利索能及
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专利号: 202411396624X
申请人: 大连与时科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,包括:PVT模块,用于吸收太阳能并将太阳能转化为电能及热能;

主蓄热罐,与所述PVT模块连通;

次蓄热罐,分别与所述主蓄热罐、所述PVT模块连通;

室内供暖模块,包括电锅炉和暖气片,所述电锅炉安装在用户室内,分别与所述主蓄热罐、所述次蓄热罐连通;所述暖气片安装在用户室内,用于吸收所述电锅炉中热水的热量,并转换为空气热量;

热能回收控制模块,用于将用户排放的生活热废水与自来水进行热交换;

热水循环模块,用于控制各模块间水的输送状态及输送方向;

电力分配模块,用于根据用户的每日电量需求及所述PVT模块产出的电能对每个用户分配电能,以使消耗的总市电达到最低;

所述电力分配模块包括用户热水需求预测单元、PVT产出预测单元、电力分配单元和电力实时修正单元;所述用户热水需求预测单元用于根据用户的当前热水存量、预测的用户所需热水量计算得到用户热水需求量;所述PVT产出预测单元用于根据环境参数预测PVT模块当日产出的电能和热水量;所述电力分配单元用于根据预测的PVT模块产出电能、产出热水量以及用户热水需求量,对主蓄热罐和每个次蓄热罐分配PVT模块产出的电能,并计算每个用户所需的额外电能;所述电力实时修正单元用于根据用户实际使用的热水量对所述电力分配模块进行实时修正;

在所述用户热水需求预测单元中,用户热水需求量VL表达为:

VL=Vn‑Vsi‑Vhc

式中,Vn为用户所需热水量,Vsi为当前存水量,Vhc为热交换等价热水量,公式表达为:Vhc=ηcVhp(Thp‑T)5 /Ti

式中,ηc为热交换效率,Vhp为每日洗浴热废水总排出量,Thp为热废水的平均温度,T5为冷水温度,Ti为供暖热水温度。

2.根据权利要求1所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述PVT模块包括太阳能光伏单元和光热单元,所述光伏单元用于将太阳能转换为电能;所述光热单元用于加热自来水。

3.根据权利要求2所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述主蓄热罐与所述次蓄热罐内均安装有加热丝;所述加热丝与所述光伏单元电连接。

4.根据权利要求1所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述热水循环模块包括多个管道、电磁阀、过滤器和压力开关;多个所述管道用于连通PVT模块、主蓄热罐、次蓄热罐、室内供暖模块、用户生活用水模块和自来水系统,并使各模块间形成循环连通;所述电磁阀分别安装在所述管道上,用于控制所述管道的连通状态;所述过滤器安装在所述管道上,用于过滤管道水中的杂质;所述压力开关安装在所述管道上,用于控制管道内的水流速。

5.根据权利要求1所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述热能回收控制模块包括热废水监测单元、热废水预测单元和换热分配单元;所述热废水监测单元用于实时监测用户排出的热废水温度及流量,并将用户排出的热废水与冷废水分离;所述热废水预测单元用于根据用户使用的热水状态及当前热水温度预测下一时段的热废水排出量及平均温度;所述换热分配单元用于根据每个用户所需热水量、当前热水量以及综合废热水量计算每个用户所需的热交换量,进而根据每个用户排出的热废水进行就近按比例分配,以使综合热水需求量最低。

6.根据权利要求5所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述热废水监测单元对洗浴热废水的排出量及平均温度的预测方法如下:获取每个用户家庭的当日洗浴人数;

根据每个用户家庭的洗浴用水历史记录分析每个人的洗浴时长、用水量、洗浴温度:建立基于机器学习的洗浴预测模型,在洗浴用水历史数据中提取用户特征、环境特征、日期特征,并将这些特征作为输入,将洗浴时长、用水量、洗浴温度作为输出,对洗浴预测模型进行训练,保留满足测试精度的模型参数;根据当前用户数据、环境数据和日期数据提取出对应的当前用户特征、当前环境特征、当前日期特征,并输入训练好的洗浴预测模型中,得到对应的预测洗浴时长tb、预测用水量Vb、预测洗浴温度Tb;

根据环境温度查询热量损失率ηb及热水蒸发率ηe,进而结合预测的洗浴时长、用水量和洗浴温度计算得到每日洗浴热废水总排出量及平均温度;

则每日洗浴热废水总排出量Vhp表达为:

Vhp=Vb(1‑η)e

式中,Vb为预测用水量,ηe为热水蒸发率;

热废水的平均温度Thp表达为:

Thp=Tb‑ηb(tb‑1)/2

式中,Tb为预测洗浴温度,tb为预测洗浴时长,ηb为热量损失率。

7.根据权利要求1所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述PVT产出预测单元具体的预测步骤如下:构建基于深度学习的光照预测模型;

采集的历史环境数据并进行预处理;

将预处理后的历史环境数据进行特征提取,得到基础气象特征和日期特征;

按照预设的比例将历史环境数据划分为训练集和测试集,采用训练集对光照预测模型进行训练,并采用测试集进行验证,直至测试精度满足预设精度,保留对应的模型参数;

将近期的环境数据输入光照预测模型中,得到预测的光照数据;

根据光照数据以及PVT模块的转换效率计算出预测的产出电能Wp和热水量Qp。

8.根据权利要求1所述的一种能够进行热能回收的生活废水循环利用系统,其特征在于,所述电力分配单元的分配策略为:a、若Wp+Wpc≥Wn,则PVT产出的电能根据每个用户的用户热水需求量按比例分配;其中,Wp为预测的产出电能,Wpc为PVT模块产出热水量转换的等价电能,Wn为用户热水需求量转换的等价电能;

b、若Wp+Wpc<Wn,即在PVT产出的电能及热水量不能满足全部用户的需求量时,电力分配的策略如下:每个次蓄热罐优先对下行用户供热水;

当次蓄热罐中的热水不足时,PVT产出电能及所述主蓄热罐中的热水根据用户的一般用水比例分配,向所述次蓄热罐中输出热水,并结合冷水进行电加热。