專利名稱：能量底盤及能量交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑、加熱與冷卻系統(tǒng)(HVAC)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，特別地，涉及用于感測和收集自然可再生能源的局部源以能夠通過使用完全集成的工廠組裝好的裝置來儲存能量和重分配能量從而有效地滿足建筑需要的系統(tǒng)、方法及裝置。背景及現(xiàn)有技術(shù)能量消耗成本和一些問題商業(yè)建筑中的能量消耗是用于運作和維持建筑的成本中非常昂貴的部分。例如，商業(yè)建筑具有昂貴的空氣調(diào)節(jié)與加熱需求，貫穿建筑的整個使用期的這種需求通常多達用于建設(shè)的最初成本的兩倍之多。多年以來，試圖減少能量消耗導(dǎo)致了建設(shè)成本上的大幅增力口，而在短期內(nèi)建設(shè)成本不能被收回。現(xiàn)今美國使用的典型的商業(yè)建筑加熱與冷卻系統(tǒng)是變風(fēng)量(VAV)系統(tǒng)，典型配置的該系統(tǒng)不能利用可持續(xù)能源。建筑占美國使用的能源的40%并且?guī)缀跬耆冒嘿F且損壞環(huán)境的礦物燃料供以燃料。存在一些使這些HVAC系統(tǒng)能源效率低、危險、不安的問題，并且這對采用新技術(shù)造成了障礙。這些問題包括·在建設(shè)成本上的壓力鼓勵所有者通過購買不昂貴的、不經(jīng)濟的HVAC系統(tǒng)來保持前期成本很低·浪費由冷卻裝置等排棄的多余能量，而不是將其移至需要的位置或者將其儲存起來供今后使用·由于不充分隔熱造成透過壁的高的能量運動一在常規(guī)系統(tǒng)中，殼體不是解決方案的一部分，然而在本發(fā)明中，可以將其制成能量儲存裝置·不斷地重新加熱和重新冷卻建筑體而不是將其保持在一定的溫度·建造過多的、效率低的系統(tǒng)，其可以被制造成更小·不能使用局部能源(例如，太陽、身體熱量，等等)·當加熱系統(tǒng)效率最低時加熱建筑，以及同樣地當冷卻系統(tǒng)效率最低時冷卻建筑一利用能量儲存，其可以扭轉(zhuǎn)成提高效率·建立地熱系統(tǒng)通常更加昂貴并且其功能未被設(shè)計為最大限度地提高效率，這樣就轉(zhuǎn)而減少了這些系統(tǒng)的使用發(fā)展中的迅速變化的替代能源技術(shù)被彼此分開地創(chuàng)建，以實現(xiàn)該技術(shù)的功能，在沒有定制集成的情況下，并不共同工作。這些通常被證明是不可靠的或者失敗的。很少有工程公司具有研究和集成創(chuàng)新的解決方案的資源，并且因而通常不將其設(shè)計到客戶建筑中。在Carrier標準化被描述在美國專利第2，154，263號中的A/C單元之前，這是建造空氣調(diào)節(jié)單元的方式，在該專利中Willis Carrier獲得了用于機動軌道車的標準制冷單元的專利。定制建造過程非常昂貴并且限制了市場使用，而標準化的產(chǎn)品降低了成本并且擴大市場。雖然我們了解到，存在局部可用的大量能源(例如身體熱量、照明熱量、計算機熱量、太陽熱量、太陽光伏電池、地熱，等等)，但是美國未能利用局部能量采集(即替代能源或者再生能源)的大量使用。于2009年9月，根據(jù)美國能源部，替代能源占低于美國使用的能量的1%。為了利用局部能量采集，建筑必須具有能夠感測不同類型的能量的可用性并且將該能量運輸?shù)叫枰恢玫南到y(tǒng)。為了使該裝置有成本效益，其必須被足夠廉價地制造，從而與常規(guī)的HVAC系統(tǒng)相t匕，其費用能夠被負擔得起。另外，為了使替代能源設(shè)備負擔得起，其必須具有比試圖使用的間歇性能源(例如，日落、人離開建筑、燈被關(guān)閉，等等)更長的操作范圍(即，使用能量儲存)。這種間歇可用性可以通過儲存熱能被延伸，并且這轉(zhuǎn)而增加了在能量采集設(shè)備中進行的投資的回報。因此，將能源感測、采集、儲存、運輸及控制設(shè)計為能夠?qū)⒈姸鄟碓磁c眾多用途連接的單個系統(tǒng)，這樣能夠高效應(yīng)用替代能源并且增加在所需設(shè)備中進行的投資的回報，以使其負擔得起HVAC設(shè)備的當前市場成本閾值。地熱熱泵/熱量交換器成本及一些問題典型的地熱熱泵熱量交換器涉及多種配置，包括垂直閉合循環(huán)、水平閉合循環(huán)、“緊身(siinky)”循環(huán)、池塘循環(huán)(pond loop)、熱樁,等等,但是一般在應(yīng)用于系統(tǒng)時,這些配置具有以下特征I.應(yīng)用單一的流體回路(例如，垂直循環(huán)不與水平循環(huán)結(jié)合)2.在單一的流體回路中的流體以恒溫被混合和傳遞到全部加熱/冷卻裝置。這是在頒布給Ross的美國專利第7，571，762號和第7，407, 003號之中的情況，在這兩項專利中的裝置歧管均使所有的地熱孔一起混合流體。由于流體和終端熱量傳遞裝置之間的溫度差的減少，導(dǎo)致這種溫度的混合削弱了其傳遞熱量的能力。溫度差越大，熱量傳遞就越大，并且相反地，溫度差越小，熱量傳遞就越小。當前的地熱熱量交換器設(shè)計未被優(yōu)化成提供較冷的水用以支持可感測的冷卻裝置，例如輻射冷卻板和冷梁。相反，它們將較高溫度和較低溫度的水混合在一起，這樣降低了給這些裝置提供可感測的冷卻的能力。另外，當前的地熱熱量交換器設(shè)計未被配置成通過混合/結(jié)合不同的熱量交換器配置來使儲存能量以供今后使用的能力最大化。現(xiàn)有技術(shù)包括由多種類型的可選擇的HVAC設(shè)備例如Ni shman美國專利第4，375，806號構(gòu)成的組合，該專利將地熱系統(tǒng)與太陽能熱水板和傳感器系統(tǒng)、電路、以及控制器組合在一起，其在效率高時僅使用太陽能電池板和地熱系統(tǒng)相結(jié)合。Nishman所要求權(quán)利的是一種基于兩個裝置的(僅)實時效率簡單地打開或者閉合兩個源的系統(tǒng)(而不是隨著時間改善整個系統(tǒng)的效率)。本發(fā)明超越Nishman，其中兩個源被單獨控制，以能夠按可變水平利用每一個源來優(yōu)化整個系統(tǒng)。Ross的第7，571，762號和第7，407，003號專利提出了允許地熱循環(huán)相互并行地管道輸送的地熱歧管。該方法不考慮被分開用于不同用途的循環(huán)；其將所有的輸入端和所有的輸出端都組合到兩個管道系統(tǒng)中(一個進，一個出)。本文推出的發(fā)明使用最優(yōu)循環(huán)的自動選擇，并且可以同時地使用處于不同模式的循環(huán)，可以同時地使用不同類型的循環(huán)，或者為了效益如所期望的而混合循環(huán)流體。與Ross不同的是，本發(fā)明具有同時有效地加熱和冷卻的能力。通過熱泵或者直接同時從專用的熱的熱能儲存器和專用的冷的熱能儲存器可以實現(xiàn)這一目標。在1982年11月23日頒布給O，Connell的美國專利第4，360，056號教導(dǎo)了一種具有單獨泵送的多個地熱循環(huán)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)仍將所有的地熱流體結(jié)合或者混合到僅具有一個進口和一個輸出端的單個流體回路(用管道輸送的)系統(tǒng)中。其不考慮被同時使用的多個溫度流體和提高能源效率的功能。在1999年8月10日頒布給Dosanion的美國專利第5，934，369號描述了一種用于預(yù)測熱能儲存器/熱板的充能負載和充能時間的方法和控制器。與Dosani不同的是，本發(fā)明超越這一現(xiàn)有技術(shù)。熱能儲存器的預(yù)測和了解是有用的，然而它僅在與建筑負載預(yù)測、峰值/非峰值的電成本比結(jié)構(gòu)以及源和熱沉的控制相結(jié)合時才被完全地利用，如本文的發(fā)明所涵蓋的。在1998 年 7 月 14 日頒布給 Drees 的、標題為 “Thermal storage systemcontroller and method (熱儲存系統(tǒng)控制器及方法)”的美國專利第5，778，683號指示了一種具有最高比結(jié)構(gòu)的利用率；其不使熱儲存器必需用于減小系統(tǒng)尺寸和用于提高可持續(xù)能源的可用性，而本發(fā)明這樣做。Drees推出一種利用率結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且確定了使用熱儲存器相對非熱儲存器的相對成本效益，以及還確定可以使用多少熱儲存容量。其不涵蓋Dosani發(fā)明的熱容量和充能/放能率預(yù)測/測量。由于其不結(jié)合這些輸入，因此其不能達到最高效率的能源使用解決方案。本發(fā)明具有創(chuàng)建最高效率的能源系統(tǒng)的附加功能。本發(fā)明還包括系統(tǒng)設(shè)計功能，以通過預(yù)測熱儲存性能連同其它的允許系統(tǒng)被恰當?shù)囟ǔ叽绲囊驍?shù)的矩陣一起來增強效率節(jié)約，并且不在尺寸過大、效率較低的HVAC系統(tǒng)上浪費最初成本投資。需要一種解決現(xiàn)有技術(shù)以上問題的技術(shù)方案。發(fā)明概述本發(fā)明的主要目標是提供用于簡單實施的、多功能的、工廠生產(chǎn)的、獨立的(除源/熱沉/儲存器和管道之外)、完全集成的自動化加熱與冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)、方法及裝置，該自動化加熱與冷卻系統(tǒng)包含建筑HVAC系統(tǒng)所需的方法和裝置，其中建筑HVAC系統(tǒng)包括但不局限于用于一個建筑或者建筑組的自動化實時和未來能源要求預(yù)測，以更加有效地滿足建筑能源要求。這種能源管理能力使用具有能源感測、負載預(yù)測、采集、儲存、管理和運輸?shù)淖詣庸δ艿难b置，以提高建筑加熱與冷卻系統(tǒng)的效率同時簡化建筑能源系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)。與當前可用的替代方案相比，該系統(tǒng)需要更少的定制工程、更少的現(xiàn)場建設(shè)時間和復(fù)雜度。本發(fā)明的第二目標是提供用于將計算機技術(shù)應(yīng)用于儲存能源的系統(tǒng)、方法及裝置，其使用熱沉和計算機技術(shù)來控制熱量交換器、制冷器、傳感器、電動機、泵、閥、以及從多個局部源采集能源所需的能源收集裝置。本發(fā)明的第三目標是提供系統(tǒng)、方法及裝置，以有效地將能源從產(chǎn)生地運輸?shù)剿栉恢枚鴽]有給建設(shè)過程帶來大量的復(fù)雜度。這包括給系統(tǒng)裝配屏幕，這允許其對實施過程來說容易被定制。本發(fā)明的第四目標是提供用于機械控制和計算機控制的流體混合確定以及包括用于控制能源的運輸和交換的方法和裝置的互連功能和溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)、方法及裝置。該功能促進了普通及不普通能源的混合和使用所需的選擇、互連和轉(zhuǎn)換，從而更加有效地使用該能源。所述功能還促進了包括太陽能收集器、地熱單元、能量回收單元、燃料電池和使用所述源并且允許該來源被混合以提高能量采集的效率所需的能源的其它來源的普通和不普通的裝置的選擇、轉(zhuǎn)換和互連，以使用連接至多個輸出端的多個輸入端，以及提供在能源協(xié)同作用上的顯著提高。本發(fā)明的第五目標是提供用于提供下一代地熱熱量交換器的完全集成的且自動化的系統(tǒng)、方法及裝置，在單個實施方式中該下一代地熱熱量交換器利用混合不同類型的循環(huán)的能力，以給一些循環(huán)充入熱能而其它的循環(huán)同時地被釋放熱能，以及將能源儲存在循環(huán)中，并且其將系統(tǒng)的智能和控制合并到可以被連接至任何形式的閉合循環(huán)地熱熱泵系統(tǒng)的標準產(chǎn)品中。該地熱熱量交換器可以被用作對能源底盤(chassis)裝置(S卩，包括計算機、軟件、基于制冷劑的熱量傳遞裝置例如熱泵、循環(huán)泵以及變速傳動裝置、互連管道、傳感器和控制裝置，以及管理和控制電子和HVAC系統(tǒng)所需的電子連接件、逆變器、開關(guān)、保險絲和配線等等的完全中央加熱、冷卻及能源管理系統(tǒng))的可選補充，或者處于獨立的配置中以顯著地減少實施具有同等功能的地熱系統(tǒng)所需的定制工程、建設(shè)時間和建設(shè)復(fù)雜度。 本發(fā)明的第六目標是提供用于提供下一代地熱熱量交換器的系統(tǒng)、方法及裝置，該下一代地熱熱量交換器使用新興的計算機技術(shù)、傳感器和控制技術(shù)、先進的加熱與冷卻概念以及為了技術(shù)的結(jié)合和集成將智能和控制平臺封裝到標準產(chǎn)品中的功能，技術(shù)的結(jié)合和集成提高了地熱系統(tǒng)的性能同時維持或者減少了系統(tǒng)的安裝成本。本發(fā)明的第七目標是提供用于提供下一代地熱熱量交換器的系統(tǒng)、方法及裝置，該下一代地熱熱量交換器可以潛在地實現(xiàn)總冷卻負載的大約60%到大約80%的建筑顯冷卻(sensible cooling)，而沒有消耗能源的壓縮機的幫助并且可以被用作總建筑能源系統(tǒng)的一個部件，或者被用作獨立裝置/單元。本發(fā)明的第八目標是提供用于管理和測量短期及長期的按照混合配置(即在同一系統(tǒng)中多種類型的源/熱沉的組合)的熱能儲存器的系統(tǒng)、方法及裝置，除建筑構(gòu)造(結(jié)構(gòu))內(nèi)的能量儲存器之外，其經(jīng)由嵌入式液體循環(huán)加熱管道利用不同形式的地熱熱量交換器配置，該嵌入式液體循環(huán)加熱管道還可以與其它的熱儲存器組合，例如相變材料/冷儲存器、冷水儲存器、相變材料/熱水儲存器，等等。本發(fā)明考慮與本領(lǐng)域中已知的所有熱能儲存器以及任何未來能量儲存器的集成。熱能儲存器的使用時移了從環(huán)境中采集的能量，因此當原始源不可用時(例如，太陽落下，不生成余熱，人們已經(jīng)離開建筑，等等)可以使用所采集的能量。這允許多個能量源被合并，以使當一個源不充足或者太昂貴地實施以滿足全負荷要求時，可以使用多個源，來減少建造使每一個源可隨時處于可用的整個系統(tǒng)所需的資金量，從而可以按照預(yù)計的系統(tǒng)需要和優(yōu)化計算來可靠地使用它。本發(fā)明的第一實施方式提供一種用于確定在加熱與冷卻系統(tǒng)中包括儲存器的多個不同的熱能量源和熱沉的最優(yōu)化使用的方法。步驟包括確定儲存在可用于被系統(tǒng)提取或者利用的一個或多個熱源中的熱能；確定可用于被系統(tǒng)利用的一個或多個熱沉的熱能容量；確定一個或多個熱源、熱沉和儲存器的熱能儲存率和耗散率；分析預(yù)定時間段上的熱儲存容量；預(yù)測儲存周期上的熱能損益和熱存留；將可用的熱源與目標參數(shù)進行比較；選擇熱源和熱沉中的至少一個；以及啟動所選定的至少一個熱源和熱沉的使用。第二實施方式提供一種地熱熱量交換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個不同的獨立的地熱流體源和熱沉以及獨立循環(huán)或者分組的多個地熱熱量交換器流體回路，以允許多個不同的地熱流體源和熱沉被同時用作獨立源和熱沉，用來作為熱、冷或者其它溫度的流體源或者熱沉。獨立的地熱流體源中的一個或多個可以被專門用作熱儲存器，并且熱儲存器被設(shè)計成儲存能源達預(yù)定時間段。多個獨立的地熱流體源中的一個或多個可以被配置成作為熱循環(huán)或者冷循環(huán)來優(yōu)化性能，以及多個獨立的地熱流體源中的每個的流體的流被單獨地連接以通過一個計算機控制器控制來使用和混合。在一個實施方式中，地熱熱量交換器與用于預(yù)定使用的選定的多個獨立的地熱流體源中的一個或多個連接。本發(fā)明的第三實施方式提供預(yù)制的中央能源設(shè)施，用于建筑、社區(qū)或校園中的空氣調(diào)節(jié)、加熱、通風(fēng)、電力、或者其中的任何組合的處理和運輸。能源設(shè)施包括用于熱流體和電能的多個源和熱沉的多個連接件、各自具有獨立的流體溫度的多個獨立的流體線路、用于控制流體運動和混合的與多個獨立的流體線路中的至少一個連接的計算機控制閥和泵、以及用于感測溫度、流速、能量轉(zhuǎn)移速率和總能量轉(zhuǎn)移中的至少一個的至少一個計算機集成傳感器。能源設(shè)施還可以包括在預(yù)定的儲存期間內(nèi)專門用于熱儲存器的熱流體、冷流體和預(yù)定溫度的流體中的一個或多個的至少一個混合式流體熱沉和混合式流體源中的一個或多個。能源設(shè)施還可以包括連接至多個流體源和熱沉中的至少一個的熱泵、連接在熱泵和多個流體源和熱沉中的至少一個之間的控制閥、連接在熱泵和多個流體源和熱沉中的至少一個之間的傳感器、以及被連接以用來將流體從多個流體源和熱沉中的至少一個泵送至熱泵的泵，并且可以包括具有分開的供給管線和返回管線的兩端式分配集管，其將暖流體引導(dǎo)至兩端式分配集管的一端以及將比暖流體較冷的冷流體引導(dǎo)至兩端式分配集管的另一端。能源設(shè)施還可以包括裝配式橇裝單元或者模塊化可運輸單元中的一個或多個，其中預(yù)制的中央能源設(shè)施是可擴縮的并且可以通過添加第二模塊化可運輸單元、家用熱水源、額外的加熱單元、額外的冷卻單元、額外的熱能儲存器單元、額外的傳感器、額外的泵、額外的閥等等中的至少一個來擴展預(yù)制的中央能源設(shè)施。關(guān)于計算機系統(tǒng)，能源設(shè)施可以包括用于基于使用量來計量和計費加熱與冷卻供給的一種或多種算法、由計算機執(zhí)行以可控制地混合流體和將流體移進和移出多個流體源和熱沉中的一個或多個以及移進和移出多個電力源中的一個或多個的人工智能軟件；用于配置和設(shè)置的集成軟件；以及用于跟蹤性能數(shù)據(jù)和與設(shè)計者和建筑操作者共享性能數(shù)據(jù)的軟件以及互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)連接。通過附圖中示意性示出的優(yōu)選實施方式的以下詳細描述，本發(fā)明的其他目標和優(yōu)勢將是明顯的。附圖簡述圖I示出了用于控制商業(yè)建筑中的加熱與冷卻操作的具有計算機的能量底盤系統(tǒng)的示意圖。圖2示出了按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的用于商業(yè)建筑的具有計算機(即管理感測、獨立路由、能源的選擇和使用的系統(tǒng)，包括計算機、軟件、循環(huán)泵和變速傳動裝置、互連管道、電子連接件、逆變器、開關(guān)、保險絲、配線、傳感器和控制裝置等等，用于管理和操作該系統(tǒng))的能量交換單元的示意圖。圖3是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的能量系統(tǒng)管理計算機接口和數(shù)據(jù)庫的示意性框圖。
圖4是顯示與源/熱沉和系統(tǒng)負載接口連接的能量交換單元的智能獨立流體選擇的框圖。圖5是按照本發(fā)明的混合式能量采集和熱儲存管理的框圖。圖6是示出了多個不同的獨立熱循環(huán)的示意圖。圖7是按照本發(fā)明的一個實施方式的顯示系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)的框圖。圖8示出了分區(qū)的各種用戶輸入和設(shè)定點。圖9示出了用于不同類型的源和熱沉的多種收集數(shù)據(jù)。

圖10示出了不同的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和設(shè)備規(guī)格的一個實施例。 圖11示出了能量管理計算機數(shù)據(jù)類型和不同的最優(yōu)化目標參數(shù)。圖12示出了建筑和系統(tǒng)控制裝置以及設(shè)計方法、工程和軟件數(shù)據(jù)的實施例。圖13是顯示系統(tǒng)負載信號的實施例的示意性框圖。圖14是顯示最優(yōu)化控制方法的一個實施例的示意性框圖。圖15是顯示過程最優(yōu)化的過程流程圖。圖16是顯示源和熱沉的最優(yōu)化的過程流程圖。圖17示出了按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的用于設(shè)計能量底盤裝置和能量交換裝置的數(shù)據(jù)的實施例。圖18是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的示出了設(shè)計最優(yōu)化的一個實施例的過程流程圖。優(yōu)選實施方式的描述在詳細地說明本發(fā)明的公開的實施方式之前，應(yīng)當理解，由于本發(fā)明能夠具有其它的實施方式，因此本發(fā)明并不局限于其對示出的特定布置的細節(jié)的應(yīng)用。另外，本文使用的術(shù)語用于描述而不是限制的目的。以下是在描述和附圖中使用的用于識別部件的參考數(shù)字的清單I熱流體回路21地熱交換器供給2熱流體源22垂直閉合循環(huán)地熱熱量交換3能量底盤27交換計算機4冷流體回路23水平的“緊身的”閉合循環(huán)5冷流體源30地熱熱量交換器6溫度指示計和傳感器29熱量交換器7流量計31能量系統(tǒng)管理計算機8三向控制閥32實時負載/需求9隔離閥33負載的歷史跟蹤10可變?nèi)萘垦h(huán)泵34到負載預(yù)測的用戶輸入11基于流體到流體制冷的熱泵 35互聯(lián)網(wǎng)/局域網(wǎng)接口12來自能量交換裝置的“暖” 36建筑和系統(tǒng)傳感器側(cè)的供給37建筑和系統(tǒng)控制裝置13到能量交換裝置的“暖”側(cè) 38歷史、實時和預(yù)測數(shù)據(jù)的數(shù)的回路連接據(jù)庫14基于計算機的控制系統(tǒng)39數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)更新
15來自能量交換裝置的“冷” 41能量交換單元側(cè)的供給42控制器16到至能量交換裝置的“冷” 43流體控制閥側(cè)的回路連接44流體混合器17可變?nèi)萘垦h(huán)泵46熱儲存器單元20地熱交換器回路以下是貫穿詳細的描述和所附權(quán)利要求使用的術(shù)語的定義的清單?！だ?coolth)冷”的名詞形式；反義詞是暖能量需求改變建筑溫度、濕度、空氣質(zhì)量和電力的設(shè)定點的用戶驅(qū)動要求能量庫亦稱熱沉能夠從一個與之處于熱接觸的目標吸收能量的環(huán)境。熱沉可以被用于儲存或者消散熱量。在某種情況下，熱沉可以成為一個用于儲存熱能量或者冷能量然后可以根據(jù)需要將其提取出來用于使用的貯存器。收支平衡日期通過節(jié)能、稅收鼓勵等等，直到裝置付清的年數(shù)。冷能量有時被用作方便描述冷卻為能量的一種形式(如熱量)的語言(這是普通用法，但是由于冷是缺少熱能，因此技術(shù)上不正確)。能量底盤裝置包括計算機、軟件、基于制冷劑的熱量傳遞裝置例如熱泵、循環(huán)泵和變速傳動裝置、互連管道、傳感器和控制裝置、以及管理和控制電子系統(tǒng)和HVAC系統(tǒng)所需的電子連接件、逆變器、開關(guān)、保險絲和配線等等的完整的中央加熱、冷卻及能量管理系統(tǒng)。能量交換裝置管理感測、獨立路由、能源的選擇和使用的系統(tǒng)，包括計算機、軟件、循環(huán)泵和變速傳動裝置、互連管道、電子連接件、逆變器、開關(guān)、保險絲、配線、傳感器和控制裝置等等，用于管理和操作該系統(tǒng)。能量源一種可以提取出能量的裝置或者材料。該能量可以是任何類型的能量，包括冷能量、熱能量或者電能。設(shè)備規(guī)格響應(yīng)時間、BTU或者TON容量、微分精度、效率、可控性、流速、能量流速、電力使用、殘留物產(chǎn)生、冷卻機制和有效性等等。混合源/熱沉在同一系統(tǒng)中的多種類型的源/熱沉的組合，例如，緊身的循環(huán)水平地熱孔場所在的同一系統(tǒng)中的垂直孔地熱場，或者與太陽能熱板結(jié)合的冷卻塔，其與閉合循環(huán)垂直孔場結(jié)合，等等。HVAC :加熱、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié)?；ヂ?lián)網(wǎng)/局域網(wǎng)對互聯(lián)網(wǎng)的訪問，其可以是有線或者無線的。獨立連接來自系統(tǒng)中的每一個源的流體或者去往系統(tǒng)中的每一個熱沉的流體可以被單獨地或者混合地使用，但是不需要如現(xiàn)有技術(shù)一樣混合。負載待完成的操作(即加熱、冷卻、照明、插入裝置的操作)。建筑負載指的是建筑所需的用來維持溫度、濕度、空氣質(zhì)量的能量或者滿足電子裝置(即“插塞載荷”)要求所需的能量的量。模塊化可以通過添加或者替換單元、與其它的單元結(jié)合來放大或者縮小尺寸，并且可以被運輸。運行成本能量成本、維護成本、部件更換成本、服務(wù)成本等等。
最優(yōu)化的基于一個或多個最優(yōu)化特征的最優(yōu)化。最優(yōu)化目標參數(shù)包括最初成本、運行成本、生命周期成本、收支平衡日期、能量使用、環(huán)境影響、熱舒適性、室內(nèi)空氣質(zhì)量等等。最優(yōu)化系統(tǒng)性能當用戶加權(quán)參數(shù)被確定，并且隨后能量系統(tǒng)按照這些參數(shù)成功地操作且具有最小標準誤差限。最優(yōu)化選擇匹配用戶加權(quán)參數(shù)，具有最小標準誤差限。性能特征不同的能量類型中的每一個的能量容量、能量衰減與增益、能量耗散率、效率、環(huán)境影響等等。預(yù)制現(xiàn)場外制造成的一種預(yù)先集成的、可運輸?shù)摹⒖砂惭b的單元。系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)備識別和規(guī)格、管道輸送規(guī)格、福射規(guī)格、導(dǎo)管規(guī)格等等。熱儲存器一種用于儲存熱量或者冷能量例如，地熱、相變、建筑構(gòu)造等等的材料、裝置及物質(zhì)。用戶輸入包括針對一個或多個加熱和冷卻區(qū)的期望溫度、期望濕度、預(yù)測或者根據(jù)計劃的占用率、設(shè)備操作時間表、通風(fēng)等等。本發(fā)明涉及用于感測和收集自然可再生能源的局部源的系統(tǒng)、方法及裝置，以通過使用完全集成的工廠組裝好的裝置來儲存能源和重分配能源，以有效地滿足建筑需要。該裝置使用采集或者轉(zhuǎn)換能量、儲存能量以及將該能量移動到需要能量的位置的設(shè)備。裝置還可以包括可選的設(shè)備，該可選的設(shè)備包括下一代地熱熱量交換器，該下一代地熱熱量交換器實現(xiàn)較高的能量采集效率并且提供比當前的地熱交換器更強大的功能。雖然本發(fā)明被描述用于加熱和冷卻內(nèi)部空間，但是能量底盤裝置可以被用于提供電力。例如，能量底盤裝置可以與多個電力源連接，例如輸電網(wǎng)絡(luò)、太陽能光伏發(fā)電器、風(fēng)力發(fā)電機等等。在本實施例中，軟件將跟蹤和預(yù)測電力使用以及提供來自每一個源的電力的成本，然后確定使用哪個電力源來最佳地滿足各種電力負載。圖I是具有用于控制商業(yè)建筑中的加熱與冷卻操作的計算機控制器的能量底盤系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施方式的示意圖。如所示，能量底盤裝置附件3包括從加熱負載連接的熱流體回路I、連接到加熱負載的熱流體供給2、來自該負載的冷流體回路4以及去往冷卻負載的冷流體供給5，具有用于監(jiān)控熱和冷輸入與輸出的溫度并且產(chǎn)生相應(yīng)的溫度信號的溫度傳感器和指示計6，該相應(yīng)的溫度信號被饋送至計算機控制器14。能量底盤裝置附件還包括來自能量交換裝置的“暖”側(cè)的供給連接12和去往能量交換裝置的“暖”側(cè)的回路連接13。類似地，冷側(cè)包括來自能量交換裝置的“冷”側(cè)的供給連接15和去往能量交換裝置的“暖”側(cè)的回路連接16。熱流體供給線路2和冷流體供給線路5中的每一個還包括用于監(jiān)控流出能量底盤裝置的流體的流量的流量計7，以及用于將熱流體或者冷流體直接提供給負載而沒有制冷系統(tǒng)操作并且允許計算機控制器14監(jiān)控和控制進入和離開能量底盤裝置附件3的流體的可變?nèi)萘垦h(huán)泵17。每一個熱流體回路I和冷流體回路4均包括隔離閥8、11。提供一種三向控制閥8用于選擇性地控制流體進入和離開每一個獨立的基于流體到流體制冷的熱泵11。該系統(tǒng)可以被配置成根據(jù)正被加熱和冷卻的建筑而具有不同數(shù)量和尺寸的熱泵11。在熱泵11的熱側(cè)和冷側(cè)中的每側(cè)上，三向控制閥8和熱泵11之間的流體線包括溫度傳感器6、隔離閥9以及在隔離閥9之間的輸入線上的可變?nèi)萘垦h(huán)泵10。
圖2示出了具有用于商業(yè)建筑的計算機控制器27的能量交換單元系統(tǒng)的示意圖。能量交換單元是能量底盤裝置的系統(tǒng)部件。圖2中示出的實施方式示出了連接至地熱循環(huán)的能量交換。這是一種可能的配置并且不應(yīng)該被用于限制所要求的本發(fā)明的范圍。圖2中示出的地熱能量交換單元的熱和冷輸入線路2、5以及輸出線路1、4類似于圖I中示出的配置，包括溫度傳感器6及去往和離開熱量交換器29并且在熱量交換器29和垂直閉合循環(huán)地熱熱量交換器32和水平“緊身的”的閉合循環(huán)地熱熱量交換器33之間的可變循環(huán)泵8。能量交換裝置是能量底盤裝置的獨立部件，其提供能量轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換和混合功能，以允許能量的多個源被同時使用。在一個優(yōu)選實施方式中，能量底盤裝置包括能量交換裝置以及對熱泵加熱與冷卻系統(tǒng)常見的熱泵、泵、閥、管道等等。為了提高系統(tǒng)的協(xié)同作用，能量交換裝置確定并使用滿足負載需求所需的源的成本效益最好的、實時及預(yù)測性的組合。然后能量交換裝置混合和傳遞來自選定源的能量供以使用，可能經(jīng)由多個裝置。該能量交換裝置可以被用于獲取所需的能量，或者管理多余能量的儲存?，F(xiàn)今共同發(fā)明人對ASHRAE90. 1_2007標準完成的對建筑的研究，示出了隨著使用依據(jù)本發(fā)明的能量底盤裝置，作為整體建筑的中心部件，可以減少大約35%到大約50%的建筑能量消耗，并且在建設(shè)成本上只增加很少或者沒有增加。為了實現(xiàn)這一節(jié)能標準，需要能量底盤是一種標準化產(chǎn)品來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法，這樣試圖在每一個建設(shè)項目內(nèi)創(chuàng)建獨特的、獨一無二的現(xiàn)場建設(shè)系統(tǒng)。存在一個關(guān)于這種策略的前例。一種創(chuàng)建標準化產(chǎn)品的類似方法呈現(xiàn)了關(guān)于空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的技術(shù)方案并且降低了設(shè)計和安裝空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的復(fù)雜度，空氣調(diào)節(jié)設(shè)備歸功于成立空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的最大制造商Carrier公司的Willis Carrier先生。他制造可批量銷售的標準化空調(diào)的努力通常被認為是制造可靠且負擔得起的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。實現(xiàn)這一目標部分上是由于他排除了對定制設(shè)計和現(xiàn)場組裝增加的可靠性的需要。利用這一策略，他成功地建立了 Carrier公司。本發(fā)明的能量底盤裝置被設(shè)計成在一過程中制造，該過程包括與完全在建造場所集成的解決方案相比減少制造成本并且提高質(zhì)量的技術(shù)。能量底盤裝置由若干個主要部件組成，主要部件可以包括基于制冷劑的流體到流體熱泵或者冷卻裝置，其連接至能量運輸系統(tǒng)，該能量運輸系統(tǒng)由嵌入在混凝土中的PEX管或者類似的水運輸裝置和/或中空型混凝土組成，其可以使用加壓氣流來運輸能量，被設(shè)計成與輻射加熱與冷卻及熱儲存相配合?？梢允褂靡恍┈F(xiàn)有的和一些并不完美或者還未想象到的多個不同的能量采集裝置，其具有軟件模型，該軟件模型在一些情況下預(yù)測多個不同裝置的性能并且提供優(yōu)化整個系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。圖3是按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的能量系統(tǒng)管理計算機接口和數(shù)據(jù)庫的示意框圖。如所示，能量系統(tǒng)管理計算機與實時負載/需求數(shù)據(jù)32、歷史負載跟蹤數(shù)據(jù)33、用于用戶為每一個區(qū)輸入負載預(yù)測的用戶輸入端34 (圖8)、用于存儲歷史、實時和預(yù)測數(shù)據(jù)、到系統(tǒng)、安裝者、用戶和/或所有者的故障或者警報通知輸出的數(shù)據(jù)庫38、以及用于存儲與系統(tǒng)更新、修補程序、擴展包相關(guān)的數(shù)據(jù)的存儲器39通過接口連接。能量系統(tǒng)管理計算機還包括與建筑傳感器36和控制裝置37的接口以及用于接收實時信息例如天氣預(yù)報的互聯(lián)網(wǎng)/局域網(wǎng)接口，以及與電率結(jié)構(gòu)35的接口。能量底盤裝置計算機控制器包括具有參數(shù)優(yōu)化模型的數(shù)據(jù)庫，參數(shù)優(yōu)化模型可以被執(zhí)行為確定將優(yōu)化用戶確定的參數(shù)用于系統(tǒng)設(shè)計的部件、部件特征以及尺寸。該步驟減少了為不同的建筑和環(huán)境條件恰當?shù)嘏渲孟到y(tǒng)所需的定制工程。能量底盤裝置還包括板框式熱量交換器或者用于直接熱量傳遞而沒有使用制冷系統(tǒng)的類似設(shè)備，以及如圖I中示出的具有變頻驅(qū)動的循環(huán)泵、控制閥和傳感器。圖4是智能獨立流體選擇系統(tǒng)的框圖，示出了具有基于計算機的控制器42的能量交換單元41，其與源和熱沉A、B和C連接，并且流體混合器44和流量控制閥43與一個或多個負載X、Y和Z連接，在示出的實施例中為三個負載。圖5是示出了從不同的源(例如但不局限于太陽A、地熱B、室外環(huán)境C、身體熱量D和其它源E)采集的混合能量送至圖4中示出的能量交換單元41、以及去往和來自熱儲存器單元46的框圖。參考圖I和圖2，每個熱泵11被用管道輸送以通過不同的控制閥序列、熱流體供給線路I/回路2、冷流體供給線路4/回路5、暖地熱流體供給線路12/回路13以及冷地熱流體供給線路15/回路16進入下一個流體流。額外的定制溫度流體是可選的。能量底盤裝置包括計算機控制器，用于選擇性地安置控制閥8、9并且控制循環(huán)泵10的速度，以允許每一個熱泵模塊11單獨地操作，以將熱量從任何流體移動到任何其它的流體。當流體溫度處于冷卻建筑空間所需的范圍時，裝置可以使用板框式熱量交換器，僅通過操作循環(huán)泵10且不操作制冷系統(tǒng)來提供來自冷地熱流體15和16的冷卻流體，從而極大地減少能量消耗并且提供能量效率。另外，該系統(tǒng)可以管理不同的熱能儲存裝置，來將熱量添加到不同的流體路徑或者從不同的流體路徑提取熱量?；谟嬎銠C的控制系統(tǒng)在實時基礎(chǔ)上確定當前的加熱與冷卻的當前的能量需要和預(yù)計的能量需要。實時地，使用互聯(lián)網(wǎng)，該系統(tǒng)包括電流電力比結(jié)構(gòu)和峰值/非峰值比結(jié)構(gòu)以及自發(fā)的電力負載脫落或者重新安排。對預(yù)計的能量需要的預(yù)測部分地取決于通過互聯(lián)網(wǎng)連接提供的天氣預(yù)報和累計的建筑/天氣性能響應(yīng)歷史中的一個或者多個。能量底盤系統(tǒng)包括人工智能軟件，該人工智能軟件根據(jù)能量以及環(huán)境影響的現(xiàn)在成本和預(yù)測成本中的一個或多個，使用天氣數(shù)據(jù)和建筑性能響應(yīng)歷史來優(yōu)化能量的使用。然后，基于這些負載和不同的流體流的溫度，控制系統(tǒng)確定從哪個單獨的流體流或者流體流的組合來提取熱量或者將熱量存放在哪個單獨的流體流或者流體流的組合，以優(yōu)化能量成本。由于考慮到當前和預(yù)計的能量需要和流體溫度，控制器還與下一代地熱熱量交換器(下面描述的)保持通信，以優(yōu)化其操作。控制系統(tǒng)還記錄所有的操作參數(shù)以允許系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化以及為故障排除提供與設(shè)備故障相關(guān)的信息，并且記錄操作參數(shù)以允許系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化以及為故障排除提供與設(shè)備故障相關(guān)的信息。圖9示出了用于不同類型的源和熱沉例如建筑物、地熱、相變等等的多種收集數(shù)據(jù)。圖6是示出了連接至中央設(shè)施的多個不同的獨立的地熱循環(huán)的示意圖。該熱量交換器采用將系統(tǒng)的智能和控制安裝成一種標準化產(chǎn)品，該標準化產(chǎn)品可以被連接至任何形式的閉合循環(huán)地熱熱泵系統(tǒng)。該熱量交換器使用新興的計算機、傳感器和控制技術(shù)、先進的加熱與冷卻概念以及將智能和控制平臺封裝到標準化產(chǎn)品中的功能，以提高地熱系統(tǒng)的性能同時維持或者減少系統(tǒng)的成本。建筑顯冷卻通常相當于總冷卻負載的大約60%到大約80%，其可以被潛在地實現(xiàn)而沒有消耗能量的壓縮機的幫助。熱量交換器可以被用作總建筑能量系統(tǒng)的一個部件，或者作為獨立部件使用。
一種典型的地熱、熱泵、熱量交換器系統(tǒng)涉及多種僅使用以下項中的一個的整體流體回路配置垂直閉合循環(huán)、水平閉合循環(huán)、“緊身”循環(huán)、池塘循環(huán)等等，但是一般在應(yīng)用于系統(tǒng)時，這些配置將具有以下特征第一，應(yīng)用單個的流體回路配置。例如，垂直循環(huán)通常不與水平循環(huán)結(jié)合。第二，在單個的流體回路中的流體一般以恒溫被混合和傳遞到全部加熱/冷卻裝置。通過流體和終端熱量傳遞裝置之間的溫度差的減少，溫度的混合削弱了其傳遞熱量的能力。溫度差越大，熱量傳遞就越大，并且相反地，溫度差越小，熱量傳遞就越小。本發(fā)明的方法、系統(tǒng)及裝置通過包含多個獨立循環(huán)的地熱熱量交換器、多個獨立的變速循環(huán)泵、控制閥來將流體流量引導(dǎo)至“暖”或者“冷”地熱流體集管(可選為流量能夠保持獨立)、以及用于基于溫度差和質(zhì)量流速或者從每一個循環(huán)和暖與冷地熱流體集管中的簡單的熱量計來測量流體溫度和熱流量的傳感器，解決所述典型地熱系統(tǒng)的降效特征?；谟嬎銠C的控制裝置包括被設(shè)計成優(yōu)化和管理流量和溫度的軟件。圖7是示出了按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的高效系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)的一個實施例的框圖，數(shù)據(jù)包括實時負載、預(yù)測負載數(shù)據(jù)以及當前的和歷史的系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)。如圖7所示，該系統(tǒng)確定實時負載和預(yù)測負載，并且使用負載數(shù)據(jù)與系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)和歷史系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)相結(jié)合來確定有效系統(tǒng)負載。該系統(tǒng)使用例如設(shè)備負載、占用率、濕度等外部環(huán)境條件以及用戶輸入等等的信息，來確定實時負載。用于確定預(yù)測負載的信息包括信息例如歷史天氣數(shù)據(jù)、歷史內(nèi)部負載、占用率預(yù)測、天氣預(yù)報、建筑熱質(zhì)量、表面溫度和核心溫度等等以及用戶輸入和設(shè)定。用戶輸入的實施例在圖8中被示出為期望溫度、濕度、空間的預(yù)測占用率和/或計劃好的占用率、設(shè)備清單、通風(fēng)等等。用戶輸入可以被分區(qū)，例如大廳可以被期待成具有全部占用率同時辦公室空間不被占用。在本實施例中，具有不同的預(yù)測占用率的兩個區(qū)將具有不同的能量要求。在圖2中示出的配置中，獨立的地熱熱量交換器被布置在具有分開的供給管道和返回管道的兩端式分配集管上，該兩端式分配集管將“較暖的”地熱流體引導(dǎo)至一端并且將“較冷的”地熱流體引導(dǎo)至相對端。這種配置允許獨特的操作特征，包括不將熱地熱流體混合至冷地熱流體，以便不降低溫度并且由于較大的溫度差而保持傳遞熱量的能力。第二，顯冷卻裝置，例如主動與被動冷梁和輻射冷卻板，對于大部分，即使不是全部的冷卻時期，可以通過僅操作循環(huán)泵并且不接合基于制冷劑的熱泵來提供更冷的水(通常55到60T)。利用圖2中示出的配置，這是可能的，由于新穎的循環(huán)和控制防止了“較冷的”獨立的地熱熱量交換器被從基于制冷劑的熱量抑制裝置排出的熱的相對較高的溫度熱污染。從基于制冷劑的熱量抑制裝置排出的熱量被循環(huán)到“較暖的”獨立的地熱熱量交換器，在那里它們的熱量被消散掉。在加熱模式中，由于流體和周圍地面之間的較高的溫度差，使得“較暖的”地熱熱量交換器在熱量恢復(fù)上變得更加有效。儲存在較暖的熱量交換器中的熱量可用作可以加熱家庭熱水等的熱量提取系統(tǒng)的第一源。如果建筑加熱負載(來自地球的熱量的提取以及將其移動用來加熱建筑或者建筑的系統(tǒng))大于僅可用于“較暖的”地熱熱量交換器的熱量，或者如果更高效地來做這些，那么“較冷的”地熱熱量交換器被轉(zhuǎn)換成熱量源而不是熱沉，并且從而其將被“再補給”成較低溫度以提供顯冷卻。如果每年的加熱/冷卻需求是加熱為主，并且額外的熱量源是可用的，例如太陽能熱收集，那么“較暖的”地熱熱量交換器中的一個或多個可以被指定為“最熱”，并且其將接收任何不被立即使用的太陽生成的熱量。該熱量提高了地熱熱量交換器周圍的土壤的溫度，并且一部分熱量將保留可用于未來使用。這樣允許系統(tǒng)利用自然的季節(jié)溫度變動來獲取和儲存熱量，或者需要時，其可用于當年晚些時候使用時進行冷卻。長期的熱儲存提高了采集的能量的可用性，供未來使用，導(dǎo)致了增加的效率以及提供一種管理可用于交換器的總能量的機構(gòu)，從而降低交換器中的能量將變少和缺乏能量的可能性。圖6中示出的配置允許各種地熱熱量交換器配置(垂直的、水平的、池塘循環(huán)、熱樁，等等)的最佳混合，以按照一種控制和最優(yōu)化這些熱量交換器類型中的每一個的不同的熱特征的方式被同時使用。這將增加使用地熱并且基于可用的土地更加成本效益地建造地熱的機會。這還允許地熱熱量交換器被特別地設(shè)計用于長期或者短期儲存、熱或者冷儲存、或者直接使用，亦稱無儲存，例如開放循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明還涵蓋一種對所述被覆蓋的流體集管的替代物，其單獨地連接每一個地熱熱量交換器、熱量交換器、源/熱沉并且單獨地控制它們。這將允許全局優(yōu)化并且相比流體集管可以提高效率。這是由于使用如以上描述的相同的獨立、直接的溫度?；谟嬎銠C的控制裝置與能量底盤裝置(圖I至圖2)以及以上描述的它的嵌入式能量交換單元(圖4)協(xié)作，將監(jiān)控和測量流入和流出地面的熱量以及確定每一個獨立的地熱熱量交換器、可替換的源/熱沉的熱響應(yīng)特征，以在測量到實際性能數(shù)據(jù)時，允許系統(tǒng)操作序列被實時和預(yù)測性地優(yōu)化。每一個獨立的能量源和/或熱沉都具有儲存在數(shù)據(jù)庫中作為收集數(shù)據(jù)的獨立性能特性。圖9中示出的一個實施例具有當前的和歷史的性能特征，包括能量容量、能量衰減和增益、耗散率、效率等等。圖10示出了在為建筑物選擇設(shè)備和設(shè)計加熱/冷卻系統(tǒng)時使用的不同的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和設(shè)備規(guī)格的一個實施例。系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括跟蹤所使用的設(shè)備和設(shè)備的規(guī)格、管道規(guī)格、輻射規(guī)格和導(dǎo)管規(guī)格以及與該系統(tǒng)連接的任何其它設(shè)備的規(guī)格。每件設(shè)備還具有規(guī)格和操作參數(shù)，其實施例被示出在圖10中。圖11示出了能量管理計算機數(shù)據(jù)類型和不同的最優(yōu)化目標參數(shù)。當優(yōu)化系統(tǒng)時，牢記最初成本、中間成本和生命周期成本是很重要的。其它的重要參數(shù)包括影響總成本的能量使用、對環(huán)境以及熱舒適性的值和室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響使用。當然，還應(yīng)該考慮所有者和用戶要求及請求。能量管理計算機維持可用于系統(tǒng)的源和熱沉的收集數(shù)據(jù)，追蹤系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)，以及確定最優(yōu)化的控制方法并且控制輸出。在系統(tǒng)操作期間維持初始系統(tǒng)性能、歷史系統(tǒng)性能和歷史設(shè)備性能以供使用。圖12示出了用于具有可變輸出的部件(包括泵、閥、和熱泵)的建筑與系統(tǒng)控制裝置，并且提供設(shè)計方法、工程和軟件數(shù)據(jù)的實施例。圖13是示出了系統(tǒng)負載信號的實施例的示意框圖。例如，系統(tǒng)接收設(shè)備故障信號并且響應(yīng)以設(shè)備故障通知，以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)被傳送給用戶、所有者、硬件和/或軟件工程師，以及視情況而定傳送給安裝專家。圖14是示出了用于基于來自目標參數(shù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、與系統(tǒng)源和熱沉相關(guān)的收集數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)負載數(shù)據(jù)的輸入來控制系統(tǒng)的最優(yōu)化方法的一個實施例的示意框圖?；谒占臄?shù)據(jù)，控制裝置被優(yōu)化成測量流體溫度和對于最優(yōu)化性能的流體的混合。圖15和圖16中示出的流程圖示出了最優(yōu)化系統(tǒng)性能以滿足建筑的居住者的需要的步驟。如所示，數(shù)據(jù)被收集和儲存并且用于做出加熱和冷卻內(nèi)部空間的決定以及確定是否滿足負載要求。參考圖16，步驟包括確定使用哪個源和/或熱沉，以及混合哪個源和熱沉以最佳滿足優(yōu)化參數(shù)。
圖17示出了按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的用于設(shè)計能量底盤裝置和能量交換裝置的數(shù)據(jù)的實施例，包括獨立設(shè)備數(shù)據(jù)、建筑材料信息、建筑建設(shè)數(shù)據(jù)，以及示出了保持在系統(tǒng)管理計算機上的數(shù)據(jù)的類型的實施例。示出的實施例用于說明本發(fā)明并非限制本發(fā)明。圖18是按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式示出了設(shè)計最優(yōu)化的一個實施例的過程流程圖。能量的實驗結(jié)果和成本效益分析系統(tǒng)性能和描述概要以下是已被隨后設(shè)計并且現(xiàn)在正在為Findlay大學(xué)建造的實驗樓的一個模擬。本發(fā)明者準備一種包括建筑外殼、HVAC、通風(fēng)櫥控制裝置和照明配置的系統(tǒng)模擬，以提供一種相比標準設(shè)計和建設(shè)更加節(jié)能的較低的生命周期成本設(shè)施。該系統(tǒng)的模擬使用在本專利申請中描述的技術(shù)。這些努力的結(jié)果是一個集成的建筑能量系統(tǒng)設(shè)計，相比于常規(guī)建筑和HVAC實踐，其給Findlay大學(xué)提供了實質(zhì)利益，包括· 100%外部空氣(沒有再循環(huán))以提高居住健康和安全·多達68%的能量成本減少和35%的維護成本減少·多達76%的峰值電力需求減少 多達68%的建筑能量占地面積減少 多達68%的CO2排放減少·每年大約房屋面積的每平方英尺$1. 20的能量和維護節(jié)省·在$200，000的最初額外投資上僅4. 3年的投資回收率周期該系統(tǒng)基于嵌入在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)并且與主動冷梁耦合的輻射加熱/冷卻技術(shù)。整個系統(tǒng)被提供有來自具有地熱交換器的中央地熱熱泵能量設(shè)施的加熱與冷卻流體。該設(shè)計使用具有地球熱量交換器的季節(jié)能量儲存的地熱巨大建筑的短期能量儲存器。當與常規(guī)HVAC系統(tǒng)相比時，基于根據(jù)本發(fā)明者的系統(tǒng)的$1，400, 000最初成本相比常規(guī)HVAC系統(tǒng)的$1，200, 000最初成本，本發(fā)明的系統(tǒng)具有大約$200，000的最初成本溢價。這些估計不包括任何潛在的財務(wù)誘因-通過對不包含在成本比較中的可選能源系統(tǒng)的當前政府誘因，有機會減少最初成本差異。 與標準HVAC系統(tǒng)相比本發(fā)明者準備了一種用于本申請的典型的標準HVAC系統(tǒng)的成本估算和能量模擬，但是該標準HVAC系統(tǒng)被定尺寸為處理實驗通風(fēng)櫥的顯著額外要求。該HVAC配置包括變風(fēng)量空氣處理單元(在尺寸上頂層房間被增加800SF，以適應(yīng)這個較大的單元)。空氣處理系統(tǒng)被供給來自新鍋爐的熱水和來自新空氣冷卻裝置的冷水。經(jīng)調(diào)節(jié)溫濕度的空氣通過管道系統(tǒng)被饋送至變風(fēng)量再熱箱，變風(fēng)量再熱箱還被連接至熱水系統(tǒng)。應(yīng)當指出，這種常規(guī)的系統(tǒng)從房間到房間再循環(huán)空氣，然而本發(fā)明系統(tǒng)不這樣做。基于計算機的建筑自動化系統(tǒng)被包含在估算中。根據(jù)每年$57，500的標準HVAC能量成本估算相比本發(fā)明每年$18，500的能量成本，對本發(fā)明系統(tǒng)估算的能量節(jié)省每年大約是$39，000,以及根據(jù)每年$21，500的標準HVAC維護成本估算相比本發(fā)明每年$14，000的維護成本，估算的維護節(jié)省每年是$7，500。這樣產(chǎn)生了僅大約4. 3年的投資回收率周期。建筑的描述
該工程包括大約40，000平方英尺,兩層添加到在俄亥俄州Findlay市的Findlay大學(xué)校園上的戴維斯街道設(shè)施。所計劃的建筑使用包括具有通風(fēng)櫥、教室、系辦公室和各種支撐空間的多個實驗室。設(shè)計過程本發(fā)明者著眼于建筑內(nèi)的包括墻體構(gòu)造、窗戶、屋頂保溫、照明等等的不同部件完成多個能量模擬；測試本發(fā)明的不同配置以及確定哪些區(qū)域提供對總能量使用的最積極的影響。大學(xué)工作人員提供了建筑操作日程安排和計劃的通風(fēng)櫥用法。利用率結(jié)構(gòu)被假定為平均$0. 075/kffH和每百萬BTU天然氣$10. 00。基礎(chǔ)建筑配置還被準備成給我們一個與本發(fā)明設(shè)計對比的基準。在這種情況下，本發(fā)明遵循綠色建筑認證服務(wù)(LEED Certification)的美國綠色建筑理事會方針以及使用ASHRAE90. 1-2007能量守恒標準作為其方法論的基準?；A(chǔ)方案建筑模型被假定成完全符合該標準。模擬結(jié)果十分重要，參見表1，對于本發(fā)明，其示出了所提議的使用ASHRAE和LEED標準的建筑與標準設(shè)計的結(jié)果相比較?！け鞩
從 ASHRAE 等于減 90.1 -2007建筑到本少下到￥分 復(fù)明的改變可能比 節(jié)省大約以下量
最高冷卻負栽(噸)__28__28%
最高加熱負載(MBH)__179__15%
最高電需求(kW)28776%
每年電使用量(KWH)__519,833__68%
建筑能量占地面積(KBTU/SF/年)__46__68%
CO2排放(公噸/年)__419__68%
維持成本($/年)7,52535%
能量成本($/年)38,98868%
維持+能量($/年)__46,513__59%
每年維持與能量成本/SF上的凈節(jié)省額1.21_ 59%
表I中的結(jié)果基于具有所提議的地熱系統(tǒng)和控制選項的整個系統(tǒng)。這些計算基于本發(fā)明做出的決定-由于那些決定也改變待更新的能量模式需要。能量系統(tǒng)配置建筑能量系統(tǒng)包括本發(fā)明；能量底盤裝置包括如圖5中示出的能量交換單元。該系統(tǒng)在實時基礎(chǔ)上監(jiān)控每一個系統(tǒng)部件的性能并且依次從最高效率的源給建筑提供熱水或者冷水。能量交換單元監(jiān)控和控制地熱交換器(這是本發(fā)明獨特的配置-代替單一的、混合流動的地球熱量交換器，本發(fā)明使用若干個并且分開的地熱交換器用于特定的熱應(yīng)用)和其它的熱量源以及熱沉例如冷卻塔和熱水器的組合。利用該配置的獨特的節(jié)能機會是其給輻射地板和主動冷梁系統(tǒng)提供冷水的能力，而一年的大部分時間內(nèi)沒有啟動熱泵。當處于該模式時，系統(tǒng)可以按照大約75到100的能量效率比(EER)傳遞冷卻，而常規(guī)的冷卻裝置是10到15的EER。這允許我們按照常規(guī)HVAC系統(tǒng)的大約七分之一(1/7)的能量消耗比來提供冷卻的大部分。冷水或者暖水通過管道被分配到輻射冷卻/加熱(嵌入在混凝土結(jié)構(gòu)中的PEX管)、主動冷梁和再熱線圈。這些裝置一起協(xié)作以提供空間溫度控制。位于頂層機械設(shè)備用房中的專用的外部空氣系統(tǒng)(DOAS)提供通風(fēng)氣流。該單元通常從建筑排氣重新獲得所浪費的能量并且使用它來預(yù)處理外部空氣以用于通風(fēng)。該系統(tǒng)給每一個房間提供100%外部空氣-沒有空氣從空間到空間被再循環(huán)。這樣減小了擴散大氣污染物和氣味的可能性。以上系統(tǒng)的全部均由圖15中示出的基于計算機的直接數(shù)字控制系統(tǒng)來控制和優(yōu)化。該系統(tǒng)還可以提供能量性能“儀表盤”，該儀表盤可以位于公共區(qū)域以提供建筑性能上的持續(xù)反饋。雖然已經(jīng)按照各種實施方式或者已在實踐中假定的修改描述、公開、說明以及示出了本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍并非意在由此被限制，也不應(yīng)該被認為由此被限制，因而通過本文的教導(dǎo)可以提出這種其它的修改或者實施方式，而這種其它的修改或者實施方式被特別地保護為落入本文所附權(quán)利要求的寬度和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種能量分析方法，其用于測量和預(yù)測系統(tǒng)中的空氣調(diào)節(jié)、加熱、通風(fēng)、電力以及這些負載的任何組合中的至少一個，所述方法包括以下步驟 測量實時熱負載、電力負載、熱需求以及電需求中的至少一個； 跟蹤歷史熱負載、電力負載、熱需求以及電需求中的至少一個； 收集對熱能和電能的當前與預(yù)測負載的至少一個用戶請求；以及 通過互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)接口中的一個來收集至少一個天氣預(yù)報、用戶輸入和系統(tǒng)更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟 執(zhí)行一組指令以根據(jù)測量、跟蹤和收集步驟進行學(xué)習(xí)和預(yù)報。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟 根據(jù)所述測量、跟蹤和收集步驟，向用戶傳遞包括控制功能的實時數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟 當系統(tǒng)設(shè)備故障時提供設(shè)備故障通知。
5.一種用于同時地且分別地預(yù)測熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的至少一個的性能的方法，所述方法包括以下步驟 評估多個獨立的熱源和電力源、多個獨立的熱沉以及多個電力負載中的每一個的模型； 分析所述多個獨立的熱源和電力源、所述多個獨立的熱沉以及所述多個獨立的電力負載的歷史性能數(shù)據(jù)； 確定從所述多個熱源和電力源中的每一個提取的、或者排放到所述獨立的熱沉或者電力負載中的每一個的流體溫度、容量、電壓、電流、或者瓦特數(shù)中的至少一個；以及 根據(jù)所述評估、分析和預(yù)測步驟確定目標參數(shù)，以限定最佳(被定義為以最小標準誤差限匹配用戶加權(quán)參數(shù)的)系統(tǒng)性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟 確定來自多個熱源或者熱沉的多個流體以及流體的混合物中的至少一個的使用，以獲得以最小誤差匹配預(yù)定溫度的流體溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括以下步驟 至少基于進入所述熱沉或者離開所述源的流體溫度來確定從一個或多個熱源和熱沉提取的或者添加至一個或多個熱源和熱沉的所述流體或者流體的混合物。
8.一種用于同時地且獨立地選擇和使用至少一個熱源或電力源、和熱沉、或者電力負載的方法，所述方法包括以下步驟 評估多個熱源和電力源、多個熱沉以及多個電力負載中的至少一個的已知模型；分析所述多個熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的每一個的溫度、容量、電壓、電流、或者瓦特數(shù)中的至少一個； 預(yù)測所述多個熱源和電力源及多個熱沉和電力負載中的每一個所能夠使用的流體溫度、容量、電壓、電流以及瓦特數(shù)中的至少一個；以及 選擇來自所述多個熱源中的一個或多個的預(yù)定溫度流體或者流體混合物、或者來自所述多個電力源中的一個或多個的最佳電壓、電流或瓦特數(shù)中的至少一個；以及啟動所述多個流體源和電力源中的所選擇的至少一個的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟基于歷史系統(tǒng)性能和所預(yù)測的流體溫度及電流中的一個或多個來確定系統(tǒng)效率改善。
10.一種用于同時地且分別地預(yù)測多個熱源或電力源、多個熱沉以及電力負載中的至少一個的最佳使用的方法，所述方法包括以下步驟 評估多個獨立的熱源或電力源、熱沉、或者電力負載中的至少一個的模型； 分析每一個獨立的熱源或電力源、熱沉、或者電力負載的歷史性能數(shù)據(jù)； 分析所述多個獨立的熱源和熱沉中的每一個的當前溫度和容量或者所述獨立的電力源和電力負載中的每一個的電壓和容量中的至少一個； 預(yù)測所述多個獨立的熱源和熱沉中的每一個的流體溫度和可用容量以及所述多個獨立的電力源和電力負載中的每一個的電壓、電流、瓦特數(shù)和可用容量中的至少一個； 預(yù)測所述多個獨立的熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的每一個的未來參數(shù)和性能參數(shù)； 確定所述多個獨立的熱源和電力源中的每一個的供給有效性參數(shù)； 預(yù)測所述多個獨立的熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的每一個在預(yù)定時間段的性倉泛; 確定時間表，該時間表用于操作所述多個獨立的熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的每一個，來以最小標準誤差滿足至少一個預(yù)定的最佳參數(shù)；以及 啟動所述多個獨立的熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的所選擇的至少一個的操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括以下步驟 基于歷史系統(tǒng)性能和所預(yù)測的流體溫度及電流中的一個或多個來確定系統(tǒng)效率改善。
12.—種具有被連接以被同時或者分別地控制的熱源或電力源、熱沉、或者電力負載的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 多個熱源或電力源、熱沉、或者電力負載； 連接至所述多個熱源和電力源、多個熱沉以及多個電力負載中的一個或多個的閥、泵和開關(guān)中的一個，用于在所述多個熱源和電力源、熱沉以及電力負載中的一個或多個之間獨立地切換；以及 計算機，其用于操作與所述多個熱源或電力源、熱沉和電力負載中的至少一個相連接的所述閥、泵和開關(guān)中的至少一個，用于可控制地獨立或組合使用所述多個流體源中的至少一個，或者可控制地獨立或組合使用所述電力源中的至少一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括 一組指令，其能夠由所述計算機控制器執(zhí)行，用于選擇所述多個流體中的一個或多個以同時使用，以滿足用戶選擇的參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括 一組指令，其用于基于從一個或多個熱源和熱沉提取的或者添加至一個或多個熱源和熱沉的所述流體或者流體的混合物、以及進入所述熱沉或者離開所述源的流體溫度來確定系統(tǒng)效率改善。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括 一組指令，其用于基于以進入或者離開所述源或者熱沉的流體的溫度為基礎(chǔ)的預(yù)測數(shù)據(jù)來確定系統(tǒng)效率改善。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括 一組指令，其用于基于所述系統(tǒng)的先前性能來確定如何隨時間進行效率改善。
17.一種用于測量加熱與冷卻系統(tǒng)中的可用的熱儲存能量的方法，包括以下步驟 使用多個不同的流體源、熱沉和儲存器； 確定儲存在所述多個不同的流體源中的至少一個中的熱能； 確定所述多個不同的流體熱沉中的至少一個的熱能容量； 確定所述熱儲存源和熱沉中的至少一個的熱能儲存與耗散率； 確定熱儲存容量；以及 確定預(yù)定儲存時段內(nèi)的熱能損耗、增益及存留中的一個或多個。
18.一種用于確定在加熱與制冷系統(tǒng)中包括儲存器的多個不同的熱能量源和熱沉的最佳使用的方法，包括以下步驟 確定儲存在所述熱源中的一個或多個中的由所述系統(tǒng)可用的熱能； 確定所述系統(tǒng)可用的一個或多個熱沉的熱能容量； 確定所述一個或多個熱源、熱沉和儲存器的熱能儲存與耗散率； 分析預(yù)定時間段內(nèi)的熱儲存容量； 預(yù)測儲存時段內(nèi)的熱能損耗和增益以及熱存留； 將可用的熱源與目標參數(shù)比較； 選擇所述熱源或者熱沉中的至少一個；以及 啟動所選擇的至少一個熱源或者熱沉的使用。
19.一種地熱熱量交換器系統(tǒng),包括 多個獨立的地熱流體源和熱沉；以及 多個地熱熱量交換器流體回路，該多個地熱熱量交換器流體回路獨立地循環(huán)或者分組，以允許多個不同的地熱流體源和熱沉被同時用作獨立的源和熱沉，用來作為熱、冷或者其它溫度的流體源或者熱沉。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的地熱熱量交換器系統(tǒng)，其中所述獨立的地熱流體源中的一個或多個被專門用作年度或者季節(jié)性熱儲存器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的地熱熱量交換器系統(tǒng)，其中所述熱儲存器被設(shè)計成儲存能量一預(yù)定時間段。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的地熱熱量交換器系統(tǒng)，其中所述多個獨立的地熱流體源中的一個或多個被配置成作為熱或者冷循環(huán)來優(yōu)化性能。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的地熱熱量交換器系統(tǒng)，其中所述多個獨立的地熱流體源中的每一個的流體的流被獨立地連接，以由計算機控制器控制用于使用和混合。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的地熱熱量交換器系統(tǒng)，還包括 地熱熱量交換器，其與用于預(yù)定使用的所選擇的多個獨立的地熱流體源中的一個或多個連接。
25.一種預(yù)制的中央能源設(shè)施，用于處理和運輸與建筑、社區(qū)或校園中的空氣調(diào)節(jié)、力口熱、通風(fēng)、電力、或者其任何組合相關(guān)的能量,包括 用于多個熱能源或電能源、熱能熱沉、或者電能負載的多個連接件； 多個獨立的流體線路，每一個流體線路具有獨立的流體溫度，計算機控制閥或者泵，其與所述多個獨立的流體線路中的至少一個連接，用于控制流體移動和混合；以及 至少一個計算機集成傳感器，用于感測溫度、流速、能量轉(zhuǎn)移速率或者總能量轉(zhuǎn)移中的至少一個。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 混合式熱沉和混合式熱源中的至少一個，所述混合式熱沉和混合式熱源專門用于預(yù)定的儲存期間內(nèi)的用于熱儲存的熱流體、冷流體以及預(yù)定溫度流體中的一個或多個。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 連接至所述多個流體源和熱沉中的至少一個的熱泵、加熱裝置和冷卻裝置中的至少一個； 連接在熱泵、加熱裝置及冷卻裝置中的至少一個與所述多個流體源和熱沉中的至少一個之間的控制閥和泵中的至少一個； 連接在熱泵、加熱裝置及冷卻裝置中的至少一個與所述多個流體源和熱沉中的至少一個之間的傳感器； 被連接成將流體從所述多個流體源和熱沉中的至少一個移動至熱泵、加熱裝置和冷卻裝置中的至少一個的泵。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 至少一個裝配式橇裝單元或者模塊化可運輸單元。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，其中所述預(yù)制的中央能源設(shè)施是可擴縮的。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，其中通過添加額外的模塊化可運輸單元、家用熱水源、額外的加熱單元、額外的冷卻單元、額外的熱能儲存器部件、額外的傳感器、額外的泵、額外的閥及類似物中的至少一個，所述預(yù)制的中央能源設(shè)施是可擴展的。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 兩端式分配集管，其具有將暖流體引導(dǎo)至所述兩端式分配集管的一端并且將比所述暖流體冷的冷流體引導(dǎo)至所述兩端式分配集管的另一端的分立的供給線路和返回線路。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 用于基于使用量來對加熱與冷卻供給進行計量和計費的算法。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 人工智能軟件，其由計算機執(zhí)行以可控制地混合流體和將流體移進和移出多個熱源和熱沉中的一個或多個以及移進和移出多個電力源和電力負載中的一個或多個。
34.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 用于設(shè)計和設(shè)置的集成軟件。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 用于跟蹤性能數(shù)據(jù)并且與設(shè)計者和建筑操作者共享所述性能數(shù)據(jù)的軟件和互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)連接。
36.一種能夠管理多個能量采集裝置的預(yù)制的中央能源設(shè)施，包括 太陽熱、地熱、太陽能光伏、能量回收裝置、或者燃料電池中的一個或者多個； 控制器，其與所述太陽熱、地熱、太陽能光伏、能量回收裝置、或者燃料電池中的一個或者多個耦合； 計算機，其用于同時地且獨立地管理所述太陽熱、地熱、太陽能光伏、能量回收裝置、以及燃料電池中的一個或者多個和所述控制器；以及 一組指令，能夠在所述計算機上執(zhí)行，以控制所述太陽熱、地熱、太陽能光伏、能量回收裝置和燃料電池中的每一個以及所述控制器的操作，所述控制器能夠基于每天時間和季節(jié)時間在預(yù)定時間段內(nèi)預(yù)測和測量所述太陽熱、地熱、太陽能光伏、能量回收裝置和燃料電池中的每一個的容量。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 太陽熱能裝置、地熱能量裝置、太陽能光伏能量裝置、能量回收裝置和燃料電池能量裝置中的一個或者多個中的每一個的一個或者多個操作和控制模型，用于基于每天時間和季節(jié)時間隨著時間預(yù)測和測量所述太陽熱能裝置、地熱能量裝置、太陽能光伏能量裝置、能量回收裝置和燃料電池能量裝置中的一個或者多個的容量。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 一組指令，其用于計算機化設(shè)置和配置，以促進有效地給預(yù)定的建筑、預(yù)定的負載和預(yù)定的操作環(huán)境中的一個或多個定制設(shè)施。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 一組計算機化設(shè)計工具，該組設(shè)計工具與所述預(yù)制的中央能源設(shè)施集成，用于促進配置所述預(yù)制的中央能源設(shè)施以滿足預(yù)定的建筑負載和操作環(huán)境。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的預(yù)制的中央能源設(shè)施，還包括 一組計算機可執(zhí)行的設(shè)置指令，該組設(shè)置指令被集成以用于配置和設(shè)置所述預(yù)制的中央能源設(shè)施。
41.一種用于HVAC系統(tǒng)配置的方法，包括以下步驟 對于一組參數(shù)中的任一個、一組參數(shù)的組合、或為了適應(yīng)一組參數(shù)，最優(yōu)化系統(tǒng)部件的選擇、互通性和尺寸中的至少一個，所述一組參數(shù)包括最初成本、運行成本、生命周期成本、收支平衡日期、能量使用、環(huán)境影響、熱舒適性和空氣質(zhì)量中的一個或多個。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的用于HVAC系統(tǒng)設(shè)計的方法，還包括以下步驟 添加用戶輸入優(yōu)化矩陣和設(shè)定點以及限值中的至少一個，以約束最終方案的選擇。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的用于HVAC系統(tǒng)設(shè)計的方法，還包括以下步驟 將所述系統(tǒng)配置為一種預(yù)制系統(tǒng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的用于HVAC系統(tǒng)設(shè)計的方法，還包括以下步驟 從至少一個運行系統(tǒng)接收實際系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)并使用該實際系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)，以基于所述實際系統(tǒng)性能來改善最佳系統(tǒng)設(shè)計。
全文摘要
本發(fā)明公開了采用能量底盤裝置的系統(tǒng)、方法和裝置，所述能量底盤裝置被設(shè)計成使用采集能量或者將能量轉(zhuǎn)至需要能量的位置的裝置來感測、收集、儲存和分配來自可獲得能量的位置的能量，例如但不局限于HVAC(加熱、通風(fēng)和冷卻)系統(tǒng)。該系統(tǒng)、方法及裝置還可以與下一代地熱熱量交換器一起使用，該下一代地熱熱量交換器實現(xiàn)較高的能量采集效率并且提供比當前的地熱交換器更強大的功能。
文檔編號G05B13/00GK102985882SQ201180022464
公開日2013年3月20日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者史蒂芬·A·哈姆斯特拉, W·邁克爾·林 申請人:格林斯里弗斯有限公司