35第1卷 第29期
周林元1，吴 柯1，刘一刚2
（1.新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830091；2.焦作煤业（集团）有限责任公司供电工程分公司，河南 焦作 454002）摘要：多能源互补技术供热系统能够实现太阳能、热泵、风能等多个热水单元按照用户需求进行任意组合，在此基 础上来实现太阳能热水单元、风能热水单元以及热泵热源的优势互补，进一步实现能源的合理配置，使供热系统
体现出节能、低碳、环保的特征，也能够为人们提供舒适生活，是现代城市实现供热水产品技术升级的有效途径，
能够进一步实现产品使用舒适度的提升。文章主要对太阳能、土壤源热泵与风能的多能源耦合供热系统的主体模块
进行分析，并通过试验的方式对系统运行性能进行验证，最终证明该系统完全能够满足日常供热需求，也能达到节能、环保要求。
关键词：能源互补技术；供暖系统；中央控制器
中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）29-0035-02
节能环保目前已经成为实际工业生产的重点话题，家庭供热效率提升中的燃气加热方式也逐渐受到社会的广泛关注。目前针对多能源组合热水加热装置相关的标准也正在快速的推出过程中。
作为一种集成化的热水技术产品，多能互补供热系统实现了太阳能、热泵、风能等多种供热单元的综合，世界上只有少数工业技术水平比较发达的国家才能实现上述产品的批量生产和销售，在该技术领域我国的起步要相对较晚，国内市场中仍然没有出现太阳能、热泵、风能等三种热水单元组合的供水系统集成化产品。该领域的研究属于新能源技术应用领域的进一步拓展，也是满足当前城市化发展过程中家庭采暖、卫生热水需求的一项综合性技术。由此可以看出，加大对多能互补太阳能热泵供热系统的开发具有重要的实践意义。
1 太阳能、土壤源热泵与风能的多能源耦合供热系统的研究
中央智能控制系统的主要作用是实现太阳能热、热泵、风能等三种热水单元的优化控制，这样不仅可以单独针对其中一种加热单元进行启停操作，同时也可以实现其中两种或者三种加热单元同时启动，三种热水单元的集成化产品中，太阳能、环境热源属于优先利用地位，风能热水单元属于一种补充能
源，在这种情况下就能够实现供热系统的节能、环保和健康，也能够保证为用户提供持续热水供应，面临任何居住环境都能够实现热水的稳定供应。
1.1 中央控制模块研制
中央控制模块的主要作用是实现对各个供热单元工作状态的有效控制。在此基础上就能够让整个供热系统的能耗问题得到最大程度控制，同时也能不再受到地域、气候条件的限制。以FEMA为基础来针对系统潜在的运行风险实施系统化分析，最终研发出一种包含电气控制系统的隔离结构、出风能通道隔离结构、制冷系统防止超温、超压的装置，同时针对各个细节和关键环节设置了自动连锁功能，在此基础上就能够使整个系统的运行安全风险控制在了最低程度。
1.2 安全保护方案研究
多能互补耦合热泵供热系统在设计过程中，充分利用松耦合方式来实现多个热源单元和蓄热水箱的集成，在进行系统开发的过程中首先需要面对多个热源单元以及蓄热水箱独立运行过程中存在的各种问题，与此同时各个单元之间与蓄热水箱之间在运行过程中相互产生的影响导致的相关技术性问题和安全性问题也需要进行充分考虑。面对不同单元之前在运行过程中存在的互相干扰而产生的运行风险问题，目前可以充分利用GB4706.94-2008《家用和类似用途电器的安全带有电气连接的使用风能、燃油和固体燃料器具的特殊要求》等一些具有针对性的安全技术标准规范，针对风能单元以及其他电气部
分之间采取有效的安全措施，其次还可以充分利用FEMA技术来针对各加热单元以及整个系统的潜在风险进行深入分析，在此基础
产业科技创新 2019，1（29）：35~36Industrial Technology Innovation
*基金项目：新疆工程学院科研育人（2019xgy582112）。
作者简介：周林元（1986- ），男，河南信阳人，硕士研究生，讲师，主要从事新能源利用技术方面研究。
产业科技创新 Industrial Technology Innovation
36Vol.1 No.29
上来制定出行之有效的解决方案。
1.3 储热装置研究应用
储热装置是目前多能源互补供热系统在实际应用中必备的一种装置，其可以实现不同单元热能的储存，并通过装置实现热源到用户端的传递。针对当前的多系统组合方案进行系统化分析后，研发出来
一种属于内置形式的换热盘管不锈钢内胆水箱装置，将其应用在多能源换热系统中作为换热装置，进而实现了不同单元换热介质之间的有效分离，从而解决了不同换热单元在实际应用中存在的互相干扰的问题，在此基础上就能够实现对太阳能、空气能的最大程度利用，将热量损失控制在量最小。
1.4 低温高效供热控制技术
多能互补系统一直以来存在室外低温环境运行状况差的问题在充分利用低温高效供热控制技术后得到有效解决。中央控制器可以实现外部运行环境温度以及供热需求信号的及时采集，在此基础上将全部供热流程划分成不同阶段，这样就能让不同加热单元的优势充分发挥出来，进而保障系统能完全实现全天候绯闻环境下的性能稳定运行。
1.5 主动消毒技术研究应用
主动消毒技术在实现应用后，由于其配备了主动杀菌加热模块，使得传统模式下，水箱温度不足以达到消毒要求的问题得到有效解决。但是自动消毒技术在实现应用后，能够自动启动系统的加热消毒程序，消毒完成后可以实现程序的自动关闭，这样就能充分保障水箱水质的安全性。
1.6 自力式恒温技术、热力控制技术
充分利用自力式恒温技术、热力控制技术，以热门材料制作而成的阀芯可以随着水温变化而产生形变，
在此基础上就能够实现冷热水进水阀开口度的及时调整，利用机械结构实现对冷热水比例的精确控制，因此能够充分保障出水温度的恒定，同时也能够快速实现恒温，有效降低停水温升，体现出了节能环保理念。2 研究论证
2.1 系统换热性能试验试验
方法：针对多能换热互补系统实施了换热性能试验，在恒温试验环境下安装系统后，实验室温度在7℃、-7℃的范围内变化，达到了良好的效果。
2.2 系统低温运行性能试验试验
方法：针对该系统开展了低温试验，将系统放置在恒温实验室内，并将实验室环境温度设置为-7℃，让该系统环境下维持3 h，通过试验可以发现，该系统在低温环境下能够有效满足供热需求，而且电气部分未发生任何异常，系统能够保持正常运行。
2.3 储水罐强度试验试验
方法：储水罐主要开展的是承压试验。试验水压通常会设置为其本身额定水压的2倍。在实验过程中储水罐的外形并未发生改变，密封以及焊接位置也并未在试验中出现渗漏问题。
2.4 对太阳能热水单元进行空晒试验
试验方法：在室外安装平板太阳能集热器，室内安装水箱，平板太阳能集热器内不充液体。仅仅留下一个吸热体内的空气自由膨胀口，其他进出口全部堵死，从而有效避免出现空气自然流动冷却现象。在试验过程中对太阳辐射高度和环境温度每间隔30分钟记录一次，直到太阳能热水单元空晒满足实验条件为主。经过试验发现，太阳能热水单元在空晒实验中并未发生破损和老化现象。
2.5 风能热水单元整机寿命试验
试验方法：（1）、首先完成系统安装，并严格按照各项实验要求进行通电试机试验；（2）、每天设置8 h 试机工作，试验过程中需要设置两种类别的最大负荷试验，整个试验历时三个月。通过试验发现整机性能完好，主体结构并未发生损坏和任何异常现象。
3 结语
本次系统设计中充分结合了能源梯级利用技术和多样能源互补控制技术，在产品设计、制造工艺、生产测试等各个环节都实现了技术创新。供热系统技术水平和生产能力得到明显提升，而且多能源系统具有更好的适应性，节能效果以及环保效益更加明显。该系统在市场中会体现出更强的竞争力。
参考文献：
家用供暖系统
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