GB/T 18974-2003前言本標(biāo)準(zhǔn)參考了ISO 9806-1:1994(太陽(yáng)集熱器試驗(yàn)方法第1部分:裝有玻璃蓋板帶壓降的液體集熱器熱性能和EN 12975-2:2001太陽(yáng)熱利用系統(tǒng)與部件太陽(yáng)集熱器第2部分:測(cè)試方法的相關(guān)內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A是規(guī)范性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)資源節(jié)約與綜合利用司、國(guó)家科技部高新技術(shù)司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)新能源和可再生能源分委會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)研究中心、中國(guó)氣象科學(xué)研究院、清華大學(xué)建筑學(xué)院，山東皇明太陽(yáng)能有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:王志峰、趙躍進(jìn)、王炳忠、張寅平、黃鳴。GB/T 18974-2003太陽(yáng)集熱器熱性能室內(nèi)試驗(yàn)方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了太陽(yáng)集熱器穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)熱性能在室內(nèi)模擬太陽(yáng)輻射下的試驗(yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于帶壓力降、有透明蓋板、傳熱工質(zhì)為液體的平板型太陽(yáng)集熱器。本標(biāo)準(zhǔn)也適合于真空管太陽(yáng)集熱器。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于聚光型集熱器、儲(chǔ)熱器與集熱器為一體的儲(chǔ)熱式太陽(yáng)集熱器，也不適用于跟蹤的和無(wú)蓋板太陽(yáng)集熱器。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 4271-2000平板型太陽(yáng)集熱器熱性能試驗(yàn)方法GB/T 12936. 1太陽(yáng)能熱利用術(shù)語(yǔ)第一部分GB/T 12936.2太陽(yáng)能熱利用術(shù)語(yǔ)第二部分GB/T 17683. 1太陽(yáng)能在地面不同接受條件下的太陽(yáng)光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)第1部分:大氣質(zhì)量1.5的法向直接式日射輻照度和半球向日射輻照度(GB/T 17683.1-1999,egv ISO 9845-1;1992)ISO 906。太陽(yáng)能測(cè)量半球向日射與直接式日射的儀表技術(shù)條件與分級(jí)ISO 9846太陽(yáng)能利用標(biāo)準(zhǔn)直接式日射表校準(zhǔn)總?cè)丈浔硇g(shù)語(yǔ)和定義本標(biāo)準(zhǔn)除采用GB/T 12936. 1和GB/T 12936. 2中的相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義外，還采用下列術(shù)語(yǔ)和定義集熱器傾角collector tilt angle太陽(yáng)集熱器采光面與水平面之間的銳角。3.2標(biāo)準(zhǔn)空氣standard air:密度為1. 024 kg/m、氣壓為101. 325 kPa,溫度為20條件下的干空氣。符號(hào)和單位E:熱輻射，W/m;凡:波長(zhǎng)A處的光譜輻照度，W/m ;F,z:角系數(shù)，無(wú)量綱;n:波段數(shù)目;P:光譜加權(quán)值，無(wú)量綱;P(AJ:波段內(nèi)的平均光學(xué)性質(zhì);T,:環(huán)境空氣溫度，;Tz:表面2溫度，;:2:表面2的發(fā)射率;無(wú)量綱;GB/T 18974-2003幾:波長(zhǎng)，m;ox;:波段，m;P:反射率，無(wú)量綱;。:斯帝芬一波爾茲曼常數(shù)5.67X 10-,W/(mK“);(ra):集熱器的透射比與吸收比的乘積，無(wú)量綱。5環(huán)境參數(shù)測(cè)量5.1輻照度太陽(yáng)模擬器中的短波輻射用總?cè)丈浔頊y(cè)量。該總?cè)丈浔響?yīng)符合ISO 906。規(guī)定的一級(jí)表標(biāo)準(zhǔn)，其校準(zhǔn)應(yīng)按照ISO 9846的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。如果儀器的顯示值在一年內(nèi)變化超過(guò)士1%，應(yīng)增加校準(zhǔn)次數(shù)或更換儀器。如果儀器受損，應(yīng)重新校準(zhǔn)，以檢查校準(zhǔn)因子及時(shí)間常數(shù)的穩(wěn)定性。若更換了儀器的玻璃罩，儀器的余弦響應(yīng)也應(yīng)進(jìn)行檢查總?cè)丈浔淼陌惭b應(yīng)當(dāng)與集熱器的采光口平行，平行度相差應(yīng)小于士I.通常，太陽(yáng)模擬器輻射中的熱輻射成分要比室外自然光條件下的高，應(yīng)專門對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，以保證該部分的輻照度不超過(guò)7.1.5所規(guī)定的值，否則應(yīng)當(dāng)對(duì)模擬器所發(fā)射熱輻射量進(jìn)行重新標(biāo)定，并在測(cè)試報(bào)告上注明該集熱器最后一次標(biāo)定時(shí)的熱輻照度。注:太陽(yáng)模擬器的輻照度在試驗(yàn)期間隨空間和時(shí)間的變化而變化。因此應(yīng)當(dāng)在采光口上對(duì)輻射進(jìn)行積分以得到采光口上的總輻照度.輻照度隨時(shí)間的變化是由電路電壓、環(huán)境溫度和燈的使用時(shí)間長(zhǎng)短等所引起的。燈從啟動(dòng)到穩(wěn)態(tài)愉出前需預(yù)熱，時(shí)間一般不少于30 micro5.2環(huán)境氣溫用太陽(yáng)模擬器試驗(yàn)期間，一個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，環(huán)境氣溫的變化不應(yīng)超過(guò)設(shè)定值的士2C .環(huán)境氣溫測(cè)點(diǎn)應(yīng)在距地面大于1.2 m，距集熱器不小于1.5 m處，并用防輻射罩屏蔽直射輻射。若用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生氣流進(jìn)行不同風(fēng)速條件下的試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)以風(fēng)機(jī)出口的空氣溫度作為環(huán)境空氣溫度。5.3長(zhǎng)波(熱)輻射可用地球輻射表測(cè)量長(zhǎng)波輻射。為了減少太陽(yáng)模擬器的影響，應(yīng)對(duì)地球輻射表進(jìn)行通風(fēng)。長(zhǎng)波輻照度測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為士10 W/m2 e5.4長(zhǎng)波輻射計(jì)算當(dāng)集熱器視場(chǎng)內(nèi)的所有熱輻射和吸熱體都確定后，集熱器采光口上的熱輻射可由溫度、表面發(fā)射率和輻射角系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。從一個(gè)熱表面(由2表示)投射到集熱器表面(由1表示)的熱輻射E由式(1)給出。E=as 2 F12歡. ( 1)集熱器吸收的凈熱輻射可以用式(2)計(jì)算:E一12(E272一r)。.(2)式中的輻射角系數(shù)可由傳熱學(xué)書中查得。6集熱器參數(shù)測(cè)量6. 1工質(zhì)流量流量計(jì)的準(zhǔn)確度應(yīng)為士1.0%e6.2風(fēng)速風(fēng)速儀測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為士。. 5 m/s,6.3壓力按照GB/T 4271的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.4時(shí)間間隔zGB/T 18974-2003試驗(yàn)時(shí)間間隔測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為士0.2%o6.5測(cè)量?jī)x器及數(shù)據(jù)記錄儀所用的模擬量和數(shù)據(jù)記錄儀的準(zhǔn)確度應(yīng)等于或優(yōu)于讀數(shù)滿量程士0. 5%和is以內(nèi)的時(shí)間常數(shù)。所測(cè)量的峰值信號(hào)應(yīng)處于滿量程的50%到100%之間。所用的數(shù)據(jù)記錄儀和電子積分器的準(zhǔn)確度應(yīng)在士1.0%范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)記錄儀的輸人阻抗應(yīng)大于傳感器阻抗的1 000倍或10 MQ，取兩者之中較大者。儀表或儀表系統(tǒng)的最小刻度不應(yīng)超出要求精密度的2倍。例如，如果規(guī)定精密度是士。. 1 0C，儀表的最小刻度不應(yīng)超過(guò)0. 2 0C o6.6溫度用于測(cè)量集熱器傳熱工質(zhì)溫度和工質(zhì)進(jìn)出口溫差的傳感器及其讀數(shù)裝置的準(zhǔn)確度及精密度應(yīng)為士。.1“C,用于測(cè)量環(huán)境空氣溫度的傳感器及其讀數(shù)裝置的準(zhǔn)確度及精密度應(yīng)為士。50C,6.7集熱器面積測(cè)量按照GB/T 4271的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.8集熱器工質(zhì)容量測(cè)量測(cè)量工質(zhì)容量由試驗(yàn)中所用傳熱工質(zhì)的相同質(zhì)量來(lái)表示，測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為士10%.6.9電能測(cè)量電能所用的儀表及相關(guān)的讀數(shù)裝置，應(yīng)準(zhǔn)確到讀數(shù)的士1%或15W“h，取二者之中較大者。7試驗(yàn)要求7. 1太陽(yáng)模擬器試驗(yàn)中所用的太陽(yáng)模擬器應(yīng)按照規(guī)定的指南和限制使用，并且至少應(yīng)具備下列特性。7.1.1光譜測(cè)f模擬太陽(yáng)輻射的光譜分布應(yīng)近似等于大氣質(zhì)量為1. 5條件下的太陽(yáng)光譜分布，具體數(shù)據(jù)應(yīng)按GB/T 17683. 1的規(guī)定。集熱器平面上輻射光譜質(zhì)量應(yīng)在0. 3 pm-3. 0 pm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，測(cè)量的頻帶帶寬不大于0. 1 pm,用太陽(yáng)模擬器測(cè)得的垂直人射條件下的吸收比與透射比乘積與用標(biāo)準(zhǔn)光譜計(jì)算所得到的差別不應(yīng)大于3%。集熱器的有關(guān)光學(xué)性質(zhì)應(yīng)由集熱器制造商提供。在報(bào)告中，應(yīng)給出集熱器在該太陽(yáng)模擬器光譜條件下的光譜加權(quán)值。計(jì)算光譜加權(quán)值的方法見附錄A,對(duì)于安裝新燈的太陽(yáng)模擬器，均應(yīng)進(jìn)行光譜測(cè)量。對(duì)某些類型的燈，如以燈絲為發(fā)光體的燈，其光譜特征在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生顯著的變化。因此，對(duì)其更應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行測(cè)量，以確保試驗(yàn)中集熱器的吸收比與透射比乘積與用標(biāo)準(zhǔn)光譜計(jì)算的值相差不大于3%7. 1.2輻照度及其均勻度太陽(yáng)模擬器輻照度的測(cè)量是在太陽(yáng)集熱器采光口平面上進(jìn)行的。對(duì)于平板集熱器，試驗(yàn)平面即該集熱器的透光板。由于模擬器的輻照度在集熱器采光口上是不均勻的，試驗(yàn)平面上的輻照度由在該平面上以最大間距為15 cm的均勻方形網(wǎng)格上所測(cè)輻照度的平均值來(lái)表示。用于測(cè)量試驗(yàn)平面上輻照度的儀器應(yīng)與室外試驗(yàn)所用的儀器相同。均勻輻照度應(yīng)滿足:集熱器采光口上任一點(diǎn)的輻照度不超過(guò)采光口上平均輻照度的士15%0試驗(yàn)期間輻照度的變化也可能是由于電力供應(yīng)不穩(wěn)定、溫度變化和燈的壽命影響所造成的。在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，集熱器采光口平面上平均輻照度的變化不應(yīng)超過(guò)士3%。采光面上任一時(shí)刻，任一點(diǎn)的輻照度變化不超過(guò)整個(gè)采光面上平均輻照度的士15 0a。用于計(jì)算熱性能報(bào)告所用的輻照度應(yīng)是本試驗(yàn)階段的平均值。如果集熱器中有光譜選擇性吸熱層或蓋板，應(yīng)當(dāng)檢驗(yàn)光譜對(duì)(。)的影響;如果在太陽(yáng)模GB/T 18974-2003擬器下測(cè)得的有效(ra)與大氣質(zhì)量為1.5時(shí)測(cè)得的(ra)相差大于1%，則應(yīng)當(dāng)對(duì)(。)的值進(jìn)行修正。7.1.3準(zhǔn)直度輻射的準(zhǔn)直度應(yīng)能保證在集熱器采光口上任一點(diǎn)所接收到的輻射至少80%來(lái)自以該點(diǎn)為頂點(diǎn)的正立體角小于或等于600的區(qū)域。7.1.4太陽(yáng)輻模擬器的輸出太陽(yáng)模擬器應(yīng)能在集熱器采光口平面上產(chǎn)生至少800 W/ma的輻照度，且其平均輻照度能在300 W/m2到1 100 W/m“范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。太陽(yáng)模擬器輸出值的脈動(dòng)應(yīng)在試驗(yàn)所規(guī)定輻照度的士50 W/m以內(nèi)。7. 1.5對(duì)長(zhǎng)波輻射的限制應(yīng)在集熱器采光口的平面上用地球輻射表測(cè)量3 pm-50 pm之間的長(zhǎng)波(熱)輻射。試驗(yàn)期間集熱器采光口上測(cè)得的長(zhǎng)波輻照度不應(yīng)超過(guò)環(huán)境氣溫下黑體總輻照度的5%.在試驗(yàn)期間，靠近集熱器表面的物體表面溫度應(yīng)盡量與環(huán)境空氣溫度一致，以避免周圍物體熱輻射對(duì)集熱器的影響。在室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，集熱器應(yīng)與周圍冷、熱物體的表面相隔離。7.2試驗(yàn)臺(tái)架集熱器的安裝與場(chǎng)所應(yīng)當(dāng)按照GB/T 4271中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。試驗(yàn)期間集熱器與水平面的夾角應(yīng)在450士50之間，或按照制造商的規(guī)定設(shè)置。所設(shè)定的傾角在整個(gè)試驗(yàn)期間應(yīng)保持恒定。7.3試驗(yàn)條件7.3.1風(fēng)速試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)使用風(fēng)機(jī)或其他方式模擬均勻氣流掠過(guò)集熱器表面。掠過(guò)集熱器表面的氣流溫度與環(huán)境空氣溫度之差不應(yīng)超過(guò)士1. 00c。風(fēng)機(jī)吹風(fēng)口縱向中心線與被測(cè)集熱器縱向中心線的夾角不應(yīng)超過(guò)300，且氣流應(yīng)為水平方向，平均風(fēng)速應(yīng)保持在2 m/s-4 m/s的范圍內(nèi)。測(cè)點(diǎn)布置在平行于集熱器采光口，距集熱器外蓋板5 cm至15 cm間的平面處?？諝馑俣葢?yīng)是集熱器采光口上風(fēng)速的平均值，該范圍內(nèi)任一點(diǎn)的值不應(yīng)超過(guò)平均值的士。. 5 m/s,7.3.2工質(zhì)流量在試驗(yàn)周期內(nèi)流過(guò)集熱器總面積上工質(zhì)流量的設(shè)定值為。.02 kg/ms左右。在整個(gè)試驗(yàn)期間，流量平均值的變化不應(yīng)大于設(shè)定值的士1%。在所有的試驗(yàn)周期中，該值的變化不超過(guò)設(shè)定值的士10%0對(duì)某些集熱器，該推薦值可能會(huì)使集熱器內(nèi)的工質(zhì)流動(dòng)處于層流和湍流之間的過(guò)渡區(qū)。這會(huì)導(dǎo)致集熱器器內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)的不穩(wěn)定，進(jìn)而引起集熱效率的不穩(wěn)定。為了消除這一現(xiàn)象，可以采取增大流量的辦法，但須在試驗(yàn)報(bào)告中注明。受測(cè)量?jī)x器精密度的限制，若工質(zhì)流過(guò)集熱器時(shí)的進(jìn)出口溫差小于1. 50C，則該組測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)效。7.4試驗(yàn)周期由于試驗(yàn)是在室內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)可從一天中的任意時(shí)刻開始。室內(nèi)試驗(yàn)周期的確定方法與GB/T 4271規(guī)定的室外試驗(yàn)周期的確定方法相同。試驗(yàn)程序集熱器在其工作溫度范圍的室內(nèi)試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)按GB/T 4271相關(guān)規(guī)定。其中:在至少4種不同進(jìn)口溫度條件下，應(yīng)當(dāng)有16個(gè)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)點(diǎn)，即每個(gè)工況條件有4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)有足夠的時(shí)間使集熱器出口溫度達(dá)到穩(wěn)態(tài)。應(yīng)當(dāng)有一個(gè)進(jìn)口溫度與環(huán)境空氣溫度之差在士3以內(nèi)。試驗(yàn)報(bào)告按照GB/T 4271-2000附錄A規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告單記錄和描述試驗(yàn)過(guò)程。GB/T 18974-2003附錄A(規(guī)范性附錄)光學(xué)性質(zhì)的光譜加權(quán)值計(jì)算一種光學(xué)性質(zhì)的光譜加權(quán)值尸可用下式計(jì)算:藝 P(x)E，0A;.(A.1)醉 瓦咋藝1=1波段由下式給出:AA:幾汗1一幾。1第一個(gè)和最后一個(gè)波段用下式計(jì)算:AA,二A2一x,及幾二二又，一入十1標(biāo)準(zhǔn)大氣質(zhì)量為1.5時(shí)太陽(yáng)光譜的A及E,.的值列在GB/T 17683.1的表中。模擬器的E值應(yīng)按7.1.1條的規(guī)定測(cè)量。本光譜加權(quán)法適用于處理與光譜光學(xué)性質(zhì)有關(guān)的乘積(如。,Pra),GB/T 18974-2003參考文獻(xiàn)1 ASHRAE Handbook of applications, Atlanta (GA):American Society of heating, Refrigeratingand Air-Conditioning Engineers, 1978.仁2 AASTM Standard E 892-87, Terrestrial direct normal solar spectral irradiance at air mass 1. 5 fora 370 tilted surface. 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