在穩(wěn)定條件下的玻璃集熱器熱性能測試

1、在穩(wěn)定條件下的玻璃集熱器熱性能測試（包括壓力下降）集熱器安裝及位置1.1.1.1 總則集熱器安裝的方式將對(duì)熱性能的測試結(jié)果有影響。因此要測試的集熱器應(yīng)按至的方式進(jìn)行安裝。1.1.1.2 集熱器邊框安裝集熱器邊框安裝不應(yīng)該影響集熱器的光的攝取，也不應(yīng)對(duì)保溫層有顯著影響。除非有另外的規(guī)定（比如， 集熱器是整體屋面安裝的一部分），就應(yīng)采取開放式的安裝結(jié)構(gòu)以便空氣能在集熱器前部和背部自由流通。集熱器邊緣應(yīng)以與地平面不少于0.5米的距離來進(jìn)行安裝。當(dāng)集熱器在建筑物的屋頂上測試時(shí)，應(yīng)距離屋頂邊緣至少2米。第29頁1.1.1.3 斜角對(duì)集熱板斜角的測試，要求集熱板的入射角度修正的變化不能超過正常入射值的正負(fù)

2、2 %。對(duì)于單面玻璃平板集熱器，若集熱器采光面積上的直接陽光照射的入射角小于20°，則可以滿足測試要求。對(duì)于大多集熱板，斜角的影響很小，但對(duì)于專業(yè)的集熱板如合成的加熱管來說，斜角的變化很重要。1.1.1.4 室外集熱器的定位集熱板或許會(huì)朝赤道方向安裝在室外固定的位置，但是這樣會(huì)導(dǎo)致可接受的入射角范圍在測試有效時(shí)間內(nèi)被限制。更有效的方法是通過人工或者自動(dòng)方法讓集熱板跟隨太陽定位。太陽直射的影子測試地方應(yīng)沒有影子把集熱器遮住，在太陽照直射下進(jìn)行測試。1.1.1.6 太陽反射和漫射為了分析室外測試結(jié)果，可以假設(shè)太陽光不是太陽直射，而是半球型的太陽照射到集熱板上。為了將這種假設(shè)偏差減到最小，

3、 在測試時(shí)，集熱器械應(yīng)安裝在周圍沒有太多障礙物，沒有太多來自周圍建筑或建筑表面的太陽輻射到的地方。對(duì)其他一些類型的集熱器， 如真空管集熱器，減少太陽輻射反射到集熱板的正面和背面同等重要。集熱器照射面的阻礙部分不能超過5%，尤其重要的是避免周圍建筑或者大的障礙物與集熱器形成一個(gè)水平線大于15。的對(duì)邊角。對(duì)大多粗糙表面反射，如草、風(fēng)化的混泥土、碎屑通常是較低的反射系數(shù)，所以在測試中不會(huì)有什么問題。集熱器表面應(yīng)避免有大量玻璃、 金屬或者水。 大部分太陽模擬器所發(fā)的光束僅僅是近似的太 陽直射。 為了簡化模擬陽光照射， 有必要減少太陽反射。 可以通過在測試室將集熱器表面涂 黑（低反射系數(shù)）來達(dá)到。1.1

4、.1.7 熱輻射一些集熱器性能對(duì)熱輻射程度反映特別敏感。 為了將熱輻射的影響減到最小， 靠近集熱器表 面的溫度要盡可能的與周圍的空氣溫度接近。 例如：室外測試環(huán)境應(yīng)不包括：煙囪、冷卻塔 和熱排放。 對(duì)于室內(nèi)和模擬器測試， 集熱器受到熱表面如散熱器、 空調(diào)輸送管和機(jī)器的保護(hù)， 并且受到冷表面如窗戶和外墻的保護(hù)。對(duì)集熱器的前后面防護(hù)都很重要。1.1.1.8 空速很多集熱器對(duì)空速反映很敏感。 為了使測試結(jié)果再現(xiàn)性最大化， 集熱器要安在自由通風(fēng)的地 方，風(fēng)可從集熱器表面、側(cè)面通過。這里說的空速，是與集熱器采光面積平行，并需符合1.1.4.3 中所定義。 如果需要， 可用人工風(fēng)機(jī)取得這些空速。 所設(shè)計(jì)安

5、裝在屋頂?shù)募療崞鲬?yīng)該 保護(hù)其背面不被風(fēng)吹倒。 如果這樣，需注明在測試結(jié)果里。第 30 頁1.1.2 使用儀器1.1.2.1 太陽輻射測試1.1.2.1.1 日射強(qiáng)度計(jì)6.1.2.1.1.1 概況A等1或更好，如在IS09060中所描述，日射強(qiáng)度計(jì)是用來測量來自太陽與天空的全球短 波輻射。 可遵照列明在 ISO/TR9901 中推薦的操作方法。 在每次使用日射強(qiáng)度計(jì)測量之前需 要檢查屋頂上的塵土、臟物，如果有必要，則需清理。A等1或更好的配備蔭蔽環(huán)的日射強(qiáng)度計(jì)或配備日溫計(jì)的日射強(qiáng)度計(jì)，可以用來測量短波漫輻射。6.1.2.1.1.2 溫度梯度 /傾斜度影響的預(yù)防在測試過程中使用日射強(qiáng)度計(jì)需要放在一

6、個(gè)方便的測試位置并且在測試數(shù)據(jù)之前至少30分鐘使其平衡。6.1.2.1.1.3.潮濕、霧氣影響的預(yù)防所用的日射強(qiáng)度計(jì)應(yīng)具備防止霧氣積聚的功能，霧氣積聚在強(qiáng)度計(jì)表面會(huì)影響讀數(shù)， 要求使用配有干燥器工具。干燥器需定期的檢查其使用情況。6.1.2.1.1.3 紅外線輻射影響日射強(qiáng)度計(jì)精度的預(yù)防3卩m波長紅外1°以內(nèi)。在 這樣安裝日射強(qiáng)度日射強(qiáng)度計(jì)通常用來測量太陽模擬器的輻射強(qiáng)度，減少來自模擬器光源超過 線輻射讀數(shù)的影響。6.1.2.1.15 裝室外日射強(qiáng)度計(jì) 安裝日射強(qiáng)度計(jì)時(shí)，其感應(yīng)器應(yīng)裝成共面的，集熱器采光面積平面公差正負(fù)在 測試期間的任何時(shí)候，日射強(qiáng)度計(jì)都不能有影子遮住集熱器采光面積。

7、計(jì)是為了接收到與反射在集熱器上一樣的陽光輻射，以及接收到同樣水平的指引和漫射。對(duì)于一個(gè) 50°的入射角，當(dāng)測量太陽輻照時(shí)，正負(fù)1°的偏差都會(huì)導(dǎo)致 2%的錯(cuò)誤。對(duì)于室外測試， 日射強(qiáng)度計(jì)應(yīng)安裝在集熱器的半高度位子。 日射強(qiáng)度計(jì)的主要部份和接線盒 露出來的導(dǎo)線應(yīng)遮住來減少電子連接線的陽光受熱。 更要小心的是，要減少把太陽能集熱 器上的反射到的能量再輻射到日射強(qiáng)度計(jì)上去。第 31 頁1.1.2.1.1.6 日射強(qiáng)度計(jì)用在太陽輻射模擬器上 日射強(qiáng)度計(jì)可能用來測量集熱器采光面積上的模擬陽光輻射的分布及模擬陽光隨著時(shí)間如 何變化（見 ）。也可選擇其它類型的輻射探測器，前提是要先對(duì)其模擬

8、太陽輻射能力 進(jìn)行評(píng)估和校對(duì)。安裝日射強(qiáng)度計(jì)時(shí)，其感應(yīng)器應(yīng)裝成共面的。集熱器采光面積平面公差的正負(fù)在1°以內(nèi)。在測試期間的任何時(shí)候，日射強(qiáng)度計(jì)都不能有影子來遮住集熱器采光面積。 這樣安裝日射 強(qiáng)度計(jì)是為了接收到與反射在集熱器上一樣的陽光輻射，以及接收到同樣水平的指引和漫 射。使用的這些方法和設(shè)備都是為了在測試期間隨著時(shí)間對(duì)其模擬輻射所產(chǎn)生的變化得到更好 證實(shí)其給到的精確數(shù)據(jù)。舉例來說， 對(duì)于大多數(shù)經(jīng)常使用的太陽能模擬器， 用一個(gè)密封電波拋物面反射器的電弧當(dāng)作 光源， 如在室外測試中提到的一樣， 就是把日射強(qiáng)度計(jì)安裝在通常的測試位置， 即集熱器的 半高位子就很合適了。特別是當(dāng)電燈排是由

9、不能控制的電力網(wǎng)供電并來自三個(gè)不同的分相。 推薦使用那種在每次測試期間都沒有裝備穩(wěn)定的電源和綜合的供電電壓的太陽能模擬器。 裝 有穩(wěn)定供電的太陽能模擬器， 在每次正常的測試情況下， 不需要綜合的模擬輻射就能夠使供 電電壓控制在正負(fù) 0.5%以內(nèi)。對(duì)于大多數(shù)類型的太陽能模擬器來說 , 在每次測試期間 , 模擬 太陽能輻射的空間綜合值和綜合供電電壓之間的關(guān)系是可以發(fā)現(xiàn)得到的。在所有的情況下， 要確保使用充分說明及長壽命特點(diǎn)的燈。1.1.2.1.2 太陽直接輻射入射角的測試太陽直接輻射入射角的測試用的簡單的設(shè)備是在劃有標(biāo)度的同心環(huán)的平板上安裝一標(biāo)準(zhǔn)指示器。指示器投出的陰影長度可用同心環(huán)來測量并用來測

10、定入射角。這種設(shè)備可安裝在集熱器的平面上及集熱器的一側(cè)。1.122熱輻照測試1.1.221室外熱輻射測試室外熱輻照變化在集熱器測試中通常不被重視，但可以在集熱器采光面積的平面上和集熱器半高度的一側(cè)安裝日射強(qiáng)度計(jì)來測定集熱器采光面積上的熱輻照。熱輻射測試和太陽模擬器測定與中提到的室外測試一樣，對(duì)于熱輻照可用日射強(qiáng)度計(jì)來測試。為了減少對(duì)陽光或是對(duì)模擬陽光輻射的影響，日射強(qiáng)度計(jì)應(yīng)有良好的通風(fēng)。對(duì)于室外測試來說，熱照射可以10 Wm- 2的偏差標(biāo)準(zhǔn)來決定。6.1.2.2.2.2 計(jì)算在集熱器采光面積上的熱輻射是可以通過溫度測試，表面發(fā)射測試，輻射系數(shù)來計(jì)算的，但前提是集熱器在測試中的所有的信息和接收器

11、都是可識(shí)別的。在集熱器表面的入射輻射 （標(biāo)示1）,給到一個(gè)熱表面（標(biāo)示 2）,第32頁（1）或更有用的是可給到一個(gè)額外的熱輻射（與其相比較，如果表面2在環(huán)境溫度下有一個(gè)完美的黑色主體就可以呈現(xiàn)）。九(巳7?-切(2)課本上的輻射傳熱里有說到輻射視角系素。在集熱器采光面積上的熱照射也可通過多個(gè)小立體角焦距得出的一系列的測量來計(jì)算。用日射強(qiáng)度計(jì)即可做這種測量，不需要用濾光器來簽別整個(gè)照射熱成份。6.1.2.3 溫度測量概要太陽能集熱器測試中有三種溫度測量是必須的。他們分別是集熱器進(jìn)出水口的液體溫度及環(huán)境空氣溫度。它們對(duì)測量精確性和環(huán)境的要求都有所不同，因此使用測量溫度的傳感器 和相關(guān)設(shè)備都是不太一

12、樣的。6.123.2 傳熱液體進(jìn)給溫度的測量（t in）6.12321 精確度的要求集熱器進(jìn)水口的傳熱液體溫度以0.1K的偏差標(biāo)準(zhǔn)來測量，但為了確認(rèn)溫度不會(huì)隨著時(shí)間而漂動(dòng)，要求達(dá)到一個(gè)正負(fù)0.02K更加好的分辨力的溫度信號(hào)。對(duì)于集熱器所有的測試都需要這種分辨力（即從超過0C到100C）,所有這些都要求特別精確，并通過數(shù)據(jù)自動(dòng)測定來記錄，因?yàn)橐蠓直媪Φ囊徊糠菰?000或12比特?cái)?shù)字系統(tǒng)。1.12322 安裝感應(yīng)器溫度測量感應(yīng)器應(yīng)安裝在不超過離集熱器進(jìn)水口200mm的地方，而保溫層應(yīng)裝在感應(yīng)器的管道組上下游附近。如果感應(yīng)器有必要安裝在離集熱器進(jìn)水口200mm的地方，要測試并證實(shí)測量液體溫度不會(huì)受

13、到影響。為確保測量溫度時(shí)液體得到混合，需要在感應(yīng)器上邊安裝一個(gè)彎曲的管道系統(tǒng)，一個(gè)孔或是一臺(tái)液體混合設(shè)備，感應(yīng)器探測器應(yīng)裝在上邊，管道里的流程上升（為了阻止感應(yīng)器旁邊的空氣被截留）在圖表 1有說明。第33頁尺寸： m m主要部份：1. 溫度傳感器 （te T）2. 彎曲管道系統(tǒng)或是混合設(shè)備3 太陽能集熱器4彎曲管道系統(tǒng)或是混合設(shè)備5溫度傳感器 （ tin T）圖表 1- 推薦測量傳熱液體進(jìn)出溫度傳感器位置。6.1.2.3.3 傳熱液體溫度差異化確定（T）集熱器進(jìn)出流程的溫度（ T）差異以v 0.05K的偏差標(biāo)準(zhǔn)來決定。偏差標(biāo)準(zhǔn)接近0.02K可達(dá)到現(xiàn)代設(shè)計(jì)美觀并校準(zhǔn)的傳感器要求 , 因此可合理精

14、確的測到 1K 或 2K 傳熱液體溫度差 異。 Delta-T 感應(yīng)器可在相應(yīng)溫度范圍得到校準(zhǔn)。1.1.2.3.4 周圍空氣溫度測量（ ta）1.1.2.3.4.1 要求的精確度周圍或四周的空氣溫度以 0.5K 的偏差標(biāo)準(zhǔn)來估算。6.1.2.3.4.2 安裝感應(yīng)器對(duì)于室外測量， 傳感器不應(yīng)受直接或反射陽光照射，可通過使用白色的，通風(fēng)良好的，最好就是帶有強(qiáng)迫通風(fēng)的掩蔽物來遮住。 掩蔽物本身也需要被遮住， 并安裝在集熱器的半高位子， 但至少要高出地面 1 米以上，確保不會(huì)受到地?zé)嵊绊憽Ｑ诒挝锟砂惭b在集熱器的一側(cè)，但不遠(yuǎn)于 10 米。如果集熱器上的風(fēng)是風(fēng)機(jī)強(qiáng)制發(fā)出來的， 風(fēng)機(jī)出口處的空氣溫度就可以測

15、量得到，但要確認(rèn)這個(gè)溫度不超過環(huán)境空氣溫度正負(fù)1K。第 34 頁 集熱器液體流量測量總的流量可以通過兩種任選其一的方法來測定， 一種是可以直接測定， 另一種是在知道密度 的前提下， 可以通過流量容積與溫度來測定。 對(duì)總體單位時(shí)間， 流量偏差標(biāo)準(zhǔn)可以在測定值 的正負(fù) 10之間。在集熱器測試過程中，測試流量及溫度的流量表需要校準(zhǔn)。注意：在容積式流量計(jì)里的液體溫度需要非常準(zhǔn)確， 以確保生產(chǎn)商在測定過程中對(duì)總的流量 的測定的準(zhǔn)確性。1.1.2.5 空氣流動(dòng)速度測定1.1.2.5.1 概況但空氣流動(dòng)的方向的影響不會(huì)集熱器上的空氣流動(dòng)速度越快，集熱器的熱量損失就越多， 太大。因此測試中，很少涉及空氣流動(dòng)方

16、向。集熱器上的氣象風(fēng)速與空氣流動(dòng)速度之間的關(guān)系取決于測試裝置安裝的地方， 因此氣象風(fēng)速 對(duì)集熱器測試不是一個(gè)很有用的參數(shù)。 用空氣流動(dòng)速度來測定集熱器， 或許可以很清楚地定 義測試條件。1.1.2.5.2 準(zhǔn)確性要求對(duì)室內(nèi)與室外的測試，集熱器前表面周圍的空氣流動(dòng)速度以0.5ms-1 的偏差標(biāo)準(zhǔn)來估算。室外周圍的空氣流動(dòng)偶爾比較穩(wěn)定，但頻繁的有陣風(fēng)。 ，因此，測試過程中的空氣流動(dòng)速度測 得一個(gè)平均數(shù)就可以。 這個(gè)平均值可以通過算術(shù)平均值求得， 或者測試過程中綜合時(shí)間求得。1.1.2.5.3 集熱器上安裝感應(yīng)器測定氣流速度在室內(nèi)測試期間， 從集熱器一端到另一端的空速會(huì)不同。 因此需要在距集熱器采光

17、面積前的10mm-50mm ，以及在集熱器相等的空間位置上做一系列的空速測定。可以確定一個(gè)平均值。 為了不擋住集熱器采光面積， 室內(nèi)的風(fēng)速測試可以在一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn) 定的條件下并在性能測試點(diǎn)前或后來測試。當(dāng)在風(fēng)速低于 2ms-1 每秒的室外測試時(shí)， 需要用人造鼓風(fēng)機(jī)， 并且風(fēng)速計(jì)適合空氣速度連續(xù) 測試。風(fēng)度計(jì)需安裝在一塊板上，那樣就有持續(xù)的風(fēng)從集熱器邊緣到風(fēng)速計(jì)背后的 0.3 米處 吹過。需要檢測集熱器采光面的統(tǒng)一風(fēng)速。用手將風(fēng)速計(jì)提高距集熱器采光面板上 10 到 50mm，當(dāng)調(diào)整人造鼓風(fēng)機(jī)時(shí)可以測定風(fēng)速。在有風(fēng)的地方， 風(fēng)速的測試可以在距集熱器半高位子處測得。 在測試期間， 感應(yīng)器不要投下 影

18、子在集熱器上，也不用防護(hù)措施保護(hù)感應(yīng)器以防被風(fēng)吹倒。 注意：風(fēng)速記錄值與集熱器采光面積上的空速不相等。第 35 頁1.1.2.6 耗用時(shí)間耗用時(shí)間以不超過 2%的偏差標(biāo)準(zhǔn)來估算。6.1.2.7 使用儀器 /數(shù)據(jù)記錄器儀器或設(shè)備系統(tǒng)的最小規(guī)模分配決不能超過要求的偏差標(biāo)準(zhǔn)。 舉例來說， 如果要求的偏差標(biāo) 準(zhǔn)為0.1K,最小規(guī)模分配就不能超過 0.2 C .數(shù)字技術(shù)和電子積分器應(yīng)有一個(gè)與估算值相 等或是多于 0.1%的偏差標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字記錄器或類似產(chǎn)品應(yīng)有一個(gè)誤差等同于或多于全部讀數(shù)的0.5%,并有一個(gè)1s或更少的時(shí)間常數(shù)。峰值信號(hào)指示應(yīng)在總標(biāo)度的50%和 100%之間。記錄器的輸入電阻要比感應(yīng)器電阻大于100%倍，或比任何一個(gè)要高出 10M Q .6.1.2.8 集熱器面積集熱器面積 （包括板芯 , 總