一種光伏構件傳熱系數測試裝置的制作方法

本實用新型涉及一種光伏構件傳熱系數測試裝置。
背景技術：
：光伏構件是將太陽能組件和建筑構件整合、一體化后的產品，如太陽能屋面、墻體、幕墻、門窗及遮陽等，此類產品同時具備建筑圍護結構的保溫性能和光伏組件的電性能。從本質上講，光伏構件屬于建筑圍護結構的范疇，因此，光伏構件的傳熱系數是評價產品保溫性能的一項重要指標。在受光發電狀態下，光伏構件內部會散發熱量，主要包括太陽能電池片吸收太陽光而散發的熱量和電池片內部電路的電阻發熱量。光伏構件的散熱會使室內溫度升高，直接影響圍護結構的保溫隔熱性能，尤其在夏季，會直接影響室內熱舒適，并造成室內冷負荷明顯增加，不利于建筑節能。因此，檢測光伏構件在受光發電情況下的發熱量和傳熱系數對建筑節能有著重要的意義。目前，我國對建筑圍護結構傳熱系數的測試已比較成熟，例如，《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》GB/T8484-2008專門針對建筑外門窗規定了傳熱系數的實驗室測試方法，同時適用于建筑幕墻傳熱系數的測試，但我國尚未形成專門針對光伏構件的傳熱系數測試體系，尚未有光伏構件在受光發電狀態下的實驗室測試裝置和測試方法。技術實現要素：本實用新型要解決的技術，在于提供一種光伏構件傳熱系數測試裝置，克服了既有測試技術無法測試光伏構件在受光發電狀態下的傳熱系數的弊端，同時也可為有內熱源建筑圍護結構傳熱系數的測試提供參考。本實用新型是這樣實現上述技術的：一種光伏構件傳熱系數測試裝置，所述測試裝置包括室內箱、室外箱、試件框、填充板、電熱膜構件、隔風板、風機、第一蒸發器、第二蒸發器、第一電加熱器、第二電加熱器、復數溫度傳感器、環境空間箱、空調器、第一控濕裝置、第二控濕裝置、電熱膜供電電源以及控制與數據采集系統；所述室內箱與室外箱相鄰設置且具有一個重疊面，所述試件框設置在重疊面上，試件框上下側設置有填充板，所述電熱膜構件設置在填充板之間；第一蒸發器、第一電加熱器設置在室內箱內；所述隔風板、風機、第二蒸發器和第二電加熱器設置在室外箱內；所述風機設置在隔風板正下方；所述室內箱、室外箱和空調器設置在環境空間箱內；所述復數溫度傳感器分別分布在室內箱、室外箱以及環境空間箱內；所述第一控濕裝置、第二控濕裝置、電熱膜供電電源和控制與數據采集系統設置在環境空間箱外；所述第一控濕裝置通過導管與室內箱連通，所述第二控濕裝置通過導管與室外箱連通；所述電熱膜供電電源與電熱膜構件相連，所述控制與數據采集系統分別與風機、第一蒸發器、第二蒸發器、第一電加熱器、第二電加熱器、復數溫度傳感器、空調器、第一控濕裝置、第二控濕裝置以及電熱膜供電電源相連；所述電熱膜構件包括電熱膜、面板以及背板，所述電熱膜的上下兩面分別通過EVA膠黏劑層與面板和背板相粘連；所述電熱膜上均勻布設有復數熱電偶，各所述熱電偶均連接至控制與數據采集系統。進一步地，所述電熱膜供電電源為交流穩壓電源。本實用新型具有如下優點：1、本實用新型提供了一種可以間接測試得出光伏構件傳熱系數的裝置，也可為有內熱源的圍護結構傳熱系數的檢測提供參考。由測試結果可以得出光伏構件發熱量與傳熱系數之間的關系，分析光伏構件發熱量對傳熱系數的影響，有助于改進光伏構件的熱物理性能。2、使用電熱膜替代太陽能電池片，實現間接測試其傳熱系數，可以顯著簡化實驗裝置。若采用直接的測試方法，則需在實驗室中增加太陽能模擬器及相關附帶儀器，才能使太陽能電池片在實驗室條件下受光發熱；而采用電熱膜替代太陽能電池片后，省去了太陽能模擬器及相關儀器的裝配，不僅可以降低實驗室建設投資還可以簡化實驗流程。3、在電熱膜構件的夾層均勻布置有熱電偶溫度傳感器，用于測試夾層平均溫度，可以提高測試結果的準確度。如果采用直接的測試方法，則需在試件兩側表面均勻布置溫度傳感器。這存在一定的弊端：一方面，溫度傳感器與空氣之間存在熱交換，不能準確地反應試件表面溫度；另一方面，在試件表面布置溫度傳感器，會破壞試件表面的空氣流場，這兩方面都會影響測試結果的準確性。【附圖說明】下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的說明。圖1為本實用新型光伏構件傳熱系數測試裝置結構示意圖。圖2為本實用新型電熱膜構件的結構拆分圖。【具體實施方式】請參閱圖1和圖2所示，對本實用新型的實施例進行詳細的說明。如圖1所示，本實用新型所涉及的一種光伏構件傳熱系數測試裝置，所述測試裝置包括室內箱1、室外箱2、試件框3、填充板4、電熱膜構件5、隔風板6、風機7、第一蒸發器8、第二蒸發器9、第一電加熱器10、第二電加熱器11、復數溫度傳感器12、環境空間箱13、空調器14、第一控濕裝置15、第二控濕裝置16、電熱膜供電電源17以及控制與數據采集系統18；所述室內箱1與室外箱2相鄰設置且具有一個重疊面，所述試件框3設置在重疊面上，試件框3上下側設置有填充板4，所述電熱膜構件5設置在填充板4之間；第一蒸發器8、第一電加熱器14設置在室內箱1內；所述隔風板6、風機7、第二蒸發器9和第二電加熱器11設置在室外箱2內；所述風機7設置在隔風板6正下方；所述室內箱1、室外箱2和空調器14設置在環境空間箱13內；所述復數溫度傳感器12分別分布在室內箱1、室外箱2以及環境空間箱13內；所述第一控濕裝置15、第二控濕裝置16、電熱膜供電電源17和控制與數據采集系統設置在環境空間箱18外；所述第一控濕裝置15通過導管與室內箱1連通，所述第二控濕裝置16通過導管與室外箱2連通；所述電熱膜供電電源17與電熱膜構件5相連，所述控制與數據采集系統18分別與風機7、第一蒸發器8、第二蒸發器9、第一電加熱器10、第二電加熱器11、復數溫度傳感器12、空調器14、第一控濕裝置15、第二控濕裝置16以及電熱膜供電電源17相連；重點參閱圖2，所述電熱膜構件5包括電熱膜51、面板52以及背板53，所述電熱膜51的上下兩面分別通過EVA膠黏劑層54與面板52和背板53相粘連。所述電熱膜51上均勻布設有復數熱電偶，各所述熱電偶均連接至控制與數據采集系統18。所述電熱膜供電電源17為交流穩壓電源。其中，將待測光伏構件中的太陽能電池片采用電熱膜51替代電池片即得電熱膜構件5，該電熱膜構件5的封裝步驟為：首先將均勻裝配有熱電偶溫度傳感器的電熱膜51放入層壓機內，通過抽真空將構件內的空氣抽出，然后加熱使EVA膠黏劑熔化，然后將面板52、電熱膜51和背板53粘接在一起，最后冷卻得到“電熱膜構件”。室內箱1的箱壁結構應由均質材料組成。室外箱2的內凈尺寸與室內箱1相同，室外箱2的外壁可采用不吸濕的保溫材料，室外箱2的內表面可采用不吸水、耐腐蝕的材料，試件框3可采用不吸濕、均質的保溫材料。填充板4優選為聚苯乙烯泡沫塑料。隔風板6可以利用隔風板6和設置在隔風板6下方的風機7進行強迫對流，形成沿電熱膜構件5表面自下而上的均勻氣流，隔風板6的寬度可設置與室外箱2內凈寬相同。第一電加熱器10和第二電加熱器11為交流穩壓電源加熱器。溫度傳感器12可采用銅康銅熱電偶，設置在室內箱1、室外箱2以及環境空間箱13時可以懸于空氣中和黏貼在墻體表面，分別測量空氣溫度和物體表面溫度。常見的空調器14為立式分體機或全空氣空調機。第一控濕裝置15、第一控濕裝置16控制室內箱1、室外箱2空氣相對濕度，使其滿足相關要求。電熱膜供電電源17與電熱膜構件5連接，采用交流穩壓電源，輸入功率范圍可調。控制與數據采集系統18用于對各個測試設備的輸出或輸入參數進行采集、分析與控制，控制整個檢測裝置的正常運行，并最終生成檢測報告。測試電熱膜構件時，首先啟動控制與數據采集系統18，設定室內箱1和室內箱2以及環境空間箱13的空氣溫度，啟動電熱膜供電電源17，根據待測光伏構件和電熱膜構件的發電特性設定電熱膜供電電源17的輸出功率。當室內箱1、室內箱2和環境空間箱13的空氣溫度達到設定值后，通過溫度傳感器12監控各控溫點溫度，使室內箱1、室內箱2和環境空間箱13空氣溫度維持穩定。而后通過記錄第一蒸發器8、第二蒸發器9、第一電加熱器10、第二電加熱器11、復數溫度傳感器12、空調器14、第一控濕裝置15、第二控濕裝置16、電熱膜構件5發熱功率和溫度等相關數據，通過相關的計算公式，即可得到待測的光伏構件的傳熱系數。上述一種光伏構件傳熱系數測試裝置的測試方法如下：將待測光伏構件內的太陽能電池片替換成電熱膜，所得結構即為電熱膜構件，電熱膜構件的發熱功率模擬待測光伏構件發熱功率，最終測得的電熱膜構件傳熱系數即為待測光伏構件的傳熱系數；在電熱膜構件的面積A已知的情況下，電熱膜構件的傳熱系數K可通過電熱膜構件室內箱側空氣平均溫度ti、室外箱側空氣平均溫度to、電熱膜平均溫度tS，以及電熱膜構件的發熱功率QS計算得出；由于光伏構件內部的太陽能電池片發熱量較大，在夏季，太陽能電池片的平均溫度高于室內、外空氣溫度，太陽能電池片同時向室內和室外散熱，而室內和室外之間無直接熱交換。因此，在采用電熱膜構件間接測試待測光伏構件傳熱系數時，存在如下的能量平衡關系：QS＝QSi+QSo＝K1(tS-ti)A+K2(tS-to)A(1)；式中，QS——電熱膜構件發熱功率，W；QSi——電熱膜構件向室內箱側空氣的散熱量，W；QSo——電熱膜構件向室外箱側空氣的散熱量，W；K1——電熱膜構件與室內箱側空氣之間的傳熱系數，W/(m2·℃)；K2——電熱膜構件與室外箱側空氣之間的傳熱系數，W/(m2·℃)；tS——電熱膜平均溫度，℃；ti——室內箱側空氣平均溫度，℃；to——室外箱側空氣平均溫度，℃；A——電熱膜構件面積，m2；電熱膜構件傳熱系數K為通過單位面積電熱膜構件傳入室內的熱量與室外、室內溫差的比值，表達式為：K=QSi(to-ti)A=tS-tito-tiK1---(2);]]>由公式(1)可得：tS=QS/A+(K1ti+K2to)K1+K2---(3);]]>把(3)代入(2)得：K=(QS/Ato-ti+K2)K1K1+K2---(4);]]>公式(4)中QS、A、to和ti均為已知參數；因此，只要確定K1和K2的值，即可得出電熱膜構件即待測光伏構件的傳熱系數K；進行兩組實驗，分別記錄實驗終了狀態的室內箱側空氣平均溫度ti、室外箱側空氣平均溫度to、電熱膜構件平均溫度tS，以及電熱膜構件的發熱功率QS，然后聯立一個二維方程組進行計算求解；QS,1=K1(tS,1-ti)A+K2(tS,1-to)AQS,2=K1(tS,2-ti)A+K2(tS,2-to)A---(5)]]>方程組(5)中，QS和tS右下角的數字符號1、2分別表示第一、二組實驗；將把兩組實驗數據代入方程組(5)，K1和K2的值就可以被求解得到，再把K1和K2代入公式(4)即可得到電熱膜構件即待測光伏構件的傳熱系數K。例如，兩組實驗的運行工況分別如下：(1)實驗1：室內箱1平均溫度ti＝20℃，室外箱2平均溫度to＝35℃，電熱膜供電電源17輸入功率QS,1＝200W，環境空間平均溫度＝25℃；(2)實驗2：室內箱1平均溫度ti＝20℃，室外箱2平均溫度to＝35℃，電熱膜供電電源17輸入功率QS,2＝400W，環境空間平均溫度＝25℃。本實用新型具有如下優點：1、本實用新型提供了一種可以間接測試得出光伏構件傳熱系數的裝置，也可為有內熱源的圍護結構傳熱系數的檢測提供參考。由測試結果可以得出光伏構件發熱量與傳熱系數之間的關系，分析光伏構件發熱量對傳熱系數的影響，有助于改進光伏構件的熱物理性能。2、使用電熱膜替代太陽能電池片，實現間接測試其傳熱系數，可以顯著簡化實驗裝置。若采用直接的測試方法，則需在實驗室中增加太陽能模擬器及相關附帶儀器，才能使太陽能電池片在實驗室條件下受光發熱；而采用電熱膜替代太陽能電池片后，省去了太陽能模擬器及相關儀器的裝配，不僅可以降低實驗室建設投資還可以簡化實驗流程。3、在電熱膜構件的夾層均勻布置有熱電偶溫度傳感器，用于測試夾層平均溫度，可以提高測試結果的準確度。如果采用直接的測試方法，則需在試件兩側表面均勻布置溫度傳感器。這存在一定的弊端：一方面，溫度傳感器與空氣之間存在熱交換，不能準確地反應試件表面溫度；另一方面，在試件表面布置溫度傳感器，會破壞試件表面的空氣流場，這兩方面都會影響測試結果的準確性。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是熟悉本
技術領域：
的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本實用新型的范圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本實用新型的權利要求所保護的范圍內。當前第1頁1 2 3