CN104930406A - 用于集热产品测试的室内太阳模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统。所述室内太阳模拟系统，包括光源和冷却装置，所述冷却装置设置在所述光源照射方向的前端；所述冷却装置为封闭腔体，且所述腔体具有冷却气体的入口和出口，所述腔体在光源照射方向透光。进一步，上述室内太阳模拟系统还可以包括与其连接的冷气体供应装置；优选的，光源可以设置稳压控制装置。本发明的用于集热产品测试的室内太阳模拟系统通过设置在光源照射方向透光的封闭腔体作为冷却装置来降低光源投射到待测样品的热辐射，与现有技术相比，不仅提高了光源的透过率而且也不会在待测集热产品表面上投射阴影；同时，冷却气体不会散入到测试环境中，从而不会影响测试结果，使得测试结果更准确。

Description

用于集热产品测试的室内太阳模拟系统

技术领域

本发明涉及太阳能集热产品测试领域，尤其涉及一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统。

背景技术

在大力发展可再生能源的政策鼓励下，我国太阳能热利用产品及工程市场持续增长，太阳能集热产品的质量检测对市场的健康发展起到关键作用。

太阳能集热产品的测试可以分为室外测试和室内测试。室外测试由于受天气状况和空气质量的影响很大，测试时的太阳辐照条件很不稳定，集热产品的测试效率不高。室内测试则不受天气状况和空气质量的限制，只需要有一个符合测试要求的太阳模拟器就可以随时进行测试，大大提高了集热产品的测试效率。

太阳能集热产品的测试对测试区域表面平均太阳辐照度、辐照分布一致性、热辐射占总辐射比例以及环境风速都有具体的要求，国际国内标准也都对上述因素做出了具体规定。

现有技术中的用于太阳能集热产品测试的室内太阳模拟系统，是由升降导轨，设于升降导轨上的升降车架，固定在升降车架上的灯架系统，组装在灯架系统上的辐射光源、设于所述辐射光源的出口处并固定在灯架系统上的冷却装置，设于所述辐射光源后部的反光板，固定于所述灯架系统旁的高压电源系统、冷却气体供应装置，智能控制器，微机管理系统，主机电源控制系统组成。所述冷却装置由具有一个冷气体进口的双层平行金属编织网组成，其是用来作为消除光源的热辐射的装置。一方面，这种金属编织的格栅式冷网会严重影响光源的透过率；第二方面，光线透过金属织网后会在待测的集热产品表面投射阴影，影响光源的均匀性；第三方面，格栅式冷网是非密封的，冷空气介质会穿过格栅进入集热产品测试环境中，影响集热产品测试结果。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统以解决现有技术中格栅式冷网影响光源透过率、会在待测集热产品表面投射阴影以及冷却介质进入测试环境中影响测试结果的问题。

本发明的目的是提供一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统，包括光源和冷却装置，所述冷却装置设置在所述光源照射方向的前端；所述冷却装置为封闭腔体，且所述腔体具有冷却气体的入口和出口，所述腔体在光源照射方向透光

进一步，上述冷却装置可与一冷气体供应装置连接；冷却气体在冷却装置和冷气体供应装置之间循环。优选的，光源设置稳压控制装置，该稳压控制装置用于控制光源的光照条件。

进一步，所述腔体包括相互平行的第一透光件和第二透光件，所述第一透光件与所述第二透光件均与所述光源照射方向垂直，所述第一透光件和第二透光件由密封件密封。

进一步，所述第一透光件为玻璃透光件或者透明薄膜透光件，和/或，所述第二透光件为玻璃透光件或者透明薄膜透光件。

进一步，所述玻璃透光件为超白玻璃透光件。

进一步，所述玻璃透光件的至少一面上设置有用于减少光反射的减反层。

进一步，所述光源包括金属卤素灯和与所述金属卤素灯连接的第一调节装置；所述第一调节装置用于调节金属卤素灯在三维空间内的位置。

进一步，所述连接框架与所述第一调节装置连接。

进一步，还包括第二调节装置；

所述第二调节装置包括线形轨道和可沿线形轨道滑动的至少两个提升装置，所述提升装置连接所述连接框架；

或者，

所述第二调节装置包括圆弧轨道和与所述圆弧轨道相配合的滑动装置，所述滑动装置与所述连接框架固定连接。

本发明用于集热产品测试的室内太阳模拟系统通过设置在光源照射方向透光的封闭腔体作为冷却装置来降低光源投射到待测样品的热辐射，不仅提高了光源的透过率而且也不会在待测集热产品表面上投射阴影；同时，冷却气体不会散入到测试环境中，从而不会影响测试结果，使得测试结果更准确。

附图说明

图1为本发明实施例一所给出的室内太阳模拟系统结构示意图；

图2为图1的光源和冷却装置示意图；

图3为本发明实施例二所给出的光源和冷却装置正视图；

图4为本发明实施例二所给出的光源和冷却装置仰视图；

图5为本发明实施例二所给出的金属卤素灯和第一调节装置连接结构示意图；

图6为本发明实施例三所给出的室内太阳模拟系统结构示意图；

图7为本发明实施例三所给出的室内太阳模拟系统使用状态示意图；

图8为图7的正视图；

图9为本发明实施例四所给出的室内太阳模拟系统结构示意图。

附图中：

100、光源；                          200、第二调节装置；

300、冷气体供应装置；                400、稳压控制器；

120、冷却装置；                      111、金属卤素灯；

112、第一调节装置；                  1121、第一支架；

1122、第二支架；                     1123、第三支架；

1124、调节孔；                       121、第一透光件；

122、第二透光件；                    123、冷气体进口；

124、冷气体出口；                    125、密封件；

126、连接框架；                      211、线形轨道；

212、弧形轨道；                      213、提升装置；

214、滑动装置；                      311、保温风管；

312、空调机；                        313、制冷机。

具体实施方式

实施例一

一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统，包括光源和冷却装置，所述冷却装置设置在所述光源光照射方向的前端；所述冷却装置为封闭腔体，且所述封闭腔体具有冷却气体的入口和出口，所述腔体在光源照射方向透光。

具体的，如图1所示，包括升降导轨，设于升降导轨上的升降车架，固定在升降车架上的灯架系统，组装在灯架系统上的光源100，设于所述光源100光照射方向上并固定在灯架系统上的冷却装置120。上述室内太阳模拟系统还可以设置一个为冷却装置120供应气体的冷气体供应装置300。电源系统、控制系统、管理系统等可以按常规技术手段进行设置，并与室内太阳模拟系统电连接。

所述冷却装置120由透明材质形成封闭腔体，冷气体供应装置300所供应的冷气体从封闭腔体的冷气体进口123流入，从封闭腔体的冷气体出口124流出，经冷气体出口124流出的气体被引流到室外或者引入冷气体供应装置300进行循环。

通过将冷却装置120设置成封闭腔体，冷却气体在封闭腔体内流动，不会进入测试环境中，从而不会影响测试过程和测试结果；并且封闭腔体是由白色透明材料形成，其光透过率高，不会在待测样品上产生阴影，光均匀性好。

更具体的，如图2所示，所述封闭腔体由第一透光件121和与第一透光件121平行的第二透光件122由密封件125密封连接构成，所述第一透光件121与所述第二透光件122均与所述光源100照射方向垂直。所述第一透光件121，和/或，第二透光件122可以为玻璃或者塑料薄膜。更好的，第一透光件121和第二透光件122都设置为超白玻璃(超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，也称低铁玻璃、高透明玻璃)。更优的，在玻璃的至少一面上设置有一层减少光反射的减反层，所述减反层可以为玻璃上镀的一层减少光反射的膜。

玻璃和塑料薄膜具有良好的透光性，提高光源100的透过率；同时玻璃具有良好的强度，薄膜质量轻，可以方便的与灯架系统连接固定。

更优的，围绕第一透光件121和第二透光件122四周连接有一个连接框架126，通过该连接框架126将冷却装置120固定在灯架系统上，并且所述密封件125和所述连接框架126可以设置成一体的或者是分别设置的。上述一体式密封件125和连接框架126可以是四个板材连接在一起形成的连接框架126，板材上设置有与第一透光件121和第二透光件122过盈配合配合的卡槽，或者，封闭腔体全由无色透光材料(比如玻璃)一体成型且封闭腔体四周高度高于上下两面的高度，四周高于上下两面的透光材料形成一个连接框架126。分体式的连接框架126和密封件125可以是密封件125为胶条，连接框架126为一框状结构，第一透光件121和第二透光件122卡接在连接框架126或者镶嵌在连接框架126内。

在封闭腔体四周设置连接框架126可以方便的将冷却装置120连接到灯架系统上用于固定所述封闭腔体，使得冷却装置120与灯架系统连接更加牢固。

实施例二

如图3-4所示，在上述实施例的基础上，所述光源100包括金属卤素灯111和第一调节装置112，第一调节装置112连接在连接框架126或者灯架系统上。金属卤素灯111至少一个，第一调节装置112用于调节金属卤素灯111相对于封闭腔体的位置，以及，第一调节装置112用于调节金属卤素灯111在平行于封闭腔体轴向截面的平面内的位置，所述轴向截面为与第一透光件121和第二透光件122平行的平面，也即第一调节装置112可以调整金属卤素灯111在三维空间内的位置。

具体的，如图5所示，当所述第一调节装置112连接在连接框架126上时，该第一调节装置112包括第一支架1121、第二支架1122和第三支架1123，上述三个支架上均分布有多个调节孔1124且数量可以根据实际需要设置。所述第一支架1121、第二支架1122和第三支架1123的数量也可以根据实际需要设置。所述第一支架1121垂直固定在连接框架126上；金属卤素灯111通过螺钉连接在第三支架1123的调节孔1124处；第二支架1122通过螺钉与第一支架1121和第三支架1123的调节孔1124连接。所述第一支架1121、第二支架1122、第三支架1123之间相互垂直。

使用时，通过调节金属卤素灯111与第三支架1123的连接的调节孔1124位置、第三支架1123与第二支架1122的连接的调节孔1124位置、第二支架1122与第一支架1121的连接的调节孔1124位置来调整金属卤素灯111相对于冷却装置120的距离、调整金属卤素灯111在与第一透光件121和第二透光件122平行的面内的位置，也即调整了金属卤素灯111在三维空间内的位置。

更优的，上述第一支架1121与第二支架1122之间、第二支架1122与第三支架1123之间、第三支架1123与金属卤素灯111之间均设置相互配合的滑轨、滑轮，通过滑轮在滑轨上的滑动来调整金属卤素灯111在三维空间内的位置。

金属卤素灯111在三维空间内调整位置可方便调节光源100输出以使人造光源100输出经冷气体风道后照射在待测集热产品测试区域表面平均太阳辐照度在800W/m²以上，辐射照度分布不均匀度小于±15％，热辐射占总太阳辐射的比例小于5％，太阳辐照强度在51％-100％范围内并且可调。

实施例三

如图6-8所示，一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统，包括光源100和冷却装置120。所述冷却装置120设置在所述光源100光照射方向的前端；所述冷却装置120为两层平行设置的第一透光件121和第二透光件122，光源100所发出的光垂直照射在第一透光件121和第二透光件122上，上述两层透光件之间通过密封件125密封形成封闭腔体。上述封闭腔体上设置有冷气体进口123和冷气体出口124。冷气体进口123和冷气体出口124的位置可以根据实际需要进行设置，本实施例中冷气体进口123和冷气体出口124设置在冷封闭腔体的两个相对侧方向。

冷气体进口123和冷气体出口124之间连接主要由两条保温风管311、空调机312所组成的冷气体供应装置300，其中一条保温风管311连接空调机312出气口和冷气体进口123，另外一条保温风管311连接空调机312进气口和冷气体出气口124。所述冷气体供应装置300还可以设置一个连接空调机312的制冷机313以提高气体的制冷效果。电源系统、控制系统、管理系统等可以按常规技术手段进行设置，并与室内太阳模拟系统电连接。

所述封闭腔体四周设置有连接框架126。所述光源100连接在连接框架126上。更好的，可以设置实施例2所述的第一调节装置112(图6中仅作示意，具体可参见图3-5)，第一调节装置112连接在连接框架126上。

并且，在光源100同侧的方向上连接一个调节光源100和冷却装置120高度，和/或，角度的第二调节装置200。

具体的，所述第二调节装置200包括一条线形轨道211，该线形轨道211上设置有滑槽，此滑槽内安装有可沿滑槽滑动的两个提升装置213，所述提升装置213连接在连接框架126上。最好的，该提升装置213为电动提升机，电动提升机的钢绳固定连接在连接框架126上。

控制两个电动提升机钢绳的长短则可以同时改变光源100和冷却装置120相对于待测集热产品的高度、角度，获得多方面的测试数据，使用简单方便。

优选的，可以设置两条线形轨道211，将两个电动提升机分别安装在两条线形轨道211的滑槽内。所述两条线形轨道211也可以由一条有两滑槽的线形轨道211代替。将两个电动提升机设置在不同的滑槽内，通过改变两个电动提升机的相互位置和钢绳长短可以模拟真实环境下日照的时间和角度，获得真实日照条件下的集热产品测试数据。

优选的，金属卤素灯111还可以连接一个稳压控制器400(电连接，图6未表示出连接线)，通过稳压控制器400，金属卤素灯111发出稳定的符合太阳光谱的模拟光线并且还可以通过稳压控制器400的调节控制辐照强度。

稳压控制器400控制后的光线可以方便高效的对输出光线的稳定度及其辐照强度进行调节，实现在室内测试环境中模拟太阳在一天不同时段内光照条件变化。

实施例四

将实施例三中的第二调节装置200替换成如图9所示的形式，该第二调节装置200包括弧形轨道212，此弧形轨道212设置有滑槽。光源100同侧方向设置有固定在连接框架126上的滑动装置214，该滑动装置214可以为滑轮、滑块等。通过滑动装置214在弧形轨道212上滑动即可改变光源100和冷却装置120相对于待测集热产品的高度和角度。当弧形轨道212的弧度与太阳升起和落下时的轨迹一致时，则可以模拟真实环境下太阳照射时集热产品的效率，获得详实的24小时日照条件下的集热产品测试数据。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于集热产品测试的室内太阳模拟系统，其特征在于，包括光源和冷却装置，所述冷却装置设置在所述光源照射方向的前端；

所述冷却装置为封闭腔体，且所述腔体具有冷却气体的入口和出口，所述腔体在光源照射方向透光。

2.根据权利要求1所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述腔体包括相互平行的第一透光件和第二透光件，所述第一透光件与所述第二透光件均与所述光源照射方向垂直，所述第一透光件和第二透光件由密封件密封。

3.根据权利要求2所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述第一透光件为玻璃透光件或者透明薄膜透光件，和/或，所述第二透光件为玻璃透光件或者透明薄膜透光件。

4.根据权利要求3所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述玻璃透光件为超白玻璃透光件。

5.根据权利要求3所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述玻璃透光件的至少一面上设置有用于减少光反射的减反层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述光源包括金属卤素灯和与所述金属卤素灯连接的第一调节装置；所述第一调节装置用于调节金属卤素灯在三维空间内的位置。

7.根据权利要求6所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述腔体上连接有围绕所述腔体四周的连接框架，所述连接框架用于所述腔体的固定。

8.根据权利要求7所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，所述连接框架与所述第一调节装置连接。

9.根据权利要求7所述的室内太阳模拟系统，其特征在于，还包括第二调节装置；

所述第二调节装置包括线形轨道和可沿线形轨道滑动的至少两个提升装置，所述提升装置连接所述连接框架；

或者，

所述第二调节装置包括圆弧轨道和与所述圆弧轨道相配合的滑动装置，所述滑动装置与所述连接框架固定连接。