太阳能集热器热性能测试分析.doc

太阳能集热器热性能测试分析 2008年12月09日08:09 生意社生意社12月09日讯 太阳能集热器国家标准的最新进展所有三项国家标准正在修订，第一轮征求意见已经完成，2006年12月4日召开了起草组大会，预计2007年初实施。这是太阳能界国家标准制修订最大的一次活动。内容包括对GB/T 6424平板型太阳能集热器、GB/T 17581真空管型太阳能集热器、GB/T 4271太阳能集热器热性能试验方法的修订。1GB/T6424 平板型太阳能集热器主要起草单位：中国标准化研究院、国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）、江阴万龙源科技有限公司、深圳市嘉普通太阳能有限公司。 参加起草单位：北京太阳能研究所、北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司、昆明新元阳光科技有限公司、九阳太阳能有限公司、天津奇信太阳能设备有限公司、旭格幕墙门窗系统（北京）有限公司、山东皇明太阳能集团有限公司、北京清华阳光能源开发有限责任公司、江苏连云港太阳雨热水器制造有限公司、江苏华扬太阳能有限公司、山东力诺瑞特新能源有限公司、江苏桑夏太阳能产业有限公司、山东桑乐太阳能有限公司、浙江美大太阳能工业有限公司、北京四季沐歌太阳能技术有限公司。 主要修订内容：提高了集热器热性能试验项目的指标要求：瞬时效率曲线截距指标从0.68提高至0.72。提高了集热器耐压要求：非承压和承压式“最小工作压力”的指标：0.06MPa/0.6MPa。提高了透明盖板透射比的要求：透射比从0.78 提高至0.84。增加了集热器耐冻试验要求。增加了集热器压力降落试验要求。增加了对试验项目检测顺序的要求。 修改了闷晒、空晒、内热冲击、外热冲击试验对环境参数的要求。 修改了太阳能集热器的检验规则。2GB/T17581 真空管型太阳能集热器主要起草单位：中国标准化研究院、国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）、皇明太阳能集团有限公司、山东力诺瑞特新能源有限公司、北京清华阳光能源开发有限责任公司。参加起草单位：江苏太阳雨太阳能有限公司、江苏华扬太阳能有限公司、江苏桑夏太阳能产业有限公司、山东桑乐太阳能有限公司、浙江美大太阳能工业有限公司、北京四季沐歌太阳能技术有限公司、北京市太阳能研究所有限公司、北方赛尔太阳能工程技术有限公司、深圳市嘉普通太阳能有限公司、北京恩派太阳能科技有限公司、合肥荣事达太阳能科技有限公司、北京天普太阳能工业有限公司、江苏淮阴辉煌太阳能有限公司。主要修订内容：提高了集热器热性能试验项目的指标要求：瞬时效率曲线截距指标：不带反射板：从0.60提高至0.62带反射板：从0.50提高至0.52增加了集热器耐压要求：非承压和承压式“最小工作压力”的指标： 0.06MPa/0.6MPa3GB/T 4271 太阳能集热器热性能试验方法主要起草单位：国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）、中国标准化研究院、皇明太阳能集团有限公司、深圳市嘉普通太阳能有限公司、北京清华阳光能源开发有限责任公司。参加起草单位：北京市太阳能研究所有限公司、北方赛尔太阳能工程技术有限公司、江苏太阳雨太阳能有限公司、江苏华扬太阳能有限公司、山东力诺瑞特新能源有限公司、江苏桑夏太阳能产业有限公司、山东桑乐太阳能有限公司、浙江美大太阳能工业有限公司、北京四季沐歌太阳能技术有限公司、北京恩派太阳能科技有限公司、天津奇信太阳能设备有限公司、昆明新元阳光科技有限公司、旭格幕墙门窗系统（北京）有限公司、江苏淮阴辉煌太阳能有限公司。主要修订内容：修改了集热器瞬时效率试验条件的要求：太阳辐照度从800W/m2 修改为700W/m2。统一了稳态试验周期：试验周期应包括至少12min的预备期和至少12min的稳态测量期。稳态试验周期应大于集热器有效热容量与工质热流量之比的4倍。增加了基于集热器轮廓采光面积的集热器效率计算方法。修改了对总辐射表的校准周期的规定。统一了入射角修正系数的试验程序。增加了集热器热性能测试过程中集热器中工质流速处于层流和紊流过渡区的处理方法。修改重点太阳能集热器热性能指标的修改是重点,包括：集热器瞬时效率方程、入射角修正系数、有效热容和时间常数。1太阳能集热器瞬时效率简介指在稳态条件下，特定时间间隔内由传热工质从一特定的集热器面积上带走的能量与同一时间间隔内入射在该集热器面积上的太阳能之比，亦即集热器实际获得的有用功率与集热器接收的太阳辐射功率之比。 =Q/AG因此需要测试的主要参数是温度、流量、太阳辐照度、面积等。闭式测试系统开式测试系统试验结果太阳能集热器效率是随着太阳辐照度、工质温度和环境温度变化而变化。2集热器入射角修正系数太阳能集热器瞬时效率曲线的修正-入射角修正系数 为什么要进行入射角修正？集热器瞬时效率是在法向入射的条件下测得，实际工作条件一般不跟踪，与法向有偏离，因此需要“修正”。修正应针对光热转化能力0,而热损失特性不受入射角度偏离的影响，无需修正。平板不分“东西”向和“南北”向进行测试；真空管型应分“南北”向和“东西”向进行测试。真空管集热器“东西”向入射时，甚至有可能比法向入射时效率还要高。3集热器有效热容和时间常数的测定 集热器有效热容和时间常数是确定集热器热性能瞬变能力的参数。集热器有效热容为集热器各组件（玻璃、吸热体、容纳的工质和隔热材料等）的质量、比热容和加权因子的乘积之和：热容和时间常数直接影响到稳态试验周期。不注意有效热容可能会导致测试结果不准确，从上式可以看出，全玻璃真空管集热器的热容很大。如果测试周期控制不好容易导致测试结果不准确。往往是测试结果比实际性能要差。测试结果评价1集热器瞬时效率方程：= 0-UT 0越大越好。不带反射板的真空管集热器不小于0.62合格，带反射板的真空管集热器不小于0.52合格，平板不小于0.72合格。U越小越好。真空管集热器不大于2.5 W/（m2.），平板不大于6.0W/（m2.）。0和U同时都合格，集热器热性能才合格。2举例合格：=0.6720-2.3038T合格：=0.6701-1.9824T -0.0074GT2 不合格（真空管）：= 0.7702-8.0324T 不合格（真空管）：=0.7702-9.0022T-1.0074GT2 测试结果的应用1太阳能集热器采光面积计算公式Ac=Qwcr(tend-tL)f/JTcd(1-L)式中：Ac-直接系统集热器采光面积，m2； Qw-日均用水量，L； c-水的定压比热容，kJ /（kg ）； r-水的密度，（kg/L）； tend-贮水箱内水的终止温度，； tL-水的初始温度，； JT-当地集热器采光面上年平均日太阳辐照量，kJ/m2； f-太阳能保证率，无量纲； cd-集热器全日集热效率，无量纲；根据经验值取0.400.50，具体取值要根据集热器产品的实际测试结果而定； L-管路及贮水箱热损失率，无量纲。2太阳能集热器瞬时效率的测试结果使用不同的工作条件对应着不同的归一化温差T和效率。（室外设计温度：冬季5，夏季25；室外设计太阳辐照度：冬季400 W/m2，夏季600 W/m2。）国内外测试结果比较与分析1国内外集热器效率的状况注：数据基于采光面积，来源于国家太阳能热水器质检中心（北京）。国内真空管注：数据基于采光面积，来源于国家太阳能热水器质检中心（北京）2.国外热损情况SPF的124份平板检验报告中：热损最小的为1.73；热损最大的为7.31；平均热损为4.01；热损6.0的有4家，占3%；热损6.0的有120家，占97%。SPF的34份真空管检验报告中：热损最小的为1.04；热损最大的为2.22；平均热损为1.41；热损全部6.0的有36家，占30%（几乎全部为非选择性吸收涂层）；热损6.0的有83家，占70% （全部为选择性吸收涂层）。注：SRCC的检验报告基于总面积，对于平板来讲与采光面积结果相差不大；对于真空管来讲相差较大，不具可比性。3国外集热器测试的主要相关标准国际标准：ISO 9806欧洲标准：EN 12975美国标准：ASHRAE 93澳大利亚/新西兰标准：AS/NZS 2535.1国外热性能检测一般不做合格判定。检验周期：半年左右。结论随着太阳能热利用产业的工程化，进出口贸易的增长，太阳能集热器热性能的测试日益重要。集热器热性能是太阳能热利用工程设计中最重要的参数，热性能不同直接导致集热器的不同，影响到工程造价。不同的工作温度对集热器的要求不同，应因地制宜，选择适合工程实际的集热器。集热器瞬时效率是在法向入射的条件下