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龙图腾网获悉杭州电子科技大学申请的专利一种基于三维流体传热的储水式电热水器设定温度控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116839229B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310606701.9，技术领域涉及：F24H15/156；该发明授权一种基于三维流体传热的储水式电热水器设定温度控制方法是由张嘉辰;鄢腊梅;黄笑成;朱锴臻;戴钧枢;王岩;袁友伟设计研发完成，并于2023-05-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于三维流体传热的储水式电热水器设定温度控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种基于三维流体传热的储水式电热水器设定温度控制方法。构建电热水器水温变化函数；构建三维流体传热模型；列出能量平衡方程并得出模型的温度迭代公式；建立连续性方程；对连续性方程遍历求解以获得最小设定温度。本发明建立热传导方程和质量交换方程，并将其离散化进行求解，通过对于水体的上下流动，相邻之间节点的传热和加热管的加热效应模拟洗澡时水温变化，真实还原热水器内部温度变化，求解得到合适设定温度，既保证用户洗澡时水温舒适，又节省电量。本发明使用三维流体传热方程并结合内胆温度场传热模型，高效可靠地预测热水器设定温度，求解得到合适设定温度，既能够保证用户洗澡时水温舒适，又能够节省电量。

本发明授权一种基于三维流体传热的储水式电热水器设定温度控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于三维流体传热的储水式电热水器设定温度控制方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤1：构建电热水器水温变化函数； 步骤2：构建三维流体传热模型； 步骤2.1：计算进入储水箱和流出储水箱的冷水和热水的流量γ； 步骤2.2：建立三维流体传热模型； 步骤2.2.1构建三维流体传热方程： 假设储水式电热水器内的水温下降到T0-t1时会开始加热，T0为设定温度，t1为设定值，由于储水箱内胆之中的温度存在分层现象，由此造成了自然对流的产生；而又由于洗澡过程中冷水进水口在不断的往储水箱内胆灌入冷水，同时热水也从顶部的出水口向外流出，整体存在一个自下向上的强制对流；储水式电热水器内水流温度传递满足三维流体的传热方程，如下式所示： 其中ξ为介质热扩散率，Fx,y,z为热源在点x,y,z处产生的热量，ρ为水的密度，c为水的比热容，u,v,w分别为水流过质点时x,y,z方向的分速度； 因为水流的方向只有z轴方向即u＝0,v＝0，为了进一步简化模型，将维度降低只考虑x与z的方向上的温度变化，则式8进一步简化为： 步骤2.2.2建立热水器工作状态方程： 假设洗澡时将热水器壁体散热考虑成一个冷源，使其作用与加热器等效，即Fx,y,z为加热器加热功率与壁体散热功率相减的结果；此时壁体完全隔热，则有： 洗澡时热水器中最底层的水温恒为凉水温度即室温：Tz＝0＝tf 因此，得三维流体传热模型为： 为了更加清晰的描述热水器工作的整个过程，构造控制项a,b，其中: 则热水器的工作状态表示为如下式： 其中表示为洗澡时水的对流传热与热传导，表示为加热器加热，表示为热水器壁体的自然散热； 步骤3：构建能量平衡方程，并得出模型的温度迭代过程； 将热水器内胆在水平方向上划分为M列，在竖直方向上划分为N行，则整个内胆可以看作由N*M个节点所组成，需要对每个节点的能量变换进行求解，最终获得各个节点的温度迭代过程； 步骤4：建立连续性方程： 由于洗澡过程中的热水器顶部最低温度值需要大于淋浴最低温度T温，则根据三维传热模型13和温度迭代过程可知目标函数以及约束条件： 其中，表示电源开启时的水温变化情况，表示自然散热的水温变化情况，表示在洗澡，但是水温未低于设定温度5℃时的水温变化，表示洗澡时水温低于设定温度5℃时的水温变化，表示约束条件，T温即不同季节中洗澡所需热水最低温度； 步骤5：对连续性方程遍历求解以获得最低设定温度和电量消耗： 步骤5.1初始化随机生成T0； 步骤5.2假设热水器各时刻的顶层温度在洗澡过程的最小值与淋浴出水温度相同，根据目标函数25计算洗澡时热水器各时刻的顶层温度； 步骤5.3从上述各时刻的顶层温度中筛选出最小值，判断最小值是否高于T温，若高于T温则更新T0＝T0-a，a表示温度步长，迭代次数count＝count+1,并返回步骤5.2，反之则判断当前迭代次数count是否为1，若是则更新T0＝T0+a，，迭代次数count＝count+1,并返回步骤5.2，若否则输出上一次迭代的T0作为最优设定温度T'； 步骤5.4根据最优设定温度T'代入到温度迭代过程，进一步获取当日电热水器加热时间t热；将电热水器功率P与t热相乘获取耗电量。

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