在稳定条件下的玻璃集热器热性能测试

1、在稳定条件下的玻璃集热器热性能测试（包括压力下降）集热器安装及位置1.1.1.1 总则集热器安装的方式将对热性能的测试结果有影响。因此要测试的集热器应按至的方式进行安装。1.1.1.2 集热器边框安装集热器边框安装不应该影响集热器的光的摄取，也不应对保温层有显著影响。除非有另外的规定（比如， 集热器是整体屋面安装的一部分），就应采取开放式的安装结构以便空气能在集热器前部和背部自由流通。集热器边缘应以与地平面不少于0.5米的距离来进行安装。当集热器在建筑物的屋顶上测试时，应距离屋顶边缘至少2米。第29页1.1.1.3 斜角对集热板斜角的测试，要求集热板的入射角度修正的变化不能超过正常入射值的正负

2、2 %。对于单面玻璃平板集热器，若集热器采光面积上的直接阳光照射的入射角小于20°，则可以满足测试要求。对于大多集热板，斜角的影响很小，但对于专业的集热板如合成的加热管来说，斜角的变化很重要。1.1.1.4 室外集热器的定位集热板或许会朝赤道方向安装在室外固定的位置，但是这样会导致可接受的入射角范围在测试有效时间内被限制。更有效的方法是通过人工或者自动方法让集热板跟随太阳定位。太阳直射的影子测试地方应没有影子把集热器遮住，在太阳照直射下进行测试。1.1.1.6 太阳反射和漫射为了分析室外测试结果，可以假设太阳光不是太阳直射，而是半球型的太阳照射到集热板上。为了将这种假设偏差减到最小，

3、 在测试时，集热器械应安装在周围没有太多障碍物，没有太多来自周围建筑或建筑表面的太阳辐射到的地方。对其他一些类型的集热器， 如真空管集热器，减少太阳辐射反射到集热板的正面和背面同等重要。集热器照射面的阻碍部分不能超过5%，尤其重要的是避免周围建筑或者大的障碍物与集热器形成一个水平线大于15。的对边角。对大多粗糙表面反射，如草、风化的混泥土、碎屑通常是较低的反射系数，所以在测试中不会有什么问题。集热器表面应避免有大量玻璃、 金属或者水。 大部分太阳模拟器所发的光束仅仅是近似的太 阳直射。 为了简化模拟阳光照射， 有必要减少太阳反射。 可以通过在测试室将集热器表面涂 黑（低反射系数）来达到。1.1

4、.1.7 热辐射一些集热器性能对热辐射程度反映特别敏感。 为了将热辐射的影响减到最小， 靠近集热器表 面的温度要尽可能的与周围的空气温度接近。 例如：室外测试环境应不包括：烟囱、冷却塔 和热排放。 对于室内和模拟器测试， 集热器受到热表面如散热器、 空调输送管和机器的保护， 并且受到冷表面如窗户和外墙的保护。对集热器的前后面防护都很重要。1.1.1.8 空速很多集热器对空速反映很敏感。 为了使测试结果再现性最大化， 集热器要安在自由通风的地 方，风可从集热器表面、侧面通过。这里说的空速，是与集热器采光面积平行，并需符合1.1.4.3 中所定义。 如果需要， 可用人工风机取得这些空速。 所设计安

5、装在屋顶的集热器应该 保护其背面不被风吹倒。 如果这样，需注明在测试结果里。第 30 页1.1.2 使用仪器1.1.2.1 太阳辐射测试1.1.2.1.1 日射强度计6.1.2.1.1.1 概况A等1或更好，如在IS09060中所描述，日射强度计是用来测量来自太阳与天空的全球短 波辐射。 可遵照列明在 ISO/TR9901 中推荐的操作方法。 在每次使用日射强度计测量之前需 要检查屋顶上的尘土、脏物，如果有必要，则需清理。A等1或更好的配备荫蔽环的日射强度计或配备日温计的日射强度计，可以用来测量短波漫辐射。6.1.2.1.1.2 温度梯度 /倾斜度影响的预防在测试过程中使用日射强度计需要放在一

6、个方便的测试位置并且在测试数据之前至少30分钟使其平衡。6.1.2.1.1.3.潮湿、雾气影响的预防所用的日射强度计应具备防止雾气积聚的功能，雾气积聚在强度计表面会影响读数， 要求使用配有干燥器工具。干燥器需定期的检查其使用情况。6.1.2.1.1.3 红外线辐射影响日射强度计精度的预防3卩m波长红外1°以内。在 这样安装日射强度日射强度计通常用来测量太阳模拟器的辐射强度，减少来自模拟器光源超过 线辐射读数的影响。6.1.2.1.15 装室外日射强度计 安装日射强度计时，其感应器应装成共面的，集热器采光面积平面公差正负在 测试期间的任何时候，日射强度计都不能有影子遮住集热器采光面积。

7、计是为了接收到与反射在集热器上一样的阳光辐射，以及接收到同样水平的指引和漫射。对于一个 50°的入射角，当测量太阳辐照时，正负1°的偏差都会导致 2%的错误。对于室外测试， 日射强度计应安装在集热器的半高度位子。 日射强度计的主要部份和接线盒 露出来的导线应遮住来减少电子连接线的阳光受热。 更要小心的是，要减少把太阳能集热 器上的反射到的能量再辐射到日射强度计上去。第 31 页1.1.2.1.1.6 日射强度计用在太阳辐射模拟器上 日射强度计可能用来测量集热器采光面积上的模拟阳光辐射的分布及模拟阳光随着时间如 何变化（见 ）。也可选择其它类型的辐射探测器，前提是要先对其模拟

8、太阳辐射能力 进行评估和校对。安装日射强度计时，其感应器应装成共面的。集热器采光面积平面公差的正负在1°以内。在测试期间的任何时候，日射强度计都不能有影子来遮住集热器采光面积。 这样安装日射 强度计是为了接收到与反射在集热器上一样的阳光辐射，以及接收到同样水平的指引和漫 射。使用的这些方法和设备都是为了在测试期间随着时间对其模拟辐射所产生的变化得到更好 证实其给到的精确数据。举例来说， 对于大多数经常使用的太阳能模拟器， 用一个密封电波抛物面反射器的电弧当作 光源， 如在室外测试中提到的一样， 就是把日射强度计安装在通常的测试位置， 即集热器的 半高位子就很合适了。特别是当电灯排是由

9、不能控制的电力网供电并来自三个不同的分相。 推荐使用那种在每次测试期间都没有装备稳定的电源和综合的供电电压的太阳能模拟器。 装 有稳定供电的太阳能模拟器， 在每次正常的测试情况下， 不需要综合的模拟辐射就能够使供 电电压控制在正负 0.5%以内。对于大多数类型的太阳能模拟器来说 , 在每次测试期间 , 模拟 太阳能辐射的空间综合值和综合供电电压之间的关系是可以发现得到的。在所有的情况下， 要确保使用充分说明及长寿命特点的灯。1.1.2.1.2 太阳直接辐射入射角的测试太阳直接辐射入射角的测试用的简单的设备是在划有标度的同心环的平板上安装一标准指示器。指示器投出的阴影长度可用同心环来测量并用来测

10、定入射角。这种设备可安装在集热器的平面上及集热器的一侧。1.122热辐照测试1.1.221室外热辐射测试室外热辐照变化在集热器测试中通常不被重视，但可以在集热器采光面积的平面上和集热器半高度的一侧安装日射强度计来测定集热器采光面积上的热辐照。热辐射测试和太阳模拟器测定与中提到的室外测试一样，对于热辐照可用日射强度计来测试。为了减少对阳光或是对模拟阳光辐射的影响，日射强度计应有良好的通风。对于室外测试来说，热照射可以10 Wm- 2的偏差标准来决定。6.1.2.2.2.2 计算在集热器采光面积上的热辐射是可以通过温度测试，表面发射测试，辐射系数来计算的，但前提是集热器在测试中的所有的信息和接收器

11、都是可识别的。在集热器表面的入射辐射 （标示1）,给到一个热表面（标示 2）,第32页（1）或更有用的是可给到一个额外的热辐射（与其相比较，如果表面2在环境温度下有一个完美的黑色主体就可以呈现）。九(巳7?-切(2)课本上的辐射传热里有说到辐射视角系素。在集热器采光面积上的热照射也可通过多个小立体角焦距得出的一系列的测量来计算。用日射强度计即可做这种测量，不需要用滤光器来签别整个照射热成份。6.1.2.3 温度测量概要太阳能集热器测试中有三种温度测量是必须的。他们分别是集热器进出水口的液体温度及环境空气温度。它们对测量精确性和环境的要求都有所不同，因此使用测量温度的传感器 和相关设备都是不太一

12、样的。6.123.2 传热液体进给温度的测量（t in）6.12321 精确度的要求集热器进水口的传热液体温度以0.1K的偏差标准来测量，但为了确认温度不会随着时间而漂动，要求达到一个正负0.02K更加好的分辨力的温度信号。对于集热器所有的测试都需要这种分辨力（即从超过0C到100C）,所有这些都要求特别精确，并通过数据自动测定来记录，因为要求分辨力的一部份在4000或12比特数字系统。1.12322 安装感应器温度测量感应器应安装在不超过离集热器进水口200mm的地方，而保温层应装在感应器的管道组上下游附近。如果感应器有必要安装在离集热器进水口200mm的地方，要测试并证实测量液体温度不会受

13、到影响。为确保测量温度时液体得到混合，需要在感应器上边安装一个弯曲的管道系统，一个孔或是一台液体混合设备，感应器探测器应装在上边，管道里的流程上升（为了阻止感应器旁边的空气被截留）在图表 1有说明。第33页尺寸： m m主要部份：1. 温度传感器 （te T）2. 弯曲管道系统或是混合设备3 太阳能集热器4弯曲管道系统或是混合设备5温度传感器 （ tin T）图表 1- 推荐测量传热液体进出温度传感器位置。6.1.2.3.3 传热液体温度差异化确定（T）集热器进出流程的温度（ T）差异以v 0.05K的偏差标准来决定。偏差标准接近0.02K可达到现代设计美观并校准的传感器要求 , 因此可合理精

14、确的测到 1K 或 2K 传热液体温度差 异。 Delta-T 感应器可在相应温度范围得到校准。1.1.2.3.4 周围空气温度测量（ ta）1.1.2.3.4.1 要求的精确度周围或四周的空气温度以 0.5K 的偏差标准来估算。6.1.2.3.4.2 安装感应器对于室外测量， 传感器不应受直接或反射阳光照射，可通过使用白色的，通风良好的，最好就是带有强迫通风的掩蔽物来遮住。 掩蔽物本身也需要被遮住， 并安装在集热器的半高位子， 但至少要高出地面 1 米以上，确保不会受到地热影响。掩蔽物可安装在集热器的一侧，但不远于 10 米。如果集热器上的风是风机强制发出来的， 风机出口处的空气温度就可以测

15、量得到，但要确认这个温度不超过环境空气温度正负1K。第 34 页 集热器液体流量测量总的流量可以通过两种任选其一的方法来测定， 一种是可以直接测定， 另一种是在知道密度 的前提下， 可以通过流量容积与温度来测定。 对总体单位时间， 流量偏差标准可以在测定值 的正负 10之间。在集热器测试过程中，测试流量及温度的流量表需要校准。注意：在容积式流量计里的液体温度需要非常准确， 以确保生产商在测定过程中对总的流量 的测定的准确性。1.1.2.5 空气流动速度测定1.1.2.5.1 概况但空气流动的方向的影响不会集热器上的空气流动速度越快，集热器的热量损失就越多， 太大。因此测试中，很少涉及空气流动方

16、向。集热器上的气象风速与空气流动速度之间的关系取决于测试装置安装的地方， 因此气象风速 对集热器测试不是一个很有用的参数。 用空气流动速度来测定集热器， 或许可以很清楚地定 义测试条件。1.1.2.5.2 准确性要求对室内与室外的测试，集热器前表面周围的空气流动速度以0.5ms-1 的偏差标准来估算。室外周围的空气流动偶尔比较稳定，但频繁的有阵风。 ，因此，测试过程中的空气流动速度测 得一个平均数就可以。 这个平均值可以通过算术平均值求得， 或者测试过程中综合时间求得。1.1.2.5.3 集热器上安装感应器测定气流速度在室内测试期间， 从集热器一端到另一端的空速会不同。 因此需要在距集热器采光

17、面积前的10mm-50mm ，以及在集热器相等的空间位置上做一系列的空速测定。可以确定一个平均值。 为了不挡住集热器采光面积， 室内的风速测试可以在一个相对比较稳 定的条件下并在性能测试点前或后来测试。当在风速低于 2ms-1 每秒的室外测试时， 需要用人造鼓风机， 并且风速计适合空气速度连续 测试。风度计需安装在一块板上，那样就有持续的风从集热器边缘到风速计背后的 0.3 米处 吹过。需要检测集热器采光面的统一风速。用手将风速计提高距集热器采光面板上 10 到 50mm，当调整人造鼓风机时可以测定风速。在有风的地方， 风速的测试可以在距集热器半高位子处测得。 在测试期间， 感应器不要投下 影

18、子在集热器上，也不用防护措施保护感应器以防被风吹倒。 注意：风速记录值与集热器采光面积上的空速不相等。第 35 页1.1.2.6 耗用时间耗用时间以不超过 2%的偏差标准来估算。6.1.2.7 使用仪器 /数据记录器仪器或设备系统的最小规模分配决不能超过要求的偏差标准。 举例来说， 如果要求的偏差标 准为0.1K,最小规模分配就不能超过 0.2 C .数字技术和电子积分器应有一个与估算值相 等或是多于 0.1%的偏差标准。数字记录器或类似产品应有一个误差等同于或多于全部读数的0.5%,并有一个1s或更少的时间常数。峰值信号指示应在总标度的50%和 100%之间。记录器的输入电阻要比感应器电阻大于100%倍，或比任何一个要高出 10M Q .6.1.2.8 集热器面积集热器面积 （包括板芯 , 总