專利名稱：太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)測試方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)預熱混水測試方法及裝置，屬于太陽能熱利用領域，適用于家用太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的測試。
背景技術：
節(jié)約常規(guī)化石能源與保護自然環(huán)境受到廣泛重視。太陽光-電轉換，風力發(fā)電和太陽能熱利用發(fā)展迅速。特別是太陽能熱利用中的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)為人類提供生活熱水，是十分經(jīng)濟有效的。而太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系是其熱性能的一個重要表達參數(shù)。貯熱水箱熱損系數(shù)的確定又與貯熱水箱中水的終止溫度的確定有直接關系。因此如何準確測得貯熱水箱的終止溫度一直是本領域技術人員關注的重要課題。在中國國家標準GB/T12915-1991《家用太陽熱水器熱性能試驗方法》6.2.2中規(guī)定“按6.1.3的要求在貯水箱中布置測溫點”，而6.1.3中規(guī)定，“按貯水容積等分原則自上而下地布置三個或更多的測溫點，...，以各點溫度的算術平均值代表真實的貯水溫度”。這種測溫方法存在以下缺陷(1)由于家用太陽熱水器中貯水箱形狀和尺寸各異，貯水容積等分原則在實施時，很難做到準確，甚至有較大的偏差；(2)對于最近發(fā)展快，應用廣泛的直插緊湊式太陽熱水器及熱水系統(tǒng)的貯水箱內(nèi)真空太陽集熱管端口下部的水處于“熱傳導區(qū)”，是一天內(nèi)溫度變化不大的冷水區(qū)。但按等分原則，則測不到這部分水的溫度。雖然可以在貯水箱內(nèi)安裝4個或更多的溫度傳感器，但還有較大的不確定性；(3)此外，對于實際的貯熱水箱產(chǎn)品，有的水箱不具備安置這些溫度傳感器的插孔，因而不能用這種方法測量貯水箱中的溫度。另外，國際標準ISO9459-2《太陽加熱-家用熱水系統(tǒng)》第二部分—《系統(tǒng)特性的室外試驗方法和單一的太陽能系統(tǒng)年性能的預測》中是“用泵將水箱頂部的水抽到底法來使貯熱水箱中的水溫均化，測量家用太陽熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)”。它的測試方法存在的缺陷是貯熱水箱熱損測試通常在室外，在有外管路參與循環(huán)過程中，外管路的溫度大大低于貯熱水箱的溫度，通常一個貯熱水箱一夜的溫降為2℃-5℃，在混水后，由于外管路的影響，會對貯熱水箱的終止溫度帶來10％-20％左右的誤差，從而導致熱損系數(shù)測量的不準確；即使是在室內(nèi)，管道溫度與貯熱水箱的溫度相差也在20℃左右，同樣會造成很大的測試誤差。
技術內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足提出一種測量準確、通用性強、設備和方法簡單的預熱混水法及裝置來測試家用太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)。
太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)預熱混水方法是貯熱水箱水溫均化后，在貯熱水箱入水口測初始溫度，測試貯熱水箱終止溫度時，在貯熱水箱的水溫均化前，先對測試外管路進行預熱，使測試外管路溫度與貯熱水箱水溫相當，待水溫均化后在貯熱水箱入水口處測貯熱水箱的終止溫度，再用貯熱水箱熱損系數(shù)公式計算出熱損系數(shù)。
太陽熱水器及熱水系統(tǒng)熱損系數(shù)預熱混水法測試裝置是在貯熱水箱的入水口依次接一個二通閥、三通閥，二通閥處設一個測溫點，出水口接一個三通閥，兩個三通閥之間串接一個循環(huán)泵，組成測試外管路，測試外管路上有一個對其進行預熱的裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點是測量數(shù)據(jù)準確，通用性強，設備簡單，測試方法簡便。


圖1是外管路帶有預熱水箱的熱損系數(shù)測試裝置。
具體實施例方式1.如圖1所示，預熱混水測試裝置是在被測太陽熱水器及熱水系統(tǒng)的貯熱水箱A的入水口D依次接一個二通閥V1和三通閥V2，入水口處二通閥設置測溫點，出水口E接一個三通閥V3，兩個三通閥之間有一個循環(huán)泵B，構成測試外管路，兩個三通閥間再并聯(lián)一個預熱水箱M，對測試外管路進行預熱。
2.測試步驟是(1)初始溫度測試a.先將太陽熱水器及熱水系統(tǒng)遮擋起來，打開二通閥，接通兩個三通閥，與循環(huán)泵和貯熱水箱組成的測試回路，打開循環(huán)泵電源，使貯熱水箱的水溫均化；b.當貯熱水箱入水口溫度在5分鐘內(nèi)的變化不大于±1℃時，斷開泵電源。直接測量貯熱水箱入水口處的水溫度即為初始溫度。
(2)外管路預熱a.在終止溫度測試之前，預熱水箱水溫加熱至與貯熱水箱水溫相當；b.將三通閥置于預熱回路狀態(tài)，接通循環(huán)泵電源，用預熱水箱中的熱水加熱三通閥與循環(huán)泵組成的測試外管路，幾分鐘后斷開循環(huán)泵電源，切換到貯熱水箱、二通閥、三通閥和循環(huán)泵組成的測試回路上。
(3)終止溫度測量在設定的終止時間，重復步驟(1)中的a、b即可得到終止溫度。
(4)用貯熱水箱熱損系數(shù) 進行計算出熱損系數(shù)，式中Us貯熱水箱中水體積Vs內(nèi)所含的集熱量，W/Kρw水的密度，kg/m3cpw水的比熱容，J/(kg℃)Vs貯熱水箱中的流體容積，Ltf集熱試驗結束時貯熱水箱內(nèi)的水溫，℃ti集熱試驗開始時貯熱水箱內(nèi)的水溫，℃Δt 為降溫時間，stas(av)測試過程中平均環(huán)境溫度，℃預熱裝置可以是在測試外管路上纏加熱帶。
預熱裝置也可以是在測試外管路上裝有預熱水套。
如果要測試數(shù)據(jù)更加準確，可以在貯熱水箱入水口溫度在5分鐘內(nèi)的變化不大于±0.2℃時測量初始溫度、終止溫度。
權利要求
1.一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水測試方法，其特征是貯熱水箱水溫均化后在貯熱水箱入水口處測初始溫度，測試貯熱水箱終止溫度時，在貯熱水箱的水溫均化前，先對測試外管路進行預熱，使測試外管路溫度與貯熱水箱水溫相當，待水溫均化后在貯熱水箱入水口處測貯熱水箱的終止溫度，再用貯熱水箱熱損系數(shù)公式計算出熱損系數(shù)。
2.按照權利要求1所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水測試方法，其特征是所說的初始溫度、終止溫度均是在貯熱水箱入水口處水溫在5分鐘內(nèi)的變化不大于±1℃時測得的。
3.按照權利要求1所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水測試方法，其特征是所說的初始溫度、終止溫度均是在貯熱水箱入水口處水溫在5分鐘內(nèi)的變化不大于±0.2℃時測得的。
4.一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水法測試裝置，其特征是在貯熱水箱的入水口依次接一個二通閥、三通閥，二通閥處設一個測溫點，出水口接一個三通閥，兩個三通閥之間串接一個循環(huán)泵，組成測試外管路，測試外管路上有一個對其進行預熱的裝置。
5.按照權利要求4所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水法測試裝置，其特征是所說的預熱裝置是在測試外管路的兩個三通閥之間并聯(lián)一個預熱水箱。
6.按照權利要求4所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水法測試裝置，其特征是所說的預熱裝置是在測試外管路上纏有加熱帶。
7.按照權利要求4所說的太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的預熱混水法測試裝置，其特征是所說的預熱裝置是在測試外管路上裝有預熱水套。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)預熱混水測試方法及測試裝置,屬于太陽能熱利用領域,適用于家用太陽熱水器及熱水系統(tǒng)貯熱水箱熱損系數(shù)的測試。本發(fā)明的技術要點是貯熱水箱水溫均化后,在貯熱水箱入水口測初始溫度,測試貯熱水箱終止溫度時,在貯熱水箱的水溫均化前,要先對測試外管路進行預熱,使測試外管路溫度與貯熱水箱水溫相當,水溫均化后在貯熱水箱入水口處測試出貯熱水箱的終止溫度,再用貯熱水箱熱損系數(shù)公式計算出熱損系數(shù)。使用的測試裝置是在貯熱水箱的入水口依次接一個二通閥、三通閥、二通閥處設一個測溫點,出水口接一個三通閥,兩個三通閥之間接一個循環(huán)泵,組成測試外管路,測試外管路上有一個對其進行預熱的裝置。本發(fā)明的優(yōu)點是測試數(shù)據(jù)準確、通用性強、測試設備簡單、方法簡便。
文檔編號F24J2/46GK1379219SQ02117759
公開日2002年11月13日 申請日期2002年5月16日 優(yōu)先權日2002年5月16日
發(fā)明者吳錦發(fā), 范軍 申請人:北京清華陽光能源開發(fā)有限責任公司