【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及供暖系统，尤其涉及多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统。
技术介绍
1、在现代供暖系统的发展中，面临着提高能源效率、降低环境影响和满足用户个性化需求等挑战。传统的供暖系统通常依赖单一能源，如电或天然气，这不仅能源成本高，而且对环境产生较大影响。随着可再生能源技术的进步，太阳能作为一种清洁能源越来越受到重视。然而，单独使用太阳能供暖系统在能源供应的连续性和稳定性方面存在局限性，特别是在光照不足或气候变化激烈的情况下。
2、为了解决这些问题，出现了结合多种能源的供暖系统设计。这些系统旨在通过整合不同的能源来源，如太阳能和热泵，以提高能源利用效率和系统的可靠性，然而，如何高效地管理和调配各种能源成为了关键的技术挑战。特别是，需要智能地处理和分析来自不同能源模块的数据，以及用户行为和环境变化的数据，从而实现能源的最优化使用和用户舒适度的最大化。
3、针对这一挑战，开发了一种包含自适应能源分配模块的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，系统利用先进的数据分析和机器学习技术，自动调整能源分配，优化供暖效率，同时考虑环境保护和用户个性化需求。
技术实现思路
1、基于上述目的，本专利技术提供了多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统。
2、多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，包括：
3、太阳能收集模块：负责收集太阳能并转换为热能，适用于各种气候条件下的能量捕获；
4、热泵模块：利用外界低温热源(地热或空气)以提高能源效率，在低
5、储能模块：用于存储从太阳能收集模块和热泵模块获取的多余热能，确保能量的连续供应；
6、自适应能源分配模块：根据实时能源供应(太阳能的强度和热泵的效率)和用户需求智能地调节能源分配，通过分析能源产出、储存状况以及预测的短期能源需求，优化能源的使用，减少浪费，并提高整体供暖系统的效率；
7、用户界面：提供系统状态显示和用户设置功能，允许用户根据个人偏好调整供暖设置，并展示自适应能源分配模块的实时数据和调节效果。
8、进一步的，所述太阳能收集模块具体包括：
9、采用光热转换材料，具有高太阳能吸收率和低热辐射损失特性，能够将太阳光转换为热能；
10、配备智能跟踪单元，根据太阳的位置自动调整角度，以最大化太阳能的捕获；
11、考虑不同气候条件影响，进行防雨雪设计、防冰冻保护以及抗风设计。
12、进一步的，所述热泵模块具体包括：
13、高效率热交换器技术：采用平板或螺旋式热交换器，且热交换器材料选用铜或铝合金，以提高热交换效率，热交换器包括翅片结构，以增大热交换面积，提升从外界低温源(外部空气或地下水)中吸收热量的能力；
14、低温运行适应性：使用具有低蒸发点的制冷剂，采用变频压缩机技术根据外界温度和需求自动调节运行速度；
15、集成温度传感网络，包括多个第一温度传感器，实时监测外界温度和内部温度，采用模糊逻辑控制算法，实时调整热泵的运行参数。
16、进一步的，所述储能模块具体包括：
17、多功能热储存技术：储能模块采用相变材料(pcm)热储存材料，能够在吸收热能时改变物理状态(从固体转变为液体)；
18、热能收集和转移系统：设计热交换网络，用于从太阳能收集模块和热泵模块接收热能；
19、温度监控与控制：储能模块装备有第二温度传感器和控制子模块，实时监控储存介质的温度，控制子模块根据储存的热能量和需求自动调整热能的收集和释放，确保能量供应的连续性和稳定性；
20、热绝缘设计：储能单元采用聚氨酯泡沫隔热材料，最小化热能损失。
21、进一步的，所述热交换网络具体包括：
22、热交换网络的布局：设计为多回路布置，每个回路负责从太阳能收集模块热源或热泵模块热源收集热能，回路布置考虑最短流动路径和最优的流体动力学特性，以减少热能在传输过程中的损失，热交换器采用平板式热交换器；
23、热能储存单元接口：热交换网络与储能模块的接口设计为高效率传热面，以便将收集的热能转移到储能单元，接口设计考虑热膨胀和收缩。
24、进一步的，所述自适应能源分配模块具体包括：
25、实时能源监测和分析：基于多模态传感器，用于实时监测太阳能的强度、热泵的运行效率、储能模块的热能存储量，通过收集的数据，实时分析当前的能源供应状况，包括太阳能产出和热泵的热效率；
26、用户需求的动态评估：通过用户界面收集用户设定的温度需求和使用模式，考虑用户的日常活动模式，预测短期内的能源需求，从而进行精确能源分配。
27、进一步的，所述多模态传感器包括：
28、太阳能强度监测：
29、光强传感器(光电池)，用于测量太阳光的强度，检测不同波长的太阳光辐射，提供关于当前太阳能强度的实时数据，第三温度传感器，安装在太阳能收集板上，用于监测板的温度，评估太阳能板吸收太阳能的效率；
30、热泵运行效率监测传感器：
31、压力传感器，安装在热泵的压缩机和制冷剂循环系统中，监测制冷剂的压力，压力数据用于评估热泵系统的运行状态和效率，流量传感器，用于监测制冷剂在热泵系统中的流量，基于监测到的流量大小和稳定性判断热泵效率；
32、储能模块的热能存储量监测传感器：
33、热量流传感器，安装在储能模块的输入和输出管道上，用于测量进出储能模块的热量流量，第四温度传感器，部署在储能介质内部及其周边，以监测储能介质的当前温度，用于计算储存的热量，并评估热能的释放和吸收效率。
34、进一步的，所述用户需求的动态评估中基于长短期记忆网络模型lstm来预测短期内的能源需求，具体包括：
35、模型变量如下：
36、外部环境变量：包括外部温度t外部、湿度h外部、风速w外部；
37、用户行为变量：设定温度t设定、活动模式p活动；
38、历史能源使用：过去的能源使用数据e历史；
39、预测公式表示为:
40、lstm包括输入门i、遗忘门f和输出门o以及一个单元状态c，用于更新和调节信息流通过lstm单元，计算如下：
41、遗忘门:决定多少之前的单元状态(ct-1)将被保留；
42、输入门:决定多少新信息被存储在单元状态中；
43、更新单元状态：结合遗忘门和输入门的信息来更新单元状态；
44、输出门:ht＝ot*tanh(ct)，决定最终输出；
45、其中，σ表示sigmoid函数，用于将值归一化到0和1之间，tanh表示双曲正切函数，用于将值归一化到-1和1之间，w和b分别表示权重和偏置，通过学习过程来调整，ht和xt分别是在时间t的输出和输入，ht为预测的能源需求，xt包括所有模型变量。
46、进一步的，还包括处理单元，所述处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述太阳能收集模块具体包括：
3.根据权利要求2所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述热泵模块具体包括：
4.根据权利要求3所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述储能模块具体包括：
5.根据权利要求4所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述热交换网络具体包括：
6.根据权利要求5所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述自适应能源分配模块具体包括：
7.根据权利要求6所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述多模态传感器包括：
8.根据权利要求7所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述用户需求的动态评估中基于长短期记忆网络模型LSTM来预测短期内的能源需求，具体包括：
9.根据权利要求6所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特
...【技术特征摘要】
1.多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述太阳能收集模块具体包括：
3.根据权利要求2所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述热泵模块具体包括：
4.根据权利要求3所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述储能模块具体包括：
5.根据权利要求4所述的多源热泵与太阳能组合供暖优化控制系统，其特征在于，所述热交换网络具体包括：
6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳畅，黄飞鸿，张泉，王加强，雷建军，谢光，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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