CN1379219A - 太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试方法及装置 - Google Patents

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吴锦发
范军
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QINGHUA YANGGUANG ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd BEIJING
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Abstract

本发明涉及到一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数预热混水测试方法及测试装置,属于太阳能热利用领域,适用于家用太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的测试。本发明的技术要点是贮热水箱水温均化后,在贮热水箱入水口测初始温度,测试贮热水箱终止温度时,在贮热水箱的水温均化前,要先对测试外管路进行预热,使测试外管路温度与贮热水箱水温相当,水温均化后在贮热水箱入水口处测试出贮热水箱的终止温度,再用贮热水箱热损系数公式计算出热损系数。使用的测试装置是在贮热水箱的入水口依次接一个二通阀、三通阀、二通阀处设一个测温点,出水口接一个三通阀,两个三通阀之间接一个循环泵,组成测试外管路,测试外管路上有一个对其进行预热的装置。本发明的优点是测试数据准确、通用性强、测试设备简单、方法简便。

Description

太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试方法及装置
技术领域：
本发明涉及到一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数预热混水测试方法及装置，属于太阳能热利用领域，适用于家用太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的测试。
背景技术：
节约常规化石能源与保护自然环境受到广泛重视。太阳光-电转换，风力发电和太阳能热利用发展迅速。特别是太阳能热利用中的太阳热水器及热水系统为人类提供生活热水，是十分经济有效的。而太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系是其热性能的一个重要表达参数。贮热水箱热损系数的确定又与贮热水箱中水的终止温度的确定有直接关系。因此如何准确测得贮热水箱的终止温度一直是本领域技术人员关注的重要课题。在中国国家标准GB/T12915-1991《家用太阳热水器热性能试验方法》6.2.2中规定“按6.1.3的要求在贮水箱中布置测温点”，而6.1.3中规定，“按贮水容积等分原则自上而下地布置三个或更多的测温点，...，以各点温度的算术平均值代表真实的贮水温度”。这种测温方法存在以下缺陷：(1)由于家用太阳热水器中贮水箱形状和尺寸各异，贮水容积等分原则在实施时，很难做到准确，甚至有较大的偏差；(2)对于最近发展快，应用广泛的直插紧凑式太阳热水器及热水系统的贮水箱内真空太阳集热管端口下部的水处于“热传导区”，是一天内温度变化不大的冷水区。但按等分原则，则测不到这部分水的温度。虽然可以在贮水箱内安装4个或更多的温度传感器，但还有较大的不确定性；(3)此外，对于实际的贮热水箱产品，有的水箱不具备安置这些温度传感器的插孔，因而不能用这种方法测量贮水箱中的温度。另外，国际标准ISO9459-2《太阳加热-家用热水系统》第二部分—《系统特性的室外试验方法和单一的太阳能系统年性能的预测》中是“用泵将水箱顶部的水抽到底法来使贮热水箱中的水温均化，测量家用太阳热水系统贮热水箱热损系数”。它的测试方法存在的缺陷是：贮热水箱热损测试通常在室外，在有外管路参与循环过程中，外管路的温度大大低于贮热水箱的温度，通常一个贮热水箱一夜的温降为2℃-5℃，在混水后，由于外管路的影响，会对贮热水箱的终止温度带来10％-20％左右的误差，从而导致热损系数测量的不准确；即使是在室内，管道温度与贮热水箱的温度相差也在20℃左右，同样会造成很大的测试误差。
技术内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种测量准确、通用性强、设备和方法简单的预热混水法及装置来测试家用太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数。
太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数预热混水方法是：贮热水箱水温均化后，在贮热水箱入水口测初始温度，测试贮热水箱终止温度时，在贮热水箱的水温均化前，先对测试外管路进行预热，使测试外管路温度与贮热水箱水温相当，待水温均化后在贮热水箱入水口处测贮热水箱的终止温度，再用贮热水箱热损系数公式计算出热损系数。
太阳热水器及热水系统热损系数预热混水法测试装置是：在贮热水箱的入水口依次接一个二通阀、三通阀，二通阀处设一个测温点，出水口接一个三通阀，两个三通阀之间串接一个循环泵，组成测试外管路，测试外管路上有一个对其进行预热的装置。
本发明的优点是测量数据准确，通用性强，设备简单，测试方法简便。
附图说明：
图1是外管路带有预热水箱的热损系数测试装置。
具体实施方式：
1.如图1所示，预热混水测试装置是在被测太阳热水器及热水系统的贮热水箱A的入水口D依次接一个二通阀V1和三通阀V2，入水口处二通阀设置测温点，出水口E接一个三通阀V3，两个三通阀之间有一个循环泵B，构成测试外管路，两个三通阀间再并联一个预热水箱M，对测试外管路进行预热。
2.测试步骤是：
(1)初始温度测试：
a.先将太阳热水器及热水系统遮挡起来，打开二通阀，接通两个三通阀，与循环泵和贮热水箱组成的测试回路，打开循环泵电源，使贮热水箱的水温均化；
b.当贮热水箱入水口温度在5分钟内的变化不大于±1℃时，断开泵电源。直接测量贮热水箱入水口处的水温度即为初始温度。
(2)外管路预热：
a.在终止温度测试之前，预热水箱水温加热至与贮热水箱水温相当；
b.将三通阀置于预热回路状态，接通循环泵电源，用预热水箱中的热水加热三通阀与循环泵组成的测试外管路，几分钟后断开循环泵电源，切换到贮热水箱、二通阀、三通阀和循环泵组成的测试回路上。
(3)终止温度测量：
在设定的终止时间，重复步骤(1)中的a、b即可得到终止温度。
(4)用贮热水箱热损系数
Figure A0211775900051
进行计算出热损系数，
  式中：
  Us      贮热水箱中水体积Vs内所含的集热量，W/K
  ρw     水的密度，kg/m3
  cpw     水的比热容，J/(kg℃)
  Vs      贮热水箱中的流体容积，L
  tf      集热试验结束时贮热水箱内的水温，℃
  ti      集热试验开始时贮热水箱内的水温，℃
  Δt      为降温时间，s
  tas(av) 测试过程中平均环境温度，℃
预热装置可以是在测试外管路上缠加热带。
预热装置也可以是在测试外管路上装有预热水套。
如果要测试数据更加准确，可以在贮热水箱入水口温度在5分钟内的变化不大于±0.2℃时测量初始温度、终止温度。

Claims (7)

1、一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水测试方法，其特征是贮热水箱水温均化后在贮热水箱入水口处测初始温度，测试贮热水箱终止温度时，在贮热水箱的水温均化前，先对测试外管路进行预热，使测试外管路温度与贮热水箱水温相当，待水温均化后在贮热水箱入水口处测贮热水箱的终止温度，再用贮热水箱热损系数公式计算出热损系数。
2、按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水测试方法，其特征是所说的初始温度、终止温度均是在贮热水箱入水口处水温在5分钟内的变化不大于±1℃时测得的。
3、按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水测试方法，其特征是所说的初始温度、终止温度均是在贮热水箱入水口处水温在5分钟内的变化不大于±0.2℃时测得的。
4、一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水法测试装置，其特征是在贮热水箱的入水口依次接一个二通阀、三通阀，二通阀处设一个测温点，出水口接一个三通阀，两个三通阀之间串接一个循环泵，组成测试外管路，测试外管路上有一个对其进行预热的装置。
5、按照权利要求4所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水法测试装置，其特征是所说的预热装置是在测试外管路的两个三通阀之间并联一个预热水箱。
6、按照权利要求4所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水法测试装置，其特征是所说的预热装置是在测试外管路上缠有加热带。
7、按照权利要求4所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的预热混水法测试装置，其特征是所说的预热装置是在测试外管路上装有预热水套。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103180704A (zh) * 2010-09-03 2013-06-26 圣戈班伊索福公司 用于确定房屋的热损耗系数的方法和装置
CN104596739A (zh) * 2015-02-09 2015-05-06 北京建筑大学 一种太阳能集热器热性能参数及循环流量测量装置和方法

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