多能源互联技术的应用分析

0 前言 　　目前，太阳能热水器与电热水器或燃气热水器相结合是很多厂家在研究的课题，太阳能热水器中的水在阳光充足的情况下可以达到95℃~100℃的沸腾状态，而阳光不充分的情况下只有10℃~20℃之间，有很大的不确定性。如果单纯把太阳能热水器与电热水器或燃气热水器串联起来，高温热水会使得电热水器或燃气热水器的寿命缩短，并且高温水对热水器内部部件的材质和工艺有着很高的要求，制造成本会大大增加。如果将太阳能热水器与电热水器或燃气热水器单独并联使用，又达不到节能的效果。如何解决这一个难题是目前多种能源热水器相结合的技术瓶颈。  　　1 多能源互联技术的开发 　　多能源互联技术就是解决如何将太阳能热水器与普通电热水器或燃气热水器集成或互联起来的技术方案。多能源互联首先要解决以下问题：  　　（1）对太阳能水温的判断，即高温水直接使用，低温水二次加热。  　　（2）对非承压太阳能热水器水位的判断，低水位时及时补水。  　　1.1 新型快速连接电动三通阀要解决高温水和低温水的问题，就涉及到水路转换，高温水与低温水分开。目前，我们通过一种电动三通阀将水路分成两路，如图1 所示，电动三通阀通过内部球形旋转装置将水路分为直通和侧通两种模式，如图2 所示，侧通状态：水路从进水口进入后进入A 通道输出，B 通道是截止状态。直通状态：水路从进水口进入后进入B 通道输出，A 通道是截止状态。 　　电动三通阀控制实现方式：此种电动三通阀为三芯线连接，5V 电压驱动电机转动，三芯线分别为2 根电源输入线（红绿两色）、一根地线，当红色电源线导通时，电机正转，三通阀内球形转子旋转至侧通状态，当绿色电源线导通时，电机反转，三通阀内球形转子旋转至直通状态，控制系统通过水温传感器检测进水温度，控制电动三通阀电源输出，从而控制电动三通阀的状态，实现高温水与低温水的管路切换。 　　1.2 集成管路 　　电动三通阀解决了水路切换的问题，下面需要将太阳能上水电磁阀及其它相关部件集成到一起，通过快速连接形成一个部件，其中包括：电磁阀，用于给非承压式太阳能热水器上水；温度传感器，用于检测和判断水温的高低。图3 所示为集成管路原理图。 　　1.3 多能源互联技术的产品实现以上我们解决了水路转换的问题，那么，我们将太阳能热水器与储水式电热水器互联起来，如图4 所示。 　　首先，将储水式电热水器与集成管路连接起来，然后将太阳能热水器的出水管连接到集成管路的A接口处，然后将电磁阀一端与自来水相连，一端与太阳能热水器出水管相连。当太阳能热水器水流经A处时，A处温度传感器T1会检测水温，当水温高于某一设置温度时，A与C水路导通，A与B 截止，这样太阳能热水器中的热水不经过储水式电热水器直接供用户使用。当T1温度传感器检测到太阳能热水器流出的水低于设置温度时，电动三通阀的A与B水路导通，A与C截止，这样太阳能中的水会流入储水式电热水器，通过储水式电热水器加热后再流出到出水端供用户使用。 　　2 多能源互联技术在产品上应用 　　2.1 太阳能热水器与储水式电热水器互联的系统图 　　如图5、图6 所示，将多能源互联技术集成到储水式电热水器上，如果太阳能热水器中的水能够达到洗浴要求，那么，电热水器不会启动加热，当用户洗浴时，太阳能中的水会通过特殊的水路转换器直接输出到热水端，供用户洗浴使用，实现节能。当太阳能热水器水温较低，比方说10℃，电热水器会自动启动加热，太阳能中的水会引入电热水器，通过电热水器加热满足用户洗浴要求，水路转换器会将电热水器中的热水输出到热水端供用户洗浴。实现阴雨天电能的辅助加热，24 小时供热水。 　　2.2 太阳能热水器与电即热式热水器的互联技术 　　与储水式电热水器相比，太阳能热水器与即热式电热水器的互联技术更加方便，可靠。首先，当太阳能水流经即热式电热水器时，即热式电热水器判断水温是否符合启动条件，当水温较低时，即热式热水器自动启动加热，在太阳能水原有水温的基础上，实现二次电能的加热，更加节能。当太阳能水温度较高时，即热式电热水器不启动加热。同样，太阳能水温水位传感器连接到即热式热水器的控制系统中，二个系统合二为一，方便用户操作。 　　2.3 太阳能与燃气热水器互联系统 　　太阳能热水器与燃气热水器互联技术与以上两种技术道理相同，当太阳能水较热时，水路转换器将太阳能热水器中的热水输出到热水端供洗浴使用，燃气热水器不启动加热。当太阳能热水器中的水达不到洗浴温度时，水路转换器将太阳能热水器中的水引入到燃气热水器中，燃气热水器启动加热，在太阳能水原有水温的基础上，实现二次燃气能源的加热，更加节能。同样，太阳能水温水位传感器连接到燃气热水器的控制系统中，二个系统合二为一，方便用户操作。 　　2.4 太阳能与空气能热水器互联系统 　　将太阳能水箱作为空气源热泵的储水箱，空气能热泵的换热器集成到室外机上，当检测到太阳能水箱内温度较低时，启动空气源热泵作为太阳能热水器的辅助加热系统。 　　3 结语 　　多能源互联技术是未来发展的一个趋势，太阳能热水器与电热水器、太阳能热水器与燃气热水器、太阳能热水器与空气能热水器等两两互联或三种能源互联的方式将会逐步走入热水器市场，在解决多种能源互联热水系统的道路上，只有通过不断的产品实践与理论设计相结合的方式，才会发现问题，解决问题，才能不断地完善多能源互联技术，实现真正意义的最节能、最舒适的洗浴条件。（山东想能新能源有限公司 杨立广）