(高清版)GBT 4271-2021 太陽(yáng)能集熱器性能試驗(yàn)方法

GB/T4271—2021代替GB/T4271—2007太陽(yáng)能集熱器性能試驗(yàn)方法Testmethodsfortheperformanceofsolarcollectors2021-12-31發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T4271—2021前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 14符號(hào)和單位 25耐壓 6標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度 57空曬 68外熱沖擊 79內(nèi)熱沖擊 7 8 12機(jī)械荷載 13耐撞擊 14熱性能 15壓力降 附錄A(規(guī)范性)檢驗(yàn)報(bào)告 附錄B(規(guī)范性)水的密度和比熱容 附錄C(資料性)集熱器熱性能參數(shù)的面積轉(zhuǎn)換 圖1淋雨測(cè)試集熱器和噴嘴的位置 8圖2平板型集熱器的噴淋區(qū)域(陰影部分) 9圖3真空管型集熱器的噴淋區(qū)域(陰影部分) 9圖4固定件和連接點(diǎn)示意圖 圖5試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖 圖6集熱器時(shí)間常數(shù) 圖7與測(cè)定入射角修正系數(shù)有關(guān)的對(duì)稱平面和角度 表1符號(hào)和單位 2表2空曬試驗(yàn)氣象條件 7表3冰球的標(biāo)稱直徑、質(zhì)量和試驗(yàn)速度 表4試驗(yàn)周期內(nèi)的測(cè)量參數(shù)偏差限值 表5集熱器功率 Ⅱ表6加權(quán)因子值 表7建議測(cè)試入射角修正系數(shù)的角度 表8入射角修正系數(shù)表 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T4271—2007《太陽(yáng)能集熱器熱性能試驗(yàn)方法》,與GB/T4271—2007相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：a)更改了適用集熱器的類型(見第1章，2007年版的第1章);b)增加了液體流道的耐壓測(cè)試(見第5章);c)增加了標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度測(cè)試(見第6章);d)增加了空曬測(cè)試(見第7章);e)增加了外熱沖擊測(cè)試(見第8章);f)增加了內(nèi)熱沖擊測(cè)試(見第9章);g)增加了淋雨測(cè)試(見第10章);h)增加了耐凍測(cè)試(見第11章);i)增加了機(jī)械荷載測(cè)試(見第12章);j)增加了耐撞擊測(cè)試(見第13章);k)增加了直接輻射參數(shù)測(cè)量(見14.4.3);1)增加了槽式等中高溫型聚光跟蹤集熱器和光伏光熱復(fù)合型集熱器熱性能測(cè)試(見第14章);m)更改了進(jìn)口溫度的測(cè)試要求(見14.6.4,2007年版的8.1.4);n)增加了集熱器的峰值功率和輸出功率(見14.7.2);o)更改了集熱器的有效熱容測(cè)試方法(見14.8.2,2007年版的10.2)。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國(guó)太陽(yáng)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC402)提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、山東力諾瑞特新能源有限公司、日出東方控股股份有限公司、皇明太陽(yáng)能集團(tuán)有限公司、國(guó)家太陽(yáng)能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(北京)、北京建筑材料檢驗(yàn)研究院有限公司、浙江省太陽(yáng)能產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心、山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院、山東桑樂集團(tuán)有限公司、中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所、中科未來能源系統(tǒng)研究院、山東陽(yáng)光博士太陽(yáng)能工程有限公司、廣東五星太陽(yáng)能股份有限公司、河北道榮新能源科技有限公司、德州金亨新能源有限公司、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(能效水效及綠色化)、江蘇科大環(huán)保裝備制造有限公司、南京科之峰節(jié)能技術(shù)有限公司、建科環(huán)能科技有限公司。本文件主要起草人：何濤、劉猛、張昕宇、馬光柏、焦青太、谷秀志、張磊、王敏、韓雷濤、李博佳、劉海波、孫玉泉、高立峰、種衍啟、唐文學(xué)、薛道榮、韓榮濤、楊潔、王博淵、張華良、徐雋驍、邵佳佳、1984年首次發(fā)布為GB/T4271—1984,2000年第一次修訂，2007年第二次修訂；本次為第三次修訂。1太陽(yáng)能集熱器性能試驗(yàn)方法本文件規(guī)定了太陽(yáng)能集熱器(以下簡(jiǎn)稱集熱器)的耐壓、標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度、空曬、外熱沖擊、內(nèi)熱沖擊、本文件適用于液體工質(zhì)集熱器和光伏光熱復(fù)合型太陽(yáng)能集熱器的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。本文件不適用于儲(chǔ)熱器與集熱器為一體的儲(chǔ)熱式太陽(yáng)能集熱器，也不適用于無(wú)透明蓋板的太陽(yáng)能2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；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/T12936太陽(yáng)能熱利用術(shù)語(yǔ)GB/T17683.1太陽(yáng)能在地面不同接收條件下的太陽(yáng)光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)第1部分：大氣質(zhì)量1.5的法向直接日射輻照度和半球向日射輻照度GB/T19565總輻射表GB/T33701長(zhǎng)波輻射表ISO9806:2017太陽(yáng)能太陽(yáng)能集熱器測(cè)試方法(Solarenergy—Solarthermalcollectors—Testmethods)3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T12936、GB/T19565和ISO9806:2017界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。由集熱器采光面的法線和聚光軸確定的平面，或集熱器采光面的法線和集熱器采光面兩條對(duì)稱軸中最長(zhǎng)的對(duì)稱軸確定的平面。橫向平面transversalplane由集熱器采光面的法線和采光面內(nèi)的聚光軸垂線確定的平面，或集熱器采光面的法線和兩條對(duì)稱軸中最短的對(duì)稱軸確定的平面。峰值效率peakefficiency集熱器采光面上總輻照度為1000W/m2、集熱器工質(zhì)平均溫度與環(huán)境空氣溫度的溫差為0℃時(shí)集熱器的效率值。注：根據(jù)集熱器基于采光面積的瞬時(shí)效率方程計(jì)算得出。2峰值功率peakpower集熱器采光面上總輻照度為1000W/m2、集熱器工質(zhì)平均溫度與環(huán)境空氣溫度的溫差為0℃時(shí)集熱器的輸出功率。注：峰值功率等于峰值效率、采光面積和1000W/m2三個(gè)值的乘積。標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度standardstagnationtemperature在集熱器采光面上總輻照度為1000W/m2、環(huán)境溫度為30℃的條件下，集熱器沒有熱量輸出時(shí)的集熱器溫度。4符號(hào)和單位表1的符號(hào)和單位適用于本文件。表1符號(hào)和單位符號(hào)意義單位A集熱器面積熱損失系數(shù)W/(m2·K)熱損失系數(shù)中與溫度相關(guān)的系數(shù)W/(m2·K2)熱損失系數(shù)中與風(fēng)速相關(guān)的系數(shù)熱損失系數(shù)中與天空溫度相關(guān)的系數(shù)零損失效率時(shí)與風(fēng)速相關(guān)的系數(shù)紅外輻射換熱與風(fēng)速相關(guān)的系數(shù)W/(m2·K?)輻射損失W/(m2·K?)集熱器采光面積A?集熱器總面積m2C集熱器的有效熱容流體傳熱工質(zhì)的比熱容幾何聚光比—法向直射輻照度W/m2長(zhǎng)波輻照度(λ>3μm)W/m2G集熱器采光面上輻照度W/m2用于計(jì)算特定條件下滯止溫度的集熱器采光面上總輻照度W/m2直射輻照度W/m2散射輻照度W/m23符號(hào)意義單位總輻照度W/m2總輻照度測(cè)量平均值W/m2用于計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度的集熱器采光面上總輻照度W/m2H空曬試驗(yàn)時(shí)集熱器平面的累計(jì)太陽(yáng)輻照量MJ/m2入射角度為θ時(shí)的入射角修正系數(shù)基于直接輻射的入射角修正系數(shù)基于總輻射的入射角修正系數(shù)—m傳熱工質(zhì)的質(zhì)量流量P集熱器功率W集熱器峰值功率WQ單位時(shí)間內(nèi)集熱器有用得熱量Wt時(shí)間S基于傳熱工質(zhì)平均溫度的歸一化溫差t特定條件下滯止溫度所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度℃集熱器在特定條件下的滯止溫度℃環(huán)境溫度℃環(huán)境溫度測(cè)量平均值℃標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度℃t集熱器出口溫度℃集熱器進(jìn)口溫度℃?zhèn)鳠峁べ|(zhì)平均溫度℃吸熱體溫度測(cè)量平均值℃集熱器標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度℃U集熱器總熱損系數(shù)W/(m2·℃)u環(huán)境空氣流速U基于(tm-ta)/Ghem的集熱器總熱損系數(shù)測(cè)量值W/(m2·K)α吸收比γ太陽(yáng)方位角4表1符號(hào)和單位(續(xù))符號(hào)意義單位工質(zhì)進(jìn)、出口的壓力降工質(zhì)進(jìn)、出口的溫差(t.-t;)Kη基于傳熱工質(zhì)平均溫度的集熱器效率基于傳熱工質(zhì)平均溫度的集熱器峰值效率基于直射輻照度G,的集熱器峰值效率(tm-ta=0K時(shí)的po)基于總輻照度Ghm的集熱器峰值效率(tm-t?=0K時(shí)的ηhem)基于總輻照度Ghem的集熱器峰值效率測(cè)量值基于采光面積和平均溫度的集熱器效率基于直射輻照度G,,的集熱器效率基于總面積和平均溫度的集熱器效率基于總輻照度Ghem的集熱器效率θ入射角：集熱器平面的法線與入射光線的夾角縱向入射角0:集熱器平面的法線與入射光線在縱向平面投影之間的夾角橫向入射角θ:集熱器平面的法線與入射光線在橫向平面投影之間的夾角λ波長(zhǎng)P傳熱工質(zhì)的密度t透射比5耐壓5.1試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法試驗(yàn)裝置由壓力源、安全閥、放氣閥和壓力表組成。對(duì)于承壓式集熱器應(yīng)使用準(zhǔn)確度不低于1.6級(jí)的壓力表，對(duì)于非承壓式集熱器應(yīng)使用準(zhǔn)確度不低于0.4級(jí)的壓力表。利用放氣閥排空流道內(nèi)的空氣，在常溫下向流道內(nèi)充滿試驗(yàn)工質(zhì)并加壓至試驗(yàn)壓力。當(dāng)集熱器流道內(nèi)的壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力后斷開流道與壓力源的連接。試驗(yàn)期間，觀測(cè)并記錄流道內(nèi)的壓力。5.2試驗(yàn)條件壓力試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度20℃±15℃范圍內(nèi)避光進(jìn)行。試驗(yàn)壓力應(yīng)為生產(chǎn)企業(yè)明示的集熱器最大工作壓力的1.5倍。試驗(yàn)壓力應(yīng)保持至少15min。5GB/T4271—20215.3試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告目視檢查流體通道有無(wú)泄漏、膨脹和變形。應(yīng)按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。6標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度6.1一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度的確定可采用測(cè)量法或計(jì)算法，具體內(nèi)容見6.3和6.4。特定條件下滯止溫度按照6.5的方法計(jì)算。6.2滯止?fàn)顟B(tài)試驗(yàn)準(zhǔn)備集熱器應(yīng)安裝在室外或太陽(yáng)模擬器下，液體加熱集熱器不應(yīng)充注工質(zhì)，除一個(gè)管道接口外，其他管道都應(yīng)密封。背部沒有保溫的集熱器應(yīng)安裝在深色非金屬表面(a>80%)上。溫度傳感器應(yīng)避免太陽(yáng)輻射，與吸熱體貼附，牢靠固定在吸熱體溫度最高處。若集熱器有測(cè)溫管，應(yīng)將溫度傳感器安裝在測(cè)溫管內(nèi)并涂抹導(dǎo)熱凝膠。對(duì)于不同類型的集熱器，溫度傳感器應(yīng)按如下方法安裝：a)對(duì)于平板型集熱器，傳感器應(yīng)置于吸熱體三分之二高度和接近二分之一寬度處；b)對(duì)于真空管型集熱器，傳感器應(yīng)置于吸熱體三分之二高度和接近二分之一寬度處，也可采用測(cè)量單支真空集熱管滯止溫度模擬整個(gè)集熱器的方法，集熱管頂部采用的保溫材料和厚度應(yīng)與集熱器相同；c)對(duì)于熱管式真空管型集熱器，傳感器應(yīng)置于熱管的冷凝端。6.3測(cè)量法集熱器應(yīng)在滯止?fàn)顟B(tài)試驗(yàn)準(zhǔn)備完成后進(jìn)行，傳感器的安裝位置應(yīng)記錄在檢驗(yàn)報(bào)告中。將集熱器在環(huán)境風(fēng)速小于1m/s的穩(wěn)定試驗(yàn)條件下暴曬至少1.5h,穩(wěn)定試驗(yàn)條件下Gm保持在1000W/m2±100W/m2、tam保持在30℃±10℃。當(dāng)(tsm-tam)/Gm在測(cè)量周期內(nèi)變化不大于0.01(℃·m2)/W時(shí)，集熱器達(dá)到穩(wěn)態(tài)滯止?fàn)顟B(tài)，標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度t按公式(1)計(jì)算：檢驗(yàn)報(bào)告中集熱器的標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度為測(cè)量周期1h內(nèi)，最大時(shí)間間隔為1min的標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度的平均值。6.4計(jì)算法標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度tg也可通過集熱器效率參數(shù)計(jì)算獲得，按公式(2)計(jì)算： (2)系數(shù)“1.2”是由于熱性能試驗(yàn)中2m/s～4m/s的風(fēng)速條件大于滯止?fàn)顟B(tài)風(fēng)速1m/s而引入的補(bǔ)償系數(shù)。6.5特定條件下的滯止溫度在Gs和t的特定條件下的滯止溫度按照公式(3)計(jì)算：66.6試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告應(yīng)按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告，試驗(yàn)結(jié)果中標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度以10℃為分度向上取整。7.1一般規(guī)定空曬可采用室外試驗(yàn)方法或室內(nèi)試驗(yàn)方法，具體內(nèi)容見7.3和7.4。試驗(yàn)應(yīng)按表2定義的氣象條件選擇其中一類進(jìn)行。C類氣象條件可以根據(jù)特殊情況自行定義。7.2試驗(yàn)初始化集熱器應(yīng)按6.2的要求安裝在室外，并在30°~60°的安全傾角范圍內(nèi)放置至少15d。如果制造商注明的安裝傾角不在此角度范圍內(nèi)，空曬安裝傾角應(yīng)盡量接近此角度范圍。對(duì)于立面安裝的集熱器，應(yīng)至少有50%的空曬在垂直角度下完成。應(yīng)至少每周進(jìn)行一次集熱器的外觀檢查，將損壞記錄與試驗(yàn)結(jié)果記入檢驗(yàn)報(bào)告。7.3室外試驗(yàn)方法試驗(yàn)記錄的環(huán)境空氣溫度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)為1℃,記錄集熱器表面總輻照度所使用的輻射表應(yīng)達(dá)到GB/T19565規(guī)定的一級(jí)要求。太陽(yáng)輻照度和平均環(huán)境溫度至少每5min記錄一次。集熱器應(yīng)空曬至最小輻照量H達(dá)到表2的規(guī)定。如果試驗(yàn)初始化期間記錄的環(huán)境空氣溫度和總輻照度滿足要求，則數(shù)據(jù)可以計(jì)入空曬試驗(yàn)中。集熱器應(yīng)在輻照度和環(huán)境空氣溫度大于表2規(guī)定值的條件下累計(jì)空曬至少16h。集熱器在標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度試驗(yàn)下的試驗(yàn)結(jié)果可以計(jì)入本試驗(yàn)。計(jì)入累計(jì)空曬時(shí)間的時(shí)間段應(yīng)至少達(dá)到30min。每天目視檢查集熱器并記錄其外觀變化。7.4室內(nèi)試驗(yàn)方法試驗(yàn)初始化后，按6.2的要求將集熱器安裝在溫度可控的室內(nèi)太陽(yáng)模擬器環(huán)境下。調(diào)整室內(nèi)太陽(yáng)模擬器使集熱器表面6個(gè)均勻分布點(diǎn)的平均輻照度大于表2所選氣象等級(jí)的輻照條件，且集熱器采光面上的太陽(yáng)輻照度變化不應(yīng)大于20%。環(huán)境溫度應(yīng)大于所選氣象等級(jí)的溫度條件。室內(nèi)太陽(yáng)模擬器裝置特性應(yīng)符合14.2.2的要求。持續(xù)試驗(yàn)直到達(dá)到所選氣象等級(jí)條件的要求。每天目視檢查集熱器并記錄其外觀變化。7.5試驗(yàn)條件表2定義了空曬試驗(yàn)應(yīng)符合的氣象條件，表中的數(shù)值是試驗(yàn)應(yīng)達(dá)到的最小值。氣象等級(jí)由集熱器生產(chǎn)企業(yè)選擇。7表2空曬試驗(yàn)氣象條件氣象條件氣象等級(jí)數(shù)值A(chǔ)+級(jí)A級(jí)B級(jí)C級(jí)自定義空曬16h的集熱器平面總輻照度Ghem最小值及環(huán)境溫度t。最小值”900W/m2Ghem,x至少30d曝曬的集熱器平面累計(jì)太陽(yáng)輻照量H600MJ/m2Hx至少15d空曬的集熱器平面累計(jì)太陽(yáng)輻照量H270MJ/m2Hx/2對(duì)于熱沖擊試驗(yàn)，t?？烧J(rèn)為是1h的環(huán)境溫度平均值。7.6試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)包括所選氣象等級(jí)條件、輻照度、溫度的測(cè)量值和試驗(yàn)天數(shù)，目視檢查集熱器有無(wú)開裂、破損、變形和其他損壞，并按附錄A的要求記錄所有目視檢查的結(jié)果。8外熱沖擊8.1試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法集熱器應(yīng)在6.3規(guī)定的滯止?fàn)顟B(tài)下運(yùn)行。噴水裝置應(yīng)放在集熱器前，水流應(yīng)噴灑均勻。集熱器應(yīng)進(jìn)行兩次外熱沖擊試驗(yàn)。8.2試驗(yàn)條件集熱器應(yīng)在選定的表2所述氣象條件下空曬，或在能夠達(dá)到6.3規(guī)定的集熱器標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度條件下空曬1h,然后用水噴淋至少5min。噴水溫度應(yīng)在10℃~25℃之間，每平方米集熱器總面積的噴淋量應(yīng)大于0.03kg/s。8.3試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)包括所選氣象等級(jí)條件、輻照度、溫度的測(cè)量值和噴淋水的溫度、流量，目視檢查集熱器有無(wú)裂紋、變形、水凝結(jié)或浸水，應(yīng)按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。9內(nèi)熱沖擊9.1試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法集熱器應(yīng)安裝在室外或室內(nèi)太陽(yáng)模擬器下。集熱器不應(yīng)充注工質(zhì)。除預(yù)留一個(gè)流道出口用于吸熱體內(nèi)的空氣自由膨脹外，其余流道均應(yīng)密封。將一個(gè)密封流道通過截止閥與傳熱工質(zhì)源連接。集熱器應(yīng)進(jìn)行兩次內(nèi)熱沖擊試驗(yàn)。本試驗(yàn)不適用于全玻璃真空管型集熱器。89.2測(cè)試條件集熱器應(yīng)在選定的表2所述氣象條件下空曬，或在能夠達(dá)到6.3規(guī)定的集熱器標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度條件下空曬1h,然后通入低溫傳熱工質(zhì)，確保集熱器完全充滿工質(zhì)至少5min,傳熱工質(zhì)的溫度應(yīng)低于25℃,工質(zhì)流量應(yīng)按熱性能試驗(yàn)的最大流量。9.3試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)包括所選氣象等級(jí)條件、輻照度、溫度的測(cè)量值和噴淋水的溫度、流量，目視檢查集熱器有無(wú)損壞，應(yīng)按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。10.1試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法集熱器應(yīng)按生產(chǎn)企業(yè)明示的最小傾角安裝在開放式框架上，如果沒有明示，則安裝傾角為30°。集熱器和噴嘴的放置如圖1所示。單位為毫米標(biāo)引序號(hào)說明：1——噴嘴與集熱器表面角度為30°;2——生產(chǎn)企業(yè)推薦的最小水平傾角。圖1淋雨測(cè)試集熱器和噴嘴的位置如果該試驗(yàn)裝置不適用，則應(yīng)使用其他類似裝置進(jìn)行試驗(yàn)，集熱器所有易受損壞或易被雨水浸入的位置(例如，槽式集熱器的跟蹤電機(jī)的位置)均應(yīng)設(shè)置噴嘴進(jìn)行噴淋。試驗(yàn)期間，集熱器應(yīng)保持避光(集熱器采光面上總輻照度低于200W/m2),并應(yīng)使用55℃±5℃的工質(zhì)在流道內(nèi)循環(huán)以保持集熱器溫?zé)?。?yīng)在噴淋后72h內(nèi)檢查集熱器的滲水情況，再進(jìn)行耐撞擊和機(jī)械荷載測(cè)試。集熱器的存放方式不應(yīng)影響試驗(yàn)結(jié)果，并應(yīng)避免不必要的搬運(yùn)。9試驗(yàn)使用的噴嘴應(yīng)符合下列規(guī)定：——完整的錐形噴灑；——每個(gè)噴嘴的質(zhì)量流量為2kg/min±0.5kg/min。噴頭的位置應(yīng)符合下列要求：——如圖2所示的陰影區(qū)域，至少確保集熱器的每個(gè)拐角和每個(gè)面都能被直接噴淋；——至少確保平板型集熱器(帶中間壓條的)如圖2所示的陰影區(qū)域都能被直接噴淋；——至少確保真空管型集熱器如圖3所示的陰影區(qū)域都被直接噴淋；——噴嘴與集熱器平面的夾角為30?±5°;——噴頭與集熱器的距離為250——兩個(gè)噴嘴的最大間距為150mm±50mm;圖2平板型集熱器的噴淋區(qū)域(陰影部分)圖3真空管型集熱器的噴淋區(qū)域(陰影部分)10.3試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)包括噴淋水的溫度和流量，檢查集熱器有無(wú)滲水和損壞，按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。本試驗(yàn)針對(duì)聲明具有防凍功能的集熱器，不適用于使用防凍液工質(zhì)的集熱器。本試驗(yàn)分為集熱器充水耐凍試驗(yàn)和集熱器排空耐凍試驗(yàn)。集熱器充水耐凍的試驗(yàn)方法如下。a)按生產(chǎn)企業(yè)明示的最小安裝傾角或30°傾角將集熱器安裝在冷庫(kù)中。b)將集熱器充滿水，充水溫度應(yīng)在8℃~25℃范圍內(nèi)。c)集熱器在-20±2℃下保持1h,然后將溫度升高至+10℃,保持1h。d)重復(fù)步驟b)和c),一共進(jìn)行3次冷凍、升溫循環(huán)。每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)，集熱器應(yīng)在工作壓力下重新充滿水，整個(gè)測(cè)試過程中都應(yīng)監(jiān)測(cè)水溫。集熱器排水耐凍試驗(yàn)適用于采用排空防凍的集熱器，試驗(yàn)方法如下。a)按生產(chǎn)企業(yè)明示的最小安裝傾角或30°傾角將集熱器安裝在冷庫(kù)中。b)集熱器充水10min,然后用廠商安裝的設(shè)備排水5min,在集熱器管道的最低點(diǎn)安裝溫度傳感器，以監(jiān)測(cè)留水的溫度。充水溫度應(yīng)在8℃~25℃范圍內(nèi)。c)集熱器在-20±2℃下保持1h,然后將溫度升高至+10℃,保持1h。d)重復(fù)步驟b)和c),一共進(jìn)行3次冷凍、升溫循環(huán)。11.3試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。12機(jī)械荷載12.1試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法應(yīng)使用生產(chǎn)企業(yè)的原廠設(shè)備將集熱器安裝在固定件上(見圖4),再將固定件安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，試驗(yàn)臺(tái)架應(yīng)該是剛性的。與集熱器集成一體的防水密封件應(yīng)包含在試驗(yàn)對(duì)象中一同測(cè)試。標(biāo)引序號(hào)說明：1——集熱器；2——連接點(diǎn)(計(jì)入試驗(yàn)結(jié)果);3——用于試驗(yàn)的固定件(安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，但不計(jì)入試驗(yàn)結(jié)果);4——支撐件(不參與試驗(yàn));5——屋面錨鉤(不參與試驗(yàn))。圖4固定件和連接點(diǎn)示意圖12.1.2試驗(yàn)荷載下列方法可用于對(duì)集熱器施加均勻分布的正面壓力荷載和背面壓力荷載?！埡退槭?、沙子或水：在水平放置的集熱器表面覆蓋一層柔性箔紙，在集熱器上放置一個(gè)高度足以容納試驗(yàn)所需碎石、沙子或水的圍擋框架。碎石、沙子或水應(yīng)均勻地分布在框架內(nèi)直到達(dá)到試驗(yàn)所需的高度?！P：將機(jī)械驅(qū)動(dòng)的吸盤均勻布置在集熱器表面。吸盤不應(yīng)阻礙集熱器蓋板受機(jī)械荷載作用導(dǎo)致的移動(dòng)?！諝鈮毫Γ簩⒓療崞靼惭b在試驗(yàn)臺(tái)架上，以便試驗(yàn)裝置從集熱器正面或背面施加壓力，例如，使用氣墊或其他方法。根據(jù)集熱器類型的不同也可選擇其他適宜的方法，但試驗(yàn)裝置提供的壓力應(yīng)能均勻分布在整個(gè)集熱器總面積上，試驗(yàn)方法應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中說明。12.2試驗(yàn)條件試驗(yàn)壓力的最大步長(zhǎng)不應(yīng)大于500Pa。試驗(yàn)壓力應(yīng)按集熱器總面積進(jìn)行計(jì)算。每增加1個(gè)步長(zhǎng)的試驗(yàn)壓力應(yīng)至少保持5min。每次施加荷載后應(yīng)全部釋放壓力再施加下一次荷載。12.3試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告試驗(yàn)應(yīng)記錄永久變形量及其對(duì)應(yīng)的荷載值，永久變形量應(yīng)與測(cè)試開始時(shí)的集熱器狀態(tài)進(jìn)行比較。應(yīng)按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。耐撞擊可采用鋼球撞擊試驗(yàn)方法或冰球撞擊試驗(yàn)方法進(jìn)行，具體內(nèi)容見13.4和13.5。試驗(yàn)所用鋼球的公稱直徑為33mm(質(zhì)量為150g±10g),撞擊高度分別為：0.45m,0.5m,0.6m,0.8m,1.0m,1.2m,1.4m,1.6m,1.8m,2.0m。試驗(yàn)所用冰球應(yīng)由水制成，應(yīng)無(wú)氣泡，無(wú)肉眼可見的裂縫，其標(biāo)稱直徑、質(zhì)量和試驗(yàn)速度見表3。本試驗(yàn)由多組撞擊測(cè)試組成，每組測(cè)試包含四個(gè)相同沖擊強(qiáng)度的撞擊。撞擊過程應(yīng)逐步增加強(qiáng)度，對(duì)于第一組撞擊，應(yīng)該使用廠商指定的鋼球最小落差或廠商指定的最小冰球直徑。撞擊位置應(yīng)根據(jù)13.3的規(guī)定選擇。表3冰球的標(biāo)稱直徑、質(zhì)量和試驗(yàn)速度標(biāo)稱直徑質(zhì)量g試驗(yàn)速度m/s23.020.727.243.9冰球的質(zhì)量和試驗(yàn)速度的偏差不應(yīng)大于5%。對(duì)于真空管型集熱器：應(yīng)隨機(jī)選取4支真空管進(jìn)行試驗(yàn)，少于4支則應(yīng)對(duì)全部真空管進(jìn)行試驗(yàn)。如果有1根真空管破裂，則應(yīng)另選1根真空管進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，直至試驗(yàn)完成。如試驗(yàn)的真空管出現(xiàn)損壞，應(yīng)結(jié)束試驗(yàn)，并應(yīng)記錄真空管破裂前的最高撞擊高度或最大冰球直徑。對(duì)集熱器的撞擊位置要求如下。a)帶玻璃蓋板的平板型集熱器：撞擊點(diǎn)應(yīng)落在集熱器透明玻璃蓋板拐角75mm半徑范圍內(nèi)。對(duì)于同一組撞擊高度或相同冰球直徑，應(yīng)選擇集熱器的不同拐角撞擊。b)真空管型集熱器：每個(gè)撞擊高度或冰球直徑，隨機(jī)選取4支真空管進(jìn)行試驗(yàn)。2支撞擊真空管上部，2支撞擊真空管下部。撞擊點(diǎn)應(yīng)落在距離集熱管兩端75mm以內(nèi)，并垂直撞擊在真空管表面的中心位置。13.4鋼球撞擊試驗(yàn)方法集熱器應(yīng)水平安裝在支架上。鋼球應(yīng)采用模擬冰雹沖擊的方式垂直下落撞擊。撞擊點(diǎn)的高度應(yīng)按釋放點(diǎn)至撞擊點(diǎn)所在平面的垂直距離計(jì)算。蓋板玻璃或者真空管破裂試驗(yàn)結(jié)束。13.5冰球撞擊試驗(yàn)方法用于稱量冰球質(zhì)量的儀器其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為±2%。冰球速度測(cè)量裝置的誤差為±1m/s。速度傳感器至集熱器表面的距離應(yīng)不超過1m。13.5.2測(cè)試注意事項(xiàng)使用冰球進(jìn)行耐撞擊試驗(yàn)，應(yīng)符合以下要求：a)將冰球放入一4℃的容器中，至少1h后再使用；b)室溫下在鋼架上安裝集熱器；c)從容器中取出冰球到撞擊集熱器，時(shí)間應(yīng)小于60s;d)按要求撞擊集熱器表面，記錄集熱器的損壞情況。13.6試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告記錄集熱器的損壞情況，使用鋼球的撞擊高度或冰球的直徑、質(zhì)量和試驗(yàn)速度，應(yīng)按附錄A的要求給出試驗(yàn)結(jié)果和檢驗(yàn)報(bào)告。14熱性能集熱器的熱性能試驗(yàn)可以在室外進(jìn)行，也可以在室內(nèi)使用太陽(yáng)模擬器進(jìn)行，應(yīng)至少包括下列三組計(jì)算集熱器得熱量所必需的參數(shù)：a)在不同工況條件下的集熱器效率和功率(見14.7);b)集熱器有效熱容和時(shí)間常數(shù)(見14.8);c)集熱器入射角修正系數(shù)(見14.9)。光伏光熱復(fù)合型集熱器熱性能試驗(yàn)應(yīng)在熱和電同時(shí)穩(wěn)定輸出且發(fā)電量最大的條件下進(jìn)行。用于測(cè)試熱性能的集熱器總面積應(yīng)不小于1m2。如果單個(gè)集熱器面積小于1m2,應(yīng)將集熱器連接在一起，確保用于熱性能測(cè)試的集熱器總面積不小于1m2。14.2使用太陽(yáng)模擬器進(jìn)行性能試驗(yàn)集熱器的熱性能受直接輻射和散射輻射的影響，因此，用于性能試驗(yàn)的太陽(yáng)模擬器發(fā)出的光線應(yīng)近似垂直入射集熱器表面，應(yīng)在集熱器總面積范圍內(nèi)測(cè)量輻照度的平均值。14.2.2對(duì)太陽(yáng)模擬器的要求用于熱性能試驗(yàn)的太陽(yáng)模擬器應(yīng)具有下列特性。a)模擬光源在集熱器總面積上應(yīng)產(chǎn)生大于700W/m2的平均太陽(yáng)輻照度，測(cè)量應(yīng)在光源達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后開始。b)試驗(yàn)期間，集熱器總面積上任意一點(diǎn)的太陽(yáng)輻照度與平均輻照度的偏差不應(yīng)超過15%。模擬器的準(zhǔn)直度應(yīng)使至少80%模擬光線入射角修正系數(shù)大于98%。對(duì)于典型的平板集熱器，以集熱器表面任意一點(diǎn)為頂點(diǎn)，在夾角不超過60°的區(qū)域內(nèi)如果能包含太陽(yáng)模擬器發(fā)出光線的80%,則能夠滿足準(zhǔn)直度要求。有關(guān)入射角修正系數(shù)試驗(yàn)的準(zhǔn)直度附加要求見14.2.3。c)集熱器采光平面內(nèi)的Ghem應(yīng)按網(wǎng)格形式測(cè)量并以表格形式在檢驗(yàn)報(bào)告中給出，測(cè)量網(wǎng)格的最大間距為150mm。d)太陽(yáng)模擬器發(fā)出的光譜在0.3μm～3μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，波長(zhǎng)寬度為0.1μm的輻照度百分比與GB/T17683.1規(guī)定的太陽(yáng)光譜輻照度百分比的比值應(yīng)大于0.4且小于2。集熱器表面的熱輻射不應(yīng)超過試驗(yàn)期間同環(huán)境空氣溫度下黑體半球向輻照度的5%。e)初始光譜測(cè)定應(yīng)在模擬光源穩(wěn)定工作后進(jìn)行。應(yīng)測(cè)量集熱器平面的紅外熱輻射(起始波長(zhǎng)應(yīng)大于2.5μm,但不應(yīng)大于4μm)。f)應(yīng)定期采用同一集熱器進(jìn)行室內(nèi)模擬環(huán)境下和室外環(huán)境下集熱器熱性能的比對(duì)試驗(yàn)，如果模擬器下(tα)的有效值和大氣光學(xué)質(zhì)量為1.5時(shí)太陽(yáng)光譜下的有效值相差超過士1%,則應(yīng)修正測(cè)試結(jié)果。(ta)的有效值應(yīng)按公式(4)計(jì)算，在模擬器下測(cè)量的集熱器峰值效率應(yīng)按公式(5)修正。集熱器峰值效率的修正也可以通過分別測(cè)試同一集熱器在室外環(huán)境下的峰值效率ηo.hem.do和室內(nèi)模擬環(huán)境下的集熱器峰值效率η實(shí)現(xiàn)，如果室內(nèi)模擬環(huán)境下的峰值效率值和室外環(huán)境的峰值效率值相差超過±1%,則應(yīng)修正測(cè)試結(jié)果，此時(shí)在模擬器下測(cè)量的集熱器峰值效率應(yīng)按公式(6)修正。g)在室內(nèi)或室外測(cè)量無(wú)蓋板集熱器的主要區(qū)別在于長(zhǎng)波熱輻射。太陽(yáng)模擬器的長(zhǎng)波輻照度不應(yīng)高于50W/m2。集熱器試驗(yàn)平面上的熱輻照度平均值應(yīng)與集熱器的試驗(yàn)結(jié)果一同記錄在檢驗(yàn)報(bào)告中h)試驗(yàn)期間，太陽(yáng)模擬器的輻照度波動(dòng)應(yīng)小于±1%。14.2.3用于測(cè)量入射角修正系數(shù)的太陽(yáng)模擬器要求用于測(cè)量入射角修正系數(shù)的太陽(yáng)模擬器應(yīng)首先滿足14.2.2的要求。準(zhǔn)直度要求如下。a)以集熱器表面任意一點(diǎn)為頂點(diǎn)，在夾角不超過20°的區(qū)域內(nèi)應(yīng)能包含太陽(yáng)模擬器發(fā)出光線b)在集熱器總面積上測(cè)量太陽(yáng)輻照度和準(zhǔn)直度網(wǎng)格的最大間距為150mm。14.3集熱器的安裝位置集熱器應(yīng)按生產(chǎn)企業(yè)指定的方式安裝。除非另有說明，否則采用開放式安裝結(jié)構(gòu)，允許空氣在集熱器的前、后和兩側(cè)自由流動(dòng)。集熱器離地面距離應(yīng)不小于0.5m。不應(yīng)有熱氣流在集熱器表面流通，如沿建筑物墻壁上升的熱氣流。在建筑物屋頂測(cè)試集熱器時(shí)，集熱器應(yīng)距離屋頂邊緣至少2m.14.3.2太陽(yáng)直接輻射的遮擋試驗(yàn)臺(tái)的位置應(yīng)確保集熱器和輻照表在試驗(yàn)期間不被遮擋。14.3.3散射和反射太陽(yáng)輻射集熱器安裝視野范圍內(nèi)不應(yīng)有明顯障礙物，且不應(yīng)有面積廣闊的玻璃、金屬或水。應(yīng)減少集熱器背面的反射輻射，尤其是真空管型集熱器。大部分粗糙表面，例如草地、風(fēng)化的混凝土表面或碎屑等低反射率表面，能夠滿足試驗(yàn)的要求。太陽(yáng)模擬器的光線近似于直接輻射，可以通過將試驗(yàn)室內(nèi)表面涂深色低反射率涂料來實(shí)現(xiàn)反射輻射的最小化。性能試驗(yàn)中安裝集熱器時(shí)，應(yīng)保證集熱器背面的機(jī)構(gòu)對(duì)光線無(wú)反射和吸收，如采用支撐板，則應(yīng)使用反射率不超過20%的透明板。集熱器的室外試驗(yàn)場(chǎng)周圍不應(yīng)有煙囪、冷卻塔或散熱熱源。在室內(nèi)太陽(yáng)模擬器下試驗(yàn)時(shí)，集熱器應(yīng)屏蔽散熱器、空調(diào)管道和機(jī)械裝置等發(fā)熱表面，以及窗戶和外墻等冷表面。集熱器應(yīng)放置于空氣可在其采光面、背面和側(cè)面自由流通的位置。平行于集熱器上表面且距離大于50mm處的空氣速度應(yīng)滿足14.6.3.3的規(guī)定且應(yīng)符合表4的誤差要求。如果自然條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)風(fēng)速要求，則應(yīng)使用人工風(fēng)機(jī)。14.4儀器與測(cè)量試驗(yàn)使用的輻射表應(yīng)符合GB/T19565中一級(jí)或優(yōu)于一級(jí)的要求。試驗(yàn)應(yīng)使用總輻射表測(cè)量半球向太陽(yáng)輻射，用裝有遮光環(huán)的總輻照表或用直接輻射表與總輻射表一起測(cè)量短波散射輻射。對(duì)于具有跟蹤功能的高聚光比集熱器(CR>3),應(yīng)使用直接輻射表測(cè)量法向直射輻照度(DNI)。直接輻射表應(yīng)安裝在獨(dú)立的太陽(yáng)跟蹤裝置上。直接輻射表的開口角應(yīng)在5°~6°范圍內(nèi)。安裝直接輻射表的跟蹤裝置與集熱器跟蹤裝置的誤差不應(yīng)超過±0.5°。直射輻照度和散射輻照度應(yīng)分別通過公式(7)和公式(8)計(jì)算。G?=DNI·cosθ Ga=Ghem-Gb (8)總輻射表應(yīng)安裝在與集熱器接收直射、散射和反射輻照度同一位置的地方?？傒椛浔淼膫鞲衅鲬?yīng)與集熱器在同一平面且偏差小于1°。試驗(yàn)期間輻射表不應(yīng)在集熱器表面形成陰影，集熱器也不應(yīng)反射能量至總輻射表。應(yīng)采取措施遮蔽總輻射表本體和連接器的連線。直接輻射入射角應(yīng)通過計(jì)算或者使用精度小于或等于±1°的太陽(yáng)位置傳感器確定。對(duì)于CPC(復(fù)合拋物面)等非成像固定式集熱器，其安裝應(yīng)使直接輻射在集熱器設(shè)計(jì)角度接收范圍內(nèi)。長(zhǎng)波輻照度E,應(yīng)使用達(dá)到GB/T33701規(guī)定一級(jí)要求的長(zhǎng)波輻射表測(cè)量。長(zhǎng)波輻射表應(yīng)安裝在集熱器側(cè)面中間高度的位置，與集熱器安裝在同一平面。長(zhǎng)波輻射表應(yīng)置于通風(fēng)良好的位置。槽式等跟蹤聚焦集熱器應(yīng)使用直接輻射表測(cè)量直射輻照度。在測(cè)試期間集熱器區(qū)域內(nèi)不能出現(xiàn)陰影。還應(yīng)防止能量從集熱器反射到直接輻照表上。直接輻照表本體和連接器的連線應(yīng)遮蔽。熱性能試驗(yàn)應(yīng)測(cè)量集熱器進(jìn)口工質(zhì)溫度，集熱器出口工質(zhì)溫度以及環(huán)境空氣溫度。集熱器進(jìn)口和出口溫差的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)為±0.1℃。測(cè)量傳熱工質(zhì)溫度的傳感器應(yīng)安裝在距離集熱器進(jìn)、出口200mm以內(nèi)時(shí)，應(yīng)在傳感器上下游管道周圍安裝保溫材料。傳感器位置距離集熱器進(jìn)、出口超過200mm時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證該位置不影響工質(zhì)溫度的測(cè)量。應(yīng)在傳感器上游設(shè)置彎曲管道、孔口或混合工質(zhì)的裝置，傳感器探頭應(yīng)指向工質(zhì)來流方向。測(cè)量環(huán)境空氣溫度的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)為±0.5℃。室外測(cè)量的傳感器應(yīng)放置在噴涂為白色、通風(fēng)良好的防護(hù)罩內(nèi)。防護(hù)罩應(yīng)遮陽(yáng)并放置在集熱器中間高度的位置，至少應(yīng)高出地面1m。防護(hù)罩與集熱器的距離不應(yīng)超過10m。如果人工風(fēng)機(jī)在集熱器上方送風(fēng)，應(yīng)測(cè)量風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的溫度并確保其溫度與環(huán)境空氣溫度的偏差小于士2℃,應(yīng)使用風(fēng)機(jī)出口處的溫度作為環(huán)境空氣溫度進(jìn)行集熱器熱性能計(jì)算。流量測(cè)量的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)為測(cè)量值的士1%范圍內(nèi)。14.4.6集熱器表面空氣速度測(cè)量試驗(yàn)期間應(yīng)在合適的位置點(diǎn)監(jiān)測(cè)空氣速度，該位置點(diǎn)上的滑動(dòng)平均空氣速度可代表集熱器表面的平均速度。集熱器表面空氣速度的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)為士0.5m/s。試驗(yàn)過程中應(yīng)利用自然風(fēng)或人工風(fēng)機(jī)在平行于集熱器表面提供試驗(yàn)所需的風(fēng)速。使用手持風(fēng)速計(jì)在距離集熱器上表面50mm高度的位置上對(duì)整個(gè)集熱器表面以不小于300mm的相等間距測(cè)量空氣速度，然后計(jì)算集熱器表面風(fēng)速的算術(shù)平均值。試驗(yàn)期間，應(yīng)選擇一個(gè)位置點(diǎn)對(duì)風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該點(diǎn)的風(fēng)速與集熱器表面的平均風(fēng)速的偏差絕對(duì)值應(yīng)小于0.5m/s。傳感器的安裝位置不應(yīng)對(duì)風(fēng)產(chǎn)生遮擋，也不應(yīng)在集熱器上形成陰影。時(shí)間的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)為±0.2%。數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔不應(yīng)大于10s。記錄平均值的時(shí)間間隔不應(yīng)大于60s。室外試驗(yàn)中每個(gè)數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間應(yīng)一致，用于計(jì)算太陽(yáng)輻射入射到集熱器上的角度。集熱器尺寸的測(cè)量精度應(yīng)為±1mm。如果集熱器面積測(cè)量值與生產(chǎn)企業(yè)明示的面積偏差在1%以內(nèi)，則可使用生產(chǎn)企業(yè)明示的面積數(shù)值用于效率計(jì)算，并在檢驗(yàn)報(bào)告中明示。如果面積偏差大于1%,則使用測(cè)量面積值進(jìn)行效率計(jì)算。14.5試驗(yàn)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖，如圖5所示。標(biāo)引序號(hào)說明：1——環(huán)境溫度傳感器；2——出口溫度傳感器；3——排氣口；4——保溫管；5——太陽(yáng)能集熱器；6——初級(jí)溫度控制加熱器/冷卻器；7——壓力表；8——安全閥；9——膨脹罐；10——泵；11——旁通閥；12——流量控制閥；14——玻璃觀察管；15——流量計(jì)；16——二級(jí)溫度調(diào)節(jié)器；17——人工風(fēng)機(jī)；18——進(jìn)口溫度傳感器；19——總輻射表；20——長(zhǎng)波輻射表：21——風(fēng)速計(jì)。圖5試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖集熱器試驗(yàn)用傳熱工質(zhì)可以采用水或集熱器生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)可的工質(zhì)。傳熱工質(zhì)應(yīng)使用與試驗(yàn)溫度所對(duì)應(yīng)的比熱和密度進(jìn)行計(jì)算。水的物性參數(shù)應(yīng)按照附錄B的規(guī)定執(zhí)行。試驗(yàn)系統(tǒng)的管路應(yīng)進(jìn)行保溫。集熱器管路應(yīng)無(wú)空氣和污染物。循環(huán)泵應(yīng)放在集熱器試驗(yàn)回路中不影響集熱器進(jìn)口溫度控制且不影響工質(zhì)溫度測(cè)量的位置。在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的任意進(jìn)口溫度下，泵和流量控制設(shè)備都應(yīng)保證通過集熱器的質(zhì)量或體積流量變化穩(wěn)定在1%以內(nèi)。集熱器的熱性能試驗(yàn)應(yīng)按本文件規(guī)定的方法之一進(jìn)行。對(duì)于光伏光熱復(fù)合型集熱器，發(fā)電運(yùn)行模式對(duì)熱性能的影響應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中說明。下列內(nèi)容適用于聚光式集熱器：——帶有透明蓋板、聚光比CR<3的聚光集熱器應(yīng)視為其他類型的透明蓋板集熱器；——帶有透明蓋板、聚光比CR>3的聚光集熱器可忽略風(fēng)速的影響；——真空型聚光集熱器可以忽略風(fēng)速與聚光比之間相關(guān)性的影響。集熱器應(yīng)在輻照度大于700W/m2、環(huán)境溫度大于10℃的條件下預(yù)處理至滯止?fàn)顟B(tài)(見6.3)至少熱性能試驗(yàn)前，集熱器蓋板、反射器和真空管都應(yīng)進(jìn)行徹底清洗。如果集熱器部件有濕氣，可循環(huán)高溫傳熱工質(zhì)直到集熱器充分干燥為止。如果對(duì)集熱器進(jìn)行了干燥處理，應(yīng)將其與試驗(yàn)結(jié)果一起在檢驗(yàn)報(bào)告中說明。每個(gè)試驗(yàn)工況的工質(zhì)流量都應(yīng)保持穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)條件應(yīng)滿足表4的要求。不同試驗(yàn)工況間的流量偏差不應(yīng)超過士5%。液體加熱集熱器的流量應(yīng)按每平方米集熱器總面積0.02kg/(s·m2)設(shè)定。如果該流量不在生產(chǎn)企業(yè)指定的流量范圍內(nèi)，則應(yīng)選擇生產(chǎn)企業(yè)指定范圍內(nèi)的合理流量。槽式等跟蹤聚焦集熱器應(yīng)選擇廠商指定范圍內(nèi)的合理流量。集熱器平面內(nèi)太陽(yáng)直接輻射的入射角應(yīng)該在入射角修正系數(shù)變化不超過法向入射值±2%的范圍內(nèi)。集熱器試驗(yàn)過程中散射輻照度應(yīng)始終小于總輻照度的30%。試驗(yàn)期間，集熱器平面上的總輻照度應(yīng)始終大于700W/m2。14.6.3.3平行于集熱器平面的空氣速度對(duì)于帶玻璃蓋板的集熱器，考慮試驗(yàn)期間集熱器上方空間和時(shí)間的變化，平行于集熱器表面的空氣速度平均值應(yīng)為3m/s±1m/s。集熱器試驗(yàn)應(yīng)在生產(chǎn)企業(yè)指定的工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)口溫度應(yīng)始終保持在露點(diǎn)溫度以上以避免吸熱體冷凝結(jié)露。應(yīng)符合以下要求：a)選擇一個(gè)進(jìn)口溫度使集熱器進(jìn)、出口平均溫度與周圍環(huán)境空氣溫度偏差在士3℃以內(nèi)；b)t;≤100℃時(shí)，各相鄰測(cè)試工況之間的進(jìn)口溫度之差宜大于20℃;c)t;>100℃時(shí)，各相鄰測(cè)試工況之間的進(jìn)口溫度之差宜大于30℃。試驗(yàn)期間應(yīng)按14.4的規(guī)定進(jìn)行參數(shù)測(cè)量。試驗(yàn)至少應(yīng)包含4組數(shù)據(jù)，各組數(shù)據(jù)的工質(zhì)進(jìn)口溫度應(yīng)均勻分布在集熱器指定工作溫度范圍內(nèi)。每個(gè)工質(zhì)進(jìn)口溫度應(yīng)至少記錄4個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)。用室內(nèi)太陽(yáng)模擬器試驗(yàn)時(shí)，每個(gè)工質(zhì)進(jìn)口溫度應(yīng)至少記錄2個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)。試驗(yàn)周期內(nèi)所有試驗(yàn)參數(shù)與平均值的偏差均滿足表4的規(guī)定，如果已知時(shí)間常數(shù)，則每組數(shù)據(jù)的試驗(yàn)周期應(yīng)至少是集熱器時(shí)間常數(shù)的4倍。如果時(shí)間常數(shù)未知，液體加熱集熱器每組數(shù)據(jù)的試驗(yàn)周期不應(yīng)小于16min。表4試驗(yàn)周期內(nèi)的測(cè)量參數(shù)偏差限值參數(shù)與平均值的允許偏差總輻照度環(huán)境溫度工質(zhì)質(zhì)量流量集熱器進(jìn)口工質(zhì)溫度集熱器出口工質(zhì)溫度環(huán)境空氣速度與設(shè)定值偏差±1.0m/s14.7集熱器參數(shù)的計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)集熱器有用得熱量Q的計(jì)算見公式(9):ct應(yīng)使用與工質(zhì)平均溫度對(duì)應(yīng)的值。如果質(zhì)量流量m直接從流量計(jì)獲得，則密度應(yīng)與流量計(jì)的工質(zhì)溫度對(duì)應(yīng)。Q的計(jì)算模型如14.7.1.2描述，模型中的風(fēng)速u'=u-3m/s,其中u是14.3.5中規(guī)定的環(huán)境風(fēng)速；如果模型不適用，應(yīng)使用集熱器性能測(cè)試的數(shù)據(jù)表。14.7.1.2液體加熱集熱器的穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)方法對(duì)于使用人工風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)2m/s～4m/s風(fēng)速條件測(cè)試的帶玻璃蓋板集熱器，系數(shù)as、a?、as、a?可設(shè)置為0。對(duì)于聚光比CR<20的集熱器，參數(shù)ag可設(shè)置為0。其他類型集熱器根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得出。對(duì)于單層玻璃平板型集熱器，入射角小于或等于30°,不需使用入射角修正系數(shù)對(duì)集熱器接收的太陽(yáng)能進(jìn)行修正；對(duì)于真空管型集熱器，入射角小于或等于10°,不需使用入射角修正系數(shù)對(duì)集熱器接收的太陽(yáng)能進(jìn)行修正。集熱器瞬時(shí)效率η由歸一化溫差T。的函數(shù)方式表示出來。當(dāng)使用集熱器進(jìn)出口的傳熱工質(zhì)平均溫度tm時(shí)，計(jì)算見公式(11)。歸一化溫差的計(jì)算見公式(12)。……………(12)瞬時(shí)效率的曲線應(yīng)利用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合得出，對(duì)于系數(shù)a?、a?、as、a,可置為0的集熱器，按照公式(13)或公式(14)獲得二次或一次瞬時(shí)效率曲線：η=γo-a?Tm-a?G(Tn)2…(13)或η=γ-UT*……………(14)若a?的計(jì)算值是負(fù)數(shù)，則不應(yīng)選用二次擬合。對(duì)于系數(shù)ax、a?、as、a?不可置為0的集熱器，應(yīng)按照公式(10)進(jìn)行擬合。14.7.2試驗(yàn)結(jié)果集熱器功率P應(yīng)根據(jù)公式(15)計(jì)算，依據(jù)表5列出計(jì)算結(jié)果。表5應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中給出。表5集熱器功率溫差(tm—ta)℃總輻照度W/m24000表5集熱器功率(續(xù))溫差(tm-t?)℃總輻照度W/m2注：集熱器功率單位為瓦(W)。14.7.3參考面積轉(zhuǎn)換基于集熱器總面積、采光面積、吸熱體面積的熱性能參數(shù)的轉(zhuǎn)換，附錄C給出了方法計(jì)算。14.8有效熱容和時(shí)間常數(shù)的測(cè)定14.8.1總體要求有效熱容和時(shí)間常數(shù)是描述集熱器瞬時(shí)性能的重要參數(shù)。在運(yùn)行時(shí)，每個(gè)集熱器部件對(duì)運(yùn)行條件的響應(yīng)不同，因此有必要將集熱器作為一個(gè)整體考慮其有效熱容量。有效熱容和時(shí)間常數(shù)不是集熱器的簡(jiǎn)單定值常數(shù)，參數(shù)的確定與運(yùn)行條件相關(guān)。因此，試驗(yàn)應(yīng)按下列方法之一進(jìn)行。測(cè)量有效熱容和時(shí)間常數(shù)時(shí)的流量應(yīng)與集熱器效率試驗(yàn)時(shí)的流量相近。14.8.2有效熱容按照14.6.4中的條件安裝和運(yùn)行集熱器。用反射蓋板等集熱器遮蓋物遮擋集熱器以避免其接受太陽(yáng)輻射。將工質(zhì)進(jìn)口溫度設(shè)置為近似環(huán)境溫度t;≈t。直到達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件(t≈t;)。當(dāng)進(jìn)口溫度穩(wěn)定在環(huán)境溫度t。時(shí)快速移除集熱器遮蓋物并開始記錄數(shù)據(jù)，直到工質(zhì)出口溫度變化小于0.5℃/min,即再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為止。集熱器在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程可由公式(16)描述：對(duì)公式(16)進(jìn)行積分，得到集熱器的熱容如公式(17)所示：……14.8.3有效熱容的計(jì)算方法集熱器有效熱容的計(jì)算方法是將集熱器各部件(如玻璃、吸熱體、所含液體工質(zhì)和保溫材料)的熱容m;c;進(jìn)行加權(quán)，加權(quán)因子為p;,計(jì)算公式(18)如下：加權(quán)因子p;(介于0和1之間)可以僅包含影響集熱器熱惰性的部分。p;值如表6所示。表6加權(quán)因子值部件吸熱體1保溫傳熱工質(zhì)1外層玻璃蓋板第二層玻璃蓋板與傳熱工質(zhì)直接接觸的集熱器部件的加權(quán)因子應(yīng)令p;=1。14.8.4集熱器時(shí)間常數(shù)測(cè)定時(shí)間常數(shù)的測(cè)定應(yīng)使用14.8.2規(guī)定的方法。繪制集熱器出口溫度和環(huán)境溫度溫差(t.-ta)與時(shí)間的關(guān)系圖，從初始穩(wěn)定狀態(tài)開始，直到達(dá)到第二個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)為止，示例如圖6所示。標(biāo)引序號(hào)說明：4——0.632[(t-ta)?-(ts-tn)?];X——時(shí)間，單位為秒(s);Y——t.—ta圖6集熱器時(shí)間常數(shù)集熱器時(shí)間常數(shù)為移除集熱器遮蓋物后，集熱器出口溫度和環(huán)境溫度的溫差從(t。一ta)。上升至(t?-ta)?所消耗時(shí)間的0.632倍。時(shí)間常數(shù)也可以在集熱器降溫冷卻期間測(cè)定，此時(shí)集熱器時(shí)間常數(shù)為輻照度隔斷(遮蔽)后，集熱器出口溫度和環(huán)境溫度的溫差下降至初始溫差值所消耗時(shí)間的63.2%。GB/T4271—202114.9入射角修正系數(shù)14.9.1總體要求集熱器的熱性能參數(shù)在法向入射條件下測(cè)定。集熱器的入射角修正系數(shù)應(yīng)另行試驗(yàn)以確定集熱器在任意入射角度的性能。14.9.2計(jì)算模型入射角修正系數(shù)的定義是給定入射角時(shí)的峰值效率與法向入射時(shí)峰值效率的比值。計(jì)算見公式(19)和公式(20):))θ?和θr分別為入射角θ(球面坐標(biāo)系)在縱向和橫向平面上的投影，見圖7。標(biāo)引序號(hào)說明：3——縱向平面；6——真空管示例。圖7與測(cè)定入射角修正系數(shù)有關(guān)的對(duì)稱平面和角度之間的相互關(guān)系式見公式(21)和公式(22):0?,θ?為投影到兩個(gè)對(duì)稱平面上的入射角，由此可得到公式(23):tan2θ=tan2θ+tan2θr對(duì)于大多數(shù)集熱器來說，入射角修正系數(shù)近似等于如圖7所示的集熱器兩個(gè)垂直平面上人射角修正系數(shù)的乘積，如公式(24)所示：Khm(θL,θr)=Khm(θt,0)·Khm(0,0r) (24)對(duì)于入射角的影響與入射方向是對(duì)稱性的集熱器，只需測(cè)量一個(gè)方向上的入射角修正系數(shù)即可。對(duì)于部分集熱器，可以使用已有的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，用公式(25)表示入射角修正系數(shù)，通過數(shù)據(jù)擬合得出系數(shù)n:對(duì)于不能用公式(25)的函數(shù)描述入射角修正系數(shù)時(shí)，應(yīng)按表7列表表示集熱器的入射角修正系數(shù)，入射角的間隔為10°,如有必要，間隔角度可小于10°。表7建議測(cè)試入射角修正系數(shù)的角度0K(θ)K(0)K(10)K(20)K(30)K(40)K(50)K(60)K(70)K(80)K(90)任意角度的入射角修正系數(shù)可以使用線性插值的方法在查表的基礎(chǔ)上近似計(jì)算得出，計(jì)算公式如14.9.3試驗(yàn)方法集熱器運(yùn)行條件(流量、風(fēng)速等)應(yīng)與熱性能試驗(yàn)條件近似。傳熱工質(zhì)的平均溫度和環(huán)境溫度的溫差應(yīng)控制在士1℃之內(nèi)。集熱器的效率應(yīng)按照14.6.4.2的方法測(cè)定。試驗(yàn)期間，集熱器采光面上的散射輻照度應(yīng)始終小于總輻照度的30%。每個(gè)試驗(yàn)工況中，應(yīng)使集熱器的朝向保持在所測(cè)試入射角的測(cè)量入射角修正系數(shù)時(shí)總輻射表應(yīng)準(zhǔn)確放置在集熱器所在平面內(nèi)。入射角修正系數(shù)應(yīng)使用下列方法之一進(jìn)行測(cè)試。a)方法一：本方法適用于室內(nèi)太陽(yáng)模擬器試驗(yàn)，也適用于使用二維調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺(tái)架的室外試驗(yàn)。室內(nèi)模擬器應(yīng)符合14.2.3規(guī)定要求，室外試驗(yàn)臺(tái)架應(yīng)能實(shí)現(xiàn)集熱器的方向根據(jù)太陽(yáng)輻射的入射方向調(diào)整。b)方法二：本方法適用于使用一維調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺(tái)架的室外試驗(yàn)，一維調(diào)節(jié)的試驗(yàn)臺(tái)架僅能調(diào)整集熱器傾角。集熱器效率值的測(cè)定方法為：分別在正午前后各測(cè)得一個(gè)效率值。兩個(gè)效率值所對(duì)應(yīng)的集熱器與太陽(yáng)光的平均入射角應(yīng)相同。集熱器在此入射角下的效率值應(yīng)等于兩個(gè)效率值的平均值。14.9.4集熱器入射角修正系數(shù)的計(jì)算無(wú)論采用哪種試驗(yàn)方法，都應(yīng)測(cè)試各入射角對(duì)應(yīng)的集熱器熱效率。使用公式(8)計(jì)算得到與η數(shù)，計(jì)算公式(27)如下所示：14.9.5試驗(yàn)結(jié)果入射角修正系數(shù)的結(jié)果應(yīng)以表8的形式給出，并按附錄A的要求給出集熱器入射角修正系數(shù)K。隨入射角θ的變化曲線。適用時(shí)，應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中給出公式(26),并注明適用于縱向平面或橫向平面。如有必要，試驗(yàn)結(jié)果的角度間隔可小于表7的要求。表8入射角修正系數(shù)表0Kr(θ)15壓力降集熱器的壓力降是太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。壓力降試驗(yàn)不限制工質(zhì)類型，但應(yīng)與試驗(yàn)結(jié)果一同記錄。工質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度應(yīng)為(20±2)℃。如采用其他試驗(yàn)溫度，應(yīng)與試驗(yàn)結(jié)果一起說明。傳熱工質(zhì)的流動(dòng)方式應(yīng)符合生產(chǎn)企業(yè)的要求。應(yīng)特別注意試驗(yàn)的管道配件應(yīng)與集熱器的進(jìn)、出口適配，以避免不必要的額外壓力降。試驗(yàn)期間應(yīng)遮蔽集熱器避免太陽(yáng)照射。試驗(yàn)應(yīng)測(cè)試不同流量的壓力降，流量范圍應(yīng)接近實(shí)際運(yùn)行的情況。試驗(yàn)應(yīng)至少測(cè)量5個(gè)流量對(duì)應(yīng)的壓力降。5個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的流量平均分布在試驗(yàn)流量范圍內(nèi)。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后應(yīng)至少保持5min。15.2試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法集熱器應(yīng)安裝在符合14.5要求的試驗(yàn)系統(tǒng)中。應(yīng)按照14.6的規(guī)定測(cè)試以下數(shù)據(jù)：a)工質(zhì)進(jìn)口溫度；b)工質(zhì)流量；c)集熱器進(jìn)、出口連接處傳熱工質(zhì)的壓力降。集熱器壓力降測(cè)試儀表的標(biāo)準(zhǔn)不確定度取測(cè)量值的5%與±10Pa中的較高者。15.3壓力降零點(diǎn)檢查用于測(cè)量工質(zhì)壓力的管路連接件本身可能導(dǎo)致壓力降。因此，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行零點(diǎn)檢查：將集熱器從試驗(yàn)系統(tǒng)中取出，將管路連接件直接相連并測(cè)量壓力。由試驗(yàn)系統(tǒng)引起的壓力降應(yīng)在集熱器的壓力降試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行修正。試驗(yàn)應(yīng)在工作壓力下進(jìn)行，壓力保持相對(duì)恒定。試驗(yàn)期間的流量應(yīng)穩(wěn)定在名義流量的±1%內(nèi)。15.5試驗(yàn)結(jié)果和報(bào)告壓力降的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)按附錄A的要求以圖表的形式給出。適用時(shí)壓力降可以近似由二次多項(xiàng)式函數(shù)表示，如公式(28)所示：參數(shù)a和b應(yīng)通過不同流量下測(cè)得的壓力降數(shù)據(jù)用最小二乘法擬合得到。如果公式(28)不適用，則應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中列出測(cè)得的壓力降數(shù)據(jù)。(規(guī)范性)檢驗(yàn)報(bào)告本附錄規(guī)定了平板型太陽(yáng)能集熱器檢驗(yàn)報(bào)告的封面和內(nèi)容格式。NameofNameofProduct委托單位生產(chǎn)單位檢驗(yàn)類別TESTREPORT(報(bào)告編號(hào))樣品名稱實(shí)驗(yàn)室名稱Testreportisinvalidwithoutthesignaturesofthepersonsforchieftester,verificationandapproval.Thetestreportforarbitrationshouldbeaddedthesignatureofthepersonforverificationonit.Testreportisinvalidifaltered.5.對(duì)檢驗(yàn)報(bào)告若有異議，應(yīng)于收到報(bào)告之日起十五日內(nèi)向檢驗(yàn)單位提出；dateofreceivingthetestreport.Ingeneral,forentrustedteststheresponsibilitiesareundertakenforthedeliveredsamplesonly.ADD:投訴電話(ComplaintTEL):實(shí)驗(yàn)室名稱報(bào)告編號(hào)(No.):第頁(yè)共頁(yè)(Pageof)樣品編號(hào)：樣品名稱：規(guī)格型號(hào)：商標(biāo)：委托單位：出廠編號(hào)：生產(chǎn)日期：生產(chǎn)單位：送樣數(shù)量：送樣日期：委托單位地址：檢驗(yàn)日期：檢驗(yàn)類別：檢驗(yàn)依據(jù)：檢測(cè)地點(diǎn)：檢驗(yàn)設(shè)備：檢驗(yàn)項(xiàng)目：檢驗(yàn)結(jié)論：檢驗(yàn)單位印章簽發(fā)日期：ApprovalVerification主Chieftester實(shí)驗(yàn)室名稱報(bào)告編號(hào)(No.):第頁(yè)共頁(yè)(Pageof)樣品編號(hào)：檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)結(jié)果耐壓當(dāng)試驗(yàn)壓力為MPa時(shí)，流體通道無(wú)泄漏、膨脹和變形標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度環(huán)境溫度為30℃,總輻照度為1000W/m2,標(biāo)準(zhǔn)滯止溫度tsg=空曬集熱器空曬天，氣象等級(jí)為,累計(jì)輻照量MJ/m2,平均環(huán)境溫度為℃,集熱器開裂、破損和變形外熱沖擊集熱器裂紋、變形、水凝結(jié)和浸水現(xiàn)象內(nèi)熱沖擊集熱器損壞淋雨集熱器滲水和損壞耐凍集熱器泄漏、損壞、變形、扭曲機(jī)械荷載正壓為Pa時(shí)，集熱器明顯變形；負(fù)壓為Pa時(shí)，集熱器明顯變形耐撞擊鋼球撞擊高度為m,集熱器損壞；冰球直徑_、質(zhì)量、速度時(shí)，集熱器_損壞熱性能該集熱器基于平均溫度和采光面積瞬時(shí)效率曲線方程為：二次效率曲線(如適用):詳見第頁(yè)；該集熱器基于平均溫度和總面積瞬時(shí)效率曲線方程為：二次效率曲線(如適用):詳見第頁(yè)；集熱器功率詳見第頁(yè)；集熱器時(shí)間常數(shù)t=s;集熱器出口溫度和環(huán)境溫度差值(t。-ta)隨時(shí)間變化的曲線詳見第頁(yè)；入射角修正系數(shù)方程(如適用):入射角修正系數(shù)隨入射角θ的變化曲線詳見第頁(yè)壓力降集熱器壓力降公式(如適用):,曲線詳見第頁(yè)實(shí)驗(yàn)室名稱報(bào)告編號(hào)(No.):第頁(yè)共頁(yè)(Pageof)樣品編號(hào)：檢驗(yàn)項(xiàng)目：瞬時(shí)效率曲線(基于采光面積，平均溫度)基于采光面積A。和平均溫度tm的集熱器瞬時(shí)效率曲線舞時(shí)交率…%000.000.010.020.030.040.05基于平均溫度的歸一化溫差T0.060.07-G/[(m2·℃)/W]0.080.090.10該集熱器瞬時(shí)效率曲線方程為：