1、1 印月9610月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 27.160 K8029-315125-3經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 9610月12日 月日 (共25頁)太陽能加熱家用熱水系統第3部：太陽能加輔助系統之性能試驗法 Solar heating Domestic water heating systems Part 3: Performance test for solar plus supplementary systems 目錄 節次 頁次 簡介 2 1. 適用範圍 . 3 2. 引用標準 . 3 3. 定義 . 4 4. 符號 . 4
2、 5. 系統分類 . 5 6. 要求事項 . 6 7. 試驗程序 . 10 8. 結果分析與報告 13 附錄 A 太陽能家用熱水系統年度性能預測及試驗格式表 . 15 附錄 B 年度性能預測之格式表 . 21 附錄 C 傳統熱水器能量消耗 23 附錄 D 年度性能預測之電腦程式 . 24 附錄 E 參考文獻 25 2 CNS 15125-3, K 8029-3 簡介 本系列標準，分述如下。 評比試驗 本標準性能評比程序之室內試驗法，包含 1 組標準化之參考條件，以供測試期間為一整天之試驗用。其結果使所有的系統能在相同的太陽能條件、環境條件及負荷條件下做比較。 黑盒子關聯性程序 CNS 1512
3、5-2 適用於僅用太陽能系統與太陽能預熱系統。僅用太陽能系統之性能試驗為一種黑盒程序，可產生一系列輸入輸出的系統特徵。此試驗結果可直接配合當地每日太陽能照射強度、環境空氣溫度及冷水溫度等數據的平均值，來預測全年度的系統性能。 本標準適用於太陽能外加輔助裝置系統，其性能試驗為一種黑盒程序，可產生相關性方程式中的係數，此試驗結果可直接配合當地每日太陽能照射強度、環境空氣溫度及冷水溫度等數據的平均值，以預測全年度的系統性能。此試驗僅限於預測某一種負荷模型全年度性能。依照 CNS 15125-1 執行試驗結果，可提供一個標準日之評比。 由 CNS 15125-2、 CNS15125-3 定義之全年度性
4、能預測程序，可在某些氣候條件範圍內，求得系統之輸出性能。 依照 CNS 15125-2 標準執行試驗結果，僅對夜晚釋出熱水使用時，可在一範圍內之系統負荷與操作條件之性能預測。 備考： CNS 15125 系列標準包括 CNS 15125-1、 CNS 15125-2、 CNS 15125-3。 3 CNS 15125-3, K 8029-31. 適用範圍 本標準針對具備槽內輔助加熱之太陽能家用熱水系統建立性能試驗程序，且在任何給定的氣候條件下進行年度性能預測。因試驗中採行黑盒子方法並未對系統型式進行假設；因此程序適用於所有系統型式，包含強制循環系統、熱虹吸系統、冷媒充填與整合型集熱器儲存系統。
5、 本標準適用於太陽能熱水系統設計作為飲用水加熱，僅供給家庭用水使用，並不適用於其他系統。通常不適用於集中式系統。 第 7 節之太陽能具輔助加熱試驗程序為在典型操作條件下進行，唯一的限制為系統的性質是需在無長期能量儲存下之試驗，在槽中太陽能預熱部分的儲存容量應小於規定每日總負荷之 2 倍。 (參照第 7.2.4 節 ) 本標準之試驗程序不要求太陽能熱水系統對結凍條件之影響試驗。因此，在抗凍狀態下之系統運轉，其系統的能量消耗或損失不需測定。 本標準要求限制系統之太陽能集熱器與儲存槽應置於相同環境條件下，輔助能源 (熱能或電能 )可從太陽能輸入能量中區隔而單獨被監測。 未規劃對系統單獨組件進行試驗，
6、但並不限制任何安全或健康上需求之考量。 2. 引用標準 下列標準中所包含之節次，被引用作為本標準之部分節次。當本標準發行時，所標示之版本皆為有效版本。由於所有標準皆會修改，故凡依據本標準訂定協議之當事者，應儘可能查明採用下列標準之最新版本。未註明日期之引用，應查明採用其最新版本。 ISO 與 IEC 之會員皆維持現行有效國際標準之登錄。 CNS15125-1 太陽能加熱家庭用水加熱系統第 1 部：性能評比程序之室內試驗法。 CNS 15032 太陽能比較參考日射強度計校正各種場日射強度計。 CNS 15033 太陽能量測半球太陽輻射與直接太陽輻射儀器之規格及分級。 CNS 15065 太陽能使
7、用一個日射強度計校正全天空輻射計。 ISO 9806-1:1994 Test methods for solar collectors Part 1： Thermal performance of glazed liquid heating collectors including pressure drop。 CNS 15064-1 太陽能在不同地球表面接收狀況下之參 考太陽光譜照射度第 1部：大氣光程 1.5 下之直接垂直與半球太陽照射度。 CNS 15011 太陽能詞彙。 世界氣象組織 (WMO)，氣象儀器與觀察方法之指引 (1)，第 5 版， NO.8， WMO，日內瓦， 1983，第
8、 9 章世界輻射參考 (WRR)。 註 (1) 世界輻射計參考刻度，已知為 WWR 刻度 (WWR scale)，與國際日照強度計刻度 1956(International Pyrheliometric Scale, IPS 1956) 之關聯為：WWR=1.022(IPS 1956) 4 CNS 15125-3, K 8029-3 3. 定義 為本標準之目的，適用 CNS 15011太陽能詞彙標準所涵括之定義。 4. 符號 CNS15125-1 標準使用之符號與本標準下列各項符號皆適用。 a1,a2,a3 使用於性能特性方程式之係數； f 以太陽能供給熱水負荷之分數，即 f=(QL QAUX
9、)/QL，為無因次數； fr相對於傳統熱水器之節能分數，即 fr=( QAUX,NS QAUX,S)/QAUX,NS，為無因次數； H 集熱器開口平面上每日太陽照射強度， MJ/m2； QAUX,S 使用於太陽能熱水器之輔助能量， MJ/day； QAUX,NS使用於傳統熱水器之輔助能量，即 QAUX,NS=負荷 +QLOS， MJ/day； QB瓦斯燃燒器容量 (主要能量輸入 )， W； QF化石燃料之主要能量消耗， MJ/day； QL在負荷周期運轉之下，由系統而得之可用能量， MJ/day； QM對瓦斯儲存熱水器之熱損失與運轉維持率， W； ta周圍或環境空氣溫度，； tmain冷水供給
10、溫度，； td由負荷釋出之平均水溫，； te有效熱槽溫度，即 te= ta+( ta tmain)/2，； u 周圍空氣速率， m/sec； UA 熱損失係數與傳統熱水器儲存槽面積之乘積， W/K； Vc每日熱水消耗量， L； w 水密度， kg/m3； f 化石燃料輔助來源之效率； 下標符號 NS 無太陽能量輸入。 5 CNS 15125-3, K 8029-35. 系統分類 太陽能家用熱水系統依其特性分為 7 大屬性，可再分為 2 或 3 個類別，各屬性類別定義如表 1 所示。 表 1 太陽能家用熱水系統分類 類別 屬性 a b c 1 僅用太陽能 太陽能預熱 加輔助裝置 2 直接 間接
11、3 開放 開口 密閉 4 充滿 回排 排出 5 熱虹吸 強制 6 循環 貫流 7 遠端儲存 緊密結合集熱器儲存 整體集熱器儲存 5.1 屬性 1 a. 僅用太陽能：用來產生家用熱水的太陽能系統，除流體輸送與控制所需之外，不使用其他輔助加熱能源。 b. 太陽能預熱：用以預熱進入其他類型家用熱水器之冷水，太陽能系統不裝設其他型式之輔助熱源。 c. 太陽能加輔助裝置：利用太陽能和輔助 能源之整合系統，無論是否有太陽能，皆能夠提供固定之熱水供應。 5.2 屬性 2 a. 直接：系統所提供的熱水直接經過集熱器加熱。 b. 間接 (熱交換 )：流經集熱器的流體並非系統所提供使用的熱水，而是一種熱傳流體。
12、5.3 屬性 3 a. 開放：系統的熱傳流體與大氣全面直接接觸。 備考： 美國對開放系統 (open system)之定義包含開放系統與開口系統，並如此處所定義之開放系統。 b. 開口：系統的熱傳流體與大氣之接觸僅限於有進水的膨脹水箱表面或開口管線。 c. 密閉：系統的熱傳流體與大氣完全隔離。 5.4 屬性 4 a. 充滿：集熱器保持充滿熱傳流體之系統。 b. 回排：正常工作循環的部分步驟，熱傳流體從集熱器排出至儲存槽供後續使用之系統。 c. 排出：熱傳流體從集熱器排出並予以廢棄之系統。 6 CNS 15125-3, K 8029-3 5.5 屬性 5 a. 熱虹吸：在集熱器與儲熱裝置之間，僅
13、利用熱傳流體的密度變化以達成自然循環之系統。 b. 強制：利用機械式或外部加壓方法以循環熱傳流體至集熱器之系統。 5.6 屬性 6 a. 循環：在操作期間，熱傳流體在集熱器與儲存槽或熱交換器間循環之系統。 b. 貫流：將被加熱的流體直接從供應點經由集熱器送至儲存槽或使用點之系統。 5.7 屬性 7 a. 遠端儲存：在系統中，儲存槽是與集熱器分開且位於一些距離的位置上。 b. 緊密結合集熱器儲存：在系統中，儲存槽是直接靠近集熱器架設。 c. 整體集熱器儲存：在太陽能加熱系統中太陽能集熱器亦當 做一個熱 (水 )儲存槽。 6. 要求事項 6.1 系統要求事項 6.1.1 系統類型 對於加輔助加熱器
14、的系統進行試驗之前，必須考量以下事項： 6.1.1.1 具獨立輔助加熱之系統 待測系統若具有獨立的輔助加熱器 ，且與太陽能加熱儲存槽分離，則該系統之太陽能性能不會受到輔助 加熱器之影響。然而，輔助加熱器會影響系統的最大負負荷。因此， 此類型式系統必須在有太陽能預熱器與獨立輔助加熱器的兩種狀態下進行測試。 6.1.1.2 具人工輔助加熱器控制之系統 具有太陽能儲存槽與輔助加熱器之 整合系統，且其輔助加熱器僅提供非規律性的間歇式操作 ( 人工操作開關 ) ，則系統試驗不能採用CNS15125 系列標準提供的步驟。為了得到有再現性的試驗結果，此類系統必須在輔助加熱器關閉的狀態下，依照 CNS1512
15、5-2 的步驟進行試驗。 6.1.1.3 具整合式輔助增熱器之系統 具有連續式或夜間使用輔助加熱器 的整合式太陽能加熱儲存槽系統，必須依照 CNS15125 系列標準在此部分特別提供之程序進行評估。 6.1.2 試驗系統之安裝 試驗必須在系統元件依照製造廠 商的安裝指引的狀態下進行。所有控制器都必須依照製造廠商之安裝指引 進行安裝。製造廠商提供之指引若有未盡之事宜，則依照下列要求事項完成安裝。 為維護人員之安全，系統必須妥 善架設。為避免發生玻璃損毀與高熱液體外露之可能，系統支架必須能抵抗強風之影響。 系統必須安裝在製造 廠商提供之支架上。若無支架提供，除特殊之狀況 (例如系統為整合式屋頂 陣
16、列集熱器 )，則可採用開放式系統支架。系統支架不可妨礙集熱器，且支架系統不可 顯著地影響到鄰近集熱器與儲存槽背面或7 CNS 15125-3, K 8029-3側面之隔熱。 除了儲存容器採用一些方式被固定至集熱器上之系統(如整合集熱儲存系統與緊密結合熱虹吸系統)之例外，儲存槽必須安裝在製造廠商安裝指引允許的最低位置，或者是儲存槽的底部位置在集熱器 5m 之下的位置 (當廠商沒有提供規範時 )。 對於熱水儲存槽與集熱器分離的 系統，介於集熱器與儲存槽間的連接管線總長度必須在 15m(亦即 2 7.5 m)內，管線的直徑與絕熱效果必須符合廠商的安裝指引。 6.1.3 集熱器之安裝 系統必須在製造廠
17、商建議的傾斜 角度或實際安裝狀態的特殊角度下進行試驗 (使採用的指定角度符合試驗結果的需求 )。此規定的傾斜角在試驗過程中必須保持固定。 集熱器必須架設朝向赤道 10 度的固定位置。 集熱器安裝的位置必須在試驗期間不會被陰影遮蔽。 集熱器安裝位置的周圍的建築物 或表面在試驗期間不會對它產生顯著的太陽反射，而且不會有顯著的干擾 。接連系統的表面溫度必須儘可能地接近周圍環境的空氣溫度，例如在視 野下系統鄰近不可有煙囪、冷卻塔或是熱排放。 6.1.4 液流系統 如圖 1 的試驗迴路必需被採用。迴路所使用的管線必須達到 95操作溫度。管長應儘量短，特別是冷水溫度 調節器出口與儲存槽入口之間的管線必須儘
18、量短，以減少環境對於入水溫 度的影響。此管線必須絕熱以確保熱流失低於 0.2 W/K，並且管線要有防水表層的保護。 介於溫度感測點與儲存槽 (流入或者流出 )之間的管線必須有絕熱與防水的材料覆蓋 (延續長度超過溫度感測器 )，使得試驗過程中每一條管線所量測到的溫度上升或下降不超過 0.01 K。如彎管的混流設備必須設在溫度感測器的上游處。 流量控制器與流量計必須安裝在 冷水流入管線，以確保讀數不受溫度變化影響。熱水從儲存槽流出的流速 非常重要，因為它有可能影響到流出溫度曲線，流量控制器必須維持儲存槽容器流出率在 600 50 L/h。 8 CNS 15125-3, K 8029-3 圖 1 系
19、統性能試驗之實驗裝置說明圖 當試驗系統有抽水泵循環，在集 熱器迴路必須安裝一流量計以量測流出率在 5%準確度範圍。 備考：這個試驗排除在第 6.2.3 節流量試驗準確度在 1%的要求事項之外。 試驗過程系統使用的熱傳導流體 必須使用製造廠商建議的流體。當試驗強制循環系統，必須採用製造廠商 建議的流體流率。若太陽能集熱器迴路設計採用抗冷凝流體，標準中的試 驗過程必須採用此類流體，以符合製造廠商的要求事項。 6.2 量測要求事項 6.2.1 太陽輻射 太陽輻射測量必須在符合 CNS 15033 與 WMO No.8 的標準下進行。 量測集熱器開口平面上的太陽能 輻射需採用全天空輻射計，必須採用依據
20、CNS 15033 的第 1 級 (或更佳 )的全天空輻射計，在 ISO/TR 建議的操作實務必須被遵循。 全天空輻射計必須利用符合 CNS 15065 與 CNS 15032 的標準日射強度計進行校正。若常有不穩定之情形， 1 年期間的響應率變化高於 1%時，應進行更頻繁的校正或是替換儀器。若 是儀器發生重大損害應重新校正檢查各項參數與時間常數。如更換設備圓頂，其餘弦響應必須重新被驗證。 6.2.2 溫度 6.2.2.1 準確度、精密度與響應時間 儀器的準確度與精密度 (包含相關的讀出設備 )其限值請參照表 2。響應具遮蔽之環境空氣溫度感測器 (與集熱器相鄰 ) 具遮蔽之全天空輻射器 全天空
21、輻射器 風速計 風扇 (必要時 ) 集熱器陣列家用熱水系統 儲 存 槽 釋水管線 溫度換能器儲存槽混合泵 三向閥熱水釋出 流量計流量控制器 入口溫度控制器冷水入口隔熱裝置 溫度換能器 9 CNS 15125-3, K 8029-3時間應小於 5sec。 表 2 溫度量測之儀器的準確度與精密度 參數 儀器準確度 儀器精密度 溫度、環境空氣 0.5 0.2 溫度、冷水入口 0.1 0.1 熱水系統溫差 (冷水進入至熱水釋出 ) 0.1K 0.1K 輔助熱源溫度差異 0.1K 0.1K 6.2.2.2 環境溫度 環境空氣溫度必須在地面上約 1 m 的位置以遮蔽式吸氣採樣設備進行量測，量測點應在距離儲
22、存槽及系統組件 1.5 m 以外 10 m 以內的位置。 6.2.2.3 輸入水溫度 試驗必須在典型的家用操作狀態下進行，因此不需要控制冷水的供給溫度。資料函數關係顯示冷水溫度的影響。然而，為避免因為瞬間冷水流出時的溫度變化造成量測誤差，冷水應從一大於負荷量的混合儲存槽中流出。冷水儲存槽的溫度應具有量測進行位置的代表性。 6.2.3 液流 液體流出率量測的準確度必須等於 0.1%的量測值 (或者優於此值 )，以單位時間的質量單位計。 6.2.4 電能 所使用的電能能量必須以具有讀 出數據的設備的儀器進行量測，其準確度必須在讀出數值 1%或者 15 W h 的範圍內。 6.2.5 化石燃料 具輔
23、助能量的太陽能熱水系統所 使用的燃油量必須使用有讀出裝置的系統進行量測，其準確度必須在讀出數值的 1%範圍內。若是 系統以瓦斯作為輔助能量，其供給的瓦斯燃料熱值的準確度必須給定。 若太陽能儲存槽的輔助輸入能量 屬於化石燃料熱源，其傳入太陽能儲存槽的能量必須依照第 6.2.2 節及第 6.2.3 節以溫度及流量換能器量測之。 6.2.6 質量 質量量測的準確度必須在 1%的範圍。 6.2.7 經過時間 經過時間的量測準確度必須在 0.20%的範圍內。 6.2.8 周圍空氣流速 周圍空氣流速必須使用具有 讀出設備的儀器進行量測，這種設備必須能確定個別試驗階段的整體平均周圍空氣流速，其準確度必須在
24、0.5 m/sec 的範圍。 10 CNS 15125-3, K 8029-3 7. 試驗程序 7.1 原則 本標準內容定義試驗步驟，說明包括輔助加熱組件與太陽能加熱組件組合的儲存槽。此試驗是針對系統在典型的家用負荷循環狀態下的操作。負荷循環包含一定範圍的日負荷的每天固定能量熱水釋出模式。因為太陽能貢獻受到輔助熱源的影響，此試驗是從沒有太陽能 (僅有輔助加熱 )到高太陽能貢獻的範圍下進行。 每一項試驗包含為期 5 15 日的一系列量測過程，應選擇試驗期間的照射強度相似的條件。為避免因為儲存槽內 部能量變化造成量測資料的變異性，必須作數值平均化的程序。 為建立一段在類穩態 (quasi-stea
25、dy)狀態操作條件下的試驗資料，試驗期間需要 8 12 星期，監測太陽照射度狀況至少必須有 21 個穩定期間的試驗 (詳如第 7.4.2節 )。 試驗進行需要一段長時間監測每日 的性能，每天的性能會受到氣候條件影響。試驗必須持續進行，直到能記錄到特定數量穩定試驗狀態的資料。 7.2 試驗條件 7.2.1 周圍空氣速度 某些集熱器的性能對於上面的空氣速率小於 3 m/sec 敏感。為了強化試驗結果的再現性，對周圍空氣速度敏感 的集熱器必須安裝在空氣平均流速在 3 5 m/sec 間的位置，且空氣必須能夠順利通過集熱器開口之上方、後方及側邊。若有需要，必須使用 人造風力裝置，以達到要求事項之風速。
26、當距集熱器面蓋表面50 mm集熱器平面上測時， 集熱器上動空氣平均速應在3 5 m/sec間。任何通過集熱器開口的風速不可超過平均值25%。通過集熱器的風速必須保持穩定，且人造風力裝置吹出的空氣溫度應在周圍溫度 1的範圍內。 由於大樓建築物所揚起的空氣流 不允許通過系統。在建築物屋頂進行試驗時，系統不可設置在距離屋頂邊緣近於 2 m 之處。 設計與屋頂整合一起之集熱器其背面受保護,但必須報告於試驗結果。 7.2.2 輔助加熱器操作 輔助加熱器必須在連續的運轉狀 態，或者是在定時器控制下模擬收費的運作模式。溫度恆溫設定須依照製 造廠商的建議裝置。恆溫設定與定時裝置在試驗過程不可變動。 7.2.3
27、 熱水釋出排程 在試驗過程中熱水能量的釋出必須依照表 3 的內容規範。 備考： 表 3 的釋出排程是反映一種夜間尖峰負荷型態，這也反映夜間系統的非太陽能容量下 (no-solar capacity)的離峰狀態。為 了比較不同的太陽能熱水系統，採用單一種 熱水釋出排程進行所有試驗是重要的。可依照表 3 的時間採用超過 30 分鐘的負荷。 在規定的時間間隔中，以定時控 制器啟動每段的熱水能量釋出，而當每一11 CNS 15125-3, K 8029-3段釋出熱水能量達到目標數值時，由熱量測裝置來停止釋出。 表 3 熱水能量釋出負荷之排程 每日時間 每日釋出負荷之百分比 07:00 15 08:00
28、 15 11:00 10 13:00 10 15:00 12.5 16:00 12.5 17:00 12.5 18:00 12.5 7.2.4 負荷大小 製造廠商必須對於特定系統設計 能在無太陽照射條件下，提供每日總負荷量以及最低可接受的傳輸溫度作為指引。 7.3 無太陽照射試驗 7.3.1 一般事項 進行無太陽照射試驗之目的在於 確認系統是否能夠在太陽能輸入值為零時達成負荷，製造廠商設定溫度的熱水 (是指確保輔助加熱系統是妥善的 )。當採用表 3 設定順序之熱水釋出負荷，系統能否符合每日總負荷以提供規格溫度熱水之能力必須加以試驗。 若製造廠商因無法達成原始設定，選擇改變溫度調節器規格、電費或
29、負荷 ，則無太陽照射下的試驗必須重做，以符合新的規格。而新規格值也必須進行太陽照射試驗。 7.3.2 系統配置 為了進行無太陽照射下，所有水泵的裝置都必須如同正 常運作狀態下裝置，集熱器必須在上方 150 mm 處以絕熱板加以覆蓋隔絕，確保有空間讓空氣正常流過集熱器。覆蓋至少必須超過集熱器邊緣 200 mm，以確保隨時都能遮蔽太陽照射。覆蓋的底面必 須是黑色的，以防止任何周圍屋頂表面反射的可能性。熱調節器的設定與 輔助能量的供給形式必須保持與太陽照射試驗狀態下相同。 7.3.3 試驗方法 試驗的系統連 接到一個裝滿水 (其水溫為年平均水溫 3)的冷水供應器，打開輔助能量裝置，讓系統溫度上升到穩
30、定狀態至第 1 溫度調節器斷流為止。利用表 3 釋出順序查驗廠商設定的每日總負荷數值。 在第 1 次的溫度調節器斷流之後，系統必須以固定的每日能量釋出數值 (在 2%的範圍內 )進行 5 天的操作。若輸出熱水的溫度較設定值為低時，必須即時中斷釋出程序，改以較低負荷值重新進行試驗。 12 CNS 15125-3, K 8029-3 若此試驗第 3、 4、 5 日的輔助能量消耗的變化量小於每日負荷的 2%，則性能數值可以取第 3、 4、 5 日的平均數值；若每日輔助能量消耗的變化量大於 (或等於 ) 2%，則試驗時間必須加長至 8 天，而性能數值為第 3 至第 8日的平均數值。為了取得輔助能 量消
31、耗的每日變異數值，對發生長時段溫度調節全然無通電響應的系統進行長時間的試驗是必要的。 試驗必須評估四個階段 (每個時段期間為 3 日或 6 日 ) 7.4 太陽照射試驗 7.4.1 系統負荷 為了進行太陽照射試驗，必須評 估三種或以上不同的日負荷狀態下的系統性能。最大與最小負荷之間的差距至少必須是廠商設定之連續高峰值的 0.5倍，或者是設定之夜間高峰值的 0.75 倍。試驗負荷可選定在系統設定容量的約 0.5 倍到符合系統設定最低輸出溫度的最大容量之範圍。第 1 負荷必須是設定的系統容量，另外兩個負 荷設定必須選定，使系統操作符合試驗期間要求事項與設定之最低輸出溫 度。中間負荷必須大約在最大與
32、最小負荷的中間值。系統負荷與容量之間 的精確關係並不是試驗的關鍵，提供系統負荷的設定範圍則是有效益的。 在最大負荷的狀態下，輸出溫度 可能低於設定之最低溫度而不視為試驗失敗，在這種情形下，熱水釋出可繼續進行到下列兩種狀況之一發生： (a) 若溫度停留在最低溫度，後續的熱水釋出體積等於系統需要完成能量釋出循環所需要的體積。 (b) 溫度下降 5 K 而低於最低溫度。 7.4.2 試驗期間 系統必須操作直到試驗在 7 個穩定試驗時段之 5 天 (或更多天數 )的連續操作，完成各種負荷下之試驗紀錄。 試驗時程是以 5 天或是 15 天的移動性期間為基礎，第 1 個 7 天數據點可以在至少 11 天內
33、完成 (加上兩天進行初始穩定狀態操作 )，然而試驗期間的穩定要求事項可能導致某些數據被剔除的狀況。 為避免選擇期間內儲存槽的內部 能量有顯著改變的試驗數據，且為使戶外試驗的短暫影響最小化，試驗的性能數據必須是 5 天到 15 天連續試驗期間內的平均數據。 試驗期間必須符合以下要求事項： (a) 在試驗期間展開前，系統必須在需要的負荷狀態下運轉至少兩天； (b) 試驗期間前與試驗期間的最後 1 天相較，系統每日輔助能量輸入量變化必須小於每日系統負荷的 3%； (c) 試驗期間前與試驗期間的最後 1 天相較，太陽輻射量改變量必須小於 5 MJ/(m2 day)； (d) 系統每日負荷量必須在試驗期
34、間平均負荷量的 15%範圍內； (e) 在試驗期間太陽能分數 f 必須小於 0.90。 13 CNS 15125-3, K 8029-3備考： 此要求事項的目的在於避免選用到溫度過高時、安全設備發生作用時的數據。 (f) 在試驗期間的每一天，每日太陽能分數 f 必須大於儲存槽流出量與系統負荷的比值。其中儲存槽流出量是無太陽照射試驗下的數值 (此數值經太陽照射試驗時環境溫度的校正 )。校正方程式如下： (QL,NSQAUX,NS)NSadSadtttt)()(其中， QAUX,NS：為無太陽照射試驗期間的每日輔助能量消耗； QL,NS：為無太陽照射試驗期間從每日系統負荷量中取得之可用能量； td
35、：為負荷釋出的平均水溫； ta：為環境空氣溫度。 備考： 此要求事項之目的在於避免 選用到大雨或強風 (系統操作脫離正常狀態 )期間，系統只收集到少許太陽能時的試驗數據。 7.4.3 試驗期間之量測 以 H/QL,S與 (td te)/QL,S為參數的方程式 (參照第 4 節 )表示具有輔助熱源的太陽能熱水器的性能。為了使戶外 試驗數據相互關連，量測的資料包括這兩個變數。 3 種不同每日負荷量的試驗規範使得變數 (td te)/QL,S能夠在滿意的範圍之內。為了確保變數 H/QL,S的數值也在範圍內，試驗期間必須滿足表 4所述的分布狀態。在試驗期間最 少必須在中度與高度太陽能貢獻的試驗狀態下取
36、得 4 個數據點 (意指 4 個數據點之 f 值 0.4)。 如果最初 21 次太陽試驗量測(對每一負荷至少 7 次)無法滿足這些分布條件,試驗必須以適當之負荷繼續,直到獲得要求的分布。 表 4 系統試驗量測值分布之要求事項 太陽能輻射與系統負荷能量比值的正規化數值 max,)/()/(SLSLQHQH最低要求的數據點數目 1至 0.7或 1至 0.6 5 0.7至 0.4或 0.6至 0.3 5 備考： (H/QL,S)max=在有效試驗期間觀測 H/QL,S的最大值。 8. 結果分析與報告 8.1 年度性能預測 有太陽能加輔助系統的試驗結果是以 5 至 15 日穩定試驗期間的平均量測數據為
37、呈現形式。為使數據因試驗期間儲 存槽內部能量變化所造成之變異最小化，需要有大量的資料作為分析依據 (太陽能照射試驗 3 種負荷分別取 7 天的數據資料14 CNS 15125-3, K 8029-3 以及 4 個無太陽照射試驗的數據點資料 )。 以試驗數據建立性能的關聯函數， 可用於預測不同的太陽能輻射、環境空氣溫度、冷水供給溫度、負荷能量狀況下系統對能量負荷產生的太陽能貢獻。 許多方法可顯示試驗程序的可重複性達太陽能貢獻數值的 3%。 8.2 計算年度節約能量 利用以下公式可對於至少 25 個試驗期間 所得之數據計算太陽能熱水系統的年度節約能量： (a) 對於 1 組有效試驗期間至少 25
38、個數據進行以下因數的測定： 平均每日能量SLQ,， MJ/day； 平均熱水抽取溫度 dt ，； 平均的冷水供給溫度maint，； 平均每日之環境空氣溫度at ，； 集熱器所有開口上的平均每日太陽照射 (在集熱器平面上量測 ) H ， MJ/m2 day； 平均每日輔助能源使用量SAUXQ,， MJ/day。 (b) 以下列方程式計算每一試驗期間的太陽能量分數 f： SLSAUXSLQQQf,= (1) (c) 利用資料點以最小平方法曲線求取方程式 (2)之常數 SLedSLSLedQttaQHQttaaf,3,21+= (2) d) 利用方程式 (2)以及每月平均太陽能輻射、環境空氣溫度、冷
39、水供給溫度，對於標的計算系統負荷 f 的每月太陽能貢獻。計算太陽能加熱器的每月及每年的輔助能量使用 (QAUX,S) QAUX,S= QL,S(1f) (3) 對於使用化石燃料作為輔助的系統，化石燃料消耗量以下列方程式給定： QAUX,S= QL,S(1f)/f(4) 其中， f為為輔助化石燃料能源的熱效率 (在此不作計算 ) 月資料分析中所採用每日太陽能 輻射與系統能量負荷的比值 (H/QL,S)的數值不能超出試驗資料中 H/QL,S數值所涵蓋的範圍 (參照第 7.4.3 節 )。 利用方程式 (5)計算系統相對於一般太陽能熱水器的節能分數： NSAUXSAUXNSAUXrQQQf,= (5
40、) 其中， QAUX,S：為太陽能熱水器消耗的輔助能量 從方程式 (1)至方程式 (3)； QAUX,NS：為一般太陽能熱水器消耗的輔助能量。 一般太陽能熱水器輔助能量消耗的計算案例請參照附錄 C。 15 CNS 15125-3, K 8029-3附錄 A 太陽能家用熱水系統年度性能預測及試驗格式表 試驗室： 地址： 電話： 傳真： 認證實驗室：是否 發出日期： A.1 太陽能家用熱水系統之說明 (請詳述 ) A.1.1 製造廠商 製造廠商名稱： 地址： A.1.2 型式 系統型式： 序號： A.1.3 系統分類 熱虹吸 強制 直接 間接 開放 開口 密閉 充滿 回排 排出 遠端儲存 緊密結合
41、集熱器儲存 整體集熱器儲存 其他 (請詳述 ) A.1.4 熱傳流體 類型： 水 /乙二醇 (抗凍劑 )混合物，乙二醇濃度： % 油 冷媒 空氣 其他 (請詳述 )： 規格： 總流體全量： 公斤 (kg) 可採用之替代流體： 16 CNS 15125-3, K 8029-3 A.1.5 抗凍劑 抗凍保護 是否 其他： A.1.6 集熱器系統 系統中集熱器數量： 全部集熱器總面積： 平方公尺 (m2) A.1.7 集熱器設計 類別 平板式 真空管式 其他 (請詳述 )： 總面積： 平方公尺 (m2) 開口面積： 平方公尺 (m2) 吸收面積： 平方公尺 (m2) 面蓋數： 面蓋材質： 面蓋厚度：
42、 公釐 (mm) 隔熱材質： 隔熱厚度： 公釐 (mm) 管套材質： 未含流體之集熱器重量： 公斤 (kg) 整體規模： 公釐 (mm) A.1.8 吸收器 材質： 構造型式： 表面處理： 管 (道 )數： 管直徑 /管長度： 公釐 (mm) 管 (道 )間距： 公釐 (mm) 17 CNS 15125-3, K 8029-3A.1.9 儲存槽 製造廠商： 型式： 容積： 公升 (L) 外槽直徑： 公尺 (m) 外槽長度： 公尺 (m) 隔熱材質： 隔熱厚度： 公釐 (mm) 熱交換器類型： 螺旋管 直管 雙層套 (管 ) 其他 (請詳述 ) A.1.10 泵 製造廠商： 型式： 等級： 瓦特
43、 (W) 轉速： 轉 /分 (rpm) A.1.11 集熱器 製造廠商： 型式： A.1.12 系統架構圖 18 CNS 15125-3, K 8029-3 A.1.13 集熱器與儲存槽間連接管 直徑： 公釐 (mm) 長度： 公尺 (m) 隔熱材質： 隔熱厚度： 公釐 (mm) A.1.14 系統數據 集熱器傾斜角： 度 (degrees) 集熱器迴路流率： 公升 /秒 (L/sec) 控制器設定： A.1.15 系統設計註解 A.1.16 系統照片 19 CNS 15125-3, K 8029-3A.2 系統性能試驗 A.2.1 試驗迴路架構圖 A.2.2 試驗配置照片 20 CNS 15
44、125-3, K 8029-3 A.2.3 系統性能試驗結果與導出數據 試驗結果與導衍資料應記錄於表 A.1 緯度： 集熱器方位角： 經度： 集熱器傾斜角： 表 A.1 量測資料 導出資料 試驗量測編號 ta H MJ/m2QL,S MJ td tmain QAUX,SMJ SLSAUXSLQQQf,=SLQH,te SLedQtt,/MJ 試驗結果包含太陽能貢獻於負荷， f, H/QL,S與 (td te)/QL,S的每日數值。具輔助能源之太陽能熱水系統的性能可以下列方程式表示： SLedSLSLedQttaQHQttaaf,3,21+= (A.1) 系統之係數 a1,a2與 a3將由試驗結
45、果採用最小平方修正法決定之。 (參照第8.2 節 )。 a1= a2= a3= A.2.4 無太陽照射時之容量 評估輔助加熱器於無太陽照射試驗之結果，應依表 A.2 填寫。 表 A.2 輔助加熱器之無太陽照射評估 參數 單位 數值 負荷 QL,NS(由製造廠商詳述 ) MJ/day 輔助能量消耗， QAUX,NSMJ/day平均傳遞溫度， td 平均環境溫度， ta21 CNS 15125-3, K 8029-3附錄 B 年度性能預測之格式表 性能試驗單位： 地址： 日期：電話： B.1 太陽能家用熱水系統之敘述 B.1.1 系統與製造廠商之名稱 B.1.2 系統序號 B.1.3 系統分類 (
46、依第 5 節定義之屬性 ) B.1.4 集熱器 型式： 開口面積： 總面積： B.1.5 儲存槽 製造廠商： 型式： 體積： 公升 (L) 輔助加熱器等級： 仟瓦 (kW) 加熱器之時間週期： B.2 系統之年度性能 B.2.1 進行預測之位置： 地點： 緯度： 經度： B.2.2 預測所參照之氣候資料與熱水負荷 氣候資料參照： 月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Hh(MJ/m2) Htilt(MJ/m2) tmain() ta() td() Vc(L) QL,S(MJ/day) 備考：符號定義請參照附錄 B.3 22 CNS 15125-3, K 8029-3 B.2.
47、4 與傳統式水加熱器相較省能之預測 月 1 2 3 456789101 12 年度 H/QL,S(td te) QL,Sf 方程式 (2) QAUX,S MJ；方程式 (3)或(4) (1) QAUX,NS(MJ；參照附錄 C) fr方程式 (5) 備考：符號定義請參見附錄 B.3 註 (1) 對槽內電子加熱式採用第 8.2節之方程式 (3)；對油料加熱式採用第 8.2節之方程式 (4)B.3 符號 下列符號適用於第 B.2 節之試驗報告表單。 f 以太陽能加熱之每日熱水負荷供給的月平均分數； fr節能月分數參照第 8.2 節之方程式 (5)； H 於集熱器開口每日太陽照射強度 (輻射曝露量
48、)之月平均， MJ/m2； Hh於水平面每日太陽照射強度之月平均， MJ/m2； Htilt月平均每日太陽照射強度於傾斜面， MJ/m2； QAUX,S 每月太陽能熱水器之輔助能源使用， MJ/day； QAUX,NS每月傳統熱水器之輔助能源使用， MJ/day； QL,S由系統而得之可用能源， MJ/day； ta每月能量周圍環境空氣溫度，； td由負荷釋出之平均水溫，； te有效地熱槽溫度，； tmain月平均冷水供給溫度，； Vc每日熱水消耗之月平均體積， L。 23 CNS 15125-3, K 8029-3附錄 C 傳統熱水器能量消耗 C.1 一般事項 為了計算藉由太陽能熱水器 而節省之能源購買，傳統熱水器的能量使用必須被定義。傳統熱水器能量使用為負荷，系統設計與環境條件之函數。已知典型數值如下。 C.2 電子式熱水器 (儲存 ) 電力消耗以方程式 (C.1)表示，單位為 MJ/day。 QAUX,NS=QL+UA(td t
