专利名称：一种地源热泵岩土热物性测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地源(土壤源)热泵领域，具体涉及一种地源热泵岩土热物性测试仪。
背景技术：
目前，一般地源热泵岩土热物性测试仪具有地源侧供水管路温度传感器、地源侧回水温度传感器、流量传感器、压力传感器，每类传感器均为一只。地源侧供、回水管路温差、介质流量和加热器功率直接影响土壤热物性参数的准确度。然而，很多已有地源热泵岩土热物性测试仪对U型管出入口温差、流量没有冗余测量，且不对加热器功率测量。实际现场应用中，电压波动会对温度、流量传感器产生干扰，影响测量精度。电压波动引起流量和功率波动也会对热物性结果的精度产生负作用。 发明内容为了克服现有的地源热泵岩土热物性测试仪测量精度无法得到保障的不足，本实用新型提供了一种高精度地源热泵岩土热物性测试仪，该测试仪利用传感器冗余技术，为克服现场电压波动对传感器精度、介质流量和加热器功率的干扰，在总电源输入端加装稳压器。通过高精度温度传感器冗余测量、流量传感器的冗余测量、加热功率的高精度测量以及屏蔽线和稳压器的作用，能够实现地源热泵岩土热物性参数的高精度测量。为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术解决方案一种地源热泵岩土热物性测试仪，其特征在于，包括电源、温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第一流量传感器和第二流量传感器、功率传感器、数据采集�？�、处理�？�、稳压器、地源侧供水管路、地源侧回水管路、加热器和循环水栗;电源通过稳压器后分别连接到循环水泵、加热器和数据采集�？椋辉诘卦床喙┧苈返慕诤偷卦床嗷厮苈返某鏊诜直鹩爰尤绕髁樱诘卦床喙┧苈飞习此鞣较蛞来伟沧坝形露却衅�、流量传感器、循环水泵和温度传感器；在地源侧回水管路上按水流方向依次安装有温度传感器、流量传感器和温度传感器，其中，第三温度传感器和第四温度传感器分别位于加热器的进水口处和出水口处；在加热器的电流入口处安装有功率传感器；地源侧供水管路的出口端和地源侧回水管路的入口端分别连接地下热交换器；第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第一流量传感器和第二流量传感器、和功率传感器均连接至数据采集�？椋莶杉？橛氪砟？橄嗔�。所述数据采集�？椴捎肗I USB-6008。所述处理�？椴捎帽始潜镜缒浴Ｋ龅谝晃露却衅�、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第一流量传感器和第二流量传感器、和功率传感器均通过屏蔽信号线连接至数据采集模块。本实用新型采用温度冗余、流量冗余，以及实时测量加热功率，冗余度高。结合电源稳压手段来解决目前地源热泵岩土热物性测试仪精度不高的问题，使测试结果更加可靠，与实际结果更加吻合，测试精度高。本实用新型可实现设备联锁启停-安全保护-状态监测-上位管理(数据实时处理与图形化显示)等功能，并有相应的断电保护措施。本实用新型易操作，易扩展。
图I是本实用新型的系统结构示意图。图2是本实用新型的系统数据采集原理图。图3是本实用新型的系统电气接线示意图。图中1_第一温度传感器，2-第二温度传感器，3-第三温度传感器，4-第四温度传感器5-流量传感器，6-第二流量传感器，7-功率传感器，8-数据采集�？椋�9-处理�？椋�10-稳压器，11-地源侧供水管路、12-地源侧回水管路，13-加热器，14-循环水泵。
以下结合附图和具体实施方式
对说明本实用新型进一步解释说明。
具体实施方式
如图I、图2所示，本实用新型包括电源、温度传感器I、第二温度传感器2、第三温度传感器3、第四温度传感器4、第一流量传感器5和第二流量传感器6、功率传感器7、数据采集�？�8、处理模块9、稳压器10、地源侧供水管路11、地源侧回水管路12、加热器13和循环水泵14。电源通过稳压器10后分别连接到循环水泵14、加热器13和数据采集�？�8 ;在地源侧供水管路11的进水口和地源侧回水管路12的出水口分别与加热器13连接，在地源侧供水管路11上按水流方向依次安装有温度传感器4、流量传感器6、循环水泵14和温度传感器I ;在地源侧回水管路12上按水流方向依次安装有温度传感器2、流量传感器5和温度传感器3，其中，第三温度传感器3和第四温度传感器4分别位于加热器13的进水口处和出水口处；在加热器13的电流入口处安装有功率传感器7，可实时监测记录加热器功率；地源侧供水管路11的出口端和地源侧回水管路12的入口端分别连接地下热交换器。如图2所示，第一温度传感器I、第二温度传感器2、第三温度传感器3、第四温度传感器4、第一流量传感器5和第二流量传感器6和功率传感器7均通过屏蔽信号线连接至数据采集�？�8，数据采集�？�8将所有模拟量转换为数字量；第一温度传感器I与第四温度传感器4相互冗余；第二温度传感器2与第三温度传感器3相互冗余；第一流量传感器5与第二流量传感器6相互冗余；数据采集�？�8与处理模块9相连。数据采集�？�8采用NI USB-6008。处理�？�9用于对所有传感器采集的温度、流量和功率值进行实时曲线显示、历史趋势曲线显示和数据记录、处理，可以利用测量数据计算岩土热物性参数，采用笔记本电脑。如图3所示，三相四线电源通过稳压器10后分别连接到循环水泵14，加热器13和数据采集�？�8，并备有备用电源。稳压器10可以克服现场电压波动造成加热器13功率、流体流量的变化问题。各设备均配备空气开关，可实现设备联锁启停-安全保护，并有相应的断电保护措施。本实用新型应用于地源热泵岩土热物性参数的测试，采用“恒热流”放热法进行测试。管内流体被循环水泵14输送并被加热器13加热后送入地下热交换器。利用温度传感器监测流体温度，流量传感器监测流体流量，功率传感器7监测加热器功率。流体被加热器13加热后，依次经过温度传感器4、流量传感器6、循环水泵14、第一温度传感器I、地源侧供水管路11、地埋管(地下热交换器)、地源侧回水管路12、温度传感器2、流量传感器5和温 度传感器3后，回到加热器13。被加热的流体经过地源热交换器与土壤发生热交换，对土壤进行放热后，回水温度低于供水温度。这样不断循环，经过一定时间后，达到传热平衡。利用所有传感器测量值可以计算岩土热物性参数。
权利要求1.一种地源热泵岩土热物性测试仪，其特征在于，包括电源、温度传感器(I)、第二温度传感器(2)、第三温度传感器(3)、第四温度传感器(4)、第一流量传感器(5)和第二流量传感器出)、功率传感器(7)、数据采集�？�(8)、处理模块(9)、稳压器(10)、地源侧供水管路(11)、地源侧回水管路(12)、加热器(13)和循环水泵(14)； 所述电源通过稳压器(10)后分别连接到循环水泵(14)、加热器(13)和数据采集�？�(8);在地源侧供水管路(11)的进水口和地源侧回水管路(12)的出水口分别与加热器(13)连接，在地源侧供水管路(11)上按水流方向依次安装有温度传感器(4)、流量传感器(6)、循环水泵(14)和温度传感器⑴；在地源侧回水管路(12)上按水流方向依次安装有温度传感器(2)、流量传感器(5)和温度传感器(3)，其中，第三温度传感器(3)和第四温度传感器⑷分别位于加热器(13)的进水口处和出水口处；在加热器(13)的电流入口处安·装有功率传感器(7)； 地源侧供水管路(11)的出口端和地源侧回水管路(12)的入口端分别连接地下热交换器； 第一温度传感器(I)、第二温度传感器(2)、第三温度传感器(3)、第四温度传感器(4)、第一流量传感器(5)和第二流量传感器￠)、和功率传感器(7)均连接至数据采集�？�(8)，数据采集�？�(8)与处理�？�(9)相连。
2.如权利要求I所述的地源热泵岩土热物性测试仪，其特征在于，所述数据采集�？�(8)采用 NI USB-6008。
3.如权利要求I所述的地源热泵岩土热物性测试仪，其特征在于，所述处理�？�(9)采用笔记本电脑。
4.如权利要求I所述的地源热泵岩土热物性测试仪，其特征在于，所述第一温度传感器(I)、第二温度传感器(2)、第三温度传感器(3)、第四温度传感器(4)、第一流量传感器(5)和第二流量传感器(6)、和功率传感器(7)均通过屏蔽信号线连接至数据采集模块(8)。
专利摘要本实用新型公开了一种地源热泵岩土热物性测试仪，地源侧供水管路的进水口和地源侧回水管路的出水口分别与加热器连接，地源侧供水管路上安装有温度传感器、流量传感器、循环水泵和温度传感器；地源侧回水管路上安装有温度传感器、流量传感器和温度传感器，加热器的电流入口处安装有功率传感器；地源侧供水管路的出口端和地源侧回水管路的入口端分别连接地下热交换器；所有传感器均连接数据采集模块，数据采集�？橛氪砟？橄嗔�。本实用新型采用温度冗余、流量冗余，以及实时测量加热功率，冗余度高，并结合电源稳压手段来解决目前地源热泵岩土热物性测试仪精度不高的问题，使测试结果更加可靠。本实用新型易操作，易扩展。
文档编号G01N25/20GK202486081SQ201220132550
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者孟庆龙, 官燕玲, 江超 申请人:长安大学
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