太阳能热水器热性能及能效测评系统简介
前言
作为可持续利用的清洁能源，太阳能的利用得到了越来越广泛的重视。我国把资源节约作为“十二五”规划的重点，并提出树立科学发展观，发展循环经济，建立资源节约型和环境友好型社会。集热管是太阳能热水器的核心部件，它的工作是吸收太阳辐射能，再将辐射能转换为热能，因此集热管热性能的好坏直接影响到到太阳能热水系统的转换效率和应用范围。这里介绍太阳能热效检测标准、检测方法及检测装置。
国家颁布的太阳能热利用检测标准主要有3种：家用太阳热水系统热性能试验方法，依据GB/T19141-2003《家用太阳热水系统技术条件》；全玻璃真空太阳集热管检测方法，依据GB/T17049-2005《全玻璃真空太阳集热管》；真空管型太阳集热器的检测方法，依据GB/T17581-2007《真空管型太阳集热器》。
1家用太阳热水系统热性能试验方法
1.1家用太阳热水系统热性能实验方法的主要检测项目日有用得热量，其它检测项目包括：水质、系统耐压、系统过热保护、电气安全、外观、支架强度和刚度、贮热水箱、安全装置、雷电保护、系统空晒、外热冲击、内热冲击、淋雨、耐冻等。
日有用得热量定义为：一定日太阳辐照条件下，贮热水箱水温不低于规定温度时，单位轮廓采光面积贮热水箱的得热量。
1.2评判标准
试验结束时贮水温度≥45℃；日有用得热量q（紧凑式与闷晒式）≥7.5MJ/m2；日有用得热量q（分离式与间接式）≥7.0MJ/m2。
1.3日有用得热量的检测方法
目前我国主要采用混水法，即：系统工作8h，一般测试时间为8：00～16：00。测试开始前、结束后都应启动混水泵，以400L/h～600L/h的流量，将贮热水箱底部的水抽到顶部跟顶部的水进行混合，使贮热水箱的水温均匀化，如果5min内贮热水箱温度变化≤±0.2℃，便可判定贮热水箱的水温已均匀。集热器在检测开始前、结束后都需用苫布遮挡起来。
试验期间应该满足的环境条件：日太阳辐照量H≥17MJ/m2；集热试验开始时贮热水箱的水温tb=20℃；集热试验期间日平均环境温度15℃；环境空气的流动速率υ≥4m/s。
测试系统需要采集的参数有：温度、太阳辐照量、风速。一般采用安捷伦Agilent34970A多路巡检仪与自编一套测试软件配套使用，基本满足测试需求。可以采集温度、流量、辐照等信号，还可以对辐照度进行时间累积。得到测试所需求的辐照累积量。
1.4数据处理
计算日有用得热量q
计算日有用得热量q
2全玻璃真空太阳集热器检测方法
2.1测试系统主要包括3个部分：测试系统、跟踪系统、数据采集与计算系统。
2.1.1测试系统
集热器测试系统须是闭式承压系统，为同时满足2台集热器测试，作对比试验的要求，设计出如图1的系统。为了满足测试结果和精度，关键部件均采用高精度仪表。
集热器测试系统
温度传感器：采用1/3B级PT100电阻温度传感器，测温
范围：-100℃～550℃；
流量计：科隆OPTIFLUX4300F系列流量计，精度0.2%。
2.1.2跟踪系统
跟踪太阳的方法通常有光电跟踪式和视日运动跟踪2种。前者受天气情况影响较大，在天空多云或者阴天不能很好地跟踪太阳。本文设计的这套系统属于双轴太阳高度角-方位角跟踪。同时满足点动调试、回零找正、冰雹保护、大风保护等功能，其计算机上操作画面如图2所示。
效率截距、瞬时效率曲线
3.2总热损系数
3.3入射角修正系数
3.4太阳能集热器的时间常数
3.5太阳能集热器压力降落特性曲线
其他性能参数：耐压、刚度、强度、闷晒、空晒、外热冲击、内热冲击、淋雨、耐冻、耐撞击
4评判标准
无反射器的真空管型太阳能集热器的瞬时效率截距η0，a应不低于0.62；有反射器的真空管型太阳能集热器的瞬时效率截距η0，a应不低于0.52；无反射器的真空管型太阳能集热器的总热损系数U应≤3.0W/(m2•℃）；有反射器的真空管型太阳能集热器的总热损系数U应≤2.5W/(m2•℃）
5瞬时效率检测方法
5.1打开跟踪PLC和数据采集PLC、电脑。让转台自动跟踪太阳。首次及长期不用应先回零找正。打开制冷机。
5.2对系统进行增压，1个大气压的水在100℃就沸腾了，所以首先用增压泵给系统增压到0.35MPa左右，以保证在130℃时水仍处于液态；
5.3打开数据采集及监控程序，按照GB/T4271均匀设置合适的工况点。通常在归一化温差0～0.1之间，最高进口温度在120℃左右。
5.4让计算机按照即有程序进行采集，会自动切换到下一个工况，直到完成本次测试。
2.1.3控制与数据采集处理系统控制系统和数据采集处理系统由PLC和计算机联合完成，二者之间采用Modbus通信协议，实现数据同步传输；PLC和各仪表之间应用标准信号进行数据传输。实现以下自动功能：PLC采集数据、控制现场仪表，计算机操作进行数据读取、数据处理及监视等。其中PLC对数据的采集和对仪表的控制是该部分的关键环节。
3主要测试参数
3.1瞬时
瞬时效率检测方法
数据处理
瞬时效率
8结论
通过对太阳能热水系统和太阳能集热器检测标准、检测方法及数据处理的介绍分析，让我们了解了太阳能热性能及能效测评系统的使用。这些检测方法中还存在着一些问题，比如由于测试当天的太阳累计辐照度、当天的平均环境温度等不确定因素的直接或间接影响，使得不在同一天而同一地点测试的家用太阳热水器的热性能参数(日有用得热量)不具有可比性还需我们进一步探讨。
