﻿ 太阳能热水器热性能试验装置热性能测量不确定度分析 Measurement Uncertainty Analysis Based on the Thermal Performance Test Facility for Solar Water Heater

Sustainable Energy
Vol.06 No.01(2016), Article ID:16982,9 pages
10.12677/SE.2016.61002

Measurement Uncertainty Analysis Based on the Thermal Performance Test Facility for Solar Water Heater

Yu Deng1, Xinyu Zhang1*, Tao He1, Wei Xu2, Min Wang2, Bojia Li2, Yan Gao3

1National Center for Quality Supervision and Testing of Solar Water Heating Systems (Beijing), Beijing

2China Academy of Building Research, Beijing

3Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing

Received: Feb. 4th, 2016; accepted: Feb. 18th, 2016; published: Feb. 25th, 2016

ABSTRACT

The measurement uncertainty analysis of daily useful heat gain and average heat loss coefficient of the tank have been performed based on the test data from the solar water heater thermal performance test facility. The results show that the precision of pyranometer has dominated the measurement uncertainty of daily useful heat gain, and the temperature sensor measurement uncertainty has significant effect on the average heat loss coefficient of the tank. The work done in this paper gives the direction to improve the measure precision of solar water heater test facility.

Keywords:Thermal Performance Test Facility for Solar Water Heater, Measurement Uncertainty, Daily Heat Gain, Daily Average Efficiency, Average Heat Loss Coefficient of the Tank

1国家太阳能热水器质量监督检验中心(北京)，北京

2中国建筑科学研究院，北京

3北京建筑大学，北京

1. 引言

2. 测量不确定度分析的基本理论

(1)

——扩展不确定度；

——包含因子。

(2)

3. 太阳能热水器的热性能计算公式

(3)

cp,w——水的比热，kJ/(kg·℃)；

Table 1. The relationship between the confidence probability p and the coverage factor kp in the standard normal distribution

Table 2. Common coverage factor ku

mw——贮热水箱容水量，kg；

te——贮热水箱初始温度，℃；

ti——贮热水箱结束温度；

Ac——轮廓采光面积，m2

(4)

Us——贮热水箱热损系数，W/℃；

——水的密度，kg/m3

Cp,w——水的比热，kJ/(kg·℃)；

Vs——贮热水箱容水量，m3

tis——热损实验时水箱初始温度，℃；

tfs——热损实验时水箱结束温度，℃；

tas(av)——热损实验期间平均环境温度，℃；

Δτ——热损实验持续时间，s。

(5)

s——真空管之间的中心距，m；

d——真空管直径，m；

n——真空管支数；

L——真空管可以接受太阳辐照的长度，m。

4. 太阳能热水器热性能测量不确定度评定

4.1. 太阳能热水器日有用得热量测量不确定度评定

(6)

(7)

——轮廓采光面积测量的相对标准不确定度；

——太阳辐照测量的相对标准不确定度。

4.1.1. 得热量qs的测量不确定度评定

(8)

——质量测量的标准不确定度，kg；

——温差的量的标准不确定度，℃。

(9)

——质量测量的相对标准不确定度。

(10)

(11)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

4.1.2. 轮廓采光面积AC的测量不确定度评定

(16)

(17)

(18)

(19)

Figure 1. The relative standard uncertainty of daily heat gain with the temperature increase in storage tank

(20)

(21)

(22)

4.1.3. 辐照H的测量不确定度评定

(23)

4.1.4. 日有用得热量测量不确定度评定

(24)

(25)

(26)

4.2. 太阳能热水器贮热水箱热损系数/平均热损因数测量不确定度评定

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

5. 结论

(1) 得热量的扩展不确定度为：

(2) 太阳能热水器热效率的扩展不确定度为：

(3) 太阳辐照为17 MJ/m2时单位面积日有用得热量的扩展不确定度为：

(4) 贮热水箱热损系数的扩展不确定度为：

(5) 贮热水箱平均热损因数的扩展不确定度为：

6. 致谢

Measurement Uncertainty Analysis Based on the Thermal Performance Test Facility for Solar Water Heater[J]. 可持续能源, 2016, 06(01): 12-20. http://dx.doi.org/10.12677/SE.2016.61002

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4. 4. 倪育才. 实用测量不确定度评定[M]. 北京: 中国计量出版社, 2004.

5. 5. 国家质量监督检验总局. JJF 1033-2008 计量标准考核规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

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7. 7. 国家质量监督检验总局. GB/T 18708-2002 家用太阳热水系统热性能实验方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002.

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