太阳能集热器面板负压测试方法的研究

李伊水

【摘 要】太阳能集热器在实际使用条件下，集热器盖板和集热器箱体之间，由于风的外力作用，会产生一个对盖板玻璃的上举力，本文通过对太阳能集热器静态拉力测试方法的研究，找出一种更适合检验太阳能集热器机械性能的方法。

【关键词】太阳能集热器；负压测试；试验研究

0.引言

随着太阳能技术及产业的飞速发展，应用于各行各业的太阳能产品以极快的速度迅速推向市场，伴随着工业化产品的生产和销售，对产品的质量检测也需要快速配套和跟进，太阳能集热器是太阳能产品组件中的一个核心部件，客户和厂家都非常关注此集热器面板的机械强度测试，如果集热器面板的机械强度不好，会在使用中容易损坏并影响设备的使用寿命，给生产厂家和客户都造成较大的经济损失。

针对上述问题，本文从现有技术方法出发，详细阐述现有工厂通用的技术方案，分析其缺陷和不足，并提出一种新型的集热器面板负压测试方法，介绍其结构和工作原理，对比新旧两种方法的区别和优劣，找出更适合不同产品的最优测试解决方案。

1.现有技术方案：气压装置法

现有技术方案的介绍：对于密闭性比较强的太阳能集热器，可以通过在集热器箱体上打两个孔，从其中一个孔通入压缩空气向太阳能集热器吸热体和盖板玻璃间的间隙充气，另一个孔连接压力表，根据压力表显示，逐步增大压力，直至完成本测试。供气时以每250Pa压强为间隔递增至客户对产品的宣称值。观察集热器盖板玻璃是否松动，如没有松动，继续增压至盖板玻璃破损或者变形为止。

现有技术方案的缺点：

现有的气压装置法只适用于气密性较好的集热器。目前很多太阳能集热器都带有排气孔，此方法就不适用。测试过程中，由于要保证集热器内部压力的稳定，要求整个管路系统都要做气密性检查。人为要钻两个孔，且要做好密封，操作复杂，耗时。

2.新型测试方法：负压测试法

新型的测试方法从逆向角度考虑，将集热器内部的上举力，转变成玻璃盖板外部的拉力。采用12个双碗吸盘，均匀布局在需要测试的集热器玻璃盖板上，通过一套机械连接装置，将12个吸盘连接至一套施力机构，通过连接装置上的力传感器，来实现对玻璃盖板向上拉力的精确读数和监控。12个双腕吸盘的均匀布局保证了玻璃盖板受力的均匀性。精密压力传感器保证数据的即时可读性。在集热器玻璃盖板外部进行操作，不用钻孔，操作简单，方便。

下面对本新型测试装置的结构及使用进行说明：

太阳能集热器（被测样品）放置于测试机架之内，通过固定夹具将太阳能集热器与测试机架牢固固定。12个双碗吸盘固定在水平框架上，并均匀分布在集热器面板上方。在测试框架内，安装有一套手动施力装置和一套精密拉力传感器，通过摇动手柄可以驱动施力装置来提升或降低水平框架。与拉力传感器相配套的显示仪表安装在测试装置的顶部，通过显示仪表可以即时读取施加在集热器面板上的拉力数据。

测试时摇动手柄，将水平框架提升到一定高度，把被测样品放置在测试机架之内、水平框架的下方，摇动手柄，降低水平支架，直至接近被测样品上表面约50mm处。调整被测样品的位置，使其刚好能够处于12个双碗吸盘的正下方。

摇动手柄，将水平支架降低至与被测样品上表面接触。将双碗吸盘的皮碗扣吸在被测样品的上表面上。

由集热器面板的面积计算出250Pa压强所对应的每一个递进值，直至达到厂家对产品的宣称值。比如以2平方米面积的集热器面板为例，250Pa压强所对应的压力递进间隔为500N，那么加载压力分别为500N、1000N、1500N直至5000N（假定厂家对产品的宣称值为5000N）。

接通显示仪表的电源，轻轻摇动手柄，让水平框架缓慢提升，此时注意观察显示仪表的读数，当读数刚刚开始变化时将显示仪表的示值归零，继续摇动手柄，慢慢提升水平框架，将压力提高至500N、1000N、1500N直至5000N，如果在5000N时集热器盖板玻璃仍然没有破损或松动，就继续加压，直至盖板玻璃破损或者变形为止，记下破损或变形前的最大拉力值。

根据测试过程中从显示仪表读取的数据，判断被测样品是否满足测试的要求。

3.新型测试方法与现有技术相比的优劣

⑴新型测试方法范围覆盖更广：现有技术采用内部充气加压法，对集热器的气密性要求很高，带有排气孔的集热器就不适用充气法进行测试。而本发明的负压测试法，能够覆盖所有平板类集热器的产品。

⑵新型测试方法操作更简单，工作效率更高：与现有的充气加压法相比，本发明不需要进行气密性检查，不需要对产品进行密封，也不需要对集热器开孔，加装压缩空气联接管路，所以整个测试操作更简单，大大提高工作效率。

⑶对于内部密封性良好的集热器，生产厂家和测试机构可以通过压力测试法来实现其压力测试。

4.结束语

在太阳能行业飞速发展的今天，结合不断推陈出新的产品外形和结构，需要对以往的测试方法进行不断的改进创新。本文提及的负压测试方法，结构简单可靠，施力准确清晰，可以适应多种产品，提高了工作效率，降低了人工成本，可以为生产工厂和测试机构带来较好的经济效益。

参考文献：

[1]李海雁，刘祖明.一种新型两用型集热器.新能源.2000.22（8）5～8