Prüfbericht für Leistungsprüfungen an abgedeckten Sonnenkollektoren nach EN 12975

Transkript

1 Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln / Emmerthal Prüfzentrum für solarthermische Komponenten und Systeme Am Ohrberg 1. D Emmerthal Prüfbericht für Leistungsprüfungen an abgedeckten Sonnenkollektoren nach EN Report Performance Test according to EN for a Glazed Solar Collector Prüfstelle Test Centre Anschrift Address Ansprechpartner Contact person Prüfgrundlage Test Basis Prüfung nach Test according to Prüfbericht Test Report Nummer Number Berichtsdatum Date Seitenanzahl Number pages Auftraggeber Customer Anschrift Address Prüfkollektor Test Collector Typ Type Vertreiber Distributor Institut für Solarenergieforschung GmbH, Hameln/Emmerthal Am Ohrberg 1 D Emmerthal Dipl.-Ing. D. Eggert Tel.: +49 (0)5151/ ; Fax: Pruefstelle@isfh.de DIN EN :2006 Abschnitt 6 28 No.100, Gongren Road Haining City, Zhejiang Province, China Serien- oder Prototyp Serial- or Prototype Serientyp Serial type Herstelljahr Year production 2009 Herstellnummer Serial number Seite 1 von 28 Page

2 2 von 28 Inhaltsverzeichnis Contents 1. Zusammenfassung der Prüfergebnisse 4 Summary the Results 2. Technische Daten des Sonnenkollektors 6 Description the Collector 3. Gültigkeit des Prüfberichts 8 Validity 4. Foto und Konstruktionsskizze des Prüfkollektors 8 Photograph and Sketch the Collector 5. Probenahme 9 Sampling 6. Unterlagen; Feststellung des Kollektors 10 Documents; Collector Identification 7. Sensormontage 11 Installation Sensors 8. Ausheizen des Kollektors 12 Exposure to Irradiation 9. Bestimmung der Stillstandstemperatur 13 Determination the Stagnation Temperature 9.1. Mathematische Grundlagen 13 Mathematical Procedure 9.2. Prüfbedingungen und Ergebnisse 14 Test Conditions and Results 10. Bestimmung der Wirkungsgradkennlinie 15 Instantaneous Collector Efficiency Prüfverfahren 15 Test Procedure Hinweise zum Sonnenstrahlungssimulator 15 Indications for the Sun Simulator Mathematische Grundlagen 16 Mathematical Description Prüfbedingungen und Ergebnisse 16 Test Conditions and Results 11. Einstrahlwinkelkorrekturfaktor des Sonnenkollektors 19 Incident Angle Modifier the Collector Prüfverfahren 19 Test Procedure Mathematische Grundlagen 19 Mathematical Description Prüfbedingungen und Ergebnisse 20 Test Conditions and Results 12. Wärmekapazität des Sonnenkollektors 21 Thermal Capacity the Collector Mathematische Grundlage 21 Mathematical Description Ergebnis 21 Result

3 3 von Druckabfall des Kollektors 22 Pressure Drop across the Collector Prüfverfahren 22 Test Procedure Prüfbedingungen und Ergebnisse 22 Test Conditions and Results 14. Beobachtungen; Zustand des Kollektors 23 Observations; Status the Collector 15. Maßgaben der Prüfstelle 24 Stipulations from the Test Centre Anhang: Appendix: Tabelle A-1:Messwerte und Auswertung der Wirkungsgradbestimmung 25 Measured and Calculated Data from the Efficiency Tests, Related to the Aperture Area Tabelle A-2:Temperaturen am Kollektor, weitere meteorologische Größen 26 Temperatures at Different Positions the Collector, Meteorological Quantities Diagramm: Wirkungsgradkennlinie bei einer Bestrahlungsstärke von 800 W/m², bezogen auf die Aperturfläche 27 Collector Efficiency Curve for G = 800 W/m², Related to the Aperture Area Diagramm: Leistungskennlinie bei einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m², bezogen auf den Kollektor 28 Power Curve for G = 1000 W/m², Related to the Collector Unit

4 Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln / Emmerthal Prüfzentrum für solarthermische Komponenten und Systeme Am Ohrberg 1. D Emmerthal 1. Zusammenfassung der Prüfergebnisse Summary the Results Firma: No.100, Gongren Road Haining City, Zhejiang Province, China Report no.: Report date: Serial no.: Herstell-Jahr: Year producion: 2009 Die nachfolgend aufgeführten Ergebnisse wurden bei einer Prüfung der Wärmeleistung von Sonnenkollektoren nach DIN EN :2006 ermittelt. Sie gelten für den im Prüfbericht Nr. näher beschriebenen Kollektor sowie die dort beschriebenen Prüfungen und Prüfabläufe. The following results were obtained from a test the thermal performance a solar collector according to DIN EN :2006. They apply to the collector, the tests and procedures described more precisely in the test report no.. Technische Daten des Prüfkollektors Description the collector Bauart Type Zeichnung-Nr. Drawing no. Länge / Breite / Höhe Length/Width/Height zul. Betriebsdruck Max. operation pressure Leergewicht Weight, empty Vakuumröhrenkollektor mit Wärmerohren evacuated tubular collector with heatpipes A/0JS/JS-A / 1190 / 145 mm 6 bar 52.9 kg 1) projizierte Fläche projected area zul. Wärmeträger Heat transfer fluid Aperturfläche 1) Aperture area Absorberfläche 1) Absorber area Bruttläche Gross area empf. Massenstrom Recommended flow rate Anzahl Vakuumröhren Number evacuated tubes Prüfergebnisse (Prüfmedium: Wasser) Test results (Test medium: Water) Koeffizienten der Wirkungsgradkurve (ermittelt im Sonnensimulator unter stationären Bedingungen) Coefficients efficiency (determined in the sun simulator under steady state conditions) η = η 0 - a 1 (t m -t a )/G - a 2 (t m -t a )²/G Einstrahlwinkelkorrekturfaktoren(ermittelt im Freien) Incident angle modifier (determined outdoor) Bezug: Based on: Apertur aperture area Wasser/Glykol-Gemisch water/glycol mixture m² m² m² 72 kg/m²h 15 Absorber absorber area η 0 = a 1 = 1.58 W/m²K 1.82 W/m²K a 2 = W/m²K² W/m²K² proj. Einstrahlwinkel θ proj. angle incidence θ K θb,trans (θ trans ) K θb,long (θ long ) K θd = 1.11 Seite 4 von 28 Page

5 5 von 28 Ausgangsleistung pro Kollektormodul, W Power output per collector unit, W Bestrahlungsstärke Irradiance T m - T a 400 W/m² 700 W/m² 1000 W/m² 10 K 366 W 658 W 950 W 30 K 312 W 604 W 897 W 50 K 249 W 541 W 833 W Spitzenleistung pro Kollektormodul Peak power output per collector unit Die Leistungsangaben gelten für senkrechte Einstrahlung. The power output values are for normal incidence Druckabfall (Wasser, 20 C) Pressure drop (water, 20 C) Wärmekapazität (berechnet) Thermal capacity (calculated) Stillstandstemperatur Stagnation temperature p = p = 0.5 mbar 1.2 mbar 974 W bei G = 1000 W/m² und t peak m -t a = 0 K at and bei at bei at m = 100 kg/h m = 170 kg/h c = 15.3 kj/(m²k) C = 21.2 kj/k t stg = 235 C bei at G S = 1000 W/m² und and t as = 30 C Emmerthal, i. A. Dipl.-Ing. D. Eggert, stellv. Leiter der Prüfstelle EN Assisting Head Test Centre EN

6 6 von Technische Daten des Sonnenkollektors Description the Collector Bemerkung: Angaben laut Hersteller, falls nicht ausdrücklich angegeben Note: Details according to manufacturer, if not stated explicitly 2.1. Kollektor Collector Hersteller Manufacturer Typ Type Bauart Construction Herstellungsjahr Year production 2009 Herstellnummer Serial number Leergewicht mit Vakuumröhren Weight, empty, with evacuated tubes 2.2. Vakuumröhren Evacuated Tubes Röhrentyp Type tubes Anzahl der Röhren Number tubes 15 Abmessungen Dimensions tubes Haining Jinshuo Solar Energy Co., Ltd No.7, 4# Yuanqu Rd, Yanguan Town, Haining City, Zhejiang Province, P.R. China Vakuumröhrenkollektor mit Wärmerohren, Serientyp Evacuated tubular collector, serial type 52.9 kg (Wägung, ISFH weighed at ISFH) Doppelwandig (Dewar) Double-walled (Dewar) Außendurchmesser = 58 mm; Länge = 1820 mm outer diameter length Material Material Solarer Durchlassgrad Solar transmittance Borosilikatglas, klar borosilicate glass, clear τ = 92 % 2.3. Absorber Absorber Material des Absorbers Absorber material Verbindungstechnik zwischen Absorberplatte und Fluidkanälen Connection between absorber and tubes Material der Fluidkanäle Material fluid tubes Borosilikatglas mit Beschichtung borosilicate glass with coating Klemmung mit Al Wärmeleitblech clamping with aluminium sheets for heat conduction Cu-Rohr, d i /d a = 6.8 / 8 mm copper-tube Verschaltungsart Hydraulic construction 15 Wärmerohre, Serienverschaltung der Kondensatoren 15 heatpipes, series connection the condensors Oberflächen-Beschichtung Absorber layer Solarer Absorptionsgrad Solar absorptance hemisphärischer Emissionsgrad Hemispherical emittance Brutto-Absorbermaße Absorber dimensions selektiv selective α = 92 % ε = 7.5 % 15 Röhren tubes x π x m x m = m² (Mantelfläche der beschichteten inneren Glasröhren lateral surface the coated glass tubes)

7 7 von Wärmeträgermedium Heat Transfer Fluid Spezifikationen (Zusätze usw.) Specifications weitere zulässige Wärmeträger Alternative acceptable heat transfer fluids Wärmeträgerinhalt Fluid content Wasser/Glykol-Gemisch water/glycol mixture keine Angaben no details 0.9 l (Wägung, ISFH weighed at ISFH) 2.5. Gehäuse und Rahmen Casing and Collector Frame Material Gehäuse Material the casing Dichtungsmaterial(ien) zwischen den Gehäusesegmenten Sealing material between the frame segments Aluminium aluminium Silikon Dichtmasse silicon sealant Dichtungsmaterial zwischen Silikongummi Gehäuse und Röhren Sealing material silicone rubber between the casing and the tubes Dichtungsmaterial zwischen Glas und Verrohrung Sealing material between glazing and the tubing Material der Rahmenelemente Material the frame 2.6. Wärmedämmung Insulation Silikongummi silicone rubber Aluminium-Prile aluminium priles Material Insulation material Aufbau Insulation construction Steinwolle rock wool Gehäuse angepasste Form casing matched design 2.7. Bezugsflächen Reference Areas Absorberfläche Absorber area Aperturfläche Aperture area Bruttläche Gross area m² 2.8. Kollektoreinbauweise Collector Mounting Kollektorneigung Collector tilt angle Grenzdaten lt. Typenschild Limitations m² (projizierte Absorberfläche, Messung am ISFH projected absorber area, measured at ISFH) m² (Messung am ISFH measured at ISFH) Stillstandstemperatur Stagnation temperature Maximaler Betriebsdruck Maximum pressure - C (wird in Kapitel 9 bestimmt determination in section 9 this report) 6 bar

8 Firma: 3. 8 von 28 Gültigkeit des Prüfberichts Validity Der Prüfbericht ist gültig für den Kollektor Typ (Beschreibung siehe Kapitel 2). This test report is valid for the collector (description see section 2) Überträge aus anderen Prüfungen Tests carried over Die Prüfungen wurden am baugleichen Kollektor Typ JSSP-15 der Firma Haining Jinshuo Solar Energy Co., Ltd durchgeführt (Prüfbericht Nr /KD) und werden mit dem vorliegenden Prüfbericht auf den Kollektor Typ der Firma Haining Fadi Solar Energy Co., Ltd übertragen. The tests were done at the collector type JSSP-15 the company Haining Jinshuo Solar Energy Co., Ltd (test report no / KD) which is identical in construction. The results this tests are hereby carried over to the collector type the company. 4. Foto und Konstruktionsskizze des Prüfkollektors Photograph and Sketch the Collector Abb. 4-1: Foto des Prüfkollektors im Sonnensimulatorprüfstand SUSI 1 Picture the collector, mounted in the sun simulator SUSI 1

9 9 von 28 Abb. 4-2: Konstruktionsskizze des Kollektors Sketch the collector 5. Probenahme Sampling Probenahmedatum: Date sampling: Probenahmeort: Place sampling: Probenehmer: Inspector: Werkslager der Firma Factory stock the company Haining Jinshuo Solar Energy Co., Ltd No.7, 4# Yuanqu Rd, Yanguan Town, Haining City, Zhejiang Province, P.R. China Daniel Eggert (Mitarbeiter des Prüfzentrums employee the Test Centre) Beschreibung der Probenahme Description sampling: Der Sammler mit der Herstellnummer wurde als Stichprobe aus 10 gleichartigen Sammlern und die Röhren als Stichprobe aus mehr als 10 gleichartigen Röhrenverpackungseinheiten ausgewählt, vor Ort markiert und der Prüfstelle angeliefert. The manifold with the serial number was chosen out 10 identical products and the tubes were chosen out more than 10 identical units. The materials were marked in the store and delivered to the test centre.

10 10 von Unterlagen; Feststellung des Kollektors Zeichnungen: Drawings: Documents; Collector Identification Kollektordatenblatt: Collector data sheet: Kennzeichnung: Labelling the collector: Installations- und Betriebsanleitung: Installer instruction manual: Die folgenden Zeichnungen liegen vor: The following drawings were presented by the customer * A/0JS/JS-A-012 * A/0JS/JS-A-019 * A/0JS/JS-A-020 * A/0JS/JS-A-021 * A/0JS/JS-A-024 * A/0JS/JS-A-025 Ein Datenblatt über den zu prüfenden Kollektor mit der Auflistung der verwendeten Werkstfe liegt vor A data sheet with details about the tested collector was presented by the customer. Ein Typenschild (gemäß EN Kapitel 7.2) ist vorhanden. A complete type label (according to EN section 7.2) is present. Folgende Unterlagen wurden in englischer Sprache vorgelegt: The following documents were presented by the customer in english: * Installations- und Betriebsanweisung Dok.-nr.: FD-IM-2011-Rev 1.0 Installation and operation manual doc.-no. QFD-IM-2011-Rev 1.0 Die Unterlagen sind vollständig gemäß den Anforderungen der EN Kapitel 7. The documents are complete according to the specifications stipulated in EN section 7.

11 11 von Sensormontage Installation Sensors Der Kollektor wird mit den im Folgenden beschriebenen Temperatursensoren (Pt 100, Klasse A) ausgerüstet. Es wird besonders darauf geachtet, dass die Montage der Fühler nicht die Ergebnisse der nachfolgenden Prüfungen beeinträchtigt. Tabelle A-2 im Anhang enthält die während der Messung aufgenommenen Temperaturen. The collector was equipped with three temperature sensors (Pt 100, class A), as described in the following. These sensors measure the temperatures the glass cover, the collector back and the absorber temperature. Care was taken that the sensors do not influence the results the following tests. The temperatures measured are given in table A-2 in the appendix. Bezeichnung: Name the sensor: t sm t glas t rück Position: Position: Absorbertemperaturfühler, auf 2/3 der Höhe des Wärmerohres von unten, auf der achten Röhre von rechts (Blick von vorn auf den hochkantstehenden Kollektor) Absorber temperature sensor, at 2/3 height the heatpipe (eighth tube from the right) Röhrenoberflächentemperaturfühler auf der strahlungszugewandten Seite, 2/3 der Höhe der Röhre von unten, auf der achten Röhre von rechts (Blick von vorn auf den hochkantstehenden Kollektor) Glass temperature sensor, at 2/3 height the glass tube (eighth tube from the right) Röhrenoberflächentemperaturfühler auf der strahlungsabgewandten Seite, 2/3 der Höhe der Röhre von unten, auf der achten Röhre von rechts (Blick von vorn auf den hochkantstehenden Kollektor) Backside temperature sensor (exactly beneath glass temperature sensor)

12 12 von Ausheizen des Kollektors Exposure to Irradiation Der unbefüllte Kollektor wird vor der Leistungsmessung ausgeheizt. The empty collector was exposed to irradiation before the performance test. Tab. 8-1: Prüfbedingungen während des Ausheizens Test conditions during the exposure Prüfdatum: Date: Prüfstand: Test facility: SUSI 1 (Prüfung im Raum mit Sonnensimulator) SUSI 1 (indoor test with sun simulator) Vorgabe nach Conditions stipulated in EN Prüfbedingung Test conditions Kollektorneigungswinkel Collector tilt angle - 45 mittlere Bestrahlungsstärke Solar irradiance > 700 W/m² 929 W/m² mittlere Umgebungslufttemperatur Ambient temperature, mean value C Ausheizdauer Duration exposure > 5 h 5 h Ergebnis: Im Verlauf der Hochtemperaturbeständigkeitsprüfung kam es zu keinen Veränderungen. Result: The collector showed no changes during and after the exposure test.

13 13 von Bestimmung der Stillstandstemperatur Determination the Stagnation Temperature Während des Ausheizens (siehe Kapitel 8) erfolgt die Bestimmung der Stillstandstemperatur. During the exposure to irradiation (see section 8), the stagnation temperature the collector was determined Mathematische Grundlagen a Mathematical Procedure t stg = a G s + t as Gl. (9.1) t stg = Stagnationstemperatur bei Standardbedingungen in C G s stagnation temperature under standard conditions in C = Standardbestrahlungsstärke in W/m² standard global irradiance t as = Standardumgebungslufttemperatur in C standard ambient temperature ( t sm t am ) a = G m Gl. (9.2) t sm = gemessene Temperatur am Absorber in C measured absorber temperature in C t am = gemessene Umgebungslufttemperatur in C G m measured ambient temperature in C = Bestrahlungsstärke in der Kollektorebene in W/m² measured global irradiance (in the collector plane) in W/m² a. Für die Bestimmung der Stillstandstemperatur unter Standardbedingungen wird das Extrapolationsverfahren aus DIN 4757 herangezogen, da es eine geringere Unsicherheit als das in EN beschriebene Verfahren hat. For the calculation the stagnation temperature under standard conditions, the extrapolation method from DIN 4757 is used, as this method has a lower uncertainty than the procedure described in EN

14 14 von Prüfbedingungen und Ergebnisse Test Conditions and Results Prüfdatum: Date: Prüfstand: Test facility: Kollektorneigung: Collector tilt angle: SUSI 1 (Prüfung im Raum mit Sonnensimulator) SUSI 1 (indoor test with sun simulator) 45 Prüfbedingung Test conditions Standardbedingungen nach ISO Standard conditions according to ISO Kl. A (gemäßigt) entsp. EN Class A (temperate), corresponding to EN Kl. B (sonnig) Class B (sunny) globale Bestrahlungsstärke Global irradiance Umgebungsluftgeschwindigkeit Surrounding air speed Umgebungslufttemperatur Ambient temperature gemessene Temperatur am Absorber 1) (t sm ) Measured absorber temperature 956 W/m² 1000 W/m² 1100 W/m² < 1 m/s < 1 m/s < 1 m/s 26.0 C 30 C 40 C C berechnete Stillstandstemperatur (t stg ) Calculated stagnation temperature (t stg ) 235 C 261 C 1) Positionierung des Temperatursensors siehe Kapitel 7. Position the temperature sensor: see section 7.

15 15 von Bestimmung der Wirkungsgradkennlinie Instantaneous Collector Efficiency Prüfverfahren Test Procedure Prüfung des Wirkungsgrades im stationären Zustand unter Verwendung eines Sonnenstrahlungssimulators (siehe EN , Kapitel 6.1.5). Thermal performance testing under steady state conditions by using a solar irradiance simulator (see EN , section 6.1.5) Hinweise zum Sonnenstrahlungssimulator Indications for the Sun Simulator Der verwendete Sonnensimulator hält die Anforderungen aus EN , Kapitel ein. Es wurde eine messtechnische Kontrolle durchgeführt, ob sich die effektiven (τα)-werte unter dem Simulator und bei natürlicher Strahlung um mehr als ± 0.5 % unterscheiden. Hierfür wurde der Konversionsfaktor im Simulator sowie auch bei natürlicher Bestrahlung im Außentest (gleichzeitig mit der Messung des Einstrahlwinkelkorrekturfaktors, siehe Kapitel 11) bestimmt. Der für die Kontrolle herangezogene Konversionsfaktor aus der Außenmessung gilt für ein Diffus- zu Globalstrahlungsverhältnis G d /G von Die Ergebnisse der Simulatormessung wurden auf Basis der Außenmessung geringfügig korrigiert. Der im Bericht angegebene Konversionsfaktor η 0 entspricht einem unter natürlicher Bestrahlung, bei einem Diffusanteil G d /G von 0.15, gemessenen Konversionsfaktor. The sun simulator in use adheres to the requirements given in EN , section To evaluate the quality the indoor measurement, the value the conversion factor η 0 measured by using the sun simulator was compared to that from outdoor measurements (determined simultaneously to the incidence angle modifier, see section 11). As a result, the values the indoor measurements were slightly corrected. The conversion factor η 0 given in this report corresponds to a value that would be measured outdoor at a ratio diffuse to global radiation G d /G = 0.15.

16 16 von Mathematische Grundlagen Mathematical Description t m t a ( t η η 0 a m t a ) 2 = a G G Gl. (10.1) η = Wirkungsgrad efficiency η 0 = Wirkungsgrad bei t m t a = 0 (Konversionsfaktor) a 1 a 2 G efficiency for (conversion factor) = temperaturunabhängiger Wärmeverlustkoeffizient in W/m²K heat loss coefficient, independent temperature, in W/m²K = temperaturabhängiger Wärmeverlustkoeffizient in W/m²K² heat loss coefficient, depending on temperature, in W/m²K² = globale Bestrahlungsstärke in W/m² global irradiance in W/m² t m = mittlere Wärmeträgertemperatur im Kollektor in C mean fluid temperature in the collector in C t m = (t in + t e )/2 t in, t e = Ein- und Austrittstemperatur des Wärmeträgers in C collector inlet and outlet temperature in C t a = Umgebungslufttemperatur in C T m * ambient temperature in C = reduzierte Temperaturdifferenz in Km²/W reduced temperature difference, in Km²/W T m * = (t m - t a )/G Prüfbedingungen und Ergebnisse Test Conditions and Results Tabelle 10-1 zeigt die Prüfbedingungen, bei denen die Prüfung durchgeführt worden ist. Die einzelnen Messwerte sind in Tabelle A-1 und Tabelle A-2 im Anhang enthalten. The test conditions are shown in table All measured data are given in table A-1 and table A-2 in the appendix.

17 17 von 28 Tab. 10-1: Prüfbedingungen der Wirkungsgradbestimmung im Sonnensimulator Test conditions the efficiency measurements in the sun simulator Prüfdatum: Date: Prüfstand: Test facility: Lampentyp: Lamps used: Wärmeträger: Heat transfer fluid: SUSI 1 (Prüfung im Raum mit Sonnensimulator) SUSI 1 (indoor test with sun simulator) Halogenlampen der Firma Philips Typ halogen lamps, Philips type Wasser water Vorgabe nach EN Conditions stipulated in EN Prüfbedingung Test conditions Kollektorneigungswinkel Collector tilt angle - 45 Ausrichtung der Absorberröhren Orientation absorber tubes - Vertikal vertical mittlere globale Bestrahlungsstärke Mean global irradiance > 700 W/m² 953 W/m² mittlere thermische Bestrahlungsstärke 1) Mean thermal irradiance mittlere Umgebungslufttemperatur Mean ambient temperature 499 W/m² 444 W/m² C mittlere Umgebungsluftgeschwindigkeit Mean air speed over the collector 3 m/s ± 1 m/s 3.1 m/s Massenstrom des Wärmeträgers Mass flow rate the heat transfer fluid 0.02 kg/(m²s) oder nach Herstellerangabe or according to manufacturer 100 kg/h 1) Zum Schutz vor langwelliger Strahlung befindet sich zwischen dem Lampenfeld und dem Kollektor ein mit Luft gekühlter Strömungskanal aus Plexiglasscheiben. Die thermische Bestrahlungsstärke wird im Rahmen der Leistungsmessung durch eine Messung der Oberflächentemperatur der Plexiglasscheiben bestimmt. For protection against long wave radiation there is an air cooled channel, made two acrylic glass panes, between the lamps and the collector. The thermal irradiance is determined from a measurement the surface temperature the lower acrylic glass pane.

18 18 von 28 Tab. 10-2: Koeffizienten der Wirkungsgradkurve bezogen auf unterschiedliche Flächen Coefficients the efficiency curve, related to different areas Bezugsfläche: Related to Aperturfläche 1) (1.387 m²) Aperture area Absorberfläche 1) (1.207 m²) Absorber area Bruttläche (2.451 m²) Gross area Standardabweichung (Bezug Aperturfläche) Standard deviation (related to the aperture area) η 0 a 1 a W/m²K W/m²K² W/m²K W/m²K² W/m²K W/m²K² W/m²K - 2) 1) projizierte Fläche projected area 2) a 2 wird als fest und fehlerfrei angenommen, da a 1 und a 2 stark miteinander korrelieren. Daher wird die gesamte Unsicherheit der Wärmeverlustkoeffizienten dem Wert a 1 zugeschrieben. a 2 is assumed to be constant and faultless because a 1 and a 2 are strongly correlated. Thats is why the whole uncertainty the heat loss coefficients is accredited to a 1. Hinweis: Bei Angabe der Parameter z.b. in den Kollektorunterlagen ist die jeweilige Bezugsflächenart zu nennen. Note: If the parameters are given in the documents the collector, the area to which they are related must be mentioned Leistung je Kollektormodul in W power output per collector unit in W t m -t a in K Abb. 10-1:Leistungskennlinie bei einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m², bezogen auf den Kollektor Power curve for G = 1000 W/m², related to the collector unit

19 19 von Einstrahlwinkelkorrekturfaktor des Sonnenkollektors Incident Angle Modifier the Collector Prüfverfahren Test Procedure Der Kollektor wird auf dem Außenprüfstand (Testdach 1) in Nord-Süd-Richtung in fester Position montiert. Die Variation des Einstrahlwinkels erfolgt über die natürliche Sonnenbahn. Da Vakuumröhrenkollektoren eine biaxiale Einstrahlwinkelabhängigkeit aufweisen, wird der Kollektor nach Abschluss der transversalen Einstrahlwinkelkorrekturfaktorbestimmung bei festen longitudinalen Einstrahlwinkeln (0,35 und 60 ) der Sonne nachgeführt (Tracker 1) und so der longitudinale Einstrahlwinkelkorrekturfaktor in einer zweiten Messung ermittelt. The collector is mounted on the outdoor test facility (test ro 1), facing south in a fixed position. The variation the incident angle is achieved by the sun s path over the collector. The vacuum tube collector on hand shows a biaxial incident angle dependence. So, after determination the transversal incident angle modifier the longitudinal incident angle modifier was determined in a second measurement. For this measurement the collector tracked the sun with three constant longitudinal incident angles (0, 35 and 60 ) on the tracker Mathematische Grundlagen Mathematical Description K θb ( θ) F' ( τα) en ( θ) = F' ( τα) en Gl. (11.1) K θb (θ) = Einstrahlwinkelkorrekturfaktor der Direktstrahlung für einen Einstrahlwinkel θ incident angle modifier for beam radiation as a function the incident angle θ F (τα) en = Konversionsfaktor bei senkrechter und ausschließlich direkter Einstrahlung conversion factor for pure beam radiation at normal incidence F (τα) en (θ)= Konversionsfaktor bei ausschließlich direkter Einstrahlung und einem Einstrahlwinkel θ conversion factor for pure beam radiation as a function the incident angle θ Der Einstrahlwinkelkorrekturfaktor der Direktstrahlung wird zerlegt in eine transversale und eine longitudinale Komponente: The incident angle modifier for beam radiation must be split into a transversal and a longitudinal component: K θb ( θ) = K θb, trans ( θ trans ) K θb, long ( θ long ) Gl. (11.2) θ trans θ long = transversaler Einstrahlwinkel transversal incident angle = longitudinaler Einstrahlwinkel longitudinal incident angle

20 20 von Prüfbedingungen und Ergebnisse Test Conditions and Results Tab. 11-1: Prüfbedingungen bei der Bestimmung der Einstrahlwinkelkorrekturfaktoren Prüfungsdatum: Date: Prüfstand: Test facility: Wärmeträger: Heat transfer fluid: Test conditions during the measurement the incident angle modifier und Testdach 1, Tracker 1 test ro 1, tracker 1 Wasser water Vorgabe nach EN Conditions stipulated in EN Prüfbedingung Test conditions Kollektorneigungswinkel 1) Collector tilt angle - 38 Kollektorazimut 1) Collector azimuth angle - 0 Süd south Fluid-Massenstrom m Mass flow rate 0.02 kg/(m²s) oder nach Herstellerangabe or according to manufacturer 100 kg/h Geografische Breite Latitude N Geografische Länge Longitude E 1) für die Bestimmung von K θ b,trans for the determination K θ b,trans Tab. 11-2: Ermittelte Einstrahlwinkelkorrekturfaktoren Incident angle modifier θ trans bzw θ long K θb, trans ( θ trans ) K θb, long ( θ long ) K θd 1.11 Formelzeichen Nomenclature = transversaler Einstrahlwinkel θ trans θ long K θb (θ) K θd transversal incident angle = longitudinaler Einstrahlwinkel longitudinal incident angle = Einstrahlwinkelkorrekturfaktor der Direktstrahlung für einen Einstrahlwinkel θ incident angle modifier for beam radiation as a function the incident angle θ = Einstrahlwinkelkorrekturfaktor für Diffusstrahlung incident angle modifier for diffuse radiation

21 21 von Wärmekapazität des Sonnenkollektors Thermal Capacity the Collector Mathematische Grundlage Mathematical Description Die Wärmekapazität C wird mit dem Berechnungsverfahren nach EN , Kapitel bestimmt. The thermal capacity the collector is calculated according to EN section C = p i m i c i Gl. (12.1) C = effektive Wärmekapazität des Kollektors in kj/k effective thermal capacity the collector in kj/k p i = Wichtungsfaktor des Bauelements (nach Tabelle 6 in EN :2006,Kapitel ) m i weighting factor the component (according to tabular 6 in EN :2006, section ) = Masse des Bauelements in kg c i Mass the component in kg = spezifische Wärmekapazität des Bauelements kj/(kgk) specific thermal capacity the component kj/(kgk) Die effektive Wärmekapazität des Kollektors wird als Summe der Produkte aus den Wärmekapazitäten und Massen der einzelnen Bauelemente des Kollektors unter Berücksichtigung von Wichtungsfaktoren berechnet. The thermal capacity is calculated as the sum the capacities its constituent elements, taking into account weighting factors. These weighting factors evaluate that some elements are only partially involved in the thermal inertia the collector Ergebnis Result Bestimmungsdatum: Date: effektive Wärmekapazität effective thermal capacity spezifische Wärmekapazität bezogen auf die Aperturfläche specific thermal capacity related to the aperture area Berechnungsmethode nach EN calculated according to EN : 21.2 kj/k 15.3 kj/(m²k)

22 22 von Druckabfall des Kollektors Pressure Drop across the Collector Prüfverfahren Test Procedure Der Druckabfall wird bei verschiedenen Massenströmen nach EN , Kapitel bestimmt. The pressure drop is measured at different mass flow rates according to EN , section Prüfbedingungen und Ergebnisse Test Conditions and Results Tab. 13-1: Ergebnisse der Druckabfallbestimmung Results the pressure drop measurements Prüfungsdatum: Date: Prüfstand: Test facility: Wärmeträger: Heat transfer Fluid: Wärmeträgertemperatur: Heat transfer Fluid: Massenstrom in kg/h Mass flow rate in kg/h Druckabfall in mbar Pressure drop in mbar Bei Wasser-Glykolgemischen als Wärmeträger ist der Druckabfall aufgrund der unterschiedlichen Stfdaten (vor allem der höheren kinematischen Viskosität des Wasser- Glykolgemischs gegenüber dem im Test verwendeten Wärmeträger Wasser) deutlich größer. Compared to the measurement using water, the pressure drop will be markedly higher when using a water-glycol mixture as heat transfer fluid, because its viscosity is much higher p-prüfstand mit U-Rohr-Manometer p-test facility with U-tube differential pressure gauge Wasser water 20 ± 2 C

23 23 von Wasser (20 C) Messung measurement with water (20 C) Druckabfall in mbar pressure drop in mbar Massenstrom in kg/h mass flow rate in kg/h Abb. 13-1:Druckabfall mit dem Wärmeträger Wasser Measured pressure drop the collector (heat transfer fluid: water) 14. Beobachtungen; Zustand des Kollektors Observations; Status the Collector Zustand des Kollektors nach Status the collector after * der Anlieferung: * delivery: * dem Ausheizen: * exposure to irradiation: * den Leistungsmessungen: * performance test: * Abschluss der Untersuchungen * end tests: einwandfrei faultless keine Veränderung (keine größeren Fehler) no change (no severe problems) keine Veränderung (keine größeren Fehler) no change (no severe problems) keine Veränderung (keine größeren Fehler) no change (no severe problems) Es gab keine besonderen Vorkommnisse bei den Untersuchungen. An den Prilschienen des Kollektors sind scharfe Kanten, aufgrund einer fehlenden Entgratung festgestellt worden. Darüber hinaus sind keine, eine potenzielle Gefährdung darstellende Eigenschaften festgestellt worden. There were no extraordinary incidents during the tests. The aluminium priles the casing are very sharp, because missing burr removing. Apart from that there were no other characteristics representing a possible endangering observed.

24 24 von Maßgaben der Prüfstelle Stipulations from the Test Centre Der Prüfbericht ist gültig für den Kollektor (Beschreibung siehe Kapitel 2), mit der Herstellnummer. This test report is valid for the collector (description see section 2) with the serial number. Eine Weitergabe oder Vervielfältigung von Auszügen des vorliegenden Berichts ist nur mit Genehmigung der Prüfstelle zulässig. Generell genehmigt wird die Weitergabe der einzelnen Seiten 27 und 28 sowie der zusammenhängenden Seiten 1 bis 24, 4 bis 5 und des vollständigen Berichts. Prior to passing on to others or reproducing parts this test report, permission must be obtained. Passing on the single pages 27 and 28 or the coherent pages 4 to 5, 1 to 24 or the complete test report is generally approved. Prüfzentrum für solarthermische Komponenten und Systeme i. A. Dipl.-Ing. D. Eggert stellv. Leiter der Prüfstelle-EN Assisting Head the Test Centre-EN FK/ B-9111KD.fm

25 25 von 28 Tabelle A-1: Messwerte und Auswertung der Wirkungsgradbestimmung Measured and Calculated Data from the Efficiency Tests, Related to the Aperture Area Nr. G m t in t e t e - t in t m t a t m - t a T* m η a - W/m² kg/h C C K C C K Km²/W Formelzeichen: G W/m² m kg/h t in, t e C t m C globale Bestrahlungsstärke in der Kollektorebene hemispherical (= global) solar irradiance in the collector plane Massenstrom des Fluids durch den Kollektor mass flow rate the heat transfer fluid Ein- bzw. Austrittstemperatur am Kollektor collector inlet temperature and outlet (exit) temperature mittlere Temperatur des Wärmeträgers, t m : = (t in + t e )/2 mean temperature heat transfer fluid, t m : = (t in + t e )/2 t a C Umgebungslufttemperatur ambient temperature T* m (m²k)/w reduzierte Temperaturdifferenz, T* m = (t m - t a )/G η a - reduced temperature difference, T* m = (t m - t a )/G Wirkungsgrad, bezogen auf die Aperturfläche collector thermal efficiency, related to the aperture area

26 26 von 28 Tabelle A-2: Temperaturen am Kollektor, weitere meteorologische Größen Temperatures at Different Positions the Collector, Meteorological Quantities Nr. t in t e t m t a t s t sm t glas t rück u - C C C C C C C C m/s Formelzeichen: t in, t e C t m C Ein- bzw. Austrittstemperatur am Kollektor collector inlet temperature and outlet (exit) temperature mittlere Temperatur des Wärmeträgers, t m : = (t in + t e )/2 mean temperature heat transfer fluid, t m : = (t in + t e )/2 t a C Umgebungslufttemperatur ambient temperature t s C atmosphärische oder äquivalente Himmelstemperatur sky temperature t sm C Absorbertemperatur absorber temperature t glas C Oberflächentemperatur der transparenten Abdeckung t rück C temperature the transparent cover Oberflächentemperatur der Kollektorrückwand (von außen) temperature the backside the collector u m/s Umgebungsluftgeschwindigkeit surrounding air speed

27 Wirkungsgradkennlinie bei einer Bestrahlungsstärke von 800 W/m², bezogen auf die Aperturfläche Collector Efficiency Curve for G = 800 W/m², Related to the Aperture Area η T m * in m²k/w Hersteller Manufacturer: Haining Fadi Solar Energy Co., Ltd Kollektortyp Collector Herstellnr. Aperturfläche Aperture Area: m² Sonnenkollektorprüfung nach DIN EN Solar Collector Test according to DIN EN Datum: Date: Prüfber.-Nr.: Seite 27 von 28

28 Leistungskennlinie bei einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m², bezogen auf den Kollektor Power Curve for G = 1000 W/m², Related to the Collector Unit 1200 Leistung je Kollektormodul in W power output per collector unit in W t m -t a in K Hersteller Manufacturer: Haining Fadi Solar Energy Co., Ltd Kollektortyp Collector Herstellnr. Bruttläche Gross Area: m² Sonnenkollektorprüfung nach DIN EN Solar Collector Test according to DIN EN Datum: Date: Prüfber.-Nr.: Seite 28 von 28