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普渡大学工程学院的Levi Reyes Premer开发了技术，使电热水器能够实现更智能的需求响应。其应用有望惠及热水器制造商和公用事业服务提供商。（普渡大学照片/Jared Pike）
印第安纳州西拉斐特——普渡大学工程学院开发的正在申请专利的技术，用于采集需求响应项目用水数据，热水器制造商和公用事业服务提供商可能会受益。
普渡大学机械工程学院的研究生助理Levi Reyes Premer正在开发一种可以与现有热水器集成的算法。他说，这意味着热水器可以远程管理，以减少高峰用电，为公用事业公司提供有价值的降峰服务。
普雷默说：“电热水器对高峰用电需求有显著贡献，尤其是在高用电时间。”“控制电热水器以在高峰时段减少用电，稳定电网，降低家庭能源成本，降低昂贵基础设施升级的需求。
他说：“虽然加利福尼亚、俄勒冈和华盛顿等州已经要求新型电热水器具备需求响应能力，但大多数现有方案缺乏在调整能源使用同时维持舒适度所需的预测能力。”
普雷默说：“作为安装昂贵流量计的替代方案，我们的技术通过在进水管线上额外测量一个温度来估算用水量。”“由于进水口水温在不同住宅或社区之间差异不大，我们每个城市只需安装一个新传感器。”
Premer说：“热水器可以智能控制，在保持用户舒适的同时转移负载——成本和努力都远低于传统方法。”“这可以为居民在热水器使用寿命内节省数百美元的能源账单。此外，公用事业公司广泛采用该系统，还可能通过减轻本地电力基础设施的压力，带来显著的成本节约，从而为公用事业公司节省数十万美元。”
普雷默向普渡创新技术商业化办公室披露了用水算法，该办公室已申请专利以保护知识产权。有意开发或商业化该作品的行业合作伙伴，请联系业务发展与许可经理Parag Vasekar，电线。
普雷默表示，随着需求响应日益重要，了解家庭用水模式变得尤为重要，电力公司鼓励人们逐步调整用电方式，以保护电网基础设施。
他说：“目前，住宅电热水器仅依赖水箱内部温度，缺乏估算家庭热水用量的方法。”“当发生需求响应事件时，这些方案会使储罐温度显著下降，可能给居民带来问题。”
Premer说：“基于这一理解，如果预期热水使用，热水器可以在需求响应事件前预热水箱，避免活动期间的电力消耗，同时保持居民舒适度。”“有效的需求响应集成需要无缝且成本效益高的算法，且不扰乱用户体验。”
普雷默表示，电热水器更智能的需求响应历来是个挑战。热水器必须根据家庭用水的预测来调节负载，以保持舒适。如果不了解这些使用模式，居民在需求响应事件中可能会遇到冷水，严重阻碍需求响应兼容热水器的普及。
“目前需要流量计，或者需要业主手动输入，这可能很繁琐，”他说。“这款流量计每台可增加约30至100美元的费用，因此制造商不太可能将其加装。这使得第三方解决方案难以获得额外人工，安装流量计。”
普雷默表示，普渡算法通过输入水温和所有电热水器内在温度读数推导水流量数据，消除了这些问题。
“实现这一目标只需每个城镇或城市额外安装一个入口水温传感器，费用约为10美元，外加少量人工和网络费用，”他说。“由于这种设备每个区域只需一次，整体成本可以分摊成数百甚至数千台热水器，大大降低了每台开销。这实现了智能需求响应，能够根据每户用水模式独特地转移负载，以保持舒适度。”
该算法在普渡大学西拉斐特DC纳米网格大厦的寒冷气候住宅环境中进行了严格测试。这座房子提供了真实世界的条件，包括冬季气温降至-4华氏度（-20摄氏度）。
普雷默说：“我们的现场测试展示了算法准确预测用水量的能力，使得有效的预热策略能够在高用热水时段保持用户舒适度。”“热水用水估算算法与实际用水量极为接近，误差极小，验证了其可靠性和有效性。估计在总热水使用月份内的准确率在95%-98%之间。”
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