（正式版）DB31 760-2013 《线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统安全、能效技术要求及热性能试验方法》

线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统安全、能效技术要求及热性能试验方法thermalperformanceoflinearfresneltrackingconcentratingsolar2013-11-04发布2014-03-01实施上海市质量技术监督局发布 I 12规范性引用文件 13术语和定义 1 25技术要求 3 67检验规则 9 I本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由上海市质量技术监督局、上海市质量监督检验技术研究院共同提出。本标准由上海市质量技术监督局归口。本标准主要起草单位：上海市质量监督检验技术研究院、上海骄英能源科技有限公司。国际铜业协会、国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、上海发电设备成套设计研究院、国网上海节能服务有限公司。1线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统本标准中规定的方法适用于单轴跟踪太阳能跟踪聚焦集热系统的现场检测。本标准未规定跟踪控制精度测试方法和聚焦反射的光学精度测试方法。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T1576工业锅炉水质GB5296.2消费品使用说明第2部分：家用和类似用途电器GB/T13955剩余电流动作保护装置安装和运行GB/T18613中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级GB/T19565总辐射表GB50057建筑物防雷设计规范GB50168电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50169电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB/T50264工业设备及管道绝热工程设计规范GB50303建筑电气工程施工质量验收规范JB/T1609锅炉汽包技术条件蒸汽锅炉安全技术监察规程(劳部发〔1996〕276号)有机热载体炉安全技术监察规程(劳动部)热水锅炉安全技术监察规程(劳动部)ISO9060太阳能用于测量总辐射和直接辐射的测量仪表技术要求与分类(Solarenergy—Specificationandclassification3术语和定义界定的以及下列术语和定义适用于本文件。跟踪反射镜trackingreflectmirror由电机驱动跟踪太阳运转，并按照光学布置方法将近似平行入射的太阳直射辐射反射聚集在集热2器上的镜面系统。布置于集热器内的吸收热量的受热面管道。受热面管道的反射器reflectorforcollectortube为提高集热的性能，在受热面管道的背后设置的一定形状的漫反射器或镜反射器。由集热管和受热面管道的反射器组成的部件。定日镜阵列镜面面积heliostatmirrorarea所有跟踪反射镜镜面面积的总和。系统满水容量systemfullwatercapacity汽包和管道系统充满水的总容积。汽包中气液两相分离液面以上的空间。线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统按特征分类见表1。表1线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统分类序号分类方式系统类型类型1类型21按跟踪方式实时跟踪间断跟踪2按系统工质流动方式循环系统直流系统3按系统有无辅助热源太阳能独立加热系统太阳能带辅助加热系统4.2按跟踪方式分为：a)实时跟踪型：反射镜面组由电机驱动连续运转不间断跟踪太阳的运行。b)间断跟踪型：反射镜面组由电机驱动，按照一定时间间隔间断跟踪太阳的运行。4.3按系统工质流动方式分为：a)循环系统：系统管道及设备内工质通过循环泵强制流动，且工质可多次循环流经集热器的系统。b)直流系统：系统管道及设备内工质通过泵强制流动，但工质一次流经集热器后输出的系统。4.4按系统有无辅助热源分为：a)太阳能独立加热系统：系统不包含任何辅助加热系统，仅吸收太阳辐射热。b)太阳能带辅助加热系统：联合使用太阳能和辅助加热系统的太阳能系统。35技术要求5.1热性能5.1.1日有用得热量按照第6章方法试验时，线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统的实测日有用得热量不应小于标称日有用得热量的90%。5.1.2热效率按照第6章方法试验时，线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统的实测热效率不应小于标称热效率5.2安全性能5.2.1耐候性线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统曝露在室外的各部件应有良好的耐候性，系统的设计、制造和安装都应耐受使用地点的气候特征。5.2.2抗风性线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统安装在室外的部分应有可靠的抗风措施，并在产品说明书中清楚描述。考虑引用相关标准的具体要求。5.2.3雷电保护线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统如不处于邻近建筑物上避雷系统的保护范围内，应按照GB50057的规定增设避雷装置。系统管内工质为有机热载体油的线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统应按照消防安全设计规范进行设计和安装。5.2.5接地保护系统所有金属部件及电气装置外露导电部分应与接地装置连接，并符合GB50169的要求。系统接地电阻值应符合设计要求。5.2.6剩余电流保护系统电气装置应按照GB/T13955配置剩余电流保护装置，剩余电流保护的动作电流应符合设计要求。应检查剩余电流保护动作装置是否可靠。5.2.7防渗漏45.2.8超压保护封闭系统应安装有安全泄压阀，安全泄压阀的规格型号应符合设计要求。5.3运行状况5.3.1系统调试合格后，按照实际工作状态连续运行3天，检验系统运行是否正常，控制系统动作是否5.3.2给水品质应符合GB/T1576的规定要求。5.4检修条件路易损部件应安装有活接头或法兰。系统应便于检修。5.5外观质量5.5.4线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热装置应在明显的位置设置清晰的、不易消除的标志。产品标志包括下列内容：a)制造厂家；b)产品名称；d)产品型号；e)日有用得热量；f)热效率；g)汽包容积；h)设计压力；i)设计温度；j)制造日期或生产批次；k)外形尺寸。5.6关键部件5.6.1定日镜定日镜镜面应选用高反射率的材料，定日镜结构应能方便进行表面清洁。定日镜应能围绕旋转轴5.6.2太阳能集热管太阳能集热管应符合以下要求：a)太阳能集热管应能满足系统设计压力及设计温度条件下安全使用的要求。b)太阳能集热管在运行时应能按照设计预定方向自由膨胀。c)太阳能集热管的并联或者串联连接应保证管内工质的流体动力安全，防止部分并联回路过热。5汽包及其附件的制造、安装与使用应根据介质种类符合表2及JB/T1609的要求。表2不同介质汽包应符合的规程要求介质应符合的规程水《热水锅炉安全技术监察规程》蒸汽《蒸汽锅炉安全技术监察规程》5.6.4压力管道线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统内的压力管道应符合《压力管道安全技术监察规程——工业5.6.5循环泵循环泵的扬程应能满足线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统工质流动阻力的要求，并具有一定的安全裕量，使得太阳能集热管能够得到有效的冷却。循环泵的选型和布置应考虑入口压力的汽蚀余量。5.6.6安全阀与排气阀要求。系统最高处和局部高位的容器或者管道上应布置排气阀，启动前将系统内的空气排出。5.6.7支撑结构如台风等的不利影响。5.6.8电机技术要求线性菲涅尔太阳能跟踪聚焦集热系统中所用到的电动机、泵等电机应选用符合能效标准GB18613的节能产品。5.6.9设备和管道绝热技术要求设备和管道的绝热设计应按照使用环境和被绝热表面的温度正确选择符合现行国家、行业标准的材料，对于新材料应通过国家检测部门鉴定后方可选用。绝热设计应根据工艺、节能、防结露和经济性各方面的要求进行绝热计算，并确定绝热结构。设备和管道绝热设计应按照GB50264的要求。设备和管道绝热层外表保护层应能有效防腐蚀。在近海区域或者海岛使用的设备和管道绝热保护层应能有效抵抗盐雾腐蚀。5.6.10电气装置电缆线路安装应符合GB50168的规定。6其他电气设备的安装应符合GB50303的规定。电气接地措施应符合GB50169的规定。6试验6.1试验条件6.1.1太阳辐照量平均分布在8MJ/m²~25MJ/m²范围内，且日平均辐照量不小于16MJ/m²。6.1.3环境风速不大于4m/s,阵风不大于7m/s。6.2试验要求6.2.1检查系统的外观并记录任何损坏情况。彻底清洁定日镜组的采光面。6.2.2本试验至少包括一个完整太阳日照天数对整个系统的全天室外试验。6.3.1试验前准备带分离的辅助加热器的系统只有系统的太阳能部分应用此试验步骤。对带有与汽包分离的辅助加热器的系统，其太阳能部分的性能将不受到辅助加热器的影响。但是，由于日负荷的大小将受到辅助加热器存在的影响。因此，如果进行试验的系统带有太阳能预热器和分离的辅助加热器，则需另行制定包括试验步骤的标准。带有手动控制的辅助加热器的系统系统带有与汽包结合成一体的辅助加热器，且所提供的辅助加热器仅用于不规则的间歇性工作(手动或设定时间的操作开关),则系统试验时应将辅助加热器关闭。带有整体辅助加热器的系统此试验步骤不适用于连续的或与汽包一体化的夜间使用的辅助加热器系统。这类系统则需另行制定包括试验步骤的标准。6.3.2测试系统的安装应该采用图1所示的试验回路布置测点。7补给泵图1系统日性能的试验装置示意图6.3.3试验过程开始试验前，将定日镜组转动偏焦以避免太阳直射。用温度不低于tw的冷水以设计流量的50%的流量进行循环，以使整个系统的温度一致，至少5min内汽包的入口温度T₁的变化不大于±0.5℃时，即认为该系统达到均匀的预定温度tw。在试验即将开始前停止通水循环，并用阀门来截断旁通回路以防止自然循环。应从太阳正午时前4h到太阳正午时后4h的试验期间按小时平均值进行记录一下参数：a)太阳直射辐照量H;b)环境空气温度t.;c)环境风速u;d)系统工作压力P;e)试验前后汽包液位L₁,L₂;f)补给水流量mw;g)汽包入口温度T₁,出口温度T₂及汽包内水温T;h)系统循环和控制装置(泵、控制器、电磁阀等)所消耗的试验结束后，应启动循环水泵，使汽包内部的水能均匀混合，使汽包内的水温均匀化，至少5min内汽包入口水温T₁的变化不大于±0.5℃,记录汽包内三个测温点的温度，T₁或三个测温点的平均值即为集热试验结束时汽包内的水温Tw₂。8太阳能集热系统的试验结束时工质热量Q,,按式(1)计算：Q,=m·H₄+mw₂·Hw₂+mw·H₄……………式中：Q,——试验结束时工质热量，单位为千焦(kJ);m。——试验结束时汽包内汽空间蒸汽质量，单位为千克(kg);H₄——系统产生的蒸汽焓，单位为千焦每千克(kJ/kg);Hw₂——试验结束时系统内水的焓值，单位为千焦每千克(mw——试验过程中汽包补给水的质量，单位为千克(kg)。试验期间系统的日有用得热量q按式(2)计算：式中：mwi试验开始时系统内水的质量，单位为千克(kg);Hw—试验开始时系统内水及试验过程中补给水的焓值，单位为千焦每千克(kJ/kg);n——定日镜数量；A——单块定日镜面积，单位为平方米(m²)。饱和水和饱和水蒸汽的焓值按照《饱和水和饱和水蒸气热力性质表》查出。太阳能集热器热效率计算试验结果由测量时间段内的输入输出热量比进行计算太阳能集热器的热效率。热效率计算公式按式(3)计算：式中：η——系统热效率，%;H,——测试时间段内太阳直接辐射量，单位为兆焦每6.5测量要求6.5.1太阳辐照量测量实验应使用一级太阳直射辐照表测量太阳直射辐射。应按国家相关规定进行校准。太阳直射辐照表传感器应安装在太阳能自动跟踪台上，太阳直射辐照表传感器的安装位置应避免跟踪反射镜或集热管反射器的反射对其测量结果产生影响。自动跟踪台布置在跟踪反射镜3m以内，在整个测试期间，太阳直接辐照表不应遮挡跟踪反射9准确度、精度和响应时间表3温度测量仪器的准确度和精度参数仪器准确度环境空气温度给水入口温度汽包内温度通过集热器的温差环境温度使用遮阳而通风的采样器件在约高于地面1m处及离太阳能自动跟踪反射镜和系统组件不近于1.5m但不超过10m处的百叶箱内测量环境空气温度。并使百叶箱附近的物体表面温度应尽量接近流量测量的准确度应等于或好于±1.5%,且应具有累积流量记录功能。流量计布置在补给泵出口处，分别测试试验开始时系统的进水流量和试验过程中系统的补给水流量。计时测量的准确度应等于或好于±0.2%。6.5.5环境风速对每个试验期，使用风速测量仪及附带的读取仪表测量环境风速，准确度应达±0.5m/s。风速仪应布置在离太阳能自动跟踪反射镜和系统组件不近于1.5m但不超过10m处。6.5.6数据记录仪使用的模拟或数字记录仪的准确度应等于或好于满量程的±0.5%。其时间常数应等于或短信号的峰值指示应在满量程的50%～100%之间。使用的数字技术和电子积分器的准确度应等于或好于测量值的1.0%。记录仪的输入阻抗应大于传感器阻抗的1000倍或10MΩ,二者取其高值。在任何情况下，仪器或仪表系统的最小分度都不应超过规定精度的两倍，例如，如果规定的精度是±0.1℃,则最小分度不应超过0.2℃。7检验规则产品检验分为交货验收检验和型式检验。7.1.1交货验收检验交货验收检验的检验项目有：a)系统热力性能；b)系统安全性能和外观；c)系统零部件安装要求。7.1.2型式检验型式检验的检验项目为第5章中的全部项目。有下列条件之一时应进行型式检验：a)首制线性菲涅尔太阳能自动跟踪聚焦集热系统；b)主要原材料或加工工业改变时；c)正常生产每满3年时；e)国家质量监督机构或用户提出要求时。以同原材料、同工艺、同类型的线性菲涅尔太阳能自动跟踪聚焦集热系统为一批，每批抽检一套系统。7.3判定规则检验项目中安全项目属致命缺陷性质，只要出现一台项不合格，则判该批产品不合格。经交货验收检验后，凡合格的样品可作为合格品交订货方。8.1标志8.1.1产品标志安装好的线性菲涅尔太阳能自动跟踪聚焦集热装置上应有标志，标志宜在醒目处，标志宜用金属标牌或喷涂油漆形式，标志应包括以下内容：a)制造厂家；b)产品名称；c)商标；d)产品型号；e)日有用得热量；f)热效率；h)设计压力；i)设计温度；j)制造日期或生产批次；