Sistemas y métodos para controlar la eficiencia del consumo de energía.

Un controlador para la comunicación con un sistema de automatización de edificios,

comprendiendo elcontrolador:

una interfaz de comunicaciones operable para intercambiar información simultáneamente en el tiempo entre elcontrolador y el sistema de automatización de edificios, transportando la información intercambiada datoscorrespondientes a los parámetros de funcionamiento de los equipos dispuestos en un sistema HVAC;un módulo de optimización que tiene instrucciones ejecutables para determinar una eficiencia defuncionamiento del sistema HVAC basándose en el estado actual de funcionamiento de los equipos;un módulo de simulación que tiene instrucciones ejecutables para determinar una eficiencia de funcionamientoprevista del sistema HVAC calculada a partir de las especificaciones de instalación proporcionadas con losequipos HVAC; y

un módulo de comparación en comunicación de datos con los módulos de optimización y de simulación,estando el módulo de comparación configurado para determinar si la eficiencia de funcionamiento está pordebajo de un umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista;

caracterizado por que el controlador comprende además:

un módulo de ajuste en comunicación de datos con el módulo de comparación, estando el módulo de ajusteconfigurado para transmitir instrucciones para el sistema de automatización de edificios para cambiar almenos uno de los parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC,estando el módulo de ajuste configurado además para procesar las instrucciones para cambiar en unaspecto de auto-aprendizaje cuando el comparador, en un momento posterior, determina que la eficienciade funcionamiento está por debajo del umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamientoprevista.

Sistemas y métodos para controlar la eficiencia del consumo de energía

Reivindicación de prioridad

La presente solicitud reivindica prioridad a la solicitud de patente provisional de Estados Unidos Nº 61/110.353 presentada el 31 de octubre de 2008.

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a sistemas y métodos para controlar el consumo de energía, y más específicamente para controlar el consumo de energía de un sistema de calefacción, ventilación y de acondicionamiento de aire (HVAC) a través de un sistema de automatización de edificios (BAS) .

Antecedentes de la invención La supervisión y el control del consumo de energía de un edificio, y en particular el consumo de energía de un sistema HVAC, se ha logrado a través de un BAS que tiene algoritmos ejecutables de software que incorporan valores de constantes numéricas que corresponden a las características de funcionamiento de los equipos. Los equipos del sistema HVAC pueden incluir, pero no se limitan a, enfriadores, bombas, condensadores, filtros, acondicionadores de aire, calentadores, etc. Los valores utilizados por el BAS se programan normalmente durante la instalación del sistema HVAC y se configuran de acuerdo con las condiciones climatológicas y ambientales locales. Estos valores se pueden cambiar periódicamente mediante la evaluación manual y la reprogramación del BAS para los cambios previstos en las condiciones climatológicas y ambientales locales.

Con el tiempo, las condiciones climatológicas y ambientales locales y/o las características de funcionamiento del edificio y del sistema HVAC pueden cambiar. Por ejemplo, las características de funcionamiento del sistema HVAC pueden cambiar si se sustituye una bomba con una bomba con características diferentes. Un tipo más avanzado de BAS puede utilizar el software de optimización para el control del sistema HVAC. Este tipo de BAS continuará ajustando uno o más parámetros de funcionamiento de tal manera que cada parte de los equipos esté funcionando en o cerca de su nivel óptimo para satisfacer la carga de frío del edificio con un consumo mínimo total de energía basándose en un principio de igualdad de rendimiento marginal. Sin embargo, el software de optimización se centra en cada parte de los equipos de tal manera que, periódicamente, puede que todavía sea necesario ajustar

manualmente las constantes numéricas utilizadas en el software de optimización. Esto se hace normalmente recalculando las características de funcionamiento de los equipos, modificando el software de optimización, reiniciando el BAS, observando la eficiencia de funcionamiento del sistema HVAC e iterando hasta la eficiencia de funcionamiento general del sistema HVAC, en su conjunto, esté dentro de una eficiencia deseada. El documento US 2007/0005191 describe un método de optimización de energía del sistema de calefacción/enfriamiento de edificios que implica el análisis de datos en tiempo real en coordinación con un modelo matemático del sistema de calefacción/enfriamiento.

Sumario de las realizaciones particulares 45 Un controlador en comunicación con un sistema de automatización de edificios (BAS) se puede configurar para controlar de forma automática una eficiencia de funcionamiento de un sistema HVAC. El controlador utiliza datos de funcionamiento en tiempo real en comparación con la información prevista o teórica para determinar de forma automática y ajustar el consumo de energía de un edificio ajustando simultáneamente los parámetros de funcionamiento de los equipos HVAC, validando los ajustes e invocando una función de auto-aprendizaje para minimizar el tiempo necesario para realizar ajustes similares en el futuro. A modo de ejemplo, el controlador coopera con el BAS para supervisar el sistema HVAC de acuerdo con las demandas de energía prevalecientes con un mínimo desperdicio de energía, mejorando así la eficiencia del sistema de gestión de energía del edificio.

En un aspecto de la presente invención, un controlador para la comunicación con un BAS incluye una interfaz de 55 comunicaciones que puede funcionar para intercambiar información simultáneamente en el tiempo entre el controlador y el sistema de automatización de edificios, transportando la información intercambiada los datos correspondientes a los parámetros de funcionamiento de los equipos dispuestos en un sistema HVAC; un módulo de optimización que tiene instrucciones ejecutables para determinar una eficiencia de funcionamiento del sistema HVAC basándose en el estado de funcionamiento actual de los equipos; un módulo de simulación que tiene instrucciones ejecutables para determinar una eficiencia de funcionamiento prevista del sistema HVAC calculada a partir de las especificaciones de instalación proporcionadas con los equipos HVAC; un módulo de comparación en comunicación de datos con los módulos de optimización y simulación, estando el módulo de comparación configurado para determinar si la eficiencia de funcionamiento está por debajo de un umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista; y un módulo de ajuste en comunicación de datos con el módulo de 65 comparación, estando el módulo de ajuste configurado para transmitir instrucciones al sistema de automatización de edificios para cambiar al menos uno de los parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC, estando el módulo de ajuste configurado, además, para procesar las instrucciones para cambiar en un aspecto de auto-aprendizaje cuando el comparador, en un momento posterior, determina que la eficiencia de funcionamiento está por debajo del umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista.

En otro aspecto de la presente invención, un método para controlar una eficiencia de funcionamiento de un sistema HVAC en comunicación con un sistema de automatización de edificios incluye las etapas de (1) intercambiar información simultáneamente en el tiempo entre un controlador y el sistema de automatización de edificios, transportando la información intercambiada los datos correspondientes a los parámetros de funcionamiento de los equipos dispuestos en el sistema HVAC; (2) determinar una eficiencia de funcionamiento del sistema HVAC basándose en el estado actual de funcionamiento de los equipos; (3) determinar una eficiencia de funcionamiento prevista del sistema HVAC calcula a partir de las especificaciones de instalación proporcionadas con los equipos HVAC; (4) comparar si la eficiencia de funcionamiento está por debajo de un umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista; (5) ajustar al menos uno de los parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC; (6) transmitir el al menos un ajuste al sistema de automatización de edificios, y (7) activar una función de auto-aprendizaje del controlador para recordar automáticamente el al menos un ajuste en un momento posterior cuando la eficiencia de funcionamiento está de nuevo por debajo del umbral deseado.

Breve descripción de los dibujos Las realizaciones ilustrativas y alternativas se describen en detalle a continuación con referencia a los siguientes dibujos.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un controlador para comunicarse con un sistema de automatización de edificios para controlar una eficiencia de funcionamiento de un sistema HVAC de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 2 es otro diagrama de bloques del controlador que muestra las decisiones tomadas por el controlador para ajustar los parámetros de los equipos del sistema HVAC a través del sistema de automatización de edificios de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra un método para ajustar los parámetros de los equipos de un sistema HVAC utilizando el controlador de la Figura 1 de acuerdo con una realización de la presente invención; y

La Figura 4 es un gráfico de la curva de eficiencia de potencia de un sistema HVAC en un edificio controlado por el controlador de la Figura 1.

Descripción detallada de las realizaciones particulares En la siguiente descripción, se exponen ciertos detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de las diversas realizaciones de la invención. Sin embargo, un experto en la materia entenderá que la invención puede implementarse sin estos detalles. En otros casos, estructuras bien conocidas asociadas con los sistemas HVAC y componentes individuales HVAC, sistemas de control ambiental o climático de edificios, sistemas de automatización de edificios y diversos procesos, parámetros, y el funcionamiento de los mismos no se han 45 mostrado o descrito... [Seguir leyendo]

1. Un controlador para la comunicación con un sistema de automatización de edificios, comprendiendo el controlador:

una interfaz de comunicaciones operable para intercambiar información simultáneamente en el tiempo entre el controlador y el sistema de automatización de edificios, transportando la información intercambiada datos correspondientes a los parámetros de funcionamiento de los equipos dispuestos en un sistema HVAC; un módulo de optimización que tiene instrucciones ejecutables para determinar una eficiencia de funcionamiento del sistema HVAC basándose en el estado actual de funcionamiento de los equipos; un módulo de simulación que tiene instrucciones ejecutables para determinar una eficiencia de funcionamiento prevista del sistema HVAC calculada a partir de las especificaciones de instalación proporcionadas con los equipos HVAC; y un módulo de comparación en comunicación de datos con los módulos de optimización y de simulación,

estando el módulo de comparación configurado para determinar si la eficiencia de funcionamiento está por debajo de un umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista; caracterizado por que el controlador comprende además:

un módulo de ajuste en comunicación de datos con el módulo de comparación, estando el módulo de ajuste configurado para transmitir instrucciones para el sistema de automatización de edificios para cambiar al menos uno de los parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC, estando el módulo de ajuste configurado además para procesar las instrucciones para cambiar en un aspecto de auto-aprendizaje cuando el comparador, en un momento posterior, determina que la eficiencia de funcionamiento está por debajo del umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista .

2. El controlador de la reivindicación 1, que comprende además un módulo de validación configurado para determinar si el ajuste realizado en al menos uno de los parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC da como resultado una eficiencia global deseada para el sistema HVAC tal como se comunica al sistema de automatización de edificios.

3. El controlador de la reivindicación 1, en el que el sistema HVAC incluye un sistema de refrigeración de enfriadores de velocidad variable.

4. El controlador de la reivindicación 1, en el que la eficiencia de funcionamiento prevista del sistema HVAC incluye información correspondiente a una curva de funcionamiento natural de los equipos HVAC.

5. Un método para controlar una eficiencia de funcionamiento de un sistema HVAC en comunicación con un sistema de automatización de edificios, comprendiendo el método:

intercambiar información simultáneamente en el tiempo entre un controlador y el sistema de automatización de edificios, transportando la información intercambiada datos correspondientes a los parámetros de funcionamiento de los equipos dispuestos en el sistema HVAC; determinar una eficiencia de funcionamiento del sistema HVAC basándose en el estado actual de 45 funcionamiento de los equipos; determinar una eficiencia de funcionamiento prevista del sistema HVAC calculada a partir de las especificaciones de instalación proporcionadas con los equipos HVAC; caracterizado por que el método comprende además:

comparar si la eficiencia de funcionamiento está por debajo de un umbral deseado con respecto a la eficiencia de funcionamiento prevista; ajustar al menos uno de los parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC; transmitir el al menos un ajuste al sistema de automatización de edificios; y

activar una función de auto-aprendizaje del controlador para recordar automáticamente el al menos un ajuste en un momento posterior cuando la eficiencia de funcionamiento está de nuevo por debajo del umbral deseado.

6. El método de la reivindicación 5, que comprende además validar si el ajuste realizado en al menos uno de los 60 parámetros de funcionamiento de al menos una parte de los equipos del sistema HVAC da como resultado una eficiencia global deseada para el sistema HVAC tal como se comunica al sistema de automatización de edificios.

7. El método de la reivindicación 5, en el que la determinación de la eficiencia de funcionamiento del sistema HVAC

incluye la determinación de la eficiencia de funcionamiento de un sistema de refrigeración de enfriadores de 65 velocidad variable.

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