专利名称：自动多工况岩土热响应测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试装置，由其涉及一种自动多工况岩土热响应测试装置。
背景技术：
土壤源热泵系统设计的最主要部分是土壤换热器，不同项目不同地质情况下，土 壤型热交换器的换热能力不同，设计指标也不同，因此在设计前期必须获得该工程所在地 地质的热物性参数，特别是导热系数，从而获得土壤换热器的冬夏取放热量能力，为项目设 计提供依据。以前是通过钻井试勘取芯，查岩层的资料进行加权平均的方法计算地质热物性参 数。目前流行的办法是在该工程所在地做岩土的热响应测试试验，获取该处的岩土热物性 以及换热器的换热量指标，较为常见的测试方法有两种，恒出水温度模拟冬夏季标准工况， 恒热流工况计算导热系数等热物性参数，此外还有恒温差模拟冬夏季标准工况等，但《地源 热泵系统工程技术规范》2009年局部修订版出版后，规定按恒热流工况方法进行试验。目前地源热泵业内逐渐参照规范改成恒热流工况试验方法，但更倾向于采用两种 以上的方法进行测试，以获得更为精确的地质热物性参数。一般测试设备由于只从暖通专业考虑，忽略了控制环节，测试设备较为简单，特别 是自控水平低，无论从测试精度还是测试过程的控制都无法达到或满足理论工况要求，且 数据采集繁琐，数据处理较为麻烦。另外，目前测试设备在设计制造中只考虑一种工况，无 法实行多种测试工况。
发明内容本实用新型提供了一种自动多工况岩土热响应测试装置，解决了上述所述的现有 测试装置没有控制设备，自控水平低，测试精度低，无法实现多种测试工况的技术问题。本实用新型通过以下技术方案解决技术问题自动多工况岩土热响应测试装置，包括恒温水箱、加热器、温度控制器、补水箱、水 泵、第一压力传感器、第二压力传感器、第一涡轮流量传感器、第二涡轮流量传感器、第一温 度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、显示模块，控制模块，所述 的恒温水箱的输入端连接第一压力传感器、第一压力传感器连接第一温度传感器上，第二 温度传感器并联在第一温度传感器上，恒温水箱的输出端连接水泵、水泵连接第二压力传 感器、第二压力传感器连接第一涡轮流量传感器、第一涡轮流量传感器连接第三温度传感 器，第二涡轮流量传感器与第四温度传感器并联在第一涡轮流量传感器于第三温度传感器 上；恒温水箱还设置加热器、温度控制器与补水箱，显示模块与控制模块与各个温度传感 器、压力传感器、流量传感器、温度控制器、可控硅、变频器相连。本实用新型所述的自动多工况岩土热响应测试装置，还包括变频器，所述的水泵 上设置变频器。本实用新型所述的自动多工况岩土热响应测试装置，还包括风冷热泵，所述的恒温水箱的输入端与第一压力传感器之间串联风冷热泵。本实用新型所述的自动多工况岩土热响应测试装置，还包括可控硅，所述的可控 硅与加热器连接。有益效果本实用新型提供的自动多工况岩土热响应测试装置，将恒温水箱、温度控制器、压 力传感器、涡轮流量传感器、温度传感器、变频器、水泵等设备组合可实现恒温出水温度、恒 热流、恒温差等各种测试工况，在装置中可控硅实现0.5%精度调节电加热量，电加热反应 灵敏，控制恒定出水温度时候，保证出水温度波动范围在士0. 1C° ；变频器实现0.5%精度 调节水泵流量，水泵流量稳定，保证水流量波动在士0. 01m3/S，流量计测量范围0-2. 5m3/h, 精度等级0. 05% ；温度计采用HONEYWELL公司电阻温度计PT100有保护套管，经校准温度 计的误差在士0. 1C°以内；测试设备综合温度测量和流量测量的精度，该试验台的最大测 量误差为3 %以内，显示模块和控制模块显示控制的状态与可即时对装置进行调节控制。本装置软件采用HONEYWELL公司基于BACNET解决方案的Envisionfor BACtal4 系统，根据测试需要进行流量和温度的调节，同时对数据进行实时读取和保存，实现测试全 自动化。
图1为本实用新型的结构示意图；图中1为恒温水箱、2为加热器、3为温度控制器、4为补水箱、5为水泵、6为变频 器、7为第一压力传感器、8为第二压力传感器、9为第一涡轮流量传感器、10为第二涡轮流 量传感器、11为第一温度传感器、12为第二温度传感器、13为第三温度传感器、14为第四 温度传感器、15为显示模块，16为控制模块，17为风冷热泵，18为可控硅。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型进一步详细说明如图所示自动多工况岩土热响应测试装置，包括恒温水箱1、加热器2、温度控制 器3、补水箱4、水泵5、第一压力传感器7、第二压力传感器8、第一涡轮流量传感器9、第二 涡轮流量传感器10、第一温度传感器11、第二温度传感器12、第三温度传感器13、第四温度 传感器14、显示模块15，控制模块16，所述的恒温水箱1的输入端连接第一压力传感器7、 第一压力传感器7连接第一温度传感器11上，第二温度传感器12并联在第一温度传感器 11上，恒温水箱1的输出端连接水泵5、水泵5连接第二压力传感器8、第二压力传感器8连 接第一涡轮流量传感器9、第一涡轮流量传感器9连接第三温度传感器13，第二涡轮流量传 感器10与第四温度传感器14并联在第一涡轮流量传感器9于第三温度传感器13上；恒温 水箱1还设置加热器2、温度控制器3与补水箱4，显示模块15与控制模块16连接在恒温 水箱1上。水泵5上设置变频器6，所述的恒温水箱1的输入端与第一压力传感器17之间 串联风冷热泵17，可控硅18与加热器2连接。流量数据通过第一、第二涡轮流量传感器7、8测量，温度采用进口高精度温度探 头测量，压力数据通过第一、第二压力传感器9、10测量，水泵5流量由变频器6进行控制， 实现试验需要的不同流速的设定；电加热量由可控硅控制，可控硅控制输入电源平均电压
4值，从而控制电加热功率。1)恒出水温度测试工况夏季模拟工况时，根据出水管上的温度传感器读取的温 度数据与设定温度的差值，用可控硅18控制电加热量从而控制出水温度，实现恒出水温 度；冬季模拟工况时，风冷热泵与测试设备柜内预留的接口相连，与电加热串联使用，温度 要求较高时，风冷热泵机组的自身控制系统可实现恒出水温度，温度要求较低时，开启电加 热，控制电加热量可稳定风冷热泵出口温度。2)恒热流密度测试工况用可控硅控制电加热量，实现恒热流。3)恒温差测试工况根据设定电加热量，调节水泵5流量，实现恒温差。测试设备通过连接管道与地埋管换热器构成循环系统。用于测试的计算机与控 制模块与数据采集模块之间的采用Ethernet高速通信线路连接，计算机与PT100温度 传感器之间的信号传输采用RS485总线技术。测试软件采用HONEYWELL公司Envision for BACtal4系统，采用分布式计算机监控技术、计算机网络通信技术；管理层采用了客 户/服务器、Web架构，使用BACnet通讯协议进行通讯，在同一网络上通过通信接口与 MODBUS和SNMP等通信协议进行通讯，读取各开放式数据库。软件系统采用微软视窗操作系 WindOWS2000/XP操作平台，整个系统网络架构在快速的以太网上，协议为标准的TCP/IP， 系统提供的数据接口方式为C0M/DC0M，采用两级网络结构，管理层通讯速率高达100Mbps， 现场控制层通讯速率高达76. 8Kbps,以实现对数据的实时读取和采集。
权利要求自动多工况岩土热响应测试装置，其特征在于包括恒温水箱(1)、加热器(2)、温度控制器(3)、补水箱(4)、水泵(5)、第一压力传感器(7)、第二压力传感器(8)、第一涡轮流量传感器(9)、第二涡轮流量传感器(10)、第一温度传感器(11)、第二温度传感器(12)、第三温度传感器(13)、第四温度传感器(14)、显示模块(15)，控制模块(16)，所述的恒温水箱(1)的输入端连接第一压力传感器(7)、第一压力传感器(7)连接第一温度传感器(11)上，第二温度传感器(12)并联在第一温度传感器(11)上，恒温水箱(1)的输出端连接水泵(5)、水泵(5)连接第二压力传感器(8)、第二压力传感器(8)连接第一涡轮流量传感器(9)、第一涡轮流量传感器(9)连接第三温度传感器(13)，第二涡轮流量传感器(10)与第四温度传感器(14)并联在第一涡轮流量传感器(9)与第三温度传感器(13)，上；恒温水箱(1)还设置加热器(2)、温度控制器(3)与补水箱(4)，显示模块(15)、控制模块(16)与各个温度传感器、压力传感器、流量传感器、温度控制器、可控硅、变频器相连。
2.根据权利要求1所述的自动多工况岩土热响应测试装置，其特征在于还包括变频 器(6)，所述的水泵(5)上设置变频器(6)。
3.根据权利要求1所述的自动多工况岩土热响应测试装置，其特征在于还包括风冷 热泵(17)，所述的恒温水箱⑴的输入端与第一压力传感器(17)之间串联风冷热泵(17)。
4.根据权利要求1所述的自动多工况岩土热响应测试装置，其特征在于还包括可控 硅(18)，所述的可控硅(18)与加热器(2)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种测试装置，尤其涉及一种自动多工况岩土热响应测试装置，自动多工况岩土热响应测试装置，包括恒温水箱、水泵、压力传感器、涡轮流量传感器、温度传感器；恒温水箱的连接压力传感器、压力传感器连接温度传感器上，恒温水箱的输出端连接水泵、水泵连接压力传感器、压力传感器连接涡轮流量传感器、涡轮流量传感器连接温度传感器，涡轮流量传感器与温度传感器并联在涡轮流量传感器于温度传感器，本实用新型提供的自动多工况岩土热响应测试装置，将恒温水箱、温度控制器、压力传感器、涡轮流量传感器、温度传感器、变频器、水泵等设备组合可实现恒温出水温度、恒热流、恒温差等各种测试工况。
文档编号G01N25/18GK201662549SQ20102010152
公开日2010年12月1日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者李跃, 沈健, 沈玲玲, 茅伟东, 郁松涛, 马宏权 申请人:湖北风神净化空调设备工程有限公司