CN104749215B - 温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度调节装置，包括组成循环回路的水泵、第二电磁阀、散热装置、加热装置、温度传感器、控制装置和旁通阀；此外，本发明还公开了一种采暖散热器热工性能检测系统。本发明可以使得管道中的水温迅速达到所需要的温度，并且本发明中仅需水泵外界一个水箱，可以有效减少水箱的数量，减少实验室设备的空间；同时，由于采用管道中的水循环加热，可以减少耗电量，达到节能减排目的；通过设定好水泵的功率，可以加大水流量降低因工况波动而造成的影响。

Description

温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统

技术领域

本发明涉及一种温度调节装置，还涉及一种应用该温度调节装置的采暖散热器热工性能检测系统。

背景技术

目前一些应用于热工性能检测系统的温度调节装置大多采用一次加热水箱、高位恒压水箱、二次加热水箱和三次加热水箱等装置，三次加热水箱通过夹层空气调节系统与密闭样品测试室的进水口连接，密闭样品测试室依次经过过滤阀、压力表、手动调节阀、流量计、PID流量控制器、流量测量系统最后回到一次加热水箱继续循环。

以散热器热工性能检测为例子，首先需要对配置大功率加热器的一次加热水箱进行快速加热，加热到靠近目标进水温度，通过水泵抽水到高位开放式水箱，然后直到水箱溢水后再流到二次加热水箱，经过二次加热水箱配置的中等功率加热器进行二次加热，最后到三次加热水箱进行最后的微调加热后再把水直接送到被试件(即采暖散热器)。

上述的温度调节装置：1、需要多达4个测试水箱，需占用实验室设备区较大的空间，同时高位水箱由于需实现稳压功能，也需将高位水箱安装在4米以上的高度，这就需要较高的设备区；2、测试过程中需要对每个水箱的水温进行逐个的加热，在这个过程中浪费的大量电能的消耗同时需用户为测试系统配置较大的接入电容量；3、经过三次加热水箱微调后的高温水可以直接送入被试件，在这个过程中，由于流经被试件的水流量小，流速低，导致调节滞后，造成工况波动大，稳定时间长。

发明内容

本发明目的在于提供一种温度调节装置，以解决上述技术问题的至少一个，即：1、如何减少测试水箱，从而减少实验室设备的空间；2、如何减少耗电量；3、如何减少因水流量小，流速低，导致调节滞后，而造成工况波动大，稳定时间长等缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种温度调节装置，包括组成循环回路的水泵、第二电磁阀、散热装置、加热装置、温度传感器、控制装置和旁通阀，其中，

水泵、第二电磁阀、散热装置、加热装置、温度传感器按照管道中的水流方向依次串联排布，或者，水泵、加热装置、第二电磁阀、散热装置、温度传感器按照管道中的水流方向依次串联排布，

温度传感器感应管道中的水温，生成水温信号，将水温信号发送给控制装置，控制装置将水温信号与水温设定值进行比对，根据比对结果生成控制信号，将控制信号发送给加热装置，以控制加热装置的功率。

本发明中水泵初始抽取高位水箱内的水，然后经过管道，将水送入到第二电磁阀、散热装置、加热装置和温度传感器、被试件等处，待系统管道补满水后，即进入管路循环。当需要使得管道中的水升温时，温度感应器感应温度，将温度信号发送给控制装置，控制装置控制加热装置开启，同时开启第二电磁阀，水泵流出的水通过输入加热装置处进行加热，然后通过旁通阀又回到水泵处，如此循环可以快速将水升温至所需温度。当系统需要降温时，(手动控制或者外界控制装置)开启第二电磁阀和散热装置，水泵流出的水通过变频水泵输入散热装置进行降温，此时控制装置控制管路加热器停止工作，降温后的水通过旁通阀又回到变频水泵再次经过散热装置散热降温，如此循环可以快速将水温降至所需温度。

经过上述的步骤，可以使得管道中的水温迅速达到所需要的温度，并且本发明中仅需水泵和外界一个水箱，可以有效减少水箱的数量，减少实验室设备的空间；同时，由于采用管道中的水循环加热，可以减少耗电量，达到节能减排目的；通过设定好水泵的功率，可以加大水流量降低因工况波动而造成的影响。

在一些实施方式中，控制装置包括温度控制仪和调功器，温度控制仪接收温度传感器发送的水温信号，将水温信号与水温设定值进行比对，生成与比对结果对应的电流控制信号，将电流控制信号发送给调功器，调功器控制流经加热装置的功率。由此，如果温度传感器检测到的水温低于温度设定值并且与温度设定值相差较大时，则调功器根据温度控制仪发送的电流控制信号，调节流经加热装置功率，使得加热装置以较大的功率对管道中的水进行加热；如果水温超过了温度设定值，则使调功器调节流经加热装置功率为零。

在一些实施方式中，还包括第一电磁阀，第一电磁阀与第二电磁阀与散热装置组成第一并联线路。由此，如：当需要使得管道中的水升温时，温度感应器感应温度，将温度信号发送给控制装置，控制装置控制加热装置开启，同时开启第一电磁阀，关闭第二电磁阀，水泵流出的水通过输入加热装置处进行加热，然后通过旁通阀又回到水泵处，如此循环可以快速将水升温至所需温度。当系统需要降温时，开启第二电磁阀，关闭第一电磁阀，水泵流出的水通过变频水泵输入散热盘管进行降温，此时控制装置控制管路加热器停止工作，降温后的水通过旁通阀又回到变频水泵再次经过散热盘管散热降温，如此循环可以快速将水温降至所需温度。

本发明的另一个目的在于提供应用温度调节装置的采暖散热器热工性能检测系统。

根据本发明的另一个方面，提供了一种应用温度调节装置的采暖散热器热工性能检测系统，

包括通过管道依次连接并组成闭合回路的高位水箱、温度调节装置、进水温度传感器、被试件、出水温度传感器、流量计、低位水箱和抽水泵，还包括流量控制装置，其中，

温度调节装置控制进入被试件水的温度，

流量计感应管道中的流量，生成流量信号并发送给流量控制装置，流量控制装置将流量信号与流量设定值进行比对，根据比对结果生成控制信号，控制温度调节装置的水泵流量，

进水温度传感器感应进入被试件的水的温度，生成温度信号并发送给外部设备(如：数据采集器或计算机)，

出水温度传感器感应流出被试件的水的温度，生成温度信号并发送给外部设备(如：数据采集器或计算机)。

由于本发明需要测试在一定的进水温度和流量的情况下测试采暖散热器热工性能，因此，设定需要的进水温度成为关键。常规直接依靠进水温度传感器和控制装置来设定水温调节，造成进水温度波动大，稳定性差，因为从温度控制装置的水达到进水温度传感器处时，由于流经被试件的水量非常小，造成控温滞后性大，温度控制装置中的水温发生某一变化，达到进水温度传感器处时将需要很长时间，这样在温度控制装置调节温度时，会造成调节工况时间过长，且很难稳定。因此，本发明采用由计算机判定方式将进水温度值与控制装置(温度控制仪)的显示温度(在控制装置上设置一个显示器即可以显示温度)相比较，通过改变控制装置(温度控制仪)的设定值，从而能够很快的使得经过温度控制装置出来的水达到被试件所需要的进水温度。

本发明应用温度调节装置后，可以有效减少测试水箱，从而减少实验室设备的空间；由于，温度调节装置中的水循环加热，因此可以减少电量的消耗。通过本发明的温度调节装置，可以使得管道中的水达到设定值，而且通过流量计也可以粗略测试出流经被试件的流量。同时，将进水温度传感器和出水温度传感器接入到外部的设备(如：计算机)可以得知经过被试件(即：本发明中的采暖散热器热)后，水温下降多少。因此，可以测试出在一定温度，和一定流量的情况下，被试件的热工性能。

在一些实施方式中，水泵为变频水泵，流量控制装置包括变频器和流量控制仪，流量计感应管道中的流量，生成流量信号并发送给流量控制仪，流量控制仪，流量控制仪将流量信号与流量设定值进行比对，根据比对结果生成电流控制信号，将电流控制信号发送给变频器，变频器调节流经变频水泵的功率。由此，通过变频水泵和流量控制装置可以调节流经被试件的流量。

在一些实施方式中，还包括二通阀或三通阀，流量控制仪根据流量设定值向二通阀或三通阀发送开度信号，二通阀或三通阀根据开度信号调节自身的开度。由此，通过调整二通阀或三通阀的开度，可以提供流入到被试件内需要的流量时，可以保证温度调节装置循环回路的流量，防止因温度调节装置循环回路的流量过小而造成工况波动大等缺点。

在一些实施方式中，，第三电磁阀、第四电磁阀、电子称和集水箱，第三电磁阀设在二通阀与低位水箱之间，第三电磁阀的一端通过管道与三通阀与第四电磁阀之间的管道连通，另一端通过管道与集水箱相连通，电子称设在集水箱内，取样称重时，量取通过第四电磁阀进入到集水箱内的水的重量。由此，通过电子称，可以称量一定时间内流入集水箱内的水，也即是可以计算出流经被试件的水流量，可以用来精确计算散热量。

在一些实施方式中，集水箱与低位水箱之间设有第五电磁阀，集水箱内的水通过第五电磁阀流入到低位水箱内。由此，当集水箱内的水达到一定量时，可以通过第四电磁阀排入到低位水箱内，并经由抽水泵排入到高位水箱中。

在一些实施方式中，还包括控制器，低位水箱被设有定位浮子，定位浮子感应低位水箱内的水位，生成水位信号，将水位信号发送给控制器，控制器根据水位信号生成控制信号，将控制信号发送给抽水泵，抽水泵根据控制信号开启或者关闭。

在一些实施方式中，高位水箱的上端设有第六电磁阀。由此，通过第六电磁阀可以对高位水箱进行补水操作。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的温度调节装置的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式的应用温度调节装置的采暖散热器热工性能检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1示意性的显示了本发明一种实施方式的温度调节装置的结构。

如图1所示，一种温度调节装置，包括通过管道依次串联连接的水泵1、第二电磁阀3和散热装置4、加热装置5、温度传感器6。

如图1所示，第二电磁阀3右端通过管道与散热装置4的左端相连通，第一电磁阀2左端通过管道与第二电磁阀3的左端相连，右端通过管道与散热装置4的右端相连。

如图1所示，旁通阀8与水泵1、第一电磁阀2(或者第二电磁阀3、散热装置4)、加热装置5和温度传感器6组成循环回路，也即是，经由水泵1排出的水，经过第一电磁阀2(或者第二电磁阀3、散热装置4)、加热装置5和温度传感器6后，可以通过旁通阀8在流回到水泵1之前的管道内，通过旁通阀8可以使得管道内的水循环流动，循环流动时，相当于在一个混合的密闭箱内，加热装置5可以循环对管道内的水进行加热，可以提高加热效率。

如图1所示，温度传感器6设置在末端，温度传感器6感应管道中的水温，生成水温信号，将水温信号发送给控制装置7；同时，可以事先在控制装置7上设定好水温，控制装置7将水温信号与水温设定值进行比对。

当管道内的水温小于水温设定值时，控制装置7可以通过控制流经加热装置5的功率，使得加热装置5进行加热，同时控制装置7根据水温与水温设定值相差的范围来控制加热装置5的功率大小，当水温相差加大时，提高加热装置5的功率，相差较小时，则降低加热装置5的功率，当加热装置5工作时，第一电磁阀2开启，第二电磁阀3和散热装置4关闭。当管道内的水温大于水温设定值时，控制装置7则控制流经加热装置5的功率为零，使得加热装置5停止加热，此时第一并联线路中的第一电磁阀2关闭，第二电磁阀3开启，同时散热装置4进行工作，对管道内的水进行散热处理。

第一电磁阀2、第二电磁阀3和散热装置4的开启和关闭可以通过手动控制，也可以通过外部设备进行控制，外部设备可以是如控制模块如：计算机软件等，控制模块接收控制装置7发送的信号，也即是控制模块发送加热装置5工作的信号时，控制模块控制第一电磁阀2开启，第二电磁阀3关闭；反之，则第一电磁阀2关闭，第二电磁阀3开启。

散热装置4可以是如：散热盘管、冷水机等可以进行散热的装置。

如图1所示，控制装置7包括温度控制仪71和调功器72，温度控制仪71接收温度传感器6发送的水温信号，将水温信号与水温设定值进行比对，生成与比对结果对应的电流控制信号，将电流控制信号发送给调功器72，调功器72调节流经加热装置5的功率。

为了更好的调节流经管道内的流量，也即是更好的控制水泵1的功率，本发明可以采用变频水泵1来做动力源。

本发明的温度调节装置的技术方案可以达到如下的效果：管道内的水循环加热，因此，可以使得管道中的水温迅速达到所需要的温度，同时本发明中仅需水泵1外界一个水箱，可以有效减少水箱的数量，减少实验室设备的空间；同时，由于管道中的水循环加热，可以减少耗电量；通过设定好水泵1的功率，可以加大水流量降低因工况波动而造成的影响。

本发明的温度调节装置可以应用于采暖散热器、风机盘管、热泵热水器、地源热泵和换热器等设备的热工性能检测中。

当于用采暖散热器的热工性能检测中，可以设计成如图2所示的系统。用于其他设备的热工性能检测时，只需要将被试件11更换即可。

图2示意性的显示了本发明一种实施方式的应用温度调节装置的采暖散热器热工性能检测系统的结构。

如图2所示，一种采暖散热器热工性能检测系统，包括通过管道依次连接并组成闭合回路的高位水箱9、温度调节装置、进水温度传感器10、被试件11、出水温度传感器12、流量计13、低位水箱14和抽水泵15。此外，本发明还包括流量控制装置16、二通阀17等。

在本发明的中温度调节装置控制进入被试件11水的温度的作用。

本发明是用来测试采暖散热器的热工性能，也即是：测试在一定流量的情况下，设定温度的水经过采暖散热器后，通过测量从采暖散热器排出的水温，从而来确定采暖散热器的热工性能。

通过进水温度传感器10感应进入被试件11的水的温度，生成温度信号并发送给外部设备，可以得知进入到暖散热器的水温。

出水温度传感器12感应流出被试件11的水的温度，生成温度信号并发送给外部设备，可以得知流出到暖散热器的水温。

由于本发明需要测试在一定的进水温度和流量的情况下测试采暖散热器热工性能，因此，设定需要的进水温度成为关键。传统的温度设定方式是直接依靠进水温度传感器和控制装置来设定水温调节，并没有本发明中的温度传感器6，因此，当仅仅通过进水温度传感器10调节水温时，会造成进水温度波动大，稳定性差。传统的测量系统从温度控制装置的水达到进水温度传感器10处时，由于流经被试件11的水量非常小，造成控温滞后性大，温度控制装置中的水温发生某一变化，达到进水温度传感器10处时将需要很长时间，这样在温度控制装置调节温度时，会造成调节工况时间过长，且很难稳定。

因此，本发明采用由计算机等判定方式将进水温度值与控制装置7(如：温度控制仪)的显示温度(在控制装置上设置一个显示器即可以显示温度)相比较，由于，温度传感器6中的水流较大且温度传感器6是温度控制装置的一部分，不会有温控滞后等现象发生，通过改变控制装置7(温度控制仪)的设定值，也即是考虑从温度传感器6至进水温度传感器10的路程中散失的水的热量(散失的热量可以通过计算得出)。如：需要使得进水温度为a，经过计算，通过控制装置7设定好比a大的温度，使得到达温度传感器6的温度为a。

为了使得本发明的管道中水的流量可以粗略设定，可以使用变频水泵1、以及增加流量控制装置16。流量控制装置16包括变频器162和流量控制仪161，流量计13感应管道中的流量，生成流量信号并发送给流量控制仪161，流量控制仪161，流量控制仪161将流量信号与流量设定值进行比对。

当管道中的流量比设定值小时，则变频器162通过增加流经水泵1的电流，来增大水泵1的功率，从而增加管道中的流量。反之，则变频器162通过减小水泵1的功率，从而减少管道中的流量。水泵1工作时，管道中的水有一部分在上述的温度调节装置中循环，并进行加热，其余的则流入到被试件11中，被试件11中的水流出后，经过流量计13进行测量，测量出来的流量即是流经被试件11的流量。

为了使得温度调节装置中循环的水流不会过小，可以对水泵1进行选型，已经选好的水泵1的最大流量大于被试件11额定流量值的四倍。

进一步，为了防止因流量设定值较小，而使得变频水泵1工作功率较小，并且流入管道中的总流量较小，进一步导致温度调节装置中的循环水流量较小等问题。可以在还流量计13和低位水箱14之间设置二通阀17(或者三通阀)，流量控制仪161根据被试件流量值向二通阀17发送开度信号，二通阀17根据开度信号调节自身的开度。也即是当流量设定值较小时，只需要通过流量控制仪161调节二通阀17的开度，使二通阀17的开度减少，增加管路的阻力，同时，变频水泵1还可以以相对较大的功率进行运转，保持温度调节装置内的水流不会过小，防止出现调节滞后，造成工况波动大等缺陷。

如图2所示，第三电磁阀18设在二通阀17与低位水箱之间，第三电磁阀18的一端通过管道与二通阀17与第三电磁阀18之间的管道相连通，另一端通过管道与集水箱21相连通，电子称20设在集水箱21内，量取通过第四电磁阀19进入到集水箱21内的水的重量。

电子称20称重时：只需要关闭第三电磁阀18，开启第四电磁阀19即可。由于，低位水箱14和集水箱21均有开口，在切换第三电磁阀18和第四电磁阀19的过程中，对管道中的流量基本没有影响，可以防止因切换第三电磁阀18和第四电磁阀19而造成的测量误差。

根据单位时间内电子称20称量的水的重量，可以被试件11的流量，因此根据上述已经测量出来的进水温度和出水温度，可以确定在一定流量和一定进水温度的情况下，被试件11(采暖散热器)的热工性能。

如图2所示，在集水箱21与低位水箱之间设有第五电磁阀22，集水箱21内的水通过第五电磁阀22流入到低位水箱14内。

还包括控制器24，低位水箱14被设有定位浮子23，定位浮子23感应低位水箱14内的水位，生成水位信号，将水位信号发送给控制器24，控制器24根据水位信号生成控制信号，抽水泵15根据控制信号来对低位水箱14中进行抽取。也即是当水箱中的水位高于设定值时，抽水泵15开始抽水，水位低于设定值时，则抽水泵15停止工作，这样的方式可以实现回水控制，通过调整定位浮子23的高位及低位信号位置，在保证取样称重需要的同时，还可以不至于造成系统流量及温度的波动。

本发明的采暖散热器热工性能检测系统可以具有如下效果：克服传统测量系统占地面积大等缺点，同时，在水泵1选型时，优选最大流量为被试件11四倍以上，因此，可以使得温度调节装置为较大流量循环，温度调节装置可以减少加热时间，还可以减小水温调节的波动，使得被试件11的热工性能测试更为精确。同时，低位水箱14和集水箱21优选为均设有开口，防止因切换第三电磁阀18和第四电磁阀19而造成的测量误差。

以上的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统，其特征在于，包括水泵（1）、第一电磁阀（2）、第二电磁阀（3）、散热装置（4）、加热装置（5）、温度传感器（6）、控制装置（7）和旁通阀（8），其中，所述第一电磁阀（2）的一端与所述第二电磁阀（3）一端相连，另一端与所述散热装置（4）的一端相连，

所述水泵（1）、第二电磁阀（3）、散热装置（4）、加热装置（5）、温度传感器（6）按照管道中的水流方向依次串联排布，或者，所述水泵（1）、加热装置（5）、第二电磁阀（3）、散热装置（4）、温度传感器（6）按照管道中的水流方向依次串联排布，

所述温度传感器（6）感应管道中的水温，生成水温信号，将所述水温信号发送给所述控制装置（7），所述控制装置（7）将所述水温信号与水温设定值进行比对，根据比对结果生成控制信号，将控制信号发送给加热装置（5），以控制加热装置（5）的功率，

所述控制装置（7）包括温度控制仪（71）和调功器（72），温度控制仪（71）接收温度传感器（6）发送的水温信号，将水温信号与水温设定值进行比对，生成与比对结果对应的电流控制信号，将电流控制信号发送给所述调功器（72），所述调功器（72）调节流经加热装置（5）的功率，

当管道内的水温小于水温设定值时，控制装置可以通过控制流经加热装置的功率，使得加热装置进行加热，同时控制装置根据水温与水温设定值相差的范围来控制加热装置的功率大小，当水温相差加大时，提高加热装置的功率，相差较小时，则降低加热装置的功率，当加热装置工作时，第一电磁阀开启，第二电磁阀和散热装置关闭，当管道内的水温大于水温设定值时，控制装置则控制流经加热装置的功率为零，使得加热装置停止加热，此时第一并联线路中的第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启，同时散热装置进行工作，对管道内的水进行散热处理；

还包括通过管道依次连接并相互连通的闭合回路，闭合回路依次包括高位水箱（9）、温度调节装置、进水温度传感器（10）、被试件（11）、出水温度传感器（12）、流量计（13）、低位水箱（14）、抽水泵（15）和流量控制装置（16），其中，

所述温度调节装置控制进入被试件（11）水的温度，

所述进水温度传感器（10）感应进入被试件（11）的水的温度，生成温度信号并发送给外部设备，

所述出水温度传感器（12）感应流出被试件（11）的水的温度，生成温度信号并发送给外部设备，

所述流量控制装置（16）包括变频器（162）和流量控制仪（161），所述流量计（13）感应管道中的流量，生成流量信号并发送给所述流量控制仪（161），所述流量控制仪（161）将流量信号与流量设定值进行比对，根据比对结果生成电流控制信号，将电流控制信号发送给变频器（162），变频器（162）调节流经变频水泵（1）的功率。

2.根据权利要求1所述的温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统，其特征在于，还包括在流量计（13）和低位水箱（14）之间设置的二通阀（17）或三通阀，所述流量控制仪（161）根据流量设定值向所述二通阀（17）或三通阀发送开度信号，所述二通阀（17）或三通阀根据开度信号调节自身的开度。

3.根据权利要求2所述的温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统，其特征在于，还包括第三电磁阀（18）、第四电磁阀（19）、电子称（20）和集水箱（21），所述第三电磁阀（18）设在所述二通阀（17）或三通阀与低位水箱（14）之间，所述第三电磁阀（18）的一端通过管道与所述二通阀（17）或三通阀与第四电磁阀（19）之间的管道连通，另一端通过管道与集水箱（21）相连通，所述电子称（20）设在所述集水箱（21）内，量取通过第四电磁阀（19）进入到集水箱（21）内的水的重量。

4.根据权利要求3所述的温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统，其特征在于，所述集水箱（21）与低位水箱（14）之间设有第五电磁阀（22），所述集水箱（21）内的水通过第五电磁阀（22）流入到所述低位水箱（14）内。

5.根据权利要求2~4任一项所述的温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统，其特征在于，还包括控制器（24），所述低位水箱（14）内设有定位浮子（23），所述定位浮子（23）感应低位水箱（14）内的水位，生成水位信号，将所述水位信号发送给控制器（24），所述控制器（24）根据水位信号生成控制信号，将控制信号发送给所述抽水泵（15），抽水泵（15）根据控制信号开启或者关闭。

6.根据权利要求5所述的温度调节装置及采暖散热器热工性能检测系统，其特征在于，所述高位水箱（9）的上端设有第六电磁阀（25）。