一種地源熱泵巖土熱物性測試儀的製作方法

2023-12-02 11:02:31 1

專利名稱：一種地源熱泵巖土熱物性測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於地源(土壤源)熱泵領域，具體涉及一種地源熱泵巖土熱物性測試儀。
背景技術：
目前，一般地源熱泵巖土熱物性測試儀具有地源側供水管路溫度傳感器、地源側回水溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器，每類傳感器均為一隻。地源側供、回水管路溫差、介質流量和加熱器功率直接影響土壤熱物性參數的準確度。然而，很多已有地源熱泵巖土熱物性測試儀對U型管出入口溫差、流量沒有冗餘測量，且不對加熱器功率測量。實際現場應用中，電壓波動會對溫度、流量傳感器產生幹擾，影響測量精度。電壓波動引起流量和功率波動也會對熱物性結果的精度產生負作用。 發明內容為了克服現有的地源熱泵巖土熱物性測試儀測量精度無法得到保障的不足，本實用新型提供了一種高精度地源熱泵巖土熱物性測試儀，該測試儀利用傳感器冗餘技術，為克服現場電壓波動對傳感器精度、介質流量和加熱器功率的幹擾，在總電源輸入端加裝穩壓器。通過高精度溫度傳感器冗餘測量、流量傳感器的冗餘測量、加熱功率的高精度測量以及屏蔽線和穩壓器的作用，能夠實現地源熱泵巖土熱物性參數的高精度測量。為了達到上述目的，本實用新型採用了如下技術解決方案一種地源熱泵巖土熱物性測試儀，其特徵在於，包括電源、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、第一流量傳感器和第二流量傳感器、功率傳感器、數據採集模塊、處理模塊、穩壓器、地源側供水管路、地源側回水管路、加熱器和循環水慄;電源通過穩壓器後分別連接到循環水泵、加熱器和數據採集模塊；在地源側供水管路的進水口和地源側回水管路的出水口分別與加熱器連接，在地源側供水管路上按水流方向依次安裝有溫度傳感器、流量傳感器、循環水泵和溫度傳感器；在地源側回水管路上按水流方向依次安裝有溫度傳感器、流量傳感器和溫度傳感器，其中，第三溫度傳感器和第四溫度傳感器分別位於加熱器的進水口處和出水口處；在加熱器的電流入口處安裝有功率傳感器；地源側供水管路的出口端和地源側回水管路的入口端分別連接地下熱交換器；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、第一流量傳感器和第二流量傳感器、和功率傳感器均連接至數據採集模塊，數據採集模塊與處理模塊相連。所述數據採集模塊採用NI USB-6008。所述處理模塊採用筆記本電腦。所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、第一流量傳感器和第二流量傳感器、和功率傳感器均通過屏蔽信號線連接至數據採集模塊。本實用新型採用溫度冗餘、流量冗餘，以及實時測量加熱功率，冗餘度高。結合電源穩壓手段來解決目前地源熱泵巖土熱物性測試儀精度不高的問題，使測試結果更加可靠，與實際結果更加吻合，測試精度高。本實用新型可實現設備聯鎖啟停-安全保護-狀態監測-上位管理(數據實時處理與圖形化顯示)等功能，並有相應的斷電保護措施。本實用新型易操作，易擴展。

圖I是本實用新型的系統結構示意圖。圖2是本實用新型的系統數據採集原理圖。圖3是本實用新型的系統電氣接線示意圖。圖中1_第一溫度傳感器，2-第二溫度傳感器，3-第三溫度傳感器，4-第四溫度傳感器5-流量傳感器，6-第二流量傳感器，7-功率傳感器，8-數據採集模塊，9-處理模塊，10-穩壓器，11-地源側供水管路、12-地源側回水管路，13-加熱器，14-循環水泵。
以下結合附圖和具體實施方式
對說明本實用新型進一步解釋說明。
具體實施方式
如圖I、圖2所示，本實用新型包括電源、溫度傳感器I、第二溫度傳感器2、第三溫度傳感器3、第四溫度傳感器4、第一流量傳感器5和第二流量傳感器6、功率傳感器7、數據採集模塊8、處理模塊9、穩壓器10、地源側供水管路11、地源側回水管路12、加熱器13和循環水泵14。電源通過穩壓器10後分別連接到循環水泵14、加熱器13和數據採集模塊8 ;在地源側供水管路11的進水口和地源側回水管路12的出水口分別與加熱器13連接，在地源側供水管路11上按水流方向依次安裝有溫度傳感器4、流量傳感器6、循環水泵14和溫度傳感器I ;在地源側回水管路12上按水流方向依次安裝有溫度傳感器2、流量傳感器5和溫度傳感器3，其中，第三溫度傳感器3和第四溫度傳感器4分別位於加熱器13的進水口處和出水口處；在加熱器13的電流入口處安裝有功率傳感器7，可實時監測記錄加熱器功率；地源側供水管路11的出口端和地源側回水管路12的入口端分別連接地下熱交換器。如圖2所示，第一溫度傳感器I、第二溫度傳感器2、第三溫度傳感器3、第四溫度傳感器4、第一流量傳感器5和第二流量傳感器6和功率傳感器7均通過屏蔽信號線連接至數據採集模塊8，數據採集模塊8將所有模擬量轉換為數字量；第一溫度傳感器I與第四溫度傳感器4相互冗餘；第二溫度傳感器2與第三溫度傳感器3相互冗餘；第一流量傳感器5與第二流量傳感器6相互冗餘；數據採集模塊8與處理模塊9相連。數據採集模塊8採用NI USB-6008。處理模塊9用於對所有傳感器採集的溫度、流量和功率值進行實時曲線顯示、歷史趨勢曲線顯示和數據記錄、處理，可以利用測量數據計算巖土熱物性參數，採用筆記本電腦。如圖3所示，三相四線電源通過穩壓器10後分別連接到循環水泵14，加熱器13和數據採集模塊8，並備有備用電源。穩壓器10可以克服現場電壓波動造成加熱器13功率、流體流量的變化問題。各設備均配備空氣開關，可實現設備聯鎖啟停-安全保護，並有相應的斷電保護措施。本實用新型應用於地源熱泵巖土熱物性參數的測試，採用「恆熱流」放熱法進行測試。管內流體被循環水泵14輸送並被加熱器13加熱後送入地下熱交換器。利用溫度傳感器監測流體溫度，流量傳感器監測流體流量，功率傳感器7監測加熱器功率。流體被加熱器13加熱後，依次經過溫度傳感器4、流量傳感器6、循環水泵14、第一溫度傳感器I、地源側供水管路11、地埋管(地下熱交換器)、地源側回水管路12、溫度傳感器2、流量傳感器5和溫 度傳感器3後，回到加熱器13。被加熱的流體經過地源熱交換器與土壤發生熱交換，對土壤進行放熱後，回水溫度低於供水溫度。這樣不斷循環，經過一定時間後，達到傳熱平衡。利用所有傳感器測量值可以計算巖土熱物性參數。
權利要求1.一種地源熱泵巖土熱物性測試儀，其特徵在於，包括電源、溫度傳感器(I)、第二溫度傳感器(2)、第三溫度傳感器(3)、第四溫度傳感器(4)、第一流量傳感器(5)和第二流量傳感器出)、功率傳感器(7)、數據採集模塊(8)、處理模塊(9)、穩壓器(10)、地源側供水管路(11)、地源側回水管路(12)、加熱器(13)和循環水泵(14)； 所述電源通過穩壓器(10)後分別連接到循環水泵(14)、加熱器(13)和數據採集模塊(8);在地源側供水管路(11)的進水口和地源側回水管路(12)的出水口分別與加熱器(13)連接，在地源側供水管路(11)上按水流方向依次安裝有溫度傳感器(4)、流量傳感器(6)、循環水泵(14)和溫度傳感器⑴；在地源側回水管路(12)上按水流方向依次安裝有溫度傳感器(2)、流量傳感器(5)和溫度傳感器(3)，其中，第三溫度傳感器(3)和第四溫度傳感器⑷分別位於加熱器(13)的進水口處和出水口處；在加熱器(13)的電流入口處安·裝有功率傳感器(7)； 地源側供水管路(11)的出口端和地源側回水管路(12)的入口端分別連接地下熱交換器； 第一溫度傳感器(I)、第二溫度傳感器(2)、第三溫度傳感器(3)、第四溫度傳感器(4)、第一流量傳感器(5)和第二流量傳感器￠)、和功率傳感器(7)均連接至數據採集模塊(8)，數據採集模塊(8)與處理模塊(9)相連。
2.如權利要求I所述的地源熱泵巖土熱物性測試儀，其特徵在於，所述數據採集模塊(8)採用 NI USB-6008。
3.如權利要求I所述的地源熱泵巖土熱物性測試儀，其特徵在於，所述處理模塊(9)採用筆記本電腦。
4.如權利要求I所述的地源熱泵巖土熱物性測試儀，其特徵在於，所述第一溫度傳感器(I)、第二溫度傳感器(2)、第三溫度傳感器(3)、第四溫度傳感器(4)、第一流量傳感器(5)和第二流量傳感器(6)、和功率傳感器(7)均通過屏蔽信號線連接至數據採集模塊(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種地源熱泵巖土熱物性測試儀，地源側供水管路的進水口和地源側回水管路的出水口分別與加熱器連接，地源側供水管路上安裝有溫度傳感器、流量傳感器、循環水泵和溫度傳感器；地源側回水管路上安裝有溫度傳感器、流量傳感器和溫度傳感器，加熱器的電流入口處安裝有功率傳感器；地源側供水管路的出口端和地源側回水管路的入口端分別連接地下熱交換器；所有傳感器均連接數據採集模塊，數據採集模塊與處理模塊相連。本實用新型採用溫度冗餘、流量冗餘，以及實時測量加熱功率，冗餘度高，並結合電源穩壓手段來解決目前地源熱泵巖土熱物性測試儀精度不高的問題，使測試結果更加可靠。本實用新型易操作，易擴展。
文檔編號G01N25/20GK202486081SQ201220132550
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者孟慶龍, 官燕玲, 江超 申請人:長安大學