(57)【要約】【課題】  モデル駆動型深層学習を有するＨＶＡＣ制御システムを提供する。【解決手段】  方法は、空間の可変状態または条件に影響を与えるように機器を操作することと、複数の模擬シナリオにわたって機器を操作する推定費用をモデル化することによりニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定することと、を含む。各模擬シナリオは空間に関係する模擬測定結果を含む。ニューラルネットワークは模擬測定結果に基づき機器の模擬制御ディスパッチを生成するように構成される。本方法はまた、一組の学習された重み付けを適用することによりオンライン制御のためのニューラルネットワークを構成することと、機器の制御ディスパッチを生成するためにニューラルネットワークの空間に関係する実測値を適用することと、制御ディスパッチに従って機器を制御することとを含む。【選択図】図１３
2019200040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
空間の可変状態または条件に影響を与えるように機器を操作することと、
複数の模擬シナリオにわたって前記機器を操作する推定費用をモデル化することによりニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定することであって、各模擬シナリオは前記空間に関係する模擬測定結果を含み、前記ニューラルネットワークは前記模擬測定結果に基づき前記機器の模擬制御ディスパッチを生成するべく構成されることと、
前記一組の学習された重み付けを適用することによりオンライン制御のためのニューラルネットワークを構成することと、
前記機器の制御ディスパッチを生成するために前記ニューラルネットワークの前記空間に関係する実測値を適用することと、
前記制御ディスパッチに従って前記機器を制御することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記一組の学習された重み付けは、前記複数の模擬シナリオにわたって前記機器を操作する前記推定費用を最小化する一組の重み付けとして決定される、請求項１の方法。
【請求項３】
前記一組の学習された重み付けを決定することは、
前記空間の状態空間熱モデルを特定することと、
前記状態空間熱モデルを使用して費用関数を定義することと、
各シナリオの前記ニューラルネットワークにより、前記シナリオの前記模擬測定結果と一組の重み付けとに基づき模擬制御ディスパッチを生成することと、
前記模擬制御ディスパッチと前記一組の模擬測定結果とを前提として、前記シナリオの模擬期間にわたって前記機器を操作する前記推定費用を、前記費用関数を使用することにより計算することと
を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記一組の学習された重み付けを決定することはさらに、
前記費用を前記費用関数の最小値方向に駆動するために前記一組の重み付けを修正することと、
前記一組の学習された重み付けを、前記複数のシナリオにわたる最小費用を生じる前記一組の重み付けとして決定することと
を含む、請求項３の方法。
【請求項５】
前記制御ディスパッチは、温度設定点、温度スケジュール、湿度設定点、気流設定点、電力レベル、オン／オフセッティング、ダンパ位置、ファン速度、コンプレッサ周波数、または資源消費割り振りのうちの１つ以上を含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記機器は空気供給側システムまたは水供給側システムのうちの１つ以上を含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記機器は、可変冷媒流量システム、室空調機、またはパッケージ化空調機のうちの１つ以上を含む、請求項１の方法。
【請求項８】
システムであって、
空間の可変状態または条件に影響を与えるように動作可能なＨＶＡＣ機器と、
前記空間に関係する測定結果を収集するように構成された１つ以上のセンサと、
複数の模擬シナリオにわたって前記ＨＶＡＣ機器を操作する推定費用をモデル化することにより、ニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定するべく構成されたオフライントレーニングシステムであって、各模擬シナリオは、前記空間に関係する模擬測定結果を含み、前記ニューラルネットワークは前記模擬測定結果に基づき前記ＨＶＡＣ機器の模擬制御ディスパッチを生成するべく構成される、オフライントレーニングシステムと、
前記ＨＶＡＣ機器の制御ディスパッチを生成するために前記１つ以上のセンサからの前記測定結果を前記ニューラルネットワークへ適用するべく構成されたオンライン制御回路であって、前記ニューラルネットワークは前記一組の学習された重み付けに従って構成され、かつ前記制御ディスパッチに従って前記ＨＶＡＣ機器を制御するべく構成された、オンライン制御回路と
を含む、システム。
【請求項９】
前記オフライントレーニングシステムは、前記一組の学習された重み付けを、前記複数の模擬シナリオにわたって前記機器を操作する前記推定費用を最小化する一組の重み付けとして決定するように構成される、請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記オフライントレーニングシステムは、
前記空間の状態空間熱モデルを特定することと、
前記状態空間熱モデルを使用して費用関数を定義することと、
前記ニューラルネットワークにより、かつシナリオ毎に、前記シナリオの前記模擬測定結果と一組の重み付けとに基づき模擬制御ディスパッチを生成することと、
前記模擬制御ディスパッチと前記一組の模擬測定結果とを前提として、前記シナリオの模擬期間にわたって前記ＨＶＡＣ機器を操作する前記推定費用を、前記費用関数を使用することにより計算することと
を行うべく構成される、請求項８のシステム。
【請求項１１】
前記オフライントレーニングシステムは、
前記費用を前記費用関数の最小値方向に駆り立てるために前記一組の重み付けを修正することと、
前記一組の学習された重み付けを、前記複数のシナリオにわたる最小費用を生じる前記一組の重み付けとして決定することと
を行うべく構成される、請求項１０のシステム。
【請求項１２】
前記ＨＶＡＣ機器は空気供給側システムまたは水供給側システムのうちの１つ以上を含む、請求項１のシステム。
【請求項１３】
前記オンライン制御回路は前記ＨＶＡＣ機器と共にローカルに含まれ、
前記オフライントレーニングシステムは１つ以上のクラウドコンピューティング資源を含む、請求項１のシステム。
【請求項１４】
システムであって、
空間の温度に影響を与えるように動作可能な冷却機と、
前記空間に関係する測定結果を収集するように構成された１つ以上のセンサと、
複数の模擬シナリオにわたって前記冷却機を操作する推定費用をモデル化することにより、ニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定するべく構成されたオフライントレーニングシステムであって、各模擬シナリオは前記空間に関係する模擬測定結果を含み、前記ニューラルネットワークは前記模擬測定結果に基づき前記冷却機の模擬制御ディスパッチを生成するべく構成される、オフライントレーニングシステムと、
前記冷却機の制御ディスパッチを生成するために前記１つ以上のセンサからの前記測定結果を前記ニューラルネットワークへ適用するべく構成されたオンライン制御回路であって、前記ニューラルネットワークは前記一組の学習された重み付けに従って構成され、かつ前記制御ディスパッチに従って前記冷却機を制御するべく構成される、オンライン制御回路と
を含む、システム。
【請求項１５】
前記オフライントレーニングシステムは、前記一組の学習された重み付けを、前記複数の模擬シナリオにわたって前記冷却機を操作する前記推定費用を最小化する一組の重み付けとして決定するべく構成される、請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記オフライントレーニングシステムは、
前記空間の状態空間熱モデルを特定することと、
前記状態空間熱モデルを使用して費用関数を定義することと、
前記ニューラルネットワークにより、かつシナリオ毎に、前記シナリオの前記模擬測定結果と一組の重み付けとに基づき模擬制御ディスパッチを生成することと、
前記模擬制御ディスパッチと前記一組の模擬測定結果とを前提として、前記シナリオの模擬期間にわたって前記冷却機を操作する前記推定費用を、前記費用関数を使用することにより計算することと
を行うべく構成される、請求項１４のシステム。
【請求項１７】
前記オフライントレーニングシステムは、
前記費用を前記費用関数の最小値方向に駆動するべく前記一組の重み付けを修正することと、
前記一組の学習された重み付けを、前記複数のシナリオにわたる最小費用を生じる前記一組の重み付けとして決定することと
を行うべく構成される、請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記冷却機は室空調機、パッケージ化空調機、または可変冷媒流量装置のうちの１つ以上を含む、請求項１４のシステム。
【請求項１９】
前記オンライン制御回路は前記冷却機と共にローカルに含まれ、
前記オフライントレーニングシステムは１つ以上のクラウドコンピューティング資源を含む、請求項１４のシステム。
【請求項２０】
前記制御ディスパッチは温度設定点を含む、請求項１４のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年５月１８日出願の米国仮特許出願第６２／６７３，４７９号明細書および２０１８年５月１８日出願の米国仮特許出願第６２／６７３，４９６号明細書の利益および優先権を主張し、これらの特許出願は両方とも、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は一般的には、建物の温度制御を提供する可変冷媒流量（ＶＲＦ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ  ｆｌｏｗ）システム、室空調（ＲＡＣ：ｒｏｏｍ  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）システム、またはパッケージ化空調（ＰＡＣ：ｐａｃｋａｇｅｄ  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）システムにおけるエネルギー費用を管理することに関する。このようなシステムのエネルギー消費量を最小化することは、快適温度が電力の増加無しに維持され得ないので建物の居住者の不快感に繋がり得、一方、居住者嗜好に常に正確に整合することは通常、高エネルギー費用に繋がる。したがって、居住者の不快感に繋がることなくＶＲＦ、ＲＡＣおよびＰＡＣシステムのエネルギー消費量を低減するためのシステムおよび方法が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願第１５／９５３，３２４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１５／４２６，９６２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の１つの実施形態は方法である。本方法は、空間の可変状態または条件に影響を与えるように機器を操作する工程と、複数の模擬シナリオにわたって機器を操作する推定費用をモデル化することによりニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定する工程とを含む。各模擬シナリオは空間に関係する模擬測定結果を含む。ニューラルネットワークは模擬測定結果に基づき機器の模擬制御ディスパッチ（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｄｉｓｐａｔｃｈ）を生成するように構成される。本方法はまた、一組の学習された重み付けを適用することによりオンライン制御のためのニューラルネットワークを構成する工程と、機器の制御ディスパッチを生成するためにニューラルネットワークの空間に関係する実測値を適用する工程と、制御ディスパッチに従って機器を制御する工程とを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では、一組の学習された重み付けは、複数の模擬シナリオにわたって機器を操作する推定費用を最小化する一組の重み付けとして決定される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、一組の学習された重み付けを決定する工程は、空間の状態空間熱モデルを特定する工程と、状態空間熱モデルを使用して費用関数を定義する工程と、各シナリオのニューラルネットワークにより、シナリオの模擬測定結果および一組の重み付けに基づき模擬制御ディスパッチを生成する工程と、模擬制御ディスパッチおよび一組の模擬測定結果を所与として、シナリオの模擬期間にわたって機器を操作する推定費用を、費用関数を使用することにより計算する工程とを含む。一組の学習された重み付けを決定する工程はまた、費用を費用関数の最小値方向に駆り立てるために一組の重み付けを修正する工程と、この修正された一組の学習された重み付けを、複数のシナリオにわたる最小費用を生じる一組の重み付けとして決定する工程とを含み得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、制御ディスパッチは、温度設定点、温度スケジュール、湿度設定点、気流設定点、電力レベル、オン／オフセッティング、ダンパ位置、ファン速度、コンプレッサ周波数、または資源消費割り振りのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、機器は、空気供給側システムまたは水供給側システムのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、機器は、可変冷媒流量システム、室空調機、またはパッケージ化空調機のうちの１つまたは複数を含む。
【０００８】
本開示の別の実施形態はシステムである。本システムは、空間の可変状態または条件に影響を与えるように動作可能なＨＶＡＣ機器と、空間に関係する測定結果を収集するように構成された１つまたは複数のセンサと、複数の模擬シナリオにわたってＨＶＡＣ機器を操作する推定費用をモデル化することにより、ニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定するように構成されたオフライントレーニングシステムとを含む。各模擬シナリオは空間に関係する模擬測定結果を含む。ニューラルネットワークは模擬測定結果に基づきＨＶＡＣ機器の模擬制御ディスパッチを生成するように構成される。本システムはまた、一組の学習された重み付けに従って構成されたニューラルネットワークを有するＨＶＡＣ機器の制御ディスパッチを生成するために１つまたは複数のセンサからの測定結果をニューラルネットワークへ適用し、制御ディスパッチに従ってＨＶＡＣ機器を制御するように構成されたオンライン制御回路を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、オフライントレーニングシステムは複数の模擬シナリオにわたって機器を操作する推定費用を最小化する一組の重み付けとして、一組の学習された重み付けを決定するように構成される。いくつかの実施形態では、オフライントレーニングシステムは、空間の状態空間熱モデルを特定し、状態空間熱モデルを使用して費用関数を定義し、ニューラルネットワークにより、そしてシナリオ毎に、シナリオの模擬測定結果および一組の重み付けに基づき模擬制御ディスパッチを生成し、模擬制御ディスパッチおよび一組の模擬測定結果を所与として、シナリオの模擬期間にわたってＨＶＡＣ機器を操作する推定費用を費用関数を使用することにより計算するように構成される。いくつかの実施形態では、オフライントレーニングシステムは、費用を費用関数の最小値方向に駆り立てるために一組の重み付けを修正し、この修正された一組の学習された重み付けを、複数のシナリオにわたる最小費用を生じる一組の重み付けとして決定するように構成される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣ機器は空気供給側システムまたは水供給側システムのうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、オンライン制御回路はＨＶＡＣ機器と共にローカルに含まれ、オフライントレーニングシステムは１つまたは複数のクラウドコンピューティング資源を含む。
【００１１】
本開示の別の実施形態はシステムである。本システムは、空間の温度に影響を与えるように動作可能な冷却機と、空間に関係する測定結果を収集するように構成された１つまたは複数のセンサと、複数の模擬シナリオにわたって冷却機を操作する推定費用をモデル化することにより、ニューラルネットワークの一組の学習された重み付けを決定するように構成されたオフライントレーニングシステムとを含む。各模擬シナリオは空間に関係する模擬測定結果を含む。ニューラルネットワークは模擬測定結果に基づき冷却機の模擬制御ディスパッチを生成するように構成される。本システムはまた、一組の学習された重み付けに従って構成されたニューラルネットワークを有する冷却機の制御ディスパッチを生成するために１つまたは複数のセンサからの測定結果をニューラルネットワークへ適用し、この制御ディスパッチに従って冷却機を制御するように構成されたオンライン制御回路を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、オフライントレーニングシステムは複数の模擬シナリオにわたって冷却機を操作する推定費用を最小化する一組の重み付けとして、一組の学習された重み付けを決定するように構成される。いくつかの実施形態では、オフライントレーニングシステムは空間の状態空間熱モデルを特定し、状態空間熱モデルを使用して費用関数を定義し、ニューラルネットワークにより、そしてシナリオ毎に、シナリオの模擬測定結果および一組の重み付けに基づき模擬制御ディスパッチを生成し、模擬制御ディスパッチおよび一組の模擬測定結果を所与として、シナリオの模擬期間にわたって冷却機を操作する推定費用を費用関数を使用することにより計算するように構成される。いくつかの実施形態では、オフライントレーニングシステムは、費用を費用関数の最小値方向に駆り立てるために一組の重み付けを修正し、この修正された一組の学習された重み付けを、複数のシナリオにわたる最小費用を生じる一組の重み付けとして決定するように構成される。
【００１３】
いくつかの実施形態では、冷却機は、室空調機、パッケージ化空調機、または可変冷媒流量装置のうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、オンライン制御回路は、冷却機と共にローカルに含まれ、オフライントレーニングシステムは１つまたは複数のクラウドコンピューティング資源を含む。いくつかの実施形態では、制御ディスパッチは温度設定点を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】例示的実施形態によるＨＶＡＣシステムを備えた建物の図である。
【図２】例示的実施形態による図１の建物をサービスするように使用され得る水供給側システムのブロック図である。
【図３】例示的実施形態による図１の建物をサービスするように使用され得る空気供給側システムのブロック図である。
【図４】例示的実施形態による図１の建物を監視および制御するために使用され得る建物管理システム（ＢＭＳ：ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）のブロック図である。
【図５】例示的実施形態による図１の建物を監視および制御するために使用され得る別のＢＭＳのブロック図である。
【図６】例示的実施形態による可変冷媒流量システムによりサービスされる建物の図である。
【図７】例示的実施形態による図６の可変冷媒流量システムの図である。
【図８】例示的実施形態による可変冷媒流量システムの詳細な図である。
【図９】例示的実施形態による窓空調機のブロック図である。
【図１０】例示的実施形態による室空調システムのブロック図である。
【図１１】例示的実施形態によるパッケージ化空調機システムのブロック図である。
【図１２】例示的実施形態によるシステムマネージャのブロック図である。
【図１３】例示的実施形態によるオフライントレーニングシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ＨＶＡＣシステムの構築および建物管理システムの構築
次に図１〜５を参照すると、いくつかの実施形態による、本開示のシステムおよび方法が実装され得るいくつかの建物管理システム（ＢＭＳ）およびＨＶＡＣシステムが示される。概要では、図１はＨＶＡＣシステム１００を備えた建物１０を示す。図２は建物１０をサービスするように使用され得る水供給側システム２００のブロック図である。図３は建物１０をサービスするように使用され得る空気供給側システム３００のブロック図である。図４は建物１０を監視および制御するために使用され得るＢＭＳのブロック図である。図５は建物１０を監視および制御するために使用され得る別のＢＭＳのブロック図である。
【００１６】
建物およびＨＶＡＣシステム
特に図１を参照すると、建物１０の斜視図が示される。建物１０はＢＭＳによりサービスされる。ＢＭＳは、一般的には、建物または建物領域内のまたはその周囲の機器を制御、監視、および管理するように構成されるデバイス群のシステムである。ＢＭＳは例えば、ＨＶＡＣシステム、セキュリティシステム、照明システム、火事警報システム、建物機能またはデバイスを管理することができる任意の他のシステム、またはそれらの任意の組合せを含み得る。
【００１７】
建物１０をサービスするＢＭＳはＨＶＡＣシステム１００を含む。ＨＶＡＣシステム１００は、建物１０への暖房、冷房、換気または他のサービスを提供するように構成された多数のＨＶＡＣデバイス（例えば、加熱機、冷凍機、空気処理ユニット、ポンプ、ファン、熱エネルギー貯蔵など）を含み得る。例えば、ＨＶＡＣシステム１００は、水供給側システム１２０および空気供給側システム１３０を含むように示されている。水供給側システム１２０は、空気供給側システム１３０の空気処理ユニットに加熱または冷却流体を提供することができる。空気供給側システム１３０は、加熱または冷却流体を使用して、建物１０に提供される気流を加熱または冷却することができる。ＨＶＡＣシステム１００で使用することができる例示的な水供給側システムおよび空気供給側システムの例は、図２〜３を参照してさらに詳細に説明する。
【００１８】
ＨＶＡＣシステム１００は、冷凍機１０２、ボイラ１０４および屋上空気処理ユニット（ＡＨＵ）１０６を含むように示されている。水供給側システム１２０は、ボイラ１０４および冷凍機１０２を使用して動作流体（例えば、水、グリコールなど）を加熱または冷却することができ、動作流体をＡＨＵ  １０６まで循環させることができる。様々な実施形態では、水供給側システム１２０のＨＶＡＣデバイスは、建物１０内または建物１０の周りに位置することも（図１に示されるように）、中央プラントなどの現場を離れた場所に位置することも（例えば、冷凍機プラント、蒸気プラント、熱プラントなど）可能である。動作流体は、建物１０において暖房が必要かまたは冷房が必要かに応じて、ボイラ１０４で加熱することも、冷凍機１０２で冷却することもできる。ボイラ１０４は、可燃性物質（例えば、天然ガス）を燃やすことによってまたは電熱要素を使用することによって循環流体に熱を加えることができる。冷凍機１０２は、循環流体から熱を吸収するために、循環流体と熱交換器（例えば、蒸発器）内の別の流体（例えば、冷媒）とを熱交換関係に置くことができる。冷凍機１０２および／またはボイラ１０４からの動作流体は、配管１０８を介してＡＨＵ  １０６に輸送することができる。
【００１９】
ＡＨＵ  １０６は、動作流体とＡＨＵ  １０６中を流れる気流とを熱交換関係に置くことができる（例えば、冷却コイルおよび／または加熱コイルの１つまたは複数の段を介して）。気流は、例えば、外気、建物１０内からの還気または両方の組合せであり得る。ＡＨＵ  １０６は、気流に対する加熱または冷却を提供するために、気流と動作流体との間で熱を伝達することができる。例えば、ＡＨＵ  １０６は、動作流体を含む熱交換器上または熱交換器中で気流を通過させるように構成された１つまたは複数のファンまたはブロワを含み得る。次いで、動作流体は、配管１１０を介して、冷凍機１０２またはボイラ１０４に戻ることができる。
【００２０】
空気供給側システム１３０は、給気ダクト１１２を介して、ＡＨＵ  １０６によって供給された気流（すなわち、給気流）を建物１０に送ることができ、還気ダクト１１４を介して、建物１０からＡＨＵ  １０６に還気を提供することができる。いくつかの実施形態では、空気供給側システム１３０は、複数の可変空気量（ＶＡＶ）ユニット１１６を含む。例えば、空気供給側システム１３０は、建物１０の各階またはゾーンに別個のＶＡＶユニット１１６を含むように示されている。ＶＡＶユニット１１６は、建物１０の個々のゾーンに提供される給気流の量を制御するように動作することができるダンパまたは他のフロー制御要素を含み得る。他の実施形態では、空気供給側システム１３０は、中間ＶＡＶユニット１１６または他のフロー制御要素を使用することなく、給気流を建物１０の１つまたは複数のゾーンに送る（例えば、供給ダクト１１２を介して）。ＡＨＵ  １０６は、給気流の属性を測定するように構成された様々なセンサ（例えば、温度センサ、圧力センサなど）を含み得る。ＡＨＵ  １０６は、建物ゾーンのセットポイント条件を達成するために、ＡＨＵ  １０６内および／または建物ゾーン内に位置するセンサから入力を受信し、ＡＨＵ  １０６中の給気流の流速、温度または他の属性を調整することができる。
【００２１】
水供給側システム
次に図２を参照すると、いくつかの実施形態による水供給側システム２００のブロック図が示される。様々な実施形態では、水供給側システム２００は、ＨＶＡＣシステム１００内の水供給側システム１２０を補完または置換し得る、またはＨＶＡＣシステム１００から離れて実装され得る。ＨＶＡＣシステム１００内に実装される際、水供給側システム２００は、ＨＶＡＣシステム１００内のＨＶＡＣデバイスのサブセット（例えばボイラ１０４、冷凍機１０２、ポンプ、バルブなど）を含み得、加熱または冷却された流体をＡＨＵ１０６へ供給するように動作し得る。水供給側システム２００のＨＶＡＣデバイスは、建物１０内に（例えば水供給側システム１２０の部品として）または中央プラントなどの現場を離れた場所に位置し得る。
【００２２】
図２では、水供給側システム２００は、多数のサブプラント２０２〜２１２を有する中央プラントとして示されている。サブプラント２０２〜２１２は、加熱機サブプラント２０２、熱回収冷凍機サブプラント２０４、冷凍機サブプラント２０６、冷却塔サブプラント２０８、温熱エネルギー貯蔵（ＴＥＳ）サブプラント２１０および冷熱エネルギー貯蔵（ＴＥＳ）サブプラント２１２を含むように示されている。サブプラント２０２〜２１２は、建物またはキャンパスの熱エネルギー負荷（例えば、湯水、冷水、加熱、冷却など）を提供するために、公益事業から資源（例えば、水、天然ガス、電気など）を消費する。例えば、加熱機サブプラント２０２は、加熱機サブプラント２０２と建物１０との間で温水を循環させる温水ループ２１４において水を加熱するように構成することができる。冷凍機サブプラント２０６は、冷凍機サブプラント２０６と建物１０との間で冷水を循環させる冷水ループ２１６において水を冷却するように構成することができる。熱回収冷凍機サブプラント２０４は、温水の追加の加熱および冷水の追加の冷却を提供するために、冷水ループ２１６から温水ループ２１４に熱を伝達するように構成することができる。復水器水ループ２１８は、冷凍機サブプラント２０６の冷水から吸熱し、冷却塔サブプラント２０８の吸熱を排熱するかまたは吸熱を温水ループ２１４に伝達することができる。温熱ＴＥＳサブプラント２１０および冷熱ＴＥＳサブプラント２１２は、後の使用のために、温熱および冷熱エネルギーをそれぞれ貯蔵することができる。
【００２３】
温水ループ２１４および冷水ループ２１６は、加熱および／または冷却水を、建物１０の屋上に位置する空気処理器（例えば、ＡＨＵ１０６）へまたは建物１０の個々の階もしくはゾーン（例えば、ＶＡＶユニット１１６）へ送られ得る。空気処理器は、空気の加熱または冷却を提供するために水が流れる熱交換器（例えば、加熱コイルまたは冷却コイル）に空気を通過させる。加熱または冷却された空気は、建物１０の熱エネルギー負荷に役立つように建物１０の個々のゾーンへ送られ得る。次いで、水は、さらなる加熱または冷却を受けるためにサブプラント２０２〜２１２へ戻る。
【００２４】
サブプラント２０２〜２１２は建物への循環のために水を加熱および冷却するものとして示され、説明されているが、熱エネルギー負荷を供給するために、水の代わりにまたは水に加えて、他のいかなるタイプの動作流体（例えば、グリコール、ＣＯ２など）も使用できることが理解されよう。他の実施形態では、サブプラント２０２〜２１２は、中間熱伝達流体を必要とすることなく、建物またはキャンパスに加熱および／または冷却を直接提供することができる。水供給側システム２００のこれらのまたは他の変形形態は、本開示の教示の範囲内である。
【００２５】
サブプラント２０２〜２１２の各々は、サブプラントの機能を促進するように構成された様々な機器を含み得る。例えば、加熱機サブプラント２０２は、温水ループ２１４において温水に熱を加えるように構成された多数の加熱要素２２０（例えば、ボイラ、電気加熱機など）を含むように示されている。また、加熱機サブプラント２０２は、いくつかのポンプ２２２、２２４を含むようにも示されており、いくつかのポンプ２２２、２２４は、温水ループ２１４において温水を循環させ、個々の加熱要素２２０中を流れる温水の流速を制御するように構成される。冷凍機サブプラント２０６は、冷水ループ２１６において冷水から熱を除去するように構成された多数の冷凍機２３２を含むように示されている。また、冷凍機サブプラント２０６は、いくつかのポンプ２３４、２３６を含むようにも示されており、いくつかのポンプ２３４、２３６は、冷水ループ２１６において冷水を循環させ、個々の冷凍機２３２中を流れる冷水の流速を制御するように構成される。
【００２６】
熱回収冷凍機サブプラント２０４は、冷水ループ２１６から温水ループ２１４に熱を伝達するように構成された多数の熱回収熱交換器２２６（例えば、冷蔵回路）を含むように示されている。また、熱回収冷凍機サブプラント２０４は、いくつかのポンプ２２８、２３０を含むようにも示されており、いくつかのポンプ２２８、２３０は、熱回収熱交換器２２６を通じて温水および／または冷水を循環させ、個々の熱回収熱交換器２２６中を流れる水の流速を制御するように構成される。冷却塔サブプラント２０８は、復水器水ループ２１８において復水器水から熱を除去するように構成された多数の冷却塔２３８を含むように示されている。また、冷却塔サブプラント２０８は、いくつかのポンプ２４０を含むようにも示されており、いくつかのポンプ２４０は、復水器水ループ２１８において復水器水を循環させ、個々の冷却塔２３８中を流れる復水器水の流速を制御するように構成される。
【００２７】
温熱ＴＥＳサブプラント２１０は、後の使用のために温水を貯蔵するように構成された温熱ＴＥＳタンク２４２を含むように示されている。また、温熱ＴＥＳサブプラント２１０は、温熱ＴＥＳタンク２４２へのまたは温熱ＴＥＳタンク２４２からの温水の流速を制御するように構成された１つまたは複数のポンプまたはバルブも含み得る。冷熱ＴＥＳサブプラント２１２は、後の使用のために冷水を貯蔵するように構成された冷熱ＴＥＳタンク２４４を含むように示されている。また、冷熱ＴＥＳサブプラント２１２は、冷熱ＴＥＳタンク２４４へのまたは冷熱ＴＥＳタンク２４４からの冷水の流速を制御するように構成された１つまたは複数のポンプまたはバルブも含み得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、水供給側システム２００のポンプ（例えば、ポンプ２２２、２２４、２２８、２３０、２３４、２３６および／または２４０）または水供給側システム２００のパイプラインの１つまたは複数は、それらのポンプまたはパイプラインと関連付けられた遮断バルブを含む。遮断バルブは、水供給側システム２００の流体の流れを制御するために、ポンプと統合することも、ポンプの上流または下流に配置することもできる。様々な実施形態では、水供給側システム２００は、水供給側システム２００の特定の構成および水供給側システム２００によって供給される負荷のタイプに基づいて、より多くの、より少ないまたは異なるタイプのデバイスおよび／またはサブプラントを含み得る。
【００２９】
空気供給側システム
次に図３を参照すると、いくつかの実施形態による空気供給側システム３００のブロック図が示される。様々な実施形態では、空気供給側システム３００は、ＨＶＡＣシステム１００内の空気供給側システム１３０を補完または置換し得る、またはＨＶＡＣシステム１００から離れて実装され得る。ＨＶＡＣシステム１００内に実装される際、空気供給側システム３００は、ＨＶＡＣシステム１００内のＨＶＡＣデバイスのサブセット（例えばＡＨＵ１０６、ＶＡＶユニット１０６、ダクト１１２−１１４、ファン、ダンパなど）を含み得、建物１０内またはその周囲に位置し得る。空気供給側システム３００は、水供給側システム２００により供給される加熱または冷却された流体を使用することにより、建物１０へ供給される気流を加熱または冷却するように動作し得る。
【００３０】
図３では、空気供給側システム３００は、エコノマイザタイプの空気処理ユニット（ＡＨＵ）３０２を含むように示されている。エコノマイザタイプのＡＨＵは、加熱または冷却のために空気処理ユニットによって使用される外気および還気の量を変動させる。例えば、ＡＨＵ  ３０２は、還気ダクト３０８を介して建物ゾーン３０６から還気３０４を受け取り、給気ダクト３１２を介して給気３１０を建物ゾーン３０６に送ることができる。いくつかの実施形態では、ＡＨＵ  ３０２は、建物１０の屋根に位置する屋上ユニットでも（例えば、図１に示されるようなＡＨＵ  １０６）、還気３０４と外気３１４の両方を受け取るように別の方法で配置することも可能である。ＡＨＵ  ３０２は、組み合わせて給気３１０を形成する外気３１４および還気３０４の量を制御するように排気ダンパ３１６、混合ダンパ３１８および外気ダンパ３２０を操作するように構成することができる。混合ダンパ３１８を通過しないいかなる還気３０４も、排気３２２として排気ダンパ３１６を通じてＡＨＵ  ３０２から排気することができる。
【００３１】
ダンパ３１６〜３２０の各々は、アクチュエータによって操作することができる。例えば、排気ダンパ３１６は、アクチュエータ３２４によって操作することができ、混合ダンパ３１８は、アクチュエータ３２６によって操作することができ、外気ダンパ３２０は、アクチュエータ３２８によって操作することができる。アクチュエータ３２４〜３２８は、通信リンク３３２を介してＡＨＵコントローラ３３０と通信することができる。アクチュエータ３２４〜３２８は、ＡＨＵコントローラ３３０から制御信号を受信し、ＡＨＵコントローラ３３０にフィードバック信号を提供することができる。フィードバック信号は、例えば、現在のアクチュエータもしくはダンパ位置の表示、アクチュエータによって与えられるトルクもしくは力の量、診断情報（例えば、アクチュエータ３２４〜３２８によって実行された診断テストの結果）、ステータス情報、試運転情報、構成設定、較正データ、および／または、アクチュエータ３２４〜３２８によって収集、格納もしくは使用することができる他のタイプの情報もしくはデータを含み得る。ＡＨＵコントローラ３３０は、１つまたは複数の制御アルゴリズム（例えば、状態ベースアルゴリズム、極値探索制御（ＥＳＣ）アルゴリズム、比例・積分（ＰＩ）制御アルゴリズム、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム、モデル予測制御（ＭＰＣ）アルゴリズム、フィードバック制御アルゴリズムなど）を使用してアクチュエータ３２４〜３２８を制御するように構成されたエコノマイザコントローラであり得る。
【００３２】
依然として図３を参照すると、ＡＨＵ  ３０２は、給気ダクト３１２内に配置された冷却コイル３３４、加熱コイル３３６およびファン３３８を含むように示されている。ファン３３８は、給気３１０に強制的に冷却コイル３３４および／または加熱コイル３３６を通過させ、建物ゾーン３０６に給気３１０を提供するように構成することができる。ＡＨＵコントローラ３３０は、給気３１０の流速を制御するために、通信リンク３４０を介してファン３３８と通信することができる。いくつかの実施形態では、ＡＨＵコントローラ３３０は、ファン３３８の速度を変調することによって、給気３１０に適用される加熱または冷却の量を制御する。
【００３３】
冷却コイル３３４は、配管３４２を介して水供給側システム２００から（例えば、冷水ループ２１６から）冷却流体を受け取り、配管３４４を介して水供給側システム２００に冷却流体を戻すことができる。バルブ３４６は、冷却コイル３３４中を流れる冷却流体の流速を制御するために、配管３４２または配管３４４に沿って配置することができる。いくつかの実施形態では、冷却コイル３３４は、給気３１０に適用される冷却の量を変調するために独立して起動および解除を行うことができる（例えば、ＡＨＵコントローラ３３０によって、ＢＭＳコントローラ３６６によってなど）冷却コイルの複数の段を含む。
【００３４】
加熱コイル３３６は、配管３４８を介して水供給側システム２００から（例えば、温水ループ２１４から）加熱流体を受け取り、配管３５０を介して水供給側システム２００に加熱流体を戻すことができる。バルブ３５２は、加熱コイル３３６中を流れる加熱流体の流速を制御するために、配管３４８または配管３５０に沿って配置することができる。いくつかの実施形態では、加熱コイル３３６は、給気３１０に適用される加熱の量を変調するために独立して起動および解除を行うことができる（例えば、ＡＨＵコントローラ３３０によって、ＢＭＳコントローラ３６６によってなど）加熱コイルの複数の段を含む。
【００３５】
バルブ３４６および３５２の各々は、アクチュエータによって制御することができる。例えば、バルブ３４６は、アクチュエータ３５４によって制御することができ、バルブ３５２は、アクチュエータ３５６によって制御することができる。アクチュエータ３５４〜３５６は、通信リンク３５８〜３６０を介してＡＨＵコントローラ３３０と通信することができる。アクチュエータ３５４〜３５６は、ＡＨＵコントローラ３３０から制御信号を受け取り、コントローラ３３０にフィードバック信号を提供することができる。いくつかの実施形態では、ＡＨＵコントローラ３３０は、給気ダクト３１２（例えば、冷却コイル３３４および／または加熱コイル３３６の下流）に配置された温度センサ３６２から給気温度の測定値を受信する。また、ＡＨＵコントローラ３３０は、建物ゾーン３０６に配置された温度センサ３６４から建物ゾーン３０６の温度の測定値を受信することもできる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、ＡＨＵコントローラ３３０は、給気３１０に提供される加熱または冷却の量を変調するために（例えば、給気３１０のセットポイント温度を達成するかまたは給気３１０の温度をセットポイント温度範囲内に維持するために）、アクチュエータ３５４〜３５６を介してバルブ３４６、３５２を操作する。バルブ３４６、３５２の位置は、冷却コイル３３４または加熱コイル３３６によって給気３１０に提供される加熱または冷却の量に影響を及ぼし、所望の給気温度を達成するために消費されるエネルギーの量と相関し得る。ＡＨＵ３３０は、コイル３３４〜３３６を起動もしくは解除することによって、ファン３３８の速度を調整することによって、または、両方の組合せによって、給気３１０および／または建物ゾーン３０６の温度を制御することができる。
【００３７】
依然として図３を参照すると、空気供給側システム３００は、建物管理システム（ＢＭＳ）コントローラ３６６およびクライアントデバイス３６８を含むように示されている。ＢＭＳコントローラ３６６は、空気供給側システム３００、水供給側システム２００、ＨＶＡＣシステム１００および／または建物１０に資源供給する他の制御可能システム用のシステムレベルコントローラ、アプリケーションまたはデータサーバ、ヘッドノードあるいはマスタコントローラとして機能する１つまたは複数のコンピュータシステム（例えば、サーバ、監視コントローラ、サブシステムコントローラなど）を含み得る。ＢＭＳコントローラ３６６は、同様のまたは異種のプロトコル（例えば、ＬＯＮ、ＢＡＣｎｅｔなど）に従って、通信リンク３７０を介して、複数の下流建物システムまたはサブシステム（例えば、ＨＶＡＣシステム１００、セキュリティシステム、照明システム、水供給側システム２００など）と通信することができる。様々な実施形態では、ＡＨＵコントローラ３３０およびＢＭＳコントローラ３６６は、分離することも（図３に示されるように）、統合することもできる。統合された実装形態では、ＡＨＵコントローラ３３０は、ＢＭＳコントローラ３６６のプロセッサによって実行するように構成されたソフトウェアモジュールであり得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ＡＨＵコントローラ３３０は、ＢＭＳコントローラ３６６から情報（例えば、コマンド、セットポイント、動作境界など）を受信し、ＢＭＳコントローラ３６６に情報（例えば、温度測定値、バルブまたはアクチュエータ位置、動作ステータス、診断など）を提供する。例えば、ＡＨＵコントローラ３３０は、温度センサ３６２〜３６４からの温度測定値、機器オン／オフ状態、機器動作能力、および／または、建物ゾーン３０６内の可変状態もしくは条件のモニタおよび制御を行うためにＢＭＳコントローラ３６６によって使用することができる他の任意の情報をＢＭＳコントローラ３６６に提供することができる。
【００３９】
クライアントデバイス３６８は、ＨＶＡＣシステム１００、そのサブシステムおよび／またはデバイスを制御、閲覧または別の方法で相互作用するための１つまたは複数のヒューマンマシンインタフェースまたはクライアントインタフェース（例えば、グラフィカルユーザインタフェース、報告用のインタフェース、テキストベースのコンピュータインタフェース、顧客に直接対応するウェブサービス、ウェブクライアントにページを提供するウェブサーバなど）を含み得る。クライアントデバイス３６８は、コンピュータワークステーション、クライアント端末、リモートもしくはローカルインタフェース、または、他の任意のタイプのユーザインタフェースデバイスであり得る。クライアントデバイス３６８は、据置型端末でも、モバイルデバイスでもよい。例えば、クライアントデバイス３６８は、デスクトップコンピュータ、ユーザインタフェースを有するコンピュータサーバ、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、ＰＤＡ、または、他の任意のタイプのモバイルもしくは非モバイルデバイスであり得る。クライアントデバイス３６８は、通信リンク３７２を介して、ＢＭＳコントローラ３６６および／またはＡＨＵコントローラ３３０と通信することができる。
【００４０】
建物管理システム
ここで図４を参照すると、いくつかの実施形態による、建物管理システム（ＢＭＳ）４００のブロック図が示されている。ＢＭＳ  ４００は、様々な建物機能の自動的なモニタおよび制御を行うために建物１０において実装することができる。ＢＭＳ  ４００は、ＢＭＳコントローラ３６６および多数の建物サブシステム４２８を含むように示されている。建物サブシステム４２８は、建物電気サブシステム４３４、情報通信技術（ＩＣＴ）サブシステム４３６、セキュリティサブシステム４３８、ＨＶＡＣサブシステム４４０、照明サブシステム４４２、エレベータ／エスカレータサブシステム４３２および火災安全サブシステム４３０を含むように示されている。様々な実施形態では、建物サブシステム４２８は、より少ない、追加のまたは代替のサブシステムを含み得る。例えば、建物サブシステム４２８は、冷蔵サブシステム、広告もしくは看板サブシステム、調理サブシステム、自動販売サブシステム、プリンタもしくはコピーサービスサブシステム、または、建物１０のモニタおよび制御を行うために制御可能な機器および／またはセンサを使用する他の任意のタイプの建物サブシステムを同様に含むことも、それらを代替として含むこともできる。いくつかの実施形態では、建物サブシステム４２８は、図２〜３を参照して説明されるような、水供給側システム２００および／または空気供給側システム３００を含む。
【００４１】
建物サブシステム４２８の各々は、その個々の機能および制御活動を完了するためのいかなる数のデバイス、コントローラおよび接続も含み得る。ＨＶＡＣサブシステム４４０は、図１〜３を参照して説明されるような、ＨＶＡＣシステム１００と同じコンポーネントの多くを含み得る。例えば、ＨＶＡＣサブシステム４４０は、冷凍機、ボイラ、任意の数の空気処理ユニット、エコノマイザ、フィールドコントローラ、監視コントローラ、アクチュエータ、温度センサ、および、建物１０内の温度、湿度、気流または他の可変条件を制御するための他のデバイスを含み得る。照明サブシステム４４２は、任意の数の照明器具、バラスト、照明センサ、調光器、または、建物空間に提供される光の量を制御可能に調整するように構成された他のデバイスを含み得る。セキュリティサブシステム４３８は、占有センサ、映像監視カメラ、デジタル映像レコーダ、映像処理サーバ、侵入検出デバイス、アクセス制御デバイスおよびサーバまたは他のセキュリティ関連デバイスを含み得る。
【００４２】
依然として図４を参照すると、ＢＭＳコントローラ３６６は、通信インタフェース４０７およびＢＭＳインタフェース４０９を含むように示されている。インタフェース４０７は、ＢＭＳコントローラ３６６および／またはサブシステム４２８のユーザ制御、モニタリングおよび調整を可能にするために、ＢＭＳコントローラ３６６と外部のアプリケーション（例えば、モニタリングおよび報告アプリケーション４２２、企業制御アプリケーション４２６、リモートシステムおよびアプリケーション４４４、クライアントデバイス４４８上に存在するアプリケーションなど）との間の通信を容易にすることができる。また、インタフェース４０７は、ＢＭＳコントローラ３６６とクライアントデバイス４４８との間の通信を容易にすることもできる。ＢＭＳインタフェース４０９は、ＢＭＳコントローラ３６６と建物サブシステム４２８（例えば、ＨＶＡＣ、照明セキュリティ、エレベータ、配電、ビジネスなど）との間の通信を容易にすることができる。
【００４３】
インタフェース４０７、４０９は、建物サブシステム４２８または他の外部のシステムもしくはデバイスとのデータ通信を実施するための有線または無線通信インタフェース（例えば、ジャック、アンテナ、送信機、受信機、トランシーバ、ワイヤ端子など）であることも、それらを含むことも可能である。様々な実施形態では、インタフェース４０７、４０９を介する通信は、直接的であることも（例えば、ローカル有線または無線通信）、通信ネットワーク４４６を介することも（例えば、ＷＡＮ、インターネット、セルラネットワークなど）可能である。例えば、インタフェース４０７、４０９は、イーサネット（登録商標）ベース通信リンクまたはネットワークを介してデータを送信および受信するためのイーサネットカードおよびポートを含み得る。別の例では、インタフェース４０７、４０９は、無線通信ネットワークを介して通信するためのＷｉ−Ｆｉトランシーバを含み得る。別の例では、インタフェース４０７、４０９の一方または両方は、セルラフォンまたは携帯電話通信トランシーバを含み得る。一実施形態では、通信インタフェース４０７は送電線通信インタフェースであり、ＢＭＳインタフェース４０９はイーサネットインタフェースである。他の実施形態では、通信インタフェース４０７およびＢＭＳインタフェース４０９は両方とも、別個のイーサネットインタフェースであるかまたは同じイーサネットインタフェースである。
【００４４】
依然として図４を参照すると、ＢＭＳコントローラ３６６は、処理回路４０４を含むように示されており、処理回路４０４は、プロセッサ４０６およびメモリ４０８を含む。処理回路４０４は、処理回路４０４およびその様々なコンポーネントがインタフェース４０７、４０９を介してデータの送信および受信を行えるように、ＢＭＳインタフェース４０９および／または通信インタフェース４０７に通信可能に接続することができる。プロセッサ４０６は、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つもしくは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、処理コンポーネントのグループ、または、他の適切な電子処理コンポーネントとして実装することができる。
【００４５】
メモリ４０８（例えば、メモリ、メモリユニット、記憶装置など）は、本出願で説明される様々なプロセス、層およびモジュールを完了および／または促進するためのデータおよび／またはコンピュータコードを格納するための１つまたは複数のデバイス（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク記憶装置など）を含み得る。メモリ４０８は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリであることも、それらを含むことも可能である。メモリ４０８は、データベース構成要素、オブジェクトコード構成要素、スクリプト構成要素、または、他の任意のタイプの様々な活動をサポートするための情報構造および本出願で説明される情報構造を含み得る。いくつかの実施形態によれば、メモリ４０８は、処理回路４０４を介してプロセッサ４０６に通信可能に接続することができ、本明細書で説明される１つまたは複数のプロセスを実行する（例えば、処理回路４０４および／またはプロセッサ４０６によって）ためのコンピュータコードを含む。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ＢＭＳコントローラ３６６は、単一のコンピュータ（例えば、１つのサーバ、１つのハウジングなど）内で実装される。様々な他の実施形態では、ＢＭＳコントローラ３６６は、複数のサーバまたはコンピュータ（例えば、分散した場所に存在することができる）にわたって分散させることができる。さらに、図４はＢＭＳコントローラ３６６の外部に存在するものとしてアプリケーション４２２、４２６を示しているが、いくつかの実施形態では、アプリケーション４２２、４２６は、ＢＭＳコントローラ３６６内（例えば、メモリ４０８内）でホストすることができる。
【００４７】
依然として図４を参照すると、メモリ４０８は、企業統合層４１０、自動化測定および検定（ＡＭ＆Ｖ）層４１２、需要応答（ＤＲ）層４１４、欠陥検出および診断（ＦＤＤ）層４１６、統合制御層４１８および建物サブシステム統合層４２０を含むように示されている。層４１０〜４２０は、建物サブシステム４２８および他のデータ源から入力を受信し、入力に基づいて建物サブシステム４２８の最適な制御動作を決定し、最適な制御動作に基づいて制御信号を生成し、生成された制御信号を建物サブシステム４２８に提供するように構成することができる。以下の段落は、ＢＭＳ  ４００の層４１０〜４２０の各々によって実行される一般機能のいくつかを説明する。
【００４８】
企業統合層４１０は、様々な企業レベルのアプリケーションをサポートするために情報およびサービスをクライアントまたはローカルアプリケーションに供給するように構成することができる。例えば、企業制御アプリケーション４２６は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）または任意の数の企業レベルビジネスアプリケーション（例えば、会計システム、ユーザ識別システムなど）にサブシステム全体に及ぶ制御を提供するように構成することができる。企業制御アプリケーション４２６は、ＢＭＳコントローラ３６６を構成するための構成ＧＵＩを提供するように同様に構成することも、そのように代替として構成することもできる。さらなる他の実施形態では、企業制御アプリケーション４２６は、インタフェース４０７および／またはＢＭＳインタフェース４０９で受信された入力に基づいて建物性能（例えば、効率、エネルギー使用、快適性または安全性）を最適化するために、層４１０〜４２０と連動することができる。
【００４９】
建物サブシステム統合層４２０は、ＢＭＳコントローラ３６６と建物サブシステム４２８との間の通信を管理するように構成することができる。例えば、建物サブシステム統合層４２０は、建物サブシステム４２８からセンサデータおよび入力信号を受信し、建物サブシステム４２８に出力データおよび制御信号を提供することができる。また、建物サブシステム統合層４２０は、建物サブシステム４２８間の通信を管理するように構成することもできる。建物サブシステム統合層４２０は、多数のマルチベンダ／マルチプロトコルシステムにわたって通信（例えば、センサデータ、入力信号、出力信号など）を翻訳する。
【００５０】
需要応答層４１４は、建物１０の需要を満たすことに応答して、資源使用量（例えば、電気使用、天然ガス使用、水使用など）および／またはそのような資源使用量の金銭的費用を最適化するように構成することができる。最適化は、使用時間価格、削減信号、エネルギー利用可能性、または、ユーティリティプロバイダ、分散型エネルギー生成システム４２４、エネルギー貯蔵４２７（例えば、温熱ＴＥＳ  ２４２、冷熱ＴＥＳ  ２４４など）もしくは他の供給源から受信された他のデータに基づき得る。需要応答層４１４は、ＢＭＳコントローラ３６６の他の層（例えば、建物サブシステム統合層４２０、統合制御層４１８など）から入力を受信することができる。他の層から受信される入力は、温度、二酸化炭素レベル、相対湿度レベル、大気質センサ出力、占有センサ出力、部屋スケジュールおよび同様のものなどの環境またはセンサ入力を含み得る。また、入力は、電気使用（例えば、ｋＷｈで表現される）、熱負荷測定値、価格情報、予想価格、平準化価格、公益事業からの削減信号および同様のものなどの入力も含み得る。
【００５１】
いくつかの実施形態によれば、需要応答層４１４は、受信したデータおよび信号に応答するための制御論理を含む。これらの応答は、統合制御層４１８の制御アルゴリズムと通信すること、制御戦略を変更すること、セットポイントを変更すること、または、制御の下で建物機器もしくはサブシステムを起動／解除することを含み得る。また、需要応答層４１４は、貯蔵されたエネルギーをいつ利用するかを決定するように構成された制御論理も含み得る。例えば、需要応答層４１４は、ピーク使用時間が始まる直前に、エネルギー貯蔵４２７からのエネルギーの使用を開始すると決定することができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、需要応答層４１４は、需要（例えば、価格、削減信号、需要レベルなど）を表す１つまたは複数の入力に基づいてまたは同需要に基づいてエネルギー費用を最小化する制御動作を能動的に開始する（例えば、自動的にセットポイントを変更する）ように構成された制御モジュールを含む。いくつかの実施形態では、需要応答層４１４は、制御動作の最適なセットを決定するために、機器モデルを使用する。機器モデルは、例えば、建物機器の様々なセットによって実行される入力、出力および／または機能を説明する熱力学モデルを含み得る。機器モデルは、建物機器の集合体（例えば、サブプラント、冷凍機アレイなど）または個々のデバイス（例えば、個々の冷凍機、加熱機、ポンプなど）を表し得る。
【００５３】
需要応答層４１４は、１つまたは複数の需要応答ポリシ定義（例えば、データベース、ＸＭＬファイルなど）をさらに含むことも、それらを活用することも可能である。ポリシ定義は、ユーザのアプリケーション、所望の快適レベル、特定の建物機器に合わせてまたは他の関心事に基づいて、需要入力に応答して開始された制御動作を調整できるように、ユーザによって（例えば、グラフィカルユーザインタフェースを介して）編集または調整することができる。例えば、需要応答ポリシ定義は、特定の需要入力に応答してどの機器をオンまたはオフにするか、システムまたは機器の部品をどのくらいの時間オフにするべきか、どのようなセットポイントを変更することができるか、許容セットポイント調整範囲はどれほどか、通常のスケジューリングされたセットポイントに戻る前に高需要セットポイントをどのくらいの時間保持するか、能力限界にどれほど近づいているか、どの機器モードを利用するか、エネルギー貯蔵デバイス（例えば、熱貯蔵タンク、バッテリバンクなど）へのおよびエネルギー貯蔵デバイスからのエネルギー伝達料金（例えば、最大料金、警報料金、他の料金限界情報など）、現場生成されたエネルギーをいつ送り出すか（例えば、燃料電池、電動発電機セットを介して）を指定することができる。
【００５４】
統合制御層４１８は、制御決定を行うために建物サブシステム統合層４２０および／または需要応答層４１４のデータ入力または出力を使用するように構成することができる。建物サブシステム統合層４２０によって提供されるサブシステム統合により、統合制御層４１８は、サブシステム４２８が単一の統合上位体系として挙動するように、サブシステム４２８の制御活動を統合することができる。いくつかの実施形態では、統合制御層４１８は、別個のサブシステムが単独で提供できる快適性およびエネルギー節約と比べて、より優れた快適性およびエネルギー節約を提供するために、多数の建物サブシステムからの入力および出力を使用する制御論理を含む。例えば、統合制御層４１８は、第２のサブシステムに対するエネルギー節約制御決定を行うために、第１のサブシステムからの入力を使用するように構成することができる。これらの決定の結果は、建物サブシステム統合層４２０に送り返すことができる。
【００５５】
統合制御層４１８は、論理的には、需要応答層４１４の下であるように示されている。統合制御層４１８は、需要応答層４１４と協力して建物サブシステム４２８およびそれらのそれぞれの制御ループの制御を可能にすることによって、需要応答層４１４の有効性を強化するように構成することができる。この構成は、有利には、従来のシステムと比べて、破壊的な需要応答挙動を低減することができる。例えば、統合制御層４１８は、冷却水温度のセットポイントの需要応答駆動上方調整（または温度に直接もしくは間接的に影響を及ぼす別の成分）が、冷凍機で保存されたものより多くの総建物エネルギー使用をもたらすことになるファンエネルギー（または空間を冷却するために使用される他のエネルギー）の増加をもたらさないことを保証するように構成することができる。
【００５６】
統合制御層４１８は、需要負荷制限が進行中の間でさえも制約（例えば、温度、照明レベルなど）が適切に維持されることを需要応答層４１４がチェックするように、需要応答層４１４にフィードバックを提供するように構成することができる。また、制約は、安全性、機器動作制限および性能、快適性、消防規則、電気工事規定、エネルギー規定および同様のものに関連するセットポイントまたは検知境界も含み得る。また、統合制御層４１８は、論理的には、欠陥検出および診断層４１６および自動化測定および検定層４１２の下でもある。統合制御層４１８は、複数の建物サブシステムからの出力に基づいて、これらのより高いレベルに計算済みの入力（例えば、集計）を提供するように構成することができる。
【００５７】
自動化測定および検定（ＡＭ＆Ｖ）層４１２は、統合制御層４１８または需要応答層４１４によって命令される制御戦略が正しく機能していることを検証するように構成することができる（例えば、ＡＭ＆Ｖ層４１２、統合制御層４１８、建物サブシステム統合層４２０、ＦＤＤ層４１６によって集計されたデータを使用してまたは別の方法で）。ＡＭ＆Ｖ層４１２によって行われる計算は、建物システムエネルギーモデルおよび／または個々のＢＭＳデバイスもしくはサブシステムに対する機器モデルに基づき得る。例えば、ＡＭ＆Ｖ層４１２は、モデルの精度を決定するために、モデル予測出力を建物サブシステム４２８からの実際の出力と比較することができる。
【００５８】
欠陥検出および診断（ＦＤＤ）層４１６は、建物サブシステム４２８、建物サブシステムデバイス（すなわち、建物機器）、ならびに、需要応答層４１４および統合制御層４１８によって使用される制御アルゴリズムに対する進行中の欠陥検出を提供するように構成することができる。ＦＤＤ層４１６は、統合制御層４１８から、１つもしくは複数の建物サブシステムもしくはデバイスから直接、または、別のデータ源から、データ入力を受信することができる。ＦＤＤ層４１６は、検出された欠陥を自動的に診断し、応答することができる。検出または診断された欠陥への応答は、ユーザ、保守スケジューリングシステム、または、欠陥の修理を試みるかもしくは欠陥に対処するように構成された制御アルゴリズムに警告メッセージを提供することを含み得る。
【００５９】
ＦＤＤ層４１６は、建物サブシステム統合層４２０で利用可能な詳細なサブシステム入力を使用して、欠陥コンポーネントの具体的な識別または欠陥の原因（例えば、緩んだダンパリンク機構）を出力するように構成することができる。他の例示的な実施形態では、ＦＤＤ層４１６は、統合制御層４１８に「欠陥」事象を提供するように構成され、統合制御層４１８は、受信された欠陥事象に応答して、制御戦略およびポリシを実行する。いくつかの実施形態によれば、ＦＤＤ層４１６（または、統合制御エンジンまたはビジネスルールエンジンによって実行されるポリシ）は、エネルギー浪費を低減するため、機器の寿命を延ばすためまたは正しい制御応答を保証するために、欠陥デバイスまたはシステムの周りのシステムまたは直接制御活動を停止することができる。
【００６０】
ＦＤＤ層４１６は、様々な異なるシステムデータストア（またはライブデータ用のデータポイント）に格納するかまたはアクセスするように構成することができる。ＦＤＤ層４１６は、データストアの何らかのコンテンツを使用して、機器レベル（例えば、特定の冷凍機、特定のＡＨＵ、特定の端末ユニットなど）で欠陥を識別することができ、他のコンテンツを使用して、コンポーネントまたはサブシステムレベルで欠陥を識別することができる。例えば、建物サブシステム４２８は、ＢＭＳ  ４００およびその様々なコンポーネントの性能を示す時間的な（すなわち、時系列）データを生成することができる。建物サブシステム４２８によって生成されるデータは、統計特性を呈する測定済みのまたは計算済みの値を含み得、対応するシステムまたはプロセス（例えば、温度制御プロセス、フロー制御プロセスなど）がそのセットポイントからの誤差の観点からどのように機能しているかについての情報を提供することができる。これらのプロセスは、システムの性能がいつ劣化し始めるかを暴露し、その劣化がより深刻になる前に欠陥を修理するようにユーザに警告するために、ＦＤＤ層４１６によって検査することができる。
【００６１】
ここで図５を参照すると、いくつかの実施形態による、別の建物管理システム（ＢＭＳ）５００のブロック図が示されている。ＢＭＳ  ５００は、ＨＶＡＣシステム１００、水供給側システム２００、空気供給側システム３００、建物サブシステム４２８のデバイス、ならびに、他のタイプのＢＭＳデバイス（例えば、照明機器、セキュリティ機器など）および／またはＨＶＡＣ機器のモニタおよび制御を行うために使用することができる。
【００６２】
ＢＭＳ  ５００は、自動機器発見および機器モデル分散を促進するシステムアーキテクチャを提供する。機器発見は、複数の異なる通信バス（例えば、システムバス５５４、ゾーンバス５５６〜５６０、５６４、センサ／アクチュエータバス５６６など）にわたっておよび複数の異なる通信プロトコルにわたってＢＭＳ  ５００の複数のレベルで起こり得る。いくつかの実施形態では、機器発見は、各通信バスに接続されたデバイスのステータス情報を提供するアクティブノードテーブルを使用して遂行される。例えば、各通信バスは、新しいノードに対して対応するアクティブノードテーブルをモニタすることによって、新しいデバイスに対するモニタを行うことができる。新しいデバイスが検出されると、ＢＭＳ  ５００は、ユーザが対話することなく、新しいデバイスとの相互作用を開始することができる（例えば、制御信号を送信する、デバイスからのデータを使用する）。
【００６３】
ＢＭＳ  ５００のいくつかのデバイスは、機器モデルを使用して、それら自体をネットワークに提示する。機器モデルは、他のシステムとの統合のために使用される機器オブジェクト属性、ビュー定義、スケジュール、傾向および関連ＢＡＣｎｅｔ値オブジェクト（例えば、アナログ値、２進値、多状態値など）を定義する。ＢＭＳ  ５００のいくつかのデバイスは、それら自体の機器モデルを格納する。ＢＭＳ  ５００の他のデバイスは、外部（例えば、他のデバイス内）に格納された機器モデルを有する。例えば、ゾーンコーディネータ５０８は、バイパスダンパ５２８の機器モデルを格納することができる。いくつかの実施形態では、ゾーンコーディネータ５０８は、バイパスダンパ５２８またはゾーンバス５５８の他のデバイスの機器モデルを自動的に作成する。また、他のゾーンコーディネータも、それらのゾーンバスに接続されたデバイスの機器モデルを作成することができる。デバイスの機器モデルは、ゾーンバスのデバイスによって暴露されたデータポイントのタイプ、デバイスタイプおよび／または他のデバイス属性に基づいて自動的に作成することができる。自動機器発見および機器モデル分散のいくつかの例は、以下でさらに詳細に論じる。
【００６４】
依然として図５を参照すると、ＢＭＳ  ５００は、システムマネージャ５０２、いくつかのゾーンコーディネータ５０６、５０８、５１０、５１８およびいくつかのゾーンコントローラ５２４、５３０、５３２、５３６、５４８、５５０を含むように示されている。システムマネージャ５０２は、ＢＭＳ５００内のデータ点を監視し、そして監視された変数を様々な監視および／または制御アプリケーションへ報告し得る。システムマネージャ５０２は、データ通信リンク５７４（例えば、ＢＡＣｎｅｔ  ＩＰ、イーサネット、有線または無線通信など）を介しクライアントデバイス５０４（例えば、ユーザデバイス、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、モバイルデバイスなど）と通信し得る。システムマネージャ５０２は、データ通信リンク５７４を介してクライアントデバイス５０４にユーザインタフェースを提供することができる。ユーザインタフェースは、ユーザがクライアントデバイス５０４を介してＢＭＳ  ５００のモニタおよび／または制御を行えるようにする。
【００６５】
いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は、システムバス５５４を介してゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８と接続される。システムマネージャ５０２は、マスタスレーブトークンパッシング（ＭＳＴＰ）プロトコルまたは他の任意の通信プロトコルを使用して、システムバス５５４を介してゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８と通信するように構成することができる。また、システムバス５５４は、システムマネージャ５０２を、定容（ＣＶ）屋上ユニット（ＲＴＵ）５１２、入力／出力モジュール（ＩＯＭ）５１４、サーモスタットコントローラ５１６（例えば、ＴＥＣ５０００シリーズサーモスタットコントローラ）、および、ネットワークオートメーションエンジン（ＮＡＥ）または第三者コントローラ５２０などの他のデバイスと接続することもできる。ＲＴＵ  ５１２は、システムマネージャ５０２と直接通信するように構成することができ、システムバス５５４に直接接続することができる。他のＲＴＵは、中間デバイスを介してシステムマネージャ５０２と通信することができる。例えば、有線入力５６２は、第三者ＲＴＵ  ５４２をサーモスタットコントローラ５１６に接続することができ、サーモスタットコントローラ５１６は、システムバス５５４に接続される。
【００６６】
システムマネージャ５０２は、機器モデルを含むいかなるデバイスに対するユーザインタフェースも提供することができる。ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８およびサーモスタットコントローラ５１６などのデバイスは、システムバス５５４を介してシステムマネージャ５０２にそれらの機器モデルを提供することができる。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は、機器モデルを含まない接続バイス（例えば、ＩＯＭ  ５１４、第三者コントローラ５２０など）の機器モデルを自動的に作成する。例えば、システムマネージャ５０２は、デバイス木要求に応答するいかなるデバイスの機器モデルも作成することができる。システムマネージャ５０２によって作成された機器モデルは、システムマネージャ５０２内に格納することができる。次いで、システムマネージャ５０２は、システムマネージャ５０２によって作成された機器モデルを使用して、それら自体の機器モデルを含まないデバイスに対するユーザインタフェースを提供することができる。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は、システムバス５５４を介して接続された機器の各タイプのビュー定義を格納し、格納されたビュー定義を使用して機器に対するユーザインタフェースを生成する。
【００６７】
各ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８は、ゾーンバス５５６、５５８、５６０、５６４を介してゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０のうちの１つまたは複数と接続することができる。ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８は、ＭＳＴＰプロトコルまたは他の任意の通信プロトコルを使用してゾーンバス５５６〜５６０、５６４を介してゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０と通信することができる。また、ゾーンバス５５６〜５６０、５６４は、ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８を、可変空気量（ＶＡＶ）ＲＴＵ  ５２２、５４０、切替バイパス（ＣＯＢＰ）ＲＴＵ  ５２６、５５２、バイパスダンパ５２８、５４６およびＰＥＡＫコントローラ５３４、５４４などの他のタイプのデバイスと接続することもできる。
【００６８】
ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８は、様々なゾーニングシステムに対するモニタおよび命令を行うように構成することができる。いくつかの実施形態では、各ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８は、別個のゾーニングシステムに対するモニタおよび命令を行い、別個のゾーンバスを介してゾーニングシステムに接続される。例えば、ゾーンコーディネータ５０６は、ゾーンバス５５６を介してＶＡＶ  ＲＴＵ  ５２２およびゾーンコントローラ５２４に接続することができる。ゾーンコーディネータ５０８は、ゾーンバス５５８を介してＣＯＢＰ  ＲＴＵ  ５２６、バイパスダンパ５２８、ＣＯＢＰゾーンコントローラ５３０およびＶＡＶゾーンコントローラ５３２に接続することができる。ゾーンコーディネータ５１０は、ゾーンバス５６０を介してＰＥＡＫコントローラ５３４およびＶＡＶゾーンコントローラ５３６に接続することができる。ゾーンコーディネータ５１８は、ゾーンバス５６４を介してＰＥＡＫコントローラ５４４、バイパスダンパ５４６、ＣＯＢＰゾーンコントローラ５４８およびＶＡＶゾーンコントローラ５５０に接続することができる。
【００６９】
ゾーンコーディネータ５０６〜５１０、５１８の単一のモデルは、複数の異なるタイプのゾーニングシステム（例えば、ＶＡＶゾーニングシステム、ＣＯＢＰゾーニングシステムなど）を処理するように構成することができる。各ゾーニングシステムは、ＲＴＵ、１つもしくは複数のゾーンコントローラおよび／またはバイパスダンパを含み得る。例えば、ゾーンコーディネータ５０６、５１０は、ＶＡＶ  ＲＴＵ  ５２２、５４０にそれぞれ接続されたＶｅｒａｓｙｓ  ＶＡＶエンジン（ＶＶＥ）として示されている。ゾーンコーディネータ５０６は、ゾーンバス５５６を介してＶＡＶ  ＲＴＵ  ５２２に直接接続されるのに対して、ゾーンコーディネータ５１０は、ＰＥＡＫコントローラ５３４に提供された有線入力５６８を介して第三者ＶＡＶ  ＲＴＵ  ５４０に接続される。ゾーンコーディネータ５０８、５１８は、ＣＯＢＰ  ＲＴＵ  ５２６、５５２にそれぞれ接続されたＶｅｒａｓｙｓ  ＣＯＢＰエンジン（ＶＣＥ）として示されている。ゾーンコーディネータ５０８は、ゾーンバス５５８を介してＣＯＢＰ  ＲＴＵ  ５２６に直接接続されるのに対して、ゾーンコーディネータ５１８は、ＰＥＡＫコントローラ５４４に提供された有線入力５７０を介して第三者ＣＯＢＰ  ＲＴＵ  ５５２に接続される。
【００７０】
ゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０は、センサ／アクチュエータ（ＳＡ）バスを介して個々のＢＭＳデバイス（例えば、センサ、アクチュエータなど）と通信することができる。例えば、ＶＡＶゾーンコントローラ５３６は、ＳＡバス５６６を介してネットワーク接続センサ５３８に接続されるように示されている。ゾーンコントローラ５３６は、ＭＳＴＰプロトコルまたは他の任意の通信プロトコルを使用してネットワーク接続センサ５３８と通信することができる。図５では１つのＳＡバス５６６しか示されていないが、各ゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０は異なるＳＡバスに接続できることを理解すべきである。各ＳＡバスは、ゾーンコントローラを、様々なセンサ（例えば、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、光センサ、占有センサなど）、アクチュエータ（例えば、ダンパアクチュエータ、バルブアクチュエータなど）および／または他のタイプの制御可能な機器（例えば、冷凍機、加熱機、ファン、ポンプなど）と接続することができる。
【００７１】
各ゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０は、異なる建物ゾーンのモニタおよび制御を行うように構成することができる。ゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０は、それらのＳＡバスを介して提供された入力および出力を使用して、様々な建物ゾーンのモニタおよび制御を行うことができる。例えば、ゾーンコントローラ５３６は、温度制御アルゴリズムにおけるフィードバックとして、ＳＡバス５６６を介してネットワーク接続センサ５３８から受信された温度入力（例えば、建物ゾーンの測定温度）を使用することができる。ゾーンコントローラ５２４、５３０〜５３２、５３６、５４８〜５５０は、様々なタイプの制御アルゴリズム（例えば、状態ベースアルゴリズム、極値探索制御（ＥＳＣ）アルゴリズム、比例・積分（ＰＩ）制御アルゴリズム、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム、モデル予測制御（ＭＰＣ）アルゴリズム、フィードバック制御アルゴリズムなど）を使用して、建物１０内または建物１０の周りの可変状態または条件（例えば、温度、湿度、気流、照明など）を制御することができる。
【００７２】
可変冷媒流量システム
次に図６〜７参照すると、いくつかの実施形態による可変冷媒流量（ＶＲＦ）システム２１００が示される。ＶＲＦシステム２１００は１つまたは複数の室外ＶＲＦユニット２１０２と複数の室内ＶＲＦユニット２１０４とを含むように示される。室外ＶＲＦユニット２１０２は、建物の外に位置し得、冷媒を加熱または冷却するように動作し得る。室外ＶＲＦユニット２１０２は、液相、気相、および／または加熱気相（ｓｕｐｅｒ−ｈｅａｔｅｄ  ｇａｓ  ｐｈａｓｅ）間で冷媒を変換するために電気を消費し得る。室内ＶＲＦユニット２１０４は建物内の様々な建物ゾーンにわたって分散され得、加熱または冷却された冷媒を室外ＶＲＦユニット２１０２から受け取り得る。各室内ＶＲＦユニット２１０４は、室内ＶＲＦユニット２１０４が位置する特定建物ゾーンの温度制御を提供し得る。用語「室内」は、室内ＶＲＦユニット２１０４が通常は建物の内部に位置するということを表すために使用されるが、いくつかのケースでは１つまたは複数の室内ＶＲＦユニットが例えばパティオ、入口通路、歩道などを加熱／冷却するために「室外」（すなわち建物の外部に）位置する。
【００７３】
ＶＲＦシステム２１００の１つの利点は、他の室内ＶＲＦユニット２１０４が加熱モードで動作する一方でいくつかの室内ＶＲＦユニット２１０４は冷却モードで動作し得るということである。例えば、室外ＶＲＦユニット２１０２および室内ＶＲＦユニット２１０４のそれぞれは加熱モード、冷却モード、またはオフモードで動作し得る。各建物ゾーンは独立に制御され得、様々な温度設定点を有し得る。いくつかの実施形態では、各建物は、建物外（例えば屋上）に位置する最大３つの室外ＶＲＦユニット２１０２と、建物全体にわたって（例えば様々な建物ゾーン内に）分散される最大１２８個の室内ＶＲＦユニット２１０４とを有する。建物ゾーンは、他の可能性の中でも、アパートユニット、オフィス、小売りスペース、および共用領域を含み得る。いくつかのケースでは、様々な建物ゾーンは、多様なテナントにより所有される、リースされる、またはそうでなければ占有され、すべてＶＲＦシステム２１００によりサービスされる。
【００７４】
多くの様々な構成がＶＲＦシステム２１００には存在する。いくつかの実施形態では、ＶＲＦシステム２１００は、各室外ＶＲＦユニット２１０２が単一冷媒戻りラインと単一冷媒出口ラインとへ接続する二重配管システムである。二重配管システムでは、室外ＶＲＦユニット２１０２のすべては、加熱された冷媒または冷却された冷媒のうちの一方だけが単一冷媒出口ラインを介し供給され得るので、同じモードで動作し得る。他の実施形態では、ＶＲＦシステム２１００は、各室外ＶＲＦユニット２１０２が冷媒戻りライン、温熱冷媒出口ライン、および冷熱冷媒出口ラインへ接続する三重配管システムである。三重配管システムでは、加熱と冷却の両方がデュアル冷媒出口ラインを介し同時に提供される。三重配管ＶＲＦシステムの例が図８を参照し詳細に説明される。
【００７５】
次に図８を参照すると、いくつかの実施形態によるＶＲＦシステム２２００を示すブロック図が示される。ＶＲＦシステム２２００は、室外ＶＲＦユニット２０２、いくつかの熱回収ユニット２２０６、およびいくつかの室内ＶＲＦユニット２２０４を含むように示される。室外ＶＲＦユニット２０２は、コンプレッサ２２０８、ファン２２１０、または液相、気相、および／または加熱気相間で冷媒を変換するように構成された他の電力消費冷却部品を含み得る。室内ＶＲＦユニット２２０４は建物内の様々な建物ゾーンにわたって分散され得、加熱または冷却された冷媒を室外ＶＲＦユニット２０２から受け取り得る。各室内ＶＲＦユニット２２０４は、室内ＶＲＦユニット２２０４が位置する特定建物ゾーンの温度制御を提供し得る。熱回収ユニット２２０６は、室外ＶＲＦユニット２０２と室内ＶＲＦユニット２２０４との間の冷媒の流れを（例えばバルブを開閉することにより）制御し得、室外ＶＲＦユニット２０２によりサービスされる加熱または冷却負荷を最小化し得る。
【００７６】
室外ＶＲＦユニット２０２はコンプレッサ２２０８および熱交換器２２１２を含むように示される。コンプレッサ２２０８は冷媒を熱交換器２２１２と室内ＶＲＦユニット２２０４との間で循環する。コンプレッサ２２０８は室外ユニット制御回路２１４により制御される可変周波数で動作する。高周波では、コンプレッサ２２０８はより大きな伝熱容量を室内ＶＲＦユニット２２０４に与える。コンプレッサ２２０８の消費電力はコンプレッサ周波数に比例して増加する。
【００７７】
熱交換器２２１２は、ＶＲＦシステム２２００が冷却モードで動作するときは凝縮器（冷媒が熱を外気へ廃棄し得るようにする）として、またはＶＲＦシステム２２００が加熱モードで動作するときには蒸発器（冷媒が外気から熱を吸収し得るようにする）として機能し得る。ファン２２１０は熱交換器２２１２を介し気流を供給する。ファン２２１０の速度は熱交換器２２１２内の冷媒へのまたはそれからの伝熱速度を変調するように調整され得る（例えば室外ユニット制御回路２１４により）。
【００７８】
各室内ＶＲＦユニット２２０４は熱交換器２２１６および膨張バルブ２２１８を含むように示される。熱交換器２２１６のそれぞれは、室内ＶＲＦユニット２２０４が加熱モードで動作するときは凝縮器（冷媒が熱を部屋またはゾーン内の大気へ廃棄し得るようにする）として、または室内ＶＲＦユニット２２０４が冷却モードで動作するときには蒸発器（冷媒が部屋またはゾーン内の大気から熱を吸収し得るようにする）として機能し得る。ファン２２２０は熱交換器２２１６を介し気流を供給する。ファン２２２０の速度は熱交換器２２１６内の冷媒へのまたはそれからの伝熱速度を変調するように調整され得る（例えば室内ユニット制御回路２２２２により）。
【００７９】
図８では、室内ＶＲＦユニット２２０４は冷却モードで動作するように示される。冷却モードでは、冷媒は冷却ライン２２２４を介し室内ＶＲＦユニット２２０４へ供給される。冷媒は、膨張バルブ２２１８により冷たい低圧状態へ膨張され、そして建物内の部屋またはゾーンから熱を吸収するために熱交換器２２１６（蒸発器として機能する）を貫流する。次に、加熱された冷媒は戻りライン２２２６を介し室外ＶＲＦユニット２０２へ逆流し、コンプレッサ２２０８により熱い高圧状態に圧縮される。圧縮された冷媒は、熱交換器２２１２（凝縮器として機能する）を貫流し、熱を外気へ廃棄する。冷却された冷媒は冷却ライン２２２４を介し室内ＶＲＦユニット２２０４へ供給され得る。冷却モードでは、流量調節バルブ２２２８が閉じられ得、膨張バルブ２３０は完全に開放され得る。
【００８０】
加熱モードでは、冷媒は加熱ライン２２３２を介し熱い状態の室内ＶＲＦユニット２２０４へ供給される。温熱冷媒は、熱交換器２２１６（凝縮器として機能する）を貫流し、熱を建物の部屋またはゾーン内の大気へ廃棄する。次に、冷媒は、冷却ライン２２２４を介し室外ＶＲＦユニット（図８に示す流れ方向とは反対方向）へ逆流する。冷媒は膨張バルブ２３０により冷たい低圧状態へ膨張され得る。膨張された冷媒は熱交換器２２１２（蒸発器として機能する）を貫流し、外気から熱を吸収する。加熱された冷媒は、コンプレッサ２２０８により圧縮され、熱い圧縮状態の加熱ライン２３０２を介し室内ＶＲＦユニット２２０４へ供給され得る。加熱モードでは、流量調節バルブ２２２８は、コンプレッサ２２０８からの冷媒が加熱ライン２３０２に流入し得るように完全に開放され得る。
【００８１】
図８に示すように、各室内ＶＲＦユニット２２０４は室内ユニット制御回路２２２２を含む。室内ユニット制御回路２２２２は、建物ゾーン温度設定点に応答して、または建物ゾーンへ加熱／冷却を提供する他の要求に応答して、ファン２２２０および膨張バルブ２２１８を含む室内ＶＲＦユニット２２０４の部品の動作を制御する。例えば、室内ユニット制御回路２２２２はファン２２２０をオン／オフする信号を生成し得る。室内ユニット制御回路２２２２はまた、室内ＶＲＦユニット２２０４により必要とされる伝熱容量とこの容量に対応するコンプレッサ２２０８の周波数とを決定する。室内ＶＲＦユニット２２０４がある容量の加熱または冷却を提供しなければならないということを室内ユニット制御回路２２２２が決定すると、室内ユニット制御回路２２２２は、必要とされる容量に対応するコンプレッサ周波数を含むコンプレッサ周波数要求を生成し、これを室外ユニット制御回路２１４へ送信する。
【００８２】
室外ユニット制御回路２１４は、１つまたは複数の室内ユニット制御回路２２２２からコンプレッサ周波数要求を受信し、次に例えばこれらのコンプレッサ周波数要求を合計することによりコンプレッサ全周波数に集約する。いくつかの実施形態では、コンプレッサ周波数は上限を有し、コンプレッサ全周波数が上限を越えることができないようにする。室外ユニット制御回路２１４は、例えばコンプレッサのＤＣインバータコンプレッサモータに与えられる入力周波数としてコンプレッサ全周波数をコンプレッサへ提供する。したがって、室内ユニット制御回路２２２２および室外ユニット制御回路２１４は共同して、加熱／冷却要求に整合するようにコンプレッサ周波数を変調する。室外ユニット制御回路２１４はまた、流量調節バルブ２２２８および膨張バルブ２３０のバルブ位置、コンプレッサ電力設定点、冷媒流量設定点、冷媒圧力設定点（例えば圧力センサ２３０６により測定される圧力の差圧設定点）、オン／オフ命令、ステージング命令を制御する信号、またはコンプレッサ２２０８の動作に影響を与える他の信号、およびファン速度設定点、ファン電力設定点、気流設定点、オン／オフ命令、またはファン２２１０の動作に影響を与える他の信号を含むファン２２１０へ提供される制御信号を生成し得る。
【００８３】
室内ユニット制御回路２２２２および室外ユニット制御回路２１４は、制御回路２２１４、２２２２により生成されるまたはそれへ提供される１つまたは複数の制御信号のデータ履歴を格納および／または提供し得る。例えば、室内ユニット制御回路２２２２は、生成されたコンプレッサ要求周波数、ファンオン／オフ時間および室内ＶＲＦユニット２２０４オン／オフ時間のログを格納および／または提供し得る。室外ユニット制御回路２１４は、コンプレッサ要求周波数および／またはコンプレッサ全周波数およびコンプレッサ実行時間のログを格納および／または提供し得る。
【００８４】
ＶＲＦシステム２２００は、室外メータ２２５２および室内のメータ２２５４を介しエネルギーグリッド２２５０により供給される電力で動作するものとして示される。様々な実施形態によると、エネルギーグリッド２２５０は、電力の任意の供給源（例えば公益事業会社により維持され、１つまたは複数の電力プラントにより電力が供給される電気グリッド）である。室外メータ２２５２は、室外ＶＲＦユニット２０２の時間の経過に伴う消費電力を例えばキロワット時（ｋＷｈ）で測定する。室内メータ２２５４は室内ＶＲＦユニット２２０４の時間の経過に伴う消費電力を例えばｋＷｈで測定する。ＶＲＦシステム２２００は、電力を供給する公益事業会社により課金されるエネルギー消費費用を室外メータ２２５２および／または室内メータ２２５４の測定消費電力に基づき発生する。電力の価格（例えばｋＷｈ当たりドル）は時間の経過に伴って変動し得る。
【００８５】
ＶＲＦシステム２２００はまた、システムマネージャ５０２を含む。図１２〜１３を参照して以下に詳細に説明されるように、システムマネージャ５０２は居住者快適性も維持しながらＶＲＦシステム２２００のエネルギー消費費用を最小化するように構成される。
【００８６】
窓空調機
次に図９を参照すると、例示的実施形態による窓空調機２３００が示される。窓空調機２３００は、建物の外壁２３０２に跨るように建物の窓に取り付けられるように構成される。したがって、窓空調機２３００は、室内（すなわち建物内）と室外（すなわち建物外）との両方へ気流を供給および／またはそれらから空気を受け取り得る。窓空調機２３００は時に、当該技術分野では室空調機とも呼ばれる。
【００８７】
窓空調機２３００は、熱を室内空気から外気へ転送するヒートポンプとして働く。図９に示すように、窓空調機２３００は室内空気を取り入れ、冷却された空気を部室内へ出力する。窓空調機２３００はまた、外気を取り入れ、排気を建物の外に出力する。窓空調機２３００は、コンプレッサ、復水器、蒸発器、および外壁２３０２を横断する（すなわち室内から室外への）熱の転送を容易にする１つまたは複数のファンを含み得る。したがって、窓空調機２３００は室内空気の温度を温度設定点に向かって低下させるように構成される。
【００８８】
窓空調機２３００は、熱を外壁２３０２を横断して転送するように操作する際にエネルギーグリッド２２５０から電力を消費する。窓空調機２３００は、例えば温度設定点に基づき様々なレベルの冷却を建物へ提供するために様々な電力で動作するように制御可能かもしれない。窓空調機２３００はまた、必要に応じオン／オフされ得る。したがって、窓空調機２３００は、より多くの冷却を提供する際により多くの電力を、より少ない冷却を提供する際により少ない電力を消費する。
【００８９】
システムマネージャ５０２は、窓空調機２３００の制御信号を提供するとともに窓空調機２３００からデータを受信するために窓空調機２３００へ通信可能に結合される。例えば、システムマネージャ５０２は温度設定点を窓空調機２３００へ提供し得る。システムマネージャ５０２は図１２〜１３を参照して詳細に説明される。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は窓空調機２３００に一体化される。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は複数の窓空調機２３００を遠隔的に（例えばクラウドサーバ上で）操作および／またはサービスする。
【００９０】
室空調システム
次に図１０を参照すると、例示的実施形態による室空調システム２４００が示される。室空調システム２４００は建物の部屋の冷却を提供する。室空調システム２４００は室外ユニット２４０２および室内ユニット２４０４を含む。室外ユニット２４０２は、室内ユニット２４０４が建物の外壁２３０２により室外ユニット２４０２から分離されるように、建物の外に位置し、一方室内ユニット２４０４は建物の内部に位置する。室内ユニット２４０４は外壁２３０２の室内面上に取り付けられ得る。室内ユニット２４０４および室外ユニット２４０２は制御信号およびデータを交換するようへ通信可能に結合される。室内ユニット２４０４はまた、室外ユニット２４０２を介し電力を受け取り得、その逆も正しい。
【００９１】
室外ユニット２４０２は冷媒を冷却するためにエネルギーグリッド２２５０から電力を消費する。次に、冷媒は、室外ユニット２４０２から室内ユニット２４０４へ外壁４０６を貫通するパイプ２４０８を通して送られる。ファン２４１０は、熱を部屋から冷媒へ転送するために空気を部屋からパイプ２４０８全体にわたって吹き付ける。次に、冷媒は、室外ユニット２４０２へ逆流し、ここで再冷却され室内ユニット２４０４へ循環して戻る。したがって、室空調システム２４００は、熱を室内から室外へ外壁２３０２全体にわたって転送するように操作する。
【００９２】
室外ユニット２４０２および室内ユニット２４０４は部屋の温度設定点を追跡するように制御され得る。例えば、室外ユニット２４０２は、冷媒流の可変速度および／または様々な冷媒温度を室内ユニット２４０４へ提供するために様々な電力で動作するように制御され得る。ファン２４１０は様々な速度で動作するように制御され得る。室空調システム２４００はまた、必要に応じオン／オフするように制御可能である。したがって、室空調システム２４００は、より多くの冷却を部屋へ提供する際により多くの電力をエネルギーグリッド２２５０から消費する。
【００９３】
システムマネージャ５０２は、室空調機システム２４００の制御信号を提供するとともにデータを室空調機システム２４００から受信するために室外ユニット２４０２および／または室内ユニット２４０４へ通信可能に結合される。例えば、システムマネージャ５０２は温度設定点を室空調機システム２４００へ提供し得る。システムマネージャ５０２は図１２〜１３を参照して詳細に説明される。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は室外ユニット２４０２および／または室内ユニット２４０４に一体化される。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２は複数の室空調機システム２４００を遠隔的に（例えばクラウドサーバ上で）操作および／またはサービスする。
【００９４】
パッケージ化空調機
次に図１１を参照すると、例示的実施形態によるパッケージ化空調機システム２５００が示される。パッケージ化空調機システム２５００は、パッケージ化空調機２５０４、吸気ベント２５０６、および冷気ダクト２５０８を含む。パッケージ化空調機２５０４は室外に位置し、一方、吸気ベント２５０６および冷気ダクト２５０８は、空気がパッケージ化空調機２５０４と建物の内部との間に流れ得るようにするために、パッケージ化空調機２５０４から建物の外壁２３０２を貫通する。
【００９５】
パッケージ化空調機システム２５００は、吸気ベント２５０６を介し建物の内部から室内空気を吸い込むためにエネルギーグリッド２２５０から電力を消費し、空気を冷却するために室内空気から熱を除去し、冷気を冷気ダクト２５０８へ供給する。パッケージ化空調機システム２５００は熱を外気へ追い出す。冷気ダクト２５０８は、建物の室内気温を下げるために、冷気が外壁２３０２を横断して流れ、建物の空気内に流れることを可能にする。
【００９６】
パッケージ化空調機２５０４は建物の温度設定点を追跡するように制御され得る。例えば、パッケージ化空調機２５０４は、様々な温度の冷気および／または様々な流速の冷気を冷気ダクト２５０８へ供給するために様々な電力で動作し得る。パッケージ化空調機２５０４は、より高い比率の電力消費量で動作することによりおよび／またはより多くの時間の間動作することにより多くの冷却を部屋へ提供する際に、エネルギーグリッド２２５０からより多くの電力を消費する。
【００９７】
システムマネージャ５０２は、室空調機システム２４００の制御信号を提供するとともにパッケージ化空調機２５０４からデータを受信するためにパッケージ化空調機２５０４へ通信可能に結合される。例えば、システムマネージャ５０２は温度設定点をパッケージ化空調機２５０４へ提供し得る。システムマネージャ５０２は図１２〜１３を参照して詳細に説明される。いくつかの実施形態では、システムマネージャ５０２はパッケージ化空調機２５０４に一体化される。いくつかの実施形態では、パッケージ化空調機２５０４は複数の室空調機システム２４００を遠隔的に（例えばクラウドサーバ上で）操作および／またはサービスする。
【００９８】
ニューラルネットワークを備えたシステムマネージャ
次に図１２を参照すると、例示的実施形態によるシステムマネージャ５０２のブロック図が示される。図１２は、機器６００およびセンサ６０２へ通信可能に結合されたシステムマネージャ５０２を示す。様々な実施形態によると、機器６００は、図１〜５に示す様々なＨＶＡＣ機器（例えばＨＶＡＣシステム１００、水供給側システム２００、空気供給側システム３００およびその部品）、図６〜７のＶＲＦシステム２１００、図８のＶＲＦシステム２２００、図９の窓空調機２３００、図１０の室空調システム４００、および／または図１１のパッケージ化空調機システム２５００含む。いくつかの実施形態では、機器６００は複数の窓空調機２３００、室空調システム２４００、および／またはパッケージ化空調機システム２５００を含む。例えば、機器６００は室、建物、またはキャンパスの１つまたは複数の可変状態または条件（建物内部の気温）に影響を与えるように動作可能である。機器６００が複数の機器を含む場合、複数の機器の１つまたは複数は所定時刻にオフラインになり得る。機器６００は、オフラインまたはオンラインステータスをシステムマネージャ５０２へ提供するように構成され得る。
【００９９】
センサ６０２は、機器６００およびシステムマネージャ５０２の動作を手助けする測定結果を提供する。センサ６０２は、温度センサ、湿度センサ、気流速度センサ、占有カウンタなどを含み得る。センサ６０２は、建物の室内気温、建物の外部の外気温、建物の内部の湿度、建物の外部の湿度、建物内の人の数などを測定し得る。センサ６０２は、この測定データを収集し、これをシステムマネージャ５０２へ提供する。センサ６０２はまた、測定データを機器６００へ提供し得る。
【０１００】
システムマネージャ５０２はディスパッチ生成回路６０４を含むように示される。ディスパッチ生成回路６０４は、センサ６０２からリアルタイム測定結果をそして機器６００から機器ステータス情報を受信し、そして、機器６００の経済的ディスパッチを生成するためにこれらの測定結果およびステータスデータを処理する。本明細書で使用されるように、経済的ディスパッチ（制御ディスパッチ）は、機器６００の制御入力（例えば温度設定点、スケジュール、湿度設定点、気流設定点、電力レベル、オン／オフセッティング、ダンパ位置、ファン速度、コンプレッサ周波数、資源消費割り振り）の任意の集合、組、またはグループを指す。
【０１０１】
ディスパッチ生成回路６０４は、測定結果および機器ステータス情報と、居住者快適性を達成する一方で公益価格を最小化する経済的ディスパッチとを関連付けるためにニューラルネットワークを使用する。ニューラルネットワークでは、人工ニューロンのネットワークが隣接ニューロンへ信号を送信することを許容される。人工ニューロンが信号を受信すると、ニューロンはこの信号を処理し、次に、出力を様々な隣接ニューロンへ伝達する。ニューロンの出力はその入力の合計に応じて計算され得る。特定ニューロン間で送信される信号の強度はニューラルネットワークの一組の学習された重み付けにより影響を与えられ得る。ニューロン同士は結合して、入力データを出力信号へ変換するためにトレーニングされ得るニューラルネットワークを形成する。いくつかの実施形態では、ニューラルネットワークは、効率を改善するために層およびプール化を使用する畳み込みニューラルネットワークである。図１３を参照して以下に詳述されるように、学習された重み付けはオフライントレーニングシステムによりディスパッチ生成回路６０４へ提供され得る。
【０１０２】
ディスパッチ生成回路６０４により操作されるニューラルネットワークは、測定結果およびステータスに基づき経済的ディスパッチを生成する伝統的手法より実質的に効率的であり、より少ない計算資源を必要とし得る。したがって、ディスパッチ生成回路６０４は、システムマネージャ５０２が例えばＨＶＡＣシステム１００、水供給側システム２００、空気供給側システム３００、ＶＲＦシステム２１００、ＶＲＦシステム２２００、窓空調機２３００、室空調システム、および／またはパッケージ化空調機システム２５００と共に、利用可能計算資源を所与として、洗練されたディスパッチがリアルタイムオンライン制御には以前複雑過ぎた場所に配備されることを可能にし得る。
【０１０３】
決定論的規則がユーザにより規定される従来の計算プログラムとは対照的に、ニューラルネットワークは通常、入力データと出力信号との間の望ましい関連付けをするために「トレーニング」される。ニューラルネットワークをトレーニングすることは、ニューラルネットワークに入力と出力との間の望ましい関連付けをさせる一組の学習された重み付けを学習する際にニューラルネットワークを手助けすることを含む。ニューラルネットワークは通常、ニューラルネットワークがモデル化しようとするシステムの入力および出力の現実世界トレーニングデータ（例えば測定されたデータ）のデータセットを使用することによりトレーニングされる。しかし、加熱および／または冷却を本明細書で説明された建物へ提供する文脈では、広範囲な一組のトレーニングデータは数か月または数年間のデータを必要とし得るが、建物が直面し得るすべての状況（例えば極端な気象事象、まれな機器故障）をカバーしないかもしれない。したがって、機械学習およびニューラルネットワークへの従来の手法はシステムマネージャ５０２および機器６００と共に使用するには不適当かもしれない。しかし、図１３を参照して以下に詳述されるように、本開示は、建物機器（例えば機器６００）がこれらのチャレンジに対処するためのモデル駆動型深層学習のためのシステムおよび方法を導入する。
【０１０４】
次に図１３を参照すると、例示的実施形態によるオフライントレーニングシステム７００が示される。オフライントレーニングシステム７００は、オンライン制御に使用されるディスパッチ生成回路６０４へ提供すべき１つまたは複数組の学習された重み付けを生成するためにモデル駆動型深層学習プロセスを実行するように構成される。オフライントレーニングシステム７００はトレーニング最適化プログラム回路７０２およびシステムモデルシミュレータ回路７０４を含む。
【０１０５】
システムモデルシミュレータ回路７０４は、経済的ディスパッチ（例えば機器設定点および動作点）および所与のシナリオに基づきシステム（すなわち機器６００、および機器６００によりサービスされる建物またはキャンパス）のシミュレーションを実行するように構成される。各シナリオは一組の模擬測定結果（例えば内部気温、外気温）および機器ステータス（例えば、どの機器６００がオンラインまたはオフラインであるかの指標）を含む。システムモデルシミュレータ回路７０４は、経済的ディスパッチ、模擬測定結果、および機器ステータスをシステムモデルへ適用する。システムモデルは、建物機器を制御するためのモデル予測制御手法において使用される１つまたは複数のモデルと同じまたはそれに似ているモデルであり得る。例えば、本システムモデルは、参照のためその全体を本明細書に援用する２０１８年４月１４日出願の（特許文献１）、“ＢＵＩＬＤＩＮＧ  ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  ＳＹＳＴＥＭ  ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩ−ＳＴＥＰ  ＡＨＥＡＤ  ＥＲＲＯＲ  ＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮ”に記載のシステムモデルとして特定され得る。
【０１０６】
システムモデルシミュレータ回路７０４は、ある期間にわたる費用を決定するためにこの期間のモデルを使用してシミュレーションを実行する。費用は、この期間にわたる機器６００の電力消費量、この期間にわたる資源消費の公益価格、様々なインセンティブベース要求応答プログラム、需要電力料金、および／または例えば参照のためその全体を本明細書に援用する２０１７年２月７日出願の（特許文献２）に記載の経済的費用関数内の様々な他の項または変数により規定され得る。例えば、費用は、居住者快適性を費用に取り込むペナルティ関数を含む費用関数により（例えば気温が快感温度範囲の外にあると費用を増加することにより）決定され得る。本明細書で使用される用語「費用」は任意のこのような数式を指し得る。したがって、システムモデルシミュレータ回路７０４は、トレーニング最適化プログラム回路７０２から経済的ディスパッチとシナリオとを受信し、費用をトレーニング最適化プログラム回路７０２へ戻す。換言すれば、システムモデルシミュレータ回路は、どのように建物システムが規定シナリオ下で規定経済的ディスパッチに応答するかをシミレーションし、そして所定期間にわたって発生されるであろう費用を予測する。
【０１０７】
トレーニング最適化プログラム回路７０２は、以下に詳述されるように、多様な模擬測定結果および多様な機器ステータスの費用を最小化する学習された重み付けを決定するように構成される。トレーニング最適化プログラム回路７０２は、ディスパッチ生成回路６０４による使用のための、学習された重み付けを生成する。トレーニング最適化プログラム回路７０２により生成される学習された重み付けは、ディスパッチ生成回路６０４により生成される経済的ディスパッチが機器６００を制御して費用を最小化するように、ニューラルネットワークを調節し得る。トレーニング最適化プログラム回路７０２は、システムモデルシミュレータ回路７０４と通信可能であり、オフラインディスパッチ生成回路７０６、シナリオ回路７０８、および重み付け選択回路７１０を含む。
【０１０８】
シナリオ回路７０８は、様々なシナリオを生成し、シナリオをオフラインディスパッチ生成回路７０６へ提供するように構成される。シナリオ回路７０８により生成されるシナリオは、図１３のオンラインディスパッチ生成回路６０４への入力として示されるリアルタイムステータスおよび測定結果のそれぞれの値を含む。例えば、シナリオは、オフラインであり得る機器の指標だけでなく室内気温、外気温、相対湿度などの値を含み得る。したがって、シナリオ回路７０８は、オンライン制御のためにディスパッチ生成回路６０４へ提供される同じタイプの入力をオフラインディスパッチ生成回路７０６へ提供する。シナリオはまた、システムモデルシミュレータ回路７０４へ提供され得る。シナリオ回路７０８は、オフラインディスパッチ生成回路７０６に幅広いシナリオを提供するためにシナリオを変更（すなわち、測定結果のステータスおよび値を変更）し得る。
【０１０９】
重み付け選択回路７１０は、オフラインディスパッチ生成回路７０６により使用される重み付けを変更し、学習された重み付けへの収束を促進するように構成される。重み付け選択回路７１０はシステムモデルシミュレータ回路７０４から費用を受信し、重み付け選択回路７１０は、オフラインディスパッチ生成回路７０６へ提供する新しい重み付けを選択する際にこの費用を使用する。重み付け選択回路７１０は、学習された重み付けを決定するために傾斜降下（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ）または確率的傾斜降下（ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｄｅｓｃｅｎｔ）手法に従い得る。このような場合、学習された重み付けは費用極値（例えば最小費用）に対応する。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、一組の学習された重み付けは一組の機器ステータス毎に決定される。すなわち、オンライン機器とオフライン機器との組合せ毎に、重み付け選択回路７１０は対応する一組の学習された重み付け（例えばオンラインおよびオフライン機器の組合せ毎に異なるニューラルネットワークモデル）を決定する。オンライン制御では、ディスパッチ生成回路６０４は、現在の一組の機器ステータスを決定し、それに応じて、対応する一組の学習された重み付けを適用し得る。次に、リアルタイム測定結果は、経済的ディスパッチを生成するためにそれらの学習された重み付けにより調節されるニューラルネットワークにより処理され得る。
【０１１１】
図１３に示すように、シナリオ回路７０８により提供されるシナリオはオフラインディスパッチ生成回路７０６のニューラルネットワークへの入力であり、経済的ディスパッチはニューラルネットワークの出力である。重み付け選択回路７１０は、システムモデルシミュレータ回路７０４により生成される費用に基づき重み付けを決定する。シナリオ回路７０８は、多数のシナリオ（現実世界データ内には見出すのが困難であり得るシナリオを含む）が現実世界において発生するのを待つ必要なく、トレーニングシステム７００がこのようなシナリオ（現実世界データ内には見出すのが困難であり得るシナリオを含む）へ露出されることを可能にする。さらに、システムモデルシミュレータ回路７０４は、現実世界費用データを待つ必要性をシミュレーション費用を生成することにより置換する。したがって、シナリオ回路７０８とシステムモデルシミュレータ回路７０４は共同して、モデルベースデータを使用することによりニューラルネットワークのトレーニングを促進する。したがって、現実世界データがニューラルネットワークをトレーニングするのに不十分であっても、トレーニングシステム７００は、ディスパッチ生成回路６０４による使用のための、学習された重み付けを確実に生成する。
【０１１２】
図１２を再び参照すると、トレーニングシステム７００により生成される学習された重み付けはディスパッチ生成回路６０４へ提供される。ディスパッチ生成回路６０４は、学習された重み付けをディスパッチ生成回路６０４のニューラルネットワーク内に適用する。したがって、ディスパッチ生成回路６０４は、一組のリアルタイム機器ステータスおよび測定値（すなわち、実際の一組の建物機器を制御するためにオンラインで動作する現実世界シナリオ）を受信し、費用（例えば資源消費費用またはいくつかの他の費用関数）を最小化する経済的ディスパッチを生成するように構成される。ニューラルネットワークおよびディスパッチ生成回路６０４は伝統的オンライン制御方法より実質的に少ない計算能力を必要とし得るので、システムマネージャ５０２は、伝統的手法を使用する制御システムと比較して、より効率的であり、より少ないエネルギーを消費し、そしてより安いコンピューティング部品を含み得る。
【０１１３】
例示的な実施形態の構成
様々な例示的実施形態に示されたシステムおよび方法の構造、配置は単に例示的である。この開示ではほんのわずかだけの実施形態を詳細に説明してきたが、多くの変更形態（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および割合、パラメータの値、取り付け方法、材料の使用、色、配向などの変化）が可能である。例えば、要素の位置を逆にするかまたは別の方法で変化させることができ、個別の要素または位置の性質または数を変更するかまたは変化させることができる。したがって、そのような変更形態はすべて本開示の範囲内に含まれるように意図されている。いかなるプロセスまたは方法工程の順序または並びも代替の実施形態に従って変更され得るまたは並べ替えられ得る。本開示の範囲から逸脱することなく、例示的実施形態の設計、動作条件および配列における他の置換、変更、変化および省略がなされ得る。
【０１１４】
本明細書で使用される用語「回路」は、本明細書で説明された機能を実行するように構造化されたハードウェアを含み得る。いくつかの実施形態では、各「回路」は、本明細書で説明された機能を実行するようにハードウェアを構成するための機械可読媒体を含み得る。回路は、限定しないが処理回路系、ネットワークインタフェース、周辺デバイス、入力デバイス、出力デバイス、センサなどを含む１つまたは複数の回路系部品として具現化され得る。いくつかの実施形態では、回路は、１つまたは複数のアナログ回路、電子回路（例えば集積回路（ＩＣ）、ディスクリート回路、システムオンチップ（ＳＯＣ：ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ）回路）、通信回路、ハイブリッド回路、および任意の他のタイプの「回路」の形式を採用し得る。この点に関し、「回路」は、本明細書で説明された動作を遂行するためのまたはその実現を容易にするための任意のタイプの部品を含み得る。例えば、本明細書で述べた回路は、１つまたは複数のトランジスタ、論理ゲート（例えばＮＡＮＤ、ＡＮＤ、ＮＯＲ、またはＸＯＲ、ＮＯＴ、ＸＮＯＲなど）、抵抗器、マルチプレクサ、レジスタ、キャパシタ、インダクタ、ダイオード、配線等々を含み得る。
【０１１５】
「回路」はまた、１つまたは複数のメモリデバイスへ通信可能に結合された１つまたは複数のプロセッサを含み得る。この点に関し、１つまたは複数のプロセッサは、メモリ内に格納された命令を実行し得る、またはそうでなければ１つまたは複数のプロセッサへアクセス可能な命令を実行し得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサは様々なやり方で具現化され得る。１つまたは複数のプロセッサは、少なくとも本明細書で説明された動作を実行するのに十分なやり方で構築され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサは複数の回路により共有され得る（例えば、回路Ａおよび回路Ｂが同じプロセッサを含み得るまたはそうでなければ共有し得、いくつかの例示的実施形態では、メモリの様々な領域を介し格納されるまたはそうでなければアクセスされる命令を実行し得る）。その代りにまたは追加的に、１つまたは複数のプロセッサは、１つまたは複数のコプロセッサとは独立にいくつかの動作を実行するように構造化され得る。他の例示的実施形態では、２つ以上のプロセッサが、独立した、並列の、パイプライン化された、またはマルチスレッド化された命令実行を可能にするためにバスを介し結合され得る。各プロセッサは、１つまたは複数の汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、またはメモリにより提供される命令を実行するように構造化された他の好適な電子データ処理部品として実装され得る。１つまたは複数のプロセッサは、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ（例えばデュアルコアプロセッサ、トリプルコアプロセッサ、クワッドコアプロセッサなど）、マイクロプロセッサなどの形式を採用し得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサは装置外にあってもよく、例えば１つまたは複数のプロセッサは遠隔プロセッサ（例えば、クラウドベースプロセッサ）であり得る。その代りにまたは追加的に、１つまたは複数のプロセッサは装置の内部および／または局所に存在し得る。この点に関し、その所与の回路または部品は、局所的に（例えばローカルサーバ、ローカルコンピューティングシステムなどの一部として）または遠隔的に（例えばクラウドベースサーバなどの遠隔サーバの一部として）配置され得る。そのために、本明細書で説明した「回路」は１つまたは複数の場所全体にわたり分散された部品を含み得る。本開示は、様々な動作を遂行するためのいかなる機械可読媒体における方法、システムおよびプログラム製品をも企図する。本開示の実施形態は、既存のコンピュータプロセッサを使用して、このまたは別の目的のために組み込まれた適切なシステム用の専用コンピュータプロセッサによって、あるいは、配線接続されたシステムによって実装することができる。本開示の範囲内の実施形態は、格納された機械実行可能命令またはデータ構造を保持するかまたは有するための機械可読媒体を含む��ログラム製品を含む。そのような機械可読媒体は、汎用もしくは専用コンピュータまたはプロセッサを伴う他の機械によるアクセスが可能な利用可能ないかなる媒体でもあり得る。例示として、そのような機械可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、あるいは、機械実行可能命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを保持または格納するために使用することができ、汎用もしくは専用コンピュータまたはプロセッサを伴う他の機械によるアクセスが可能な他の任意の媒体を含み得る。上記の組合せもまた、機械可読媒体の範囲内に含まれる。機械実行可能命令は、例えば、ある特定の機能または機能グループを汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは専用処理機械に実行させる命令およびデータを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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