专利名称：太阳热水器及热水系统集热量的混水测试方法及测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种太阳热水器及热水系统集热量的混水测试方法及测试装置，属于太阳能热利用领域，适用于家用太阳热水器及热水系统的集热量测试。
背景技术：
节约常规化石能源与保护自然环境受到广泛重视。太阳光-电转换，风力发电和太阳能热利用发展迅速。特别是太阳能热利用中的太阳热水器及热水系统为人类提供生活热水，是十分经济有效的。而太阳热水器及热水系统的集热量是其热性能的一个重要表达参数。集热量的确定又与贮热水箱中水的温度有直接关系。因此如何准确测量贮热水箱中的水温一直是本领域技术人员所关注的重要课题。在中国国家标准GB/T12915-1991《家用太阳热水器热性能试验方法》6.1.3中规定，“按贮水容积等分原则自上而下地布置三个或更多的测温点，...，以各点温度的算术平均值代表真实的贮水温度”。这种测温方法存在以下缺陷(1)由于家用太阳热水器中贮水箱形状和尺寸各异，贮水容积等分原则在实施时，很难做到准确，甚至有较大的偏差；(2)对于最近发展快，应用广泛的直插紧凑式太阳热水器及热水系统的贮水箱内真空太阳集热管端口下部的水处于“热传导区”，是一天内温度变化不大的冷水区。但按等分原则，则测不到这部分水的温度。虽然可以在贮水箱内安装4个或更多的温度传感器，但还有较大的不确定性；(3)此外，对于实际的贮热水箱产品，有的水箱不具备安置这些温度传感器的插孔，因而不能用这种方法测量贮水箱中的温度。另外，国际标准ISO9459-2《太阳加热-家用热水系统》第二部分—《系统特性的室外试验方法和单一的太阳能系统年性能的预测》中是采用排水法来测量家用太阳热水系统的日集热量。它的测试方法是家用太阳热水系统一天集热后，用城市自来水，以600L/h的恒定流量将贮热水箱中的热水排出，排出的水量应为水箱容积的三倍；如果排出三倍于水箱容积后，水箱排出的水温与进入水箱的水温之差仍大于1K，则必须继续排水直到温差小于1K为止。这种方法在应用上存在以下问题(1)这种测试方法测试设备复杂、价格昂贵、方法较繁琐；(2)国际上城市自来水标准的水压为0.6MPa，而目前许多贮热水箱是开放式应用，即不能承受压力，在操作中稍有不当会导致贮热水箱破坏，因此通用性较差。
技术内容本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种测量准确、通用性强、设备和方法简单的混水法及装置来测试家用太阳热水器及热水系统的集热量。
太阳热水器及热水系统集热量混水测试方法是采用混匀水的方法，使贮热水箱里的水温均化，在贮热水箱入水口处测试贮热水箱水的初始温度、终止温度，再用集热量公式计算出集热量。
太阳热水器及热水系统集热量混水法测试装置是在贮热水箱入水口处接一个温度传感器并通过一个循环泵与出水口相连，构成测试外管路。
根据实际测试需要还可以在测试外管路中温度传感器与循环泵、循环泵与贮热水箱出水口之间各接一个二通(或三通)阀。当然还可串接一个流量计，流量计的范围能满足250L/h-850L/h测试要求。
本发明的优点是1.测量数据准确；2.通用性强；3.设备简单，测试方法简便。
图1是太阳热水器及热水系统集热量混水法测试装置示意图。
具体实施例方式实施方式图1给出本发明的一个实施方式，测试装置是在被测太阳热水器及热水系统的贮热水箱入水口接一个温度传感器和三通阀，出水口接一个三通阀，两个三通阀之间有一个循环泵。图中A是贮热水箱，D是贮热水箱入水口，E是贮热水箱出水口，T是温度传感器，B是循环泵，V1、V2是三通阀，I、L分别是贮热水箱的上水管和泄水管。
测试步骤为(1)初始温度测试a.三通阀置于上、下水管路关闭、测试外管路接通状态。将太阳热水器及热水系统遮挡起来，接通泵的电源，使贮热水箱的水温均化；
b.当贮热水箱入水口处温度在5分钟内的变化不大于±1℃时，断开泵电源，温度传感器显示的温度即为初始温度。(2)终止温度测量取下遮挡物，使热水器及热水系统曝露在阳光下，使水箱的水升温。在设定的终止时间，重复步骤a、b即可得到终止温度。(3)计算将测到初始温度和终止温度带入集热量公式Q＝ρwcpwVs(te-tb)计算出集热量。式中Q 贮热水箱中水体积Vs内所含的集热量，MJρw水的密度，kg/m3cpw水的比热容，J/(kg℃)Vs贮热水箱中的流体容积，Lte终止温度，℃tb初始温度，℃由于只需在被测贮热水箱入水口和出水口之间接一个温度传感器和一个循环泵及两个三通阀构成测试回路就能对于承压、非承压和贮热水箱形状尺寸各异的太阳热水器及热水系统集热量进行测试，所以通用性强，且测试设备简单，方法简便。
如果要测试数据更加准确，可以在贮热水箱入水口温度在5分钟内的变化不大于±0.2℃时测量初始温度或终止温度。还可以对贮热水箱入水口与出水口之间的外管路进行预热。
此外，还可在贮热水箱入水口与出水口之间的测试外管路中串接一个流量计，以250L/h-850L/h的流量使贮热水箱水温均化。
权利要求
1.一种太阳热水器及热水系统集热量的混水测试方法，其特征在于采用混匀水的方法，使贮热水箱里的水温均化，在贮热水箱的入水口处测试贮热水箱水的初始温度、终止温度，再用集热量公式计算出集热量。
2.按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统集热量的混水测试方法，其特征是所说的初始温度、终止温度均是在贮热水箱入水口处水温在5分钟内的变化不大于±1℃时测得的。
3.按照权利要求1所说的太阳热水器及热水系统集热量的混水测试方法，其特征是所说的初始温度、终止温度是在贮热水箱入水口处水温在5分钟内的变化不大于±0.2℃时测得的。
4.一种太阳热水器及热水系统的集热量混水法测试装置，其特征是在贮热水箱入水口接一个温度传感器，并通过一个循环泵与出水口相连，构成测试外管路。
5.按照权利要求4所说的太阳热水器及热水系统集热量的混水法测试装置，其特征是所说的测试外管路中在温度传感器与循环泵、循环泵与贮热水箱出水口之间各接一个二通(或三通)阀。
6.按照权利要求4或5所说的太阳热水器及热水系统集热量的混水法测试装置，其特征是在所说的测试外管路中串入一个测量范围能满足250L/h-850L/h测试要求的流量计。
7.按照权利要求4或5所说的太阳热水器及热水系统集热量的混水法测试装置，其特征是所说的测试外管路是经过预热的，并且测试外管路的温度与贮热水箱内水温相当。
全文摘要
本发明涉及到一种太阳热水器及热水系统集热量的混水测试方法及测试装置,属于太阳能热利用领域,适用于家用太阳热水器及热水系统的集热量测试。本发明的技术要点是采用混水方法,使贮热水箱里的水温均化,来测试贮热水箱的初始温度、终止温度,再用集热量公式计算集热量。使用的测试装置只须在贮热水箱入水口接一个温度传感器并通过一个循环泵与出水口相连,构成测试外管路。本发明测试数据准确,通用性强,测试设备简单,测试方法简便。
文档编号F24J2/04GK1379218SQ02117758
公开日2002年11月13日 申请日期2002年5月16日 优先权日2002年5月16日
发明者吴锦发, 范军 申请人:北京清华阳光能源开发有限责任公司