Нетрадиционная энергетика
Солнечная энергетика
КОЛЛЕКТОРЫСОЛНЕЧНЫЕ
Методы испытаний
Nontraditional power engeneering. Solar power engeneering.
Solar collectors. Methods of testing
Дата введения 2001—01—01
ОКС 27.160
ОКСТУ 3400, 5030
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН АО ЭНИН им. Г.М.Кржижановского, Институтом высоких температур РАН
ВНЕСЕН Управлением научно-технического прогресса Минтопэнерго России
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 21 апреля 2000 г. № 121-ст
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Настоящий стандарт в совокупности с ГОСТ Р 51595 способен обеспечить повышение качества и технико-экономических показателей солнечных коллекторов, что будет способствовать увеличению эффективности использования солнечной энергии в России и соответственно служить энергосберегающим фактором, обеспечивающим экономию потребления традиционных энергоносителей.
Область применения
Настоящий стандарт распространяется на плоские солнечные коллекторы (не совмещенные с аккумуляторами тепла) с металлической поглощающей панелью, светопрозрачной верхней теплоизоляцией или без нее и жидкостным теплоносителем, применяемые в системах с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя для горячего водоснабжения, тепло- или хладоснабжения коммунально-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных объектов (далее — коллекторы, СК), и устанавливает методы испытаний СК.
Требования настоящего стандарта, кроме требований, выделенных курсивом, являются обязательными.
Требования, выделенные курсивом, являются рекомендуемыми.
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.207—76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения
ГОСТ 29329—92 Весы для статического взвешивания. Общие технические требования
ГОСТ Р 51595—2000 Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия
Номенклатура,
Объем испытаний и порядок проверок
Номенклатура проверок, которым подвергают коллектор в ходе испытаний, объем испытаний и количество испытуемых образцов определяются разработчиком СК в зависимости от вида испытаний (приемо-сдаточные, периодические, типовые, приемочные и др.) в соответствии с ГОСТ Р 51595.
Проверки СК выполняют в следующем порядке:
3.1 испытания на внутреннее давление (опрессовка);
3.2 испытания на предельный нагрев;
3.3 испытания на внешний тепловой удар;
3.4 испытания на внутренний тепловой удар;
3.5 контроль герметичности (если в испытаниях СК отсутствуют проверки на предельный нагрев, на внешний и внутренний тепловой удар, эту проверку не проводят);
3.6 испытания на влагонепроницаемость;
3.7 гидравлические испытания.
Цель испытаний СК по отдельным видам проверок
4.1 Целью испытаний СК на внутреннее давление является проверка способности его поглощающей панели (ПП) противостоять воздействию внутреннего давления, встречающегося в практике эксплуатации и указанного в паспорте (формуляре, ТУ) на СК.
4.2 Целью испытаний СК на предельный нагрев является проверка его возможности выдерживать без повреждений высокие температуры, возникающие в коллекторе при экспозиции на солнце без циркуляции теплоносителя.
4.3 Целью испытаний СК на внешний тепловой удар является проверка его возможности выдерживать без повреждений тепловые удары, возникающие при попадании на разогретый солнечным излучением коллектор холодной воды (например, из-за внезапного дождя в ясный солнечный день).
4.4 Целью испытаний СК на внутренний тепловой удар является проверка его возможности выдерживать без повреждений тепловые удары, возникающие при заполнении разогретого солнечным излучением коллектора холодным теплоносителем.
4.5 Целью контроля герметичности СК является проверка сохранения герметичности ПП солнечного коллектора, подвергнутого проверкам 3.2—3.4.
4.6 Целью испытаний СК на влагонепроницаемость является проверка защищенности коллектора от проникновения дождевой воды при вертикальном и наклонном дожде.
4.7 Целью гидравлических испытаний СК является определение его гидравлических характеристик: зависимости потерь давления от расхода теплоносителя и коэффициента гидравлического сопротивления.
Общие положения
На испытания (кроме приемо-сдаточных) поставляют СК, прошедший приемку на предприятии-изготовителе в объеме приемо-сдаточных испытаний и имеющий соответствующую отметку в паспорте (формуляре) или документе, его заменяющем.
При проверках по разделу 7 измеряют и контролируют характеристики СК, а также моделируют следующие режимы его работы.
5.1 Прочность ПП солнечного коллектора характеризуется ее способностью выдерживать без образования течей, трещин и разрывов давление теплоносителя, равное 1,25 максимального рабочего давления, если иное не оговаривается особо.
5.2 При испытаниях СК на предельный нагрев моделируют ситуацию, имеющую место при первоначальном монтаже системы до заполнения ее теплоносителем и при авариях, вызывающих слив теплоносителя или прекращение его циркуляции в контуре, и исследуют возникающие при этом повреждения коллектора.
5.3 При испытаниях СК на внешний тепловой удар моделируют ситуацию, имеющую место при попадании коллектора под неожиданно начавшийся дождь в ясный солнечный день при наиболее неблагоприятных для него условиях — при отсутствии циркуляции теплоносителя, и исследуют вызванные возникающими при этом тепловыми ударами повреждения коллектора.
5.4 При испытаниях СК на внутренний тепловой удар моделируют ситуацию, имеющую место при заполнении системы после слива теплоносителя или ее запуске в дневное время, и исследуют вызванные возникающими при этом тепловыми ударами повреждения коллектора.
5.5 Герметичность ПП характеризуется способностью последней выдерживать без течей теплоносителя рабочее давление последнего, если иное не оговаривается особо.
5.6 Влагонепроницаемость коллектора характеризуется его способностью не пропускать влагу внутрь корпуса при длительном нахождении СК под прямым и косым дождем в нормальных и экстремальных условиях эксплуатации. Коллекторы могут иметь вентиляционные и дренажные отверстия, но не должны пропускать внутрь воду как при прямом, так и при косом дожде.
5.7 Гидравлическое сопротивление солнечного коллектора характеризуется зависимостью потерь давления теплоносителя в коллекторе от расхода теплоносителя и обобщенным безразмерным параметром — коэффициентом гидравлического сопротивления. Эти параметры полностью определяют гидравлическое сопротивление СК и позволяют рассчитать мощности, необходимые для прокачки теплоносителя в системах с принудительной циркуляцией, и расходы теплоносителя через СК в безнасосных установках.
Оцениваемые показатели и расчетные соотношения
Количественные характеристики СК измеряют при испытаниях по 3.7.
При течении через СК теплоносителя возникает гидравлическое сопротивление, вызывающее потери давления и характеризующееся зависимостью этих потерь от расхода теплоносителя и обобщенным безразмерным параметром — коэффициентом гидравлического сопротивления, равным
(1)
| где r — | плотность теплоносителя, кг/м3; |
| Р — | перепад давления в коллекторе, МПа (мм вод. ст.); |
| d — | внутренний диаметр подводящих и отводящих патрубков СК, м; |
| Аg — | габаритная площадь коллектора, м2; |
| G — | массовый расход теплоносителя в расчете на 1 м2 габаритной площади коллектора, кг/(с × м2). |
Коэффициент гидравлического сопротивления СК в зависимости от расхода теплоносителя в нем изменяется в соответствии с уравнением
(2)
где А и В константы;
Re — число Рейнольдса, равное в данном случае
(3)
где m — динамическая вязкость теплоносителя, Па × с.
Результатом испытаний по проверке 3.7 являются зависимости P(G) для каждого температурного уровня и значения коэффициентов А и В.