CN210742176U

CN210742176U - 一种相变储能装置性能测试系统

Info

Publication number: CN210742176U
Application number: CN201921520363.2U
Authority: CN
Inventors: 赵民; 李杨; 薛洁; 康维斌
Original assignee: China Northwest Architecture Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: China Northwest Architecture Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2029-09-09

Abstract

本实用新型提供的一种相变储能装置性能测试系统，包括空调房间、冷水箱、第一球阀、第一循环水泵、第二球阀、第三球阀、第四球阀、第五球阀、第六球阀、流量计、第七球阀、第八球阀、第九球阀、第二循环水泵、第十球阀、第十一球阀、第十二球阀、自来水口、风冷散热器、第十三球阀、相变储能装置、压差传感器、第十四球阀、第十五球阀、数据采集装置和热水箱，通过不同部件的开启和关闭，可针对相变储能装置进行蓄热工况测试、放热工况测试和实际工况测试，获得相变储能装置的蓄热特性、蓄热量、放热特性和放热量等参数，测试系统可用于中小型相变储能装置的性能测试。

Description

一种相变储能装置性能测试系统

技术领域

本实用新型属于储能领域，涉及储能装置性能测试，具体涉及一种相变储能装置性能测试系统。

背景技术

相变材料发生熔化时可吸收大量潜热，而相变材料的温度变化幅度却很小，并且材料的种类较多，熔点范围大，用户可根据的热水需求温度进行选择相近熔点范围的相变材料，价格也相对便宜，相变蓄热储能相比传统的热水蓄热储能具有储能密度大、出水温度稳定的特点，因此在传统蓄热水箱的发展基础上，相变储能装置应运而生，相变储能装置主要通过相变材料的熔化和凝固过程实现蓄热和放热功能，在工业余热利用、谷电储能和太阳能热利用等方面具有突出优势。

相变储能装置通过内部的换热装置与相变材料进行换热，因而相变材料的热物性和换热装置的传热能力是影响相变蓄热装置的主要因素，在探索不同相变材料和不同结构形式换热装置的蓄热和放热性能时，需要一套科学合理、实用性强的测试系统，可模拟不同工况，并在不同工况下采集测试数据。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种相变储能装置性能测试系统，通过对该测试系统不同部件的开启和关闭，可以实现蓄热工况测试、放热工况测试和实际工况测试，各工况条件的调节准确度较高并且能够持续稳定，并获取不同工况下的测试数据。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：包括空调房间、冷水箱、第一球阀、第一循环水泵、第二球阀、第三球阀、第四球阀、第五球阀、第六球阀、流量计、第七球阀、第八球阀、第九球阀、第二循环水泵、第十球阀、第十一球阀、第十二球阀、自来水口、风冷散热器、第十三球阀、相变储能装置、压差传感器、第十四球阀、第十五球阀、数据采集装置和热水箱；

相变储能装置包括第一端口、第二端口、换热盘管、相变材料和外壳，相变材料的相变温度为40℃至80℃；

测试系统连接关系为：冷水箱的出水口连接着第一球阀，第一球阀连接着第一循环水泵的进水口，第一循环水泵的出水口再分别连接着第二球阀和第十三球阀，第十三球阀再连接着风冷散热器、第三球阀和第五球阀，风冷散热器再连接着冷水箱的进水口，第三球阀再分别连接着第四球阀和第八球阀，第二球阀再分别连接着第四球阀和相变储能装置的第一端口，压差传感器连接着相变储能装置的第一端口和第二端口，相变储能装置的第二端口再分别连接着第十四球阀和第十五球阀，第十四球阀再分别连接着第六球阀和流量计的出水口，第十五球阀再分别连接着第七球阀和流量计的进水口，第六球阀和第七球阀同时分别连接着第五球阀和第九球阀，第九球阀再连接着第二循环水泵的出水口，第二循环水泵的进水口再连接着第十球阀，第十球阀再连接着热水箱的出水口，热水箱的进水口再连接着第十一球阀，第十一球阀再分别连接着第八球阀和第十二球阀，第十二球阀再连接着自来水口；

数据采集装置通过信号传输线连接着相变储能装置的温度采集元件、流量计和压差传感器，可连续采集温度、流量和压差数据，其余各部件之间的连接方式均通过管路连接，管路内的介质为水；

风冷散热器具有多个调节档位，可实现不同的散热能力。

所述的热水箱具有电加热器和温度控制器，热水箱的加热方式为电加热。

所述的管路外部均采用保温材料包裹，保温材料为橡塑。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统，可以实现蓄热工况测试、放热工况测试，并获取不同工况下的测试数据，可用于中小型相变储能装置的性能测试，获得相变储能装置的蓄热特性、放热特性、蓄热量、放热量以及静置时的热损失。

进一步的，通过对该测试系统不同部件的开启和关闭，可以实现不同测试功能，不同工况条件的调节准确度较高并且能够持续稳定。在蓄热循环中，采用带温度控制器的热水箱作为相变储能装置的恒温热源。在放热循环中，采用空调房间和多档位的风冷散热器联合调控模式、局部散热循环等多种方式共同控制冷水箱内的水温，保持冷水箱温度稳定，作为相变储能装置的恒温冷源。并可以直接进行自来水取热的实际工况测试，模拟厨房用水或者洗漱用水直接换热。

附图说明

图1为本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统的示意图；

图2为本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统的向热水箱充水功能的示意图；

图3为本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统的向冷水箱充水功能的示意图；

图4为本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统的蓄热工况测试的示意图；

图5为本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统的放热工况测试的示意图；

图6为本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统的实际工况测试的示意图；

图7为本实用新型的相变储能装置的示意图；

其中，1为空调房间，2为冷水箱，3为第一球阀，4为第一循环水泵，5为第二球阀，6为第三球阀，7为第四球阀，8为第五球阀，9为第六球阀，10为流量计，11为第七球阀，12为第八球阀，13为第九球阀，14为第二循环水泵，15为第十循环水泵，16为第十一循环水泵，17为第十二循环水泵，18为自来水口，19为风冷散热器，20为第十三球阀，21为相变储能装置，2101为第一端口，2102为第二端口，2103为换热盘管，2104为相变材料，2105为外壳，22为压差传感器，23为第十四球阀，24为第十五球阀，25为数据采集装置，26为热水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型总的构思是：一种相变储能装置性能测试系统，通过对该测试系统不同部件的开启和关闭，可以实现蓄热工况测试、放热工况测试和实际工况测试，各工况条件的调节准确度较高并且能够持续稳定，并获取不同工况下的测试数据。

为了详细说明本实用新型的技术内容以及构造和目的，下面结合附图进行具体介绍。

如图1至图7所示，本实用新型的一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：

一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：包括空调房间1、冷水箱2、第一球阀3、第一循环水泵4、第二球阀5、第三球阀6、第四球阀7、第五球阀8、第六球阀9、流量计10、第七球阀11、第八球阀12、第九球阀13、第二循环水泵14、第十球阀15、第十一球阀16、第十二球阀17、自来水口18、风冷散热器19、第十三球阀20、相变储能装置21、压差传感器22、第十四球阀23、第十五球阀24、数据采集装置25和热水箱26。

相变储能装置21包括第一端口2101、第二端口2102、换热盘管2103、相变材料2104和外壳2105，相变材料2104的相变温度为40℃至80℃。

测试系统连接关系为：冷水箱2的出水口连接着第一球阀3，第一球阀3连接着第一循环水泵4的进水口，第一循环水泵4的出水口再分别连接着第二球阀5和第十三球阀20，第十三球阀20再连接着风冷散热器19、第三球阀6和第五球阀8，风冷散热器19再连接着冷水箱2的进水口，第三球阀6再分别连接着第四球阀7和第八球阀12，第二球阀5再分别连接着第四球阀7和相变储能装置21的第一端口2101，压差传感器22连接着相变储能装置21的第一端口2101和第二端口2102，相变储能装置21的第二端口2102再分别连接着第十四球阀23和第十五球阀24，第十四球阀23再分别连接着第六球阀9和流量计10的出水口，第十五球阀24再分别连接着第七球阀11和流量计10的进水口，第六球阀9和第七球阀11同时分别连接着第五球阀8和第九球阀13，第九球阀13再连接着第二循环水泵14的出水口，第二循环水泵14的进水口再连接着第十球阀15，第十球阀15再连接着热水箱26的出水口，热水箱26的进水口再连接着第十一球阀16，第十一球阀16再分别连接着第八球阀12和第十二球阀17，第十二球阀17再连接着自来水口18。

数据采集装置25通过信号传输线连接着相变储能装置21的温度采集元件、流量计10和压差传感器22，可连续采集温度、流量和压差数据，其余各部件之间的连接方式均通过管路连接，管路内的介质为水。

风冷散热器19具有多个调节档位，可实现不同的散热能力。

所述的热水箱26具有电加热器和温度控制器，热水箱26的加热方式为电加热。

所述的管路外部均采用保温材料包裹，保温材料为橡塑。

一种相变储能装置性能测试系统，通过对该测试系统不同部件的开启和关闭，可以实现的功能有：

（1）自来水向热水箱26充水

如图2所示，自来水向热水箱26充水的步骤为：开启第十一球阀16、第十二球阀17和自来水口18，关闭其他部件，冷水依次经过自来水口18、第十二球阀17和第十一球阀16，流入热水箱26，实现自来水向热水箱26充水，充水至设定液位停止。

（2）自来水向冷水箱2充水

如图3所示，自来水向冷水箱2充水的步骤为：开启第三球阀6、第八球阀12、第十二球阀17和自来水口18，关闭其他部件，冷水依次经过自来水口18、第十二球阀17、第八球阀12、第三球阀6和风冷散热器19，流入冷水箱2，实现自来水向冷水箱2充水，充水至设定液位停止。

（3）蓄热工况测试

蓄热工况测试的主要目的为：测试相变储能装置21的蓄热特性、蓄热量以及在蓄热完成以后静置过程中的热损失，蓄热特性包括：不同流速对相变储能装置21蓄热能力的影响，不同进水温度对相变储能装置21蓄热能力的影响。

如图4所示，蓄热工况测试的步骤为：关闭第一球阀3、第一循环水泵4、第二球阀5、风冷散热器19、第十三球阀20、第三球阀6、第五球阀8、第六球阀9、第十五球阀24、第十二球阀17和自来水口18；开启热水箱26的电加热器，并保持热水箱26在设定温度，然后开启第十球阀15、第九球阀13、第七球阀11、流量计10、第十四球阀23、压差传感器22、第四球阀7、第八球阀12、第十一球阀16和数据采集装置25；最后开启第二循环水泵14；热水依次通过第十球阀15、第二循环水泵14、第九球阀13、第七球阀11、流量计10、第十四球阀23、相变储能装置21、第四球阀7、第八球阀12、第十一球阀16和热水箱26，形成蓄热循环，向相变储能装置21提供温度稳定的加热热源。

其中，通过开启第九球阀13和第十球阀15调节蓄热循环的流量，调节至设定流量；通过流量计10、压差传感器22、温度测量元件分别测量蓄热循环的流量、相变储能装置21的第一端口2101和第二端口2102之间压力损失以及第一端口2101、第二端口2102、相变储能装置21内部不同位置的温度，采集频率不小于1min/次；当第一端口2101和第二端口2102的温差小于5℃，或者相变储能装置21内部温度测量元件中测量的最低温度高于相变材料2104的相变温度点5℃时，可认为蓄热工况测试结束，停止所有部件运行。

（4）放热工况测试

放热工况测试的主要目的为：测试相变储能装置21的放热特性、放热量以及放热效率，放热特性包括：不同流速对相变储能装置21放热能力的影响，不同进水温度对相变储能装置21放热能力的影响。

如图5所示，放热工况测试的步骤为：关闭第三球阀6、第四球阀7、第七球阀11、第十四球阀23、第八球阀12、第九球阀13、第二循环水泵14、第十球阀15、第十一球阀16、第十二球阀17、自来水口18和热水箱26；开启第一球阀3、第二球阀5、第十三球阀20、压差传感器22、第十五球阀24、流量计10、第六球阀9、第五球阀8、风冷散热器19和数据采集装置25，最后开启第一循环水泵4；冷水依次经过第一球阀3、第一循环水泵4后分成两路，一路依次经过第二球阀5、相变储能装置21、第十五球阀24、流量计10、第六球阀9、第五球阀8、风冷散热器19和冷水箱2，形成放热循环，向相变储能装置21提供温度稳定的吸热冷源，另外一路依次经过第十三球阀20、风冷散热器19和冷水箱2，形成内部散热循环，强化冷水散热，保持冷水箱2在设定温度。

其中，通过开启第一球阀3的不同开度调节经过第一循环水泵4的总流量，再通过开启第二球阀5和第十三球阀20的不同开度调节放热循环的流量，调节至设定流量；其中，通过调节的空调房间1的温度和风冷散热器19的档位，达到调节风冷散热器19的散热能力，实现对冷水箱2的进水温度控制，调节冷水箱2的水温保持在设定温度；其中，通过流量计10、压差传感器22、温度测量元件分别测量放热循环的流量、相变储能装置21的第一端口2101和第二端口2102之间压力损失以及第一端口2101、第二端口2102、相变储能装置21内部不同位置的温度，采集频率不小于1min/次；当第一端口2101和第二端口2102的温差小于5℃时，或者相变储能装置21内部温度测量元件中测量的最低温度降低至30℃时，可认为放热工况测试结束。

（5）实际工况测试

实际工况测试的主要目的为：测试相变储能装置21的实际使用性能，直接通过自来水与相变储能装置21换热，自来水被加热成热水，可作为厨房用水、洗漱用水。

如图6所示，实际工况测试的步骤为：关闭第一球阀3、第一循环水泵4、第二球阀5、第十三球阀20、第三球阀6、第十四球阀23、第七球阀11、第九球阀13、第二循环水泵14、第十球阀15、第十一球阀16、热水箱26；开启第十二球阀17、第八球阀12、第四球阀7、压差传感器22、第十五球阀24、流量计10、第六球阀9、第五球阀8和数据采集装置25；开启自来水口18；冷水依次经过自来水口18、第十二球阀17、第八球阀12、第四球阀7、相变储能装置21、第十五球阀24、流量计10、第六球阀9、第五球阀8、风冷散热器19，最终流到冷水箱2中，实现自来水从相变储能装置21中取热，被加热成热水。

其中，通过开启第十二球阀17的不同开度调节自来水流量，调节至设定流量；其中，通过流量计10、压差传感器22、温度测量元件分别测量实际工况的流量、相变储能装置21的第一端口2101和第二端口2102之间压力损失以及第一端口2101、第二端口2102、相变储能装置21内部不同位置的温度，采集频率不小于1min/次；当第二端口2102的温度降至40℃时，可认为实际工况测试结束。

Claims

1.一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：包括空调房间（1）、冷水箱（2）、第一球阀（3）、第一循环水泵（4）、第二球阀（5）、第三球阀（6）、第四球阀（7）、第五球阀（8）、第六球阀（9）、流量计（10）、第七球阀（11）、第八球阀（12）、第九球阀（13）、第二循环水泵（14）、第十球阀（15）、第十一球阀（16）、第十二球阀（17）、自来水口（18）、风冷散热器（19）、第十三球阀（20）、相变储能装置（21）、压差传感器（22）、第十四球阀（23）、第十五球阀（24）、数据采集装置（25）和热水箱（26）；

所述的相变储能装置（21）包括第一端口（2101）、第二端口（2102）、换热盘管（2103）、相变材料（2104）和外壳（2105），相变材料（2104）的相变温度为40℃至80℃；

测试系统连接关系为：冷水箱（2）的出水口连接着第一球阀（3），第一球阀（3）连接着第一循环水泵（4）的进水口，第一循环水泵（4）的出水口再分别连接着第二球阀（5）和第十三球阀（20），第十三球阀（20）再连接着风冷散热器（19）、第三球阀（6）和第五球阀（8），风冷散热器（19）再连接着冷水箱（2）的进水口，第三球阀（6）再分别连接着第四球阀（7）和第八球阀（12），第二球阀（5）再分别连接着第四球阀（7）和相变储能装置（21）的第一端口（2101），压差传感器（22）连接着相变储能装置（21）的第一端口（2101）和第二端口（2102），相变储能装置（21）的第二端口（2102）再分别连接着第十四球阀（23）和第十五球阀（24），第十四球阀（23）再分别连接着第六球阀（9）和流量计（10）的出水口，第十五球阀（24）再分别连接着第七球阀（11）和流量计（10）的进水口，第六球阀（9）和第七球阀（11）同时分别连接着第五球阀（8）和第九球阀（13），第九球阀（13）再连接着第二循环水泵（14）的出水口，第二循环水泵（14）的进水口再连接着第十球阀（15），第十球阀（15）再连接着热水箱（26）的出水口，热水箱（26）的进水口再连接着第十一球阀（16），第十一球阀（16）再分别连接着第八球阀（12）和第十二球阀（17），第十二球阀（17）再连接着自来水口（18）；

所述的数据采集装置（25）通过信号传输线连接着相变储能装置（21）的温度采集元件、流量计（10）和压差传感器（22），可连续采集温度、流量和压差数据，其余各部件之间的连接方式均通过管路连接，管路内的介质为水。

2.根据权利要求1所述的一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：风冷散热器（19）具有多个调节档位，可实现不同的散热能力。

3.根据权利要求1所述的一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：所述的热水箱（26）具有电加热器和温度控制器，热水箱（26）的加热方式为电加热。

4.根据权利要求1所述的一种相变储能装置性能测试系统，其特征在于：所述的管路外部均采用保温材料包裹，保温材料为橡塑。