集热管热性能二维积分测试方法

    太阳能热水器作为新能源产品，在人们心中的地位越来越高，它不仅节能环保，而且还方便美观。但是又有多少人真正了解太阳能热水器的工作原理呢？它的工作是吸收太阳辐射能，再将辐射能转化为热能，集热管是太阳能热水器的核心部件，它的好坏直接影响到太阳能热水系统的转换效率和应用范围。当前国标规定的集热管热性能测试方法存在：不同起始温度测试的集热器的热性能参数不具有可比性的问题。而二维积分法算集热管温度曲线和环境温度曲线间的面积则可以很好的解决该问题。

　　2集热管热性能二维积分测试方法

　　2.1测试方向：

　　 利用太阳能支架，架设实验平台，以GB/T17049内检测手法为基础，利用各家厂商提供之样管进行测试。

　　2.2测试系统：包括测试平台和数据采集系统

　　2.2.1测试平台：

　　 将集热管放置于支架平台，样管摆放方式，依次为陪管-实验管-陪管，分别对A、B、C、D四家真空管进行检测。利用铂电阻温度计，分别布置于管内距管口300mm、900mm与1500mm位置上（如图1所示）。

　　2.2.2数据采集系统

　　 利用多点温度计以巡检的方式将每分钟输出的温度记录于PC上。　

　　实验利用24小时温度变化曲线与环境温度、辐照量整合，形成综合性比较图。　

　3主要测试参数

　　3.124h环境温度

　　3.224h集热管内温度变化

　　3.324h太阳幅照量

　　3.4天气状况

　　4测试样品规格

      5测试环境及数据处理手法

　　5.1测试环境

　　5.1.1同样环境情况（天气、风力、环境温度、环境湿度、幅照量）

　　 5.1.2根据当日环境因素每两个小时记录环境情况，包含天气情况、环境温度。

　　5.1.3针对集热管结构、测试形式与数据记录做统一规范。

　　5.1.4测试位置：江苏省昆山市，北纬31.23、东经120.57。

　　5.2数据处理手法

　　 采用二维积分的几何定义进行计算，二维积分几何定义是指函数在规定区间[a,b]内与x轴围成的曲面的有向面积：在x轴上方（蓝色）的面积为正，下方（黄色）的面积为负。利用数学式表达为：，在该试验中，可利用积分的定义将积分区间均分为若干单元，算出单个区间的差值后再进行求和运算。

。即：

     6数据处理

　  6.1汇整数据，形成比较图

　　 通过对多台家用太阳能热水系统试验数据的分析，可得出结论：通过比较温升变化曲线和环境温度变化曲线所积面积的大小来确定集热器或者整机的热性能,可以避开试验起始温度对集热器，或者q17计算公式对整机试验产生的误差影响；同时若放宽试验的测试时间范围，二维积分统计表可以综合反映出当日的得热量和热损情况，可谓一举两得。

　　 参考文献

　　 [1]岳峰，朱金陵，符晓开，等.影响家用太阳能热水器热性能因素的实验分析[J].计量与测试技术，2004，31（9）：20-21.

　　 [2]魏凤，张晓黎，辛礼.环境条件对全玻璃真空太阳能热水器热性能的影响[J].能源技术，2006，27（3）：63-65.

　　 [3]霍志臣，罗振涛.中国太阳能热利用年度发展研究报告.中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛，2011:10-11

　　 [4]马迎昌，周玲，马光柏.对日有用得热量实验条件的实验研究.太阳能，2011，14：46-48.

　　 [5]葛玉红，韩成明.太阳能热水器热性能及能效测评系统简介.太阳能工程,2012-04:55-57.

　　 [6]GB/T17049-2005《全玻璃真空太阳集热管》

　　 [7]GB/T19141-2011《家用太阳能热水系统技术条件》

　　 [8]GB26969-2011《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》