专利名称：一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置，属于太阳能热利用领域，适用于家用太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的测试。
背景技术：
节约常规化石能源与保护自然环境受到广泛重视。太阳光-电转换，风力发电和太阳能热利用发展迅速。特别是太阳能热利用中的太阳热水器及热水系统为人类提供生活热水，是十分经济有效的。而太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数是其热性能的一个重要表达参数。贮热水箱热损系数的确定又与贮热水箱中水的终止温度的确定有直接关系。因此如何准确测得贮热水箱的终止温度一直是本领域技术人员关注的重要课题。在中国国家标准GB/T12915-1991《家用太阳热水器热性能试验方法》6.2.2中规定“按6.1.3的要求在贮水箱中布置测温点”，而6.1.3中规定，“按贮水容积等分原则自上而下地布置三个或更多的测温点，…，以各点温度的算术平均值代表真实的贮水温度”。这种测温装置由三个温度传感器组成，如图1所示，其中T1、T2和T3是温度传感器，A是贮热水箱，D和E分别是贮热水箱的入水口和出水口，这种测温装置存在以下缺陷(1)由于家用太阳热水器中贮热水箱形状和尺寸各异，贮水容积等分原则在实施时，温度传感器的探头很难做到准确定位，甚至有较大的偏差；(2)对于最近发展快，应用广泛的直插紧凑式太阳热水器及热水系统的贮水箱内真空太阳集热管端口下部的水处于“热传导区”，是一天内温度变化不大的冷水区。但按等分原则，则测不到这部分水的温度。虽然在贮水箱内可以有4个或更多的温度传感器，但还有较大的不确定性；(3)此外，对于实际的贮热水箱产品，有的水箱不具备安置这些温度传感器的插孔，因而不能用这种装置测量贮水箱中的温度。另外，国际标准ISO9459-2《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》中是“用泵将水箱顶部的水抽到底法来使贮热水箱中的水温均化，测量家用太阳热水系统贮热水箱热损系数”。它的测试装置如图2所示，T4和T5是温度传感器，B是循环泵，V1、V2和V3是三通阀，A是贮热水箱，D是贮热水箱入水口，E是贮热水箱出水口，I、L分别是贮热水箱的上水管和出水管，W是泄水管，这种测试装置存在的缺陷是贮热水箱热损测试装置通常安置在室外，在有外管路参与循环过程中，虽然外管路外有保温装置，但外管路的温度仍大大低于贮热水箱的温度，通常一个贮热水箱一夜的温降为2℃-5℃，在混水后，由于外管路的影响，会对贮热水箱的终止温度带来10％-20％左右的误差，从而导致热损系数测量的不准确；即使是在室内，管道温度与贮热水箱的温度相差也在20℃左右，同样会造成很大的测试误差。
技术内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提出一种测量准确、通用性强、结构简单的测试装置来测试家用太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数。
本实用新型由温度传感器、三通阀、循环泵组成，其特征是在贮热水箱的入水口与出水口之间依次接有所说的温度传感器、一个三通阀、循环泵和另一个三通阀，组成测试外管路，测试外管路上有一个对其进行预热的预热装置，如图3所示图中A是贮热水箱，D是贮热水箱入水口，E是贮热水箱出水口，T4是温度传感器，B是循环泵，V2、V3是三通阀，M是预热装置。
预热装置可以是在测试外管路上缠绕的电加热带。
预热装置可以是在测试外管路上安装的预热水套。
预热装置也可以是在测试外管路上安装的预热水箱及三通阀组成的预热管路。
本实用新型的优点是测试数据准确，通用性强。
图1是等分原则热损系数测试装置示意图。
图2是国际标准热损系数测试装置示意图。
图3是外管路带有预热装置的热损系数测试装置示意图。
图4是外管路带有由预热水箱及三通阀组成的预热管路的热损系数测试装置示意图。
具体实施方式
图4给出了本实用新型的一个具体实施例。图中T4是温度传感器，B是循环泵，V2、V3是三通阀，它们组成测试外管路；V4、V5两个三通阀和预热水箱R组成预热管路，A是贮热水箱，D是贮热水箱入水口，E是贮热水箱出水口。
1.测试步骤是(1)初始温度测试a.先将太阳热水器及热水系统遮挡起来，打开二通阀，接通两个三通阀，与循环泵和贮热水箱组成的测试回路，打开循环泵电源，使贮热水箱的水温均化；b.当贮热水箱入水口温度在5分钟内的变化不大于±1℃时，断开泵电源。直接测量贮热水箱入水口处的水温度即为初始温度。
(2)外管路预热a.在终止温度测试之前，预热水箱水温加热至与贮热水箱水温相当；b.将三通阀置于预热回路状态，接通循环泵电源，用预热水箱中的热水加热三通阀与循环泵组成的测试外管路，几分钟后断开循环泵电源，切换到贮热水箱、二通阀、三通阀和循环泵组成的测试回路上。
(3)终止温度测量在设定的终止时间，重复步骤(1)中的a、b即可得到终止温度。(4)用贮热水箱热损系数Us=ρwcpwVsΔtln(ti-tas(av)tf-tas(av))]]>进行计算出热损系数，式中Us贮热水箱中水体积Vs内所含的集热量，W/Kρw水的密度，kg/m3cpw水的比热容，J/(kg℃)Vs贮热水箱中的流体容积，Ltf集热试验结束时贮热水箱内的水温，℃ti集热试验开始时贮热水箱内的水温，℃Δt为降温时间，s
tas(av)测试过程中平均环境温度，℃如果要测试数据更加准确，可以在贮热水箱入水口温度在5分钟内的变化不大于±0.2℃时测量初始温度、终止温度。
权利要求1.一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置，由温度传感器、三通阀、循环泵组成，其特征是在贮热水箱的入水口与出水口之间依次接有所说的温度传感器、一个三通阀、循环泵和另一个三通阀，组成测试外管路，测试外管路上有一个对其进行预热的预热装置。
2.按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置，其特征是所说的预热装置是在测试外管路上缠绕的电加热带。
3.按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置，其特征是所说的预热装置是在测试外管路上安装的预热水套。
4.按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置，其特征是所说的预热装置是在测试外管路上安装的预热水箱及三通阀组成的预热管路。
专利摘要本实用新型涉及到一种太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数测试装置，属于太阳能热利用领域，适用于家用太阳热水器及热水系统贮热水箱热损系数的测试。本实用新型的技术要点是在贮热水箱的入水口与出水口之间依次接有温度传感器、一个三通阀、循环泵和另一个三通阀，组成测试外管路，测试外管路上有一个对其进行预热的预热装置。本实用新型的优点是测试数据准确、通用性强。
文档编号G01K17/00GK2553357SQ0223984
公开日2003年5月28日 申请日期2002年7月12日 优先权日2002年7月12日
发明者吴锦发, 范军 申请人:北京清华阳光能源开发有限责任公司