GB／T 4271-2021  太阳能集热器性能试验方法

集热器应在滞止状态试验准备完成后进行，传感器的安装位置应记录在检验报告中。 将集热器在环境风速小于1m/s的稳定试验条件下暴晒至少1.5h，稳定试验条件下Gm保持在 1000W/m±100W/m、tam保持在30℃±10℃。 当（tsm一tam）/G㎡在测量周期内变化不大于0.01（℃·m）/W时，集热器达到稳态滞止状态，标准 滞止温度按公式(1)计算：

........................

检验报告中集热器的标准滞止温度为测量周期1h内照明标准规范范本，最大时间间隔为1min的标准滞止温层 均值。

系数"1.2"是由于热性能试验中2m/s～4m/s的风速条件大于滞止状态风速1m/s而引人的补偿 系数。4

和t的特定条件下的滞止温度按照公式（3)计算

GB/T 42712021

应按附录A的要求给出试验结果和检验报告，试验结果中标准滞止温度以10℃为分度向上取整

全项用范围内放直全少1。如采制造商 主明的安装倾角不在此角度范围内，空晒安装倾角应尽量接近此角度范围。对于立面安装的集热器，应 至少有50%的空晒在垂直角度下完成。应至少每周进行一次集热器的外观检查，将损坏记录与试验结 果记人检验报告

试验记录的环境空气温度的标准不确定度应为1℃，记录集热器表面总辐照度所使用的辐射表应 达到GB/T19565规定的一级要求。太阳辐照度和平均环境温度至少每5min记录一次。 集热器应空晒至最小辐照量H达到表2的规定。如果试验初始化期间记录的环境空气温度和总 福照度满足要求，则数据可以计入空晒试验中 集热器应在辐照度和环境空气温度大于表2规定值的条件下累计空晒至少16h。集热器在标准滞 止温度试验下的试验结果可以计人本试验。计人累计空晒时间的时间段应至少达到30min。 每天目视检查集热器并记录其外观变化

试验初始化后，按6.2的要求将集热器安装在温度可控的室内太阳模拟器环境下。调整室内太阳 模拟器使集热器表面6个均分布点的平均辐照度大于表2所选气象等级的辐照条件，且集热器采光 面上的太阳辐照度变化不应大于20%。环境温度应大于所选气象等级的温度条件。室内太阳模拟器 装置特性应符合14.2.2的要求。持续试验直到达到所选气象等级条件的要求。 每天目视检查集热器并记录其外观变化

表2定义了空晒试验应符合的气象条件，表中的数值是试验应达到的最小值。气象等级由集热 产企业选择。

表2空晒试验气象条件

试验结果应包括所选气象等级条件、辐照 量值和试验大数，自视检查集热器有无开装 破损、变形和其他损坏，并按附录 目视检查的结果

8.1试验设备和试验方法

集热器应在选定的表2所述气象条件下空晒，或在能够达到6.3规定的集热器标准滞止温度， 空晒1h，然后用水喷淋至少5min。喷水温度应在10℃～25℃之间，每平方米集热器总面积的 应大于0.03kg/s。

集热器应安装在室外或室内太阳模拟器下。集热器不应充注工质。除预留一个流道出口用于吸热 体内的空气自由膨胀外，其余流道均应密封。将一个密封流道通过截止阀与传热工质源连接。集热器 应进行两次内热冲击试验。 本试验不适用于全玻璃真空管型集热器

集热器应在选定的表2所述气象条件下空晒，或在能够达到6.3规定的集热器标准滞止温度条件 下空晒1h，然后通入低温传热工质，确保集热器完全充满工质至少5min，传热工质的温度应低于

试验结果应包括所选气象等级条件、辐照度、温度的测量值和喷淋水的温度、流量，目视检查集热 损坏，应按附录A的要求给出试验结果和检验报告

10.1试验设备和试验方法

集热器应按生产企业明示的最小倾角安装在开放式框架上，如果没有明示，则安装倾角为30° 和喷嘴的放置如图1所示

喷嘴与集热器表面角度为30°； —生产企业推荐的最小水平倾角

图1淋雨测试集热器和喷嘴的位置

如果该试验装置不适用，则应使用其他类似装置进行试验，集热器所有易受损坏或易被雨水浸入的 立置（例如，槽式集热器的跟踪电机的位置）均应设置喷嘴进行喷淋。 试验期间，集热器应保持避光（集热器采光面上总辐照度低于200W/m"），并应使用55℃土5℃的 工质在流道内循环以保持集热器温热， 应在喷淋后72h内检查集热器的渗水情况，再进行耐撞击和机械荷载测试。集热器的存放方式不 应影响试验结果，并应避免不必要的搬运

试验使用的喷嘴应符合下列规定： 完整的锥形喷酒； 每个喷嘴的质量流量为2kg/min士0.5kg/min。 喷头的位置应符合下列要求： 如图2所示的阴影区域，至少确保集热器的每个拐角和每个面都能被直接喷淋； 至少确保平板型集热器（带中间压条的）如图2所示的阴影区域都能被直接喷淋： 至少确保真空管型集热器如图3所示的阴影区域都被直接喷淋； 喷嘴与集热器平面的夹角为30°土5°； 喷头与集热器的距离为250mm土50mm； 两个喷嘴的最太间距为150cm

10.3试验结果和报告

反型集热器的喷淋区域（

图3真空管型集热器的喷淋区域（阴影部分）

本试验针对声明具有防冻功能的集热器，不适用于使用防冻液工质的集热器。本试验分为集热器 充水耐冻试验和集热器排空耐冻试验

1.2.1集热器充水耐冻

集热器充水耐冻的试验方法如下。 a）按生产企业明示的最小安装倾角或30°倾角将集热器安装在冷库中。 D 将集热器充满水，充水温度应在8℃25℃范围内。 集热器在一20士2℃下保持1h，然后将温度升高至十10℃，保持1h。 重复步骤b)和c)，一共进行3次冷冻、升温循环。每个循环结束时，集热器应在工作压力下重 新充满水，整个测试过程中都应监测水温

11.2.2集热器排水耐冻

集热器排水耐冻试验适用于采用排空防冻的集热器，试验方法如下。 a）按生产企业明示的最小安装倾角或30°倾角将集热器安装在冷库中。 D 集热器充水10min，然后用厂商安装的设备排水5min，在集热器管道的最低点安装温度传感 器，以监测留水的温度。充水温度应在8℃25℃范围内。 集热器在一20士2℃下保持1h，然后将温度升高至十10℃，保持1h。 d）重复步骤b)和c).一共进行3次冷冻升温循环

11.3试验结果和报告

记录环境温度，水温，试验时长，试验结束后检查并记录集热器有无泄漏、损坏、变形、扭曲，应按 A的要求给出试验结果和检验报告

境温度，水温，试验时长，试验结束后检查并记录集热器有无泄漏、损坏、变形、扭曲，应接附 求给出试验结果和检验报告

12.1试验装置和试验方法

应使用生产企业的原厂设备将集热器安装在固定件上（见图4），再将固定件安装在试验台架上，试 验台架应该是刚性的。与集热器集成一体的防水密封件应包含在试验对象中一同测试

12. 1.2 试验荷载

图4固定件和连接点示意图

下列方法可用于对集热器施加均匀分布的正面压力荷载和背面压力荷载， 箔纸和碎石、沙子或水：在水平放置的集热器表面覆盖一层柔性箔纸，在集热器上放置一个高 度足以容纳试验所需碎石、沙子或水的围挡框架。碎石、沙子或水应均勾地分布在框架内直到 达到试验所需的高度。 吸盘：将机械驱动的吸盘均匀布置在集热器表面。吸盘不应阻碍集热器盖板受机械荷载作用 导致的移动。 空气压力：将集热器安装在试验台架上，以便试验装置从集热器正面或背面施加压力，例如，使 用气垫或其他方法。 根据集热器类型的不同也可选择其他适宜的方法，但试验装置提供的压力应能均匀分布在整个集 热器总面积上，试验方法应在检验报告中说明

试验压力的最大步长不应天于500Pa 集热器总面积进行计算。每增加1个步长的 试验压力应至少保持5min。每次施加荷载后应

12.3试验结果和报告

试验应记录永久变形量及其对应的荷载值，永久变形量应与测试开始时的集热器状态进行比较 应按附录A的要求给出试验结果和检验报告

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耐撞击可采用钢球撞击试验方法或冰球撞击试验方法进行，具体内容见13.4和13.5。

试验所用钢球的公称直径为33mm（质量为150g士10g），撞击高度分别为：0.45m，0.5m，0.6n m,1.0 m,1.2 m,1.4 m,1.6 m,1.8 m,2.0 m。 试验所用冰球应由水制成，应无气泡，无肉眼可见的裂缝，其标称直径、质量和试验速度见表3。 本试验由多组撞击测试组成，每组测试包含四个相同冲击强度的撞击。撞击过程应逐步增加强度 第一组撞击，应该使用厂商指定的钢球最小落差或厂商指定的最小冰球直径。撞击位置应根 的规定选择

表3冰球的标称直径、质量和试验速度

对于真空管型集热器：应随机选取4支真空管进行试验，少于4支则应对全部真空管进行试验。如 果有1根真空管破裂，则应另选1根真空管进行重复试验，直至试验完成。如试验的真空管出现损坏， 应结束试验，并应记录真空管破裂前的最高撞击高度或最大冰球直径。

对集热器的撞击位置要求如下。 a）带玻璃盖板的平板型集热器：撞击点应落在集热器透明玻璃盖板拐角75mm半径范围内。对 于同一组撞击高度或相同冰球直径，应选择集热器的不同拐角撞击。 D 真空管型集热器：每个撞击高度或冰球直径，随机选取4支真空管进行试验。2支撞击真空管 上部，2支撞击真空管下部。撞击点应落在距离集热管两端75mm以内，并垂直撞击在真空 管表面的中心位置

13.4钢球撞击试验方法

集热器应水平安装在支务 点至撞击点所在平面的垂直距 裂试验结束

13.5冰球撞击试验方法

用于称量冰球质量的仪器其标准不确定度为士2%。冰球速度测量装置的误差为士1m/s。速度

传感器至集热器表面的距离应不超过1m

13.5.2测试注意事项

使用冰球进行耐撞击试验，应符合以下要求： a）将冰球放人一4℃的容器中，至少1h后再使用； b）室温下在钢架上安装集热器； c）从容器中取出冰球到撞击集热器，时间应小于60s； d）按要求撞击集热器表面，记录集热器的损坏情况

13.6试验结果和报告

[14. 1 一般要求

集热器的热性能试验可以在室外进行，也可以在室内使用太阳模拟器进行，应至少包括下列三组计 算集热器得热量所必需的参数： a）在不同工况条件下的集热器效率和功率（见14.7）； b）集热器有效热容和时间常数（见14.8）； c）集热器人射角修正系数（见14.9）。 光伏光热复合型集热器热性能试验应在热和电同时稳定输出且发电量最大的条件下进行， 用于测试热性能的集热器总面积应不小于1m。如果单个集热器面积小于1m，应将集热器连接 在一起，确保用于热性能测试的集热器总面积不小于1m

14.2使用太阳模拟器进行性能试验

集热器的热性能受直接 性能试验的太阳模拟器发出的光线 垂直入射集热器表面，应在集热器 照度的平均值

14.2.2对太阳模拟器的要求

用于热性能试验的太阳模拟器应具有下列特性。 a） 模拟光源在集热器总面积上应产生大于700W/m的平均太阳辐照度，测量应在光源达到稳 定工作状态后开始。 b 试验期间，集热器总面积上任意一点的太阳辐照度与平均辐照度的偏差不应超过15%。模拟 器的准直度应使至少80%模拟光线人射角修正系数大于98%。对于典型的平板集热器，以集 热器表面任意一点为顶点，在夹角不超过60“的区域内如果能包含太阳模拟器发出光线的 80%，则能够满足准直度要求。有关人射角修正系数试验的准直度附加要求见14.2.3。 C 集热器采光平面内的Gbem应按网格形式测量并以表格形式在检验报告中给出，测量网格的最 大间距为150mm。 d 太阳模拟器发出的光谱在0.3μm～3μm波长范围内，波长宽度为0.1uμm的辐照度百分比与 GB/T17683.1规定的太阳光谱辐照度白分比的比值应大于0.4且小于2。集热器表面的热辐

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射不应超过试验期间同环境空气温度下黑体半球向辐照度的5%。 初始光谱测定应在模拟光源稳定工作后进行。应测量集热器平面的红外热辐射（起始波长应 大于2.5μm，但不应大于4μm）。 应定期采用同一集热器进行室内模拟环境下和室外环境下集热器热性能的比对试验，如果模 拟器下（Tα）的有效值和大气光学质量为1.5时太阳光谱下的有效值相差超过土1%，则应修正 测试结果。（Tα)的有效值应接公式（4)计算，在模拟器下测量的集热器峰值效率应接公式（5） 修正。

()α()G()d (Tα)ff G(a) da (Tα ) eff,G= AM1.5 o.hem = 7o,hem.m (rα)

集热器峰值效率的修正也可以通过分别测试同一集热器在室外环境下的峰值效率7o.hem.a 和室内模拟环境下的集热器峰值效率no.hem，simulator实现，如果室内模拟环境下的峰值效率值 外环境的峰值效率值相差超过土1%，则应修正测试结果，此时在模拟器下测量的集热器 直效率应按公式（6）修正

o,hem = o,hem,n

g）在室内或室外测量无盖板集热器的主要区别在于长波热辐射。太阳模拟器的长波辐照度不 应高于50W/m。集热器试验平面上的热辐照度平均值应与集热器的试验结果一同记录在 检验报告中。 5AG h）试验期间，太阳模拟器的辐照度波动应小于土1%

4.2.3用于测量入射角修正系数的太阳模拟器要

用于测量入射角修正系数的太阳模拟器应首先满足14.2.2的要求。准直度要求如下。 a）以集热器表面任意一点为顶点，在夹角不超过20°的区域内应能包含太阳模拟器发出光线 的90%。

14.3集热器的安装位置

集热器应按生产企业指定的方式安装。除非另有说明，否则采用开放式安装结构，充许空气在集热 器的前、后和两侧自由流动。 集热器离地面距离应不小于0.5m。不应有热气流在集热器表面流通，如沿建筑物墙壁上升的热 气流。在建筑物屋顶测试集热器时，集热器应距离屋顶边缘至少2m。

14.3.2太阳直接辐射的遮挡

的位置应确保集热器和辐照表在试验期间不被遮

3.3散射和反射太阻辐

集热器安装视野范围内不应有明显障碍物，且不应有面积广阔的玻璃、金属或水。应减少集热器背

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面的反射辐射，尤其是真空管型集热器。大部分粗糙表面，例如草地、风化的混凝土表面或碎屑等低反 射率表面，能够满足试验的要求 太阳模拟器的光线近似于直接辐射，可以通过将试验室内表面涂深色低反射率涂料来实现反射辐 射的最小化。 性能试验中安装集热器时，应保证集热器背面的机构对光线无反射和吸收，如采用支撑板，则应使 用反射率不超过20%的透明板

集热器的室外试验场周围不应有烟图、 、冷却塔或散热热源。在室内太阳模拟器下试验时，集热器应 屏蔽散热器、空调管道和机械装置等发热表面，以及窗户和外墙等冷表面。

集热器应放置于空气可在其采光面、背面和侧面自由流通的位置。平行于集热器上表面且距离大 于50mm处的空气速度应满足14.6.3.3的规定且应符合表4的误差要求。如果自然条件下无法实现 风速要求，则应使用人工风机

14.4.1太阻辐射测量

试验使用的辐射表应符合GB/T19565中一级或优于一级的要求。试验应使用总辐射表测量半球 向太阳辐射，用装有遮光环的总辐照表或用直接辐射表与总辐射表一起测量短波散射辐射。 对于具有跟踪功能的高聚光比集热器（CR3），应使用直接辐射表测量法向直射辐照度（DNI）。 直接辐射表应安装在独立的太阳跟踪装置上。直接辐射表的开口角应在5°～6范围内。安装直接辐射 表的跟踪装置与集热器跟踪装置的误差不应超过士0.5°。 直射辐照度和散射辐照度应分别通过公式（7）和公式（8）计算

总辐射表应安装在与集热器接收直射、散射和反射辐照度同一位置的地方。总辐射表的传感器应 与集热器在同一平面且偏差小于1°。试验期间辐射表不应在集热器表面形成阴影，集热器也不应反射 能量至总辐射表。应采取措施遮蔽总辐射表本体和连接器的连线。 直接辐射人射角应通过计算或者使用精度小于或等于土1的太阳位置传感器确定。对于CPC（复 合抛物面）等非成像固定式集热器，其安装应使直接辐射在集热器设计角度接收范围内

14.4.2热辐射测量

14.4.2.1总体要求

富照度E，应使用达到GB/T33701规定一级要求

14.4.2.2室外热辐射的测量

4.4.2.3室内热辐射的

长波辐射表应置于通风良好的位置

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14.4.3直接辐射测量

槽式等跟踪聚焦集热器应使用直接辐射表测量直射辐照度。在测试期间集热器区域内不能出现 还应防止能量从集热器反射到直接辐照表上。直接辐照表本体和连接器的连线应遮蔽。

纸箱包装标准14.4.4.1总体要求

热性能试验应测量集热器进口工质温度，集热器出口工质温度以及环境空气温度。

14.4.4.2传热工质温度

集热器进口和出口温差的测量准确度应为士0.1℃C 测量传热工质温度的传感器应安装在距离集热器进、出口200mm以内时，应在传感器上下游管道 周围安装保温材料。传感器位置距离集热器进、出口超过200mm时，应通过试验验证该位置不影响工 质温度的测量。应在传感器上游设置弯曲管道、孔口或混合工质的装置，传感器探头应指向工质来流 方向。

14.4.4.3环境空气温度的测量

测量环境空气温度的测量准确度应为土0.5℃ 室外测量的传感器应放置在喷涂为白色、通风良好的防护罩内。防护罩应遮阳并放置在集热器中 间高度的位置，至少应高出地面1m。防护罩与集热器的距离不应超过10m。 如果人工风机在集热器上方送风，应测量风机出风口的温度并确保其温度与环境空气温度的偏差 小于土2℃航空标准，应使用风机出口处的温度作为环境空气温度进行集热器热性能计算

充量测量的测量准确度应为测量值的1%范围内