ICS 27.160 Listopad 2006
|
Tepelné solární soustavy a součásti - |
ČSN 73 0301 |
Thermal solar systems and components - Solar collectors - Part 2: Test methods
Installations solaires thermiques et leurs composants - Captures solaires - Partie 2: Méthodes déssais
Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile - Kollektoren - Teil 2: Prüfverhalten
Tato norma je českou verzí evropské normy EN 12975-2:2006. Překlad byl zajištěn Českým normalizačním institutem. Má stejný status jako oficiální verze.
This standard is the Czech version of the European Standard EN 12975-2:2006. It was translated by Czech Standards Institute. It has the same status as the official version.
Nahrazení předchozích norem
Touto normou se nahrazuje ČSN EN 12975-2 (73 3001) z dubna 2003.
|
|
© Český normalizační institut, 2006
77290 |
Národní předmluva
Změny proti předchozím normám v této normě oproti normě původní.
V této normě byly proti původnímu vydání zpřesněny postupy zkoušek solárních kolektorů proti pronikání deště a byly zvýšeny limity povolené propustnosti vody, bylo doplněno hodnocení nejistot výsledků měření tepelných výkonů a účinností kolektorů, byly zjednodušeny protokoly výsledků některých zkoušek a bylo vypuštěno porovnání norem EN 12975 a ISO 9806. Byla doplněna obsáhlejší bibliografie. Tyto změny též přispěly k tiskovému zkrácení normy.
Informace o citovaných normativních dokumentech
EN 1991 nezavedena, po schválení tohoto návrhu bude převzata příslušná EN
EN 12975-1:2006 zavedena v ČSN EN 12975-1 (73 0301) Tepelné solární soustavy a součásti - Solární kolektory - Část 1: Všeobecné požadavky
EN ISO 9488 zavedena v ČSN EN ISO 9488 (73 0301) Solární energie - Slovník
ISO 9060 nezavedena
Upozornění na národní poznámky
Do normy byla k článku 5.10.2.3 a k obrázku 10 doplněna informativní národní poznámka.
Vypracování normy
Zpracovatel: Doc. Ing. Karel, Brož, CSc., IČ 14964040
Technická normalizační komise: TNK 43 Stavební tepelná technika
Pracovník Českého normalizačního institutu: Ing. Miloslava Syrová
|
|
ICS 27.160 Nahrazuje EN 12975-2:2001
|
Tepelné solární soustavy a součásti - Solární kolektory - Thermal solar systems and components - Solar collectors - |
|
|
Installations solaires thermiques et leurs |
Thermische Solaranlagen und ihre Bauteile - |
Tato evropská norma byla schválena CEN 2006-02-06.
Členové CEN jsou povinni splnit Vnitřní předpisy CEN/CENELEC, v nichž jsou stanoveny podmínky, za kterých se musí této evropské normě bez jakýchkoliv modifikací dát status národní normy. Aktualizované seznamy a bibliografické citace týkající se těchto národních norem lze obdržet na vyžádání v Řídicím centru nebo u kteréhokoliv člena CEN.
Tato evropská norma existuje ve třech oficiálních verzích (anglické, francouzské, německé). Verze v každém jiném jazyce přeložená členem CEN do jeho vlastního jazyka, za kterou zodpovídá a kterou notifikuje Řídicímu centru, má stejný status jako oficiální verze.
Členy CEN jsou národní normalizační orgány Belgie, České republiky, Dánska, Estonska, Finska, Francie, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska, Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska, Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Španělska, Švédska a Švýcarska.
|
CEN Evropský výbor pro normalizaci European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Řídicí centrum: rue de Stassart 36, B-1050 Brusel © 2006 CEN Veškerá
práva pro využití v jakékoli formě a jakýmikoli prostředky Ref. č. EN 12975-2:2006 E |
Předmluva
Tato evropská norma byla vypracována Technickou komisí CEN/TC 312 „Tepelné solární systémy a součásti“, jejíž sekretariát zajišťuje ELOT.
Této evropské normě je nutno nejpozději do září 2006 dát status národní normy, a to buď vydáním identického textu nebo schválením k přímému používání, a národní normy, které jsou s touto evropskou normou v rozporu, je nutno zrušit nejpozději do září 2006.
Tato evropská norma nahrazuje EN 12975-2:2001.
Podle Vnitřních předpisů CEN/CENELEC jsou tuto evropskou normu povinny zavést národní normalizační organizace následujících zemí: Belgie, České republiky, Dánska, Estonska, Finska, Francie, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska, Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska, Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Španělska, Švédska a Švýcarska.
Obsah
Strana
Úvod................................................................................................................................................................................................ 9
1 Předmět normy............................................................................................................................................................... 10
2 Citované normativní dokumenty.................................................................................................................................. 10
3 Termíny a definice......................................................................................................................................................... 10
4 Značky a jednotky........................................................................................................................................................... 10
5 Zkoušky spolehlivosti kapalinových tepelných kolektorů....................................................................................... 12
5.1 Všeobecně...................................................................................................................................................................... 12
5.2 Zkoušky absorbérů na vnitřní přetlak......................................................................................................................... 13
5.2.1 Neorganické absorbéry................................................................................................................................................ 13
5.2.2 Absorbéry vyrobené z organických materiálů (plastů nebo elastomerů)............................................................ 14
5.3 Zkouška odolnosti proti vysokým teplotám............................................................................................................... 15
5.3.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 15
5.3.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 15
5.3.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 16
5.3.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 16
5.4 Zkouška vystavení vnějším vlivům.............................................................................................................................. 16
5.4.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 16
5.4.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 16
5.4.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 16
5.4.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 17
5.5 Zkouška odolnosti proti vnějšímu tepelnému rázu................................................................................................. 17
5.5.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 17
5.5.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 17
5.5.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 17
5.5.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 18
5.6 Zkouška odolnosti proti vnitřnímu tepelnému rázu................................................................................................. 18
5.6.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 18
5.6.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 18
5.6.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 18
5.6.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 18
5.7 Zkouška proti průniku deště........................................................................................................................................ 19
5.7.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 19
5.7.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 19
5.7.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 19
5.7.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 20
5.8 Zkouška odolnosti mrazu............................................................................................................................................. 20
5.8.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 20
5.8.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 20
5.8.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 20
5.8.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 20
5.9 Zkouška odolnosti proti mechanickému zatížení.................................................................................................... 21
Strana
5.9.1 Zkouška krytu kolektoru kladným tlakem (tlakem na kryt zvenčí směrem dovnitř)............................................ 21
5.9.2 Zkouška kolektoru záporným tlakem (tlakem na kryt zevnitř směrem ven)........................................................ 21
5.10 Zkouška odolnosti proti nárazu (nepovinná)............................................................................................................ 22
5.10.1 Předmět........................................................................................................................................................................... 22
5.10.2 Zařízení a postup........................................................................................................................................................... 22
5.10.3 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 23
5.10.4 Výsledky........................................................................................................................................................................... 24
5.11 Konečná kontrola........................................................................................................................................................... 24
5.12 Protokol o zkoušce........................................................................................................................................................ 24
6 Zkouška tepelného výkonu kapalinových tepelných kolektorů.............................................................................. 24
6.1 Zasklené solární kolektory za ustálených podmínek (včetně tlakové ztráty)....................................................... 24
6.1.1 Montáž a umístění kolektoru........................................................................................................................................ 24
6.1.2 Přístrojové vybavení....................................................................................................................................................... 25
6.1.3 Uspořádání zkušebního zařízení................................................................................................................................ 29
6.1.4 Venkovní zkouška účinnosti za ustáleného stavu................................................................................................... 32
6.1.5 Zkouška účinnosti za ustáleného stavu se simulátorem solárního ozáření..................................................... 35
6.1.6 Stanovení účinné tepelné kapacity a časové konstanty kolektoru........................................................................ 37
6.1.7 Modifikátor úhlu dopadu na kolektor.......................................................................................................................... 39
6.1.8 Určení tlakové ztráty kolektoru..................................................................................................................................... 42
6.2 Nezasklené solární kolektory za ustálených podmínek (včetně tlakové ztráty).................................................. 42
6.2.1 Všeobecně...................................................................................................................................................................... 42
6.2.2 Vybavení přístroji............................................................................................................................................................ 43
6.2.3 Zkušební zařízení........................................................................................................................................................... 44
6.2.4 Zkouška účinnosti ve vnějším prostředí za ustáleného stavu.............................................................................. 44
6.2.5 Zkouška účinnosti za ustáleného stavu s použitím solárního simulátoru......................................................... 47
6.2.6 Určení účinné tepelné kapacity a časové konstanty kolektoru.............................................................................. 48
6.2.7 Modifikátor úhlu dopadu (nepovinný)......................................................................................................................... 49
6.2.8 Určení tlakové ztráty kolektoru..................................................................................................................................... 50
6.3 Zasklené a nezasklené kolektory při kvazi-dynamických podmínkách................................................................ 50
6.3.1 Montáž a umístění kolektoru........................................................................................................................................ 50
6.3.2 Přístrojové vybavení....................................................................................................................................................... 51
6.3.3 Zkušební zařízení........................................................................................................................................................... 52
6.3.4 Zkouška účinnosti ve vnějším prostředí.................................................................................................................... 52
6.3.5 Stanovení účinné tepelné kapacity............................................................................................................................. 58
6.3.6 Modifikátor úhlu dopadu............................................................................................................................................... 59
Příloha A (normativní) Schémata pro zkoušku trvanlivosti a spolehlivosti......................................................................... 67
Příloha B (normativní) Formuláře zkoušky trvanlivosti a spolehlivosti................................................................................ 67
B.1 Zápis postupu zkoušky a souhrn hlavních výsledků............................................................................................... 68
B.2 Zkouška vnitřním tlakem pro kovový absorbér......................................................................................................... 68
B.2.1 Technické detaily kolektoru.......................................................................................................................................... 68
B.2.2 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 68
B.2.3 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 68
Strana
B.3 Zkouška vnitřním tlakem pro absorbéry z organických materiálů........................................................................ 69
B.3.1 Technické detaily kolektoru.......................................................................................................................................... 69
B.3.2 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 69
B.3.3 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 69
B.4 Zkouška odolnosti proti vysokým teplotám............................................................................................................... 71
B.4.1 Metoda použitá pro zahřátí kolektoru.......................................................................................................................... 71
B.4.2 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 71
B.4.3 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 71
B.5 Vystavení vnějším vlivům.............................................................................................................................................. 72
B.5.1 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 72
B.5.2 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 72
B.5.3 Klimatické podmínky pro všechny dny trvání zkoušky............................................................................................. 73
B.5.4 Časová období, ve kterých ozáření a okolní teplota měly vyšší hodnoty než uvedené v tabulce 4................. 74
B.5.5 Výsledky kontroly............................................................................................................................................................ 75
B.6 Zkouška vnějším tepelným rázem:............................................................................................................................. 76
B.6.1 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 76
B.6.2 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 76
B.7 Zkouška vnitřním tepelným rázem:............................................................................................................................. 77
B.7.1 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 77
B.7.2 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 77
B.8 Zkouška odolnosti proti pronikání deště................................................................................................................... 78
B.8.1 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 78
B.8.2 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 78
B.9 Zkouška odolnosti proti mrazu.................................................................................................................................... 79
B.9.1 Typ kolektoru:.................................................................................................................................................................. 79
B.9.2 Zkušební podmínky....................................................................................................................................................... 79
B.9.3 Výsledky zkoušky............................................................................................................................................................ 79
B.10 Zkouška mechanickým zatížením............................................................................................................................... 80
B.10.1 Zkouška krytu kolektoru kladným tlakem (zatížením krytu kolektoru zvenčí směrem dovnitř)......................... 80
B.11 Zkouška odolnosti proti nárazu s použitím ocelových kuliček............................................................................... 82
B.12 Zkouška odolnosti proti nárazu s použitím ledových kuliček................................................................................. 82
B.13 Výsledky konečné kontroly........................................................................................................................................... 82
Příloha C (normativní) Klidová teplota kapalinových kolektorů............................................................................................. 85
C.1 Všeobecně...................................................................................................................................................................... 85
C.2 Stanovení klidové teploty.............................................................................................................................................. 85
Příloha D (normativní) Protokol o zkoušce výkonu zasklených kolektorů slunečního záření
při ustálených podmínkách.......................................................................................................................................... 86
D.1 Všeobecně...................................................................................................................................................................... 86
D.2 Popis kolektoru slunečního záření............................................................................................................................. 86
D.3 Výsledky zkoušky:........................................................................................................................................................... 90
Příloha E (normativní) Protokol o zkoušce výkonu nezasklených solárních kolektorů..................................................... 90
E.1 Všeobecně...................................................................................................................................................................... 90
E.2 Popis solárního kolektoru............................................................................................................................................ 90
Strana
E.3 Výsledky zkoušky:........................................................................................................................................................... 91
Příloha F (normativní) Určení součinitelů c1 až c6 pro model kolektoru podle 6.3............................................................ 94
Příloha G (normativní) Měření účinné tepelné kapacity.......................................................................................................... 95
G.1 Uspořádání zkoušky...................................................................................................................................................... 95
G.2 Postup vnitřní zkoušky................................................................................................................................................... 95
G.3 Postup zkoušky ve vnějším prostředí nebo pro simulátor solárního ozáření.................................................... 96
Příloha H (informativní) Porovnání modelu kolektoru z 6.1 a modelu kolektoru z 6.3...................................................... 97
Příloha I (informativní) Vlastnosti vody (viz DIN V 4757-4:1995-11))................................................................................... 98
I.1 Hustota vody (při tlaku 1 bar) v kg/m3......................................................................................................................... 98
I.2 Měrná tepelná kapacita vody (při tlaku 1 bar) v kJ/(kgK)......................................................................................... 98
Příloha J (informativní) Souhrn výsledků zkoušky výkonu kvazi-dynamickou zkušební metodou.................................. 99
Příloha K (informativní) Všeobecná pravidla pro hodnocení nejistoty při zkoušce účinnost solárního kolektoru.... 101
K.1 Úvod............................................................................................................................................................................... 101
K.2 Naměřené nejistoty při zkoušce účinnosti solárního kolektoru......................................................................... 101
K.3 Metoda a nejistoty výsledků zkoušky účinnosti...................................................................................................... 102
Příloha L (normativní) Stanovení tlakové ztráty kolektoru.................................................................................................... 104
L.1 Všeobecně.................................................................................................................................................................... 104
L.2 Zkušební zařízení......................................................................................................................................................... 104
L.3 Příprava kolektoru........................................................................................................................................................ 104
L.4 Zkušební postup.......................................................................................................................................................... 104
L.5 Měření............................................................................................................................................................................ 105
L.6 Tlaková ztráta způsobená tvarovkami...................................................................................................................... 105
L.7 Zkušební podmínky..................................................................................................................................................... 105
L.8 Výpočet a vykazování výsledků.................................................................................................................................. 105
Bibliografie................................................................................................................................................................................... 106
Úvod
Tato norma stanovuje zkušební metody pro určení schopnosti solárních tepelných kapalinových kolektorů odolávat vlivu degradujících účinků. Definuje postupy pro zkoušení kolektorů za dobře definovaných a opakovatelných podmínek.
Tato norma také poskytuje zkušební metody a výpočtové postupy pro určení ustáleného nebo kvazi-ustáleného tepelného výkonu zasklených solárních kapalinových tepelných kolektorů. Obsahuje metody pro provádění zkoušek ve vnějším prostředí při přirozeném solárním záření a přirozeném a simulovaném větru a pro provádění zkoušek ve vnitřním prostředí při simulovaném solárním záření a větru.
Tato norma také poskytuje metody pro stanovení tepelného výkonu nezasklených kapalinových tepelných solárních kolektorů. Nezasklené kolektory jsou ve většině případů používány pro ohřívání plaveckých bazénů nebo ostatních nízkoteplotních spotřebičů. Všeobecně se kolektory sestavují k sobě na místě a pásy absorbéru se spojují potrubím. Skutečné plochy absorbéru jsou většinou mezi deseti a sto metry čtverečními. Pro nezasklené absorbéry se zřídka používají prefabrikované moduly určité velikosti. Proto je třeba během zkoušky ověřit, že je použitý reálný průtok a rychlost proudění.
Tato norma také poskytuje zkušební metody a výpočtové postupy pro určení ustálených právě tak jako celodenních tepelných výkonových parametrů pro kapalinové tepelné solární kolektory, za proměnlivých podmínek počasí. Obsahuje metody pro provádění zkoušek za celodenních podmínek při stálé vstupní teplotě a přirozeném solárním záření a přirozeném a/nebo simulovaném větru. Jsou brány v úvahu důležité účinky na celodenní výkon kolektoru jako je závislost na úhlu dopadu, rychlost větru, podíl difuzního záření na solárním ozáření, tepelné záření oblohy a tepelná kapacita. Závislost na průtoku není v této normě obsažena.
Některé z výhod navržených prodloužení současných ustálených zkušebních metod celodenního zkoušení jsou:
– Kratší a méně nákladná vnější zkouška, vhodná pro evropské klimatické podmínky.
– Stejnou metodou může být zkoušen mnohem širší rozsah kolektorů.
– Zároveň se získá mnohem úplnější charakteristika kolektoru.
– Model kolektoru je ještě přímo vhodný k podávaným základním zkušebním normám a v tomto rozšířeném přiblížení se použijí pouze opravné termíny.
– Všechny dodatky jsou založeny na dlouhodobě ověřené teorii kolektorů.
– Plná zpětná porovnatelnost na ustálený stav může být kdykoli dosažena vyhodnocením pouze toho období zkušebních dnů, které odpovídají požadavkům ustálené zkoušky.
– Stejné zkušební zařízení může být použito pro stálé zkoušení pouze s malými změnami, které také zlepší přesnost ustáleného zkoušení.
– Běžně dostupný standardní PC software lze využít k vyhodnocení parametrů, například tabulkový procesor nebo pokrokovější statistické programy které mají násobnou lineární regresi (MLR) jako alternativu.
1 Předmět normy
Tato evropská norma určuje zkušební metody pro hodnocení odolnosti, spolehlivosti a bezpečnostní požadavky na kapalinové tepelné kolektory, jak je stanoveno v EN 12975-1. Tato norma také obsahuje tři zkušební metody pro charakteristiku tepelného výkonu kapalinových tepelných kolektorů.
Norma není použitelná pro kolektory, ve kterých je zásobník tepla vestavěnou součástí kolektoru v takovém rozsahu, že proces jímání nelze oddělit od procesu akumulace pro účely měření těchto dvou procesů.
Norma není zásadně použitelná pro natáčivé soustřeďující kolektory, avšak zkoušky tepelného výkonu dané v 6.3 (quasi - dynamická zkouška) je také použitelná pro většinu konstrukcí soustřeďujících kolektorů, od stabilních nezobrazujících soustřeďujících, jako jsou typy CPC až po vysoce soustřeďující natáčivé konstrukce. Součásti pro měření solárního záření musí být upevněny ke skříni natáčivého kolektoru a pro měření přímého záření se použije pyrheliometr.
Kolektory stavěné na zakázku (vestavěné například do střechy, které nemohou být sestaveny ze sériově vyráběných modulů a jsou montovány přímo na místě) nemohou být zkoušeny v jejich skutečném tvaru na odolnost, spolehlivost a tepelný výkon podle této normy. Místo toho může být zkoušen model téže konstrukce, jako má hotový kolektor. Hrubá (obrysová) plocha zkušebního modulu musí být nejméně 2 m2. Zkouška je platná jen pro větší kolektory než zkušební modul.
-- Vynechaný text --
Zdroj: www.cni.cz