李伊水

【摘 要】太陽能集熱器在實際使用條件下，集熱器蓋板和集熱器箱體之間，由于風的外力作用，會產生一個對蓋板玻璃的上舉力，本文通過對太陽能集熱器靜態(tài)拉力測試方法的研究，找出一種更適合檢驗太陽能集熱器機械性能的方法。

【關鍵詞】太陽能集熱器；負壓測試；試驗研究

0.引言

隨著太陽能技術及產業(yè)的飛速發(fā)展，應用于各行各業(yè)的太陽能產品以極快的速度迅速推向市場，伴隨著工業(yè)化產品的生產和銷售，對產品的質量檢測也需要快速配套和跟進，太陽能集熱器是太陽能產品組件中的一個核心部件，客戶和廠家都非常關注此集熱器面板的機械強度測試，如果集熱器面板的機械強度不好，會在使用中容易損壞并影響設備的使用壽命，給生產廠家和客戶都造成較大的經濟損失。

針對上述問題，本文從現有技術方法出發(fā)，詳細闡述現有工廠通用的技術方案，分析其缺陷和不足，并提出一種新型的集熱器面板負壓測試方法，介紹其結構和工作原理，對比新舊兩種方法的區(qū)別和優(yōu)劣，找出更適合不同產品的最優(yōu)測試解決方案。

1.現有技術方案：氣壓裝置法

現有技術方案的介紹：對于密閉性比較強的太陽能集熱器，可以通過在集熱器箱體上打兩個孔，從其中一個孔通入壓縮空氣向太陽能集熱器吸熱體和蓋板玻璃間的間隙充氣，另一個孔連接壓力表，根據壓力表顯示，逐步增大壓力，直至完成本測試。供氣時以每250Pa壓強為間隔遞增至客戶對產品的宣稱值。觀察集熱器蓋板玻璃是否松動，如沒有松動，繼續(xù)增壓至蓋板玻璃破損或者變形為止。

現有技術方案的缺點：

現有的氣壓裝置法只適用于氣密性較好的集熱器。目前很多太陽能集熱器都帶有排氣孔，此方法就不適用。測試過程中，由于要保證集熱器內部壓力的穩(wěn)定，要求整個管路系統都要做氣密性檢查。人為要鉆兩個孔，且要做好密封，操作復雜，耗時。

2.新型測試方法：負壓測試法

新型的測試方法從逆向角度考慮，將集熱器內部的上舉力，轉變成玻璃蓋板外部的拉力。采用12個雙碗吸盤，均勻布局在需要測試的集熱器玻璃蓋板上，通過一套機械連接裝置，將12個吸盤連接至一套施力機構，通過連接裝置上的力傳感器，來實現對玻璃蓋板向上拉力的精確讀數和監(jiān)控。12個雙腕吸盤的均勻布局保證了玻璃蓋板受力的均勻性。精密壓力傳感器保證數據的即時可讀性。在集熱器玻璃蓋板外部進行操作，不用鉆孔，操作簡單，方便。

下面對本新型測試裝置的結構及使用進行說明：

太陽能集熱器（被測樣品）放置于測試機架之內，通過固定夾具將太陽能集熱器與測試機架牢固固定。12個雙碗吸盤固定在水平框架上，并均勻分布在集熱器面板上方。在測試框架內，安裝有一套手動施力裝置和一套精密拉力傳感器，通過搖動手柄可以驅動施力裝置來提升或降低水平框架。與拉力傳感器相配套的顯示儀表安裝在測試裝置的頂部，通過顯示儀表可以即時讀取施加在集熱器面板上的拉力數據。

測試時搖動手柄，將水平框架提升到一定高度，把被測樣品放置在測試機架之內、水平框架的下方，搖動手柄，降低水平支架，直至接近被測樣品上表面約50mm處。調整被測樣品的位置，使其剛好能夠處于12個雙碗吸盤的正下方。

搖動手柄，將水平支架降低至與被測樣品上表面接觸。將雙碗吸盤的皮碗扣吸在被測樣品的上表面上。

由集熱器面板的面積計算出250Pa壓強所對應的每一個遞進值，直至達到廠家對產品的宣稱值。比如以2平方米面積的集熱器面板為例，250Pa壓強所對應的壓力遞進間隔為500N，那么加載壓力分別為500N、1000N、1500N直至5000N（假定廠家對產品的宣稱值為5000N）。

接通顯示儀表的電源，輕輕搖動手柄，讓水平框架緩慢提升，此時注意觀察顯示儀表的讀數，當讀數剛剛開始變化時將顯示儀表的示值歸零，繼續(xù)搖動手柄，慢慢提升水平框架，將壓力提高至500N、1000N、1500N直至5000N，如果在5000N時集熱器蓋板玻璃仍然沒有破損或松動，就繼續(xù)加壓，直至蓋板玻璃破損或者變形為止，記下破損或變形前的最大拉力值。

根據測試過程中從顯示儀表讀取的數據，判斷被測樣品是否滿足測試的要求。

3.新型測試方法與現有技術相比的優(yōu)劣

⑴新型測試方法范圍覆蓋更廣：現有技術采用內部充氣加壓法，對集熱器的氣密性要求很高，帶有排氣孔的集熱器就不適用充氣法進行測試。而本發(fā)明的負壓測試法，能夠覆蓋所有平板類集熱器的產品。

⑵新型測試方法操作更簡單，工作效率更高：與現有的充氣加壓法相比，本發(fā)明不需要進行氣密性檢查，不需要對產品進行密封，也不需要對集熱器開孔，加裝壓縮空氣聯接管路，所以整個測試操作更簡單，大大提高工作效率。

⑶對于內部密封性良好的集熱器，生產廠家和測試機構可以通過壓力測試法來實現其壓力測試。

4.結束語

在太陽能行業(yè)飛速發(fā)展的今天，結合不斷推陳出新的產品外形和結構，需要對以往的測試方法進行不斷的改進創(chuàng)新。本文提及的負壓測試方法，結構簡單可靠，施力準確清晰，可以適應多種產品，提高了工作效率，降低了人工成本，可以為生產工廠和測試機構帶來較好的經濟效益。

參考文獻：

[1]李海雁，劉祖明.一種新型兩用型集熱器.新能源.2000.22（8）5～8