專利名稱：太陽能熱水系統(tǒng)教學(xué)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
太陽能熱水系統(tǒng)隸屬于建筑給排水領(lǐng)域中的熱水系統(tǒng)部分，可以用于熱水系統(tǒng)教 學(xué)演示以及測試研究。
背景技術(shù)：
為了解決能源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，國家正在大力推行建筑節(jié)能和綠色建 筑工程。隨著《能源法》的出臺(tái)，倡導(dǎo)地低碳理念的太陽能熱水器的強(qiáng)制安裝標(biāo)準(zhǔn)被進(jìn)一步 擴(kuò)大。當(dāng)前在開設(shè)有給水排水專業(yè)的各大專院校當(dāng)中，在完成建筑熱水系統(tǒng)以及建筑節(jié) 能相關(guān)理論知識(shí)學(xué)習(xí)后，缺少與實(shí)際相結(jié)合的實(shí)踐環(huán)節(jié)，使得教學(xué)與實(shí)踐分離、理論研究與 實(shí)際工程脫節(jié)。造成這種現(xiàn)象的關(guān)鍵原因在于缺少一套完整的實(shí)測研究系統(tǒng)。目前國內(nèi)尚沒有一套完整的開設(shè)這一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)所需的教學(xué)裝置——太陽能熱 水系統(tǒng)教學(xué)測試裝置。已有的太陽能測試裝置大多針對(duì)太陽能熱水器個(gè)別部分的單體性能 研究，本裝置著眼于整個(gè)系統(tǒng)的性能測試，根據(jù)不同的需要實(shí)現(xiàn)不同的測試功能，旨在鍛煉 學(xué)生的自主研究能力，將理論創(chuàng)新應(yīng)用于實(shí)際工程。所以說本裝置的開發(fā)具有創(chuàng)新性和重 要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)用新型的裝置填補(bǔ)了同類產(chǎn)品在各大中專院校教學(xué)實(shí)測研究中的空白。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于完成教學(xué)實(shí)體演示以及太陽能熱水系統(tǒng)的測試研究兩項(xiàng) 功能。在可切換的兩套實(shí)體太陽能熱水系統(tǒng)上安裝了不同的傳感器，通過A/D轉(zhuǎn)換與采集 卡采集測量數(shù)據(jù)，最后將實(shí)際測量數(shù)據(jù)顯示在電腦的Labview控制面板上，測量數(shù)據(jù)可存 Λ excel表格中。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型裝置的實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)圖可以分為三部分，一 是太陽能熱水系統(tǒng)，二是數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，三是數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。在上述的太陽能熱水系統(tǒng)中，平板集熱器1通過防凍液出流管2分別與雙循環(huán)水 箱4和單循環(huán)水箱5相連，雙循環(huán)水箱4和單循環(huán)水箱5又分別通過防凍液回流管3與平 板集熱器1相連，冷水供水管8分別與雙循環(huán)水箱4和單循環(huán)水箱5相連，由雙循環(huán)水箱4 和單循環(huán)水箱5引出的熱水供水管7連接至花灑11 ；雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥13分別安裝于 防凍液出流管2、防凍液回流管3、熱水供水管7、冷水供水管8分流后與雙循環(huán)水箱4相連 接的支管上；手動(dòng)單循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥12分別安裝于防凍液出流管2、防凍液回流管3、 熱水供水管7、冷水供水管8與單循環(huán)水箱5相連接的支管上；循環(huán)控制裝置6安裝于防凍 液回流管3上；經(jīng)平板集熱器1加熱的防凍液通過防凍液出流管2分別進(jìn)入雙循環(huán)水箱4 和單循環(huán)水箱5內(nèi)，換熱后由防凍液回流管3流出回流至平板集熱器1中；冷水經(jīng)由冷水供 水管8分別進(jìn)入雙循環(huán)水箱4和單循環(huán)水箱5內(nèi)加熱，被加熱的水通過熱水供水管7流出 至花灑11中；當(dāng)手動(dòng)打開雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥13，關(guān)閉單循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥12時(shí)，雙循環(huán)水箱4被使用，此時(shí)集熱器內(nèi)的防凍液通過與防凍液出流管2和防凍液回流管3相連 的盤管加熱水箱內(nèi)的水，再通過管路7和8相連的盤管進(jìn)行二次換熱后從熱水供水管7流 入混水器10，從花灑11放出；當(dāng)開啟單循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥12，關(guān)閉雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制 閥13時(shí)，單循環(huán)水箱5被使用，此時(shí)集熱器內(nèi)的防凍液通過與防凍液出流管2和防凍液回 流管3相連的盤管加熱水箱內(nèi)的水，水箱內(nèi)被加熱的水通過熱水供水管7流入混水器10后 通過花灑11被放出，同時(shí)，冷水由冷水供水管8補(bǔ)充雙循環(huán)水箱4和單循環(huán)水箱5內(nèi)的水； 在熱水供水管7上裝有熱水混水器10，市政冷水管9的冷水與熱水供水管7的熱水經(jīng)混水 器混合后至花灑11噴出；雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥13分別安裝于防凍液出流管2、防凍液回 流管3、熱水供水管7、冷水供水管8分流后與雙循環(huán)水箱4相連接的支管上；手動(dòng)單循環(huán)水 箱手動(dòng)控制閥12分別安裝于防凍液出流管2、防凍液回流管3、熱水供水管7、冷水供水管8 與單循環(huán)水箱5相連接的支管上；循環(huán)控制裝置6安裝于防凍液回流管3上。在所述的數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)中，包括有環(huán)境風(fēng)速測試儀、太陽輻照測試儀、環(huán)境溫度傳 感器、壓力傳感器、電磁流量計(jì)、四線制PtlOO溫度傳感器；環(huán)境風(fēng)速測試儀、太陽輻照測試 儀、環(huán)境溫度傳感器單獨(dú)安裝在樓頂，其它傳感器均安裝在太陽能熱水系統(tǒng)上；各個(gè)傳感器 通過遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳給電腦中的采集卡，由Labview編程軟件進(jìn)行顯示和處理。在所述的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)中，Labview顯示面板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)速、 輻照、環(huán)境溫度、壓力、流量、溫度情況的實(shí)時(shí)曲線顯示以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。本實(shí)用新型可以取得如下有益效果本實(shí)用新型能夠很好的鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，同時(shí)也能夠加強(qiáng)學(xué)生 在課堂上所學(xué)不到的實(shí)際動(dòng)手能力和工程分析能力，培養(yǎng)了工程意識(shí)，開拓了思維，達(dá)到了 理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)目的。同時(shí)本實(shí)用新型裝置具有占地小，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，環(huán)保無污染， 安全可靠，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，有利于其推廣使用。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的總體裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、平板集熱器，2、防凍液出流管，3、防凍液回流管，4、雙循環(huán)水箱，5、單循環(huán) 水箱，6、循環(huán)控制裝置，7、熱水供水管，8、冷水供水管，9、市政供水管，10、混水裝置，11、花 灑，12、雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥13、單循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥Tl T10、溫度傳感器，F(xiàn)l F7 壓力傳感器，Ll L3、電磁流量計(jì)，Cl、環(huán)境風(fēng)速測試儀，C2、太陽輻照測試儀，C3、環(huán)境溫 度傳感器
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。如圖1所示，該系統(tǒng)包括實(shí)際安裝的太陽能熱水系統(tǒng)部分、數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采 集及處理系統(tǒng)。下面分別對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行說明一、太陽能熱水系統(tǒng)部分。如圖2所示，太陽能熱水系統(tǒng)由平板集熱器1防凍液出流管2和防凍液回流管3組成。經(jīng)平板集熱器1極熱的水通過防凍液出流管2進(jìn)入水箱內(nèi)，換熱后由防凍液回流管 3流出。冷水供水管由8進(jìn)入水箱，被加熱的水通過熱水供水管7流出，四條管路分別與雙 循環(huán)水箱4和單循環(huán)水箱5相連。通過手動(dòng)雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥13與手動(dòng)單循環(huán)水箱 手動(dòng)控制閥12進(jìn)行集熱系統(tǒng)與水箱之間的切換。當(dāng)使用雙循環(huán)水箱時(shí)，開啟雙循環(huán)水箱手 動(dòng)控制閥13，關(guān)閉單循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥12 ；使用單循環(huán)水箱時(shí)開啟單循環(huán)水箱手動(dòng)控制 閥12，關(guān)閉雙循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥13。通過循環(huán)控制裝置6調(diào)節(jié)兩種水箱實(shí)驗(yàn)需要的相應(yīng) 循環(huán)泵參數(shù)。市政水由市政壓力通過冷水供水管8進(jìn)入水箱，經(jīng)過水箱換熱后從熱水供水 管7流出。熱水供水管7和市政供水管9經(jīng)由混水裝置10混合出合適的溫度后由花灑11 噴出。二、數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)。本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)采用32路PCI6224采集卡，可以同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝 置中各個(gè)測試節(jié)點(diǎn)的工作性能進(jìn)行同時(shí)測定，也可對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)測試?？梢愿鶕?jù)需要自 主選擇測試儀器的采點(diǎn)頻率，太陽能熱水系統(tǒng)測試軟件即時(shí)繪制的各種曲線，可以觀察數(shù) 據(jù)的變化趨勢和過程，讓學(xué)生更直觀的去認(rèn)識(shí)，掌握。本實(shí)用新型測點(diǎn)齊全，不同的測試方案所選用的測點(diǎn)不同。具體測點(diǎn)用途說明見 表1表1測點(diǎn)用途說明
測點(diǎn)編號(hào)用途說明測點(diǎn)編號(hào)用途說明Tl集熱板出流溫度Fl集熱板出流壓力T2集熱板入流溫度F2集熱板入流壓力T3單/雙循環(huán)加熱盤管入水溫度F3防凍液出水管壓力T4單/雙循環(huán)熱水供水溫度F4熱水供應(yīng)管壓力T5雙循環(huán)水箱上部溫度F5冷水供應(yīng)管壓力T6雙循環(huán)水箱上部溫度F6防凍液進(jìn)水管壓力T7雙循環(huán)水箱下部溫度F7生活熱水供應(yīng)管壓力T8單/雙循環(huán)加熱盤管出水溫度Ll熱水供應(yīng)量T9生活熱水供應(yīng)管溫度L2冷水供應(yīng)量TlO單/雙循環(huán)冷水供水溫度L3防凍液循環(huán)流量Cl測量室外風(fēng)速C2測量輻照C3測量室外溫度 三、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)教學(xué)演示時(shí)，圖2中太陽能熱水系統(tǒng)首先啟動(dòng)，調(diào)節(jié)控制柜運(yùn)行 工況，設(shè)定需要的循環(huán)泵運(yùn)行參數(shù)。然后打開傳感器供電系統(tǒng)，同時(shí)打開電腦上的數(shù)據(jù)采 集裝置，設(shè)定數(shù)據(jù)采樣率。通過Labview顯示面板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)速、輻照、環(huán)境 溫度、壓力、流量、溫度情況的實(shí)時(shí)曲線顯示以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。可以觀察水箱溫度變化情況與 循環(huán)泵不同運(yùn)行工況的關(guān)系，可以觀測不同環(huán)境溫度、輻照、風(fēng)速對(duì)集熱器的溫度變化影響 等。學(xué)生對(duì)循環(huán)泵不同參數(shù)的設(shè)定以及對(duì)23個(gè)傳感設(shè)備的不同組合可以得到不同的測試 成果。通過在北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院給水排水專業(yè)的本科生中進(jìn)行教學(xué)演示實(shí)驗(yàn) 和第二課堂創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐表明本實(shí)用新型達(dá)到了預(yù)期的目的。在所述的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)中，Labview顯示面板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)速、輻照、環(huán)境溫度、壓力、流量、溫度情況的實(shí)時(shí)曲線顯示以及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，可以觀察水箱溫度變 化情況與循環(huán)泵不同運(yùn)行工況的關(guān)系。
權(quán)利要求1. 一種太陽能熱水系統(tǒng)教學(xué)測試裝置，包括太陽能熱水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集 及處理系統(tǒng)三部分，其特征在于在所述的太陽能熱水系統(tǒng)中，平板集熱器(1)通過防凍液出流管( 分別與雙循環(huán)水 箱(4)和單循環(huán)水箱( 相連，雙循環(huán)水箱(4)和單循環(huán)水箱( 又分別通過防凍液回流 管C3)與平板集熱器(1)相連，冷水供水管(8)分別與雙循環(huán)水箱(4)和單循環(huán)水箱(5) 相連，由雙循環(huán)水箱(4)和單循環(huán)水箱( 引出的熱水供水管(7)連接至花灑(11)；雙循環(huán) 水箱手動(dòng)控制閥(1 分別安裝于防凍液出流管O)、防凍液回流管C3)、熱水供水管(7)、冷 水供水管(8)分流后與雙循環(huán)水箱(4)相連接的支管上；手動(dòng)單循環(huán)水箱手動(dòng)控制閥(12) 分別安裝于防凍液出流管O)、防凍液回流管(3)、熱水供水管(7)、冷水供水管(8)與單循 環(huán)水箱( 相連接的支管上；循環(huán)控制裝置(6)安裝于防凍液回流管C3)上；在所述的數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)中，包括有環(huán)境風(fēng)速測試儀、太陽輻照測試儀、環(huán)境溫度傳感 器、壓力傳感器、電磁流量計(jì)、四線制PtlOO溫度傳感器；環(huán)境風(fēng)速測試儀、太陽輻照測試 儀、環(huán)境溫度傳感器單獨(dú)安裝在樓頂，其它傳感器均安裝在太陽能熱水系統(tǒng)上；各個(gè)傳感器 通過遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳給電腦中的采集卡。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能熱水系統(tǒng)教學(xué)測試裝置，包括三個(gè)部分一是太陽能熱水系統(tǒng)，其包括平板太陽能集熱器(1)、雙循環(huán)水箱(4)、單循環(huán)水箱(5)、以及循環(huán)控制裝置(6)；二是數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)，其完成對(duì)整個(gè)測試裝置的環(huán)境風(fēng)速、太陽輻照、環(huán)境溫度、壓力、流量、溫度六種數(shù)據(jù)共計(jì)23個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)測量；三是數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，通過采集卡和Labview編程軟件采集處理整套系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)，并將測試曲線實(shí)時(shí)顯示在控制面板上。本裝置著眼于整個(gè)系統(tǒng)的性能測試，根據(jù)不同的需要實(shí)現(xiàn)不同的測試功能，旨在鍛煉學(xué)生的自主研究能力，將理論創(chuàng)新應(yīng)用于實(shí)際工程，填補(bǔ)了同類產(chǎn)品在各大中專院校教學(xué)實(shí)測研究中的空白。
文檔編號(hào)G09B23/16GK201910180SQ20102059878
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者丁孟達(dá), 何媛媛, 卜曉明, 呂鑑, 張英, 湯瀟, 甄帥, 馬曉虹 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)