太陽能空氣集熱器熱性能試驗方法（GB/T 26977-2011）

1范圍 　　本標準規(guī)定了太陽能空氣集熱器熱性能的試驗方法及計算程序。 　　本標準適用于利用太陽輻射加熱、有透明蓋板、傳熱工質為空氣的只有單一人口和單一出口的平板型太陽能空氣集熱器（以下簡稱平板型集熱器），以及傳熱工質為空氣的非聚光型全玻璃真空管型太陽能空氣集熱器（以下簡稱真空管型集熱器）。 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 　　GB 3100國際單位制及其應用 　　GB/T 4271太陽能集熱器熱性能試驗方法 　　GB/T 12936太陽能熱利用術語 　　GB/T 19141家用太陽熱水系統技術條件 　　JJG 458總輻射表 　　JJG 1032光學輻射計量名詞及定義 　　ISO 9060太陽能用于測量總輻射和直接輻射的側量儀表技術要求與分類（Solar energy-Specification and classification of instruments formeasuring hemispherical solar and direct solar radiation) 　　ISO 9488:1999太陽能術語（Solar energy-Vocabulary) 　　3術語和定義 　　GB 3100、GB/T 12936、GB/T 19141、JJG 1032和ISO 9488:1999界定的術語和定義適用于本文件。 　　4符號與單位 　　本標準使用的符號及單位見附錄A。 　　5集熱器的安裝與場所 　　5.1集熱器試驗臺架 　　集熱器試驗臺架不應遮擋集熱器的采光面，不應影響集熱器背面、側面和集熱器進出口的隔熱保溫。臺架應采用開放式結構，不影響空氣沿集熱器各個面的自由流動。集熱器的最低邊離地面不應小于0.5m。在屋頂上試驗時，臺架距屋頂邊緣的距離應大于2m。 　　集熱器試驗臺架應能手動或自動跟蹤太陽方位角或高度角。 　　5.2傾角 　　對于僅跟蹤太陽方位角的試驗臺架，安裝集熱器時應使采光面與水平面的傾角為當地緯度±5°，但不應小于30°。 　　集熱器也可以根據生產廠家的要求和實際安裝的傾角進行試驗。 　　5.3集熱器方位 　　可通過手動或自動的方法使集熱器跟蹤太陽的方位角。 　　5.4直接輻射的遮擋 　　在試驗期間，不應有任何陰影投射到集熱器上。 　　5.5散射輻射和反射輻射 　　試驗場所周圍應無反射比大于0.2的物體。試驗期間，周圍物體表面不應有明顯的太陽輻射反射到集熱器上，天空內不應有遮擋陽光直射集熱器的物體。 　　5.6熱輻射 　　鄰近集熱器物體的表面溫度應接近環(huán)境溫度，以避免周圍物體熱輻射（紅外）對集熱器的影響。 　　5.7風 　　集熱器應安裝在風能夠自由通過其采光面、背面和側面的地方，與采光面平行的平均風速應保持在8.3.2所規(guī)定的范圍內。 　　6儀器與測量 　　6.1太陽輻射測量 　　6.1.1總輻射表 　　應使用符合ISO 9060規(guī)定的一級總輻射表對來自太陽和天空的全部輻射進行測量。 　　6.1.1.1防止溫度梯度影響 　　總輻射表在進行數據采集前應放置于典型的試驗位置至少30min，以使總輻射表與所處環(huán)境達到熱平衡。 　　6.1.1.2防止?jié)駳庥绊? 　　應采取適當措施防止?jié)駳庠诳傒椛浔砩夏Y而影響其讀數，總輻射表應帶有易于檢驗的干燥劑，在每次測量前后都應對干燥劑進行觀察，確認其有效。 　　6.1.1.3總輻射表的室外安裝 　　總輻射表傳感器的安裝應與集熱器采光口平行，兩平面平行度相差應小于±1°。在試驗期間，總輻射表不得遮擋集熱器采光口?？傒椛浔響惭b在能夠接受到與集熱器相同直射、散射和反射太陽輻射的地方。 　　在室外試驗時，應將總輻射表座體及其外露導線保護起來，以防被太陽曬熱。應減少集熱器對總輻射表的反射和再輻射。 　　6.1.1.4校準周期 　　總輻射表應根據JJG 458的規(guī)定進行校準。 　　6.1.2直接日射入射角的測量 　　直接日射人射角可用日唇測量，日唇應安裝在集熱器平面的一側。 　　6.2熱輻射測量 　　在集熱器試驗中一般不考慮室外熱輻照度的變化對集熱器測試的影響。可以在集熱器采光口平面一側的中間位置安裝地球輻射表以測定集熱器采光口上的熱輻照度。 　　6.3溫度測量 　　6.3.1空氣進口溫度（ti)測量 　　6.3.1.1測量準確度 　　空氣進口溫度的測量準確度應為±0.2℃。 　　6.3.1.2傳感器的安裝 　　6.3.2空氣進出口溫度t0測量 　　集熱器進出口溫度差的測量準確度應為±0.2℃。 　　6.3.3環(huán)境空氣溫度（t1)測量 　　6.3.3.1測量準確度 　　測量環(huán)境空氣溫度的準確度為±0.5℃。 　　6.3.3.2傳感器的安裝 　　在室外試驗時，環(huán)境溫度傳感器應安置在距被測集熱器10m以內的白色百葉箱中。百葉箱安裝高度應為集熱器中間的高度，但百葉箱的距地面高度不應小于1m。 　　若使用風機驅動空氣流過集熱器時，風機出口溫度與環(huán)境空氣溫度的差應在±1℃以內。 　　6.4濕度測量 　　6.4.1測量準確度 　　空氣進口濕度（RH）的測量準確度應為±2%(10％一90%)。 　　6.4.2傳感器的安裝 　　濕度傳感器安裝在空氣進口、處。 　　6.5空氣質量流量測量 　　6.5.1測量準確度 　　空氣質量流量測量的準確度應為±3%, 　　6.5.2流量計的安裝 　　流量計的安裝如圖2所示。為保證測量準確度，其進口段1和出口段1的長度應不小于5D，進口段2和出口段2應不小于3D。 　　6.6風速測量 　　隨著流經集熱器的空氣流動速度增加，集熱器的熱損失相應增加，但是風向對于熱損失的影響還不清楚，因此在集熱器效率測試中不測量風向。 　　進行室外集熱器試驗時，空氣流速很少為常數，應取試驗期間的平均風速，空氣流速測量的準確度應為±0.5m/s。 　　6.7時間間隔(At)測量 　　時間間隔測量的準確度應為±0.2%。 　　6.8測量儀器及數據記錄儀 　　測量儀器及測量系統的最小刻度不應超出規(guī)定準確度的兩倍。 　　數據處理技術或電子積分儀的準確度應等于或優(yōu)于測量值的±1.0%， 　　模擬和數字記錄儀的準確度應等于或優(yōu)于總量程的±0.5%，時間常數應等于或小于1s。峰值信號指示應在總量程的50％一100％之間。 　　6.9集熱器面積的測量 　　集熱器面積（總面積、采光面積、吸熱體面積或輪廓采光面積）的測量準確度應為±0.1%。 　　7試驗臺架 　　7.1總體結構 　　圖2給出了太陽能空氣集熱器試驗臺架示意圖。 　　7.2傳熱工質 　　在試驗期間空氣工作的溫度和溫度范圍內，由于傳熱工質一般為濕空氣，其密度和比熱容按式（2)計算： 　　7.3管道布置與組裝 　　管道推薦為圓形，外層需作良好的保溫及防濕處理。 　　從空氣溫度調節(jié)器出口到集熱器進口之間的管道應保持最短，以減少環(huán)境對工質進口溫度的影響。但也應充分考慮空氣進口段及各種傳感器位置對流動的影響。 　　溫度、壓力及流量的測量點和集熱器進出口之間的管道應采用隔熱和防曬反射涂層進行保護，使管道內的溫降不超過0.5℃。 　　在流量計或風機的人口前安裝空氣過濾器。 　　空氣的泄漏對流量測量有很大影響，應密封除空氣集熱器外的所有聯接處，使空氣泄漏小于額定工作量的1%。 　　7.4風機及流量控制裝置 　　根據集熱器的工作特點，在如圖2所示的測試臺架上設置兩個變頻風機，當集熱器在正壓下工作 　　時，用變頻風機1提供氣流，當集熱器在負壓下工作時，用變頻風機2提供氣流。 　　安裝在空氣集熱器試驗回路中的風機，應不影響集熱器溫度控制或溫度測量。 　　試驗期間，在任何進口溫度下，風機及流量控制裝置應能維持穩(wěn)定的流量，流量的變化范圍應穩(wěn)定在±3％以內。 　　7.5空氣溫度調節(jié) 　　集熱器試驗回路應在集熱器工作的溫度范圍內，具有保持集熱器進口溫度恒定的能力，同時應避免集熱器進口溫度的漂移。 　　8室外穩(wěn)態(tài)效率試驗 　　8.1試驗裝置 　　集熱器的安裝應符合第5章的規(guī)定，試驗回路的連接應符合第7章的規(guī)定?？諝庖话銘獜募療崞鬟M口流到出口，也可以根據生產廠家的要求確定集熱器中空氣的流向。 　　8.2集熱器試驗前處理 　　試驗前應對集熱器進行外觀檢查，并做好記錄。 　　試驗前應對集熱器采光口的蓋板表面、真空管表面或反射器表面進行徹底清潔。 　　如果集熱器部件上有水汽，應使用熱空氣在集熱器中循環(huán)一段時間，烘干隔熱材料和集熱器外殼。 　　如果進行該項處理，應在檢側報告中加以說明。 　　8.3試驗條件 　　8.3.1太陽輻照度 　　試驗期間，集熱器采光面上的總太陽輻照度應不小于700W/m2，試驗期間總太陽輻照度的變化應不大于±50W/m2。 　　8.3.2風速 　　試驗期間，周圍環(huán)境風速不應高于4m/s。 　　8.3.3環(huán)境濕度 　　試驗期間，周圍環(huán)境空氣濕度（RH）不應高于80%。 　　8.3.4工質質量流量 　　工質質量流量根據生產廠家推薦的流量值進行試驗。 　　8.3.5直接日射入射角 　　集熱器采光口上的直接日射人射角應保持在該人射角的±2.5。的范圍之內。 　　8.4試驗程序 　　為了測定集熱器的效率特性，集熱器試驗應在晴朗天氣條件下集熱器的工作溫度范圍內進行。對于數據點的選取，應在集熱器工作溫度范圍內至少取四個間隔均勻的空氣進口溫度。 　　為了獲得70，其中一個進口溫度應使集熱器空氣平均溫度與環(huán)境空氣溫度之差在±5℃之內。應根據集熱器的最高工作溫度確定最高空氣進口溫度。 　　對每個空氣進口溫度至少取四個獨立的數據點，每個瞬時效率點的測定時間間隔應不少于3min。 　　在試驗期間，應按8.5中所規(guī)定的項目進行測量。在上述時間間隔內，每分鐘至少一次定時采集8.5中b)，c)，d)，e)，f)，g)，h)，i)，j）測量參數的數據，以其算術平均值作為該參數的測定值。 　　8.5測量 　　應對以下參數進行測量： 　　a)集熱器總面積A,、吸熱體面積AA、采光面積A。和輪廓采光面積A.; 　　b)太陽能空氣集熱器采光面上太陽輻照度G； 　　c)太陽能空氣集熱器采光面上散射太陽輻照度Gd; 　　d)直接日射人射角6(通常由計算得出）； 　　e)環(huán)境風速U; 　　f)環(huán)境空氣溫度t0； 　　g）空氣進口平均溫度t1； 　　h）空氣出口平均溫度t0； 　　i)空氣質量流量m; 　　J）進口空氣濕度。 　　8.6試驗周期（穩(wěn)態(tài)） 　　穩(wěn)態(tài)數據點的試驗周期應包括至少12min的預備期和至少12min的穩(wěn)態(tài)測量期。 　　如果試驗參數偏離它們在試驗周期內的平均值不超過表1規(guī)定的范圍，則可認為在給定試驗周期內集熱器處于穩(wěn)態(tài)工況。 　　8.7試驗結果的表示 　　應對測量結果進行整理，形成一組滿足穩(wěn)態(tài)運行試驗條件的數據點。 　　8.8集熱器效率的計算 　　對非聚光集熱器，效率按式(9）進行計算： 　　9穩(wěn)態(tài)效率一流量試驗 　　10集熱器入射角修正系數 　　根據GB/T 4271規(guī)定的方法進行試驗和計算。 　　11太陽能集熱器熱性能檢測報告 　　太陽能集熱器熱性能檢測報告格式見附錄B。