专利名称：一种家用太阳能热水系统能效测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及家用太阳能热水系统热性能检测的技术领域，更具体的说涉及一种家用太阳能热水系统能效测试装置，该装置尤其适用于太阳能热水系统生产企业进行“能效标识”检测及相关检测实验室对太阳能热水系统热性能项目的检测。
背景技术：
根据国家标准GB/T 19141《家用太阳能热水系统技术条件》和GB/T 26969《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》的要求，家用太阳能热水系统得热量试验开始前，各试验工位热水系统贮热水箱内水温应该为20. 0±1. (TC，因此测试前必须对水温进行控制。现有测试系统，如中国专利公开号CN201424598A，
公开日200 9年5月6日，名称为《混水排水法太阳能热水器自动恒温测试系统》发明专利中公开的测试系统包括供水箱，回水箱，风冷制冷机组，一次电加热，二次电加热等设备，该系统为集中控温、再向各热水器供水的模式即首先对大容量供水箱中的水进行制冷或一次加热初步调温，然后进行二次加热调温，再注入热水器，再从热水器进入回水箱，经换热器冷却或经一次电加热后再进入供水箱。该测试系统可实现多工位、全天候的检测及水资源的循环使用，但这种控温模式管路长热损大，很难保证将贮热水箱内水温调整至满足标准要求，降低了检测效率及精度，而且复杂的管路、配套的强弱电柜及两个大容量水箱，占地面积较大，若进行单台或少量太阳能热水系统检测时，仍需要将大容量供水箱内的水全部冷却，造成了水电、硬件、场地等多方面的资源浪费。因此，开发高效率的家用太阳能热水系统能效测试装置，提高检测效率及精度，降低成本，节约资源具有重要的意义。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的对大容量供水箱集中控温，再向各太阳能热水系统供水的模式成本高、浪费水及控温不精确等问题，提供一种直接对多个检测工位上太阳能热水系统进行调温的家用太阳能热水系统能效测试装置。为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是一种家用太阳能热水系统能效测试装置，包括多台室外工位柜和一套室外制冷循环系统，每台室外工位柜与被测贮热水箱的进水管、出水管相连接形成太阳能热水系统循环管路，所述的每台室外工位柜内设置有一板式换热器，室外工位柜上混水泵的出口经管路连接在第一电磁阀的一端，第一电磁阀的另一端通向板式换热器第一介质流道的进口，板式换热器第一介质流道的出口通向电加热器的进水口，电加热器的出水口一端经管路与贮热水箱的进水管相连接，贮热水箱出水管与混水泵之间的管路上并联有自来水接入口，所述室外制冷循环系统中的制冷水箱出口经管路与循环泵的进水口相连通，循环泵的出水口经管路与制冷机进水口相连接，制冷机的出水口经管路与制冷水箱的进水口相连通，形成循环系统，所述各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道串联或并联在制冷机出水口与制冷水箱进水口之间的管路上。[0006]所述各台室外工位柜上的自来水接入口和混水泵之间均连接有单向阀，单向阀的出水口与混水泵的进水口相连通。所述的各台室外工位柜上混水泵和第一电磁阀之间并联有第二电磁阀，第二电磁阀的另一端经管路并联在贮热水箱的进水管上，所述的太阳能热水系统循环管路外部包裹有电伴热带。所述的室外制冷循环系统还设置有过滤净化装置，过滤净化装置设置在各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道与制冷水箱进水口之间的共同管路上，过滤净化装置出口连接在制冷水箱上。所述的过滤净化装置为二级过滤净化装置，包括前置一级过滤器和二级过滤器。所述各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道串联在制冷机出 水口与制冷水箱进水口之间的管路上，制冷机的出水口经管路与第一台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道的进口相连通，最后一台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道的出口经管路与制冷水箱相连通。所述各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道的进口处设置有第三电磁阀，板式换热器第二介质流道的出口处与第三电磁阀之间并联有一管路，管路上设置有第四电磁阀。所述各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道并联在制冷机出水口与制冷水箱进水口之间的管路上，制冷机的出水口经管路与各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道进口相连接，各板式换热器上的第二介质流道出口经管路与制冷水箱相连通。所述制冷机的出水口与各台室外工位柜上的板式换热器第二介质流道进口之间均设置有电磁阀，最后一台板式换热器的第二介质流道的进口与制冷水箱之间并联有第五电磁阀。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是I、采用间接制冷、直接控温模式，现有技术为对大容量供水箱集中控温、再向各太阳能热水系统供水的模式，系统所需水量大，占地面积大，设备运行成本高，浪费资源；本实用新型先把各太阳能热水系统贮热水箱注满水，带电加热器的各太阳能热水系统循环管路使用板式换热器与室外制冷循环系统进行热交换，直接控制太阳能热水系统贮热水箱水温，控温更精准，热水系统贮热水箱内水温可恒定在20±0. 2°C，控制精度优于GB/T 19141标准的要求；制冷水箱的容量小，制冷或加热的能耗低，调温效率高，占地面积少，设备简单，投资成本低，使用灵活方便。同时本装置结构紧凑，各试验工位安装、维护和扩展方便。2、本装置可实现试验前准备和试验过程的自动化，节约了人力资源，提高了检测效率。3、精确控温，目前国内现有的家用太阳能热水系统测试系统的热损试验均无管道预热功能，而本装置太阳能热水系统循环管路外部包裹电伴热带，试验结束前40分钟对循环管路预热至各热水系统热损试验的初温，能有效防止对太阳能热水系统贮热水箱混水时管路带来的热损，提高了检测准确度。4、水质对家用太阳能热水系统能效测试系统的制冷系统和循环换热系统非常重要，水质不好时，冷凝器、换热器表面很快会形成水垢和粘泥微生物沉淀，会导致系统的能耗增加、制冷时间延长。本装置使用两级过滤净化装置，使试验用水软化，可有效防止冷凝器、换热器的结垢问题，保证长期制冷和换热效率，节约了能源，并延长了设备寿命。
图I是本实用新型第一种结构的示意图。图2是本实用新型第二种结构的示意图。图3是本实用新型第三种结构的示意图。图中室外工位柜I，贮热水箱2，管路测温点3，流量计4，单向阀5，混水泵6，第一电磁阀7，板式换热器8，电加热器9，第二电磁阀10，电伴热带11，制冷机12，循环泵13，制冷水箱14，过滤净化装置15，管路16，第三电磁阀17，第四电磁阀18，第五 电磁阀19，贮热水箱测温点20。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。参见图I、图2，一种家用太阳能热水系统能效测试装置，包括多台室外工位柜I和一套室外制冷循环系统，每台室外工位柜I与被测太阳能热水系统贮热水箱2的进水管、出水管相连接形成太阳能热水系统循环管路；所述的每台室外工位柜I内设置有一板式换热器8，室外工位柜I上混水泵6的出口经管路连接在第一电磁阀7的一端，第一电磁阀7的另一端通向板式换热器8第一介质流道的进口，板式换热器8第一介质流道的出口通向电加热器9的进水口，电加热器9的出水口一端经管路与贮热水箱2的进水管相连接，贮热水箱2出水管与混水泵6之间的管路上并联有自来水接入口，自来水在循环管路循环流动。所述各台室外工位柜I上的自来水接入口和混水泵6之间均连接有单向阀5，单向阀5的出水口与混水泵6的进水口相连通。所述室外制冷循环系统中的制冷水箱14出口经管路与循环泵13的进水口相连通，循环泵13的出水口经管路与制冷机12进水口相连接，制冷机12的出水口经管路与制冷水箱14的进水口相连通，形成循环系统，所述各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道串联在制冷机12出水口与制冷水箱14进水口之间的管路上，制冷机12的出水口经管路与第一台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道的进口相连通，最后一台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道的出口经管路与制冷水箱14相连通。太阳能热水系统循环管路内液体流动方向和室外制冷循环系统形成的循环系统内液体流动方向是相对的。每台室外工位柜I与被测贮热水箱2的进水管、出水管采用快速接头连接，直接对检测工位上太阳能热水系统进行调温，即各贮热水箱2先加满水，通过太阳能热水系统循环管路使用板式换热器8与室外制冷循环系统热交换制冷，板式换热器8进行初步调温；当水温低于20°C时，通过PID调节电加热，加载电加热器9进行二次补偿调温直接对贮热水箱2水温进行调控，最终使贮热水箱2水温控制在20±0. 2°C。各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道的进口处设置有第三电磁阀17，板式换热器8第二介质流道的出口处与第三电磁阀17之间并联有一管路16，管路16上设置有第四电磁阀18。开启第三电磁阀17、关闭第四电磁阀18时，经过制冷机12制冷的水经过该台室外工位柜I上的板式换热器8进行换热；开启第四电磁阀18、关闭第三电磁阀17时，经过制冷机12制冷的水直接流过管路16，实现了有选择的对各个家用太阳能热水系统进行能效测试。[0026]所述的各台室外工位柜I上混水泵6和第一电磁阀7之间并联有第二电磁阀10，第二电磁阀10的另一端经管路并联在贮热水箱2的进水管上，所述的太阳能热水系统循环管路外部包裹有电伴热带11。试验结束前40分钟对循环管路预热至各太阳能热水系统热损试验的初温，能有效防止对贮热水箱2混水时管路带来的热损，提高了检测准确度。所述的室外制冷循环系统还设置有过滤净化装置15，过滤净化装置15设置在各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道与制冷水箱14进水口之间共同的管路上，过滤净化装置15出口连接在制冷水箱14上。过滤净化装置15为二级过滤净化装置，包括前置一级过滤器和二级过滤器。其前置一级过滤器优选滤芯为不锈钢的滤网，二级过滤器优选超滤膜净水器。前置一级过滤器滤除水中的颗粒性杂质，如铁锈、泥沙、颗粒物、悬浮物、石棉纤维等物质。在滤芯中增加食品级复磷酸盐，用于去除试验水中的钙、镁离子；二级过滤器超滤膜净水器将水中残留的细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮 物截留在超滤膜丝管内部，在冲洗排污时随水排出。参见图3，一种家用太阳能热水系统能效测试装置，包括多台室外工位柜I和一套室外制冷循环系统，每台室外工位柜I与被测贮热水箱2的进水管、出水管相连接形成太阳能热水系统器循环管路；所述的每台室外工位柜I内设置有一板式换热器8，室外工位柜I上混水泵6的出口经管路连接在第一电磁阀7的一端，第一电磁阀7的另一端通向板式换热器8第一介质流道的进口，板式换热器8第一介质流道的出口通向电加热器9的进水口，电加热器9的出水口一端经管路与贮热水箱2的进水管相连接，贮热水箱2出水管与混水泵6之间的管路上并联有自来水接入口，自来水在循环管路循环流动。所述各台室外工位柜I上的自来水接入口和混水泵6之间均连接有单向阀5，单向阀5的出水口与混水泵6的进水口相连通。所述室外制冷循环系统中的制冷水箱14出口经管路与循环泵13的进水口相连通，循环泵13的出水口经管路与制冷机12进水口相连接，制冷机12的出水口经管路与制冷水箱14的进水口相连通，形成循环系统，所述各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道并联在制冷机12出水口与制冷水箱14进水口之间的管路上，制冷机12的出水口经管路与各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道进口相连接，各板式换热器8上的第二介质流道出口经管路与制冷水箱14的进水口相连通。所述制冷机12的出水口经一条循环管路与制冷水箱14的进水口相连通，各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道的进口经电磁阀及管路并联在该循环管路上，该循环管路上在最后一台板式换热器8的第二介质流道的进口与制冷水箱14之间并联有第五电磁阀19，各板式换热器8第二介质流道的出口经管道并联在一根与制冷水箱14的进水口相连通的管路上。当各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道的进口处的电磁阀关闭时，开启第五电磁阀19，经过制冷机12制冷的水经过第五电磁阀19循环流动。每台室外工位柜I与被测贮热水箱2的进水管、出水管采用快速接头连接，直接对检测工位上太阳能热水系统进行调温，即各贮热水箱2先加满水，通过太阳能热水系统循环管路使用板式换热器8与室外制冷循环系统热交换制冷，板式换热器8进行初步调温；当水温低于20°C时，通过PID调节电加热，力口载电加热器9进行二次补偿调温直接对贮热水箱2水温进行调控，最终使贮热水箱2控制在 20±0. 20C o所述的各台室外工位柜I上混水泵6和第一电磁阀7之间并联有第二电磁阀10，第二电磁阀10的另一端经管路并联在贮热水箱2的进水管上，所述的太阳能热水系统循环管路外部包裹有电伴热带11。试验结束前40分钟对太阳能热水系统循环管路预热至各热损试验的初温，能有效防止对贮热水箱2混水时管路带来的热损，提高了检测准确度。所述的室外制冷循环系统还设置有过滤净化装置15，过滤净化装置15设置在各台室外工位柜I上的板式换热器8第二介质流道与制冷水箱14进水口之间共同的管路上，过滤净化装置15出口连接在制冷水箱14上。过滤净化装置15为二级过滤净化装置，包括前置一级过滤器和二级过滤器。其前置一级过滤器优选滤芯为不锈钢的滤网，二级过滤器优选超滤膜净水器。前置一级过滤器滤除水中的颗粒性杂质，如铁锈、泥沙、颗粒物、悬浮物、石棉纤维等物质。在滤芯中增加食品级复磷酸盐，用于去除试验水中的钙、镁离子；二级过滤器超滤膜净水器将水中残留的细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物截留在超滤膜丝管内部，在冲洗排污时随水排出。
该一种家用太阳能热水系统能效测试装置属于家用太阳能热水系统能效测试系统的一部分，该系统还包括电脑、室内测控柜和室外环境监测箱。电脑与室内测控柜USB接口连接，室内测控柜与室外工位柜、室外制冷循环系统采用航空插头连接；系统采用虚拟仪器的软硬件设计方法，自动进行数据采集和控制，包括试验前的水温调节、试验过程的控制和监测、试验数据的处理及检测记录和报告的生成等。该装置能够同时测试广20台家用太阳能热水系统，可满足小、中、大型不同企业的检测需求。参见图I-图3，采用本装置的检测方法步骤如下I)实验开始前一天，将太阳能热水系统安装完毕，贮热水箱2注满水，集热部件盖上遮阳布。2)检验人员下午下班前启动系统总电源，启动制冷机12和循环泵13，将制冷水箱14温度设置为彡19°C，打开系统测试软件，设定工位控制启动时间，人员即可离开。晚上系统到达设定时间后，控温系统自动开始工作。即启动混水泵6、第一电磁阀7，贮热水箱2内的水流经板式换热器8进行降温，当贮热水箱测温点20测得的温度< 20. (TC时，力口载PID控温模块，启动电加热器9。最终贮热水箱2测温点20测得的温度控制在20. (TC(±0. 20O03)第二天检验人员在正午前四小时，揭盖遮阳布，打开辐照表，打开软件得热量试验子界面，设置数据采集间隔，点击开始试验。系统关混水泵6，关第一电磁阀7，开始采集、实时显示、保存温度、辐照、风速、流量数据。下午，当日累计辐照超过17MJ，照射时间到8h，启动混水泵6，开启第二电磁阀10进行混水，水温均匀后，关混水泵6和第二电磁阀10，测量贮热水箱2终止温度，得热量试验结束。4)检验人员下班前，打开软件热损试验子界面，设置启动时间和数据采集间隔。夜间软件定时触发后，自动开启第二电磁阀10和混水泵6，同时采集、显示、保存温度、流量、风速，15分钟后，关混水泵6，关第二电磁阀10，此时贮热水箱2温度为热损起始温度，8小时热损试验计时正式开始。试验至440分钟，启动电伴热带11，当管路测温点3测得的温度高于热损起始温度时电伴热带11断开，当温度低于热损起始温度时再启动电伴热带11，如此循环，使管路温度始终保持在热损起始温度附近。试验至465分钟，关电伴热带11，开启第二电磁阀10和混水泵6。480分钟后，关混水泵6,关第二电磁阀10,试验结束。475 480分钟间的平均温度为贮热水箱2热损的最终温度。5 )试验结束后，系统自动分析、计算试验数据，生成检测报告。[0038]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种家用太阳能热水系统能效测试装置，包括多台室外工位柜(I)和一套室外制冷循环系统，每台室外工位柜(I)与被测贮热水箱(2)的进水管、出水管相连接形成太阳能热水系统循环管路，其特征在于所述的每台室外工位柜(I)内设置有一板式换热器(8)，室外工位柜(I)上混水泵(6 )的出口经管路连接在第一电磁阀(7 )的一端，第一电磁阀(7 )的另一端通向板式换热器(8)第一介质流道的进口，板式换热器(8)第一介质流道的出口通向电加热器(9)的进水口，电加热器(9)的出水口一端经管路与贮热水箱(2)的进水管相连接，贮热水箱(2)出水管与混水泵(6)之间的管路上并联有自来水接入口，所述室外制冷循环系统中的制冷水箱(14)出口经管路与循环泵(13)的进水口相连通，循环泵(13)的出水口经管路与制冷机(12)进水口相连接，制冷机(12)的出水口经管路与制冷水箱(14)的进水口相连通，形成循环系统，所述各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道串联或并联在制冷机(12)出水口与制冷水箱(14)进水口之间的管路上。
2.根据权利要求I所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述各台室外工位柜(I)上的自来水接入口和混水泵(6 )之间均连接有单向阀(5 )，单向阀(5 )的出水口与混水泵(6 )的进水口相连通。
3.根据权利要求I或2所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述的各台室外工位柜(I)上混水泵(6)和第一电磁阀(7)之间并联有第二电磁阀(10)，第二电磁阀(10)的另一端经管路并联在贮热水箱(2)的进水管上，所述的太阳能热水系统循环管路外部包裹有电伴热带(11)。
4.根据权利要求I至3中任一权利要求所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述的室外制冷循环系统还设置有过滤净化装置(15)，过滤净化装置(15)设置在各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道与制冷水箱(14)进水口之间的共同管路上，过滤净化装置(15 )出口连接在制冷水箱(14 )上。
5.根据权利要求4所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述的过滤净化装置(15)为二级过滤净化装置，包括前置一级过滤器和二级过滤器。
6.根据权利要求I所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道串联在制冷机(12)出水口与制冷水箱(14)进水口之间的管路上，制冷机(12 )的出水口经管路与第一台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道的进口相连通，最后一台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道的出口经管路与制冷水箱(14)相连通。
7.根据权利要求6所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道的进口处设置有第三电磁阀(17)，板式换热器(8)第二介质流道的出口处与第三电磁阀(17)之间并联有一管路(16)，管路(16)上设置有第四电磁阀(18)。
8.根据权利要求I所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道并联在制冷机(12)出水口与制冷水箱(14 )进水口之间的管路上，制冷机(12 )的出水口经管路与各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道进口相连接，各板式换热器(8)上的第二介质流道出口经管路与制冷水箱(14)相连通。
9.根据权利要求8所述的一种家用太阳能热水系统能效测试装置，其特征在于所述制冷机(12)的出水口与各台室外工位柜(I)上的板式换热器(8)第二介质流道进口之间均设置有电磁阀，最后一台 板式换热器(8)的第二介质流道的进口与制冷水箱(14)之间并联有第五电磁阀(19)。
专利摘要一种家用太阳能热水系统能效测试装置，包括多台室外工位柜(1)和一套室外制冷循环系统，每台室外工位柜(1)与被测贮热水箱(2)的进水管、出水管相连接形成太阳能热水系统循环管路，每台室外工位柜(1)内设置有一板式换热器(8)，每台室外工位柜(1)上第一电磁阀(7)的一端通向板式换热器(8)第一介质流道的进口，板式换热器(8)第一介质流道的出口通向电加热器(9)的进水口；各台室外工位柜(1)上的板式换热器(8)第二介质流道串联或并联在制冷机(12)出水口与制冷水箱(14)进水口之间的管路上。本装置采用间接制冷、直接控温模式，制冷水箱容量小、降低设备成本、节约资源，同时可以实现精确控温。
文档编号G01M99/00GK202614544SQ20122023948
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者郑维, 姚远, 文淑容, 程欣, 吴晓鸿, 周黎, 刘学文 申请人:国家太阳能热水器产品质量监督检验中心(武汉)