集热器瞬时效率

1．太阳能集热器瞬时效率简介
指在稳态条件下，特定时间间隔内由传热工质从一特定的集热器面积上带走的能量与同一时间间隔内入射在该集热器面积上的太阳能之比，亦即集热器实际获得的有用功率与集热器接收的太阳辐射功率之比。
η=Q/AG
因此需要测试的主要参数是温度、流量、太阳辐照度、面积等。

太阳能集热器效率是随着太阳辐照度、工质温度和环境温度变化而变化。



2．集热器入射角修正系数
太阳能集热器瞬时效率曲线的修正-入射角修正系数
※为什么要进行入射角修正？
集热器瞬时效率是在法向入射的条件下测得，实际工作条件一般不跟踪，与法向有偏离，因此需要“修正”。修正应针对光热转化能力η0,而热损失特性不受入射角度偏离的影响，无需修正。
平板不分“东西”向和“南北”向进行测试；真空管型应分“南北”向和“东西”向进行测试。
真空管集热器“东西”向入射时，甚至有可能比法向入射时效率还要高。



3．集热器有效热容和时间常数的测定
※集热器有效热容和时间常数是确定集热器热性能瞬变能力的参数。
集热器有效热容为集热器各组件（玻璃、吸热体、容纳的工质和隔热材料等）的质量、比热容和加权因子的乘积之和：

※热容和时间常数直接影响到稳态试验周期。
※不注意有效热容可能会导致测试结果不准确，从上式可以看出，全玻璃真空管集热器的热容很大。
※如果测试周期控制不好容易导致测试结果不准确。往往是测试结果比实际性能要差。
测试结果评价


1．集热器瞬时效率方程：η= η0-UT
η0越大越好。不带反射板的真空管集热器不小于0.62合格，带反射板的真空管集热器不小于0.52合格，平板不小于0.72合格。
U越小越好。真空管集热器不大于2.5 W/（m2.℃），平板不大于6.0W/（m2.℃）。
η0和U同时都合格，集热器热性能才合格。
2．举例
合格：η=0.6720-2.3038T
合格：η=0.6701-1.9824T -0.0074GT2
不合格（真空管）：η= 0.7702-8.0324T
不合格（真空管）：
η=0.7702-9.0022T-1.0074GT2
测试结果的应用
1．太阳能集热器采光面积计算公式
Ac=Qw×c×ρ×r×(tend-tL)×f/JTηcd×(1-ηL)
式中：
Ac-直接系统集热器采光面积，m2；
Qw-日均用水量，L；
c-水的定压比热容，kJ /（kg ·℃）；
ρr-水的密度，（kg/L）；
tend-贮水箱内水的终止温度，℃；
tL-水的初始温度，℃；
JT-当地集热器采光面上年平均日太阳辐照量，kJ/m2；
f-太阳能保证率，无量纲；
ηcd-集热器全日集热效率，无量纲；
根据经验值取0.40～0.50，具体取值要根据集热器产品的实际测试结

果而
定；
ηL-管路及贮水箱热损失率，无量纲。
2．太阳能集热器瞬时效率的测试结果使用
不同的工作条件对应着不同的归一化温差T和效率。（室外设计温度：冬季5℃，夏季25℃；室外设计太阳辐照度：冬季400 W/m2，夏季600 W/m2。）