專利名稱：一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及家用太陽能熱水系統熱性能檢測的技術領域，更具體的說涉及一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，該裝置尤其適用于太陽能熱水系統生產企業進行“能效標識”檢測及相關檢測實驗室對太陽能熱水系統熱性能項目的檢測。
背景技術：
根據國家標準GB/T 19141《家用太陽能熱水系統技術條件》和GB/T 26969《家用太陽能熱水系統能效限定值及能效等級》的要求，家用太陽能熱水系統得熱量試驗開始前，各試驗工位熱水系統貯熱水箱內水溫應該為20. 0±1. (TC，因此測試前必須對水溫進行控制。現有測試系統，如中國專利公開號CN201424598A，
公開日200 9年5月6日，名稱為《混水排水法太陽能熱水器自動恒溫測試系統》發明專利中公開的測試系統包括供水箱，回水箱，風冷制冷機組，一次電加熱，二次電加熱等設備，該系統為集中控溫、再向各熱水器供水的模式即首先對大容量供水箱中的水進行制冷或一次加熱初步調溫，然后進行二次加熱調溫，再注入熱水器，再從熱水器進入回水箱，經換熱器冷卻或經一次電加熱后再進入供水箱。該測試系統可實現多工位、全天候的檢測及水資源的循環使用，但這種控溫模式管路長熱損大，很難保證將貯熱水箱內水溫調整至滿足標準要求，降低了檢測效率及精度，而且復雜的管路、配套的強弱電柜及兩個大容量水箱，占地面積較大，若進行單臺或少量太陽能熱水系統檢測時，仍需要將大容量供水箱內的水全部冷卻，造成了水電、硬件、場地等多方面的資源浪費。因此，開發高效率的家用太陽能熱水系統能效測試裝置，提高檢測效率及精度，降低成本，節約資源具有重要的意義。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的對大容量供水箱集中控溫，再向各太陽能熱水系統供水的模式成本高、浪費水及控溫不精確等問題，提供一種直接對多個檢測工位上太陽能熱水系統進行調溫的家用太陽能熱水系統能效測試裝置。為實現上述目的，本實用新型的技術解決方案是一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，包括多臺室外工位柜和一套室外制冷循環系統，每臺室外工位柜與被測貯熱水箱的進水管、出水管相連接形成太陽能熱水系統循環管路，所述的每臺室外工位柜內設置有一板式換熱器，室外工位柜上混水泵的出口經管路連接在第一電磁閥的一端，第一電磁閥的另一端通向板式換熱器第一介質流道的進口，板式換熱器第一介質流道的出口通向電加熱器的進水口，電加熱器的出水口一端經管路與貯熱水箱的進水管相連接，貯熱水箱出水管與混水泵之間的管路上并聯有自來水接入口，所述室外制冷循環系統中的制冷水箱出口經管路與循環泵的進水口相連通，循環泵的出水口經管路與制冷機進水口相連接，制冷機的出水口經管路與制冷水箱的進水口相連通，形成循環系統，所述各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道串聯或并聯在制冷機出水口與制冷水箱進水口之間的管路上。[0006]所述各臺室外工位柜上的自來水接入口和混水泵之間均連接有單向閥，單向閥的出水口與混水泵的進水口相連通。所述的各臺室外工位柜上混水泵和第一電磁閥之間并聯有第二電磁閥，第二電磁閥的另一端經管路并聯在貯熱水箱的進水管上，所述的太陽能熱水系統循環管路外部包裹有電伴熱帶。所述的室外制冷循環系統還設置有過濾凈化裝置，過濾凈化裝置設置在各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道與制冷水箱進水口之間的共同管路上，過濾凈化裝置出口連接在制冷水箱上。所述的過濾凈化裝置為二級過濾凈化裝置，包括前置一級過濾器和二級過濾器。所述各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道串聯在制冷機出 水口與制冷水箱進水口之間的管路上，制冷機的出水口經管路與第一臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道的進口相連通，最后一臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道的出口經管路與制冷水箱相連通。所述各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道的進口處設置有第三電磁閥，板式換熱器第二介質流道的出口處與第三電磁閥之間并聯有一管路，管路上設置有第四電磁閥。所述各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道并聯在制冷機出水口與制冷水箱進水口之間的管路上，制冷機的出水口經管路與各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道進口相連接，各板式換熱器上的第二介質流道出口經管路與制冷水箱相連通。所述制冷機的出水口與各臺室外工位柜上的板式換熱器第二介質流道進口之間均設置有電磁閥，最后一臺板式換熱器的第二介質流道的進口與制冷水箱之間并聯有第五電磁閥。與現有技術相比較，本實用新型的有益效果是I、采用間接制冷、直接控溫模式，現有技術為對大容量供水箱集中控溫、再向各太陽能熱水系統供水的模式，系統所需水量大，占地面積大，設備運行成本高，浪費資源；本實用新型先把各太陽能熱水系統貯熱水箱注滿水，帶電加熱器的各太陽能熱水系統循環管路使用板式換熱器與室外制冷循環系統進行熱交換，直接控制太陽能熱水系統貯熱水箱水溫，控溫更精準，熱水系統貯熱水箱內水溫可恒定在20±0. 2°C，控制精度優于GB/T 19141標準的要求；制冷水箱的容量小，制冷或加熱的能耗低，調溫效率高，占地面積少，設備簡單，投資成本低，使用靈活方便。同時本裝置結構緊湊，各試驗工位安裝、維護和擴展方便。2、本裝置可實現試驗前準備和試驗過程的自動化，節約了人力資源，提高了檢測效率。3、精確控溫，目前國內現有的家用太陽能熱水系統測試系統的熱損試驗均無管道預熱功能，而本裝置太陽能熱水系統循環管路外部包裹電伴熱帶，試驗結束前40分鐘對循環管路預熱至各熱水系統熱損試驗的初溫，能有效防止對太陽能熱水系統貯熱水箱混水時管路帶來的熱損，提高了檢測準確度。4、水質對家用太陽能熱水系統能效測試系統的制冷系統和循環換熱系統非常重要，水質不好時，冷凝器、換熱器表面很快會形成水垢和粘泥微生物沉淀，會導致系統的能耗增加、制冷時間延長。本裝置使用兩級過濾凈化裝置，使試驗用水軟化，可有效防止冷凝器、換熱器的結垢問題，保證長期制冷和換熱效率，節約了能源，并延長了設備壽命。

圖I是本實用新型第一種結構的示意圖。圖2是本實用新型第二種結構的示意圖。圖3是本實用新型第三種結構的示意圖。圖中室外工位柜I，貯熱水箱2，管路測溫點3，流量計4，單向閥5，混水泵6，第一電磁閥7，板式換熱器8，電加熱器9，第二電磁閥10，電伴熱帶11，制冷機12，循環泵13，制冷水箱14，過濾凈化裝置15，管路16，第三電磁閥17，第四電磁閥18，第五 電磁閥19，貯熱水箱測溫點20。
具體實施方式
以下結合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述。參見圖I、圖2，一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，包括多臺室外工位柜I和一套室外制冷循環系統，每臺室外工位柜I與被測太陽能熱水系統貯熱水箱2的進水管、出水管相連接形成太陽能熱水系統循環管路；所述的每臺室外工位柜I內設置有一板式換熱器8，室外工位柜I上混水泵6的出口經管路連接在第一電磁閥7的一端，第一電磁閥7的另一端通向板式換熱器8第一介質流道的進口，板式換熱器8第一介質流道的出口通向電加熱器9的進水口，電加熱器9的出水口一端經管路與貯熱水箱2的進水管相連接，貯熱水箱2出水管與混水泵6之間的管路上并聯有自來水接入口，自來水在循環管路循環流動。所述各臺室外工位柜I上的自來水接入口和混水泵6之間均連接有單向閥5，單向閥5的出水口與混水泵6的進水口相連通。所述室外制冷循環系統中的制冷水箱14出口經管路與循環泵13的進水口相連通，循環泵13的出水口經管路與制冷機12進水口相連接，制冷機12的出水口經管路與制冷水箱14的進水口相連通，形成循環系統，所述各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道串聯在制冷機12出水口與制冷水箱14進水口之間的管路上，制冷機12的出水口經管路與第一臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道的進口相連通，最后一臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道的出口經管路與制冷水箱14相連通。太陽能熱水系統循環管路內液體流動方向和室外制冷循環系統形成的循環系統內液體流動方向是相對的。每臺室外工位柜I與被測貯熱水箱2的進水管、出水管采用快速接頭連接，直接對檢測工位上太陽能熱水系統進行調溫，即各貯熱水箱2先加滿水，通過太陽能熱水系統循環管路使用板式換熱器8與室外制冷循環系統熱交換制冷，板式換熱器8進行初步調溫；當水溫低于20°C時，通過PID調節電加熱，加載電加熱器9進行二次補償調溫直接對貯熱水箱2水溫進行調控，最終使貯熱水箱2水溫控制在20±0. 2°C。各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道的進口處設置有第三電磁閥17，板式換熱器8第二介質流道的出口處與第三電磁閥17之間并聯有一管路16，管路16上設置有第四電磁閥18。開啟第三電磁閥17、關閉第四電磁閥18時，經過制冷機12制冷的水經過該臺室外工位柜I上的板式換熱器8進行換熱；開啟第四電磁閥18、關閉第三電磁閥17時，經過制冷機12制冷的水直接流過管路16，實現了有選擇的對各個家用太陽能熱水系統進行能效測試。[0026]所述的各臺室外工位柜I上混水泵6和第一電磁閥7之間并聯有第二電磁閥10，第二電磁閥10的另一端經管路并聯在貯熱水箱2的進水管上，所述的太陽能熱水系統循環管路外部包裹有電伴熱帶11。試驗結束前40分鐘對循環管路預熱至各太陽能熱水系統熱損試驗的初溫，能有效防止對貯熱水箱2混水時管路帶來的熱損，提高了檢測準確度。所述的室外制冷循環系統還設置有過濾凈化裝置15，過濾凈化裝置15設置在各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道與制冷水箱14進水口之間共同的管路上，過濾凈化裝置15出口連接在制冷水箱14上。過濾凈化裝置15為二級過濾凈化裝置，包括前置一級過濾器和二級過濾器。其前置一級過濾器優選濾芯為不銹鋼的濾網，二級過濾器優選超濾膜凈水器。前置一級過濾器濾除水中的顆粒性雜質，如鐵銹、泥沙、顆粒物、懸浮物、石棉纖維等物質。在濾芯中增加食品級復磷酸鹽，用于去除試驗水中的鈣、鎂離子；二級過濾器超濾膜凈水器將水中殘留的細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮 物截留在超濾膜絲管內部，在沖洗排污時隨水排出。參見圖3，一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，包括多臺室外工位柜I和一套室外制冷循環系統，每臺室外工位柜I與被測貯熱水箱2的進水管、出水管相連接形成太陽能熱水系統器循環管路；所述的每臺室外工位柜I內設置有一板式換熱器8，室外工位柜I上混水泵6的出口經管路連接在第一電磁閥7的一端，第一電磁閥7的另一端通向板式換熱器8第一介質流道的進口，板式換熱器8第一介質流道的出口通向電加熱器9的進水口，電加熱器9的出水口一端經管路與貯熱水箱2的進水管相連接，貯熱水箱2出水管與混水泵6之間的管路上并聯有自來水接入口，自來水在循環管路循環流動。所述各臺室外工位柜I上的自來水接入口和混水泵6之間均連接有單向閥5，單向閥5的出水口與混水泵6的進水口相連通。所述室外制冷循環系統中的制冷水箱14出口經管路與循環泵13的進水口相連通，循環泵13的出水口經管路與制冷機12進水口相連接，制冷機12的出水口經管路與制冷水箱14的進水口相連通，形成循環系統，所述各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道并聯在制冷機12出水口與制冷水箱14進水口之間的管路上，制冷機12的出水口經管路與各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道進口相連接，各板式換熱器8上的第二介質流道出口經管路與制冷水箱14的進水口相連通。所述制冷機12的出水口經一條循環管路與制冷水箱14的進水口相連通，各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道的進口經電磁閥及管路并聯在該循環管路上，該循環管路上在最后一臺板式換熱器8的第二介質流道的進口與制冷水箱14之間并聯有第五電磁閥19，各板式換熱器8第二介質流道的出口經管道并聯在一根與制冷水箱14的進水口相連通的管路上。當各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道的進口處的電磁閥關閉時，開啟第五電磁閥19，經過制冷機12制冷的水經過第五電磁閥19循環流動。每臺室外工位柜I與被測貯熱水箱2的進水管、出水管采用快速接頭連接，直接對檢測工位上太陽能熱水系統進行調溫，即各貯熱水箱2先加滿水，通過太陽能熱水系統循環管路使用板式換熱器8與室外制冷循環系統熱交換制冷，板式換熱器8進行初步調溫；當水溫低于20°C時，通過PID調節電加熱，力口載電加熱器9進行二次補償調溫直接對貯熱水箱2水溫進行調控，最終使貯熱水箱2控制在 20±0. 20C o所述的各臺室外工位柜I上混水泵6和第一電磁閥7之間并聯有第二電磁閥10，第二電磁閥10的另一端經管路并聯在貯熱水箱2的進水管上，所述的太陽能熱水系統循環管路外部包裹有電伴熱帶11。試驗結束前40分鐘對太陽能熱水系統循環管路預熱至各熱損試驗的初溫，能有效防止對貯熱水箱2混水時管路帶來的熱損，提高了檢測準確度。所述的室外制冷循環系統還設置有過濾凈化裝置15，過濾凈化裝置15設置在各臺室外工位柜I上的板式換熱器8第二介質流道與制冷水箱14進水口之間共同的管路上，過濾凈化裝置15出口連接在制冷水箱14上。過濾凈化裝置15為二級過濾凈化裝置，包括前置一級過濾器和二級過濾器。其前置一級過濾器優選濾芯為不銹鋼的濾網，二級過濾器優選超濾膜凈水器。前置一級過濾器濾除水中的顆粒性雜質，如鐵銹、泥沙、顆粒物、懸浮物、石棉纖維等物質。在濾芯中增加食品級復磷酸鹽，用于去除試驗水中的鈣、鎂離子；二級過濾器超濾膜凈水器將水中殘留的細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮物截留在超濾膜絲管內部，在沖洗排污時隨水排出。
該一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置屬于家用太陽能熱水系統能效測試系統的一部分，該系統還包括電腦、室內測控柜和室外環境監測箱。電腦與室內測控柜USB接口連接，室內測控柜與室外工位柜、室外制冷循環系統采用航空插頭連接；系統采用虛擬儀器的軟硬件設計方法，自動進行數據采集和控制，包括試驗前的水溫調節、試驗過程的控制和監測、試驗數據的處理及檢測記錄和報告的生成等。該裝置能夠同時測試廣20臺家用太陽能熱水系統，可滿足小、中、大型不同企業的檢測需求。參見圖I-圖3，采用本裝置的檢測方法步驟如下I)實驗開始前一天，將太陽能熱水系統安裝完畢，貯熱水箱2注滿水，集熱部件蓋上遮陽布。2)檢驗人員下午下班前啟動系統總電源，啟動制冷機12和循環泵13，將制冷水箱14溫度設置為彡19°C，打開系統測試軟件，設定工位控制啟動時間，人員即可離開。晚上系統到達設定時間后，控溫系統自動開始工作。即啟動混水泵6、第一電磁閥7，貯熱水箱2內的水流經板式換熱器8進行降溫，當貯熱水箱測溫點20測得的溫度< 20. (TC時，力口載PID控溫模塊，啟動電加熱器9。最終貯熱水箱2測溫點20測得的溫度控制在20. (TC(±0. 20O03)第二天檢驗人員在正午前四小時，揭蓋遮陽布，打開輻照表，打開軟件得熱量試驗子界面，設置數據采集間隔，點擊開始試驗。系統關混水泵6，關第一電磁閥7，開始采集、實時顯示、保存溫度、輻照、風速、流量數據。下午，當日累計輻照超過17MJ，照射時間到8h，啟動混水泵6，開啟第二電磁閥10進行混水，水溫均勻后，關混水泵6和第二電磁閥10，測量貯熱水箱2終止溫度，得熱量試驗結束。4)檢驗人員下班前，打開軟件熱損試驗子界面，設置啟動時間和數據采集間隔。夜間軟件定時觸發后，自動開啟第二電磁閥10和混水泵6，同時采集、顯示、保存溫度、流量、風速，15分鐘后，關混水泵6，關第二電磁閥10，此時貯熱水箱2溫度為熱損起始溫度，8小時熱損試驗計時正式開始。試驗至440分鐘，啟動電伴熱帶11，當管路測溫點3測得的溫度高于熱損起始溫度時電伴熱帶11斷開，當溫度低于熱損起始溫度時再啟動電伴熱帶11，如此循環，使管路溫度始終保持在熱損起始溫度附近。試驗至465分鐘，關電伴熱帶11，開啟第二電磁閥10和混水泵6。480分鐘后，關混水泵6,關第二電磁閥10,試驗結束。475 480分鐘間的平均溫度為貯熱水箱2熱損的最終溫度。5 )試驗結束后，系統自動分析、計算試驗數據，生成檢測報告。[0038]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，上述結構都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，包括多臺室外工位柜(I)和一套室外制冷循環系統，每臺室外工位柜(I)與被測貯熱水箱(2)的進水管、出水管相連接形成太陽能熱水系統循環管路，其特征在于所述的每臺室外工位柜(I)內設置有一板式換熱器(8)，室外工位柜(I)上混水泵(6 )的出口經管路連接在第一電磁閥(7 )的一端，第一電磁閥(7 )的另一端通向板式換熱器(8)第一介質流道的進口，板式換熱器(8)第一介質流道的出口通向電加熱器(9)的進水口，電加熱器(9)的出水口一端經管路與貯熱水箱(2)的進水管相連接，貯熱水箱(2)出水管與混水泵(6)之間的管路上并聯有自來水接入口，所述室外制冷循環系統中的制冷水箱(14)出口經管路與循環泵(13)的進水口相連通，循環泵(13)的出水口經管路與制冷機(12)進水口相連接，制冷機(12)的出水口經管路與制冷水箱(14)的進水口相連通，形成循環系統，所述各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道串聯或并聯在制冷機(12)出水口與制冷水箱(14)進水口之間的管路上。
2.根據權利要求I所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述各臺室外工位柜(I)上的自來水接入口和混水泵(6 )之間均連接有單向閥(5 )，單向閥(5 )的出水口與混水泵(6 )的進水口相連通。
3.根據權利要求I或2所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述的各臺室外工位柜(I)上混水泵(6)和第一電磁閥(7)之間并聯有第二電磁閥(10)，第二電磁閥(10)的另一端經管路并聯在貯熱水箱(2)的進水管上，所述的太陽能熱水系統循環管路外部包裹有電伴熱帶(11)。
4.根據權利要求I至3中任一權利要求所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述的室外制冷循環系統還設置有過濾凈化裝置(15)，過濾凈化裝置(15)設置在各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道與制冷水箱(14)進水口之間的共同管路上，過濾凈化裝置(15 )出口連接在制冷水箱(14 )上。
5.根據權利要求4所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述的過濾凈化裝置(15)為二級過濾凈化裝置，包括前置一級過濾器和二級過濾器。
6.根據權利要求I所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道串聯在制冷機(12)出水口與制冷水箱(14)進水口之間的管路上，制冷機(12 )的出水口經管路與第一臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道的進口相連通，最后一臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道的出口經管路與制冷水箱(14)相連通。
7.根據權利要求6所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道的進口處設置有第三電磁閥(17)，板式換熱器(8)第二介質流道的出口處與第三電磁閥(17)之間并聯有一管路(16)，管路(16)上設置有第四電磁閥(18)。
8.根據權利要求I所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道并聯在制冷機(12)出水口與制冷水箱(14 )進水口之間的管路上，制冷機(12 )的出水口經管路與各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道進口相連接，各板式換熱器(8)上的第二介質流道出口經管路與制冷水箱(14)相連通。
9.根據權利要求8所述的一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，其特征在于所述制冷機(12)的出水口與各臺室外工位柜(I)上的板式換熱器(8)第二介質流道進口之間均設置有電磁閥，最后一臺 板式換熱器(8)的第二介質流道的進口與制冷水箱(14)之間并聯有第五電磁閥(19)。
專利摘要一種家用太陽能熱水系統能效測試裝置，包括多臺室外工位柜(1)和一套室外制冷循環系統，每臺室外工位柜(1)與被測貯熱水箱(2)的進水管、出水管相連接形成太陽能熱水系統循環管路，每臺室外工位柜(1)內設置有一板式換熱器(8)，每臺室外工位柜(1)上第一電磁閥(7)的一端通向板式換熱器(8)第一介質流道的進口，板式換熱器(8)第一介質流道的出口通向電加熱器(9)的進水口；各臺室外工位柜(1)上的板式換熱器(8)第二介質流道串聯或并聯在制冷機(12)出水口與制冷水箱(14)進水口之間的管路上。本裝置采用間接制冷、直接控溫模式，制冷水箱容量小、降低設備成本、節約資源，同時可以實現精確控溫。
文檔編號G01M99/00GK202614544SQ20122023948
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者鄭維, 姚遠, 文淑容, 程欣, 吳曉鴻, 周黎, 劉學文 申請人:國家太陽能熱水器產品質量監督檢驗中心(武漢)