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地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，包括保溫水箱(內(nèi)含加熱器)、三個銅球閥、兩組Y型管道過濾器、不銹鋼變量齒輪水泵及流量控制系統(tǒng)、兩個壓力表、兩個溫度傳感器及溫度監(jiān)測系統(tǒng)、彎管流量計及其流量監(jiān)測系統(tǒng)。保溫水箱上設(shè)置進(jìn)水口和出水口，保溫水箱與被測試的井式換熱器的管道之間形成一個水循環(huán)，測試設(shè)備通過測量持續(xù)加熱過程中被測井式換熱器的進(jìn)水和出水溫度及流量，實(shí)現(xiàn)被測井式換熱器的換熱能力測試。本發(fā)明具有測試換熱能力上限高、流量控制更穩(wěn)定、溫度測試精度更高等優(yōu)點(diǎn)，解決了高換熱能力的高效換熱器無法測試的難題。
【專利說明】地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源開發(fā)利用，具體是一種地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備。
[0002]

【背景技術(shù)】
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是建筑節(jié)能最有效的技術(shù)方式，其節(jié)能效果得到國內(nèi)外專家的一致認(rèn)可，同常規(guī)空調(diào)相比，地源熱泵空調(diào)節(jié)能約50%?，F(xiàn)行地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在小型建筑中使用十分理想，但由于地下?lián)Q熱器換熱效率低、占地面積大，造成大中型建筑沒有足夠的空間布置換熱器，冬季供暖需求較大地區(qū)，大量建筑物不具備使用地源熱泵的條件，舊樓改造更難以實(shí)施。
[0003]合肥天地源節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司等單位，經(jīng)過多年的努力，研發(fā)出一種新的地源熱泵地埋管換熱技術(shù)(發(fā)明專利申請?zhí)?CN201310274993.7)，新技術(shù)將地下?lián)Q熱器換熱能力提高3?5倍，將建筑物所需換熱器數(shù)量和占地面積大幅度減少，使得建筑物適宜使用地埋管地源熱泵的范圍大幅度提高，并避免了交叉施工，縮短了施工周期。
[0004]但現(xiàn)行地源熱泵換熱器測試設(shè)備，是根據(jù)U型管換熱器設(shè)計的，其測量上限一般為1kw左右(U型管換熱器單孔換熱能力一般為5kw左右)。新的高效換熱器單孔換熱能力一般為30kw左右，因此現(xiàn)行地源熱泵換熱器測試設(shè)備已無法滿足要求，必須設(shè)計一套新的地源熱泵換熱器測試設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，以提高設(shè)備測試換熱能力上限、解決高換熱能力的換熱器無法測試的難題。
[0006]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。
[0007]地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括保溫水箱(I)、電加熱器(2)、銅球閥、Y型管道過濾器、不銹鋼變量齒輪水泵(5)、溫度傳感器、壓力表、彎管流量計(8 );所述銅球閥包括第一銅球閥(3-1)、第二銅球閥(3-2 )、第三銅球閥(3-3 );所述Y型管道過濾器包括第一過濾器組(4-1)和第二過濾器組(4-2);所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器(6-1)和第二溫度傳感器(6-2);所述壓力表包括第一壓力表(7-1)和第二壓力表(7-2)；
所述電加熱器(2)設(shè)置于所述保溫水箱(I)內(nèi)；保溫水箱(I)外壁設(shè)置出水口和進(jìn)水口 ；所述保溫水箱(I)的出水口依次通過第一銅球閥(3-1)、第一過濾器組(4-1)、不銹鋼變量齒輪水泵(5 )、第一溫度傳感器(6-1)和連接軟管(9 )與被測試井式換熱器(10 )進(jìn)水口相接；所述第一壓力表(7-1)外接在所述第一溫度傳感器(6-1)和連接軟管(9)的管路上，以測試第一溫度傳感器(6-1)和連接軟管(9)之間的管路的水壓；
被測試井式換熱器(10)的出水口經(jīng)過連接軟管(9)后，再依次通過第三銅球閥(3-3)、第二溫度傳感器(6-2)、第二過濾器組(4-2)、彎管流量計(8)、第二銅球閥(3-2)與保溫水箱(I)的進(jìn)水口相連接，形成封閉的循環(huán)水路；所述第二壓力表(7-2 )外接在所述第三銅球閥(3-3 )和第二溫度傳感器(6-2 )之間的管路上，以測試第三銅球閥(3-3 )和第二溫度傳感器(6-2)之間的管路的水壓。
[0008]本發(fā)明的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:
所述保溫水箱(I)的進(jìn)水管路上設(shè)置彎管流量計(8)，所述彎管流量計(8)通過流量監(jiān)測系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由流量監(jiān)測系統(tǒng)將彎管流量計(8)測得的流量數(shù)據(jù)傳輸給上層監(jiān)控系統(tǒng)；
所述齒輪水泵(5)通過流量控制系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接；由上層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)彎管流量計(8 )檢測的流量數(shù)據(jù)，通過流量控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號給齒輪水泵(5 )，實(shí)現(xiàn)流量控制。
[0009]所述不銹鋼變量齒輪水泵(5)的排量為l_10m3/h。
[0010]所述第一溫度傳感器(6-1)和第二溫度傳感器(6-2)均通過溫度監(jiān)測系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由溫度監(jiān)測系統(tǒng)將檢測的溫度數(shù)據(jù)傳輸給上層監(jiān)控系統(tǒng)；
所述電加熱器(2)通過水溫控制系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由上層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)第一溫度傳感器(6-1)和第二溫度傳感器(6-2)檢測的溫度數(shù)據(jù)，通過水溫控制系統(tǒng)控制電加熱器(2 )，實(shí)現(xiàn)水溫控制。
[0011]所述加熱器(2)為電加熱器組，由多個單體電加熱器組成。
[0012]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
本發(fā)明的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，采用恒功率的電加熱，通過流量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)循環(huán)水流量并自動記錄當(dāng)前流量，利用溫度記錄儀自動記錄進(jìn)出水溫度隨時間的變化情況。該測試設(shè)備測量能力5?50kw，同現(xiàn)有測試設(shè)備1kw的測試能力相比，測量上限提高5倍；選用不銹鋼變量齒輪泵代替管道泵，流量控制更穩(wěn)定；溫度自動記錄系統(tǒng)的循環(huán)水進(jìn)、出水溫度自動記錄時間節(jié)拍自由調(diào)節(jié)，由《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366— 2005，2009版)規(guī)定的10分鐘間隔縮短到30秒或更短，溫度變化測試更準(zhǔn)確、精度更高。
[0013]本發(fā)明的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，具有測試換熱能力上限高、流量控制更穩(wěn)定、溫度測試精度更高等優(yōu)點(diǎn)，解決了高換熱能力的換熱器無法測試的難題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖1中標(biāo)號為:1保溫水箱,2電加熱器,3-1第一銅球閥,3-2第二銅球閥，3_3第三銅球閥，4-1第一過濾器組，4-2第二過濾器組，5齒輪水泵，6-1第一溫度傳感器，6-2第二溫度傳感器，7-1第一壓力表，7-2第二壓力表，8彎管流量計，9軟管，10被測試井式高效換熱器。

【具體實(shí)施方式】
[0016]參見附圖1，本發(fā)明的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，包括保溫水箱1、電加熱器2、銅球閥、Y型管道過濾器、不銹鋼變量齒輪水泵5、溫度傳感器、壓力表、彎管流量計8 ;所述銅球閥包括第一銅球閥3-1、第二銅球閥3-2、第三銅球閥3-3 ;所述Y型管道過濾器包括第一過濾器組4-1和第二過濾器組4-2 ;所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器6-1和第二溫度傳感器6-2 ;所述壓力表包括第一壓力表7-1和第二壓力表7-2 ；
所述電加熱器2設(shè)置于所述保溫水箱I內(nèi)；保溫水箱I外壁設(shè)置出水口和進(jìn)水口 ；所述保溫水箱I的出水口依次通過第一銅球閥3-1、第一過濾器組4-1、不銹鋼變量齒輪水泵5、第一溫度傳感器6-1和連接軟管9與被測試井式換熱器10進(jìn)水口相接；所述第一壓力表7-1外接在所述第一溫度傳感器6-1和連接軟管9的管路上，以測試第一溫度傳感器6-1和連接軟管9之間的管路的水壓；
被測試井式換熱器10的出水口經(jīng)過連接軟管9后，再依次通過第三銅球閥3-3、第二溫度傳感器6-2、第二過濾器組4-2、彎管流量計8、第二銅球閥3-2與保溫水箱I的進(jìn)水口相連接，形成封閉的循環(huán)水路；所述第二壓力表7-2外接在所述第三銅球閥3-3和第二溫度傳感器6-2之間的管路上，以測試第三銅球閥3-3和第二溫度傳感器6-2之間的管路的水壓。
[0017]所述保溫水箱上還設(shè)置有注水口，用于向水箱內(nèi)注入冷水。
[0018]所述保溫水箱I的進(jìn)水管路上設(shè)置彎管流量計8，所述彎管流量計8通過流量監(jiān)測系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由流量監(jiān)測系統(tǒng)將彎管流量計8測得的流量數(shù)據(jù)傳輸給上層監(jiān)控系統(tǒng)；
所述齒輪水泵5通過流量控制系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接；由上層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)彎管流量計8檢測的流量數(shù)據(jù)，通過流量控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號給齒輪水泵5，實(shí)現(xiàn)流量控制。
[0019]通過調(diào)節(jié)所述不銹鋼變量齒輪水泵5的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水流量的穩(wěn)定控制。上層監(jiān)控系統(tǒng)具有流量自動記錄功能，自動記錄當(dāng)前的循環(huán)水流量，記錄時間任意可調(diào)，初設(shè)記錄間隔時間為30秒。
[0020]所述不銹鋼變量齒輪水泵5的排量為l_10m3/h。
[0021 ] 所述第一溫度傳感器6-1和第二溫度傳感器6-2均通過溫度監(jiān)測系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由溫度監(jiān)測系統(tǒng)將檢測的溫度數(shù)據(jù)傳輸給上層監(jiān)控系統(tǒng)；
所述電加熱器2通過水溫控制系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由上層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)第一溫度傳感器6-1和第二溫度傳感器6-2檢測的溫度數(shù)據(jù)，通過水溫控制系統(tǒng)控制電加熱器2，實(shí)現(xiàn)水溫控制。
[0022]兩個溫度傳感器自動分別記錄當(dāng)前的循環(huán)進(jìn)、出水溫度，記錄時間均任意可調(diào)，初設(shè)記錄間隔時間為30秒。
[0023]所述加熱器2為電加熱器組，由多個單體電加熱器組成。
[0024]如圖1中，加熱器由兩個單體加熱器構(gòu)成；具體實(shí)施時，可根據(jù)需要調(diào)整單體加熱器的個數(shù)，以調(diào)整加熱能力。
[0025]所述加熱器2設(shè)置于保溫水箱I內(nèi)，由水溫控制系統(tǒng)通過加熱管對保溫水箱I內(nèi)的水進(jìn)行加熱，并在測試過程中持續(xù)加熱，使得箱內(nèi)的水溫保持恒定，為被測試的地源熱泵井式換熱器提供恒溫水，以進(jìn)行測試；依次開啟3個銅球閥3-2、3-3、3-1，按照測試需求設(shè)定流量參數(shù)并啟動不銹鋼變量齒輪水泵，由流量自動控制系統(tǒng)管理的水泵驅(qū)動箱內(nèi)的溫水通過管路及設(shè)置在管路中的銅球閥、過濾器、水泵5、溫度傳感器、壓力表、彎管流量計8等裝置，在保溫水箱、封閉的管路及被測井式換熱器之間持續(xù)循環(huán)流動；
通過兩個溫度傳感器可測量并記錄被測井式換熱器的進(jìn)出水的水溫，所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器與溫度監(jiān)測系統(tǒng)相連接；通過兩個壓力表可監(jiān)測被測試的地源熱泵井式換熱器的進(jìn)出水壓力，通過彎管流量計可測量并記錄循環(huán)水流量，所述彎管流量計與流量監(jiān)測系統(tǒng)相連接；所述溫度監(jiān)測系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和流量監(jiān)測系統(tǒng)均與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接；通過水溫、水壓、流量等參數(shù)，可對所述測試井(即需要測試的地源熱泵井式換熱器)的換熱能力進(jìn)行計算，從而可精確地計算被測井式換熱器的換熱能力，實(shí)現(xiàn)被測井式換熱器的換熱能力測試。
[0026]測試所獲參數(shù)都被送入上層監(jiān)控系統(tǒng)中，由上層監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而計算該被測井式換熱器的換熱能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)被測試的井式換熱器的換熱能力的自動測試。
[0027]同現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明增加了地源熱泵地下井式換熱器測試設(shè)備換熱能力的測量上限，使得新型高效換熱器的單孔換熱能力測量得以實(shí)現(xiàn)，為該技術(shù)的推廣使用奠定了基礎(chǔ)。
[0028]本發(fā)明的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，主要設(shè)備部件有:
(1)保溫水箱:lm3(ImX ImX lm), 50mm厚巖棉保溫,成品水箱，I個；
(2)加熱器:加熱功率5?40kw, 380V AC，2組；
(3)水泵:2CY-7.5/10Ρ，5.5kw，不銹鋼齒輪泵，I臺；
(4)流量控制柜(流量控制系統(tǒng)):流量可調(diào)范圍O?10m3/h，I臺；
(5)彎管流量計:UDN32-42-30-45,1臺；
(6)溫度傳感器JY9009B-A1, -10°C -100。。，0.06°C / 分辨，2 個；
(7)溫度檢測系統(tǒng)JY9009B，每30秒自動記錄一次(節(jié)拍可設(shè))，I臺；
(8)壓力表:Y系列一般壓力表，1.0級，O?1.0Mpa，2只。
[0029](9 )銅球閥:DN40，3 只；
(10)Y型管道過濾器:DN40,2組；
(11)監(jiān)控主機(jī)(上層監(jiān)控系統(tǒng)):工業(yè)控制計算機(jī)，I臺。
[0030]系統(tǒng)組裝時，其組裝過程如下:
(1)將2個加熱器組安裝在保溫水箱內(nèi)；
(2)將I臺齒輪泵安裝在水箱的出口管道上，控制循環(huán)水的流量；
(3)將I臺彎管流量計安裝在保溫水箱的進(jìn)口管道上，實(shí)時監(jiān)測循環(huán)水的流量；
(4)將2個溫度傳感器分別安裝在水泵的出口管道和彎管流量計的進(jìn)口管道上；
(5)將2只壓力表分別安裝在水泵的出口管道和彎管流量計的進(jìn)口管道上；
(6)將2個溫度傳感器的信號線分別連接到溫度監(jiān)測記錄儀上；
(7)將所有的控制輸出控制信號和輸入檢測信號連接到各個單機(jī)系統(tǒng)(溫度檢測系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和流量檢測系統(tǒng))，再用現(xiàn)場總線把單機(jī)連接到工業(yè)控制計算機(jī)(上層監(jiān)控系統(tǒng))，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System, DCS)。
[0031]采用恒功率的電加熱，通過流量控制柜調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，利用溫度記錄儀自動記錄進(jìn)出口溫度隨時間的變化情況。該測試設(shè)備測量能力10?50kw，同現(xiàn)有測試設(shè)備1kw的測試能力相比，測量上限提高5倍，選用變量齒輪泵代替管道泵，流量控制更穩(wěn)定，溫度測試精度更高，不僅適用于新型高效換熱器，也適用于傳統(tǒng)換熱器的測試。
[0032]雖然本發(fā)明已依據(jù)較佳實(shí)施例在上文中加以說明，但這并不表示本發(fā)明的范圍只局限于上述的結(jié)構(gòu)，只要被本發(fā)明權(quán)利要求所覆蓋的結(jié)構(gòu)均在保護(hù)范圍之內(nèi)。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在閱讀上述的說明后可很容易地發(fā)展出的等效替代結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明之精神與范圍下所作之均等變化與修飾，皆應(yīng)涵蓋于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，其特征是，包括保溫水箱(I)、電加熱器(2)、銅球閥、Y型管道過濾器、不銹鋼變量齒輪水泵(5)、溫度傳感器、壓力表、彎管流量計(8);所述銅球閥包括第一銅球閥(3-1)、第二銅球閥(3-2)、第三銅球閥(3-3);所述Y型管道過濾器包括第一過濾器組(4-1)和第二過濾器組(4-2);所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器(6-1)和第二溫度傳感器(6-2);所述壓力表包括第一壓力表(7-1)和第二壓力表(7-2)； 所述電加熱器(2)設(shè)置于所述保溫水箱(I)內(nèi)；保溫水箱(I)外壁設(shè)置出水口和進(jìn)水口 ；所述保溫水箱(I)的出水口依次通過第一銅球閥(3-1)、第一過濾器組(4-1)、不銹鋼變量齒輪水泵(5 )、第一溫度傳感器(6-1)和連接軟管(9 )與被測試井式換熱器(10 )進(jìn)水口相接；所述第一壓力表(7-1)外接在所述第一溫度傳感器(6-1)和連接軟管(9)的管路上，以測試第一溫度傳感器(6-1)和連接軟管(9)之間的管路的水壓； 被測試井式換熱器(10)的出水口經(jīng)過連接軟管(9)后，再依次通過第三銅球閥(3-3)、第二溫度傳感器(6-2)、第二過濾器組(4-2)、彎管流量計(8)、第二銅球閥(3-2)與保溫水箱(I)的進(jìn)水口相連接，形成封閉的循環(huán)水路；所述第二壓力表(7-2 )外接在所述第三銅球閥(3-3)和第二溫度傳感器(6-2)之間的管路上，以測試第三銅球閥(3-3)和第二溫度傳感器(6-2)之間的管路的水壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，其特征是，所述保溫水箱(I)的進(jìn)水管路上設(shè)置彎管流量計(8)，所述彎管流量計(8)通過流量監(jiān)測系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由流量監(jiān)測系統(tǒng)將彎管流量計(8)測得的流量數(shù)據(jù)傳輸給上層監(jiān)控系統(tǒng)； 所述齒輪水泵(5)通過流量控制系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接；由上層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)彎管流量計(8 )檢測的流量數(shù)據(jù)，通過流量控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號給齒輪水泵(5 )，實(shí)現(xiàn)流量控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，其特征是，所述不銹鋼變量齒輪水泵(5)的排量為l-10m3/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，其特征是，所述第一溫度傳感器(6-1)和第二溫度傳感器(6-2)均通過溫度監(jiān)測系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由溫度監(jiān)測系統(tǒng)將檢測的溫度數(shù)據(jù)傳輸給上層監(jiān)控系統(tǒng)； 所述電加熱器(2)通過水溫控制系統(tǒng)與上層監(jiān)控系統(tǒng)相連接，由上層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)第一溫度傳感器(6-1)和第二溫度傳感器(6-2)檢測的溫度數(shù)據(jù)，通過水溫控制系統(tǒng)控制電加熱器(2 )，實(shí)現(xiàn)水溫控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱能力測試設(shè)備，其特征是，所述加熱器(2)為電加熱器組，由多個單體電加熱器組成。
【文檔編號】G01M99/00GK104280257SQ201410519540
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】祖國全, 何高清, 祖晅 申請人:合肥天地源節(jié)能技術(shù)開發(fā)有限公司, 安徽省方舟科技開發(fā)有限責(zé)任公司