CN201983938U - 可移动式太阳能热水器热性能的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括：一电加热装置、一风冷冷水机组和循环水泵，所述的电加热装置和风冷冷水机组，分别和循环水泵配合，用于控制太阳能热水器进口温度为太阳能热水器热性能试验起始水温。本实用新型的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，可移动到异地进行现场测试，满足了生产厂家对产品性能测试快速灵活的要求。

Description

可移动式太阳能热水器热性能的检测装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能性能检测的技术领域，具体地，本实用新型涉及一种可移动式太阳能热水器热性能的检测装置。

背景技术

太阳能热水系统由于其节能高效，而且在使用时不会对环境造成污染，得到了广泛的应用。中国已经成为世界上最大的太阳能热水系统生产和应用市场。生产厂家遍布全国，随着能效标识、家电下乡及各类产品认证的普及，各生产厂家急需快速、灵活、使用方便、价格较低的热性能检测设备。

目前，国内外的太阳能热水器热性能的检测系统都建设在各检测机构固定场所内，如图1所示，包括：太阳能热水器1、电磁流量计2、二次电加热3、混水泵4、供水箱5、回水箱6、一次电加热7、供水泵8、回水泵9、板式换热器10、冷却循环泵11、稳压罐12、补水泵13、补水箱14和风冷冷水机组15。这种系统需要独立的冷热源、水泵等设备，还需配备控制室及设备机房，与被测样品间需要敷设水力管线和电力管线，系统复杂，造价高，对使用者要求高，需要场地面积大，无法移动到异地进行现场测试，不能满足生产厂家对产品性能测试快速灵活的要求。

实用新型内容

本实用新型技术目的在于为了克服上述问题，从而提供一种可移动式太阳能热水器热性能的检测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案所提供的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括：一电加热装置、一风冷冷水机组和循环水泵，实际应用中，还有一风速仪、一总辐射表、一流量计、一套温度测量系统、一套控制系统。所述的电加热装置和风冷冷水机组，分别和循环水泵配合，用于控制太阳能热水器进口温度为太阳能热水器热性能试验起始水温。

作为上述方案的一种改进，所述的太阳能热水器热性能试验起始水温为20±1℃，精度为±0.2℃，该装置可将温度为5～60℃的水，制成满足起始温度要求的工况。流量控制范围为300kg/h至700kg/h，流量采集控制精度为±1％。

作为上述方案的一种改进，所述的电加热装置和太阳能热水器的进、出水口之间的回路上设有高精度的流量计，用于测量水流量。

作为上述方案的一种改进，所述的流量计采用涡轮流量计。

作为上述方案的一种改进，所述的太阳能热水器的进、出水口处采用PT100铂电阻测温系统以测量水温。其温度控制精度为±0.2℃。

作为上述方案的一种改进，所述的风冷冷水机组采用电动三通阀来调节供冷量。

作为上述方案的一种改进，所述的检测装置还包括：设置在太阳能热水器进口处的3kW的电加热装置及其可控硅调控器以及风冷冷水机组，所述的可控硅调控器通过PID调节，以稳定贮热水箱进口温度的变化不大于±0.2℃。

作为上述方案的一种改进，所述的检测装置还包括：控制单元，用于温度和流量设定，自动启动电加热装置或风冷冷水机组以控制太阳能热水器的水温，自动调节水泵来控制系统流量，最终得到太阳能热水系统的热性能数据。

工作原理

(一)检测用水温控制测量系统

水温由位于热水器贮热水箱进出水口的PT100铂电阻测温系统来测量。采取了二级控制，由电动三通阀来调节风冷冷水机组的供冷量，将循环升高的水温降低；第二级：由电加热装置提高贮热水箱入口温度，使其达到标准要求。

通过PID调节检测单元入口处1kW二次电加热装置的可控硅调控器，将温度稳定在要求范围之内。贮热水箱进口温度T1的变化不大于±0.2℃。

家用太阳能热水系统热性能可移动式检测装置的工作原理如下：

家用太阳能热水系统进出水口分别与家用太阳能热水系统热性能可移动式检测装置对应连接，依据国家和国际相关检测标准的测试方法，通过与系统连接的电脑进行温度和流量设定，自动启动加热装置或风冷冷水机组控制太阳能热水系统的水温，自动调节水泵来控制系统流量，最终得到太阳能热水系统的热性能数据。

(二)水流量控制测量系统

水流量由高精度的流量计来测量。水泵采用开关量方式启停，在配电柜中设手动/自动转换开关，计算机显示水泵的启停状态，可以在电脑上进行控制。

选用涡轮流量计作为流量计量装置，相对于电磁流量计，涡轮流量计的测量精度较高，工质可以是水，同时可以测量防冻液的流量，可以拓展传热工质的范围。

本实用新型的优点在于：本实用新型的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，可移动到异地进行现场测试，满足了生产厂家对产品性能测试快速灵活的要求。

附图说明

图1为本实用新型的太阳能热水系统热性能可移动式检测装置测试原理图。

图2为现有家用太阳能热水系统热性能太阳能实验室测试原理图。

附图标识

1、太阳能热水器 2、电磁流量计  3、二次电加热

4、混水泵       5、供水箱      6、回水箱

7、一次电加热   8、供水泵      9、回水泵

10、板式换热器  11、冷却循环泵 12、稳压罐

13、补水泵      14、补水箱     15、风冷冷水机组

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本实用新型所提供的技术方案。

(一)本实施例中的检测装置主要设备及其参数如下表：

主要仪器设备	型号	参数
			冷水机组	YK-20	功率：2.27KW，220V
供水泵水泵	RS15/6	功率：60W，220V
			电加热装置		功率：1.5KW，220V
轻型百叶箱	PH-1	￠220×200mm
			辐射表	TBQ-2-B-1
涡轮流量计	LW-10FA2BN	0.2-1.2m3/h，误差±0.5％
			风速传感器	PH100SX	输入24V，输出0～5V
温度计	PT100	0～100℃，两支；-20～+50℃，一支

(二)本检测装置运行环境为环境温度：-20～60℃；湿度：≤90％；工作电源：220V，50HZ。

(三)本装置结构紧凑，安装使用方便，实现了检测装置的整体可移动性及太阳能热水器的现场测试，大大提高热水器热性能的检测工作效率。

(四)本检测装置满足国家标准《家用太阳热水系统热性能试验方法》GB/T18708-2002和国际标准《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太阳能系统的年性能预测》ISO9459-2：1995对家用太阳能热水系统热性能测试要求。

(五)本装置可采用基于图形化的G语言编程环境，Lab View编程软件，14位通用数据采集和控制技术，自整定式比例积分微分调节控制法则，控制和数据采集一体化，测试准确，具有先进性和创新性。

(六)本装置可采用NI的硬件系统，选用NI USB模块实现系统的控制采集功能。

(七)本装置自动化程度高，可自动控制和采集试验中的各项数据。本实施例的流量采集控制精度为±1％，流量控制范围为300kg/h至700kg/h，工质温度控制采集精度±0.1℃，温度控制范围在10℃至70℃，总辐射表为一级，达到了国家标准《家用太阳热水系统热性能试验方法》GB/T 18708-2002和国际标准《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》ISO 9459对家用太阳能热水系统的测试精度要求。

采用本移动测试装置功能为满足太阳能热水器热性能试验，试验步骤如下：

1、每天早上开始试验前，罩上集热器以避免太阳能直射。

2、给太阳能热水器1上水，直至太阳能热水器1溢流口或最高点出水。

3、开启阀门F1、F2、F5、F6、F7、F9，关闭阀门F3、F4、F8，开启循环水泵，观察计算机控制界面上的热水器进口温度，待进口温度至少5min内变化不大于±1℃时，此温度即为太阳能热水器热性能试验起始水温T1(T1温度范围为5-60℃，可根据用户要求调整)。

4、若T1小于用户要求试验起始水温时，可开启电加热3，对系统内循环水升温，直至满足用户起始水温要求。此温度即为太阳能热水器热性能试验起始水温T1。

5、若T1大于用户要求试验起始水温时，可关闭循环水泵，关闭阀门F5、F6，开启阀门F3、F4，同时开启风冷冷水机组5，风冷冷水机组温度调至用户要求起始温度，给系统内循环水降温，直至满足用户起始水要求。然后重复步骤3，此温度即为太阳能热水器热性能试验起始水温T1。

6、在试验步骤3过程中，在计算机控制界面上观察系统循环时的流量计2，按标准要求，系统应以400L～600L的流量进行循环，循环流量可用阀门F5调节。

7、在试验即将开始前停止循环，关闭循环泵4和电加热，关闭阀门F1、F2，揭开集热器上的罩子，开始试验。

8、试验期间，本装置可对试验期间的太阳辐照量、福照度、环境温度、风速每分钟自动记录。

9、试验结束时，再罩上集热器以避免太阳直射，重复步骤3，此温度即为太阳能热水器热性能试验结束水温T2。经过计算，可得出太阳能热水器的日有用得热量。

10、太阳能热水器热损试验为试验开始前重复步骤3，得到热损试验起始水温T3；试验结束时再次重复步骤3，得到热损试验结束水温T4，经过计算，可得出太阳能热水器的热损因数。

对比图1所示的太阳能实验室测试太阳能热水器热性能的原理图，本实用新型的移动测试装置的区别如下：

1、太阳能实验室的测试系统多了一个3吨供水箱和一个3吨回水箱，实验开始前，可以事先在供水箱内准备大量的、恒温的水，试验开始时，给几台乃至十几台太阳能热水器同时上水，可提升同时检测的能力。设置回水箱的目的是当同时检测的太阳能热水器数量很多时，用水量会很大，设置回水箱后，热性能试验结束后，水箱内的水可回到回水箱，供下次试验时使用。

2、太阳能实验室的测试系统的板式换热器在风冷冷水机组给供水箱内水降温使用，因在太阳能实验室的冷却循环系统中工质为防冻液，所以换热需经过换热器换热。移动测试装置降温原理为水箱内的水直接流过风冷冷水机组，达到降温的目的，所以无需通过板换换热。(减少了换热器)

3、相比于太阳能实验室的测试系统，可移动太阳能热水器热性能测试装置的冷却系统和加热系统有较大变化，在不影响功能的前提下，都选取了小体积的设备，并且集中安装在了测试装置内。冷却系统采用一台功率为1匹小型风风冷冷水机组组，小型风风冷冷水机组组自带循环水泵，替代了太阳能实验室中冷却系统的冷却循环泵及稳压设备，太阳能水箱中的水直接经过风风冷冷水机组组循环降温。加热系统采用一台小型容积式电加热装置，替代了太阳能实验室加热系统中的一次加热和二次加热，该装置容积为5L，内置功率为1千瓦的电加热，在试验过程中起到加热太阳能水箱温度及控制温度的作用。

4、太阳能实验室的风冷冷水机组、水箱、电加热装置、强电柜、弱电柜体积、重量都很大，需要有固定的基础安装，安装后无法移动，所有检测项目必须在实验室完成。

总之，本实用新型的可移动太阳能热水器热性能检测装置的特点包括：

1、相对于实验室固定的检测系统来说，可移动太阳能热水器热性能检测装置最大的特点是体积小，重量轻，可移动和搬运，进行太阳能热水器热性能试验不受场地限制；

2、该装置总功率仅为3KW，耗电量少，无需要大功率的用电设备，如风冷冷水机组，锅炉等，运行条件简单。

3、相比较固定场地的太阳能热水器热性能检测设备，本装置的结构紧凑，计量装置与采集装置距离短，避免了因控制引线较长造成的测量误差，准确率高。

4、本装置的各部件可独立拆装，便于设备的维护和计量设备的标定拆卸。

5、工作电源无需380V，仅需要220V常规电源即可。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括：一电加热装置、一风冷冷水机组和循环水泵，

所述的电加热装置和风冷冷水机组，分别和循环水泵配合，用于控制太阳能热水器进口温度为太阳能热水器热性能试验起始水温。

2.根据权利要求1所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的太阳能热水器热性能试验起始水温为20±1℃，精度为±0.2℃。

3.根据权利要求1所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的电加热装置和太阳能热水器的进、出水口之间的回路上设有高精度的流量计，用于测量水流量。

4.根据权利要求3所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的流量计采用涡轮流量计。

5.根据权利要求3或4所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的检测装置的流量控制范围为300kg/h至700kg/h，流量采集控制精度为±1％。

6.根据权利要求1所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的太阳能热水器的进、出水口处采用PT100铂电阻测温系统以测量水温，其温度控制精度为±0.2℃。

7.根据权利要求1所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的风冷冷水机组采用电动三通阀来调节供冷量。

8.根据权利要求1所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的检测装置还包括：设置在太阳能热水器进口处的3kW的电加热装置及其可控硅调控器以及风冷冷水机组，所述的可控硅调控器通过PID调节，以稳定贮热水箱进口温度的变化不大于±0.2℃。

9.根据权利要求1所述的可移动式太阳能热水器热性能的检测装置，其特征在于，所述的检测装置还包括：控制单元，用于温度和流量设定，自动启动电加热装置或风冷冷水机组以控制太阳能热水器的水温，自动调节水泵来控制系统流量，最终得到太阳能热水系统的热性能数据。

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