家用太阳热水系统热性能试验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能热水器热性能检测领域，具体涉及一种具备一维跟踪和可调平面反射能力的家用太阳热水系统热性能试验平台。
【背景技术】
[0002]家用太阳能热水系统，可降低热水能耗达70%以上，节能效果非常明显，因此成了千家万户的首选。来自《2012年中国太阳能热利用行业报告》数据显示，截至2012年太阳能保有量已达到25770万平方米，相比1992年保有量不足200万平方米，20年的时间增长了近130倍。厂家从不足50家增长到2800家左右，增长了 56倍。在市场占有率上太阳能热水器也占据了三大热水器半壁江山之多。随着家用太阳热水系统类产品的日渐兴盛，相应的对其进行热性能检测以获知产品各项能力势在必行。GB/T 19141-2011的家用太阳热水系统热性能试验方法中，要求至少应有一天照射且当天辐照大于16MJ/m2时方可进行相应性能检测。但是，无论在国内何种室外环境，全年日太阳辐照量大于16MJ/m2的天数较少，因而导致各个质检部门检测能力普遍先天不足，无法对家用太阳热水系统类产品进行及时有效检测。
[0003]针对上述情况，后来出现一种太阳模拟器，通过在室内环境中布置大量灯管，来构建仿照的太阳光环境，从而达到对于相应家用太阳热水系统类产品的检测效果。上述设备固然部分解决了目前质检部门检测能力的问题。但是，其存在的缺陷仍不容小视:首先，辐照均匀度难以保证，长时间使用下，辐照不均匀度甚至超过15%。其次，灯管所构建的仿照太阳光环境，毕竟不是自然光；光谱研宄发现，太阳模拟器中实际光谱中红外光占比远远超过自然光，两者间的光谱匹配误差较高。再次，若想达到长时间的仿照太阳光环境，灯管常常需要长时间工作，此时，其寿命短和耗电量巨大的缺陷就日益突出，运行维护费用极高。最后，太阳模拟器毕竟处于室内环境，其模拟的都为理想状况下的太阳光直接辐照；而现实的室外环境中，天空辐照与空气紊流繁复驳杂，根本无法通过理想手段还原。这些都对实际检测结果的准确性产生极大影响。如何寻求一种结构简单而实用的家用太阳热水系统热性能试验系统，从而克服上述现有技术的不足，实现对于家用太阳热水系统热性能的精确试验，最终获得准确的检测数据，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种家用太阳热水系统热性能试验平台，通过由物理框架和传统测试技术的组合，从而可为目前家用太阳能热水器的系统性能测试提供了完善的基础硬件平台。本平台克服了传统自然光下测试的苛刻性，保证了室外环境下的高适应性，其系统适应的测试辐照量范围更广，测试效率极高。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0006]家用太阳热水系统热性能试验平台，其特征在于:包括可转动底座以及控制可转动底座按指定速度旋转的控制组件，可转动底座上设置有用于放置待检测太阳能热水器的放置平台，待检测太阳能热水器的集热板板面于放置平台上呈倾角布置；可转动底座上还布置平面反射镜，所述放置平台上的待检测太阳能热水器的集热板板面位于平面反射镜的太阳光反射路径处；本平台还包括用于采集待检测太阳能热水器测试信息的数据采集处理组件。
[0007]平面反射镜的太阳光反射面积大于待检测太阳能热水器的集热板板面面积。
[0008]所述可转动底座包括板面水平布置的转动盘以及位于转动盘下方的转轴轴线与之垂直布置的步进电机，所述转动盘下板面沿其周向布置转动齿，步进电机转轴端与上述转动齿间构成啮合配合；转动盘的上板面构成前述放置平台。
[0009]待检测太阳能热水器的集热板位于转动盘的上板面轴心处，平面反射镜位于转动盘上板面的后方。
[0010]所述放置平台上固接有一对固定架，所述平面反射镜底端两侧与固定架间分别铰接布置且其铰接轴轴线平行待检测太阳能热水器的集热板板面；本平台还包括控制平面反射镜沿其铰接方向产生指定角度摆动的调节组件。
[0011]所述调节组件包括液压缸以及控制液压缸产生指定升降程动作的控制终端，液压缸缸壁固接在放置平台台面上，其活塞杆端与平面反射镜的背面铰接，该铰接轴同平面反射镜底端与固定架间的铰接轴互为平行布置。
[0012]所述平面反射镜外形呈四方板状，平面反射镜的背面布置三角状支撑架，三角状支撑架的一侧边构成与上述平面反射镜背面固接的固定边，三角状支撑架的处该侧边外的另一角端构成与液压缸活塞杆端较接的较接端。
[0013]所述放置平台上还布置有辐照测试仪，辐照测试仪的感应端也位于平面反射镜的太阳光反射路径处。
[0014]所述转动盘的轴线处设置有用于检修及维护工作线路及步进电机状况的检修口。
[0015]本发明的有益效果在于:
[0016]I)、避免了传统室外测试所带来的测试苛刻性和室内仿真环境测试的复杂性和测得数据的不准确性等诸多状况。一方面，以可转动底座的布置，通过其一维方向上的自转动功能，实现了对于室外环境下的太阳光的自动跟踪捕捉能力。利用可转动底座的上述功能，可确保位于可转动底座上的待检测太阳能热水器的集热板板面始终处于良好的太阳光接收方向上，进而进一步的确保了测试时对于太阳光的有效辐照获取量。更为重要的是，为更进一步的提升前述辐照获取量，本发明还设置了平面反射镜进行辅助照射。通过平面反射镜对于太阳光的反射，不但实现了对正常集热板板面的“双倍”的太阳光辐照效果，极大的保证了日辐照量，使得原本根本无法进行测试的室外测试环境因辐照量达标而可以进行相应测试；同时的，采用平面聚光部件进行自然光反射，也保证了反光后的辐照均匀度与自然光直接照射的一致性，一举多得。原本远远无法达到测试条件的日况，在本平台的一维跟踪和平面反射能力的双重支持下，从而使其辐照量达到正常的测试条件，这使得本平台的适用范围更广，更能满足多环境下的测试需求，测试宽松度更高，测试效率也就随之提升。
[0017]2)、平面反射镜的反射面积，实际以大于待检测太阳能热水器的集热板板面面积，以进一步提升待检测太阳能热水器的集热板在接收太阳光时的均匀性。
[0018]3)、可转动底座的实现，以步进电机与转动盘的啮合配合来保证。一方面，步进电机转轴轴线与转动盘的轴线垂直，也即此时步进电机为卧式结构，从而实现了整个转动底座体积小巧性，大幅度的降低装置的几何体积。另一方面，平面布置的转动盘配合倾角设置的待检测太阳能热水器的集热板，从而更能有效的通过平面反射镜的反光作用配合转动盘的单轴跟踪来增加放置平台所接收的太阳辐照量。步进电机配合单轴跟踪，保证了系统运行的平稳性，降低了跟踪的复杂程度，可使集热板在检测周期内倾角始终保持固定不变，其结构极为可靠方便，使用成本低。
[0019]4)、通过固定架与平面反射镜间的铰接配合，搭配可控的调节组件，从而可实现平面反射镜的可控的沿其铰接轴的摆动效果。实际使用时，通过控制调节组件，从而改变平面反射镜的俯仰角度，进而得到对于太阳光反射路径的调节目的，以始终确保其太阳光反射路径稳定的位于待检测太阳能热水器的集热板处。
[0020]5)、调节组件的具体化实现，则是以液压缸搭配相应的液压调节部件而成。三角状支撑架，不但保证了对于平面反射镜的可靠支撑性，提供了平面反射镜以稳定的托撑平面。同时的，其与液压缸活塞杆端的铰接，也同步保证了液压缸对于平面反射镜的力传递性。实际上，固定架、固接平面反射镜的三角状支撑架、液压缸三者间的固定和铰接配合，构成了类似四连杆机构。一旦作为一个杆臂的液压缸产生长度动作，作为其另一个杆臂的固定架固定不动，则作为连杆的平面反射镜即产生俯仰动作，最终实现平面反射镜的太阳光反射角度调节目的。
[0021]6)、检修口的布置，保证了对于转动盘之下的各线路及步进电机的检修能力。辐照测试仪，不但实现了在测试前对于相应室外环境状况的数据收集能力，以根据当天的室外辐照变化，来确定是否能够进行相应的测试操作；同时，在进行测试时，也能起到有效的测试数据收集和适时对比效果。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的结构示意图；
[0023]图2为图1的左视图；
[0024]图3为去除平面反射镜后的系统俯视图；
[0025]图4为步进电机与转动盘的配合示意图；
[0026]图5为相同倾角下的通常测试和本平台测试所获取的辐照量数据图；
[0027]图6为相同倾角下的通常测试和本平台测试所获取的聚光倍率测试数据图；
[0028]图7为相同倾角下的通常测试和本平台测试所获取的两套同一型号规格的产品热性能测试数据图；
[0029]图8为相同倾角下的通常测试和本平台测试所获取的同套同一型号规格的产品热性能测试数据图。
[0030]图示各结构的标号与本平台各部件名称对应如下:
[0031]10-可转动底座 11-转动盘 I Ia-检修口 12-步进电机
[0032]20-平面反射镜 30-固定架 40-液压缸
[0033]50-三角状支撑架 60-防雨柜
【具体实施方式】
[0034]为便于理解，此处结合图示对本平台的具体实施结构及工作流程作以下进一步阐述:
[0035]本平台的具体工作结构如图1-4所示，包括由步进电机12和水平布置的转动盘11构成的可转动底座10，可转动底座10的底面预埋螺栓或化学锚栓固定于混凝土基面上，以增加其安装稳定性。可转动底座10的转动盘11上板面构成放置平台，以放置相应的待测试单元，待测试单元即为待检测太阳能热水器。转动盘11的上板面靠后方布置可调节俯仰角度的平面反射镜20，平面反射镜20的反射光路径始终位于的待检测太阳能热水