29
A 1621 : 2020
θin
θin
図D.2−並列時の外部加熱装置接続方法
図D.3−直列時の外部加熱装置接続方法
――――― [JIS A 1621 pdf 31] ―――――
30
A 1621 : 2020
D.3 集熱効率式から求める方法
D.3.1 並列接続の場合
集熱器の瞬時集熱効率ηは次式で表される。
Δ
b0 b1
I
Q
また,ηと集熱量Qとの関係は,η= であることから式(D.1)となる。
I A
Q Δ
b0 b1 (D.1)
I A I
i o
ここで,図D.1に基づいて集熱器1台の場合を考えると,Δ aであることから式(D.1)は式(D.2)
2
となる。
i o
Qb0 IAb1 A a (D.2)
2
一方,集熱量Q=m×Cp×(θo−θi)であるため,式(D.2)から式(D.3)を得る。
o i
m Cp o i b0 I A b1 A b1 A a (D.3)
2
式(D.3)を変形して式(D.4)となり,さらに,式(D.4)をθoについてまとめて出口温度θoの式として式(D.5)
を得る。
m Cp b1 A m Cp b1 A
m Cp o b0 I A b1 A a m Cp i (D.4)
2 2
b1 A b1 A
m Cp m Cp
b0 I A b1 A a 2 b0 I b1 a 2
0 1 i (D.5)
b1 A b1 A m Cp b1 b1 A
m Cp m Cp m Cp
2 2 A 2 2
式(D.5)から,2台目以降だけで考えたときの出口温度θout2'は,式(D.6)となる。
A N 1 b1
M m Cp
b0 I b1 a 2
'
out 2 i(℃) (D.6)
Cp b1 A N 1 b1
M m M m Cp
A N 1 2 2
測定した1台目の出口温度θo1と式(D.6)とから1台目を含めた集熱器全体の出口温度θout(℃)は流量比
率を考慮して式(D.7)となる。
o1 m '
out2 M m
out (D.7)
M
ここに, η : 瞬時集熱効率
b0 : 集熱効率特性線図一次近似の定数
b1 : 集熱効率特性線図一次近似の係数[W/(m2・K)]
Q : 集熱量(kJ/h)
I : 集熱面放射強度(W/m2)
A : 1台の集熱器総面積(m2)
N : 集熱器台数
――――― [JIS A 1621 pdf 32] ―――――
31
A 1621 : 2020
Δθ : 試験体内集熱媒体平均温度と周囲温度との差(K)
M : 集熱媒体総流量(kg/s)
m : 1台目集熱器の流量(kg/s)
Cp : 集熱媒体定圧比熱[kJ/(kg・K)]
θi : 集熱器入口温度(℃)
θo : 集熱器出口温度(℃)
θo1 : 1台目集熱器出口温度(℃)
θout : 集熱器全体の出口温度(℃)
θout2' : 2台目以降だけで考えた時の集熱器出口温度(℃)
θa : 集熱器周囲温度(℃)
D.3.2 直列接続の場合
直接接続の場合,各集熱器を流れる集熱媒体の流量は等しいことから,実測した1台目の集熱器出口温
度θo1から,2台目以降を含めた集熱器全体の出口温度θout(℃)は,式(D.8)によって求める。
A N 1 b1
M Cp
b0 I b1 a 2
out o1 (D.8)
Cp b1 A N 1 b1
M M Cp
A N 1 2 2
ここに, b0 : 集熱効率特性線図一次近似の定数
b1 : 集熱効率特性線図一次近似の係数[W/(m2・K)]
I : 集熱面放射強度(W/m2)
A : 1台の集熱器の集熱器総面積(m2)
N : 集熱器台数
M : 集熱媒体総流量(kg/s)
Cp : 集熱媒体定圧比熱[kJ/(kg・K)]
θo1 : 1台目集熱器出口温度(℃)
θout : 集熱器全体の出口温度(℃)
θa : 集熱器周囲温度(℃)
D.4 1台目の集熱器の集熱量及び流量比から求める方法(並列接続の場合)
1台目の集熱量Q1は,式(D.9)で表される。
Q1=m×(θo1−θi)×Cp (D.9)
式(D.9)から2台目以降だけで考えたときの出口温度θout2'(℃)は,式(D.10)となる。
Q1 N 1
'
out2 in2(D.10)
M m Cp
式(D.10)から1枚目を含めた集熱器全体の出口温度θout(℃)は流量比率を考慮して式(D.11)となる。
o1 m '
out2 M m
out (D.11)
M
ここに, A : 1台の集熱器の集熱器総面積(m2)
N : 集熱器台数
M : 集熱媒体総流量(kg/s)
m : 1台目集熱器の流量(kg/s)
Cp : 集熱媒体定圧比熱[kJ/(kg・K)]
θi : 1台目集熱器入口温度(℃)
θin2 : 2台目集熱器入口温度(℃)
θo1 : 1台目集熱器出口温度(℃)
θout : 集熱器全体の出口温度(℃)
θout2' : 2台目以降だけで考えた時の集熱器出口温度(℃)
――――― [JIS A 1621 pdf 33] ―――――
32
A 1621 : 2020
D.5 集熱器相当外気温度(集熱器環境温度)を使用する方法
D.5.1 集熱量の基礎式
集熱量は式(D.12)による。
b0
Q m Cp Ec I a i m Cp Ec e i (D.12)
b1
集熱器出口温度は,式(D.13)による。
o Q
i (D.13)
m Cp
ここで,
A b1
Ec 1 exp (D.14)
m Cp
b0
e I a(D.15)
b1
ここに, Ec : 集熱器熱交換効率(−)
θe : 集熱器相当外気温度(℃)
θa : 周囲空気温度(℃)
θi : 集熱器入口温度(℃)
θo : 集熱器出口温度(℃)
Q : 集熱器1台当たりの集熱量(W)
A : 集熱器1台当たりの集熱面積(m2)
Cp : 集熱媒体低圧比熱[kJ/(kg・K)]
m : 集熱器1台当たりの流量(kg/s)
I : 集熱面日射量(W/m2)
D.5.2 並列接続の場合
N台の集熱器を並列に接続する。1台当たりの流量は,m(kg/s)とする。
この場合,集熱器1台当たりの集熱量は,式(D.12)で求められる。出口温度は,式(D.13)である。残りの
N−1台の集熱器についても,流量をmとすると,出口温度は式(D.13),集熱量は式(D.12)で計算される。
N台が並列接続された場合の全集熱量QT(W)は,全流量M(kg/s)を用いて,
QT M Cp out in (D.16)
M m (D.17)
1台は測定しているので,残りの集熱面積に相当するヒータの出口温度は集熱器について測定したθout
=θoを目標として,加熱量QH(W)は,次式で示される。
QH M m Cp out in (D.18)
ここに, QT : 全集熱量(W)
QH : ヒータ加熱量(W)
M : 集熱媒体総流量(kg/s)
m : 集熱器1台当たりの流量(kg/s)
Cp : 集熱媒体定圧比熱[kJ/(kg・K)]
θin : 集熱器全体の入口温度(℃)
θout : 集熱器全体の出口温度(℃)
D.5.3 直列接続の場合
N台の集熱器が直列に接続されている場合,各集熱器についての流量はM(kg/s),全集熱面積N・A(m2)
である。これから,全集熱量QT,集熱器出口温度θoutは,式(D.19),(D.21)で示される。
――――― [JIS A 1621 pdf 34] ―――――
33
A 1621 : 2020
QT M Cp EcT e in (D.19)
ここで,
N A b1
EcT 1 exp (D.20)
M Cp
QT
out in (D.21)
M Cp
測定する1台の集熱器についての集熱量は,式(D.12)で求められるので,全集熱量と1台の集熱量との
比pは,
θin=θiから
QT M Cp EcT e in EcT
p (D.22)
Q M Cp Ec e in Ec
となる。
これから,ヒータ加熱量QHは1台の集熱器についての集熱量測定値Qを用いて,式(D.23)で示される。
QH=QT−Q=p×Q−Q=Q×(p−1) (D.23)
また,目標とする出口温度θoutは式(D.24)で示される。
out QH
o (D.24)
M Cp
ここに, QT : 全集熱量(W)
QH : ヒータ加熱量(W)
Q : 1台目の集熱器集熱量(W)
M : 集熱媒体総流量(kg/s)
Cp : 集熱媒体定圧比熱[kJ/(kg・K)]
Ec : 集熱器熱交換効率(−)
EcT : 全集熱器熱交換効率(−)
θe : 集熱器相当外気温度(℃)
θin : 集熱器全体の入口温度(℃)
θout : 集熱器全体の出口温度(℃)
N : 集熱器台数(台)
A : 1台の集熱器総面積(m2/台)
b1 : 集熱効率特性線図一次近似の係数[W/(m2・K)]
p : 直列接続時の集熱量比
D.6 共通
D.6.1 ヒータ制御
a) ヒータ制御は,θout2を目標値としPID制御を行う。このとき,PID制御は,目標値が一定のとき,5
分以内に温度が落ち着くようにする。
b) 放射量がゼロ又はトータル流量MTがゼロのときはヒータ制御を停止し,待機する。
c) IS A 4112の10.1の集熱性能試験を行い,10.1.5.1の集熱効率特性を求め,集熱器1台(日射加熱又は
放射加熱)のときの特性と比較しヒータ制御の妥当性を確認する。
直列接続の場合,入口と出口との温度差はほぼ集熱器の台数分ずつ増えることになり,最終集熱器の出
口に高温サーモが付けられる仕様の場合は,差温制御の温度差に大きな影響を及ぼすことになる。
高温サーモが最終の集熱器の出口につけられているなど,高温サーモの設定値が高いシステムの場合は,
1台目の出口で高温サーモ制御を行うこの試験では集熱ポンプの発停が頻繁になり,システム運転を再現
――――― [JIS A 1621 pdf 35] ―――――
次のページ PDF 36
JIS A 1621:2020の国際規格 ICS 分類一覧
- 27 : エネルギー及び熱伝達工学 > 27.160 : 太陽エネルギー工学
JIS A 1621:2020の関連規格と引用規格一覧
- 規格番号
- 規格名称
- JISA4112:2020
- 太陽集熱器
- JISA4113:2011
- 太陽蓄熱槽
- JISA4113:2021
- 太陽蓄熱槽
- JISB7414:2018
- ガラス製温度計
- JISC1602:2015
- 熱電対
- JISC1605:1955
- 放射線サーベイ・メータ
- JISC1605:1995
- シース熱電対
- JISK2203:2009
- 灯油
- JISS2075:2011
- 家庭用ガス・石油温水機器のモード効率測定法
- JISS2093:2019
- 家庭用ガス燃焼機器の試験方法
- JISZ8703:1983
- 試験場所の標準状態