一种便携式太阳能热水系统能效等级测试装置

本实用新型涉及一种便携式太阳能热水系统能效等级测试装置，属于太阳能热水系统热 性能测试领域。

我国是太阳能热利用大国，据国家权威部门统计，有生产厂家5000多家，太阳能热水器 生产量和安装量已连续多年居世界第一位，但存在产品同质化严重、质量参差不齐、工艺五 花八门、热性能(集热、保温)差别巨大等问题。为此，国内一些检测机构依据GB/T 18708‑2002 《家用太阳热水系统热性能试验方法》、GB/T 19141‑2003《家用太阳能热水器技术条件》等 标准，研制了一批设备对太阳能热水器进行检测。在专利号为200812043667的专利中，公开 了一种混水排水法太阳能热水器自动恒温测试系统，由水管路系统、电气控制系统及数据信 号采集分析系统组成，其特征是水管路系统还设有自动恒温水装置、回水循环利用装置和稳 压安全装置。该系统解决了测试过程中的温控和保温、全自动、多工位、全天候检测等难题， 但存在造价昂贵、结构复杂、占地面积大、设备笨重等问题，只适合检测机构专用，不利于 推广使用。在专利号为201120003769的专利中，公开了可移动式太阳能热水器热性能的检测 装置，其特征在于所述的检测装置包括：电加热装置、风冷冷水机组和循环水泵，所述的电 加热装置和风冷冷水机组，分别和循环水泵配合，用于控制太阳能热水器进口温度为太阳能 热水器热性能试验起始水温。该装置可移动到异地进行现场测试，满足了生产厂家对产品性能 测试快速灵活的要求，但售造价还是较高，质量较重，移动不方便，一次只能检测一台热水 器，不利于厂家进行热水器热性能的研究。

为了克服上述太阳能热水器检测系统存在的问题，本实用新型提出了一种便携式太阳能 热水系统能效等级测试装置，具有重量轻，便于携带，安装方便，能够多工位精确测试太阳 能热水系统的能效等级。

本实用新型采取的技术方案是：本实用新型涉及一种便携式太阳能热水系统能效等级测 试装置，由数据采集仪、循环管道、水箱水温传感器、太阳总辐射表、环境温度传感器、环 境风速传感器组成，其特征在于循环管道由活接式弯头、活接式三通将循环管、注水/泄水管、 阀门、循环泵连接而成，并在循环管道外包裹保温材料及红外反射材料，然后连接到保温水 箱的进水管和出水管上，水箱水温传感器一支放在水箱中部，另两只设置在连接保温水箱进 水管和出水管的活接式弯头上。

所述的数据采集仪具有多个检测通道，其中水箱水温3路以上；太阳总辐射1路以上； 环境温度1路以上；环境风速1路以上；进出水流量1路以上，12直流输出1路以上。

所述的水箱水温传感器及环境温度传感器测量精度：±0.2℃，显示分辨率：0.1℃，测量 范围：‑40～100℃，不锈钢封装。

所述的循环管道中的活接式弯头、活接式三通采用PP‑R材质。

所述的循环管道中的循环管、注水/泄水管为PP‑R管。

所述的循环管道中的循环泵为直流泵，流量为500L/h～600L/h。

所述的包裹在保温材料外的红外反射材料为铝箔。

测试时太阳能热水系统的初始水温为20±1.0℃。

本实用新型具有以下优点：设备少，重量轻，携带、安装方便，数据采集仪通道多，能 够同时采集太阳能热水器水箱温度数据、集热器太阳总辐照量、环境温度和环境风速，具有 混水功能，准确测试水箱温升，从而计算出热水器单位面积得热量和热损系数，然后计算出 能效系数，为科研和生产提供准确的数据支持。

图1为本实用新型与保温水箱的结构示意图。

附图标识

1、数据采集仪  1.1、太阳总辐射数据采集通道(5路)  1.2、水箱温度数据采集通道(15路) 1.3、进出水流量数据采集通道(2路)  1.4、环境温度、环境风速数据采集通道(各1路)  1.5、 直流输出通道  2、保温水箱  2.1、进水管、2.2出水管 3、循环管道  3.1、活接式弯头  3.2、 活接式三通  3.3、循环管  3.4、保温材料  3.5、红外反射材料  3.6、注水/泄水管  3.7、阀 门  3.8、阀门  3.9、循环泵  4、水箱水温传感器  5、太阳总辐射表  6、环境温度传感器  7、 环境风速传感器

下面结合附图对本实用新型做进一步描述，但本实用新型的内容并不局限于此。

如图1，本实用新型提供的一种便携式太阳能热水系统能效等级测试装置，包括：数据 采集仪(1)、循环管道(3)、水箱水温传感器(4)、太阳总辐射表(5)、环境温度传感器(6)、环境 风速传感器(7)组成，所述的循环管道(3)由PP‑R活接式弯头(3.1)、PP‑R活接式三通(3.2)将PP‑R 循环管(3.3)、PP‑R注水/泄水管(3.6)、球阀(3.7)、球阀(3.8)、直流循环泵(3.9)连接而成，并在 循环管道(3)外包裹10mm厚橡塑保温管(3.4)及红外反射材料铝箔(3.5)，然后连接到保温水箱 (2)的进水管(2.1)和出水管(2.2)上，水箱水温传感器(4)一支放在水箱(2)中部，另两只设置在连 接保温水箱进水管(2.1)和出水管(2.2)的活接式弯头(3.1)上。

采用本实用新型进行太阳能热水器能效等级测试的步骤如下：

1、每天早晨开始测试前，使用帆布将集热器盖起来，避免光照；

2、按GB/T 18708‑2002《家用太阳热水系统热性能试验方法》“6试验要求”规定安装太 阳总辐射表(5)、环境温度传感器(6)、环境风速传感器(7)；

3、按照图1将循环管道(3)连接到保温水箱(2)上，将数据采集仪(1)通电并开始测试；

4、将20+2.0℃的水通过注水/泄水管(3.6)注入保温水箱(2)，直到排气管(2.3)出水；

5、启动直流循环泵(3.9)，将保温水箱(2)内的水混合均匀，观察水箱水温(4)，水箱待水 温(4)在5分钟内的变化维持在20±1.0℃，如果不满足，通过注水/泄水管(3.6)注入＞20℃或 ＜20℃的水进行调节，直到水箱待水温(4)在5分钟内的变化维持在20±1.0℃为止；

6、关闭直流循环泵(3.9)和球阀(3.7)、球阀(3.8)，揭开盖在集热器上面的帆布罩，计时开 始；

7、测试过程中数据采集仪(1)每分钟自动对水箱水温、太阳总辐射、环境温度、环境风 速数据进行一次采集并存储；

8、当计时延续到480分钟时，使用帆布将集热器盖起来，开启球阀(3.8)和循环泵(3.7) 进行混水，至少5分钟水箱进水管(2.1)水温变化维持在±0.2℃，分别记录3个水箱水温，平 均值即为水箱终止水温。

9、在计时期间日太阳总辐照量、环境温度、环境风速满足国标的前提下，结合水箱初始 水温、计时期间日太阳总辐照量，集热器采光面积、保温水箱可用水体积等数据，按照GB/T 19141‑2011《家用太阳能热水器技术条件》公式(3)和(4)计算出太阳能热水器采光面积 日有用得热量；

10、太阳能热水器热损系数测试重复步骤5，将水温混合均匀并大于50℃，如果低于50℃， 可以注入高于50℃的热水并重复步骤5，得到热损试验初始水温，开始计时测试；

11、当计时延续到465分钟时重复步骤8进行混水，至少5分钟水箱进水管(2.1)水温变 化维持在±1℃，分别记录3个水箱水温，平均值即为水箱热损试验终止水温。

12、根据GB/T 19141‑2011《家用太阳能热水器技术条件》公式(6)计算出热损系数；

13、根据GB 26969‑2011《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》公式(6)计算 出能效系数(CTP)并确定能效等级。