GB T 26977-2011 太阳能空气集热器热性能试验方法.pdf

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1、ICS 27.160 F 12 中华人民圭七_.，.、GB 和国国家标准GB/T 26977-2011 太阳能空气集热器热性能试验方法Test methods for the thermal performance of solar air collectors 2011-09-29发布数/i防伪/ 中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会2012-08-01实施发布GB/T 26977-2011 目次前言.1 l 范围-2 规范性引用文件-3 术语和定义4 符号与单位.5 集热器的安装与场所6 仪器与测量27 试验台架.8 室外稳态效率试验9 稳态效率-流量试验.810

2、 集热器入射角修正系数.11 太阳能集热器热性能检测报告.8 附录A(规范性附录)符号和单位附录B(资料性附录)太阳能空气集热器热性能检测报告格式11GB/T 26977-20门目。吕本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准的制定参考了欧洲标准EN12975-2: 2006 (热太阳能系统和部件太阳能集热器试验方法。本标准由全国太阳能标准化技术委员会CSAC/TC402)提出并归口。本标准起草单位:云南师范大学太阳能研究所、中国标准化研究院、深圳市嘉普通太阳能有限公司、中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会、云南一通太阳能科技有限公司、河南桑达能源环保有限公司、皇明太阳能

3、集团有限公司、广东五星太阳能有限公司、北京四季沐歌太阳能技术有限公司、江苏桑夏太阳能产业有限公司、北京英豪阳光太阳能工业有限公司、北京雨昕阳光太阳能工业有限公司、江苏太阳宝新能源有限公司、山东天丰太阳能制品有限公司、江苏贝德莱特太阳能科技有限公司、浙江现代新能源有限公司、国家太阳能热水器质量监督检验中心(北京)、国家太阳能热水器产品质量监督检验中心(武汉)。本标准主要起草人:湛学先、贾铁鹰、刘学真、霍志臣、李永泉、陈开硅、李洪勇、杨林岐、李开春、赵峰、程翠英、孙培雨、殷建平、张福宝、张同伟、盛林君、何涛、范志勇。I GB/T 26977-2011 太阳能空气集热器热性能试验方法1 范围本标准规

4、定了太阳能空气集热器热性能的试验方法及计算程序。本标准适用于利用太阳辐射加热、有透明盖板、传热工质为空气的只有单一人口和单一出口的平板型太阳能空气集热器(以下简称平板型集热器)，以及传热工质为空气的非聚光型全玻璃真空管型太阳能空气集热器(以下简称真空管型集热器)。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 3100 国际单位制及其应用GB/T 4271 太阳能集热器热性能试验方法GB/T 12936 太阳能热利用术语GB/T 19141 家用太阳热水系统技术条

5、件JJG 458 总辐射表JJG 1032 光学辐射计量名词及定义ISO 9060太阳能用于测量总辐射和直接辐射的侧量仪表技术要求与分类(Solarenergy Specification and classification of instruments for measuring hemispherical solar and direct solar radiation) ISO 9488: 1999太阳能术语(Solarenergy-Vocabulary) 3 术语和定义GB 3100、GB/T12936、GB/T19141、JJG1032和ISO9488: 1999界定的术语和定义适

6、用于本文件。4 符号与单位本标准使用的符号及单位见附录人5 集热器的安装与场所5. 1 集热器试验台架集热器试验台架不应遮挡集热器的采光面，不应影响集热器背面、侧面和集热器进出口的隔热保温。台架应采用开放式结构，不影响空气沿集热器各个面的自由流动。集热器的最低边离地面不应小于0.5mo在屋顶上试验时，台架距屋顶边缘的距离应大于2m。集热器试验台架应能手动或自动跟踪太阳方位角或高度角。1 GB/T 26977-2011 5.2 倾角对于仅跟踪太阳方位角的试验台架，安装集热器时应使采光面与水平面的倾角为当地纬度士50，但不应小于300。集热器也可以根据生产厂家的要求和实际安装的倾角进行试验。5.3

7、 集热器方位可通过手动或自动的方法使集热器眼踪太阳的方位角。5.4 直接辐射的遮挡在试验期间，不应有任何阴影投射到集热器上g5.5 散射辐射和反射辐射试验场所周围应元反射比大于0.2的物体。试验期间，周围物体表面不应有明显的太阳辐射反射到集热器上，天空内不应有遮挡阳光直射集热器的物体。5.6 热辐射邻近集热器物体的表面温度应接近环境温度，以避免周围物体热辐射(红外)对集热器的影响。5. 7凤集热器应安装在风能够自由通过其采光面、背面和侧面的地方，与采光面平行的平均风速应保持在8.3.2所规定的范围内。6 仪器与测量6. 1 太阳辐射测量6. 1. 1 总辐射表应使用符合ISO9060规定的一级

8、总辐射表对来自太阳和天空的全部辐射进行测量。6. 1. 1. 1 防止温度梯度影响总辐射表在进行数据采集前应放置于典型的试验位置至少30min，以使总辐射表与所处环境达到热平衡。6. 1. 1. 2 防止湿气影晌应采取适当措施防止湿气在总辐射表上凝结而影响其读数，总辐射表应带有易于检验的干燥剂，在每次测量前后都应对干燥剂进行观察，确认其有效。6.1. 1. 3 总辐射表的室外安装总辐射表传感器的安装应与集热器采光口平行，两平面平行度相差应小于士10。在试验期间，总辐射表不得遮挡集热器采光口。总辐射表应安装在能够接受到与集热器相同直射、散射和反射太阳辐射的地方。在室外试验时，应将总辐射表座体及其

9、外露导线保护起来，以防被太阳晒热。应减少集热器对总辐2 G/T 26977-2011 射表的反射和再辐射。6. 1. 1. 4 校准周期总辐射表应根据JJG458的规定进行校准。6.1.2 直接日射入射角的测量直接日射入射角可用日暑测量，日暑应安装在集热器平面的一侧。直接日射入射角(的也可由太阳时角(、集热器倾角(卢)、集热器方位角(Y)和试验地的纬度()计算，按式(1)计算:cos= (sinsm如os卢)一(sincos如incosY)+ (coscoscoscosw) + (cossin如incosYcos)+ (cossinsinYsin) 式中:一年中第n天的太阳赤纬计算如下:=23

10、.45sin360(284十的/365J6.2 热辐射测量. ( 1 ) 在集热器试验中一般不考虑室外热辐照度的变化对集热器测试的影响。可以在集热器采光口平面一侧的中间位置安装地球辐射表以测定集热器采光口上的热辐照度。6.3 温度测量6.3. 1 空气进口温度(tj)测量6. 3. 1. 1 测量准确度空气进口温度的测量准确度应为士O.2.C。6.3. 1. 2 传感器的安装考虑到流体进口段的影响，温度传感器的安装位置距集热器进出口的距离如图2所示，在测温位置上，应至少均匀安装6个温度传感器，并取平均温度作为测量值。对如图1所示的圆形管道，在圆心位、.fi置布置1个点，在离圆心V:D的位置均匀

11、布置5个点。2 图1空气进口和出口温度传感器推荐安装位置示意图6.3.2 空气进出口温度t.测量集热器进出口温度差的测量准确度应为土O.2.C。3 GB/T 26977-2011 6.3.3 环境空气温度(t.)测量6.3.3.1 测量准确度测量环境空气温度的准确度为:l:0.5.C。6.3.3.2 传感器的安装在室外试验时，环境温度传感器应安置在距被测集热器10m以内的白色百叶箱中。百叶箱安装高度应为集热器中间的高度，但百叶箱的距地面高度不应小于1m. 若使用风机驱动空气流过集热器时，风机出口温度与环境空气温度的差应在土1.C以内。6.4 湿度测量6.4. 1 测量准确度空气进口湿度(RH)

12、的测量准确度应为:l:2%(lO%90%)。6.4.2 传感器的安装湿度传感器安装在空气进口处。6.5 空气质量流量均测量6.5.1 测量准确度空气质量流量测量的准确度应为士3%。6.5.2 流量计的安装流量计的安装如图2所示。为保证测量准确度，其进口段1和出口段1的长度应不小于5D，进口段2和出口段2应不小于3D.6.6 风速测量随着流经集热器的空气流动速度增加，集热器的热损失相应增加，但是风向对于热损失的影响还不清楚，因此在集热器效率测试中不测量风向。进行室外集热器试验时，空气流速很少为常数，应取试验期间的平均风速，空气流速测量的准确度应为:1:0.5m/s. 6. 7 时间间隔(At)测

13、量时间间隔测量的准确度应为士0.2%。6.8 测量仪器及数据记录仪测量仪器及测量系统的最小刻度不应超出规定准确度的两倍。数据处理技术或电子积分仪的准确度应等于或优于测量值的士1.0%。模拟和数字记录仪的准确度应等于或优于总量程的士0.5%，时间常数应等于或小于1s。峰值信号指示应在总量程的50%100%之间。6.9 集热器面积的测量集热器面积(总面积、采光面积、吸热体面积或轮廓采光面积)的测量准确度应为土0.1%。4 GB/T 26977-2011 7 试验台架7. 1 总体结构图2给出了太阳能空气集热器试验台架示意图。环搅温度风速仪T AmT 变频风机1温度调节及混合装置圈2太阳能空气集热器

14、试验台架示意图7.2 传热工质在试验期间空气工作的温度和温度范围内，由于传热工质一般为湿空气，其密度和比热容按式(2)计算:Pma-PV , Pv Pma 1, Rv-R也tP.(t)丁ma =P也十py=一一一一一十一一=一一一1一一一一一一一一一|( 2 ) Rda T RvT RdaTL- Rv Pma J Ps (t)可以从热物理性质表中查取，也可从式。)的拟合公式计算得到:Ps(t) =exp(6. 42十7.2X 10-2 X t - 2. 71 X 10-4 X t2 + 7.23 X 10-7 X t3) ( 3 ) 式(2)中，Rda=287.06 J/(kg K) ，Rv二

15、461.52 J/(kg K)，因此式(2)可写为:Pma = ! m:.J 1 - 0.378 tPns (t) l ma -二m:11一0.378一一一|R也TL-.-.- Pma 湿空气的比定压热容按式(5)计算zCpma =X的da+X内=，,C p / . 11 + d (。但. . . . . . ( 5 ) PdaVpv-1+d(t) L.L./ Cpda) 式(5)中:d(t) =主主=0.622Ps(t) .HH-. ( 6 ) X缸Pma一tPs(t)而Cpda、Cpv可从干空气和水蒸气的热物理性质表查得，也可按下述拟合公式计算得出，见式(7) ( 4 ) 式(8):Cda

16、 = 1. 006 87 X 103 - 8. 722 X 10-2 X t + 1. 236 X 10-4 X t2 ( 7 ) Cv = 1. 853 14 X 103 + 0.613 3 X t十1.014 X 10 X t2 ( 8 ) 在确定集热器的热效率曲线、时间常数和入射角修正系数的试验过程中，空气的质量流量应保持一致。5 GB/T 26977-2011 7.3 管道布置与组装管道推荐为圆形，外层需作良好的保温及防湿处理。从空气温度调节器出口到集热器进口之间的管道应保持最短，以减少环境对工质进口温度的影响。但也应充分考虑空气进口段及各种传感器位置对流动的影响。温度、压力及流量的测

17、量点和集热器进出口之间的管道应采用隔热和防晒反射涂层进行保护，使管道内的温降不超过0.5oC。在流量计或风机的入口前安装空气过滤器。空气的泄漏对流量测量有很大影响，应密封除空气集热器外的所有联接处，使空气泄漏小于额定工作量的1%。7.4 凤机及流量控制装置根据集热器的工作特点，在如图2所示的测试台架上设置两个变频风机，当集热器在正压下工作时，用变频风机1提供气流，当集热器在负压下工作时，用变频风机2提供气流。安装在空气集热器试验回路中的风机，应不影响集热器温度控制或温度测量。试验期间，在任何进口温度下，风机及流量控制装置应能维持稳定的流量，流量的变化范围应稳定在:1:3%以内。7.5 空气温度

18、调节集热器试验回路应在集热器工作的温度范围内，具有保持集热器进口温度恒定的能力，同时应避免集热器进口温度的漂移。8 室外稳态效率试验8. 1 试验装置集热器的安装应符合第5章的规定，试验回路的连接应符合第7章的规定。空气一般应从集热器进口流到出口，也可以根据生产厂家的要求确定集热器中空气的流向。8.2 集热器试验前处理试验前应对集热器进行外观检查，并做好记录。试验前应对集热器采光口的盖板表面、真空管表面或反射器表面进行彻底清洁。如果集热器部件上有水汽，应使用热空气在集热器中循环一段时间，烘干隔热材料和集热器外壳。如果进行该项处理，应在检侧报告中加以说明。8.3 试验条件8.3. 1 太阳辐照度

19、试验期间，集热器采光面上的总太阳辐照度应不小于700W 1m2，试验期间总太阳辐照度的变化应不大于士50W 1m2。8.3.2 凤速试验期间，周围环境风速不应高于4m/s o 8.3.3 环境温度试验期间，周围环境空气湿度(RH)不应高于80%。6 GB/T 26977-2011 8.3.4 工质质量流量工质质量流量根据生产厂家推荐的流量值进行试验。8.3.5 直接日射入射角集热器采光口上的直接日射入射角应保持在该入射角的士2.5。的范围之内。8.4 试验程序为了测定集热器的效率特性，集热器试验应在晴朗天气条件下集热器的工作温度范围内进行。对于数据点的选取，应在集热器工作温度范围内至少取四个间

20、隔均匀的空气进口温度。为了获得币。，其中一个进口温度应使集热器空气平均温度与环境空气温度之差在士5.C之内。应根据集热器的最高工作温度确定最高空气进口温度。对每个空气进口温度至少取四个独立的数据点，每个瞬时效率点的测定时间间隔应不少于3min。在试验期间，应按8.5中所规定的项目进行测量。在上述时间间隔内，每分钟至少一次定时采集8. 5中b)、c)、d)、的、f)、g)、h)、i)、j)测量参数的数据，以其算术平均值作为该参数的测定值。8.5 测量应对以下参数进行测量:a) 集热器总面积AG、吸热体面积AA、采光面积A.和轮廓采光面积A;b) 太阳能空气集热器采光面上太阳辐照度G;c) 太阳能

21、空气集热器采光面上散射太阳辐照度Gd;d) 直接日射入射角。(通常由计算得出); e) 环境风速川f) 环境空气温度t.; g) 空气进口平均温度tjh) 空气出口平均温度t.; i) 空气质量流量m;j) 进口空气湿度。8.6 试验周期(稳态)稳态数据点的试验周期应包括至少12min的预备期和至少12min的稳态测量期。如果试验参数偏离它们在试验周期内的平均值不超过表1规定的范围，则可认为在给定试验周期内集热器处于稳态工况。表1试验周期内测量参数的允许偏离范围参数平均值允许偏离范围太阳辐照度土50W/m2 环境空气温度士0.5.C 空气质量流量士1.5%集热器进口空气温度士O.5 c 进口空

22、气相对湿度土3%7 GB/T 26977-2011 8. 7 试验结果的表示应对测量结果进行整理，形成一组满足稳态运行试验条件的数据点。8.8 集热器效率的计算对非聚光集热器，效率按式(9)进行计算:r/ , TT (f扎F一守严=(A./川Ag)F几RI口(ro时)e一【U矶I八LL石一|= (mc pma (tf.e - tf.i) / AgG) ( 9 ) 由于空气集热器的泄漏，进出口传热工质的流量将有不同，应考虑空气泄漏对集热器效率的影响。若集热器在正压下工作时，泄漏流量mL为进出口流量之差，见式(10): mL二me-mi( 10 ) 当集热器在负压下工作时，部分环境空气将会被吸人集

23、热器，实际有用能见式(11): qu =mehf.e一(mihf.i- mLha) ( 11 ) 若忽略集热器中与环境空气中的湿度差别，假定热容为常数，式(的可表示为式(12): qu =meCp(tf.e一句.)+ (me -m)Cp(tf.i -t.) ( 12 ) 所以，式(2)中的流量m应为式(13): m=me 十(me- m) (tf.i - t.) / (tf.e - tf.) ( 13 ) 当集热器在正压下工作时，由于加热的空气部分从集热器进入环境，减少了有用能，相当于增加了集热器热损，此时在上述公式仍适用，但仇LO。9 稳态效率-流量试验在集热器设计的最小流量与最大流量间包括

24、最小流量与最大流量间均匀取5个流量，按第8章的方法进行试验，得到一组不同仇下的?值，并绘制出守节的曲线。10 集热器入射角修正系数根据GB/T4271规定的方法进行试验和计算。11 太阳能集热器热性能检测报告太阳能集热器热性能检测报告格式见附录B。8 附录A(规范性附录)符号和单位表人1为本标准使用的符号和单位。表A.l符号和单位符号意义AA 集热器的吸热体面积A. 集热器的采光面积Ac 集热器的轮廓采光面积AG 集热器总面积aj 以r为参考的系数a2 以T.*为参考的系数C 集热器的有效热容Cpd. 于空气比热容Cm. 湿空气比热容Cpv 水蒸气的比热容D 管道内径d(t) 含湿量F 集热器

25、效率因子FR 5是热器热转移因子G 总太阳辐照度 直射太阳辐照度Gd 散射太阳辐照度h 空气的熔Ko 入射角修正系数m 空气质量m 空气质量流量Pm. 湿空气压力P, (t) 对应于温度t的水蒸气饱和压力Pv 水蒸气分气压力Q 从集热器获得的有用功QL 集热器损失功率R由干空气气体常数GB/T 26977-20门单位m2 口12口12口12W/(m2 C) W/(m2 C) 1/C l/(kg. C) l/(kg. .C) l/(kg. C) 口1口11 1 1 W/(m2) W/(m2) W/(m2) k/kg 1 kg kg/s Pa Pa Pa w w 1 9 GB/T 26977-20

26、11 表A.1 (续)符号意义单位Rv 水蒸气气体常数1 Xv 水蒸气的质量分数1 Xda 干空气的质量分数1 T 绝对温度K ta 环境或周围空气温度 t, 集热器空气出口温度C T* 归一化温差=(ti -ta)!G (m C )!W ti 集热器空气进口温度 T二归一化温差=(tm -ta)!G (m C )!W tm 空气平均温度 U 以T*为参考的集热器总热损系数W!(m C) u 环境或周围空气风速m!s U 以T为参考的集热器总热损系数W!(m C) UL 具有均匀吸热体温度tm的集热器总热损系数W!(m C) t:;.t 时间间隔s t:;.T 工质进、出口温差(t，- t;)

27、 。C 相对于水平面的倾角。入射角 波长m 斯蒂芬-玻尔兹曼常数W!(m C) pma 湿空气的密度kg!m3 Pda 干空气的密度kg!m3 pv 水蒸气的密度kg!m3 TJ 以T为参考的集热器热效率1 可以T为参考的集热器热效率1 平。T; =0时的市1 币。T二=0时的?1 相对湿度1 ()， 有效透射吸收积1 ()od 散射的有效透射吸收积l ()回在法向入射下直射的有效透射吸收积1 ().0 在入射角为0下直接日射的有效透射吸收积1 10 GB/T 26977-20门附录B(资料性附录)太阳能空气集热器热性能检测报告格式11 GB/T 26977-2011 产晶/样品名称:委托单位

28、:受检单位:生产单位:检测类别:检测报告报告编号NQ:) TEST REPORT xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx实验室12 GB/T 26977-2011 注意事项1.报告无栓验报告专用章或栓嘘单位公章无效。2.复制报告未重新加盖检验报告专用章或检验单位公章无效。3.报告无主检、审核、批准人签章无效。4.报告涂改无效。5.对检验报告若有异议，应于收到报告之日起十五日内向检验单位提出，逾期不予受理。6.一般情况，委托检验仅对来样负责。13 GB/T 26977-2011 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx实验室检测报告NQ , 共页第页样品名称检验类别型号规格注册商标委托单位联系

29、人及地址及电话受检单位联系人及地址及电话生产单位抽样者抽样人员检查封样抽样地点人员抽样日期样品数量样品等级样品/抽样单抽样基数生产日期或编号批号送样人员样品到达样品状态日期检验依据检验日期检验项目检验结论(检验报告专用章)签发日期2010年03月18日备注批准:审核:检验:14 GB/T 26977-2011 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx实验室检测报告NQ: 共页第页检验项目z瞬时效率曲线(基于采光面积、进口温度)工采G e i Q Tt t. v tin te te一-tinCf 况样W/m2 。Cm/s 。C。Ckg/s kg/s K J/Ckg. K) W Cm2 K)/W

30、平a号1 2 1 3 4 1 2 2 3 4 1 2 3 3 4 l 2 4 3 4 基于采光面积和集热器进口温度的瞬时效率曲线(线性拟合): 该集热器瞬时效率曲线方程为z审核:检验:检验日期:15 GB/T 26977-2011 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx实验室检测报告NQ , 共页第页检验项目:稳态效率-流量试验流量稳态效率稳态效率-流量曲线:16 GB/T 26977-2011 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx实验室检测报告NQ , 共页第页检验项目:入射角修正系数人射角0。15。30。45。60。修正系数K阳S修正系数KOW-E入射角修正系数曲线:入射角为50。时

31、的入射角修正系数Kso.时=入射角为50。时的入射角修正系数KSO.W-E=17 GB/T 26977-2011 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx实验室检测报告NQ , 共页第页检测物品的描述:18 FEN-kgNH因。华人民共和国家标准太阳能空气集热器热性能试验方法GB/T 26977-2011 国由t 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 印张1.5字数38千字2011年12月第一次印刷开本880X12301/16 2011年12月第一版* 24.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107定价书号:155066. 1-43966 打印H期:2011年12月26R F002