專利名稱：太陽能集熱器測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱器測試系統(tǒng)，屬于一種太陽能集熱器 集熱性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，所說的太陽能集熱器測試系統(tǒng)包括用于循環(huán)介質(zhì) 循環(huán)的循環(huán)系統(tǒng)和用于檢測循環(huán)介質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
我國太陽能集熱器的國家標(biāo)準(zhǔn)于1998年頒布實施，而太陽能集熱器的 檢測隨著2003 2005先后在武漢和北京國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗 中心成立后才真正全面開展，但測試水平距離國際高水平的檢測機構(gòu)如瑞 士 SPF、德國ITW仍有一定距離。
我國太陽能檢測的現(xiàn)狀是雖然由于起步較晚，我國太陽能檢測水平 的起點較高，并受國際資金、技術(shù)的大力支持，檢測能力基本覆蓋了目前 太陽能熱利用的主要領(lǐng)域。然而，太陽能熱水器先進(jìn)的檢測方法在我國剛 剛開展，不能滿足市場測試的需求；檢測中心技術(shù)儲備較弱，缺乏大量的 經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的各層次技術(shù)人員，需大力培養(yǎng)人才；國際實驗室間基 本還沒開展比對業(yè)務(wù)，國內(nèi)實驗室間的比對也較少，國內(nèi)實驗室間的測試 水平參差不齊，需進(jìn)一步提高；與歐盟等太陽熱水器檢測開展較好的國際 間合作機會很少，互訪的機制與渠道也還未建立。
在集熱器檢測方面，兩個國家太陽能檢測中心的集熱器檢測系統(tǒng)均按 開式系統(tǒng)設(shè)計，為了獲得穩(wěn)定流量的循環(huán)介質(zhì)，其循環(huán)管路上設(shè)置有恒壓 水箱，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。并且由于太陽能集熱器測試系統(tǒng)以水為循環(huán)介質(zhì)， 在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點是IO(TC，也就決定了器測試溫度最高為 IO(TC。后來北京檢測中心在對系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，使測試系統(tǒng)有了一定的 承壓能力，但開式系統(tǒng)自身無法承壓的特點，使得其最高測試溫度只能達(dá) 到105°C，顯然難以滿足目前集熱器研究的快速發(fā)展，特別是逐步向工業(yè) 領(lǐng)域應(yīng)用的中溫集熱器的發(fā)展。
雖然目前我國在太陽能檢測領(lǐng)域受到國際資金和技術(shù)的支持，但核心 技術(shù)仍然為發(fā)達(dá)國家所掌握，并處于非自由類狀態(tài)，其檢測系統(tǒng)的原理和 具體結(jié)構(gòu)目前仍然無法獲知。就目前來看，我國現(xiàn)有的太陽能集熱器測試 系統(tǒng)的具體技術(shù)方案也沒有公開，只是部分地公開了其原理。
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發(fā)明內(nèi)容
因此，本實用新型的目的在于提供一種承壓運行的太陽能集熱器測試 系統(tǒng)，以獲得集熱器至中高溫段的測試能力，并且易于控制和獲取測試參 數(shù)。
本實用新型太陽能集熱器測試系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案 該實用新型一種太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其包括循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)，以及相匹配的控制系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)包括通過換熱器互聯(lián)的加熱 循環(huán)系統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)，其中加熱循環(huán)系統(tǒng)與待測試集熱器構(gòu)成閉式循 環(huán)系統(tǒng)，在其循環(huán)管路上設(shè)有加熱裝置、系統(tǒng)循環(huán)泵、流量計和壓力表， 并至少在換熱器熱端出液口、加熱裝置出液口和集熱器的進(jìn)、出液口設(shè)有 用于采集水溫的溫度傳感器；所述制冷循環(huán)系統(tǒng)包括在其上水或回水管道 上設(shè)置的電動三通閥，其另一接口接于相對管道上；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用 于采集上述溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，以及周圍環(huán)境參數(shù)；所述控制系統(tǒng)主 要用于控制所述加熱裝置的狀態(tài)和所述電動三通閥的開度，以獲取穩(wěn)定的 太陽能集熱器進(jìn)液溫度。
根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案主要用于中高溫太陽能集熱器的測試，當(dāng) 然，也可以用于低溫區(qū)太陽能集熱器的測試，其中中高溫太陽能集熱器的 測試溫度可達(dá)到120°C。由于本方案所涉及加熱循環(huán)系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，具 有承壓能力，并據(jù)測算，在其承壓能力下最高可以進(jìn)行13(TC太陽能集熱 器的測試，從而，開辟了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的新空間。為了獲得穩(wěn)定的集熱 器進(jìn)液管進(jìn)液溫度，本方案采用加熱循環(huán)系統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)通過換熱器 調(diào)溫的方式，通過溫度參數(shù)的獲取和控制系統(tǒng)的調(diào)整，形成閉環(huán)控制，其 控制誤差在士o.rc，控制精度高，進(jìn)而，使測試的太陽能集熱器的測試結(jié) 構(gòu)更具代表性。
上述太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括連接于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 以用于采集太陽輻射數(shù)據(jù)的總輻射表，以及散射輻射表。 在所述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有緩沖水箱。 所述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有膨脹水箱。 所述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有注液閥、排氣閥和卸荷閥。 所述制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷水箱和對該冷水箱介質(zhì)進(jìn)行制冷的制冷機 和為制冷主循環(huán)提供動力的制冷循環(huán)泵。
其進(jìn)一步包括用于承載待測試集熱器的自動跟蹤太陽能架，并在該自動跟蹤太陽能架上表面設(shè)有跟蹤太陽的傳感器，控制系統(tǒng)通過獲取該傳感 器的信息進(jìn)而控制自動跟蹤太陽能架的轉(zhuǎn)臺運行。


下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述，使本 領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本實用新型，其中
圖1為本實用新型太陽能集熱器測試系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為太陽能自動跟蹤架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、進(jìn)液管，2、集熱器進(jìn)口溫度傳感器，3、集熱器，4、風(fēng)速
儀，5、環(huán)境溫度傳感器，6、總輻射表，7、散射輻射表，8、集熱器出口 溫度傳感器，9、出液罐，10、注液閥，11、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，12、冷水箱， 13、制冷機，14、制冷循環(huán)泵，15、電動三通閥，16、換熱器，17、換熱 溫度傳感器，18、系統(tǒng)循環(huán)泵，19、加熱裝置，20、控制系統(tǒng)，21、加熱 溫度傳感器，22、緩沖水箱，23、流量計，24、膨脹水箱，25、排氣閥， 26、壓力表，27、跟蹤太陽傳感器，28、支架，29、轉(zhuǎn)臺，30、自動跟蹤 太陽架。
具體實施方式下面對本實用新型的技術(shù)方案作示例性說明
參照說明書附圖1和2，根據(jù)本實用新型技術(shù)方案的太陽能集熱器測 試系統(tǒng)，其包括循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ll，以及相匹配的控制系統(tǒng)20， 其特征在于:所述循環(huán)系統(tǒng)包括通過換熱器17互聯(lián)的加熱循環(huán)系統(tǒng)和制冷 循環(huán)系統(tǒng)，其中加熱循環(huán)系統(tǒng)與待測試集熱器3構(gòu)成閉式循環(huán)系統(tǒng)，在其 循環(huán)管路上設(shè)有加熱裝置19、系統(tǒng)循環(huán)泵18、流量計23和壓力表26，并 至少在換熱器熱端出液口、加熱裝置出液口和集熱器的進(jìn)、出液口設(shè)有用 于采集水溫的溫度傳感器；所述制冷循環(huán)系統(tǒng)包括在其上水或回水管道上 設(shè)置的電動三通閥15，其另一接口接于相對管道上；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用 于采集上述溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，以及周圍環(huán)境參數(shù)；所述控制系統(tǒng)主 要用于控制所述加熱裝置的狀態(tài)和所述電動三通閥的開度，以獲取穩(wěn)定的 太陽能集熱器進(jìn)液溫度。
對于周圍環(huán)境的檢測，主要包括風(fēng)速、環(huán)境溫度、太陽輻射強度的檢測。
因此，其進(jìn)一步包括連接于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以用于采集太陽輻射數(shù) 據(jù)的總輻射表6，以及散射輻射表7，以獲取太陽光的輻射強度，用于計算集熱器的集熱效率。
因系統(tǒng)循環(huán)泵工作會有波動，為了獲得比較穩(wěn)定的液流，在所述加熱
循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有緩沖水箱22。
此外，為了使循環(huán)介質(zhì)壓力趨于穩(wěn)定，所述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有 膨脹水箱24。
所述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有注液閥10、排氣閥25和卸荷閥，當(dāng)然 注液閥和排氣閥是閉式循環(huán)系統(tǒng)必備的附件，以用于排除該系統(tǒng)中的氣體。 卸荷閥則用于系統(tǒng)壓力過高時的壓力卸荷，比如說隨著集熱器效率測試溫 度的升高，介質(zhì)的溫度升高，造成其受熱膨脹，系統(tǒng)壓力增高，為了使系 統(tǒng)安全運行，需要卸荷閥工作。
所述制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷水箱12和對該冷水箱介質(zhì)進(jìn)行制冷的制冷 機13和為制冷主循環(huán)提供動力的制冷循環(huán)泵14。冷水箱主要是提高系統(tǒng) 的儲能能力。在本方案中，加熱裝置位于換熱器的下級，可以使制冷系統(tǒng) 首先對集熱器加熱過的水進(jìn)行冷卻。
為了獲得穩(wěn)定的太陽光輻射強度，其進(jìn)一步包括用于承載待測試集熱 器的自動跟蹤太陽能架30，并在該自動跟蹤太陽能架上表面設(shè)有跟蹤太陽 的傳感器27，控制系統(tǒng)通過獲取該傳感器的信息進(jìn)而控制自動跟蹤太陽能 架的轉(zhuǎn)臺29運行。太陽跟蹤系統(tǒng)目前己經(jīng)比較成熟，己經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在 太陽能電池帆板和太陽能電池矩陣上。
本方案中， 一種依據(jù)上述太陽能集熱器測試系統(tǒng)測試集熱器性能的方 法，其包括以下步驟
a) 向所述加熱循環(huán)系統(tǒng)加注經(jīng)凈化或高溫加熱后的水，直至將該循環(huán) 系統(tǒng)的氣體排凈，防止氣體存在影響系統(tǒng)壓力；
b) 啟動制冷循環(huán)系統(tǒng)和加熱循環(huán)系統(tǒng)，控制所述電動三通閥調(diào)整集熱 器進(jìn)液溫度至設(shè)定溫度，并調(diào)整加熱循環(huán)系統(tǒng)介質(zhì)流量穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)要求 的流量值，電動三通閥可以方便的控制制冷系統(tǒng)在換熱器部分的介入 量，從而方便的控制所說的設(shè)定溫度；
c) 打開數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)記錄，主要包括集熱器進(jìn)出口溫度、流 量、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速、太陽輻照度，以備分析之用；
7d)在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的測試時間后，再次調(diào)節(jié)設(shè)定溫度進(jìn)行下一個工況
的測試，直到標(biāo)準(zhǔn)要求的4個工況全部完成。
為了獲得準(zhǔn)確的太陽能集熱器性能參數(shù)，所述集熱器進(jìn)液溫度誤差需
要控制在士o.rc。
所述加熱循環(huán)系統(tǒng)加熱后的介質(zhì)溫度高于制冷循環(huán)系統(tǒng)制冷后的介
質(zhì)溫度0.5'C，溫差范圍小，便于控制循環(huán)介質(zhì)溫度。
權(quán)利要求1.一種太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其包括循環(huán)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)，以及相匹配的控制系統(tǒng)(20)，其特征在于所述循環(huán)系統(tǒng)包括通過換熱器(17)互聯(lián)的加熱循環(huán)系統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)，其中加熱循環(huán)系統(tǒng)與待測試集熱器(3)構(gòu)成閉式循環(huán)系統(tǒng)，在其循環(huán)管路上設(shè)有加熱裝置(19)、系統(tǒng)循環(huán)泵(18)、流量計(23)和壓力表(26)，并至少在換熱器熱端出液口、加熱裝置出液口和集熱器的進(jìn)、出液口設(shè)有用于采集水溫的溫度傳感器；所述制冷循環(huán)系統(tǒng)包括在其上水或回水管道上設(shè)置的電動三通閥(15)，其另一接口接于相對管道上；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集上述溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，以及周圍環(huán)境參數(shù)；所述控制系統(tǒng)主要用于控制所述加熱裝置的狀態(tài)和所述電動三通閥的開度，以獲取穩(wěn)定的太陽能集熱器進(jìn)液溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其特征在于其 進(jìn)一步包括連接于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以用于采集太陽輻射數(shù)據(jù)的 總輻射表(6)，以及散射輻射表(7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其特征在于在 所述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有緩沖水箱(22)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其特征在于所 述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有膨脹水箱(24)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其特征在于所 述加熱循環(huán)系統(tǒng)管路上設(shè)有注液閥(10)、排氣閥(25)和卸荷閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其特征在于所 述制冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷水箱(12)和對該冷水箱介質(zhì)進(jìn)行制冷的 制冷機(13)和為制冷主循環(huán)提供動力的制冷循環(huán)泵(14)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的太陽能集熱器測試系統(tǒng)，其特征在于其進(jìn)一步包括用于承載待測試集熱器的自動跟蹤太陽能架 (30 )，并在該自動跟蹤太陽能架上表面設(shè)有跟蹤太陽的傳感器 (27)，控制系統(tǒng)通過獲取該傳感器的信息進(jìn)而控制自動跟蹤太陽能架的轉(zhuǎn)臺(29)運行。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能集熱器測試系統(tǒng)。該實用新型采用閉式循環(huán)系統(tǒng)以解決現(xiàn)有測試系統(tǒng)測試溫度不高的問題，且采用多方位的數(shù)據(jù)采集和控制，易于控制和獲取測試參數(shù)。
文檔編號G01M99/00GK201429509SQ20092002706
公開日2010年3月24日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者超 倪, 玲 周, 申文明, 馬光柏, 馬迎昌 申請人:山東力諾瑞特新能源有限公司