在稳定的环境下的未镶玻璃的太阳能集热器热性能测试.doc

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1、在稳定的环境下的未镶玻璃的太阳能集热器热性能测试（包括压力下降）1.2.1集热器固定和位置1.2.1.1 综述运用1.1.1.1中的规范1.2.1.2 固定集热器应该根据生产商说明的方式固定。集热器的固定框架不能挡住集热器的采光口，不应对绝缘边或背部产生明显的影响，除非有其他的说明。（例如，当集热器是与一个屋顶组件一体化的时候）。集热器设计为直接固定在标准的屋面材料可以固定在一个模拟的屋顶侧面。如果是与屋顶一体化的集热器，应该准备一个小比例的集热器固定在一个手工的屋顶上的模型来进行测试.如果固定指示并未具体说明，集热器应该固定在一个绝缘的背衬上，此背衬的材料热传导性达到浓度为，上表面涂上马太白

2、并保持背面通风。注意：匹配的绝缘背衬材料是30mm后的聚苯乙烯泡沫。集热器应该固定住，使其较低的边与当地的地表的高度相差在0.5m以内。不管是管式组建的还是条带状组件的集热器，管之间和带之间都应该保持一定的间距（10mm或者一个直径，选择较小的）进行固定。如果生产商在安装说明中指出了不同的管状或带状的间隔空间，那么就根据这个间距进行安装，如果集热器是运用间隔装置或其他设备固定管之间或带之间的间距进行运送的，那么集热器因该根据运输间距进行测试，同时集热器的几何形状应该在报告中表述出来。流动的热空气，比如那些随着建筑的墙而流动的，是不允许集热器忽略的。集热器在一个建筑物的屋顶测试的地方，集热器应该

3、放置在远离屋顶边缘至少2米左右的地方。许多未镶嵌玻璃的款式的太阳能集热器的性能是模组大小的函数 。如果集热器的固定的组件的面积大于1平米，足够数量的模组应该相互连接使测试系统的采光面积大于3平米。如果集热器是用条状组建组成，组合模组的总面积是大于3平米的。1.2.1.3倾斜角度集热器测试在一定的倾斜角度上进行以使太阳直接辐射的入射角 是小于30度的， 或者在一个倾斜的角度以使入射角的修正值与平常的入射角相比变化小于2%。在考虑倾斜角度时需要在两个角度确定入射角修正值，这优先于测试程序。第53页注意 对于大多数未镶玻璃的集热器，倾斜角和辐射入射角对于集热器效率的影响是小的，未镶玻璃的集热器通常在

4、很低的倾斜度安装。尽管如此在很低的角度时应尽量小心以避免气塞。1.2.1.4 室外集热器的定位集热器的方向应该与1.1.1.4的规定相符。1.2.1.5 遮离太阳直晒集热器应被遮离太阳直射，参考1.1.1.5说明。1.2.1.6散射和反射太阳光照集热器应该散射和反射太阳辐射，参考1.1.1.6说明。1.2.1.7 热辐射一些集热器的性能对热辐射的水平特别敏感。临近集热器的表面的温度尽可能与环境温度相同以减少热辐射的影响。例如，室外集热器的视野不应该包括烟囱，冷却塔或者热排气。对于室内或者模拟的测试，集热器应该被隔离热表面体，例如散热器，空调排气管和机器，也应隔离冷表面，如窗子和外墙。在集热器的

5、前面或者后面的隔离都是很重要的。未镶玻璃的集热器的室内和室外测试的主要不同是长波热辐射。模拟器中的相关长波辐射不应背离+-50wm（室外条件下不背离-100）1.2.1.8 空气流速未镶玻璃的集热器的性能对于集热器临近的空气流速是很敏感的。为了最大化结论的再现性，未镶玻璃的集热器应该被固定以使空气能够自由流过集热器前表面，同时使侧面和背面也无所遮挡。与屋顶一体化设计的集热器可以使它的背部远离风，但是这应写入报道结果中。依据表7所表述的公差，100毫米内的在集热器采光口上以及和集热器采光口平行的平均的环境风速应该在 范围内。如果这些条件在自然的条件下不能达到，应使用人工的风机。如果使用风机，气体

6、的紊乱值应该在20%至40%的范围内以模拟自然风的条件。风力的水平应该在集热器主要边缘大概100mm以上的地方测试。风速应该使用线性的热线风速计在一个大于100hz的频率的条件下进行监控。如果集热器不是直接固定在屋顶或者一个背衬材料上，风速就应该在正面和背面都进行监控。1.2.2使用仪器。1.2.2.1太阳辐射的测量法应用1.1.2.1中给的参数。第54页1.2.2.2 热辐射的测量法1.2.2.2.1长波辐射的测量法一个地面辐射强度计被固定在集热器的平面上以测量整个球面的长波辐射。1.2.2.2.2防范温度梯度的影响使用地面辐射强度计进行测试，它应放置在集热器吸热体的表面，允许在测试之前稳定

7、至少30分钟。1.2.2.2.3防范湿度和潮气的影响应该提供一种方式以防止潮气在地面辐射强度计的内表面聚集，影响读取数值。带干燥器的仪器是需要的。应该在之前观察干燥器的工作条件同时遵守每天的测量次序。1.2.2.2.4防范短波加热的影响应该减小短波太阳能加热的影响。1.2.2.3测量温度根据1.1.2.3测量温度。1.2.2.4集热器工质流速的测量根据1.1.2.4的说明测量流速。1.2.2.5空气速度的测量1.2.2.5.1综述应该根据1.1.2.5.1测量空气的流速。1.2.2.5.2要求的空气速度的精确性。集热器上表面的周围空气速度应该根据不确定性的 标准来测量。在室外条件下，周围的空气

8、条件很少不变，阵风经常发生。因此就要求测试在实验期内的平均空气速度。这可以通过实验周期内各独立时间点的样本值的平均算法得到。注意：应该考虑风速计的起始值为 ，因此风俗小于1ms-1时就会发生很多错误。1.2.2.5.3 固定感应器在集热器采光面10-50mm的地方使用手持式风速计，测量风速同时调整风机。一个永久性安装的风速计应该放置在集热器的一边以监测风机的操作。这个风速计应该固定在一块板上，使之有表面从集热器边缘到风机后0.3m的地方指向风机.第55页注意风速的记录值并非集热器采光口上的风速。一组测量点应9等分在集热器的面积上，然后可以得到平均值。对于没有后绝缘的集热器或者不是固定在绝缘屋顶

9、表面的集热器，空气的流速应该在前后表面加以监测。空气速度的平均值应该使用在关联的数据中。1.2.2.6压力测试应该用一个设备（误差在10pa内或5%的失误率）测量集热器入口压力和跌落在集热器上的压力。如果集热器是用组件组成，跌落的压力应该在每个模组上说明。对于带状的吸热体，压力应该用每米的方式表示出来。1.2.2.7 流逝的时间。流逝的时间应该根据1.1.2.6的方法进行测试。1.2.2.8测量工具/数据记录仪按照1.1.2.7进行操作。1.2.2.9 集热器的面积根据1.1.2.8的说明。1.2.2.10 集热器工质容量根据1.1.2.9进行测量。1.2.3 安装测试安装测试应根据1.1.3

10、进行。1.2.4室外稳定状况下性能测试。1.2.4.1安装测试根据1.1.4.1进行安装1.2.4.2 集热器的预处理。集热器应根据1.1.4.2进行预处理。1.2.4.3 测试条件测试的时间，集热器采光口平面上的净光照应大于650wm-2第56页注意 如果生产商对最大的太阳光照有要求，不小于800wm-2，可以在测试中要求。最大值应该在报道中明确表述。在集热器采光口上的太阳能直接辐射的入射角应在一个范围内，在这个范围内集热器的入射角的修正值与正常入射情况下的值相比保持在2%的范围。入射角修正值被计算出来，集热器在其他角度的性能可以被刻画出来。测试周期内的环境空气速度的平均值，同时计入集热器上

11、空间的改变和时间的变化，表现在1.1.5.5中定义的范围内。除非另有说明，工质的流速应该设定在大约0.04kg/s每平米，保持稳定，变化控制在设定值的+-1%的范围内，且从一个测试周期到另一个测试周期，变化值也不应多于设定值的+-10%。在较低流速下的测试可以根据生产商的说明而进行调整。在一些集热器中，推荐的流速可能是接近接点处转换区的流速。这可能造成内部热转换系数的不稳定，以及测试的集热器效率的变化。为了描画这个集热器以一种再现的方式，需要使用一个更高流速，但是这要在测试结果中清晰的描述。如果测量的工质温度的差异小于1k，那就不需包含在测试结果中，因为相关的问题可能与仪器的精密度有关。1.2

12、.4.4 测试程度集热器应该在它的工作温度范围内、在良好的天气条件下进行测试以测定它的效率特征。给出的满足要求数据点可以通过表7得到。选取一个入口温度，使集热器中的工质的平均温度与环境温度保持在+-3k的差距之内，以得到一个精确的测试值。注意一考虑到工质入口温度会比周围环境的露点温度高，入口温度应该这样选择 ，尽管如此，入口温度不会低于露点温度。第57页表7 热性能测试条件范围测试点 净光照 平均温度 平行于集热器的空气流速是指在差异在吸热体均值和现实环境温度之间的最大的温度。注意二在典型的游泳池的运用中，经常被限定在10k或者更少。对于每个工质的入口温度，至少两个单独的数据点的值应该得到，如

13、果测试条件允许，对于每个工质的入口温度，在午前和午后应得到一个相等的数据值点。后者是不要求的，如果集热器在方位角上被移动以追踪太阳以及在高度上自动追踪太阳。在测试中，应采用在1.2.4.5中描述的测量法。这些将被使用去确定得到了满意的数据点的测试周期。1.2.4.5 测量法以下的数据被测得集热器的总面积AG，和吸热面积AA， 在工作压力的条件下测得。工质容积在集热器面积上的总的太阳光照；在集热器区域的太阳散射光照（适用室外）集热器平板上的长波热辐射（或者露点温度）环境空气流速第58页环境温度集热器入口的工质温度集热器出口的工质温度工质的流速1.2.4.6 测试周期（稳定状态）采用1.1.4.6

14、中给的规范，带入表8中表8在一个测试周期内所测得参数的允许背离。参数符号背离均值量总的短波光照长波热辐射环境温度流体质量比率工质入口温度环境空气流速1.2.4.7结果的表述采用1.1.4.7所给的规范。1.2.4.8集热器输出的计算1.2.4.8.1 综述根据以下等式，使用测试结果去计算效率。通过这个等式可以计算净光照G”应该采用0.85的值，除非生产商能提供一个测定的值第59页是被测定的集热器平面的长波光照是有用的能量输出，由等式计算得出应该使用约等于工质温度均值的值如果流体质量流速m是通过容积流速测量得到，那么在流体流量计中的当时温度的流体密度也可以得到。使用最小平方法，测试数据通过拟和曲

15、线相关联起来，从而得到了表格的效率函数。是通过拟和曲线确定的系数如果找不到测试长波光照E的测试工具，以下的良好天气下的长波模数和测得的露点温度可以被使用确定天空的发射度。露点温度应改根据标准的0.5k的不确定性测得。长波光照是通过以下表达式计算而来。如果集热器是倾斜的，它与天空和地面都会有热辐射交换。倾斜的集热器在角度相关的长波光照为第60页集热器倾斜小于45度时，地面的温度对集热器上的长波辐射影响很小，因为当时，集热器和地面的视角因素仅仅是0.15。在这种情况下，等式24可以被写作因此，当集热器放置在室外时，在等式19中，集热器平面上的长波光照E是等于E。注意一：在光照在一个温度为0k的表面

16、上时，正的值是呈下降的趋势的注意二：当计算时需要用到等式231.2.4.8.2 被集热器截取的太阳能。被集热器截取的太阳能是AG”，所以这种情况下有1.2.4.8.3 温度差异的减少以取代G，采用1.1.4.8.3中的规范1.2.4.8.4 瞬时效率模数1.2.4.8.4.1综述以取代G，采用1.1.4.8.4.1中的规范1.2.4.8.4.2瞬时效率以取代G，采用1.1.4.8.4.2中的规范1.2.4.8.5集热器输出的图片表述以取代G，采用1.2.4.8.5中的规范1.2.5 使用太阳光照模拟器的稳定状况下的效率测试1.2.5.1综述采用1.1.5.1的规范1.2.5.2 太阳光照模拟器

17、采用1.1.5.2的规范1.2.5.3 测试安装说明在1.1.5.3中1.2.5.4 集热器的预处理说明在1.1.5.4中1.2.5.5 测试程序为了测定集热器的效率特性，测试温度应该分布在工作温度的范围。为了得出的精确的测定值,应该选定进水的温度，这样集热器里流体的平均温度将控制在周围气温的3K内.热性能的测试条件在表7中有详细说明.测试过程中，应该根据1.2.4.5指示记录测量结果.1.2.5.6太阳光模拟的测试的测量结果测量结果应该与1.1.5.6一致1.2.5.7 测试周期测试周期应该遵照1.1.5.71.2.5.8 测试条件测试条件要与1.1.5.8一致1.2.5.9 结果的计算与陈

18、述结果要符合1.1.5.91.2.6有效热量和集热器时间常量的确定1.2.1.1 概述有效热量和集热器的时间常量是决定瞬时性能的重要参数。通常，集热器可以被认为是不同温度的多块集热片组成。当集热器工作时，每块集热器组件在变化的工作条件下有不同的反应，所以考虑整个集热器的有效热量是有用的。但是，有效热量依赖于工作条件 并且它不是有唯一值的参数。一些不同的测试方法被用来测试集热器的有效热容量，并且相差很大的测试方法得到的是很相似的测试结果。正像没有唯一的有效热容量值一样，集热器也没有唯一的总时间常数。大部分集热器，反应时间的主要影响因素是工质流量。其他集热器部件按不同时间反应得出的有效总时间常量依

19、赖于工作条件1.2.1.2 有效热容量的确定集热器的有效热容量C（用焦耳每开氏温标表示）可以用和来表示，集热器的每个元素（板芯，热移动工质）的重量（用千克表示），乘以各自有效热量（用焦耳每千克开氏温标表示） (27)有效热容量还可以按附件G中描述的适用程序来测量。1.2.1.3 集热器时间恒量的的测试程序测试程序应该与1.11.3一致。1.2.1.4 集热器时间恒量的计算时间恒量的计算要与1.1.1.4一致1.2.7 入射角的修正（可选择）1.2.7.1 General 概述因为太阳光束入射不接近常态，所以方程式式（21）中的效率o可以用Ko来替代，K是指入射角修正。 tm - ta =Ko（

20、1-buu）-(b1-b2u)（28） G图6 展示了在无镶玻璃集热器中，典型的入射角K的变化，这些集热器入射角是不对称的，入射方向的详述在1.1.7.1中关键词：1. 入射角修正K2. 入射角（度） 图6 典型入射角修正对于在此条款中表述的测试程序，入射角修正的意义在于集热器的热效率值决定于正常或接近正常的入射条件。因此，它们截取的效率曲线和o相同为了确定K的值，单独的测试法需要操作，以根据方程式（28），使集热器的性能在宽的条件范围内或一天时间内得到预测。1.2.7.2入射角修正测试的太阳光束模拟1.1.7.2中提供了祥述1.2.7.3 Test procedures测试程序1.1.7.3

21、中提供了详述1.2.7.4 集热器入射角修正的计算不管用在1.2.7.3里提到到哪种实验方法，集热器的热效率将由入射角的每个值决定。无镶玻璃集热器，只需要一个50o度的入射角。使用这种方法的额定标准要求K非常接近周围的空气温度，所以(tm - ta)0K和 效率之间的关系是 （）K=（29） o 因为o已经根据Y轴截取的效率曲线获得，K的值可以根据不同的入射角计算出来（看1.2.7.3）。如果平均工质的温度不能控制在周围空气温度1K内，K的值可按以下公式算出。 tm - ta（）+ (b1-b2u) G K= (30) o（1-buu）Y截取的值是效率值，这样使平均的工质温度控制在与空气温度相同，因此，这些值将被用在方程式28中计算出不同的K1.2.8 穿过集热器的压力确定如果穿过集热器的压力是要求确定的，请根据附件操作。