编者按：太阳能空气集热器在我国有广泛的应用前景，该标准的制定旨在推动我国太阳能空气集热器的技术进步和产品质量提高，为规范和推广太阳能空气集热器提供了参考。该标准在制定过程中考虑了我国太阳能空气集热器产品现有的科研、设计、制造、检测水平，进行了测试及数据的收集、统计和分析，在行业内广泛征求了意见，并经专家研讨，使该标准的技术指标和试验方法科学合理、可操作性强，达到了国内先进水平。

背景

目前，在太阳能利用的诸多形式中，最成熟、最经济，与建筑关系最紧密的利用形式就是太阳能热利用。太阳能空气集热器是太阳能热利用主要形式之一。我国开展太阳能空气集热器的研究较晚，随着我国经济的发展以及国家对太阳能热利用政策的扶植，太阳能空气集热器也开始大量运用，除了用于住宅的采暖和空调，目前也在农作物干燥等方面广泛应用，在工厂、学校等公共建筑的预热通风方面也有着广阔的应用空间。但由于空气的热容及密度小，空气集热器中一般都要考虑强化传热措施，由此带来的是空气集热器形式多样。本标准的制定，为相关政府部门规范市场管理提供依据，为太阳能空气集热器的设计生产和产品的性能评价提供技术指导和检测判定依据，为太阳能空气集热器产品的推广及产业化奠定坚实的基础。

标准主要内容

1.范围

本标准规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入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.集热器的安装及场所

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＜0.5m。在屋顶上试验时，台架距屋顶边缘的距离应＞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。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±5°，但不应＜30°。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。

试验场所周围应无反射比＞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。

重点解读

1.仪器与测量

1）太阳辐射测量

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。

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＜±1°。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收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外露导线保护起来，以防被太阳晒热。应减少集热器对总辐射表的反射和再辐射。

直接日射入射角可用日晷测量，日晷应安装在集热器平面的一侧。

2）温度测量及安装

空气进口温度的测量准确度应为±0.2℃；集热器进出口温度差的测量准确度应为±0.2℃；测量环境空气温度的准确度为±0.5℃。

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，在圆心位置布置1个点，在离圆心的位置均匀布置5个点。

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，但百叶箱距地面的高度不应＜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±1℃以内。

3）湿度、流量测量及安装

空气进口湿度的测量准确度应为±2%（10%-90%RH），湿度传感器安装在空气进口处。空气质量流量测量的准确度应为±3%。

为保证测量准确度，其进口段1和出口段1的长度应不＜5D，进口段2和出口段2应不＜3D。流量计的安装、太阳能空气集热器试验台架示意如图2所示。

 

4）环境空气速度测量

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±0.5m/s。

如果平均风速＜2m/s，宜采用人工送风，在集热器上方距采光口100mm的若干均匀分布点上逐点进行测量并取它们的平均值。在风速稳定的条件下测量，应在性能试验前后进行。在有自然风的场所，应在靠近集热器的5m 以内的位置进行风速测量。试验期间，通过传感器的风不应被阻挡，传感器也不应遮挡集热器。

5）时间间隔、集热器面积测量

时间间隔测量的准确度应为±0.2%，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±0.1%。

2.试验台架

1）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0.5℃。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%。

2）风机及流量控制装置

根据集热器的工作特点，在测试台架上设置两个变频风机，当集热器在正压下工作时，使用变频风机1提供气流，当集热器在负压下工作时，使用变频风机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±3%以内。

3）空气温度调节

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。

3.室外效率试验

试验前：

对集热器进行外观检查，并做好记录。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，应在检测报告中加以说明。

试验期间：
集热器采光面上的总太阳辐照度应不＜700W/m²，太阳辐照度总的变化应不＞±50W/m²。周围环境空气速度不应高于4m/s。周围环境空气湿度不应高于80%RH。

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隔均匀的空气进口温度。

为了获得η₀，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±5℃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，应按下列参数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下列c、d、f、g、h、i、j

测量参数的数据，取其算术平均值作为该参数的测定值。

应对以下参数进行测量：

A：集热器总面积A_G、吸热体面积A_A、采光面积Aa和轮廓采光面积A_c；

B：空气体积流量V_f；

C：太阳能空气集热器采光面上太阳辐照度G；

D：太阳能空气集热器采光面上散射太阳辐照度G_d；

E：直接日射入射角（通常由计算得出）；

F：环境空气风速u；

G：环境空气温度t_a；

H：空气进口平均温度t_i；

I：空气出口平均温度_te；

J：空气质量流量；

K：进口空气湿度。

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。

结语

本标准由全国太阳能标准化技术委员会和中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会提出并归口。依据GB/T1.1-2009规定的起草规则编制，标准制定过程中参考了GB/T 4271-2007《太阳能集热器热性能试验方法》和欧洲标准EN 12975-2-2006《热太阳能系统和部件太阳能集热器试验方法》。本标准的制定规范了太阳能空气集热器的生产与检验，以达到环境效益和经济效益的目的，提升太阳能空气集热器的质量，助行业健康发展。

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