家用太阳能热水器日有用得热量及平均热损因数的测量不确定度评定_李郁武

� �� � 中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛 尹卢飞‘与下怪 家用太阳能热水器日有用得热量及 平均热损因数的测量不确定度评定 � 山东省产品质量监督检验研究院 � � 国家节能产品质量监督检验中心 �� 山东力诺瑞特新能源有限公司。 李郁武 ’� 马光柏 � 刘 磊 ’“刘华凯 ‘� 王 帅 ’“颜士峰 ’“ 摘 要 � �叭 ��� �� 一�� 《家用太阳能热水系统技术条件》和业内首部产品强制 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 �� �� �� 一 �� 《家用太阳能热水系统能效 限定值及能效等级》即将实施 , 就产品的 日有用得热量和平均热损因数等关键指标 , 采用不确定度评定方法进行评估 , 对业内企业提供 产品测评方法参考 , 积极配合并促进新标准的有效实施。 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明 , 若根据 �叭 � �� � � 一�� 标准技术 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 并采用 不确定度评 定方法 评估 , � � 批次产品中仅有 � 个批次产品可确认为合格 , 其中 � 个批次为 � 级能效产品 、� 个批次为 � 级 能效产 品 。 关键词 � 家用太阳能热水器 日有用得热量 平均热损因数 不确定度评定 � 前言 在 � � 厅 �� ��� 一��� � 《家用太阳热水系统技术条 件》实施 � 年之后 , 其修订版 � � �� �� � �一� � � ���家用太 阳能热水系统技术条件》和业内首部产品强制标准 � � �� � �一�� ���� 家用太阳能热水系统能效限定值及能效等 级》已由国家质量监督检验检疫总局 、国家标准化管理 委员会批准于 � � � � 年 � 月 � � 日发布 , � � �� 年 � 月 � 日实施 。 这两部标准对太阳能行业将产生重大影响 , 对 于生产企业 的未来发展 , 可以说是至关重要 。 尤其值得 注意的是 , 在 � � �� ��� � 一��� � 版本中原有的热性能 、 耐压 、支架强度 、支架刚度和外观共 � 项 “一票否决 ”检 验项 ,在 � � 厅 �� �� �一�� � 版本又另外增加了电气安全 和贮热水箱 � 项 。 从多年检验结果来看 , 上述 � 项检验 项 目中便于直接量化 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 的指标有 �热性能�集热试验 结束时贮水温度 、 日有用得热量 、平均热损因数 �、耐压 、 外观�轮廓采光面积 � 、贮热水箱�容水量 �。 传统的方法习惯使用测量误差表示测量结果偏离 真值的程度 , 但是真值是未知的 。 用不确定度表示测量 的质量 , 近年来得到越来越广泛的共识 。 与测量误差不 同 , 测量不确定度是指 “表征合理地赋予被测量之值的 分散性 , 与测量结果相联系的参数 ” �引自�� �� ����� 测量 不确定度评定与表示》� , 它是说明被测量值分散性的参 数 , 不确定度越小 , 表示测量结果与实际值之间偏离越 小 ,测量的水平和质量越高。 本文采用 ��� � 年 � 月至 �� 月期间的 �� 批次紧凑 式家用太阳能热水器检验数据 , 通过引人不确定度评定 方法 , 重点针对日有用得热量和平均热损因数�这两个 指标包含了集热试验结束时贮水温度 、集热器轮廓采光 面积和贮热水箱容水量 �进行评定 。 � 概述 根据 � �厅 �� �� �一��� � 《家用太阳热水系统技术条 件》, “单位面积 日有用得热量 ” �一般简称 ‘旧有用得热 量 ” �是指一定太阳辐照量下 , 贮热水箱内的水温不低于 规定值时 , 单位轮廓采光面积贮热水箱内水的 日得热 量 � “平均热损因数 ”是指在无太阳辐照条件下的一段时 间内 , 单位时间内 、单位水体积太阳热水系统贮水温度 与环境温度之间单位温差的平均热量损失 。 ” 影响日有用得热量的主要因素有 �家用太阳能热水 器贮热水箱内的净容水量 �� 、集热器采光面的轮廓采 光面积 �� 、 集热试验期间贮热水箱内水的温升 � � 以 及集热器采光面的太阳辐射强度 � 。 �影响平均热损因 数的主要因素有 �家用太阳能热水器贮热水箱的初始贮 水温度 �� 、终止贮水温度 �� 和平均环境温度 ��� �� ! 。 � � � 测� 方法 依照 � �厅 �� ! � 一��� � 《家用太阳热水系统热性能 试验方法》。 � � � 环境条件 � �邵 � 厂飞、‘与下场 �� �� 中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛 ��一�� 日有用得热量 �环境温度 �℃ 〔 �� 蕊 �� ℃ ,室外风速 � ‘ �而� , 日太阳辐照量 � � ����� 时 , 贮热水箱中的水应 预先处理到 � � 士 �℃ , 白天测试 �� 。 平均热损因数 � 环境温度 �℃ ‘ �� 蕊 �� ℃ ,室外风速 � 感 � � 订� , 贮热水箱中的水应预先均匀加热到 �� 土 �℃以 上 , 夜间测试 �� 。 , � � 测量设备 主要测量设备有 ��一� �� � 型太阳能热水器热性能 测试系统�山东省产品质量监督检验研究院和青岛澳尼 集热 , 集热开始时和集热结束后用混水泵以 � � � 眺 � � � � �� 的流量混水 , 使贮热水箱内的水温均匀化 , 分别 记录水箱内开始水温 �� 、终止水温 �。及贮热水箱内容水 量 � � , 日有用得热量 � �� 的计算公式为� �� � 二 件 二鱿护△� 再 表 � 相关测试设备及其规格 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 检检测项目目 测试设备备 规格型号号 准确度度 量程程 名名名称称称称称 ���, , �� , �� , �叫日刃刃铂电阻温度计计 � �一� �� ��� � � �℃℃ 一� �一 �� ��� �����由��一� �� ������� ℃℃ 型型型太阳能热水水水水水 器器器热性能测试试试试试 系系系统读数 ��������� ����� 太阳总辐射表表 � ��一��� � � �� ��� � � ���� �����由 � �一� �� ������� � 八� ��� 型型型太阳能热水水水水水 器器器热性能测试试试试试 系系系统读数��������� ��� ��� 电子台秤秤 �� !�� ! � � � � ��� �一�� ���� ��� ��� 钢卷尺尺 � ��� �� ��� � 一���� 其中 , �孙—水的比热 , �� ��� · ℃���一贮热水箱内水的质量 , �� △一集热试验期间贮纳水箱内水的温升 , ��� ��� ℃ ��厂一一一集热试验结束时贮热水箱内的水温 , ℃ � 玩—集热试验开始时贮热水箱内的水温 , ℃ �� ���� 一� � 轮廓采光面积 , � , � �—太阳辐照量 , ���� , , 可用太阳辐射强度 � 对时间的积分值算出。 日有用得热量需要测试的参数见表 � 。 �� � 平均热损因数 对家用太阳能热水器的贮热水箱混水使得水温达 到均匀 , 初始水温不得低于��� 士 �� ℃ , 关掉装有混水泵 的管道的阀门 , 让水箱降温 ���一般取午夜零点前后各 � �� , 再次混水使得水温达到均匀 , 按下述公式计算平均 热损因数 � 吓 � 丙� 尸砂 △� ���兴兴�� 一 � �石、� � � � 特自动化系统有限公司联合研制 �、 电子台秤 、 钢卷尺 等 , 规格型号如表 � 。 , � � 测量对象 ��� � 年 � 月至 �� 月测试的 �� 个批次家用太阳能 热水器�主要是中小企业产品 �。 � 侧量的方法和数学模型 � � , 日有用得热量 家用太阳能热水器在太阳正午前后各 � 小时进行 其中 , � �】一平均热损因数 , � ��� , · ��。�一水的密度 , �咖 , ��� �—水的比热 , �� ��’ ℃��△ �—降温时间 , � ���—初始贮水温度 , ℃ ����� 一一终止贮水温度 , ℃ � ��� �� !—平均环境温度 , ℃ 。平均热损因数需要测试的参数见表 � 。 表 � 日有用得热量需要测试参数 参参数数 开始始 结束束 平均环环 平均环环 容水量量 采光光 试验期间的太阳辐射射 系统得得 日有用用 名名称称 温度度 温度度 境温度度 境风速速速 面积积 总量�及太阳辐射强度 ��� 热量量 得热量量 符符号号 ���� ���� �� ��� ��� ���� � ��� � �及 � ��� ���� � � ��� 量量纲纲 ℃℃ ℃℃ ℃℃ 耐��� ���� � ��� ���� ��� �时��� ���� ��八� ��� ��� ��� � 中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛 �卢气、‘与下价 表 � 平均热损因数需要测试参数 参参数名称称 初始贮水温度度 终止贮水温度度 平均环境温度度 平均环境风速速 平均热损因数数 符符号号 ���� ���� �叫曰��� ��� � ,, 量量纲纲 ℃℃ ℃℃ ℃℃ 而��� � ��� � · ���� � 侧量不确定度来源的识别 � � � 日有用得热 � 测量不确定度来源于以下分量 � � � 用电子台秤测量家用太阳能热水器贮热水箱 内的净容水量 �� 引起的不确定度 � � � 用钢卷尺测量家用太阳能热水器轮廓采光面 积 �� 引起的不确定度 � � � 用铂电阻温度计测量集热试验初始和结束时 贮热水箱内的水温差 △ �引起的不确定度 � � � 用太阳总辐射表测量集热器采光面的太阳辐 射强度 � 引起的不确定度 。 �� 平均热损因数 测量不确定度来源于以下分量 � � �用铂电阻温度计测量初始贮水温度 ��引起的不 确定度 � � �用铂电阻温度计测量终止贮水温度 粉引起的不 确定度 � � �用铂电阻温度计测量平均环境温度 �喇 引起的 不确定度 。 。伽� 二竺竺旦 � 竺 � �� ℃含 � �� 用太阳总辐射表测� � 引起的不确定度 太阳总辐射表说明书中给出的非线性误差为 士 � � � � , 即 � �� ��� !∀ # ∃ %&∋(� ) ∗+ , = 8 . 4 w/ m , : 太 阳总 辐射表的温度灵敏度误差为 土 1 .0 % , 即 u( G2)=l .0% x 14 00 w 加2二 14 .o w /m 2 , 则太阳总辐射表的标准不确 定度为: ·(。卜厚;零二 ,一‘甩’ 5. 5 用铂电阻温度计测t ti 、 tt 和 tas( av) 引起的不确 定度 校准证 书给定 的温 度传感 器不确 定度为 U( t) 均2 ℃ , k 二2 ,则温差的标准不确定度 : _人、 U (t)叭‘J = 一二尸一布 二竺 =0 .1℃2 5 不确定度分量评定 5., 用电子台秤测t M W 引起的不确定度 电子台秤最小分度值为 0. 05kg , 假设为均匀分布 , 不确定度为 : 6 合成标准不确定度评定 6. 1 日有用得热t 6.1.1 合成相对不确度评定 各不确定度分量不相关 , 以各分量的相对不确定度 的方根和计算合成相对不确定度如下: U、 , ·器=。·。‘44 kg 。一 ( 叼., ) 二流孺河+〔竺号资已) “‘“ , ” + (嘿护) ’·‘: , ’ · (鄂)·‘ ·“ , , ’ + (煞餐已)’· , 5. 2 用钢卷尺测t A C 引起的不确定度 钢卷尺最小分度值为 lm m , 假设为均匀分布 , 长度 和宽度的不确定度均为 : 贷 之〕: + ‘粤 , ’ + 〔岁, ’ + (争 ’ + 〔罕 , ’ , ( : ) = , ( , ) =卿=。.2 5 5 7 ~ 二 。.。。。3m2 V 3 计算合成相对不确定度为 :“(q :, ) = q , , x u ‘ (q ;, ) 5. 3 用铂电阻温度计测t △t引起的不确定度 校准证书给定的铂电阻温度传感器不确定度为 U (△t) 二0. 2 ℃ , k =2 , 则温差的标准不确定度 : 6.1.2 扩展不确定度 取 95 % 置信水平 , 包含因子 k=2 , 则家用太阳能热 水器日有用得热量的扩展不确定度为: I舒 · 沪气‘吕下粉 2011 中国太阳能热利用行业年会暨高峰论坛 U (q;:)二 k x u ( q l: ) 二 2 x q , : x “、 , 伪, ? ) 6 . 1 . 3 结果表示 通过 H L一A 1 0s 型太阳能热水器热性能测试系统测 量家用太阳能热水器的日有用得热量结果报告为: q;:士 u( q , , ) M J八112, k = 2 。 6. 2 平均热损因数 6.1.1 合成相对不确度评定 各不确定度分量不相关 , 以各分量的相对不确定度 的方根和计算合成相对不确定度如下: “心 (U 二 ) 二硕鄂)’一{鄂)’一!鄂)’一’ {、x、}’、 (:‘) : 十 {、x、{’二 ( ,了) : 十 ! { ‘n k 王;二言少 、 一 ’ 一 ’ 一‘ 一“ ’J 计算合成相对不确定度为 : u( U 二 ) 二 U 二 x u 、: ( U 二 ) 6 . 1 .2 扩展不确定度 取 95 % 置信水平 , 包含因子 k=2 , 则家用太阳能热 水器平均热损因数的扩展不确定度为 : U (口流) = k x u (Us L ) = 2 x U s: x u , , ( U 二 ) 6 .1 .3 结果表示 通过 H L x A 10 S 型太阳能热水器热性能测试系统 测量家用太阳能热水器的平均热损因数结果报告为 : U :: 士 U (叽:) W/ (m , · K ) , k = 2 。 不确定度评定方法进行分析和评估 , 并分别对照 G B厅 191 41 一2 00 3 《家用太阳热水系统技术条件》、 G B 汀 19 14 1一20 1 1《家用太阳能热水系统技术条件》以及 G B 26 % 9一20 1 l(( 家用太阳能热水系统能效限定值及 能效等级》的有关要求 , 给出在不同要求之下的判定 结果 , 详见表 4( l8 7 页 )。 通过表中数据可知 , 22 个批次的检验结果中: l) 根据 G B厅 19 141 一2 00 3 判定产品不合格的有 3 个批次产品(序号为 15 、 16 、 1 7) , 含不合格项的另外还 有 3 个批次(序号为 l、 2 、 1 2 ) : 2) 根据 G B厅 19 141 一2 01 1 也可判定产品不合格的 另外还有 ro 个批次产品(序号为 1、 2 、4 一7 和 9一 1 2) , 也 就是说 , 根据 G B厅 19 14 1一20 1 1 , 22 个批次的检验结果 一共有 13 个批次不合格 , 仅剩 9 个合格批次 (序号为 3 、 8 、 1 3 、 1 4 、 1 8 一 2 2 ) : 3) 若采用不确定度评定方法评估 , 在根据 G B厅 19 14 1一2 01 1 判定合格的 9 个批次中 , 又有 4 批次产品 有可能不合格(序号为 s 、 1 3 、 1 8 、 2 0 ) 。 综上 , 若根据 G B理 19 14 1一2 0 11 并采用不确定度评 定方法评估 , 22 批次产品中仅有序号为 3 、 14 、 1 9 、2 1 、 22 的 5 个批次产品可确认为合格 , 该5 批次产品若按 G B 26969一2 0 1 1 计算 CTP , 分别为 0.31、 0 . 4 3 、 0 . 3 7 、 0 . 3 2 、 0 . 3 9 , 序号为 3 的产品为 3 级能效 , 序号为 14 、 1 9 、 2 1 、 2 2 的产品为 2级能效 。 由此可见 , 修订版 G B 厅 19 141 一2 01 l(( 家用太阳能 热水系统技术条件》和业 内首部产 品强制标准 G B 26 % 9一20 1 1《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等 级》两部新标准的发布 , 对行业而言 , 是个异常严峻的考 验 , 各太阳能企业必须重视技术 、研究标准 , 做好准备。 7 结论 用山东省产品质量监督检验研究院和青岛澳尼 特 自动化系统有 限公司联合研制 的 H L一A 10 S 型 太 阳能热水器热性能测试 系统进行检验和分析 , 就 20 11 年 5 月至 10 月所检 22 批次家用太阳能热水器 的日有用得热量和平均热损因数等关键指标 , 采用 参考文献 1IJGB/T 19141一2 0 2 1《家用太阳能热水系细讨支术条件》(报批稿) 121 G B 2696 9一 2 0 1 2《家用太阳能热水系统能效限定值及能效 等级》(报批稿)。 李郁武(19 76 一 ) , 山东滩仿人 , 工学博士 , 山 东省质检院太阳 能产品检测室主任 , 国家节能产品质检中心学术带头人 , 联 系方 式:yuw uli@ sjtu .org 。 I 邵