本發(fā)明屬于太陽集熱器領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能作為一種環(huán)保綠色能源已被廣泛認(rèn)可。太陽能集熱器(也就是太陽能熱水器)深受越來越多用戶歡迎和喜愛，特別是用電緊張地區(qū)和使用天然氣不方便的地區(qū)。太陽能集熱器質(zhì)量的好壞取決于其熱效能，且熱效能必須通過第三方實(shí)驗(yàn)室檢測評估。

太陽能集熱器熱效能評估主要是將集熱器放置在太陽光正射情況下，通過模擬不同入水溫度，監(jiān)測其經(jīng)太陽光照射后出水口的溫度，再按標(biāo)準(zhǔn)的方法評估其熱效能指標(biāo)。該檢測設(shè)備的關(guān)鍵是檢測太陽能集熱器入水口的溫度，入水口溫度穩(wěn)定要好，精度達(dá)到±0.1℃。

由于太陽能集熱器經(jīng)過太陽照射后輸出的是熱水，每當(dāng)輸入水才能開始測試即采集數(shù)據(jù)。然后開啟下一個溫度點(diǎn)測試前，需要將輸入水溫升溫，再這樣循環(huán)下去。該供水系統(tǒng)核心難點(diǎn)部分就是如何有效地在復(fù)雜多變的環(huán)境下保持太陽能集熱器進(jìn)水口水溫的持續(xù)穩(wěn)定性。同時采用循環(huán)供水方式，節(jié)約水和節(jié)省電。國外先進(jìn)的設(shè)備都是閉環(huán)供水系統(tǒng)，但控制結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求較高。

太陽能集熱器熱效能檢測評估測試設(shè)備技術(shù)要求最高的是其供水系統(tǒng)，因?yàn)橹饕ㄟ^在線連續(xù)監(jiān)測太陽能集熱器入水口水溫和出水口水溫。同時特別要求入水口的水溫十分穩(wěn)定，精度要求±0.1℃。

如何能在輸出高溫水不?；亓髑闆r下，始終保證太陽能集熱器入水口的水溫能保持穩(wěn)定，且滿足±0.1℃，是該測試設(shè)備是否過硬和合格的關(guān)鍵和核心。

現(xiàn)有的閉環(huán)供水系統(tǒng)，太陽能集熱器輸出和輸入的管路構(gòu)成閉環(huán)，管路中有一個采用壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)，將水冷卻，再經(jīng)過精密加熱器來保證輸入口的水溫t輸入±0.1℃。該設(shè)備技術(shù)控制要求高，其穩(wěn)定性取決于該冷卻系統(tǒng)能力和加熱的精準(zhǔn)控制。該系統(tǒng)的設(shè)備價格昂貴，特別是進(jìn)口設(shè)備。國產(chǎn)設(shè)備溫度控制能力差，難以適應(yīng)太陽光照射下復(fù)雜的變化條件，而且現(xiàn)場調(diào)節(jié)能力不高。

國內(nèi)有采用閉環(huán)的太陽能集熱器供水測試裝置，都有一個難點(diǎn)問題是當(dāng)陽光強(qiáng)度變化較大時，其單節(jié)的制冷加熱難以穩(wěn)定保證入水口水溫的穩(wěn)定，且設(shè)備因結(jié)構(gòu)確定后，無法供現(xiàn)場臨時調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的以上技術(shù)缺陷提供了一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)，采用開環(huán)式多級溫控措施的供水方式，達(dá)到即節(jié)約水資源又節(jié)能的開環(huán)式供水系統(tǒng)。不僅能滿足復(fù)雜的測試環(huán)境變化，且能有效保證太陽能集熱器入水口水溫的穩(wěn)定。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)，包括集熱器3、數(shù)據(jù)采集模塊13、溫度傳感器、入水管1和出水管5；還包括水槽裝置7；所述集熱器3位于入水管1、出水管5之間，并依次經(jīng)所述水槽裝置7和入水管1相連形成回路；所述溫度傳感器設(shè)置在所述集熱器3的入水管1和出水管5處；所述數(shù)據(jù)采集模塊13與所述溫度傳感器相連，采集所述溫度傳感器的溫度信息；所述水槽裝置7根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集模塊13采集的溫度信息對所述集熱器3入水口的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述水槽裝置7為恒溫水槽。

優(yōu)選地，所述恒溫水槽為多級恒溫水槽，且所述多級恒溫水槽順次相連。

優(yōu)選地，所述多級恒溫水槽內(nèi)均設(shè)置有加熱單元、制冷單元和內(nèi)置溫度傳感器；所述多級恒溫水槽上均設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)按鍵和溫度顯示器。

優(yōu)選地，還包括水管開關(guān)，所述水管開關(guān)包括單向閥6和電磁閥9，所述單向閥6設(shè)置在集熱器3與所述多級恒溫水槽的初級恒溫水槽之間；所述電磁閥9與所述多級恒溫水槽的末級恒溫水槽連接。

優(yōu)選地，還包括水泵10和流量計(jì)11，所述水泵10、流量計(jì)11與所述電磁閥9依次連接；所述流量計(jì)11與所述數(shù)據(jù)采集模塊13連接。

優(yōu)選地，所述流量計(jì)11為質(zhì)量流量計(jì)。

優(yōu)選地，還包括補(bǔ)水管8和排水管12；所述補(bǔ)水管8與所述多級恒溫水槽的初級恒溫水槽連接，所述補(bǔ)水管8上設(shè)置有補(bǔ)水閥801；所述排水管12與質(zhì)量流量計(jì)連接，所述排水管上設(shè)置有排水閥1201。

優(yōu)選地，所述溫度傳感器包括入水管溫度傳感器2和出水管溫度傳感器4；所述溫度傳感器為pt100溫度傳感器。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊13上設(shè)置有顯示器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)至少具有以下有益效果：

本發(fā)明采用開環(huán)式多級溫控措施的供水系統(tǒng)，使太陽能集熱器輸出的溫水再收集回流；多級溫控措施包括多級高精度恒溫水槽，能達(dá)到即節(jié)約水資源又節(jié)能的高精度開環(huán)式供水測試系統(tǒng)。

開環(huán)結(jié)構(gòu)的高精度恒溫水槽，如模塊化結(jié)構(gòu)，同時方便研發(fā)人員當(dāng)研發(fā)新的太陽能集熱器；如遇到現(xiàn)有分級恒溫水槽控溫能力效果不好時，可以十分方便增加，即設(shè)備的擴(kuò)展性好，拓展設(shè)備應(yīng)對更復(fù)雜測試環(huán)境和樣品的能力。同時給予現(xiàn)場供測試人員有一定量的調(diào)節(jié)余地；如測試開始時，最接近出水管的恒溫水槽溫度降低度可以調(diào)節(jié)，利于入水管溫度的穩(wěn)定。隨著時間推進(jìn)，前幾級恒溫水槽的溫度設(shè)置點(diǎn)可以再按實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整，這樣不僅更有利保證供水輸出的控制，還能提高測試效率。不僅能滿足復(fù)雜的測試環(huán)境變化，而且能有效保證太陽能集熱器輸入水溫的穩(wěn)定。針對測試設(shè)備供水溫度難以穩(wěn)定的情況，做了徹底的更新和改善。

本發(fā)明最大優(yōu)點(diǎn)是操作方便、簡單實(shí)用，成本較低。既保留有閉環(huán)測試供水系統(tǒng)的節(jié)約用水量的特點(diǎn)，又方便供測試現(xiàn)場應(yīng)對復(fù)雜情況下的適當(dāng)調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)的框圖；

圖2為本發(fā)明一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)的框圖。如圖1所示，該太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)，主要包括集熱器3、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊13、水槽裝置7、水管(包含入水管1和出水管5)、水管開關(guān)、補(bǔ)水管8、排水管12、水泵10和流量計(jì)11。其中：

所述水槽裝置7由多個恒溫水槽構(gòu)成。水槽裝置7為高精度、多級恒溫水槽，本發(fā)明實(shí)施例以4級恒溫水槽為例進(jìn)行說明，即包括初級恒溫水槽701、二級恒溫水槽702、三級恒溫水槽703和末級恒溫水槽704。所述多級恒溫水槽從初級恒溫水槽701到末級恒溫水槽704依次連接，每級恒溫水槽內(nèi)均設(shè)置有加熱單元、制冷單元和內(nèi)置溫度傳感器。每級恒溫水槽上均設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)按鍵和溫度顯示器。所述內(nèi)置溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)按鍵和顯示器三者相互連接。加熱單元用來將水槽內(nèi)的水加熱到一定溫度；制冷單元用來將水槽內(nèi)的水溫降低到一定溫度；內(nèi)置溫度傳感器測量恒溫水槽內(nèi)的水溫，溫度顯示器將內(nèi)置溫度傳感器的信息顯示，溫度調(diào)節(jié)按鍵可以調(diào)節(jié)設(shè)定恒溫水槽內(nèi)的水溫。

所述溫度傳感器包括入水口溫度傳感器2和出水口溫度傳感器4，入水口溫度傳感器2設(shè)置在集熱器3的入水口處，用來測量進(jìn)入集熱器3的水溫；出水口溫度傳感器4設(shè)置在集熱器3的出水口處，用來測量經(jīng)過集熱器3加熱后排出水的溫度。

所述水管為保溫絕熱水管，包括入水管1和出水管5，集熱器3的入水口與入水管1連接，集熱器3的出水口與出水管5連接。

所述水管開關(guān)包括單向閥6和電磁閥9，單向閥6設(shè)置在集熱器3和多級恒溫水槽的初級恒溫水槽之間，單向閥6用來控制集熱器3出水管5的開關(guān)，從而控制從集熱器3出水口流出的水能否通過單向閥6。電池閥9設(shè)置在水泵10與多級恒溫水槽的末級恒溫水槽之間，多級恒溫水槽的末級恒溫水槽、電磁閥9和水泵10依次連接；電磁閥9用來控制水流的流量等。

入水管1與集熱器3的入水口連接，集熱器3的入水口處設(shè)置有入水管溫度傳感器2，入水管溫度傳感器2用來測量流入集熱器3的水的溫度，集熱器3將流入集熱器3的水通過太陽的能量加熱，然后從出水口將加熱后的水從出水口輸出；集熱器3的出水口連接出水管5，出水口出設(shè)置有出水管溫度傳感器4，出水管溫度傳感器4用來測量經(jīng)過集熱器3加熱后的水的溫度。數(shù)據(jù)采集模塊13和入水管溫度傳感器2、出水管溫度傳感器4連接，用來采集入水管溫度傳感器和出水管溫度傳感器的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集模塊13上還設(shè)置有顯示器，顯示器用來顯示數(shù)據(jù)采集模塊13采集的溫度傳感器的信息。水槽裝置7根據(jù)溫度傳感器顯示的信息對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。

出水管5另一端連接單向閥6，單向閥6控制出水管5的水能否通過單向閥6，流向下一級。水槽裝置7中的初級恒溫水槽與單向閥6連接，經(jīng)過單向閥6的水流向初級恒溫水槽，初級恒溫水槽對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后流向下一級恒溫水槽，最后流向末級恒溫水槽，每一級恒溫水槽均可對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)溫度傳感器測量的入水口的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證入水口的水溫穩(wěn)定。初級恒溫水槽先進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果效果不好，然后逐級進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后將輸出到入水口的水溫穩(wěn)定即可。

水槽裝置7的末級恒溫水槽連接電磁閥9，電磁閥9、水泵10、流量計(jì)11依次連接，電磁閥9用來控制流量等，水泵10用來將水送至入水管1，流量計(jì)11用來計(jì)算流經(jīng)的水流量。排水管12連接流量計(jì)11，排水管12上設(shè)置有排水閥1201，如果供水系統(tǒng)中的水量超出，開啟排水閥1201，通過排水管12排出一定量的水。入水管1與流量計(jì)11連接，流經(jīng)流量計(jì)11的水經(jīng)過入水管1至集熱器3。流量計(jì)11連接數(shù)據(jù)采集模塊13，數(shù)據(jù)采集模塊13采集流量計(jì)11的數(shù)據(jù)，通過顯示器顯示。補(bǔ)水管8連接水槽裝置7，補(bǔ)水管8上設(shè)置有補(bǔ)水閥801，如果供水系統(tǒng)中水量不夠，通過補(bǔ)水管8，將補(bǔ)水閥801開啟對供水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。

數(shù)據(jù)采集模塊13連接電腦(圖中未顯示)，電腦分析軟件采集和分析數(shù)據(jù)，最后將收集的所有數(shù)據(jù)分析計(jì)算得出太陽能集熱器的熱效能。

如圖2所示，為本發(fā)明一種太陽能集熱器熱效能開環(huán)供水系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中水槽裝置7包括四級高精度恒溫水槽，即初級恒溫水槽701、二級恒溫水槽702、三級恒溫水槽703和末級恒溫水槽704，每一級恒溫水槽內(nèi)均設(shè)置有加熱單元、制冷單元和內(nèi)置溫度傳感器；每級恒溫水槽上均設(shè)置有調(diào)節(jié)按鍵和溫度顯示器，內(nèi)置溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)按鍵和顯示器三者相互連接；當(dāng)單向閥6打開時，集熱器3中通過出水口流經(jīng)出水管5的水排至初級恒溫水槽701，初級恒溫水槽701對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)水溫低于設(shè)定的溫度后，加熱單元進(jìn)行加熱，升高水溫；水溫高于設(shè)定的溫度后，制冷單元進(jìn)行制冷，降低水溫；內(nèi)置溫度傳感器將恒溫水槽內(nèi)的水溫進(jìn)行顯示，溫度調(diào)節(jié)按鈕可以調(diào)節(jié)設(shè)定的溫度。

初級恒溫水槽701的精度控制在±0.1℃，初級恒溫水槽701根據(jù)設(shè)定的溫度對進(jìn)入水槽的水進(jìn)行調(diào)溫，然后經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)后的水流出初級恒溫水槽701，進(jìn)入后三級恒溫水槽，后三級恒溫水槽再對水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

二級恒溫水槽702對流入二級恒溫水槽702的水進(jìn)行水溫調(diào)節(jié)，二級恒溫水槽702將水調(diào)節(jié)到二級恒溫水槽設(shè)定的溫度，然后經(jīng)過調(diào)溫的水流入三級恒溫水槽703；二級恒溫水槽702設(shè)定的溫度比初級恒溫水槽701的設(shè)定的溫度低。二級恒溫水槽的調(diào)節(jié)精度在±0.1℃。三級恒溫水槽703根據(jù)設(shè)定的溫度對流入的水進(jìn)行調(diào)溫，然后將調(diào)溫后的水輸出給末級恒溫水槽704；三級恒溫水槽703設(shè)定的溫度比二級恒溫水槽702設(shè)定的溫度低。三級恒溫水槽的調(diào)節(jié)精度在±0.1℃。從三級恒溫水槽703調(diào)溫后的水最后經(jīng)過末級恒溫水槽704，末級恒溫水槽704對水進(jìn)行最后的溫度調(diào)節(jié)，末級恒溫水槽704設(shè)定的溫度就是水流入入水管1的溫度，即入水管溫度傳感器2測量的溫度。具體設(shè)定溫度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況可以進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。末級恒溫水槽704調(diào)節(jié)的溫度精度可達(dá)到±0.05℃，因此經(jīng)過末級恒溫水槽704調(diào)節(jié)后的水溫精度很高。每次測試時必須在入水管1的入水管溫度傳感器2測量的溫度穩(wěn)定后才能開始測試。測試的入水管的水溫可以增加，然后再次進(jìn)行測試。由于現(xiàn)場環(huán)境的不同，例如樣品大小或者太陽光照射強(qiáng)度等，可以及時調(diào)節(jié)恒溫水槽的設(shè)定溫度，從而保證輸入入水管1的水溫恒定，誤差在±0.1℃。

如果再增加恒溫水槽，每一級也是如此調(diào)節(jié)，逐級調(diào)節(jié)，從而使末級恒溫水槽輸出的水的溫度為恒溫，即入水管1到集熱器3的水溫也是恒溫，入水管溫度傳感器2測量到的溫度也是恒溫。如果室外環(huán)境惡劣，條件復(fù)雜多變，四級恒溫水槽調(diào)節(jié)不夠靈敏，可以很方便的增加若干級恒溫水槽，以便保證入水管1流入入水口水溫的恒定。入水管溫度傳感器2和出水管溫度傳感器4均為pt100溫度傳感器。

以上，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。