專利名稱：自動多工況巖土熱響應測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測試裝置，由其涉及一種自動多工況巖土熱響應測試裝置。
背景技術：
土壤源熱泵系統設計的最主要部分是土壤換熱器，不同項目不同地質情況下，土 壤型熱交換器的換熱能力不同，設計指標也不同，因此在設計前期必須獲得該工程所在地 地質的熱物性參數，特別是導熱系數，從而獲得土壤換熱器的冬夏取放熱量能力，為項目設 計提供依據。以前是通過鉆井試勘取芯，查巖層的資料進行加權平均的方法計算地質熱物性參 數。目前流行的辦法是在該工程所在地做巖土的熱響應測試試驗，獲取該處的巖土熱物性 以及換熱器的換熱量指標，較為常見的測試方法有兩種，恒出水溫度模擬冬夏季標準工況， 恒熱流工況計算導熱系數等熱物性參數，此外還有恒溫差模擬冬夏季標準工況等，但《地源 熱泵系統工程技術規范》2009年局部修訂版出版后，規定按恒熱流工況方法進行試驗。目前地源熱泵業內逐漸參照規范改成恒熱流工況試驗方法，但更傾向于采用兩種 以上的方法進行測試，以獲得更為精確的地質熱物性參數。一般測試設備由于只從暖通專業考慮，忽略了控制環節，測試設備較為簡單，特別 是自控水平低，無論從測試精度還是測試過程的控制都無法達到或滿足理論工況要求，且 數據采集繁瑣，數據處理較為麻煩。另外，目前測試設備在設計制造中只考慮一種工況，無 法實行多種測試工況。
發明內容本實用新型提供了一種自動多工況巖土熱響應測試裝置，解決了上述所述的現有 測試裝置沒有控制設備，自控水平低，測試精度低，無法實現多種測試工況的技術問題。本實用新型通過以下技術方案解決技術問題自動多工況巖土熱響應測試裝置，包括恒溫水箱、加熱器、溫度控制器、補水箱、水 泵、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一渦輪流量傳感器、第二渦輪流量傳感器、第一溫 度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、顯示模塊，控制模塊，所述 的恒溫水箱的輸入端連接第一壓力傳感器、第一壓力傳感器連接第一溫度傳感器上，第二 溫度傳感器并聯在第一溫度傳感器上，恒溫水箱的輸出端連接水泵、水泵連接第二壓力傳 感器、第二壓力傳感器連接第一渦輪流量傳感器、第一渦輪流量傳感器連接第三溫度傳感 器，第二渦輪流量傳感器與第四溫度傳感器并聯在第一渦輪流量傳感器于第三溫度傳感器 上；恒溫水箱還設置加熱器、溫度控制器與補水箱，顯示模塊與控制模塊與各個溫度傳感 器、壓力傳感器、流量傳感器、溫度控制器、可控硅、變頻器相連。本實用新型所述的自動多工況巖土熱響應測試裝置，還包括變頻器，所述的水泵 上設置變頻器。本實用新型所述的自動多工況巖土熱響應測試裝置，還包括風冷熱泵，所述的恒溫水箱的輸入端與第一壓力傳感器之間串聯風冷熱泵。本實用新型所述的自動多工況巖土熱響應測試裝置，還包括可控硅，所述的可控 硅與加熱器連接。有益效果本實用新型提供的自動多工況巖土熱響應測試裝置，將恒溫水箱、溫度控制器、壓 力傳感器、渦輪流量傳感器、溫度傳感器、變頻器、水泵等設備組合可實現恒溫出水溫度、恒 熱流、恒溫差等各種測試工況，在裝置中可控硅實現0.5%精度調節電加熱量，電加熱反應 靈敏，控制恒定出水溫度時候，保證出水溫度波動范圍在士0. 1C° ；變頻器實現0.5%精度 調節水泵流量，水泵流量穩定，保證水流量波動在士0. 01m3/S，流量計測量范圍0-2. 5m3/h, 精度等級0. 05% ；溫度計采用HONEYWELL公司電阻溫度計PT100有保護套管，經校準溫度 計的誤差在士0. 1C°以內；測試設備綜合溫度測量和流量測量的精度，該試驗臺的最大測 量誤差為3 %以內，顯示模塊和控制模塊顯示控制的狀態與可即時對裝置進行調節控制。本裝置軟件采用HONEYWELL公司基于BACNET解決方案的Envisionfor BACtal4 系統，根據測試需要進行流量和溫度的調節，同時對數據進行實時讀取和保存，實現測試全 自動化。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖中1為恒溫水箱、2為加熱器、3為溫度控制器、4為補水箱、5為水泵、6為變頻 器、7為第一壓力傳感器、8為第二壓力傳感器、9為第一渦輪流量傳感器、10為第二渦輪流 量傳感器、11為第一溫度傳感器、12為第二溫度傳感器、13為第三溫度傳感器、14為第四 溫度傳感器、15為顯示模塊，16為控制模塊，17為風冷熱泵，18為可控硅。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本實用新型進一步詳細說明如圖所示自動多工況巖土熱響應測試裝置，包括恒溫水箱1、加熱器2、溫度控制 器3、補水箱4、水泵5、第一壓力傳感器7、第二壓力傳感器8、第一渦輪流量傳感器9、第二 渦輪流量傳感器10、第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器12、第三溫度傳感器13、第四溫度 傳感器14、顯示模塊15，控制模塊16，所述的恒溫水箱1的輸入端連接第一壓力傳感器7、 第一壓力傳感器7連接第一溫度傳感器11上，第二溫度傳感器12并聯在第一溫度傳感器 11上，恒溫水箱1的輸出端連接水泵5、水泵5連接第二壓力傳感器8、第二壓力傳感器8連 接第一渦輪流量傳感器9、第一渦輪流量傳感器9連接第三溫度傳感器13，第二渦輪流量傳 感器10與第四溫度傳感器14并聯在第一渦輪流量傳感器9于第三溫度傳感器13上；恒溫 水箱1還設置加熱器2、溫度控制器3與補水箱4，顯示模塊15與控制模塊16連接在恒溫 水箱1上。水泵5上設置變頻器6，所述的恒溫水箱1的輸入端與第一壓力傳感器17之間 串聯風冷熱泵17，可控硅18與加熱器2連接。流量數據通過第一、第二渦輪流量傳感器7、8測量，溫度采用進口高精度溫度探 頭測量，壓力數據通過第一、第二壓力傳感器9、10測量，水泵5流量由變頻器6進行控制， 實現試驗需要的不同流速的設定；電加熱量由可控硅控制，可控硅控制輸入電源平均電壓
4值，從而控制電加熱功率。1)恒出水溫度測試工況夏季模擬工況時，根據出水管上的溫度傳感器讀取的溫 度數據與設定溫度的差值，用可控硅18控制電加熱量從而控制出水溫度，實現恒出水溫 度；冬季模擬工況時，風冷熱泵與測試設備柜內預留的接口相連，與電加熱串聯使用，溫度 要求較高時，風冷熱泵機組的自身控制系統可實現恒出水溫度，溫度要求較低時，開啟電加 熱，控制電加熱量可穩定風冷熱泵出口溫度。2)恒熱流密度測試工況用可控硅控制電加熱量，實現恒熱流。3)恒溫差測試工況根據設定電加熱量，調節水泵5流量，實現恒溫差。測試設備通過連接管道與地埋管換熱器構成循環系統。用于測試的計算機與控 制模塊與數據采集模塊之間的采用Ethernet高速通信線路連接，計算機與PT100溫度 傳感器之間的信號傳輸采用RS485總線技術。測試軟件采用HONEYWELL公司Envision for BACtal4系統，采用分布式計算機監控技術、計算機網絡通信技術；管理層采用了客 戶/服務器、Web架構，使用BACnet通訊協議進行通訊，在同一網絡上通過通信接口與 MODBUS和SNMP等通信協議進行通訊，讀取各開放式數據庫。軟件系統采用微軟視窗操作系 WindOWS2000/XP操作平臺，整個系統網絡架構在快速的以太網上，協議為標準的TCP/IP， 系統提供的數據接口方式為C0M/DC0M，采用兩級網絡結構，管理層通訊速率高達100Mbps， 現場控制層通訊速率高達76. 8Kbps,以實現對數據的實時讀取和采集。
權利要求自動多工況巖土熱響應測試裝置，其特征在于包括恒溫水箱(1)、加熱器(2)、溫度控制器(3)、補水箱(4)、水泵(5)、第一壓力傳感器(7)、第二壓力傳感器(8)、第一渦輪流量傳感器(9)、第二渦輪流量傳感器(10)、第一溫度傳感器(11)、第二溫度傳感器(12)、第三溫度傳感器(13)、第四溫度傳感器(14)、顯示模塊(15)，控制模塊(16)，所述的恒溫水箱(1)的輸入端連接第一壓力傳感器(7)、第一壓力傳感器(7)連接第一溫度傳感器(11)上，第二溫度傳感器(12)并聯在第一溫度傳感器(11)上，恒溫水箱(1)的輸出端連接水泵(5)、水泵(5)連接第二壓力傳感器(8)、第二壓力傳感器(8)連接第一渦輪流量傳感器(9)、第一渦輪流量傳感器(9)連接第三溫度傳感器(13)，第二渦輪流量傳感器(10)與第四溫度傳感器(14)并聯在第一渦輪流量傳感器(9)與第三溫度傳感器(13)，上；恒溫水箱(1)還設置加熱器(2)、溫度控制器(3)與補水箱(4)，顯示模塊(15)、控制模塊(16)與各個溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、溫度控制器、可控硅、變頻器相連。
2.根據權利要求1所述的自動多工況巖土熱響應測試裝置，其特征在于還包括變頻 器(6)，所述的水泵(5)上設置變頻器(6)。
3.根據權利要求1所述的自動多工況巖土熱響應測試裝置，其特征在于還包括風冷 熱泵(17)，所述的恒溫水箱⑴的輸入端與第一壓力傳感器(17)之間串聯風冷熱泵(17)。
4.根據權利要求1所述的自動多工況巖土熱響應測試裝置，其特征在于還包括可控 硅(18)，所述的可控硅(18)與加熱器(2)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種測試裝置，尤其涉及一種自動多工況巖土熱響應測試裝置，自動多工況巖土熱響應測試裝置，包括恒溫水箱、水泵、壓力傳感器、渦輪流量傳感器、溫度傳感器；恒溫水箱的連接壓力傳感器、壓力傳感器連接溫度傳感器上，恒溫水箱的輸出端連接水泵、水泵連接壓力傳感器、壓力傳感器連接渦輪流量傳感器、渦輪流量傳感器連接溫度傳感器，渦輪流量傳感器與溫度傳感器并聯在渦輪流量傳感器于溫度傳感器，本實用新型提供的自動多工況巖土熱響應測試裝置，將恒溫水箱、溫度控制器、壓力傳感器、渦輪流量傳感器、溫度傳感器、變頻器、水泵等設備組合可實現恒溫出水溫度、恒熱流、恒溫差等各種測試工況。
文檔編號G01N25/18GK201662549SQ20102010152
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者李躍, 沈健, 沈玲玲, 茅偉東, 郁松濤, 馬宏權 申請人:湖北風神凈化空調設備工程有限公司