(jù)在過程1100的前一迭代中確 定的控制輸出來控制空氣側(cè)HVAC設(shè)備。對于過程1100的每個迭代來說，用于在過程1100的 下一迭代中使用的控制輸出可以被確定并提供至空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)。
[0246] 現(xiàn)在參看圖12,示出了根據(jù)一個示例性實施例的用于執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè) 優(yōu)化的過程1200的流程圖。過程1200可以用來實現(xiàn)過程1100的步驟1102,并且可以由優(yōu)化 模塊422執(zhí)行，如參照圖4-6所述。
[0247] 過程1200示出為包括接收優(yōu)化周期的公用事業(yè)費率和天氣預(yù)報(步驟1202)。天氣 預(yù)報可包括針對建筑物的地理位置的當前或預(yù)測的溫度、濕度、壓力、和/或其它與天氣有 關(guān)的信息。公用事業(yè)費率可以指示在優(yōu)化周期內(nèi)的每個時間步長處由公用事業(yè)提供的每單 位資源(例如，電力、天然氣、水等）的成本或價格。在一些實施例中，公用事業(yè)費率是隨時間 變化的費率。例如，電力的價格可能在一天中的某些時間或一周中的某些天(例如，在高需 求時期期間）較高，并且在一天中的其它時間或一周中的某些天(例如，在低需求時期期間） 較低。公用事業(yè)費率可以限定各個時間段和在每個時間段期間的每單位資源的成本。公用 事業(yè)費率可以是從公用事業(yè)提供者接收的實際費率或預(yù)測的公用事業(yè)費率。
[0248] 在一些實施例中，公用事業(yè)費率包括由公用事業(yè)提供者供應(yīng)的一種或多種資源的 需量費用。需量費用可以基于在需量費用時期期間特定資源的最大使用量（例如，最大能 耗)限定由公用事業(yè)提供者強加的單獨的成本。公用事業(yè)費率可以限定各種需量費用時期 和與每個需量費用時期相關(guān)聯(lián)的一個或多個需量費用。在一些情況下，需量費用時期可以 彼此和/或與預(yù)測窗口部分地或完全地重疊。公用事業(yè)費率可以由隨時間（例如，按小時)變 化的價格來限定，在電力的情況中由需量費用或在某個時期內(nèi)的峰值消耗速率的費用來限 定。在一些實施例中，步驟1108包括為公用事業(yè)中的每一種接收最大服務(wù)水平(例如，物理 基礎(chǔ)設(shè)施或合同允許的最大消耗速率）。
[0249] 過程1200示出為包括接收來自空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)的輸入(步驟1204)。來自空 氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)的輸入可包括測量值和可用性信息。測量值可以基于從分布在水側(cè)系 統(tǒng)、空氣側(cè)系統(tǒng)和/或建筑物中各處的各種傳感器(例如，溫度傳感器、濕度傳感器、空氣流 傳感器、電壓傳感器等)接收的輸入。這樣的測量值可包括例如加熱的流體的供應(yīng)和回流溫 度、激冷的流體的供應(yīng)和回流溫度、建筑物的溫度、供應(yīng)空氣的溫度、回流空氣的溫度、和/ 或由HVAC控制系統(tǒng)監(jiān)測、控制或影響的其它值。在一些實施例中，步驟1204包括從建筑物接 收指示該建筑物的耗電量的電負荷信息。
[0250] 可用性信息可以指示HVAC設(shè)備的當前操作狀態(tài)(例如，開/關(guān)狀態(tài)、操作設(shè)定點等） 以及HVAC設(shè)備用于服務(wù)于加熱或冷卻負荷的可用容量?？捎眯孕畔⒖赡苌婕八畟?cè)系統(tǒng)的設(shè) 備（例如，加熱元件220、激冷器232、熱回收激冷器226、冷卻塔238、栗222、224、228、230、 234、236、240、熱的熱能存儲箱242、冷的熱能存儲箱244等），如參照圖2所述?？捎眯孕畔⒁?可能涉及空氣側(cè)系統(tǒng)的可操作設(shè)備(例如，風扇338、擋板316-320、閥346和352、致動器324-328和352-354等），如參照圖3所述。
[0251] 在一些實施例中，HVAC設(shè)備的各個裝置可由HVAC控制器開啟或關(guān)閉以調(diào)整由每個 裝置服務(wù)的熱能負荷。在一些實施例中，HVAC設(shè)備的各個裝置可根據(jù)從HVAC控制器接收的 操作設(shè)定點以可變的容量操作(例如，在10%容量或60%容量下操作激冷器）。與HVAC設(shè)備 有關(guān)的可用性信息可以識別設(shè)備的最大操作容量、設(shè)備的當前操作容量、和/或用于生成用 來服務(wù)于加熱或冷卻負荷(例如，熱水、冷水、空氣流等)的資源的設(shè)備的可用(例如，當前未 使用的)容量。
[0252] 仍然參看圖12,過程1200示出為包括優(yōu)化預(yù)測成本模型（步驟1206)，該模型在建 筑物溫度約束條件下預(yù)測由水側(cè)系統(tǒng)消耗的一種或多種資源的成本。在一些實施例中，步 驟1206由線性優(yōu)化模塊614執(zhí)行，如參照圖6所述。步驟1206可包括使用在一組優(yōu)化約束條 件下的線性規(guī)劃來最小化在優(yōu)化周期內(nèi)操作空氣側(cè)系統(tǒng)和水側(cè)系統(tǒng)的總成本。在一個示例 性實施例中，步驟1206包括使用混合整數(shù)線性規(guī)劃。在各種其它實施例中，步驟1206可包括 使用基交換算法(例如，單純形、十字形等）、內(nèi)點算法(例如，橢球、投影、路徑跟蹤等）、包蓋 算法、整數(shù)規(guī)劃算法(例如，割平面(cutting-plant)、分枝定界、分枝剪枝、分支價格等）、或 任何其它類型的線性規(guī)劃算法或技術(shù)以解決在優(yōu)化約束條件下的優(yōu)化問題。
[0253] 有利地，優(yōu)化約束條件可包括建筑物的溫度演化模型。溫度演化模型可以將建筑 物的溫度作為由水側(cè)系統(tǒng)提供至建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)進行預(yù)測。優(yōu)化約束 條件還可包括建筑物的溫度約束條件。步驟1206可用來同時確定建筑物滿足溫度約束條件 所需的熱能資源的量和用于讓水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需量的熱能資源的控制輸出這兩 者。步驟1206也可以確定為了允許水側(cè)系統(tǒng)為建筑物生產(chǎn)所需量的熱能資源而必須從公用 事業(yè)提供者購買的資源的量。
[0254] 在一些實施例中，步驟1206包括在優(yōu)化周期中的每個時間步長處確定參照決策變 量模塊606描述的決策變量的最佳值。在步驟1206中優(yōu)化的變量可包括例如從公用事業(yè)418 購買的每種資源的量、發(fā)電機502對每種資源的凈生產(chǎn)率、從庫存取出或供應(yīng)至庫存的每種 資源的量、每種資源的凈庫存、積壓的每種資源的量、每種資源的積壓量的變化速率、和/或 與資源消耗量、資源產(chǎn)量、資源庫存或資源購買有關(guān)的其它變量。步驟1206也可包括優(yōu)化建 筑物區(qū)的溫度和進入建筑物區(qū)的每種資源的流量。步驟1206可包括確定發(fā)電機502中的每 一個的最佳二進制開/關(guān)狀態(tài)、在每個時間步長期間開啟/關(guān)閉的發(fā)電機502的數(shù)量、以及發(fā) 電機502中的每一個的負荷比或操作設(shè)定點。步驟1206可包括為每個發(fā)電機502沿著性能曲 線選擇操作區(qū)域，并且使用所選的操作區(qū)域來確定發(fā)電機502的開/關(guān)狀態(tài)和負荷比。
[0255]在一些實施例中，步驟1206包括確定使目標函數(shù)最小化的決策變量的值：
[0257] 其中，為從公用事業(yè)418購買資源的成本，并且項vkSkT表示對應(yīng)于在優(yōu)化周期 結(jié)束時存儲的資源的半顯性利潤。目標函數(shù)可包括:項&bkt，其表示在優(yōu)化周期中的每個時 間步長t處針對每種積壓的資源k而強加的成本;項μLρ'Ι + 其表示在優(yōu)化周期中的每 個時間步長t期間針對在開啟和關(guān)閉狀態(tài)之間切換來自組i的發(fā)電機而強加的成本;以及項 + 二其表示在優(yōu)化周期中的每個時間步長t期間針對未能將建筑物區(qū)1內(nèi)的溫度 保持在可接受的邊界內(nèi)而強加的成本。步驟1206可包括優(yōu)化在參照約束模塊610所述的優(yōu) 化約束條件下的目標函數(shù)。步驟1206可包括確定HVAC設(shè)備的主要設(shè)備設(shè)定點。
[0258] 仍然參看圖12，過程1200示出為包括優(yōu)化HVAC設(shè)備的資源消耗的瞬時速率(步驟 1208)。在一些實施例中，步驟1208由非線性優(yōu)化模塊616執(zhí)行，如參照圖6所述。步驟1208可 以用來對在步驟1206中執(zhí)行的線性優(yōu)化中的誤差(例如，由于非線性性能曲線的線性化中 的誤差導致)進行調(diào)整。步驟1208可包括接收來自步驟1206的主要設(shè)備設(shè)定點（例如，設(shè)備 開/關(guān)狀態(tài)和負荷比）。步驟1208也可包括接收在步驟1206中確定的資源生產(chǎn)速率和溫度。 步驟1208可包括調(diào)整設(shè)備開/關(guān)狀態(tài)、負荷比、資源生產(chǎn)速率和/或溫度，以便優(yōu)化在優(yōu)化周 期中的每個時間步長處的瞬時資源消耗速率。
[0259] 在一些實施例中，步驟1208包括使用二進制優(yōu)化和二次補償來調(diào)整設(shè)備開/關(guān)和 操作設(shè)定點。二進制優(yōu)化可以使表示設(shè)備組或子設(shè)施的資源消耗量的成本函數(shù)最小化，以 產(chǎn)生給定的負荷。在一些實施例中，使用不完全的（即，未考慮裝置的所有潛在組合)二進制 優(yōu)化。二次補償可以用于其資源消耗量為二次的（或者說是非線性的）設(shè)備。步驟1208也可 包括使用非線性優(yōu)化確定設(shè)備的最佳操作設(shè)定點。非線性優(yōu)化可以識別使目標函數(shù)進一步 最小化的操作設(shè)定點。在一些實施例中，在步驟1208中執(zhí)行的非線性優(yōu)化與在2015年2月27 日提交的標題為"Low Level Central Plant Optimization"的美國專利申請?zhí)?4/634， 615中描述的低層次優(yōu)化過程相同或類似。
[0260]在一些實施例中，步驟1208包括基于發(fā)電機502的容量來調(diào)整設(shè)備開/關(guān)決策和操 作設(shè)定點并且滿足能量和質(zhì)量平衡。步驟1208可包括在不考慮系統(tǒng)動力學的情況下執(zhí)行非 線性優(yōu)化。優(yōu)化過程可以足夠慢，以安全地假設(shè)設(shè)備控制已達到其穩(wěn)定狀態(tài)。因此，步驟 1208可包括在某一時間而不是在長的期限內(nèi)確定最佳控制決策。
[0261] 仍然參看圖12,過程1200示出為包括將設(shè)備設(shè)定點分發(fā)到HVAC設(shè)備(步驟1210)和 使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)更新性能曲線(步驟1212)。步驟1210可包括根據(jù)在步驟1206中確定的主要設(shè) 備設(shè)定點和/或在步驟1208中確定的次要設(shè)備設(shè)定點來操作HVAC設(shè)備。HVAC設(shè)備可以被允 許在分發(fā)的設(shè)定點下操作一段時間。當設(shè)備在分發(fā)的設(shè)定點下操作的同時，可以獲得性能 測量值。性能測量值提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)描述設(shè)備的實際性能，并且可以在步驟1212中使 用以更新性能曲線。在一些實施例中，步驟1212包括基于新性能數(shù)據(jù)更新性能曲線的回歸 系數(shù)。更新的回歸系數(shù)和/或新性能數(shù)據(jù)可以用來重新線性化性能曲線，以用于在線性優(yōu)化 過程中使用。
[0262] 在一些實施例中，過程1200被迭代地重復(fù)(例如，以每個新的時間步長、對于在優(yōu) 化周期中的時間步長的子集來說周期性地等）。例如，在執(zhí)行步驟1212之后，過程1200可以 返回至步驟1206。步驟1206-1212可以被迭代地重復(fù)，以適應(yīng)更新的模型參數(shù)和/或新的經(jīng) 驗數(shù)據(jù)。當重復(fù)步驟1206時，可以使用在前一迭代的步驟1212中生成的更新的性能曲線來 執(zhí)行線性優(yōu)化過程。過程1200可以接著繼續(xù)如前所述步驟1208-1212。
[0263] 在各個示例性實施例中示出的系統(tǒng)和方法的構(gòu)造和布置僅僅是說明性的。雖然在 本公開中僅詳細描述了幾個實施例，但許多修改是可能的（例如，各種元件的大小、尺寸、結(jié) 構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)的值、安裝布置、材料的使用、色彩、取向等的變化）。例如，元件的位置 可以顛倒或以其它方式改變，并且離散的元件或位置的性質(zhì)或數(shù)目可以更改或改變。相應(yīng) 地，所有這樣的修改旨在包括在本公開的范圍內(nèi)。任何過程或方法步驟的順序或次序可以 根據(jù)備選實施例改變或重新排序。在不脫離本公開的范圍的情況下，可以在示例性實施例 的設(shè)計、操作條件和布置中做出其它替換、修改、變化和省略。
[0264] 本公開設(shè)想出在任何機器可讀介質(zhì)上用于實現(xiàn)各種操作的方法、系統(tǒng)和程序產(chǎn) 品。本公開的實施例可以使用現(xiàn)有的計算機處理器或由為此目的或另一目的并入的用于合 適的系統(tǒng)的專用計算機處理器或由硬連線的系統(tǒng)實施。在本公開的范圍內(nèi)的實施例包括包 含機器可讀介質(zhì)的程序產(chǎn)品，以用于執(zhí)行機器可執(zhí)行的指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)⑺鲋噶罨驍?shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)存儲在其上。這樣的機器可讀介質(zhì)可以是任何可用介質(zhì)，其可由通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C 或具有處理器的其它機器訪問。舉例來說，這樣的機器可讀介質(zhì)可包括RAM、R0M、EPR0M、 EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲裝置、磁盤存儲裝置或其它磁性存儲裝置、或任何其它介 質(zhì)，該介質(zhì)可用來執(zhí)行或存儲機器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的所需程序代碼，并可由通 用或?qū)Ｓ糜嬎銠C或具有處理器的其它機器訪問。當在網(wǎng)絡(luò)或另一通信連接(硬連線的、無線 的、或硬連線的或無線的組合)上傳遞信息或?qū)⑿畔⑻峁┲翙C器時，機器將該連接適當?shù)乜?作機器可讀介質(zhì)。因此，任何這種連接被適當?shù)胤Q為機器可讀介質(zhì)。上述的組合也包括在機 器可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。機器可執(zhí)行指令包括例如使通用計算機、專用計算機或?qū)Ｓ锰幚頇C 器執(zhí)行某些功能或一組功能的指令和數(shù)據(jù)。
[0265] 雖然附圖示出了特定次序的方法步驟，但步驟的次序可以與所描繪的不同。另外， 兩個或更多個步驟可以同時地或部分同時地執(zhí)行。這樣的變型將取決于所選擇的軟件和硬 件系統(tǒng)以及設(shè)計者的選擇。所有這樣的變型都在本公開的范圍內(nèi)。同樣，可以利用具有基于 規(guī)則的邏輯和其它用以完成各種連接步驟、處理步驟、比較步驟和決策步驟的邏輯的標準 編程技術(shù)來實現(xiàn)軟件實施。
【主權(quán)項】
1. 一種用于建筑物的采暖通風或空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)，所述HVAC系統(tǒng)包括： 水側(cè)系統(tǒng)，所述水側(cè)系統(tǒng)包括水側(cè)HVAC設(shè)備，所述水側(cè)HVAC設(shè)備被配置成消耗來自公 用事業(yè)提供者的一種或多種資源以生成加熱的和/或激冷的流體； 空氣側(cè)系統(tǒng)，所述空氣側(cè)系統(tǒng)包括空氣側(cè)HVAC設(shè)備，所述空氣側(cè)HVAC設(shè)備被配置成接 收來自所述水側(cè)系統(tǒng)的所述加熱的和/或激冷的流體并且使用所述加熱的和/或激冷的流 體來對提供至所述建筑物的供應(yīng)空氣流進行加熱和/或冷卻；以及 HVAC控制器，所述HVAC控制器被配置成接收來自所述水側(cè)系統(tǒng)和所述空氣側(cè)系統(tǒng)這兩 者的輸入并且執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以同時確定所述水側(cè)HVAC設(shè)備和所述空 氣側(cè)HVAC設(shè)備這兩者的控制輸出，其中，執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括在優(yōu) 化約束條件下使用預(yù)測成本模型來對由所述水側(cè)系統(tǒng)消耗的所述一種或多種資源的成本 進行優(yōu)化，所述優(yōu)化約束條件包括所述建筑物的溫度約束條件； 其中，所述HVAC控制器被配置成將所述控制輸出提供至所述水側(cè)系統(tǒng)和所述空氣側(cè)系 統(tǒng)以用于控制所述水側(cè)HVAC設(shè)備和所述空氣側(cè)HVAC設(shè)備。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HVAC系統(tǒng)，其中： 所述優(yōu)化約束條件包括所述建筑物的溫度演化模型;并且 所述HVAC控制器被配置成使用所述溫度演化模型來將所述建筑物的溫度作為由所述 水側(cè)系統(tǒng)提供至所述建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)進行預(yù)測。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HVAC系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成通過使用單一優(yōu)化 來同時確定以下兩者來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程： 所述建筑物滿足所述溫度約束條件所需的熱能資源的量；以及 用于讓所述水側(cè)系統(tǒng)為所述建筑物生產(chǎn)所述所需量的熱能資源的控制輸出。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HVAC系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成通過使用單一優(yōu)化 來同時確定以下兩者來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程： 所述建筑物滿足所述溫度約束條件所需的熱能資源的量；以及 為了允許所述水側(cè)系統(tǒng)為所述建筑物生產(chǎn)所述所需量的熱能資源而必須從所述公用 事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的HVAC系統(tǒng)，其中： 所述HVAC控制器被配置成通過訪問所述水側(cè)HVAC設(shè)備的性能曲線來確定必須從所述 公用事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量;并且 所述性能曲線限定了由所述水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資源和為了生產(chǎn)所述熱能資源 而必須由所述水側(cè)HVAC設(shè)備消耗的一種或多種資源之間的關(guān)系。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的HVAC系統(tǒng)，其中： 所述性能曲線為至少三維的，并且在每個時間為所述水側(cè)HVAC設(shè)備中的每個裝置將由 所述水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的所述熱能資源的量作為至少兩個輸入變量的函數(shù)進行限定;并且 所述HVAC控制器被配置成通過在每個時間為所述水側(cè)HVAC設(shè)備中的每個裝置獨立地 調(diào)整所述至少兩個輸入變量來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以優(yōu)化所述預(yù)測成 本模型。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的HVAC系統(tǒng)，其中： 所述水側(cè)HVAC設(shè)備包括激冷器;并且 所述性能曲線將由所述激冷器生產(chǎn)的所述熱能資源的量作為在所述激冷器上的負荷 和由所述激冷器生產(chǎn)的所述激冷的流體的溫度兩者的函數(shù)進行限定。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的HVAC系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成通過將非凸形性能 曲線轉(zhuǎn)化為包括多個分段線性區(qū)段的凸形性能曲線來生成所述性能曲線。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HVAC系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成： 通過確定所述控制輸出來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程，所述控制輸出在 包括多個離散的時間步長的優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化所述預(yù)測成本模型;并且 在所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程之后執(zhí)行第二優(yōu)化過程，以調(diào)整所述控制輸出， 從而優(yōu)化資源消耗的瞬時速率。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的HVAC系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成： 使用所述水側(cè)HVAC設(shè)備的線性規(guī)劃和線性化的性能曲線來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/ 水側(cè)優(yōu)化過程，以在所述優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化所述控制輸出;并且 使用所述水側(cè)HVAC設(shè)備的非線性規(guī)劃和非線性的性能曲線來執(zhí)行所述第二優(yōu)化過程， 以針對所述線性化的性能曲線中的誤差進行調(diào)整。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HVAC系統(tǒng)，其中，所述水側(cè)系統(tǒng)包括熱能存儲裝置，所述熱能 存儲裝置被配置成存儲由所述水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資源以供后續(xù)使用。12. -種用于建筑物HVAC系統(tǒng)的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，所述建筑物HVAC系統(tǒng)被配置成使 用水側(cè)系統(tǒng)和空氣側(cè)系統(tǒng)這兩者來對提供至所述建筑物的供應(yīng)空氣流進行加熱和/或冷 卻，所述預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)包括： HVAC控制器，所述HVAC控制器被配置成接收來自所述水側(cè)系統(tǒng)和所述空氣側(cè)系統(tǒng)這兩 者的輸入并且執(zhí)行一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以同時確定所述水側(cè)系統(tǒng)和所述空氣側(cè) 系統(tǒng)這兩者的控制輸出，其中，執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程包括在優(yōu)化約束條 件下使用預(yù)測成本模型來優(yōu)化由所述水側(cè)系統(tǒng)消耗的所述一種或多種資源的成本，所述優(yōu) 化約束條件包括所述建筑物的溫度約束條件； 其中，所述HVAC控制器被配置成將所述控制輸出提供至所述水側(cè)系統(tǒng)用于控制水側(cè) HVAC設(shè)備，以及提供至所述空氣側(cè)系統(tǒng)用于控制空氣側(cè)HVAC設(shè)備。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 所述優(yōu)化約束條件包括所述建筑物的溫度演化模型;并且 所述HVAC控制器被配置成使用所述溫度演化模型來將所述建筑物的溫度作為由所述 水側(cè)系統(tǒng)提供至所述建筑物的一種或多種熱能資源的函數(shù)進行預(yù)測。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成通過使 用單一優(yōu)化來同時確定以下兩者來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程： 所述建筑物滿足所述溫度約束條件所需的熱能資源的量；以及 用于讓所述水側(cè)系統(tǒng)為所述建筑物生產(chǎn)所述所需量的熱能資源的控制輸出。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成通過使 用單一優(yōu)化來同時確定以下兩者來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程： 所述建筑物滿足所述溫度約束條件所需的熱能資源的量；以及 為了允許所述水側(cè)系統(tǒng)為所述建筑物生產(chǎn)所述所需量的熱能資源而必須從所述公用 事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 所述HVAC控制器被配置成通過訪問所述水側(cè)HVAC設(shè)備的性能曲線來確定必須從所述 公用事業(yè)提供者購買的所述一種或多種資源的量;并且 所述性能曲線限定了由所述水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的熱能資源和為了生產(chǎn)所述熱能資源 而必須由所述水側(cè)HVAC設(shè)備消耗的一種或多種資源之間的關(guān)系。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中： 所述性能曲線為至少三維的，并且在每個時間為所述水側(cè)HVAC設(shè)備中的每個裝置將由 所述水側(cè)HVAC設(shè)備生產(chǎn)的所述熱能資源的量作為至少兩個輸入變量的函數(shù)進行限定;并且 所述HVAC控制器被配置成通過在每個時間為所述水側(cè)HVAC設(shè)備中的每個裝置獨立地 調(diào)整所述至少兩個輸入變量來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程以優(yōu)化所述預(yù)測成 本模型。18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成生成通 過將非凸形性能曲線轉(zhuǎn)化為包括多個分段線性區(qū)段的凸形性能曲線來生成所述性能曲線。19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成： 通過確定所述控制輸出來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程，所述控制輸出在 包括多個離散的時間步長的優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化所述預(yù)測成本模型;并且 在所述一體化的空氣側(cè)/水側(cè)優(yōu)化過程之后執(zhí)行第二優(yōu)化過程，以調(diào)整所述控制輸出， 從而優(yōu)化資源消耗的瞬時速率。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，其中，所述HVAC控制器被配置成： 使用所述水側(cè)HVAC設(shè)備的線性規(guī)劃和線性化的性能曲線來執(zhí)行所述一體化的空氣側(cè)/ 水側(cè)優(yōu)化過程，以在所述優(yōu)化周期內(nèi)優(yōu)化所述控制輸出;并且 使用所述水側(cè)HVAC設(shè)備的非線性規(guī)劃和非線性的性能曲線來執(zhí)行所述第二優(yōu)化過程， 以針對所述線性化的性能曲線中的誤差進行調(diào)整。21. -種用于建筑物的采暖通風或空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1至11中的任意一個 技術(shù)特征或者技術(shù)特征的任意組合。22. -種用于建筑物HVAC系統(tǒng)的預(yù)測成本優(yōu)化系統(tǒng)，包括權(quán)利要求12至20中的任意一 個技術(shù)特征或者技術(shù)特征的任意組合。
【文檔編號】F24F11/00GK106066077SQ201610257004
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月22日 公開號201610257004.7, CN 106066077 A, CN 106066077A, CN 201610257004, CN-A-106066077, CN106066077 A, CN106066077A, CN201610257004, CN201610257004.7
【發(fā)明人】邁克爾·J·瑞斯貝克, 羅伯特·D·特尼, 克里斯托斯·T·馬拉威力斯
【申請人】約翰遜控制技術(shù)公司