KTB Nr.: Testbericht zur Messung nach EN ,2:2006 Report of measurement according to EN ,2:2006

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1 KTB Nr.: Testbericht zur Messung nach EN ,2:2006 Report of measurement according to EN ,2:2006 für/for: Westech-Solar OHG, Deutschland Kollektorbezeichnung/brand name: Tubepower 20 Ausstellungsdatum/date of issue: 25th July 2011 Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Heidenhofstraße 2, Freiburg, Germany T +49 (0) F +49 (0) testlab-sts@ise.fraunhofer.de Akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 Accredited according to DIN EN ISO/IEC 17025:2005 Registriernummer: DAP-PL

2 Contents 1 Überblick - Overview Vorbemerkung - Preliminary remark Zusammenfassung -Summary statement Ablauf der Messungen - Schedule of the measurements Hersteller/Anbieter - Manufacturer/Provider Beschreibung des Kollektors - Description of the collector Fotografie des Kollektors - Photography of the collector Dokumentation des Kollektors - Documentation of the collector Typenschild - Type plate Installationsanleitung - Installation guidelines Konstruktionszeichnungen - Constructional drawings Wareneingangskontrolle - Incoming Inspection Innendruckprüfung des Absorbers - Internal pressure test Hochtemperaturbeständigkeit -High temperature resistance test Expositionsprüfung - Exposure test Äußere Temperaturwechselprüfung - External thermal shock test Innere Temperaturwechselprüfung - Internal thermal shock tests Prüfung auf eindringendes Regenwasser - Rain penetration test Prüfung der Frostbeständigkeit -Freeze resistance test Mechanische Belastungprüfung - Mechanical load test Leistungsermittlung - Performance measurement Berechnungsverfahren - Calculation method Schematische Darstellung des Prüfkreislaufes - Schematic of the testing loop Leistungsmessung - Measurement of power output Winkelkorrekturfaktor - Incidence angle modifier (IAM) Effektive Wärmekapazität - Effective thermal capacity

3 16 Maximale Stagnationstemperatur - max. stagnation temperature Endkontrolle - Final inspection Anmerkung zum Prüfbericht - Annotation to the test report Page 3 of 31

4 1 Überblick - Overview 1.1 Vorbemerkung - Preliminary remark Die Messungen wurden, unter Einhaltung der SolarKeymark Scheme Rules (Version vom December 2009), nach EN ,2:2006 durchgeführt. The measurements have been performed in accordance withthe SolarKeymark scheme rules (version of December 2009) and EN ,2: Zusammenfassung -Summary statement Während der Messungen trat kein Fehler nach EN ,2:2006 auf. No failure according to EN ,2:2006 occured while performing the measurements. 1.3 Ablauf der Messungen - Schedule of the measurements Position Item Anlieferung Delivery Innendruckprüfung des Absorbers Internal pressure test Hochtemperaturbeständigkeitsprüfung High temperature resistance test Expositionsprüfung Exposure test 1. Äußere Temperaturwechselprüfung 1st external thermal shock test 2. Äußere Temperaturwechselprüfung 2nd external thermal shock test 1. Innere Temperaturwechselprüfung 1st internal thermal shock test 2. Innere Temperaturwechselprüfung 2nd internal thermal shock test Prüfung auf eindringendes Regenwasser Rain penetration test Prüfung der Frostbeständigkeit Freeze resistance test Mechanische Belastungsprüfung Mechanical load test Stagnationstemperatur Stagnation temperature Endkontrolle Final inspection Dokumentation des Kollektors Documentation of the collector Leistungsparameter und Winkelkorrekturfaktor Performance parameters and incidence angle modifier Effektive thermische Kapazität Effective thermal capacity Datum Satus Status in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay in Ordnung okay nicht erforderlich not relevant in Ordnung okay C 179 C geprüft checked in Ordnung okay vollständig complete abgeschlossen done berechnet determined abgeschlossen done Page 4 of 31

5 2 Hersteller/Anbieter - Manufacturer/Provider Hersteller/Anbieter - Manufacturer/Provider Westech-Solar OHG Semmelweissstraße Planegg Deutschland 3 Beschreibung des Kollektors - Description of the collector Allgemeines - Preface Kollektortyp Collector technology Funktionsweise Operating mode Art der Vakuumröhre Kind of vacuum tube Vakuumröhrenkollektor Evacuated tube collector Heat-Pipe-Kollektor Heat-pipe collector Einwandig, Glas-Metall-Verbindung single-glas-tube, glass-metal-compound Bruttofläche 2,220 x 1,690 = 3,752 m 2 * Total area Tiefe 175 mm * Depth Aperturfläche [L x B] 2,013 m 2 ** Aperture area [l x w] Kollektor-Identifikations-Nr.: Collector-identification-no.: Funktionsprüfungen Function tests: 222-KT KT Leistungsprüfung 222-KT Efficiency tests: * = Herstellerangabe - Manufacturer specification = projizierte, Innenfläche der Außenröhre - Projected inside area of the outer glass tube Page 5 of 31

6 Abdeckung (Außenröhre) Cover (outer tube) Außendurchmesser Außenröhre 56 mm * Outer diameter of the outer glass tube Stärke der Außenröhre 1,8 mm * Thickness of the cover tube Länge der Außenröhre 2000 mm * Length of the outer glass tube Abstand zwischen zwei Röhren 80 mm * Distance between two tubes Werkstoff der Außenröhre Kalknatronglas * Material of the cover tube soda-lime glass * Transmission der Abdeckung 95 ± 1 % * Transmission of the cover Absorber - Absorber Absorberfläche [L x B] Absorber area [l x w] Stärke des Absorberblechs: Thickness of the absorber plate Werkstoff des Absorberblechs: Material of the absorber plate: Absorberbeschichtung: Kind of absorber coating: Absorptionsgrad, α Absorption coefficient Emissionsgrad, ε Emission coefficient Hydraulische Anordnung: Hydraulic design 1,856 m 2 * 0,12 mm * Kupfer * copper Tinox Classic * Tinox Classic 95 ± 2 % * 5 ± 2 % * Wärmerohr * heat pipe * Page 6 of 31

7 Wärmerohre - Heat-Pipes Außendurchmesser der Wärmerohre 10 mm * Outer diameter of the heat-pipes Innendurchmesser der Wärmerohre 9,2 mm * Inner diameter of the heat-pipes Länge der Wärmerohre 2105,5 mm * Length of the heat-pipes Werkstoff der Wärmerohre Kupfer * Material of the heat-pipes copper * Anzahl der Wärmerohre 20 * Number of heat-pipes Sammelrohr - Manifold Tube Außendurchmesser der Sammelrohre 42 mm * Outer diameter of manifold tube Innendurchmesser der Sammelrohre 40 mm * Inner diameter of manifold tubes Anschlussmaße 22 * Connecting dimensions Länge der Sammelrohre 1790 mm * Length of manifold tubes Werkstoff der Sammelrohre Kupfer * Material of manifold tubes copper * Anzahl der Sammelrohre 1 * Number of manifold tubes Sammlergehäuse - Manifold Casing Gehäusewerkstoff Aluminium * Material of the casing aluminium * Werkstoff der seitlichen Abdeckung Kunststoff * Material of the sidewise cover plastic * Wärmedämmung - Thermal insulation Dicke der Wärmedämmung im Sammlergehäuse 50 mm * Thickness of the insulation in the manifold casing Material der Wärmedämmung Basaltfaser * Material of insulation basalt fibre * Page 7 of 31

8 Wärmeträger - Heat transfer fluid Typ Westech LS * Type Westech LS * Spezifikationen (Additive usw.) Polypropylen / Wasser (45/55) * Specification polypropylene / water (45/55) * Grenzwerte - Limitations Maximale Betriebstemperatur 105 C * Max. operation temperature Maximaler Betriebsdruck 800 kpa * Max. operation pressure Maximale Windlast Max. wind load 130 km/h Empfohlener Anstellwinkel * Recommended tilt angle Empfohlener Volumenstrom 25 l/m 2 h * Recommended flow range Kollektorbefestigung - Collector mounting Flachdach - Aufständerung + * Flat roof - angular rack Geneigtes Dach - Aufdach + * Sloped roof - on roof Geneigtes Dach - Indach - * Sloped roof - integrated in roof Fassade + * Facade * = Herstellerangabe - Manufacturer specification Page 8 of 31

9 4 Fotografie des Kollektors - Photography of the collector Figure 1: Foto des Kollektors - Photography of the collector Tubepower 20 Page 9 of 31

10 5 Dokumentation des Kollektors - Documentation of the collector 5.1 Typenschild - Type plate Hinweis: Das Typenschild des Kollektors wurde auf Übereinstimmung mit den nach EN ,Kap 7.2 geforderten Angaben überprüft. Annotation: The type plate of the collector was checked for conformity with the requirements given in EN ,Chap Position Item Hersteller Manufacturer Kollektorbezeichnung Brand name Seriennummer Serial number Herstellungsjahr Year of production Bruttofläche [L x B] Cross area [l x w] max. Betriebsdruck Max. operating pressure Stagnationstemperatur bei Stagnation temperature at G glob = 1000W/m 2, t amb = 30 C Absorbervolumen Volume of absorber Leergewicht Weight (empty) Hergestellt in Made in Angabe Specification Westech-Solar OHG + Tubepower ,64 m bar C + 2,2 l + 72 kg + Deutschland + Status Status (+) = in Ordnung - okay (-) = unzureichend - not sufficient Page 10 of 31

11 5.2 Installationsanleitung - Installation guidelines Hinweis: Die Installationsanleitung des Kollektors wurde auf Übereinstimmung mit den nach EN ,Kap 7.3 geforderten Angaben überprüft. Annotation: The installation guidlines were checked for conformity with the requirements given in EN ,Chap Position Item Status Status Maße und Gewicht des Kollektors + Dimensions and weight of the collector Beschreibung des Montageverfahrens + Description of mounting Empfehlung zum Blitzschutz + Recommendation on lightning protection Anweisung zur Verbindung der Kollektoren untereinander und für den Anschluss eines Kollektorfeldes an den Wärmeträgerkreislauf, sowie die Maße für Rohranschlüsse bei Kollektorgruppen bis 20m 2 Instructions about the coupling of the collectors to one + another and the connection of the collector field to the heat transfer circuit, including dimensions of pipe connections for collector arrays up to 20 m 2 Empfehlungen hinsichtlich der verwendbaren Wärmeträgermedien, sowie Vorsichtsmaßnahmen beim Füllen, Betrieb und Wartung. Recommendations about the heat transfer media + which may be used and precautions to be taken during filling, operation and service. Max. Betriebsdruck + Max. operating pressure Druckabfall + Pressure losses Max. und min. Neigungswinkel + Max. and min. mounting angle Max. Wind und Schneelast + Max. wind or snow load Wartungsanforderungen + Requirements for maintainance (+) = in Ordnung - okay (-) = unzureichend - not sufficient Hinweis: Die gesamte Dokumentation des Kollektors ist dem Verbraucher in seiner Landessprache zur Verfügung zustellen. Annotation: Documentation concerning personal safety, maintenance and handling of the product shall be made available to the customer in his national language Page 11 of 31

12 5.3 Konstruktionszeichnungen - Constructional drawings Baugruppe Assembly Kollektor Collector Gehäuse Casing Sammler Manifold Wärmeleitblech Heat conductive sheet Wärmerohr Heat-Pipe Zeichnungsnummer Drawing number WT-LX2.0/ G WN 2301/13 + WN 2302 WN 2302/1 Status Status + Page 12 of 31

13 6 Wareneingangskontrolle - Incoming Inspection Eine Wareneingangskontrolle wurde durchgeführt. Der Kollektor Tubepower 20 wies keine Beschädigungen auf. An incoming inspection was performed. No damages were detected at the collector Tubepower Innendruckprüfung des Absorbers - Internal pressure test Prüfbedingungen: Test conditions: Max. Betriebsdruck: Max. pressure: Prüftemperatur: Testing temperature: Prüfdruck: Testing pressure: Prüfdauer: Testing duration: 800 kpa 14 C 900 kpa 15 min Ergebnis - Result: Während und nach dem Test konnten keine Undichtigkeiten, Ausbauchungen und Verwindungen festgestellt werden. During and after the test no leakage, swelling or distortion was observed or measured. Page 13 of 31

14 8 Hochtemperaturbeständigkeit -High temperature resistance test Testmethode: Method: Kollektoranstellwinkel: Collector tilt angle: Außenprüfung Outdoor testing 45 Mittlere Einstrahlung: 1011 W/m 2 Average irradiance during test: Mittlere Umgebungstemperatur: Average ambient air temperature: Mittlere Windgeschwindigkeit: Average ambient air speed: Mittlere Absorbertemperatur: Average absorber temperature: Dauer der Prüfung: Duration of test: 21,4 C < 1.0 m/s 173,1 C 1 h Ergebnis - Result: Am Kollektor konnten keine besonderen Alterungserscheinungen, Schrumpfen, Gasbildung und Verformungen festgestellt werden. No degradation, shrinkage, outgassing and distortion was observed or measured at the collector. Page 14 of 31

15 9 Expositionsprüfung - Exposure test Der Kollektoranstellwinkel betrug 45, die Kollektorausrichtung Süden. Tabelle 2 zeigt die Daten aller Testtage der Expositionsprüfung. The collector tilt angle was 45 facing south. Table 2 shows all test days of the exposure test. Ergebnis - Result: Die Anzahl der Testtage, an denen die Einstrahlungssumme größer 14 MJ/m 2 d gemessen wurde, betrug 40 Tage. Die Summe der Zeitabschnitte, bei denen die Einstrahlung G höher als 850 W/m 2 und die Umgebungstemperatur t a über 10 C lag, betrug 91 Stunden. The number of days when the daily global irradiance was more than 14 MJ/m 2 d was 40. The periods when the global irradiance G was higher than 850 W/m 2 and the ambient air temperature t a was higher than 10 C was 91 h. Die Bewertung findet in Kapitel 17 "Endkontrolle" statt. The evaluation is described in the chapter 17 "Final inspection". H: Tägliche Einstrahlungssumme Sum of daily global irradiation gültiger Abschnitt: Abschnitt, wenn die Einstrahlung G höher als 850 W/m 2 und die Umgebungslufttemperatur t a höher als 10 C war valid period: Periods when the global irradiance G is higher than 850 W/m 2 and the ambient air temperature t a is higher than 10 C t a : Umgebungslufttemperatur Ambient air temperature Regen: Tägliche Regenmenge [mm] rain: Daily rain [mm] Date H valid period t a rain [MJ/m 2 ] [h] [ C] [mm] ,8 3,7 12,0 0, ,2 0,0 12,4 1, ,7 0,0 12,5 5, ,0 1,0 16,1 0, ,3 4,3 17,9 0, ,8 0,6 18,9 1, ,7 0,0 12,0 15, ,9 0,0 13,2 0, ,1 1,6 16,5 0, ,8 4,2 19,3 0, ,9 3,7 15,5 0, ,2 4,2 15,0 0, ,2 3,9 14,8 0, ,3 3,2 17,2 0, ,7 0,0 11,3 1, ,5 0,0 8,2 0, ,2 0,0 9,2 0,0 Page 15 of 31

16 ,4 0,0 8,7 0, ,2 4,6 10,2 0, ,7 4,4 12,4 0, ,6 4,3 14,9 0, ,0 3,5 15,8 0, ,6 3,6 17,1 0, ,6 2,7 18,5 0, ,0 3,8 18,4 0, ,0 1,5 18,7 0, ,5 2,1 17,4 0, ,4 3,8 16,7 0, ,8 0,0 14,9 0, ,8 0,0 13,3 0, ,3 0,0 12,7 0, ,9 0,0 12,4 6, ,3 0,0 12,9 1, ,5 0,7 14,8 0, ,8 1,6 14,7 0, ,3 1,1 10,8 8, ,6 3,8 10,7 0, ,0 4,3 13,5 0, ,1 3,2 18,7 0, ,0 0,0 20,8 0, ,4 3,9 22,1 0, ,4 3,1 21,9 0, ,7 0,0 21,5 0, ,4 0,0 19,8 0, ,6 0,0 17,2 6, ,9 4,3 16,4 0, ,1 0,0 14,3 19, ,3 0,7 12,0 1, ,0 0,0 13,1 0, ,7 0,0 17,4 0, ,8 4,1 19,9 0, ,7 3,4 19,4 1, ,1 1,8 20,3 0, ,4 2,1 20,4 0, ,7 0,0 21,5 0, ,2 2,0 20,3 0, ,3 0,0 20,2 0, ,7 4,0 18,5 0, ,0 1,3 20,9 0, ,2 0,0 14,6 0, ,0 0,0 15,7 0, ,3 0,0 16,7 0,0 Page 16 of 31

17 ,7 0,0 21,0 0, ,9 0,0 21,3 0, ,8 1,1 22,1 0, ,4 0,6 19,4 2, ,0 0,0 19,6 14, ,3 0,0 14,4 14, ,3 0,0 14,9 2, ,1 0,8 16,4 0, ,4 0,0 15,9 0, ,7 1,5 17,9 0, ,6 0,0 18,0 1, ,7 1,1 20,7 0, ,7 0,0 22,0 0, ,4 0,0 20,5 15, ,4 0,0 19,5 21, ,0 0,0 16,4 2, ,5 0,0 14,7 2, ,9 0,0 18,4 0, ,6 0,6 23,7 0, ,7 0,0 21,3 16, ,9 0,0 17,4 1, ,8 0,0 17,1 0, ,8 0,0 18,4 0, ,2 3,5 22,8 0,0 Table 2: Tab. Expositionstage - Exposure days Page 17 of 31

18 10 Äußere Temperaturwechselprüfung - External thermal shock test Prüfbedingungen: Test conditions: 1. Test 1st test 2. Test 2nd test Außenprüfung: Outdoors: kombiniert mit Expositionsprüfung: Combined with exposure test: kombiniert mit Hochtemerpaturbeständigkeitsprüfung: Combined with high temperatur resistance test: Neigungswinkel des Kollektors: Collector tilt angle: Mittlere Bestrahlungsstärke während der Prüfung: Average irradiance during test period: Mittlere Umgebungstemperatur während der Prüfung: Average ambient temperature during test period: Zeitdauer, während der vor dem äußeren Temperaturwechsel stationäre Bedingungen eingehalten wurden: Period during which the required operating conditions were met prior to external thermal shock: Volumendurchfluss des Sprühwassers: Flowrate of spraying water: Temperatur des Sprühwassers: Temperature of spraying water: Sprühdauer: Duration of spraying water: Absorbertemperatur unmittelbar vor dem Besprühen: Absorber temperature immediately prior to spraying water: ja yes ja yes nein no ja yes ja yes nein no W/m W/m 2 20,1 C 18,6 C 1h 1h 0.05 l/m 2 s 0.05 l/m 2 s 18,4 C 17,2 C 15 min 15 min 175,6 C 175,2 C Ergebnis - Result: Während oder nach den Prüfungen konnten keine Risse, Verformungen, Kondensation oder eindringendes Regenwasser festgestellt werden. No cracking, distortion, condensation or water penetration was observed or measured at the collector. Page 18 of 31

19 11 Innere Temperaturwechselprüfung - Internal thermal shock tests Prüfbedingungen: Test conditions: 1. Test 1st test 2. Test 2nd test Außenprüfung: Outdoors: kombiniert mit Expositionsprüfung: combined with exposure test: kombiniert mit Hochtemerpaturbeständigkeitsprüfung: combined with high temperatur resistance test: Neigungswinkel des Kollektors: Collector tilt angle: Mittlere Bestrahlungsstärke während der Prüfung: Average irradiance during test period: Mittlere Umgebungstemperatur während der Prüfung: Average ambient temperature during test period: Zeitdauer, während der vor dem inneren Temperaturwechsel stationäre Bedingungen eingehalten wurden: Period during which the required operating conditions were met prior to internal thermal shock: Massendurchfluss des Wärmeträgerfluids: Flowrate of heat transfer fluid: Temperatur des Wärmeträgerfluids: Temperature of heat transfer fluid: Strömungsdauer des Wärmeträgerfluids: Duration of heat transfer fluid flow: Absorbertemperatur unmittelbar vor dem Durchfluss des Wärmeträgerfluids: Absorber temperature immediately prior to heat transfer fluid flow: ja yes ja yes nein no ja yes ja yes nein no W/m W/m 2 17,4 C 12,5 C 1h 1h 0.02 l/m 2 s 0.02 l/m 2 s 17,9 C 17,9 C 5 min 5 min 168,6 C 166,9 C Ergebnis - Result: Während oder nach den Prüfungen konnte keine Risse, Verdrehung, Verformung oder eingedrungenes Wasser festgestellt werden. No cracking, distortion, deformation or water penetration was observed or measured at the collector. Page 19 of 31

20 12 Prüfung auf eindringendes Regenwasser - Rain penetration test Kollektor befestigt auf: Collector mounted Verfahren: Method: Volumendurchfluss des Sprühwassers: Flowrate of water spray: Sprühdauer: Duration of water spraying: Beurteilung: Evaluation offenem Rahmen Open frame Kondensationsgradverfahren Condensation level method 0.05 l/m 2 s 4 h Messen des Kondensationsgrades und der austretenden Wassermenge Measuring of the condensation level and the water quantity that comes out of the collector Ergebnis - Result: Während oder nach den Prüfungen konnte kein eindringendes Regenwasser festgestellt werden. No water penetration was observed or measured at the collector. Page 20 of 31

21 13 Prüfung der Frostbeständigkeit -Freeze resistance test Die Prüfung der Frostbeständigkeit ist nicht erforderlich, da der Hersteller den Einsatz des Kollektors mit einem Frostschutzmittel vorschreibt. The freeze resistance test is not relevant, because the manufacturer suggests an application of the collector only with a freeze resistance fluid. Page 21 of 31

22 14 Mechanische Belastungprüfung - Mechanical load test Überdruckprüfung der Kollektorabdeckung Positive pressure test of the collector cover Der Druck (entsprechend einer positiven Druckbelastung durch Schnee oder Wind) wurde in Schritten von 250 Pa bis zur maximalen Druckbelastung gesteigert. The positive pressure (according to a positive pressure load caused by snow or wind) was increased in steps of 250 Pa up to the maximum pressure load. Verfahren zur Druckübertragung: Method used to apply pressure: Maximale Druckbelastung: Maximum pressure load: Sandsäcke Sand bags 1000 Pa Ergebnis - Result: Nach Beendigung der Prüfung konnten keine Schäden an der Kollektorabdeckung festgestellt werden. During and after the test no damage at the cover of the collector was observed. Unterdruckprüfung der Befestigung zwischen Abdeckung und Gehäuse Negative pressure test of fixings between the cover and the casing Dieser Test wurde nicht durchgeführt, da eine Soglast auf Grund des Kollektoraufbaus nicht erwartet wird. Der Kollektor wurde unter dem Gesichtspunkt leichter Soglasten in Augenschein genommen. This test was not performed, because negative pressure load is not expected at this kind of collector construction. The collector was observed from a technical point of view concerning small negative pressure loads. Ergebnis - Result: Der Kollektor zeigt eine Ausführungsqualität, die eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen leichte Soglasten als gegeben erscheinen lässt. The collector construction seems to be adequate to withstand small negative pressure load. Page 22 of 31

23 Unterdruckprüfung der Kollektorbefestigung Negative pressure test of mountings Dieser Test wurde nicht durchgeführt, da eine Soglast auf Grund des Kollektoraufbaus nicht erwartet wird. Der Kollektor wurde unter dem Gesichtspunkt leichter Soglasten in Augenschein genommen. This test was not performed, because negative pressure load is not expected at this kind of collector construction. The collector was observed from a technical point of view concerning small negative pressure load. Ergebnis - Result: Die Kollektorbefestigung zeigt eine Ausführungsqualität, die eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen leichte Soglasten als gegeben erscheinen lässt. The mountings of the collector construction seems to be adequate to withstand small negative pressure load. Page 23 of 31

24 15 Leistungsermittlung - Performance measurement 15.1 Berechnungsverfahren - Calculation method Die funktionale Abhängigkeit des Wirkungsgrades von den meteorologischen und den systemtechnischen Betriebsgrößen kann durch folgende mathematische Beziehung dargestellt werden: The functional dependence of the collector efficiency on the meteorological and system operation values can be represented by the following equation: η (G,(tm t a)) = η 0 a 1a t m t a G a (t m t a ) 2 2a G (1) (a = bzgl. der Aperturfläche - based on aperture area) mit - where: t m = t e + t in 2 G = Globalstrahlung in Kollektorebene - Global irradiation (W/m 2 ) t in = Kollektoreinlasstemperatur - Collector inlet temperature ( C) t e = Kollektorauslasstemperatur - Collector outlet temperature ( C) t a = Umgebungstemperatur - Ambient temperature ( C) (2) Die Koeffizienten η 0, a 1a und a 2a haben folgende Bedeutung: The coefficients η 0, a 1a and a 2a have the following meaning: η 0 : η 0 : Wirkungsgrad ohne thermische Verluste, d.h. bei mittlerer Wärmeträgertemperatur gleich Umgebungslufttemperatur: Efficiency without heat losses, which means that the mean collector fluid temperature is equal to the ambient temperature: t m = t a (3) a 1a ; a 2a : a 1a ; a 2a : Die Koeffizienten a 1a und a 2a beschreiben den Wärmeverlust des Kollektors. Die auf die Aperturfläche bezogenen hermischen Gesamtverluste des Kollektors werden durch die folgende Gleichung beschrieben: The coefficients a 1a and a 2a describes the heat loss of the collector. The temperature dependency of the collector heat loss is described by: a 1a + a 2a (t m t a ) (4) Page 24 of 31

25 15.2 Schematische Darstellung des Prüfkreislaufes - Schematic of the testing loop Kollektor T out 1 Kollektor T out Querstromgebläse T wind v wind T in 1 T amb Querstromgebläse T wind v wind T in 2 T amb MID Tmp 1 MID Tmp Prozesskühlanlage Figure 2: Schematische Darstellung des Prüfkreislaufes - Schematic of the testing loop Page 25 of 31

26 15.3 Leistungsmessung - Measurement of power output Die Wärmeleistung wurde nach folgendem Prüfverfahren geprüft: The measurement of thermal performance has been performed according to the following method of testing: Im Freien - quasi stationäre Bedingungen Outdoors - steady state conditions Geographische Breite Latitude Geographische Länge Longitude Kollektorazimut Azimuth of collector Anstellwinkel tilt angle Mittlere Einstrahlung Mean irradiation 997 W/m 2 Mittlere Windgeschwindigkeit Mean wind speed 3 m/s Mittlere Durchströmung Mean flow rate 146 kg/h Art des Wärmeträgers Heat transfer fluid nachgeführt tracked nachgeführt zwischen 35 und 55 tracked between 35 and 55 Wasser Water Leistungsparameter - Efficiency parameters Die dargestellten Parameter beziehen sich auf folgende Flächen: The calculated parameters are based on following areas: Aperturfläche Absorberfläche aperture area absorber area A a = 2,013 m 2 A A = 1,856 m 2 η 0a = 0,712 η 0A = 0,772 a 1a = 1,379 W/m 2 K a 1A = 1,496 W/m 2 K a 2a = 0,0031 W/m 2 K 2 a 2A = 0,003 W/m 2 K 2 Die Berechnung der Standardabweichung wurde gemäß ENV 13025:1999 (GUM) durchgeführt. Basierend auf dieser Berechnung beträgt die Standardunsicherheit der ermittelten Wirkungsgrade 0,02. Die angegebene Unsicherheit ist eine erweiterte Unsicherheit, die auf einer Standardunsicherheit von 0,01 multipliziert mit einem Erweiterungsfaktor k=2 basiert, was ein Vertrauensniveau von ca. 95 % ergibt. (EAL-G23, 08/96 Rev01) The determination of the standard deviation was performed according to ENV 13025:1999 (GUM). Based on this calculation method the standard uncertainty of measured efficiency values results to This uncertainty is an expanded measurement uncertainty. It is calculated using the standard uncertainty of 0.01 multiplied with the expansion factor of k=2. This results in a confidence range of about 95%. (EAL-G23, 08/96 Rev01) Page 26 of 31

27 power output per collector unit [W]. Leistung je Kollektormodul - Power output per collector module tm - ta [ C] Figure 3: Leistungskurve des Moduls Tubepower 20 bei 1000 W/m 2 - Power output curve of the module Tubepower 20 at 1000 W/m 2 t m t a [K] 400 [W/m 2 ] 700 [W/m 2 ] 1000 [W/m 2 ] Spitzenleistung (G = 1000 W/m 2 ) je Kollektormodul Maximum power output per collector module 1433 W Anmerkung: Die angegebenen Werte gelten für senkrechte Solarstrahlung Annotations: The values given are valid for radiation of normal incidence Page 27 of 31

28 15.4 Winkelkorrekturfaktor - Incidence angle modifier (IAM) θ: K θt : 1,00 1,00 1,00 1,01 1,02 1,03 1,05 0,84 0,49 0,05 K θl : 1,00 1,00 1,00 0,99 0,96 0,92 0,84 0,69 0,44 0,00 Table 3: IAM Werte - IAM data Hinweise - Annotations: Der Winkelkorrekturfaktor ist der Faktor, mit dem die Abhängigkeit der Kollektorleistung vom Einstrahlwinkel der Solarstrahlung berücksichtigt wird. Der IAM wurde für fett gedruckten Winkel gemessen. Alle anderen IAM-Werte, wie sie in Tabelle 3 angegeben sind, wurden berechnet. The IAM is the factor that describes the dependence of the collector output on the incidence angle of the solar radiation. The IAM was measured for the bold printed angles. All other iam-values within table 3 were calculated Effektive Wärmekapazität - Effective thermal capacity Die Wärmekapazität des Sonnenkollektors wurde nach Kapitel von EN :2006 berechnet. Als Wärmeträgermedium wurde ein Wasser/Glykolgemisch im Verhältnis von 2/1 bei 50 C zugrunde gelegt. The effective thermal capacity of the collector is calculated according to section of EN :2006. For the heat transfer fluid a mixture 2/1 of water/propylenglycol at a temperature of 50 C has been chosen. Effektive thermische Kapazität: Effective thermal capacity: Spezifische effektive thermische Kapazität: Specific effective thermal capacity: 39,4 kj/k 19,6 kj/k m 2 A a Page 28 of 31

29 16 Maximale Stagnationstemperatur - max. stagnation temperature Die Stagnationstemperatur wurde im Außenverfahren bestimmt. Dabei wurde der Kollektor gemäß EN unbefüllt einer Einstrahlung von 1000 W/m 2 ± 10% ausgesetzt. Die gemessenen Daten sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Zur Bestimmung der Stagnationstemperatur für die Randbedingungen bei einer Einstrahlung von 1000 W/m 2 und einer Umgebungstemperatur von 30 C gilt folgende Formel: The max. stagnation temperature was measured outdoors. The collector was therefor exposed to an irradiance of 1000 W/m 2 ± 10%. The collector was empty and the absorber prevented against cooling by circulation. The measured data are shown in the table below. To determine the stagnation temperature, these data were extrapolated to an irradiance of 1000 W/m 2 and an ambient temperatur of 30 C. The calculation is as follows: t s = t as + G s G m (t sm t am ) (5) t s : max. Stagnationstemperatur - max. stagnation temperature t as : 30 C G s : 1000 W/m 2 G m : gemessene Einstrahlung in Kollektorebene - t sm : t am : measured solar irradiance on collector plane gemessene Absorbertemperatur - measured absorber temperature gemessene Umgebungstemperatur - measured surrounding air temperature Einstrahlung Irradiance Umgebungstemperatur Surrounding air temperature Absorbertempertur Absorber temperature [W/m 2 ] [ C] [ C] Die resultierende maximale Stillstandstemperatur ist: The resulting max. stagnation temperature is: 179 C Page 29 of 31

30 17 Endkontrolle - Final inspection Die folgende Tabelle gibt Informationen über die Beobachtungen während der Endkontrolle. The following table shows an overview of the result of the final inspection. Kollektorbauteil Collector component Gehäuse/Befestigung Collector casing/fasteners Montageelemente/Tragwerk Mountings/supporting Verschlüsse/Dichtungen Seals/gaskets Abdeckung/Reflektor Cover/reflector Absorberbeschichtung Absorber coating Absorberrohre und Sammelrohre Absorber tubes and headers Absorberbefestigung Absorber mountings Wärmedämmung Insulation Mögliches Problem Potential problem Rissbildung/Verwerfung/eindringendes Regenwasser Cracking/wraping/corrosion/ rain penetration Festigkeit/Sicherheit Strength/safety Rissbildung/Haftung/Elastizität Cracking/ adhesion/ elasticity Rissbildung/Haarrisse/Ausbeulen Cracking/crazing/buckling/ delamination/wraping/outgassing Rissbildung/Haarrisse/Blasenbildung Cracking/ crazing/ blistering Verformung/Korrosion/ Undichtigkeit/sich lösende Verbindung Deformation/ corrosion/ leakage/ loss of bonding Verformung/Korrosion Deformation/corrosion Wasseraufnahme/Ausgasen Water retention/outgassing Bewertung Evaluation : kein Problem - No problem 1: geringes Problem - Minor problem 2: schweres Problem - Severe problem x: Überprüfung war nicht möglich Inspection was not possible Page 30 of 31

31 18 Anmerkung zum Prüfbericht - Annotation to the test report Die im Prüfbericht dargestellten Prüfergebnisse beziehen sich auf den Testkollektor. Eine auszugsweise Vervielfältigung oder Kopie des Prüfberichts ist nicht gestattet. The results described in this test report refer only to the tested collector. It is not allowed to make extract copies of this test report. Freiburg, 25th July 2011 Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE Dipl.-Ing. (FH) K. Kramer Prüfstellenleiter Head of TestLab Solar Thermal Systems Dipl.-Ing. (FH) S. Mehnert stellv. Prüfstellenleiter Vice-Head of TestLab Solar Thermal Systems Page 31 of 31