GB/T 26971-2011 家用分体双回路太阳能热水系统试验方法

　　ICS 27. 160 F 12

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 26971—2011

　　家用分体双回路太阳能热水系统

　　试验方法

　　Testmethodsforremote-storagedouble-loop

　　domesticsolarwaterheatingsystems

　　2011-09-29发布 2012-08-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 26971—2011

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准的制定参考了欧洲标准 EN 12976-1: 2006《太阳能热利用系统和部件—工厂制造的系统

　　第 1 部分 :总体要求》及 EN 12976-2: 2006《太阳能热利用系统和部件—工厂制造的系统 第 2 部分 :

　　试验方法》。

　　本标准由全国太阳能标准化技术委员会(SAC/TC402)提出并归 口 。

　　本标准起草单位 :北京市太阳能研究所有限公司 、山东力诺瑞特新能源有限公司 、中国标准化研究院 、中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会 、皇明太阳能股份有限公司 、北京天普太阳能工业有限公司 、江苏太阳雨太阳能有限公司 、北京清华阳光能源开发有限责任公司 、桑夏太阳能股份有限公司 、江苏省华扬太阳能有限公司 、合肥美菱太阳能科技有限责任公司 、江苏光芒集团有限公司 、嘉兴市同济阳光新能源有限公司 、青岛澳柯玛太阳能技术工程有限公司 、芜湖贝斯特新能源开发有限公司 、佛山市顺德区澳伦电器有限公司 、江苏双能太阳能有限公司 、浙江斯帝特新能源有限公司 、常州而今太阳能设备制造有限公司 、国家太阳能热水器质量监督检验中心(北京) 、国家太阳能热水器产品质量监督检验中心(武汉) 。

　　本标准主要起草人 :何梓年 、马迎昌 、贾铁鹰 、罗振涛 、刘海波 、程翠英 、焦青太 、赵娟 、赵峰 、黄永伟 、任社明 、王锁刚 、管金国 、张艾民 、洪涛水 、刘勇 、贲道祥 、邱培忠 、赵二斤 、何涛 、文淑容 。

　　Ⅰ

　　GB/T 26971—2011

　　家用分体双回路太阳能热水系统

　　试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了家用分体双回路太阳能热水系统在无辅助热源及室外条件下的试验方法 。

　　本标准适用于贮水箱容积不大于 0. 6 m3 的家用分体双回路太阳能热水系统 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 。其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB 3100 国际单位制及其应用

　　GB 4706. 1 家用和类似用途电器的安全 第一部分 :通用要求

　　GB/T 6424 平板型太阳能集热器

　　GB 8877 家用和类似用途电器安装 、使用 、维修安全要求

　　GB/T 12936 太阳能热利用术语

　　GB/T 17581 真空管型太阳能集热器

　　GB/T 18708 家用太阳能热水系统性能试验方法

　　GB/T 19141 家用太阳能热水系统技术条件

　　GB/T 19565 总辐射表

　　GB/T 23888 家用太阳能热水系统控制器

　　GB/T 26970 家用分体双回路太阳能热水系统技术条件

　　GB 50057 建筑物防雷设计规范

　　ISO 9488 太阳能 词汇(Solar energy—Vocabulary)

　　3 术语和定义

　　GB3100、GB/T 12936、GB/T 18708、GB/T 19141、ISO 9488界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　分体式太阳能热水系统 remote-storagesolarwaterheatingsystem

　　贮水箱和集热器之间分开一定距离安装的太阳能热水系统 。分体式系统亦称为分离式系统 。 3. 2

　　双回路太阳能热水系统 double-loop solarwaterheatingsystem

　　传热工质流经集热器 、再通过换热器将热量传递给贮水箱内水的太阳能热水系统 。 双回路系统亦称为双循环系统 ,或间接系统 。

　　3. 3

　　日有用得热量 daily usefulenergygain

　　一定日太阳辐照量下 ,贮水箱内的水温不低于规定值时 ,单位集热器轮廓采光面积太阳能热水系统

　　1

　　GB/T 26971—2011

　　贮水箱内水的 日得热量 。

　　3. 4

　　平均热损因数 averageheatlossfactor

　　在无太阳辐照条件下的一段时间内 ,单位时间内 、单位水体积太阳能热水系统贮水温度与环境温度之间单位温差的平均热量损失 。

　　3. 5

　　系统第一回路 firstloop ofthesystem

　　在双回路太阳能热水系统中 , 由集热器与换热器连接构成的回路 。

　　4 符号与单位

　　下列符号与单位适用于本文件 。

　　Ac 集热器轮廓采光面积 ,m2

　　cpw 水的比定压热容 ,J/(kg · ℃)

　　H 集热器采光面上日太阳辐照量 ,MJ/m2

　　Qc 太阳能热水系统得热量 ,MJ

　　Qs 贮水箱中水所含的系统得热量 ,MJ

　　q 太阳能热水系统日有用得热量 ,MJ/m2

　　ta 环境空气温度 , ℃

　　tad 日平均环境空气温度 , ℃

　　tas 贮水箱附近的空气温度 , ℃

　　tb 集热试验开始时贮水箱内水的温度 , ℃

　　te 集热试验结束时贮水箱内水的温度 , ℃

　　td 排出的热水温度 , ℃

　　ti 热损试验开始时贮水箱内水的温度 , ℃

　　tf 热损试验结束时贮水箱内水的温度 , ℃

　　Vs 贮水箱中水的体积 ,m3

　　Δτ 时间间隔 ,s

　　ρw 水的密度 ,kg/m3

　　USL 太阳能热水系统平均热损因数 ,W/(m3 · K)

　　v 周围空气速度 ,m/s

　　下标

　　(av) 参数平均值

　　5 热性能试验要求

　　5. 1 系统要求

　　5. 1. 1 试验系统安装

　　家用分体双回路太阳能热水系统的各个部件应按照制造商的说明书安装后才能进行试验 。 系统内的控制器应按制造商的说明书设置 。在没有制造商提供专门说明书的情况下 , 系统应按照以下要求进行安装 。

　　系统的安装应确保人身安全 ,应考虑到集热器盖层玻璃可能破裂及热流体可能泄漏 。 系统应安装

　　2

　　GB/T 26971—2011

　　牢靠 ,能抵抗住阵风 。

　　系统应安装在制造商提供的安装支架上 。如制造商未提供支架 ,则除非特别指明(例如系统是屋面的一部分) ,应使用敞开式安装系统 。 系统的安装不得遮挡集热器的采光面 ,安装支架不应影响集热器或贮水箱的保温 。

　　水箱一般应安装在制造商说明书中所允许的最低位置 。对于强制循环系统 ,集热器与水箱之间连接管道的总长度应不大于 6 m(2× 3 m) 。管道的直径和保温应与制造商的安装指南一致 。

　　5. 1. 2 集热器安装

　　应按制造商的要求或者实际安装时的角度确定系统试验时的集热器倾角 ,并在报告中予以说明 。集热器倾角在整个试验过程中保持不变 。集热器应面向正南安装 。

　　集热器安装的地点应满足在试验期间没有阴影投射到集热器上 。试验期间 ,周围的建筑或物体表面没有明显的太阳光线反射到集热器上 ,且集热器所在位置视野内没有明显的障碍物 。

　　系统周围温度应与环境温度一致 。例如 ,系统不能安装在烟囱 、冷却塔或者热气排风口附近 。

　　5. 1. 3 试验回路

　　系统试验应采用图 1所示的试验回路 。

　　在回路中使用的管道材料应适用于系统使用的传热工质并能承受传热工质的最高运行温度 。管道应尽量短 ,尤其是冷水入口处的温度传感器与水箱进口处之间的管道应减到最短 。

　　传感器和水箱(进出口)之间的管道应采取保温措施 ,并且包覆具有红外反射性能的材料 。

　　用于测量太阳能热水系统得热量的流量控制设备和流量计应安装在试验回路的冷水进口管道上 。流量控制设备应使通过水箱的流量控制在(600±50)L/h 。

　　当强迫循环系统进行试验时 ,应使用厂家推荐的流量 ,并应在集热器环路中另外安装流量计测量流量 ,流量计的测量准确度为 ±1% 。

　　在试验期间 ,系统中使用的传热工质应是制造商推荐的传热工质 。如果设计的太阳能集热器回路使用防冻液 ,则在本标准所列的试验步骤中应使用符合制造商要求的防冻液 。

　　图 1 系统热性能试验装置示意图

　　3

　　GB/T 26971—2011

　　5. 2 测量要求

　　5. 2. 1 太阳辐照

　　总辐射表应 按 GB/T 19565 的 规 定 进 行 校 准 。 如 在 标 定 周 期 内 总 辐 射 表 的 年 稳 定 性 达 不 到GB/T 19565 的规定时 ,应增加校准次数或更换总辐射表 。

　　5. 2. 2 温度

　　5. 2. 2. 1 准确度、精度和响应时间

　　温度测量仪器及二次仪表的准确度和精度应在表 1 给出的限值之内 。 响应时间宜小于 5 s。

　　表 1 温度测量仪器的准确度和精度

　　参 数

　　仪器准确度

　　仪器精度

　　环境空气温度

　　±0. 5 ℃

　　±0. 2 ℃

　　冷水入口温度

　　±0. 2 ℃

　　±0. 1 ℃

　　水箱内的温度

　　±0. 2 ℃

　　±0. 1 ℃

　　通过热水系统的温差(冷水入口到热水出 口)

　　±0. 1 K

　　±0. 1 K

　　5. 2. 2. 2 环境温度

　　环境温度传感器应放置在高于地面 1 m 处以及距离集热器和系统组件大于 1. 5 m、小于 10 m 处的百叶箱内 。

　　5. 2. 2. 3 进水温度

　　系统的初始进水温度应控制在(20±1) ℃ 。在系统正常工作条件下 ,无需再控制系统的进水温度 。但是为了避免测量误差 ,应采取措施避免系统进水温度急剧变化 。

　　5. 2. 3 液体流量

　　液体流量的测量准确度应等于或小于测量值的 ±1. 0% ,该测量值的单位为 kg/h或 L/h。

　　5. 2. 4 质量

　　质量测量的准确度应为 ±1% 。

　　5. 2. 5 计时

　　计时测量的准确度应为 ±0. 2% 。

　　5. 2. 6 周围空气速度

　　测试期间周围空气速度测量的准确度为 ±0. 5 m/s。

　　6 热性能试验方法

　　6. 1 日有用得热量的测定

　　家用分体双回路太阳能热水系统应包括至少一天的集热试验 ,测试内容包括日有用得热量 q。

　　4

　　GB/T 26971—2011

　　6. 1. 1 试验条件

　　a) 日太阳辐照量 H≥16MJ/m2 ;

　　c) 集热试验期间 日平均环境空气温度 8 ℃≤tad≤35℃ ;

　　b) 集热试验开始时贮水箱内的水温 tb=(20. 0±1. 0) ℃ ;

　　d) 环境空气的平均流速 v≤4 m/s。

　　6. 1. 2 系统预定条件

　　400 L/(试)0,0(罩)L/(上)h的流量(集热器 以)进(避)行(免)循(太)环(阳),将贮(直射)。水箱底部的水抽(系统按规定的)到( t)b部(来(20).混合贮(0±1). 水(0))箱中的(℃上 水)水,启,至(动)少(混)5(水)in, 内(以)

　　贮水箱内水温变化不大于 ±0. 2 K 时 ,认为该系统达到均匀的预定温度 ,停止混水 。

　　6. 1. 3 试验步骤

　　日有用得热量的测定可以采用混水法 ,也可以采用排水法 。

　　6. 1. 3. 1 混水法

　　系统工作 8 h,从太阳正午时前 4 h 到太阳正午时后 4 h。在太阳正午时后 4 h 时 ,应将集热器采光面遮挡起来 。对于强制循环系统 ,还应关闭循环泵 。启动混水泵 , 以 400 L/h~ 600 L/h的流量进行循环 ,将贮水箱底部的水 抽 到 顶 部 来 混 合 贮 水 箱 中 的 水 , 至 少 5 min 内 贮 水 箱 进 口 水 温 的 变 化 不 大 于±0. 2 K 时 ,认为贮水箱内的水温基本达到均匀 ,停止混水 。

　　记录贮水箱进出口两点的温度 ,取其平均值 , 即为集热试验结束时贮水箱内水的温度 te。

　　贮水箱内水体积为 Vs 中所含的系统得热量 Qs,可应用式(1)进行计算 :

　　Qs =ρwVscpw (te -tb ) × 10-6 ………………………………( 1 )

　　6. 1. 3. 2 排水法

　　系统工作 8 h,从太阳正午时前 4 h 到太阳正午时后 4 h。在太阳正午时后 4 h 时 ,将集热器采光面遮挡起来 。对于强制循环系统 ,还应关闭循环泵 。在热水从系统中排放前一个短时间内(10min~20min) ,利用三通阀门将水箱入口处的部分冷水从泄水管放掉 ,然后关闭泄水管 。 以 400L/h~ 600L/h的恒定流量将贮水箱中的热水排出 。补入冷水的温度应为 tb, 即系统预定条件时的温度 。

　　应至少每 15 s测量一次正在排出的水温 td,并应至少每放出贮水箱容积的 1/10时记录一个平均值 ,得到如图 2所示的排水温度-排水量曲线图 。

　　图 2 排水温度-排水量曲线图

　　5

　　GB/T 26971—2011

　　排出的水应为贮水箱容积的三倍 。如果排出的水三倍于贮水箱容积后 ,排出的水温与进入冷水的温差仍大于 1 K,则必须继续排水 ,直至温差小于或等于 1 K。

　　在排水期间 ,进入贮水箱的冷水温度波动应不超过 ±0. 25K,漂移不超过 ±0. 2 K。

　　流量控制器应将进入贮水箱的冷水流量保持在预定值(400L/h~ 600 L/h) ±50L/h的范围内 。

　　太阳能热水系统得热量 Qc与排出水温曲线 td 和进入水温曲线 tb 之间的面积成正比 , 可应用式(2)进行计算 :

　　micpw … … … … … … … … … … … …

　　6. 1. 4 试验结果

　　为使家用分体双回路太阳能热水系统的热性能试验结果具有可比性 ,按式(3) 或式(4) 计算出单位集热器轮廓采光面积并折合到 日太阳辐照量为 17MJ/m2 时的 日有用得热量 q。

　　混水法 :

　　q ………………………………( 3 )

　　排水法 :

　　q ………………………………( 4 )

　　6. 2 平均热损因数的测定

　　6. 2. 1 试验条件

　　家用分体双回路太阳能热水系统的热损试验可在室内进行或在室外进行 。集热器应遮挡起来 ,环境温度记录为贮水箱附近的空气温度 ,并满足环境空气的平均流速 v≤4 m/s。

　　6. 2. 2 系统预定条件

　　试验前 ,贮水箱中的水应预先加热到 50 ℃以上 ,并用混水泵将贮水箱底部的水抽到顶部来混合贮水箱中的水 ,在至少 5 min 内贮水箱内的水温变化不大于 ±1 K 时 ,认为该系统达到均匀的初始温度ti=50 ℃ ±1 ℃ ,停止混水 。

　　6. 2. 3 试验步骤

　　按 GB/T 18708规定的方法进行系统的热损试验 。

　　6. 2. 4 试验结果

　　家用分体双回路太阳能热水系统的平均热损因数 USL,可应用式(5)进行计算 :

　　USL ln

　　7 其他性能试验方法

　　7. 1 水质检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的水质检查按 GB/T 19141规定的方法进行 。

　　6

　　GB/T 26971—2011

　　7. 2 耐压试验

　　7. 2. 1 第一回路和贮水箱耐压试验

　　家用分体双回路太阳能热水系统第一回路和贮水箱的耐压试验按 GB/T 19141规定的方法进行 。

　　7. 2. 2 贮水箱脉冲压力试验

　　7. 2. 2. 1 将贮水箱连接到脉冲压力试验装置上 ,按如下要求进行试验 :

　　a) 脉动压力 : 容 器 内 注 入 环 境 温 度 的 水 ; 排 空 容 器 内 空 气 , 按 额 定 工 作 压 力的 15%到 100% ( ±5%)之间的数值交替对容器加压 。

　　b) 脉动频率 :25次/min~ 60次/min。

　　c) 循环次数 :8万次 ,每加压 1万次结束时 ,将压力至少维持在额定工作压力 10 min, 目测容器无明显变形 ,再进行下面的循环试验 。

　　7. 2. 2. 2 脉冲压力试验完成后 , 目测家用分体双回路太阳能热水系统各部件有无渗漏和明显变形 。

　　7. 3 电气安全试验

　　家用分体双回路太阳能热水系统的电气安全试验按 GB 4706. 1 和 GB 8877规定的方法进行 。

　　7. 4 外观检查

　　7. 4. 1 家用分体双回路太阳能热水系统的实际轮廓采光面积用直尺或卷尺按 GB/T 19141 的规定进

　　行测量 。标称轮廓采光面积 Ac 与实际轮廓采光面积 Ac(′)的偏差 ΔAc 按照式(6)进行计算 :

　　ΔAc = (Ac(′)-Ac)/Ac × 100% ………………………………( 6 )

　　7. 4. 2 家用分体双回路太阳能热水系统外观的其他检查用目测方法按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括集热器 、贮水箱 、支架 、标识等的外观检查 。

　　7. 5 几项试验

　　家用分体双回路太阳能热水系统的过热保护试验 、空晒试验 、外热冲击试验 、内热冲击试验 、淋雨试验 、防倒流检查 、耐冻试验按 GB/T 19141规定的方法进行 。

　　7. 6 耐撞击试验

　　7. 6. 1 对于平板型集热器 ,将家用分体双回路太阳能热水系统按实际使用时的倾角放置 ,采用直径为33 mm(150g) 、表面光滑的钢球进行撞击 。将撞击用钢球从 0. 5 m 的高度 、静止状态 、并不施加外力的情况下自由落到透明盖板的中央部位 ,落点要落入距集热器中心 0. 1 m 的范围之内 。对一个集热器只做一次试验 ,检查透明盖板有无损坏 。

　　7. 6. 2 对于真空管型集热器 ,按 GB/T 17581规定的方法进行试验 。

　　7. 7 集热器试验

　　7. 7. 1 平板型集热器的试验按 GB/T 6424规定的方法进行 。

　　7. 7. 2 真空管集热器的试验按 GB/T 17581规定的方法进行 。

　　7. 8 贮水箱检查

　　7. 8. 1 家用分体双回路太阳能热水系统的贮水箱容积测量值按装满空贮水箱所需的最大水体积计算 。

　　容积铭牌显示值 Vs 与容积测量值 Vs(′)之偏差 ΔVs按照式(7)计算 :

　　ΔVs = ( Vs(′)-Vs)/Vs × 100% ………………………………( 7 )

　　7. 8. 2 家用分体双回路太阳能热水系统贮水箱的其他检查用 目测方法按 GB/T 26970规定的内容进

　　7

　　GB/T 26971—2011

　　行 ,包括贮水箱内胆 、进出水口标志 、防负压装置 、溢流口 、排污口等的检查 。

　　7. 9 换热器检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的换热器检查根据其说明书用目测方法按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括换热器的结构 、尺寸 、材料等的检查 。

　　7. 10 支架试验

　　家用分体双回路太阳能热水系统的支架强度和刚度试验按 GB/T 19141规定的方法进行 。

　　7. 11 管路检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的换热器检查用 目测方法按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括管路布置 、保温层厚度等的检查 。

　　7. 12 循环泵检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的循环泵检查按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括用 目测方法对循环泵的材料 、安装 、工作噪声等的检查 。

　　7. 13 控制器检查

　　7. 13. 1 家用分体双回路太阳能热水系统的控制器检查按 GB/T 23888规定的方法进行 。

　　7. 13. 2 家用分体双回路太阳能热水系统的温度传感器检查按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括温度传感器的安装位置 、接触情况 、承受温度 、测量精度等的检查 。

　　7. 14 压力安全阀检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的压力安全阀检查用 目测方法按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括最大允许压力 、最大蒸汽流量 、出 口布置等的检查 。

　　7. 15 膨胀箱检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的膨胀箱检查用 目测方法按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括是否安装膨胀箱 、膨胀箱容积等的检查 。

　　7. 16 压力安全阀连接管检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的压力安全阀连接管检查用目测方法按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括连接管不能关闭 、连接管尺寸 、连接管铺设情况等的检查 。

　　7. 17 耐候性检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的耐候性检查按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括最高环境温度和最低环境温度 。

　　7. 18 抗风性检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的抗风性检查按 GB/T 26970规定的内容进行 ,包括抗风措施 。

　　7. 19 雷电保护检查

　　家用分体双回路太阳能热水系统的雷电保护检查按 GB 50057规定的方法进行 。

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　　GB/T 26971—2011

　　参 考 文 献

　　[1] EN 12976-1: 2006 太阳能热利用系统和部件—工厂制造的系统 第 1 部分 : 总体要求

　　[2] EN 12976-2: 2006 太阳能热利用系统和部件—工厂制造的系统 第 2 部分 :试验方法

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