國內首臺“人造太陽”落戶日出東方

本刊記者 鵬飛

太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展離不開技術的不斷進步，而技術檢測手段是衡量技術水平的重要尺度。當前，太陽能集熱器性能檢測仍需看“老天爺臉色”行事，即相關測試需滿足一定的氣象條件方能進行，尤其是太陽能輻照度，這就在一定程度上制約了太陽能科學技術研究的進度，降低研發(fā)工作效率。室內太陽模擬器被譽為“人造太陽”，可有效打破這一桎梏，但符合檢測高標準技術要求的“人造太陽”技術復雜，在全世界范圍內少之又少，僅有少數(shù)世界頂級的實驗室才擁有這樣的設備。

如今“人造太陽”來到中國，落戶日出東方太陽能股份有限公司。

2012年12月10日，倍受關注的中國太陽能熱利用行業(yè)“室內太陽模擬器應用及現(xiàn)場展示”研討會在江蘇連云港隆重開幕。本次研討會由中國可再生能源學會太陽能熱利用專委會主辦，日出東方太陽能股份有限公司承辦，參會的行業(yè)領導和專家包括中國可再生能源學會副理事長孟憲淦、中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會太陽能熱利用專業(yè)委員會主任羅振濤、中國可再生能源學會產(chǎn)業(yè)工作委員會主任委員朱俊生、中國可再生能源學會熱利用專業(yè)委員會主任鄭瑞澄、清華大學殷志強教授、上海交通大學王如竹教授等，另外還有來自中國建筑科學研究院、北京大學工學院、國家太陽能熱水器質量監(jiān)督檢驗中心(北京、昆明、武漢)等單位的專家領導，以及清華陽光、力諾瑞特等企業(yè)代表應邀出席。

圖1 太陽能模擬器實驗室揭牌儀式

研討會期間，日出東方“人造太陽”實驗室正式揭牌，標志著國內首臺“人造太陽”落戶日出東方，日出東方也成為國內首家擁有世界最先進太陽能光熱系統(tǒng)室內檢測實驗室的企業(yè)。

人造太陽模擬器，以模擬器作為光源，可以模擬太陽光照射。由于“人造太陽”本身體積較小，測試過程不受環(huán)境、氣候、時間等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制。日出東方所引進的“人造太陽”是目前世界上最先進的太陽能光熱系統(tǒng)室內檢測設備，由德國Fraunhofer ISE太陽能研究所和德國PSE公司合作開發(fā)研制，是德國太陽能專家嚴格按照國際標準為公司量身定制而成，總投資1500萬元。

除此之外，為打造世界領先的研發(fā)檢測能力，2009年，日出東方引進了德國斯圖加特大學ITW研究所與斯圖加特SWT技術公司合作開發(fā)的世界上最先進的太陽能光熱系統(tǒng)測試設備。該檢測設備能夠最大限度地模擬太

陽能室外最惡劣的環(huán)境進行試驗，檢測項目覆蓋了從原材料、配件到整機檢測的所有項目，檢測標準和檢測技術達到國際實驗室專業(yè)水平，有力助推了整個行業(yè)的研發(fā)檢測能力的升級。

目前日出東方擁有行業(yè)內唯一的國家認定企業(yè)技術中心，建立了從原材料到整機，從集熱部件到系統(tǒng)的CNAS國家認可實驗室，是目前中國太陽能熱利用行業(yè)檢測水平最高的檢測中心這一。并且自主研發(fā)了具有行業(yè)前景的中溫集熱檢測系統(tǒng)，保障了公司創(chuàng)新實踐的標準化和嚴謹度。

日出東方總工程師焦青太在“人造太陽”實驗室演示現(xiàn)場表示:“室內太陽模擬器的投入檢測，配合日出東方具備的世界最先進的室外太陽能檢測線，能夠做到全天候24小時不間斷太陽能檢測能力，尤其德國原裝進口人造太陽模擬實驗系統(tǒng)能夠提供已知且長期穩(wěn)定的實驗條件，并能夠對太陽能產(chǎn)品的相關設計開發(fā)效果過程做出極為準確的判定，改變了原有依靠經(jīng)驗的粗放式產(chǎn)品設計狀況，引領整個太陽能產(chǎn)品設計進入科學化、精細化、目標化的針對性設計時代。”另據(jù)焦總工表示，日出東方“人造太陽”實驗室對整個太陽能熱利用行業(yè)開放，可協(xié)助行業(yè)研究機構、企業(yè)免費檢測樣品、新品，并及時提供詳盡數(shù)據(jù)，充分降低檢測研發(fā)成本。

日出東方董事長徐新建說，室內太陽模擬器雖然為日出東方出資購買，但公司愿意把它作為行業(yè)公共服務平臺，為提升行業(yè)整體技術水平服務，他熱誠歡迎其他企業(yè)免費使用這個平臺。朱俊生主任對日出東方的慷慨奉獻精神表示贊賞。

行業(yè)著名專家，清華大學殷志強教授則表示:“室內太陽模擬器可克服氣候給太陽能光熱的檢測研發(fā)帶來的不利條件，大大縮短時間成本，提升效率，降低整體研發(fā)檢測周期，為行業(yè)提供更多一手數(shù)據(jù)，推動行業(yè)發(fā)展，為行業(yè)做出貢獻?！痹陔S后由殷教授主持舉行的研討會上，眾多代表就此展開了熱烈討論，雖然代表意見有分歧，但殷教授表示，行業(yè)需要這種暢所欲言的學術氛圍。

人造太陽模擬實驗室投入使用后，將極大地增強日出東方研發(fā)力量的綜合實力，加快產(chǎn)品的研發(fā)進程，進一步接軌國際高嚴標準，其高精度的檢測能力也將引領行業(yè)進入精細化設計的新階段，推動中國太陽能熱利用步入世界太陽能行業(yè)前列。

太陽模擬器作為光源，可以模擬太陽光照射，其光譜接近太陽光譜。太陽模擬器本身體積較小，測試過程不受環(huán)境、氣候、時間等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制，因而太陽模擬器常被用于太陽能科學技術研究。

附

太陽模擬器簡介

一 太陽模擬器的組成

太陽模擬器室內檢測系統(tǒng)主要部件如下圖:

二 燈場

太陽模擬器使用一種特殊的金屬鹵素燈(MHG)作為輻射的光源，產(chǎn)生可以和連續(xù)光譜相媲美的密集稀土多線光譜，結合特殊的玻璃過濾器，可以提供和自然太陽光非常接近的光譜分布。

三 人造天空

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自然天空的輻射溫度低于環(huán)境溫度，而金屬鹵素燈前方的玻璃過濾器在工作時能達到100℃以上，如果直接使用會產(chǎn)生大量的長波紅外輻射照射集熱器，影響測試結果。因此需要安裝人造天空來阻止長波紅外輻射換熱。人造天空由兩塊鍍有減反層的低鐵玻璃組成，玻璃框架之間有冷空氣不斷循環(huán)，為了防止陰影或者不必要的反射，人造天空必須比測試平面稍大。

人造天空技術參數(shù)

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四 集熱器測試臺架

集熱器測試臺架由集熱器支撐架、X-Y雙軸掃描器、通風裝置、恒溫控制系統(tǒng)以及傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。

1 集熱器支撐架

集熱器支撐架采用鋁合金框架，X-Y雙軸掃描器以及通風裝置安裝在支撐架上，適用于不同類型集熱器安裝。通過中央控制系統(tǒng)及一對液壓缸，可以實現(xiàn)0?～90?之間任意角度的調節(jié)。

集熱器支撐架技術參數(shù)

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2 X-Y雙軸掃描器

X-Y雙軸掃描器上裝有總輻射表、風速儀以及太陽光伏電池，可以在測試平面自由移動，可以實現(xiàn)對輻照均勻性、風速的精確測量以及對太陽輻射的快速測量。

X-Y雙軸掃描器技術參數(shù)

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3 通風裝置

通風裝置安裝在測試平面較低的邊緣，中央控制系統(tǒng)可以根據(jù)集熱器厚度設定通風裝置的高度，使得集熱器平面上的空氣流容易達到最佳狀態(tài)。同時，中央控制系統(tǒng)可以設定空氣流動速度。

通風裝置技術參數(shù)

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4 恒溫控制系統(tǒng)

恒溫控制系統(tǒng)通過保溫軟管和集熱器連接，能夠加熱和冷卻集熱器回路的傳熱工質，配有冷水機組提供冷卻水。

通過電磁體積流量計測量流體體積流量，另外體積流量計內的溫度傳感器測量流體溫度，由此計算出流體質量流量。

恒溫控制系統(tǒng)技術參數(shù)

5 傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術參數(shù)

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五 太陽能熱水器測試臺架

熱水器測試臺架由太陽能熱水器支撐架、X-Y雙軸掃描器、通風裝置、遮陽裝置以及管路循環(huán)系統(tǒng)組成，能夠按照中國國家標準GB/T19141和GB/T18708對太陽能熱水器的熱性能進行測試。

太陽能熱水器測試臺架技術參數(shù)

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六 中央控制系統(tǒng)

在整套測試系統(tǒng)中，太陽模擬器及測試臺架上的傳感器和執(zhí)行器通過Can總線連接到觸摸屏的中央控制系統(tǒng)，通過中央控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對太陽模擬器的高度和傾角、燈的位置、輻照強度、X-Y雙軸掃描器的設定、測試臺架的位置和傾角等參數(shù)進行精確調節(jié)。