專利名稱：一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置，屬于太陽能熱利用領(lǐng)域，適用于家用太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的測試。
背景技術(shù)：
節(jié)約常規(guī)化石能源與保護自然環(huán)境受到廣泛重視。太陽光-電轉(zhuǎn)換，風力發(fā)電和太陽能熱利用發(fā)展迅速。特別是太陽能熱利用中的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)為人類提供生活熱水，是十分經(jīng)濟有效的。而太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)是其熱性能的一個重要表達參數(shù)。貯熱水箱熱損系數(shù)的確定又與貯熱水箱中水的終止溫度的確定有直接關(guān)系。因此如何準確測得貯熱水箱的終止溫度一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的重要課題。在中國國家標準GB/T12915-1991《家用太陽熱水器熱性能試驗方法》6.2.2中規(guī)定“按6.1.3的要求在貯水箱中布置測溫點”，而6.1.3中規(guī)定，“按貯水容積等分原則自上而下地布置三個或更多的測溫點，…，以各點溫度的算術(shù)平均值代表真實的貯水溫度”。這種測溫裝置由三個溫度傳感器組成，如圖1所示，其中T1、T2和T3是溫度傳感器，A是貯熱水箱，D和E分別是貯熱水箱的入水口和出水口，這種測溫裝置存在以下缺陷(1)由于家用太陽熱水器中貯熱水箱形狀和尺寸各異，貯水容積等分原則在實施時，溫度傳感器的探頭很難做到準確定位，甚至有較大的偏差；(2)對于最近發(fā)展快，應用廣泛的直插緊湊式太陽熱水器及熱水系統(tǒng)的貯水箱內(nèi)真空太陽集熱管端口下部的水處于“熱傳導區(qū)”，是一天內(nèi)溫度變化不大的冷水區(qū)。但按等分原則，則測不到這部分水的溫度。雖然在貯水箱內(nèi)可以有4個或更多的溫度傳感器，但還有較大的不確定性；(3)此外，對于實際的貯熱水箱產(chǎn)品，有的水箱不具備安置這些溫度傳感器的插孔，因而不能用這種裝置測量貯水箱中的溫度。另外，國際標準ISO9459-2《太陽加熱-家用熱水系統(tǒng)》第二部分—《系統(tǒng)特性的室外試驗方法和單一的太陽能系統(tǒng)年性能的預測》中是“用泵將水箱頂部的水抽到底法來使貯熱水箱中的水溫均化，測量家用太陽熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)”。它的測試裝置如圖2所示，T4和T5是溫度傳感器，B是循環(huán)泵，V1、V2和V3是三通閥，A是貯熱水箱，D是貯熱水箱入水口，E是貯熱水箱出水口，I、L分別是貯熱水箱的上水管和出水管，W是泄水管，這種測試裝置存在的缺陷是貯熱水箱熱損測試裝置通常安置在室外，在有外管路參與循環(huán)過程中，雖然外管路外有保溫裝置，但外管路的溫度仍大大低于貯熱水箱的溫度，通常一個貯熱水箱一夜的溫降為2℃-5℃，在混水后，由于外管路的影響，會對貯熱水箱的終止溫度帶來10％-20％左右的誤差，從而導致熱損系數(shù)測量的不準確；即使是在室內(nèi)，管道溫度與貯熱水箱的溫度相差也在20℃左右，同樣會造成很大的測試誤差。
技術(shù)內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種測量準確、通用性強、結(jié)構(gòu)簡單的測試裝置來測試家用太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)。
本實用新型由溫度傳感器、三通閥、循環(huán)泵組成，其特征是在貯熱水箱的入水口與出水口之間依次接有所說的溫度傳感器、一個三通閥、循環(huán)泵和另一個三通閥，組成測試外管路，測試外管路上有一個對其進行預熱的預熱裝置，如圖3所示圖中A是貯熱水箱，D是貯熱水箱入水口，E是貯熱水箱出水口，T4是溫度傳感器，B是循環(huán)泵，V2、V3是三通閥，M是預熱裝置。
預熱裝置可以是在測試外管路上纏繞的電加熱帶。
預熱裝置可以是在測試外管路上安裝的預熱水套。
預熱裝置也可以是在測試外管路上安裝的預熱水箱及三通閥組成的預熱管路。
本實用新型的優(yōu)點是測試數(shù)據(jù)準確，通用性強。


圖1是等分原則熱損系數(shù)測試裝置示意圖。
圖2是國際標準熱損系數(shù)測試裝置示意圖。
圖3是外管路帶有預熱裝置的熱損系數(shù)測試裝置示意圖。
圖4是外管路帶有由預熱水箱及三通閥組成的預熱管路的熱損系數(shù)測試裝置示意圖。
具體實施方式
圖4給出了本實用新型的一個具體實施例。圖中T4是溫度傳感器，B是循環(huán)泵，V2、V3是三通閥，它們組成測試外管路；V4、V5兩個三通閥和預熱水箱R組成預熱管路，A是貯熱水箱，D是貯熱水箱入水口，E是貯熱水箱出水口。
1.測試步驟是(1)初始溫度測試a.先將太陽熱水器及熱水系統(tǒng)遮擋起來，打開二通閥，接通兩個三通閥，與循環(huán)泵和貯熱水箱組成的測試回路，打開循環(huán)泵電源，使貯熱水箱的水溫均化；b.當貯熱水箱入水口溫度在5分鐘內(nèi)的變化不大于±1℃時，斷開泵電源。直接測量貯熱水箱入水口處的水溫度即為初始溫度。
(2)外管路預熱a.在終止溫度測試之前，預熱水箱水溫加熱至與貯熱水箱水溫相當；b.將三通閥置于預熱回路狀態(tài)，接通循環(huán)泵電源，用預熱水箱中的熱水加熱三通閥與循環(huán)泵組成的測試外管路，幾分鐘后斷開循環(huán)泵電源，切換到貯熱水箱、二通閥、三通閥和循環(huán)泵組成的測試回路上。
(3)終止溫度測量在設(shè)定的終止時間，重復步驟(1)中的a、b即可得到終止溫度。(4)用貯熱水箱熱損系數(shù)Us=ρwcpwVsΔtln(ti-tas(av)tf-tas(av))]]>進行計算出熱損系數(shù)，式中Us貯熱水箱中水體積Vs內(nèi)所含的集熱量，W/Kρw水的密度，kg/m3cpw水的比熱容，J/(kg℃)Vs貯熱水箱中的流體容積，Ltf集熱試驗結(jié)束時貯熱水箱內(nèi)的水溫，℃ti集熱試驗開始時貯熱水箱內(nèi)的水溫，℃Δt為降溫時間，s
tas(av)測試過程中平均環(huán)境溫度，℃如果要測試數(shù)據(jù)更加準確，可以在貯熱水箱入水口溫度在5分鐘內(nèi)的變化不大于±0.2℃時測量初始溫度、終止溫度。
權(quán)利要求1.一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置，由溫度傳感器、三通閥、循環(huán)泵組成，其特征是在貯熱水箱的入水口與出水口之間依次接有所說的溫度傳感器、一個三通閥、循環(huán)泵和另一個三通閥，組成測試外管路，測試外管路上有一個對其進行預熱的預熱裝置。
2.按照權(quán)利要求1所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置，其特征是所說的預熱裝置是在測試外管路上纏繞的電加熱帶。
3.按照權(quán)利要求1所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置，其特征是所說的預熱裝置是在測試外管路上安裝的預熱水套。
4.按照權(quán)利要求1所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置，其特征是所說的預熱裝置是在測試外管路上安裝的預熱水箱及三通閥組成的預熱管路。
專利摘要本實用新型涉及到一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試裝置，屬于太陽能熱利用領(lǐng)域，適用于家用太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的測試。本實用新型的技術(shù)要點是在貯熱水箱的入水口與出水口之間依次接有溫度傳感器、一個三通閥、循環(huán)泵和另一個三通閥，組成測試外管路，測試外管路上有一個對其進行預熱的預熱裝置。本實用新型的優(yōu)點是測試數(shù)據(jù)準確、通用性強。
文檔編號G01K17/00GK2553357SQ0223984
公開日2003年5月28日 申請日期2002年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者吳錦發(fā), 范軍 申請人:北京清華陽光能源開發(fā)有限責任公司