[实用新型]相变蓄热测试仪

说明书

(一)技术领域：

本实用新型一种相变蓄热测试仪，其涉及一种建筑相变材料的蓄热性能的测试，即测试建筑相变材料在发生相变的过程中所能吸收的热量，属于测试装置。

(二)技术背景：

近年来随着中国的经济快速发展以及人们生活水平的日益提高，人们对室内环境舒适度的要求也越来越高。在影响室内环境舒适度的诸多因素中，室温是一个非常关键的因素，而维持室温在16.0℃～28.0℃是保持室内环境舒适度的关键。为达到这一标准，人们通过利用空调和供暖系统来调节温度，但是相应的会造成能耗大幅度增加、能源消耗过快、环境污染加剧等问题，因为建筑能耗的80％左右被用来控制调节室内温湿度。如何在室内环境舒适度、节能、环保中保持平衡已经成为建筑设计以及节能领域的热点问题。

通过在普通建筑材料中加入相变材料PCM(Phase change material)制成较高热容的建筑围护结构，可有效地解决舒适度、节能、环境污染等问题之间的矛盾。因为PCM在一定温度范围内物理状态或分子结构发生转变，在这个过程中同时伴随着大量热量的吸收或放出，故可利用这种热膨胀的效应来控制调节通过墙体、顶板以及地板的传热，达到降低建筑能耗的目的。

目前也有大量研究者对相变材料进行研究，而且通过各种材料的混合，也制造出了很多建筑用相变材料。然而却没有一种实验仪器可以对建筑相变材料的蓄热性能行进测试，使得生产建筑相变材料的企业没有一个统一的标准和规范，限制了整个建筑相变材料产业的发展。

(三)实用新型内容：

本实用新型一种相变蓄热测试仪，其目的在于针对现有的研究建筑相变材料以及测试建筑相变材料的蓄热性能的实验方法的不足，提供一种用于测试建筑相变材料的蓄热量的装置，通过对装有建筑相变材料的水浴进行加热，利用温度传感器测量水浴的温度，并绘出实时温度曲线，在通过自控原理控制加热装置的启停，最后由测试数据计算出建筑相变材料的蓄热量。

本实用新型一种相变蓄热测试仪，其主要由水浴，稳压器，固态继电器，电源转换器，温度探测器，数据采集仪和计算机组成；其：

水浴由隔热效果良好的外保温桶、外保温桶盖、内加热桶、内加热桶盖和电加热棒组成；该外保温桶分为内、外两层，夹层为聚氨酯保温材料，在外保温桶桶口上盖设有外保温桶盖；该内加热桶放置在外保温桶的内部，在内加热桶的桶口上盖设有内加热桶盖，并且在内加热桶的底部设置有电加热棒，在内加热桶中设置有温度探测点，用于测试水温的大小；在外保温桶的内、外壁面上也各设置有温度探测点，用于测试外保温桶内、外壁面的温度；连接该电加热棒和温度探测器的数据线和电源线通过走线槽与稳压器和数据采集仪相连，该电加热棒同时与固态继电器相连接；

稳压器分别连接220V电源及固态继电器，该稳压器是为了保证加热功率的稳定，因此必须维持稳定的电压；

固态继电器分别连接稳压器、并通过电源转换器连接数据采集仪，该固态继电器和数据采集仪共同控制加热过程的启停；该固态继电器以占空比原理来控制电加热棒启停，并改变其加热功率，主要是根据在一定时间内加热启停次数来改变总的加热功率，并在温度达到一定限度的时候开启/停止加热；

电源转换器的一端(输入端)与固态继电器连接，另一端(输出端)与数据采集仪相连，将220V电压转换成24V为数据采集仪提供电源；

温度探测器测试内加热桶中的水温，并根据所测水温来判断开始/停止加热，该温度探测器与数据采集仪直接连接；

数据采集仪直接连接温度探测器，将采集的电压/电流信号转换成温度信号后，输入计算机并在计算机界面上显示出来；然后再根据采集回来的温度计算相变材料的蓄热量；

计算机与数据采集仪相连，该计算机用于控制完成整个操作过程，包括加热过程的启、停，采集数据，计算及改变加热功率的大小。

其中，温度探测器是由热电偶温度传感器组成，用于探测水中的温度，将模拟电信号转换为温度信号。

其中，数据采集仪使用三菱PLC可编程软件，使用户能直接在计算机界面上进行控制操作。

本实用新型一种相变蓄热测试仪，其具有以下优点及突出性效果：①测试建筑相变材料的蓄热量；②通过测试相变建筑材料的蓄热量，扩大相变建筑材料的使用范围；③整个系统可以根据水温的高低进行自动控制；④用户不需要时刻监控，计算机会自动保存温度数据并将其绘制成曲线显示出来；⑤操作界面简单；⑥为建筑相变材料行业的发展提供了一个统一的规范和标准。

(四)附图说明

图1为本相变蓄热测试仪的示意图

图2为信号转化处理及控制流程图