在准动态条件下的玻璃和无镶玻璃太阳能集热器热性能测试.doc

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1、在准动态条件下的玻璃和无镶玻璃太阳能集热器热性能测试1.1 集热器的安装及固定1.1.1 概述集热器的安装与固定应符合6.1.1.11.1.2 集热器的安装玻璃集热器应符合6.1.1.2，无镶玻璃集热器应符合6.2.1.21.1.3 倾斜角玻璃集热器应符合6.1.1.3，无镶玻璃集热器应符合6.2.1.31.1.4 集热器户外定位集热器应安装在户外，面向赤道5o固定位置注意：集热器（或日射强度计）在计算太阳光束落到集热器采光口的入射角时，方位角以正南方向的偏离，应计算在内。大的偏离可以接受，但是将导致太阳光束放射的不对称角度的分布，见图8（参照1.4.6.2）。这也导致集热器入射角的轻微偏离，

2、实际的入射角应该按偏差小于1的标准.。如果是集中型的集热器,需要安装跟踪装置.如果是非成像的固定集热器CPCS,他们需要安装，以便太阳光线落在可接收的角度范围内。1.1.5太阳光线的阴影阴影需与6.1.1.5一致。1.1.6太阳光的发散和反射6.1.1.6 提供了详细资料，上一部分6.1.1.6中提到的太阳光模拟测试不适用于此.1.1.7 热量发散一些集热器的性能对热量发散水平特别敏感。接近集热器的表面温度尽可能接近周围空气的温度，这样可以减少热量发散造成的影响。比如，安装集热器的户外环境应该避开烟囱，冷库，排热装置。防护装置在集热器的前面和后面都很重要。1.1.8 周围的空气速度玻璃集热器要

3、符合6.1.1.8，无镶玻璃的集热器要符合6.2.1.86.3.2 使用仪器6.3.2.1 太阳光发射的的测试测试要符合6.1.2.16.3.2.1.1 日射强度计日射强度计要符合6.1.2.1.1，但6.1.2.1.1.5除外。6.3.2.2 热量发射测量测量要符合6.2.2.26.3.2.3 温度测量测量要符合6.1.2.36.3.2.4 集热器工质的流速测量要符合6.1.2.46.3.2.5 空气速度的测量6.3.2.5.1 概述测量要符合6.1.2.5.16.3.2.5.2 要求的精确性集热器前表面的周围空气速度的测量标准是大概0.5ms-1(无镶玻璃集热器)，和0.25 ms-1(玻

4、璃集热器)。户外周围空气速度很少是常量，狂风经常发生。因此，在测试期间，需要平均的空气速度测量。这个可以用一张测试期间的时间综合表来反映。6.3.2.5.3 传感器的安装如果测试地点平均空气速度低于2 ms-1,那么可以使用风力发电机，并且风力计适用于连续的空气速度的测量。风速计应该安装在一个板上，那样在指向风力发电机的从集热器边缘到风速计0.3米的地方形成一个持续的平面。集热器采光口的平均空气速度与从集热器这边到那边的的空气速度进行核对。在集热器前面采光口100mm的地方和集热器整个表面平均距离的几个地方，一系列的空气速度测量将被采集。平均值将被测定，并且它关系到持续的测量。多风的地区，风速

5、测量要在集热器附近高度为集热器一半的地方。传感器不能挡住风，并且在测试期间不能在集热器上留下阴影。6.3.2.6 压力测试压力测试应该符合6.2.2.61.2.7 流逝的时间时间测试要发符合6.1.2.66.3.2.8 使用仪器/数据的记录仪器要符合6.1.2.7 6.3.2.9 集热器面积集热器面积要符合6.1.2.86.3.2.10 集热器工质容量工质容量要符合6.1.2.96.3.3 测试安装安装要根据6.1.3进行测试6.3.4 户外效率测试1.4.1 安装应根据6.1.4.2来测试1.4.2 集热器的预处理集热器的预处理要符合6.1.4.21.4.3 测试条件以下，将陈述准动态测试法

6、的测试要求。为了促进这种方法的理解和接受，此处推荐的测试次序和其他测试要求与被广泛接受的稳态测试相结合。稳态测试是在大纲6.1和6.2中提到的的测试太阳能热量集热器的方法。 基本上，俩种测试方法都要求有合适的测试数据。因此，推荐的测试顺序也适用于常规的就绪状态。参数辨别就是凭获取及捉取那些测量数据顺序，同就绪状态要求一致。检测方法及推荐的测试顺序，将合并及适用于对有效热容量的评估，太阳光入射角修正，风速及天空温度，都是影响集热器的效率。在集热器参考辨别阶段，使用的是集热器实际有效功率的模拟。考虑到集热器空间的变更和测试期间时间的变更，周围空气速度的平均值将大于1 ms-1少于4 ms-1.如果

7、需要获得足够的风速，可以使用风力发电机。除非有其他的指示,工质的流量将固定在每平方米集热器参考面积的1.02kgs-1 ,在每次测试期间，工质流量应该确定在固定值的1%之内。并且在一个测试期间到另一个测试期间工质流量的变更不应该超过固定值的10%之内。所附的工厂的规格适用于测试其他流量。 有些集热器推荐的工质流量可能接近薄片和快递流动的结合部，这可能造成内部热传送率不稳，造成集热器效率的变化，为了了解集热器的特点，可用重复的方法，即，可以用更高的流量，但着必须在测试结果里注明。工质温度区别小于1.0K将不包括在测试结果中，因为测试器械的精确问题。注意 由于类似动力学的方法是用来尽量减少集热器功

8、率输出时的失误。（不是6.1及6.2中所描述的静态测试功率）低流量温度的有关错误的差别不会带来问题，所以限制到1，0K，温度的差别可以在后期的标准校正中去除。并可以用每天测试的更多数据。6.3.4.4 测试程序为了确定它的效率特性，集热器将在工作温度的范围下进行测试。下面给的符合要求的数据是在至少4个均匀分布的集热器工作温度范围下获得的工质进水温度。如果可能，要选定一个进水温度，这样集热器里平均工质温度要在中午周围空气温度3K内。为了获得准确的测量结果o， 进水温度要保持在露点之上。，这样就避免了板芯里的水冷凝，否则会导致错误的测试结果。在序列类型1和2 的6.2.4.6描述了天气条件。要挑选

9、第2个和第3个进水温度，这样集热器的平均工质温度在集热器最低和最高的工作范围内均匀隔开，温度要在中午采集。无镶玻璃集热器只需要3个工质进水温度。第2个要选择集热器工作范围内接近中间的部分。在序列类型3 的1.4.6描述了天气条件。依据集热器的型号，需选择最高的工质进水温度如6.1.4.4和6.2.4.4所述。每次测试程序结束后，进水温度的改变要记录。在“变化步骤“期间的记录数据不需要包含在测试数据中，在每次测试程序中，进水温度要保持固定在1K。注意1 如果做稳态参数的比较，在要求的期间，需要得到每个工质进水温度至少4个数据点。如果测试条件允许，在中午前后，要得到每个工质进水温度的相同数据。注意

10、2.这里使用的集热器模型，更准确地描述了集热器的性能，简化了4个测量点和独立的数据点的重要性。之后此方法的版本，只需要考虑3个测量点，集热器更加完善的特征导致在集热器上更少的限制，这个测试方法将覆盖更大的集热器范围。RESTRICTIONREDUCED ELIMINATED在测试期间。请按照1.4.5做测量结果。从得到合适的测试结果来确定测试期间。6.3.4.5 测量结果和数据6.3.4.5.1 测试结果取得以下测试结果- 采光面积板芯面积和整个集热器面积- 工质容量- 集热器采光口球形的太阳光射- 集热器采光口的漫射太阳光线- 集热器采光口的入射长波辐射- 集热器直射太阳能的入射角度可以计算

11、出来- 集热器采光口的方位角和倾斜角度的角度（偏差小于1o的标准）- 周围空气速度- 周围空气温度- 集热器入水口热量转换工质的温度- 集热器出水口热量转换工质的温度- 热转换工质的流量1.4.5.2数据获取的要求样板等级：1s到6s平均时间间隔：5到10分钟每个数据行列（记录）要包括一个专有的时间标签（偏差小于1分钟的标准），以便能计算出每一个数据行列中太阳光线照入到集热器的角度（时间段内）见1.1.4说明。.以下行列计算应该在数据库中包含并完成:- 集热器或Q的有效输出能量- 集热器tm时间的派生，比如tin和te的取样间隔时间的派生dtm/dt应及时计算出来，因为它对最终结果有很大的影响

12、。樣板級別和平均間隔是为了得出测量值注意 如果测量系统允许，集热器模型的输出数据和预计的集热器参数的及时计算，对于发现任何错误和问题有很大的作用。如果条件不允许，总的来说，建议在每个测试日后，做一个测试输出对模拟输出的图表。1.4.6. 测试时期1.4.6.1 概述建议测试次序时间为4-5天。至于所有户外的集热器测试，实际的测试天数由测试地实际的天气条件决定。数据记录应该包含所有重要正常的工作条件（充足的变更性和动态范围）以得到非连接的集热器的参数。这个与固定的方式相似（见6.1和6.2），通过进水温度到集热器的改变（在它的设计范围内），4-5 天后将得到足够的数据。这个数据每个测试日都将被计

13、算出来，以下1.4.6.2是指导大纲。1.4.6.2 测试程序的描述：根据1.4.3的要求，最短的测试程序长度需要3小时。在o 条件下的测试顺序根据1.4.4，应在晴天进行操作。它应包括入射角从大于60 降到束辐射值，从正常的入射角到束辐射入射角修正的改变值不超过2%。一个测试程序需要在部分多云的，的条件下进行操作，包括晴朗的天空并且有一些云的条件下。这可以是在提高的工作温度或在o 条件（根据1.4.4）下的测试程序1.4.1. 可选择的测试和斜角的采用 如果斜角的采用被提出来，需要多加额外的一天。这一天期间，集热器要在斜角状态和高的操作环境下进行测试（Day type 4）,附加的测试数据要

14、和扩展的MLR一起提出来。同时，还有其他的集热器参数。注意，扩展的MLR，看1.4.81项下的21.4.6.4 测试数据的评估在下面，是对所述的记录数据匹配性，进行评价的指导在次提示，在评价测试数据的匹配性时，以下标准是合适的Tout-Tin1KTin 稳定在1K在测试期间，固定值要确定在1%，或者从一个程序到另一个程序，固定值要确定在10%.在测试数据评估至少4次预处理阶段，集热器的时间恒量（如果知道），或者不少于15分钟（如果时间恒量不知道），要忽略正确的进水工质温度以保证最初的集热器状态消退，并不影响参数鉴定的结果。也要注意不能将其解释为不排除在测试数据之外。为了清楚起见，在理想化的图表

15、中显示了不同的测试条件下的重要关系，利用数据中包括动态范围在内的大部分资料可以得出可靠的非连接集热器的参数。用于参数鉴定的测试数据的评估将在图表中表现出来并且要包含在测试报告中。图7展示了tm - ta 对G*以便确定在o的条件和高的进水温度下，是否得到充足够的数据。这个数据将提供给F(t)enh和集热器热损失的鉴定所需要的所有信息。 tm - ta * * * * * * * G* 图7 tm - ta 对 G*图8和9展示了是否这个数据包括了光束发射高或低的角足够的数据来确定Kb()，是否获取足够的关于高漫射标准的数据来确定Kd. Gb * * * * * * * * * * * * *

16、* * * * * * G* 图8 Gb 对 1注意：高Gb值（上边的曲线）属于Kb()。低的值属于KdGd * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * G* 图9 Gd 对 G*如果对风速考虑在内，也包括图10。图10展示了理想分布的风速和G*的关系1.4.3描述的风速应该考虑在内tm - ta * * * * * * * * G* 图10 风速对G*1.4.7 测试结果的表述测试结果要用数据格式表的报告来表述，以附件D和附件E 为标准，正文和调整的内容要符合1.（见1.4.8.4）。测试结果要进行比较以产生一套数据点，数据要符合测试条件的

17、要求并且测试数据要提供足够的信息。另外在附件D和附件E中指出，集热器参数鉴定的测量数据应该用4个图表来陈述，即，1.4.6.4项下，1-4个图表：图表7到图表10。图表5表示测量的集热器输出对模拟输出，这也应该包括在测试报告中。入射角修正（IAM）在图6中表述，同在图5或6中指出。 另外，附件D或E 要求集热器性能系数，全套的准动态性能系数在方程式（32）中指出，这也应该包括在测试报告里面。1.4.8 参数鉴定和有用的集热器输出的计算1.4.8.1 集热器参数鉴定工具多重线性回归法(MLR),是非重复的快速的矩阵方法，在大多数具有统计功能的标准程序中是有用的。比如在展开表或者更专业的统计程序中

18、，像MINITAB 或者SISS,线性，在这里指模型需要以和的形式写出来， 参数 乘数写在公式前面。比如：模型 f(x.),g(x.),h(x.) 可以是非线性的。在提供MLR参数鉴定之前，根据任何测试规则，MLR 方法允许从测试数据库里随便挑选数据。数据的挑选可以在几天的测量后获得。注意1 举例来说，这是指，在 条件下，如果考虑到测试要求，测试数据可以从中选取，以进行MLR参数确认。甚至对于一个广义的数据库，运用电脑进行参数确认仅仅需要几秒钟的时间，所以在开发和研究中，制作MLR是经常用到的。注意2在好几年的时间里，一个特别的MLR（广义的MLR）案例也被测试出来，它使数据库不同子集的相同参

19、数的确认有了可能性。这也使之成为可能确认，例如零损失效率不需一个等式和坐标轴l和t，在等式32中，比较不能适应环境并被替代。参数仍然可以被同时运转中的MLR软件加以确认，这对于像ETC。CPC或者未镶玻璃的由单个圆集热管组成的不能用IAM标准等式模拟的集热器特别有用。被导出的IAM结果可以直接用到像TRNSYS，WATSUN或者MINSUN这类的模拟程序中。最近，同时发现，热损系数可以用连续范围内的 T值确认。这解决了T和T2术语之间关联度小的问题。热损系数也可以用如热管集热器或其他设计的有特别热损系数集热器这种方式模拟出来。其他非线性的办法，显示他们减小了在运用MLR办法中的集热器输出功率中

20、的错误，可被作为MLR办法之外的参数确认工具。1.4.8.2 集热器模型这个模型与使用在6.1和6.2中的稳定状态下的基本相同，除了带了另外的修正项外。这里独立的直接辐射和散射，风速，天空温度，入射角的影响和有效的热电容都被模拟。看Annex H可以得到更多的信息。当涉及到集热器的吸热区AA和集热器的采光区Aa（参考Annex J）注意 在辐射期间，简便起见可以使用开氏温度，在其他的地方使用摄氏度。1.4.8.3对不同的集热器类型，集热器模型的使用在1.4.8.2中描述的集热器模型， 概括了市场上大部分可得集热器设计，但除了ICS集热器以外。对于某种类型的集热器（或集热器设计），完整的集热器模

21、型被应用与否，将总体上由参数确认的结果决定，但是对于所有类型的集热器，和系数的使用是必须的，他们的值应该被确定。注意 为了追踪太阳，高集中度的集热器，的混入并不总是明显的，因此应该通过以下给出的参数确定的T比率进行测定。然后被带入等式32，再次确定参数。如果系数应该是包含在集热器的模型中的，他们将被参数确认的T比率（参数值/参数值的标准）测定。相比那些测试结果中表现得参数，T比率应该比2大。如果T比率小于2，（假定输入数据的可变性足够大），这个系数应该设定为0参数确定与可调整的集热器模型应该更新。对于未镶玻璃的集热器，整个集热器模型的使用是必须的。注意二 经验发现，包含电容，散射和入射角修正的

22、完整集热器模型是非常精确的。如果模型与数据不符，在大多数情况下，问题出在集热器，测试安装或者测量法上。1.4.8.4测试结果的图像表现与测试结果的表达相符，当根据6.1和6.2进行测试时，测试结果应该以功率曲线的形式表现出来 作为在工质均温和环境温度之间温度差异的函数，这可以从功率函数中局算出来，等式32， 使用和15%的热散峰， 。参数被设定为0，设定为15度， 在日当午的时候左右调整到固定的操作条件，（等式32.1）。如果风速独立于热损，0损效率被使用到镶玻璃的集热器的模型中，正如1.4.8.3中描述的那样，风速应带入等式使用。如果天空温度独立于热损系数被使用到镶玻璃的集热器中，那么应被带

23、入等式中。对于未镶玻璃的集热器的测试结果的图形表现应该相应地制作出来，但是要参考Annex E乘积应作为Wpeak。注意 通常是负值，因为有效的天空辐射温度总是比环境空气温度低的缘故。当时一个负净长波光照对应一个晴朗的天空条件。1.5有效的热容量的确定。1.5.1 综述有效的热容量C和集热器的时间常数是重要的参数，他们测定了集热器的瞬时效率。一个集热器通常被认为是一些组件的组合体，每个在不同的温度。当集热器工作的时候，每个集热器组件对工作环境的改变回应大不一样，所以考虑整个集热器的有效热容量是很有用的。C5的测定（见等式32）要求有一个足够大的改变量。在测试中，这仅仅通过光照水平的变化来完成，

24、因为进口的温度是根据与6.1和6.2的测试的兼容性要求被固定。1.5.2 程序有效吸热容量的是集热器必不可少的一部分，模拟C5并且等于C/A，在等式32中，热容量是与其它集热参量同时被确定的。在测试过程中集热器应能适应差异足够大的太阳辐射，这样热容量的作用才有意义.通过经验积累出来的数据表明，在多云天气条件下,会使太阳辐射的差异足够大，有效热量的测试值应超过0.005k/s.,当不在测试中发生某种会影响测试结果的情况时，应另外测试一天，以采集更多的数据进行鉴定。1.6 集热器入射角的调节集热器入射角（Kb()表示直射，Kb表示漫射）是集热器必须的组成部分。参照公式32。这些都与集热器其它参量同

25、时发生作用。集热器入射角最基本模式依赖于平的厚金属板集热片，通过下面公式计算： Kb( )=1 - b0(1/cos 1) - 1) （33）后面会提及到 由于各种集热器从不同方向观察入射角度会不一样，因此有必要全方位测量一下入射角，以便调节最好的角度。复杂的单独入射角可以通过计算水平面上对称的KL, KT这两个垂直角度计算来估计。Kb()=KL x KT （33.1）纵向的平面（L）与集热器的光轴平行，横向的平面（T）与集热器的光轴垂直。L与T是入射角在纵面与垂直面各自的投影。,L,T三者的关系可通过以下公式表示：tan2=tan2L+tan2T （33.2）当测量集热器入射角调节器所产生的两个不对称光学平面时，只要与正常角度偏差超过2%，都应将这一数值记录下来。集热器与特殊的入射角调节器的依存关系，可以参照1.4.8.1所述。Kd应为集热器入射角的一固定值。总体信息参照6.1.7所述。附图A （标准化） 耐用性可靠性测试图解关键词：1. 液压源2. 保险圈3. 压力计4. 用螺母封口的流工质密封管5. 无机板芯集热器6. 通风口