T-SDSIA 16-2024 家用太陽能采暖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試方法

ICS27.160CCSF12SDSIA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。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。本標(biāo)準(zhǔn)由山東大學(xué)提出并起草。本標(biāo)準(zhǔn)由山東省太陽能行業(yè)協(xié)會(huì)歸口并發(fā)布。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:孫柯、劉寧。2家用太陽能采暖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了家用“太陽能+”采暖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室性能測(cè)試方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用太陽能與空氣源熱泵、電加熱器、生物質(zhì)爐、燃?xì)鉅t等其中一種或多種熱源互補(bǔ)結(jié)合，為戶用建筑提供熱量，供熱平均功率不高于50kW的采暖系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標(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/T12936太陽能熱利用術(shù)語GB50787民用建筑太陽能熱驅(qū)動(dòng)供熱制冷系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB/T50801可再生能源建筑應(yīng)用工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)GB/T15405被動(dòng)式太陽房技術(shù)條件和熱性能測(cè)試方法GB/T19141家用太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)條件GB/T18708家用太陽熱水系統(tǒng)熱性能試驗(yàn)方法3術(shù)語下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1家用太陽能采暖系統(tǒng)householdsolarspaceheatingsystem將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，與空氣源熱泵、電加熱器、生物質(zhì)爐、燃?xì)鉅t等其中一種或多種熱源互補(bǔ)結(jié)合，為住宅提供冬季采暖用熱的系統(tǒng)。一般由太陽能集熱系統(tǒng)、其它能源加熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、末端采暖系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。3.2太陽能集熱系統(tǒng)solarheatsystem采用真空管型、平板型集熱器進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，通過液體或空氣作為導(dǎo)熱介質(zhì)將熱能輸送至蓄熱系統(tǒng)或末端采暖系統(tǒng)。3.3其它能源加熱系統(tǒng)auxiliaryenergysubsystem空氣源熱泵、電加熱器、生物質(zhì)爐、燃?xì)鉅t等其中一種或多種能源加熱系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)與太陽能集熱系統(tǒng)互補(bǔ)結(jié)合，滿足供熱需求。3.4測(cè)試試驗(yàn)室testroom由采光玻璃與圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部設(shè)置空氣溫度、濕度、風(fēng)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于安裝被測(cè)太陽能采暖系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)定，被測(cè)系統(tǒng)可以通過設(shè)置的采光玻璃獲取太陽輻射，模擬系統(tǒng)冬季戶外運(yùn)行工況。3.5測(cè)試散熱末端coolingend為減少測(cè)試誤差，采用液體換熱器作為測(cè)試散熱末端，通過測(cè)量散熱末端消耗的熱量計(jì)算系統(tǒng)供熱量。測(cè)試散熱末端配備有制冷系統(tǒng)及溫度、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以根據(jù)測(cè)試需求設(shè)定散熱功率、調(diào)節(jié)回水溫度，模擬采暖負(fù)荷將采暖系統(tǒng)供熱量消耗的換熱設(shè)備。4試驗(yàn)要求4.1安裝要求：4.1.1測(cè)試試驗(yàn)室測(cè)試試驗(yàn)室的布置應(yīng)滿足被測(cè)系統(tǒng)利用太陽能的要求及安裝尺寸要求。測(cè)試試驗(yàn)室宜正南布置，因周圍地形限制及使用習(xí)慣，允許正南向偏離±15°以內(nèi)。設(shè)置的采光玻璃透射率不低于0.92，并擦拭干凈，其余墻面采用保溫效果良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)部無反光。測(cè)試試驗(yàn)室配備的空氣溫度、濕度、風(fēng)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，應(yīng)滿足測(cè)試設(shè)定條件的要求，在整個(gè)測(cè)試過程中空氣溫度、濕度、風(fēng)速偏差不大于設(shè)定值的±5%。4.1.2其它熱源按照被測(cè)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的太陽能與其它熱源系統(tǒng)的結(jié)合方式，進(jìn)行熱源系統(tǒng)安裝。常見的結(jié)合方式包括直接加熱蓄熱系統(tǒng)、串聯(lián)至供暖系統(tǒng)的供回水管路等。系統(tǒng)安裝時(shí)，宜同時(shí)按照計(jì)量器具，以便于監(jiān)測(cè)供熱溫度、流量等參數(shù)。4采用空氣源熱泵作為其它熱源時(shí)，需要安裝于溫濕度可以設(shè)定的測(cè)試試驗(yàn)室內(nèi)，可以與太陽能集熱系統(tǒng)使用同一試驗(yàn)室，也可以單獨(dú)設(shè)置試驗(yàn)室。采用燃?xì)鉅t、生物質(zhì)爐、電加熱器等不受環(huán)境溫、濕度影響的熱源時(shí)，可以在試驗(yàn)室外安裝。4.1.3測(cè)試散熱末端測(cè)試散熱末端應(yīng)保溫良好，配備的制冷系統(tǒng)及溫度、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，應(yīng)提前調(diào)試，確保測(cè)試開始后可以穩(wěn)定的工作于測(cè)試所設(shè)定的散熱功率、回水溫度工況，模擬采暖負(fù)荷，將采暖系統(tǒng)輸送的供熱量消耗。4.2測(cè)量要求4.2.1太陽輻射根據(jù)GB/T4271的規(guī)定，使用一級(jí)總?cè)丈浔頊y(cè)量太陽總輻射。應(yīng)按國(guó)家規(guī)定進(jìn)行校準(zhǔn)。4.2.2溫度溫度測(cè)量?jī)x器以及與它們相關(guān)的讀取儀表的精度和準(zhǔn)確度應(yīng)在表1給出的限度之內(nèi)。響應(yīng)時(shí)間必小表1溫度測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度和精度參數(shù)儀器準(zhǔn)確度儀器精度環(huán)境溫度±0.5℃±0.2℃循環(huán)水溫度±0.2℃±0.1℃散熱末端冷水側(cè)進(jìn)出口的溫差±0.1K±0.1K4.2.3液體流量液體流量的測(cè)量準(zhǔn)確度應(yīng)等于或好于測(cè)量值的1.0%，該測(cè)量值的單位為kg/h或L/h。當(dāng)試驗(yàn)系統(tǒng)用泵循環(huán)時(shí)，流量計(jì)應(yīng)安裝在太陽能采暖系統(tǒng)和散熱末端冷水側(cè)回路中測(cè)量流量的準(zhǔn)確度為±5％處。4.2.4計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為±0.2%。4.2.5數(shù)據(jù)記錄儀使用的模擬或數(shù)字記錄儀的準(zhǔn)確度應(yīng)等于或好于滿量程的±0.5%。其時(shí)間常數(shù)應(yīng)等于或短于1s。信號(hào)的峰值指示應(yīng)在滿量程的50％-100％之間。使用的數(shù)字技術(shù)和電子積分器的準(zhǔn)確度應(yīng)等于或好于測(cè)量值的1.0%。記錄儀的輸人阻抗應(yīng)大于傳感器阻抗的1000倍或10MΩ,二者取其高值。在任何情況下，儀器或儀表系統(tǒng)的最小分度都不應(yīng)超過規(guī)定精度的兩倍。例如，如果規(guī)定的精度是±0.1C，則最小分度不應(yīng)超過0.2C。4.3試驗(yàn)要求a）電源，額定頻率±1Hz，額定電壓±10%。b）測(cè)試試驗(yàn)室模擬環(huán)境溫度及濕度，應(yīng)根據(jù)太陽能采暖系統(tǒng)應(yīng)用地區(qū)氣象條件，實(shí)現(xiàn)在溫度-30℃~10℃、相對(duì)濕度10%RH～80%RH范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。c）測(cè)試工況：每一典型太陽輻照區(qū)間測(cè)試天數(shù)不應(yīng)少于1d，太陽輻照區(qū)間劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：H＜8MJ/(m2·d)；8MJ/(m2·d)≤H＜12MJ/(m2·d)；12MJ/(m2·d)≤H＜16MJ/(m2·d)；H≥16MJ/(m2·d)。注：我國(guó)大部分地區(qū)，陰雨天氣的太陽輻照量為H＜8MJ/（m2·d陰間多云時(shí)的太陽輻照量為8MJ/（m2·d）≤H＜12MJ/（m2·d晴間多云時(shí)的太阻輻照量為12MJ/（m2·d）≤H＜16MJ/（m2·d天氣晴朗時(shí)的太陽輻照量為H≥16MJ/（m2·d）。太陽輻照不同，太陽能集熱器的轉(zhuǎn)換效率也會(huì)有所不同。4.4測(cè)試方法4.4.1測(cè)試預(yù)定條件檢查系統(tǒng)的外觀并記錄任何損壞情況。徹底清潔集熱器的采光面。家用太陽能采暖系統(tǒng)從上午8時(shí)開始測(cè)試。測(cè)試前，應(yīng)首先開啟家用太陽能采暖系統(tǒng)，需保證在上午8時(shí)測(cè)試開始時(shí)，系統(tǒng)熱源出口溫度達(dá)到或高于家用太陽能采暖系統(tǒng)熱源正常工作溫度范圍。家用太陽能集熱量測(cè)試自每日測(cè)試的時(shí)間從上午8時(shí)開始至達(dá)到所需要的太陽輻照量為止，當(dāng)達(dá)到所需輻照量后，將集熱器用隔離罩罩住，繼續(xù)保持設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行至次日上午8時(shí)，完成一組太陽輻照區(qū)間的測(cè)試。測(cè)試散熱末端應(yīng)根據(jù)需模擬的家用太陽能采暖系統(tǒng)供熱功率，調(diào)節(jié)出口溫度、流量以及制冷系統(tǒng)供冷量。測(cè)試過程應(yīng)保證太陽能采暖系統(tǒng)不間斷連續(xù)運(yùn)行。同次各數(shù)據(jù)測(cè)試同時(shí)進(jìn)行，以減少試驗(yàn)條件波動(dòng)的影響。4.4.2測(cè)試期間的測(cè)量a）在集熱器采光面上的太陽輻照量H；b）測(cè)試試驗(yàn)室模擬環(huán)境溫度Ta、濕度RH及風(fēng)速U；c）系統(tǒng)循環(huán)和控制裝置（泵、控制器、電磁閥等）所消耗的電能E；d）家用太陽能采暖系統(tǒng)運(yùn)行流量m2；e）測(cè)試散熱末端熱水側(cè)回水溫度T2；f）測(cè)試散熱末端制冷測(cè)回水溫度T3；g）測(cè)試散熱末端制冷側(cè)供水溫度T4；6h）測(cè)試間隔ΔTi；i）測(cè)試散熱末端制冷側(cè)流量m1。4.4.3測(cè)試方法4.4.3.1家用太陽能采暖系統(tǒng)供熱量測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示，試驗(yàn)自早上8時(shí)起，儲(chǔ)熱系統(tǒng)放熱至測(cè)試散熱末端制冷側(cè)，測(cè)試散熱末端的制冷系統(tǒng)應(yīng)滿足需模擬的不同類型測(cè)試散熱末端熱水側(cè)出口溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，并應(yīng)保持家用太陽能采暖系統(tǒng)運(yùn)行流量m2、測(cè)試散熱末端制冷側(cè)流量m1一致，采集測(cè)試散熱末端制冷側(cè)供水溫度T4，測(cè)試散熱末端制冷側(cè)回水溫度T3，計(jì)算測(cè)試期間采暖用太陽能熱水系統(tǒng)供熱量Qj，如下所示：p(T4,i-T3,i)ΔT式中：Qj：不同太陽輻照區(qū)間測(cè)試期間采暖用太陽能熱水系統(tǒng)供熱量，kJ；c：測(cè)試散熱末端制冷側(cè)比熱容，kJ/(kg·℃)；m1：散熱末端冷水側(cè)流量，m3/s；ρ：測(cè)試散熱末端制冷側(cè)密度，kg/m3；T4：測(cè)試散熱末端制冷側(cè)供水溫度，℃;T3：測(cè)試散熱末端制冷側(cè)回水溫度，℃;ΔTn：數(shù)據(jù)采集頻率。4.4.3.2太陽能采暖系統(tǒng)綜合性能系數(shù)測(cè)試期間，應(yīng)統(tǒng)計(jì)其他熱源的能源消耗，并折算為標(biāo)煤，進(jìn)而得出不同類型其他熱源耗熱量，如下式所示，其他熱源的能源消耗轉(zhuǎn)換系數(shù)如表3所示。表3其他熱源的能源消耗轉(zhuǎn)換系數(shù)其他熱源類型消耗能源種類轉(zhuǎn)換系數(shù)k熱泵類電0.123kgce/kWh電加熱類電0.123kgce/kWh化石燃料類煤炭0.714kgce/kg生物質(zhì)0.491kgce/kg天然氣1.330kgce/Nm3柴油1.457kgce/kg汽油1.471kgce/kgwf，j=29307kMj（2）式中：wf，j：不同太陽輻照區(qū)間其他熱源的能源折算標(biāo)煤量，kJ；k：轉(zhuǎn)換系數(shù)，不同能源單位如表3所示；Mj：其他熱源的能源耗量，電力-kWh，煤炭、生物質(zhì)、汽油、柴油-kg，天然氣-Nm3。太陽能采暖系統(tǒng)單一性能系數(shù)如下式所示：（3）式中：COPj：太陽能采暖系統(tǒng)單一性能系數(shù)。太陽能采暖系統(tǒng)綜合性能系數(shù)如下式所示：x+x+x+xx+x+x+x式中：COP：太陽能采暖系統(tǒng)綜合性能系數(shù)；x1：全年中當(dāng)?shù)厝仗栞椪樟啃∮?MJ/m2的天數(shù)，見附錄A；x2：全年中當(dāng)?shù)厝仗栞椪樟啃∮?2MJ/m2且大于等于8MJ/m2的天數(shù)，見附錄A；x3：全年中當(dāng)?shù)厝仗栞椪樟啃∮?6MJ/m2且大于等于12MJ/m2的天數(shù)，見附錄A；x4：為全年中當(dāng)?shù)厝仗栞椪樟看笥诘扔?6MJ/m2的天數(shù)，見附錄A。8（規(guī)范性附錄）A.1我國(guó)主要城市日太陽輻照量分段