專利名稱：自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測試裝置，由其涉及一種自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置。
背景技術(shù)：
土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的最主要部分是土壤換熱器，不同項目不同地質(zhì)情況下，土 壤型熱交換器的換熱能力不同，設(shè)計指標(biāo)也不同，因此在設(shè)計前期必須獲得該工程所在地 地質(zhì)的熱物性參數(shù)，特別是導(dǎo)熱系數(shù)，從而獲得土壤換熱器的冬夏取放熱量能力，為項目設(shè) 計提供依據(jù)。以前是通過鉆井試勘取芯，查巖層的資料進(jìn)行加權(quán)平均的方法計算地質(zhì)熱物性參 數(shù)。目前流行的辦法是在該工程所在地做巖土的熱響應(yīng)測試試驗，獲取該處的巖土熱物性 以及換熱器的換熱量指標(biāo)，較為常見的測試方法有兩種，恒出水溫度模擬冬夏季標(biāo)準(zhǔn)工況， 恒熱流工況計算導(dǎo)熱系數(shù)等熱物性參數(shù)，此外還有恒溫差模擬冬夏季標(biāo)準(zhǔn)工況等，但《地源 熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》2009年局部修訂版出版后，規(guī)定按恒熱流工況方法進(jìn)行試驗。目前地源熱泵業(yè)內(nèi)逐漸參照規(guī)范改成恒熱流工況試驗方法，但更傾向于采用兩種 以上的方法進(jìn)行測試，以獲得更為精確的地質(zhì)熱物性參數(shù)。一般測試設(shè)備由于只從暖通專業(yè)考慮，忽略了控制環(huán)節(jié)，測試設(shè)備較為簡單，特別 是自控水平低，無論從測試精度還是測試過程的控制都無法達(dá)到或滿足理論工況要求，且 數(shù)據(jù)采集繁瑣，數(shù)據(jù)處理較為麻煩。另外，目前測試設(shè)備在設(shè)計制造中只考慮一種工況，無 法實行多種測試工況。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供了一種自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，解決了上述所述的現(xiàn)有 測試裝置沒有控制設(shè)備，自控水平低，測試精度低，無法實現(xiàn)多種測試工況的技術(shù)問題。本實用新型通過以下技術(shù)方案解決技術(shù)問題自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，包括恒溫水箱、加熱器、溫度控制器、補水箱、水 泵、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一渦輪流量傳感器、第二渦輪流量傳感器、第一溫 度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、顯示模塊，控制模塊，所述 的恒溫水箱的輸入端連接第一壓力傳感器、第一壓力傳感器連接第一溫度傳感器上，第二 溫度傳感器并聯(lián)在第一溫度傳感器上，恒溫水箱的輸出端連接水泵、水泵連接第二壓力傳 感器、第二壓力傳感器連接第一渦輪流量傳感器、第一渦輪流量傳感器連接第三溫度傳感 器，第二渦輪流量傳感器與第四溫度傳感器并聯(lián)在第一渦輪流量傳感器于第三溫度傳感器 上；恒溫水箱還設(shè)置加熱器、溫度控制器與補水箱，顯示模塊與控制模塊與各個溫度傳感 器、壓力傳感器、流量傳感器、溫度控制器、可控硅、變頻器相連。本實用新型所述的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，還包括變頻器，所述的水泵 上設(shè)置變頻器。本實用新型所述的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，還包括風(fēng)冷熱泵，所述的恒溫水箱的輸入端與第一壓力傳感器之間串聯(lián)風(fēng)冷熱泵。本實用新型所述的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，還包括可控硅，所述的可控 硅與加熱器連接。有益效果本實用新型提供的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，將恒溫水箱、溫度控制器、壓 力傳感器、渦輪流量傳感器、溫度傳感器、變頻器、水泵等設(shè)備組合可實現(xiàn)恒溫出水溫度、恒 熱流、恒溫差等各種測試工況，在裝置中可控硅實現(xiàn)0.5%精度調(diào)節(jié)電加熱量，電加熱反應(yīng) 靈敏，控制恒定出水溫度時候，保證出水溫度波動范圍在士0. 1C° ；變頻器實現(xiàn)0.5%精度 調(diào)節(jié)水泵流量，水泵流量穩(wěn)定，保證水流量波動在士0. 01m3/S，流量計測量范圍0-2. 5m3/h, 精度等級0. 05% ；溫度計采用HONEYWELL公司電阻溫度計PT100有保護(hù)套管，經(jīng)校準(zhǔn)溫度 計的誤差在士0. 1C°以內(nèi)；測試設(shè)備綜合溫度測量和流量測量的精度，該試驗臺的最大測 量誤差為3 %以內(nèi)，顯示模塊和控制模塊顯示控制的狀態(tài)與可即時對裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。本裝置軟件采用HONEYWELL公司基于BACNET解決方案的Envisionfor BACtal4 系統(tǒng)，根據(jù)測試需要進(jìn)行流量和溫度的調(diào)節(jié)，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取和保存，實現(xiàn)測試全 自動化。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1為恒溫水箱、2為加熱器、3為溫度控制器、4為補水箱、5為水泵、6為變頻 器、7為第一壓力傳感器、8為第二壓力傳感器、9為第一渦輪流量傳感器、10為第二渦輪流 量傳感器、11為第一溫度傳感器、12為第二溫度傳感器、13為第三溫度傳感器、14為第四 溫度傳感器、15為顯示模塊，16為控制模塊，17為風(fēng)冷熱泵，18為可控硅。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖所示自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，包括恒溫水箱1、加熱器2、溫度控制 器3、補水箱4、水泵5、第一壓力傳感器7、第二壓力傳感器8、第一渦輪流量傳感器9、第二 渦輪流量傳感器10、第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器12、第三溫度傳感器13、第四溫度 傳感器14、顯示模塊15，控制模塊16，所述的恒溫水箱1的輸入端連接第一壓力傳感器7、 第一壓力傳感器7連接第一溫度傳感器11上，第二溫度傳感器12并聯(lián)在第一溫度傳感器 11上，恒溫水箱1的輸出端連接水泵5、水泵5連接第二壓力傳感器8、第二壓力傳感器8連 接第一渦輪流量傳感器9、第一渦輪流量傳感器9連接第三溫度傳感器13，第二渦輪流量傳 感器10與第四溫度傳感器14并聯(lián)在第一渦輪流量傳感器9于第三溫度傳感器13上；恒溫 水箱1還設(shè)置加熱器2、溫度控制器3與補水箱4，顯示模塊15與控制模塊16連接在恒溫 水箱1上。水泵5上設(shè)置變頻器6，所述的恒溫水箱1的輸入端與第一壓力傳感器17之間 串聯(lián)風(fēng)冷熱泵17，可控硅18與加熱器2連接。流量數(shù)據(jù)通過第一、第二渦輪流量傳感器7、8測量，溫度采用進(jìn)口高精度溫度探 頭測量，壓力數(shù)據(jù)通過第一、第二壓力傳感器9、10測量，水泵5流量由變頻器6進(jìn)行控制， 實現(xiàn)試驗需要的不同流速的設(shè)定；電加熱量由可控硅控制，可控硅控制輸入電源平均電壓
4值，從而控制電加熱功率。1)恒出水溫度測試工況夏季模擬工況時，根據(jù)出水管上的溫度傳感器讀取的溫 度數(shù)據(jù)與設(shè)定溫度的差值，用可控硅18控制電加熱量從而控制出水溫度，實現(xiàn)恒出水溫 度；冬季模擬工況時，風(fēng)冷熱泵與測試設(shè)備柜內(nèi)預(yù)留的接口相連，與電加熱串聯(lián)使用，溫度 要求較高時，風(fēng)冷熱泵機組的自身控制系統(tǒng)可實現(xiàn)恒出水溫度，溫度要求較低時，開啟電加 熱，控制電加熱量可穩(wěn)定風(fēng)冷熱泵出口溫度。2)恒熱流密度測試工況用可控硅控制電加熱量，實現(xiàn)恒熱流。3)恒溫差測試工況根據(jù)設(shè)定電加熱量，調(diào)節(jié)水泵5流量，實現(xiàn)恒溫差。測試設(shè)備通過連接管道與地埋管換熱器構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)。用于測試的計算機與控 制模塊與數(shù)據(jù)采集模塊之間的采用Ethernet高速通信線路連接，計算機與PT100溫度 傳感器之間的信號傳輸采用RS485總線技術(shù)。測試軟件采用HONEYWELL公司Envision for BACtal4系統(tǒng)，采用分布式計算機監(jiān)控技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；管理層采用了客 戶/服務(wù)器、Web架構(gòu)，使用BACnet通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，在同一網(wǎng)絡(luò)上通過通信接口與 MODBUS和SNMP等通信協(xié)議進(jìn)行通訊，讀取各開放式數(shù)據(jù)庫。軟件系統(tǒng)采用微軟視窗操作系 WindOWS2000/XP操作平臺，整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在快速的以太網(wǎng)上，協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP， 系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口方式為C0M/DC0M，采用兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，管理層通訊速率高達(dá)100Mbps， 現(xiàn)場控制層通訊速率高達(dá)76. 8Kbps,以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時讀取和采集。
權(quán)利要求自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，其特征在于包括恒溫水箱(1)、加熱器(2)、溫度控制器(3)、補水箱(4)、水泵(5)、第一壓力傳感器(7)、第二壓力傳感器(8)、第一渦輪流量傳感器(9)、第二渦輪流量傳感器(10)、第一溫度傳感器(11)、第二溫度傳感器(12)、第三溫度傳感器(13)、第四溫度傳感器(14)、顯示模塊(15)，控制模塊(16)，所述的恒溫水箱(1)的輸入端連接第一壓力傳感器(7)、第一壓力傳感器(7)連接第一溫度傳感器(11)上，第二溫度傳感器(12)并聯(lián)在第一溫度傳感器(11)上，恒溫水箱(1)的輸出端連接水泵(5)、水泵(5)連接第二壓力傳感器(8)、第二壓力傳感器(8)連接第一渦輪流量傳感器(9)、第一渦輪流量傳感器(9)連接第三溫度傳感器(13)，第二渦輪流量傳感器(10)與第四溫度傳感器(14)并聯(lián)在第一渦輪流量傳感器(9)與第三溫度傳感器(13)，上；恒溫水箱(1)還設(shè)置加熱器(2)、溫度控制器(3)與補水箱(4)，顯示模塊(15)、控制模塊(16)與各個溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、溫度控制器、可控硅、變頻器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，其特征在于還包括變頻 器(6)，所述的水泵(5)上設(shè)置變頻器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，其特征在于還包括風(fēng)冷 熱泵(17)，所述的恒溫水箱⑴的輸入端與第一壓力傳感器(17)之間串聯(lián)風(fēng)冷熱泵(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，其特征在于還包括可控 硅(18)，所述的可控硅(18)與加熱器(2)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種測試裝置，尤其涉及一種自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，包括恒溫水箱、水泵、壓力傳感器、渦輪流量傳感器、溫度傳感器；恒溫水箱的連接壓力傳感器、壓力傳感器連接溫度傳感器上，恒溫水箱的輸出端連接水泵、水泵連接壓力傳感器、壓力傳感器連接渦輪流量傳感器、渦輪流量傳感器連接溫度傳感器，渦輪流量傳感器與溫度傳感器并聯(lián)在渦輪流量傳感器于溫度傳感器，本實用新型提供的自動多工況巖土熱響應(yīng)測試裝置，將恒溫水箱、溫度控制器、壓力傳感器、渦輪流量傳感器、溫度傳感器、變頻器、水泵等設(shè)備組合可實現(xiàn)恒溫出水溫度、恒熱流、恒溫差等各種測試工況。
文檔編號G01N25/18GK201662549SQ20102010152
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者李躍, 沈健, 沈玲玲, 茅偉東, 郁松濤, 馬宏權(quán) 申請人:湖北風(fēng)神凈化空調(diào)設(shè)備工程有限公司