2022相变式储热装置储热性能衰减试验规程

相变式储热装置储热性能衰减试验规程 目 次 前 言 II 引 言 III 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 1 4 总则 2 4.1 测试样机要求 2 4.2 储热过程 2 4.3 释热过程 2 5 测试系统要求 3 5.1 测试系统配置 3 5.2 测试仪表 4 6 试验步骤 5 6.1 概述 5 6.2 预备试验 5 6.3 基准试验 5 6.4 性能衰减试验 6 7 试验方法 6 7.1 储热试验 6 7.2 释热试验 6 8 指标计算 6 8.1 储热量 7 8.2 额定储热量 7 8.3 释热量 7 8.4 额定释热量 7 8.5 释储热量比 8 8.6 额定释储热量比 8 8.7 储热性能衰减率 8 9 测试报告 8 附 录 A （资料性） 测试报告规范 9 I 相变式储热装置储热性能衰减试验规程 1 范围 本文件规定了相变式储热装置储热性能衰减的测试系统要求、试验步骤、试验方法、指标计算和测试报告要求。 本文件适用于相变温度在40℃ ~ 150℃范围内的储热装置。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 18660 封闭管道中导电液体流量的测量 电磁流量计的使用方法 GB/T 19901 温度计检测元件的金属套管 实用尺寸 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 储热性能衰减 performance attenuation of thermal storage 储热装置多次循环储热/释热后，由于相分离等因素造成额定释热量下降的现象。 3.2 储热装置额定上限温度 rated upper limit temperature 用于确定储热装置释热开始状态和储热结束状态的温度点。 注：是指储热装置内储热材料的温度，由储热装置生产厂家提供。 3.3 储热装置额定下限温度 rated lower limit temperature 用于确定储热装置储热开始状态和释热结束状态的温度点。 注：是指储热装置内储热材料的温度，定为40℃。 3.4 额定储热量 rated heat stored 额定工况下，储热装置从储热过程起点到储热过程终点所吸收的热量。 1 3.5 额定释热量 rated heat released 额定工况下，储热装置从释热过程起点到释热过程终点所释放的热量。 3.6 额定释储热量比 the ratio of rated heat released to rated heat stored 额定释热量与额定储热量的比值。 3.7 储热性能衰减率 performance attenuation rate of thermal storage 额定释热量与第N次释热试验的释热量的差值与额定释热量的比值。 3.8 熔化点温度 melting point temperature 储热材料开始熔化时的温度。 3.9 凝固点温度 freezing point temperature 储热材料开始凝固时的温度。 4 总则 4.1 测试样机要求 4.1.1 送检厂家提供样机时应在要求的部位预先设置测温用盲管，盲管尺寸应符合 GB/T 19901 要求。 4.1.2 送检样机应采取相应的强化换热措施，缩短储热和释热过程的时间。 4.2 储热过程 4.2.1 储热过程中，从储热过程起点开始，若储热材料温度达到储热装置额定上限温度时不超过 8h，则储热材料温度达到储热装置额定上限温度时为储热过程终点；否则，8h 时为储热过程终点。 4.2.2 送检样机应保证储热过程结束时，样机内点所有测点（按 5.2.2.3 布置）均应至少高于储热材料熔化点温度。 4.3 释热过程 4.3.1 释热过程中，从释热过程起点开始，若储热材料温度下降到储热装置额定下限温度时不超过16h，则储热材料温度下降到储热装置额定下限温度时为释热过程终点；否则，16h 时为释热过程终点。 4.3.2 送检样机应保证释热过程结束时，样机内点所有测点（按 5.2.2.3 布置）均应至少低于储热材料凝固点温度。 2 5 测试系统要求 5.1 测试系统配置 5.1.1 相变储热装置性能衰减试验系统由管道加热器、风冷器、水箱、水泵、管道、阀门、测试仪表以及待测储热装置组成，示意图见图 1。 标引序号说明： 1——流量计； 2——初级加热器； 3——水箱； 4——水泵； 5——管道加热器； 6——管道加热器旁路门； 7——管道加热器出口门； 8、9、11——温度仪表； 10——储热装置； 12——储热装置旁路门； 13——风冷器； 14——风冷器旁路门； 15——风冷器出口门； 16——储热装置进口门； 17——储热装置出口门。 图1 测试系统示意图 3 5.1.2 测试系统管道加热器应具备自动调节功能，能够根据进水温度自动调节加热功率，保证出水温度相对稳定。 5.1.3 测试系统管道应采取保温措施，保证管道保温材料表面温度不高于环境温度 30℃。 5.2 测试仪表 5.2.1 一般性要求 测试系统所用的计量仪表应经国家法定的计量检测机构检测，并在有效期限内。 5.2.2 温度测试仪表 5.2.2.1 温度测试仪表的精度和分辨率应不低于表 1 的要求。 表1 温度测试仪表的要求 序号 项目 数值 1 精度 ±0.1℃ 2 分辨率 0.05℃ 5.2.2.2 测量储热装置进出口水温的温度仪表应采取浸入式安装，测温仪表应与管道中心线垂直或成45°角，插入深度应处在管道中心线，插入方向应与水流方向垂直或逆向，见图 2。温度测试仪表安装位置应接近储热装置，距离储热装置进出口距离不应大于 30cm。 图 2 储热装置进出口温度测点安装图 5.2.2.3 储热材料温度测点应布置在远离换热管束处换热热阻最大的地方，测点总数不少于 9 个，应布置在储热装置内部的 8 个角点和中心点，详见图 3。 4 图 3 储热装置温度测点布置示意图 5.2.3 流量测试仪表 5.2.3.1 流量测试仪表应采用电磁流量计，精度不低于 0.5 级，安装使用时应满足 GB/T 18660 的要求。 5.2.3.2 为提高流量测量准确度，避免紊流影响，流量计应安装在直管段上，并保证流量计前面至少有 10D 的直管段，后面至少有 5D 的直管段。 6 试验步骤 6.1 概述 整个试验分为预备试验、基准试验和性能衰减试验三个步骤，预备试验用于为基准试验做准备，基准试验用于确定储热装置的额定性能参数，性能衰减试验用于测试储热装置性能随储释热循环次数增加而衰减的速度和幅度。 6.2 预备试验 6.2.1 进行储热装置储热性能衰减试验前，应具备以下资料： a) 储热材料相变点温度； b) 储热装置额定上限温度； c) 储热装置经济流量。 6.2.2 预备试验应至少进行 2 次，每次均应包含储热、释热一个完整的循环过程。 6.2.3 预备试验储热过程中，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为储热过程起点，储热材料温度达到储热装置额定上限温度的时刻作为储热过程终点。 6.2.4 预备试验释热过程中，储热材料温度达到储热装置额定上限温度的时刻作为释热过程起点，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为释热过程起点。 6.2.5 预备试验按照第 7 章中规定的方法进行。 6.3 基准试验 6.3.1 基准试验应至少进行 3 次，以多次试验的平均数据确定储热装置的额定储热量和额定释热量。 5 6.3.2 基准试验储热过程中，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为储热过程起点，储热材料温度达到储热装置额定上限温度的时刻作为储热过程终点。 6.3.3 基准试验释热过程中，储热材料温度达到储热装置额定上限温度的时刻作为释热过程起点，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为释热过程起点。 6.3.4 基准试验按照第 7 章中规定的方法进行。 6.4 性能衰减试验 6.4.1 性能衰减试验分为循环试验和节点性能衰减试验，将第 30 的整数倍次性能衰减试验定为节点性能衰减试验，试验完成 600 次时停止。 6.4.2 循环试验按第 7 章中规定的方法进行。第一次循环试验，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为储热过程起点，储热材料温度达到熔化点温度作为储热终点，开始释热过程，储热材料温度达到凝固点温度作为释热过程终点，进行下一次循环试验。循环试验不计算储热量和释热量。 6.4.3 节点性能衰减试验储热过程中，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为储热过程起点，储热材料温度达到储热装置额定上限温度的时刻作为储热过程终点。 6.4.4 节点性能衰减试验释热过程中，储热材料温度达到储热装置额定上限温度的时刻作为释热过程起点，储热材料温度达到储热装置额定下限温度的时刻作为释热过程起点。 6.4.5 节点性能衰减试验按照第 7 章中规定的方法进行，应计算储热量和释热量。 7 试验方法 7.1 储热试验 7.1.1 进行试验前用检查试验系统，确保管道无泄漏现象。 7.1.2 检查储热装置内部温度测点，确保所有温度测点中最低的温度低于 40℃。 7.1.3 打开阀门 7、14、16，关闭阀门 6、12、15，开启水泵，按厂家参数设定储热装置经济流量和储热装置入口水温。 7.1.4 以 1 次/min 的频率测量水流量、储热装置进出口温度和储热装置内部温度。 7.1.5 当储热装置内部多个温度测点中最高的温度测点达到储热过程起点温度时记录该时刻 t0，作为储热工况的开始时刻；当储热装置内部多个温度测点中最低的温度测点达到储热过程终点温度时记录该时刻 t1，作为额定储热工况的结束时刻。 7.1.6 结束后继续加热 5min，并继续测量和记录数据。 7.2 释热试验 7.2.1 打开阀门 6、14，关闭阀门 7、15，开启风冷器和水泵，直至储热装置进口温度降低到 35℃。调节风冷器，保持储热装置进水温度不高于 35℃。 7.2.2 以 1 次/min 的频率测量水流量、储热装置进出口温度和储热装置内部温度。 7.2.3 当储热装置内部多个温度测点中最低的温度测点减低到释热过程起点温度时记录该时刻 t2，作为释热工况的开始时刻；当储热装置内部多个温度测点中最高的温度测点降低到释热过程终点温度时记录该时刻 t3，作为释热工况的结束时刻。 7.2.4 结束后继续冷却 5min，并继续测量和记录数据。 8 指标计算 6 8.1 储热量 储热量按式（1）计算： Qx  N = ∑ i=1  miCp(T1i–T2i)×60 （1） 3600 式中：  Qx ——储热量，kWh； i=1——储热过程起点的第1分钟； i=N——储热过程终点的最后1分钟； mi ——第i