[發(fā)明專利]太陽能集熱器測試系統(tǒng)及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910015900.2
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101587025A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申文明;馬迎昌;馬光柏;倪超;周玲
• 申請（專利權(quán)）人: 山東力諾瑞特新能源有限公司
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務(wù)所
• 代理人: 李桂存

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器測試系統(tǒng)及測試方法，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準于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)，在一個標準大氣壓下，水的沸點是100℃，也就決定了器測試溫度最高為100℃。后來北京檢測中心在對系統(tǒng)進行技術(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到105℃，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。

(三)發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明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)及測試方法，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)。

根據(jù)本發(fā)明一個方面的太陽能集熱器測試系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案：

該發(fā)明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、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液溫度。

根據(jù)本發(fā)明另一個方案的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；

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)定在標準要求的流量值；

c)打開數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行參數(shù)記錄，主要包括集熱器進出口溫度、流量、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速、太陽輻照度；

d)在達到標準要求的測試時間后，再次調(diào)節(jié)設(shè)定溫度進行下一個工況的測試，直到標準要求的4個工況全部完成。

根據(jù)本發(fā)明的技術(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到120℃。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行130℃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)定的集熱器進液管進液溫度，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±0.1℃，控制精度高，進而，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。