1

신재생에너지 설비심사세부기준 NR

태양열 집열기

(평판형, 진공관형, 고정집광형)

SH 101 : 2012

평판형진공관형,

고정집광형

제정 ‘03.11.21

개정 ‘05.05.23

개정 ‘06.06.07

개정 ‘07.07.09

개정 ‘09.12.31

개정 ’12.12.28

제정 ‘05.05.23

개정 ‘06.06.07

개정 ‘07.07.09

개정 ‘09.12.31

개정 ’12.12.28

서 문 이 기준은 신에너지및재생에너지개발․이용․보급촉진법 시행규칙 제7조1항[별표1]의 설비인

증심사기준 제2항의 설비심사기준으로 KS B ISO 9806-1 "태양열 집열기 시험방법-제1부:집열창이 부착

된 압력 강하가 발생하는 액체식 집열기의 열적 성능" 및 KS B ISO 9806-2 “태양열 집열기 시험방법-제2부 품질 시험 절차”를 기반으로 작성한 것이다.

1. 적용범위 이 기준은 태양에너지를 열에너지로 변환해서 이용할 수 있도록 제작된 액체식(상변환식

포함) 태양열집열기(이하 “집열기”라 한다) 중 평판형, 진공관형 및 고정집광형 집열기에 적용된다.

2. 정의

2.1 용어의 정의

(1) 평판형 집열기 : 집열면이 평면형상이고, 태양에너지 흡수면적이 태양에너지의 입사면적과 동일한

집열기

(2) 진공관형 집열기 : 흡수판으로부터 열손실을 줄일 목적으로 투과체 내부가 진공으로 된 집열기, 주로 진공관을 투과체로 사용하고 그 내부에 흡수판이 있다.(3) 고정집광형 집열기 : 태양을 추적하지 않고 고정 설치되며, 태양의 복사에너지를 집광하기 위해

CPC(Compound Parabolic Concentrator)반사판을 채용한 집열기

(4) 흡수판 : 입사된 태양에너지를 흡수하여 열에너지로 변환해서 집열매체로 전달하는 부분

(5) 투과체 흡수판을 보호하면서 태양에너지를 투과시켜 흡수판에 전달하기 위한 투명한 부분.(6) 반사체(반사판) 태양복사일사를 반사시켜 흡수판으로 보내기 위해 사용되는 재료

(7) 집광체 : 렌즈나 곡면 또는 판형 모양의 반사체를 이용하여 광학적으로 태양복사일사를 흡수판에 모

으는 부분.(8) 집열기 전면적 : 집열기의 돌출부를 제외한 외장을 포함한 투영면적.(9) 유효집열면적(투과면적) : 집열기에서 태양에너지가 입사되어 통과하는 투영면적으로, 투과면적과

반사체의 면적을 포함한다. 단, 집광을 위해 곡률을 고려한 CPC반사판 외 평면형상의 반사판을 채용한

경우는 제외한다. <부록> “집열기 면적 계산 요령” 참조

(10) 흡수면적 : 집열기의 흡수판의 투영면적

2

2.2 기호와 단위

, 상태의 열손실계수 Wm-2K-1

열손실 계수의 의 온도 상관성 Wm-2K-2

집열기의 흡수부 면적 m2

집열기의 투과부 면적(투과면적) m2

집열기 전면적 m2

광학적 대기 질량

집열효율 계수(바람 상관성) m-1s

입사각수정계수 모델식의 상수

, 상태의 열손실계수 Wm-2K-1

집열효율 계수 Wsm-3K-1

, 상태의 열손실계수 Wm-2K-1

열손실 계수의 온도 상관성 Wm-2K-2

열손실 계수의 풍속 상관성 Jm-3K-1

열손실 계수의 하늘 온도 의존성 Wm-2K-1

유효 열용량 Jm-2K-1

최고효율에서의 바람 상관성 sm-1

열전달 유체의 비열 Jkg-1K-1

집열기의 유효 열용량 JK-1

일자 YYMMDD

장파 복사량( > 3 m) Wm-2

옥외 경사면 상의 장파 복사량 Wm-2

장파 복사량 Wm-2

복사 투영계수

′ 집열 효율계수

천공 일사량(일사계 수감부 상부 180도 반구상) Wm-2

집열면 전일사량 Wm-2

″ 순 복사량(net irradians : 입사에너지와 반사된 에너지의 총복사량) Wm-2

직달일사량 Wm-2

3

산란일사량 Wm-2

지방시

입사각수정계수

직달일사에 대한 입사각수정계수

산란일사에 대한 입사각수정계수

집열기 종축에 대한 입사각수정계수

집열기 횡축에 대한 입사각수정계수

집열기의 열전달 유체(열매체) 질량 kg

열전달 유체(열매체)의 유량 kgs-1

집열기의 순간 취득열량 W

집열기의 순간 열손실량 W

안전계수

시간

외기온도, 집열기 주위 대기온도 °C

대기 이슬점 온도 °C

집열기 열전달 유체(열매체)의 출구온도 °C

집열기 열전달 유체(열매체)의 입구온도 °C

집열기 열전달 유체(열매체)의 평균온도 °C

대기 온도 °C

집열기 정체온도 °C

절대 온도 K

주위 또는 주변 공기 온도 °C

수정온도차(

) m2KW-1

대기 온도 K

에 상관하여 측정된 집열기의 전체 열손실계수 Wm-2K-1

집열기의 흡수판 평균온도 에 대한 집열기의 전체 열손실계수 Wm-2K-1

주변 공기 속도 ms-1

집열기의 유체 용량 m3

열매체의 집열기 입구와 출구 간 압력차(입,출구 차압) Pa

4

시간 간격 s

집열기 열매체의 입,출구 온도차( ) K

일사 흡수율

집열면의 경사각 도

집열면의 방위각 도

반구상(천공) 복사에너지 방사량

태양의 시간각 도

입사각 도

위도 도

태양에너지 파장 mm

에 관한 집열 효율

집열기의 최고 집열 효율( = 0에서 )

스테판-볼츠만 상수 Wm-2K-4

집열기 열전달 유체(열매체)의 밀도 kgm-3

집열기 시간정수 s

투과율

유효 투과흡수율

산란일사에 대한 유효 투과흡수율

법선면 일사에 대한 투과흡수율

입사각 에서의 직달일사에 대한 투과흡수율

3. 집열기 분류

(1) 집열기의 분류는 특성에 따라 표 1과 같이 분류된다.

특성구 분

a b c

1

2

3

4

투과체

평판형

액체식

금속재

비투과체

진공관

상변화식

유기재

고정집광형

공기식

5 전면적

표 1 태양열 집열기 분류

5

3.1 특성 1투과체의 유 무에 따라 투과체 집열기, 비투과체 집열기로 구분한다.

3.2 특성 2집열기의 흡열부의 상태에 따라 평판형, 진공관, 고정집광형(진공관에 CPC반사판 채용)으로 구분한다.

3.3 특성 3흡열부의 재질에 따라 금속재, 유기재로 구분한다.

3.4 특성 4사용 열매체에 따라 액체식, 상변화식, 공기식으로 구분한다.

3.5 특성 5집열기의 면적에 따라 구분한다.

3.6 호칭

(1. 적용범위)의 규정에 따라 이 심사기준에서 집열기는 특성 2, 특성 3, 특성 4 및 특성 5에 따라 다음

과 같은 기준으로 호칭한다. 단, ( )안의 호칭은 필요에 따라 생략할 수 있다.특성 2 (특성 3, 특성 5, 특성 4)

예) 평판형집열기, 진공관 상변화식 집열기 등

3.7 시리즈 계열품

이 심사기준의 시험 및 평가기준은 3. 집열기 분류에 따라 면적별 구분까지 포함하여 모델별로 심사대

상이 되나, 동일한 품질과 시험결과를 예상할 수 있는 같은 재질과 같은 설계에 따른 시리즈계열의 집

열기군의 경우, 집열면적에 대한 제한 없이 한 품목으로 간주하여 심사할 수 있다.

3.7.1 시리즈 계열품 신청

인증신청자는 인증신청 시 시리즈 계열품에 대한 상세 설계사양과 사이즈별 모델 수를 기재하고, 인증

기관 및 성능검사기관은 공장심사 및 성능검사 시 시리즈 계열품 기재내역을 확인하여야 한다.

3.7.1.1 진공관, 고정집광형 집열기

1) 같은 구조의 매니폴드를 사용한다. 시리즈 계열품 인정은 매니폴드 사이즈별로 3모델 이내로 한다.2) 작동방식(열매체, 주관 및 지관의 구조 기타)과 설계가 동일해야 한다.3) 진공관은 동일해야 하고, 배치 간격도 동일해야 한다.4) 고정집광형의 경우 CPC반사판의 재질과 장착구조가 같아야 한다.

3.7.1.2 평판형 집열기

1) 전면적 6 m2 이상에 대해 적용하되, 사이즈별로 3모델 이내로 한다.2) 투과체, 흡열판, 단열재, 집열관(주관, 지관) 등 집열기를 구성하는 재료와 사양이 동일해야 한다.3) 지관의 배치간격, 열매체 유로의 설계 등이 동일해야 한다.

6

3.7.1.3 시리즈 계열품 대표 시료

1) 평판형 집열기는 전면적 6 m2 이내의 규격으로 한다.2) 진공관 집열기는 매니폴드 길이 2 m 이내, 전면적 3 m2 이내의 규격으로 한다.

4. 평가기준(요구조건)4.1 성능 집열기의 성능은 표 2에 적합하여야 한다.

항 목 성 능 시험방법

집열기

열성능

시간정수 (1) 출력(투과면적) : 평판형 : 530 Wm-2, 진공관형 : 560 Wm-2 이상.

(일사량 1000 Wm-2 하에서 작동온도 0 ℃ ~ 80 ℃ 범위의 평균)

(2) 집열량(전면적) : 7.64 MJm-2 이상.

(일일일사량 21 MJm-2, 작동온도 30 ℃ 조건)

6.1.6

집열성능 6.1.4

입사각수정계수 6.1.7

압력손실 압력손실 특성 선도가 표시되어 있을 것.(상변화식은 제외) 6.1.9

품

질

시

험

정압누설 (1) 열매체의 누설이 없을 것.

(2) 정압누설시험 시 압력강하가 1 % 이내일 것.

(3) 투과체의 변색이나 파손이 없을 것.

(4) 투과체의 결로현상이 투과면적 대비 1 % 이내일 것.

(5) 투과체와 틀 사이의 봉입재 돌출이 3 mm 이내일 것

(7) 투과체와 틀 사이의 틈이 3 mm 이내일 것.

(8) 흡수판 피막의 변질이 없을 것.

(9) 흡수판과 도관 사이의 틈이 없을 것.

(10) 단열재의 변형이 없고, 부풀림 등이 3 mm 이내일 것.

(11) 집열기 내부에 수분이 침투하여 단열재가 젖지 않을 것.

(12) 집열기의 구조변형이나 구성품의 파손 및 손상이 없을 것.

(13) 시험 중 이상소음의 발생 또는 진동이 없을 것.

(14) 반사체 피막의 변질이 없을 것.(고정집광형)

(15) 집열관 및 반사체의 교체가 가능한 구조이어야 한다.(진공관형)

5.2

고온저항 5.3

노출시험 5.4

시수분무 5.5

냉수주입 5.6

빗물침투 5.7

내 동 결 5.8

구조체 강도 5.9

투과체 내충격 5.10

해체검사 이상 유무가 없을 것. 5.11

표 2 집열기의 성능

4.2 구조 및 겉모양

구조 및 겉모양은 다음 각 항에 적합하여야 한다.(1) 사용 중 열매체가 누설되지 않는 구조이어야 한다.(2) 각 부분은 사용 상 충분한 강도를 가져야 한다.(3) 열매체의 출입이 용이한 구조이어야 한다.

7

(4) 배관접속부는 외부배관과 용이하게 접속되는 구조이어야 한다.(5) 동파가 방지될 수 있는 구조이어야 한다.(6) 사용 중 소음 및 진동을 내지 않는 구조이어야 한다.(7) 흡수판과 집열관(지관)은 용접 혹은 압착되어 이탈 및 틈이 없는 구조이어야 한다.(8) 빗물의 침입이 없고 바람 등으로 이동되지 않으며 점검 및 보수가 용이한 구조이어야 한다.(9) 부식 및 녹방지를 위해 방청처리를 하여야 한다.(10) 마감상태 등 겉모양이 미관 상 심각할 정도로 거칠지 않아야 한다.주2)(11) 진공관형 집열기는 집열관 및 반사체의 교체가 가능한 구조이어야 한다.주2)(12) 진공관 집열관 내에는 흡기제(getter)를 장착하여야 한다.(13) 집열기의 모든 부품은 설치과정에서나 외기조건(태풍, 적설 등)하에서 그 형상이 변화되지 않을 정

도의 충분한 구조적 강도를 지녀야 한다.

4.3 재료

집열기의 제료는 다음 각 항을 만족하여야 한다.(1) 집열기에 사용되는 모든 부품은 각 부의 목적에 적합한 KS제품 또는 동등 이상의 품질을 갖는 것으

로 내구성 및 강도에 이상이 없어야 한다.(2) 태양복사일사에 노출되는 재료는 자외선 등 내후성이 있는 재료를 사용해야 한다.(3) 투과체에 사용되는 재료는 투과율이 우수해야 하고 예상되는 내부의 최고온도에 견뎌야 하며, 충분

한 강도를 지니는 재료를 사용해야 한다. 또한 먼지 등에 대한 청소가 가능하여야 한다.(4) 단열재는 단열재에 접하는 온도에 견딜 수 있어야 하며, 집열기의 성능에 심각한 영향을 주는 가스

발생 등의 반응이 없어야 한다. (5) 외장재는 부식이 없는 재료거나 부식방지 코팅 처리되어야 하며, 내후성이 있는 재료를 사용하여야

한다.주3)(6) 반사체는 반사율이 높아야 하며, 시간 경과에 따른 반사율 저하가 적으며, 청소가 용이해야 한다.

5 집열기의 품질시험

5.1 일반

(1) 시험은 표 3에 나타난 순서에 따라 실시한다. 시험 순서의 변경은 의뢰자와 평가기관 및 시험기관의

협의로 가능하며, 시험결과와 함께 제출되어야 하고 변경사유를 제시하여야 한다. (2) 시험종류에 따라, 어떤 시험은 집열기의 일부분을 변경하여 처리해야 할 경우가 있다. 예를 들어 흡

수판에 온도센서를 부착하기 위해 집열기의 바닥면에 구멍을 뚫어야 하는 경우도 있다. 이러한 경우 발

생된 손상부분이 시험의 결과에 영향을 주지 않도록 조치해야 한다.(3) 재료 심사

(표 3)의 시험절차에 의해 입증할 수 없는 각 부품의 재질과 관련한 부분은 서류로 제출되어 평가되어야

한다.(투과체, 흡수판, 열매체관, 단열재 등)

8

절 차 관계조항 시험

1 5.2 정압누설

2 5.3 고온 저항1)(빈쪼이기)

3 5.4 노출시험

4 5.5 외부 열충격2)(시수분무)

5 5.6 내부 열충격2)(냉수주입)

6 5.7 빗물 침투3)

7 5.8 내동결4)

8 5.2 정압누설(재시험)

9 5.9 구조체 강도

10 6 열 성능

11 5.10 투과체의 내충격

12 5.11 최종 검사

1) 유기재료 흡수판의 고온저항 시험은 정압누설 시험 이전에 집열기 정체온도(최대작동온도)를알아보기 위해 먼저 실시되어야 한다.

2) 두 가지 내 외부 열 충격 시험은 실외시험 하에서 고온저항 시험과 겸하여 실시될 수 있다.

3) 빗물침투 시험은 투과체가 있는 집열기에 대해서만 실시 한다.

4) 내동결 시험은 동결저항력이 요구되는 집열기에 대해서만 실시 한다.

표 3 시험절차

주의 : 이 절차는 추천사항으로 시험비용 및 시간 절약을 고려하여 결정된 것임. 각 시험 중 발생한

문제점들은 그 다음 시험의 결과에 반영될 수도 있다.

5.2 내압시험(정압누설시험)5.2.1 금속 흡수판

5.2.1.1 목적

내압 시험은 집열기 작동 중, 흡수판의 지관이 받는 압력을 견딜 수 있는 정도를 확인하기 위해서이다.

5.2.1.2 장치 및 절차

(1) 시험장치는 (그림 1)과 같이 수압식 압력원(hydraulic pressure source-펌프, 고압탱크 등), 안전변, 공기

빼기 밸브와 5 % 이상의 정확성을 가진 압력계로 구성된다.(2) 집열기를 가압하기 전에 공기빼기 밸브를 사용하여 공기를 빼낸다.(3) 집열기는 상온에서 물로 채워져야 하고, 시험압으로 일정시간 가압되어야 한다(5.2.1.3.2 참조). 압력

은 흡수판의 부품 변형 및 파손에 대한 검사가 진행되는 동안 유지되어야 한다.

그림 1 금속 흡수판을 가진 집열기의 정압누설 시험

1 수압식 압력원 2. 안전변 3. 압력계 4. 열매체 출구 주관 봉입, 5. 집열기 6. 공기빼기 밸브

9

5.2.1.3 시험조건

5.2.1.3.1 온도

금속 흡수판은 5 ℃～30 ℃ 범위의 외기온도 조건에서 가압되어야 한다.(5.2.1.3.2 참조) 5.2.1.3.2 압력

시험압은 제작자가 제시한 최대 작동압력의 1.5배가 되어야 하며 15분간 유지되어야 한다.

5.2.1.4 시험결과 확인

집열기의 누수 및 부품 변형(팽창, 비틀림 등)에 대해 조사한다. 검사결과는 사용된 압력값과 온도, 시험

시간과 함께 보고되어야 한다.

5.2.2 비금속 흡수판(플라스틱, 천연고무 등 가소체나 탄성체)5.2.2.1 목적

비금속 흡수판의 경우, 집열기 작동 중 최대작동온도 하에서 견딜 수 있는 압력의 정도를 확인하기 위

해서이다. 시험은 비금속 흡수판의 압력저항이 온도 증가와 반비례 관계이기 때문에 흡수판을 최대작동

온도로 상승시킨 상태에서 수행되어야 한다.

5.2.2.2 장치 및 절차

5.2.2.2.1 일반

(1) 장치는 수압식 또는 공기식 압력원과, 필요한 시험온도로 흡수판을 가열하는 장치로 구성된다. 흡수

판을 가열하기 위하여 인공태양을 사용할 경우, 인공태양의 특성은 태양열집열기 효율시험에 사용된 인

공광원의 특성과 비슷해야 한다. (2) 온도센서는 시험 중 온도감지를 위해 흡수판에 부착되어야 한다. 센서는 흡수판 높이(길이)에서 2/3 지점, 너비(폭)에서 중간(전체의 중간이면서 지관이 있을 경우 지관과 지관의 중간)에 위치해야 하고, 흡수판의 열전달이 잘되는 위치에 단단히 고정시켜야 한다. 센서는 태양복사일사에 직접 노출되지 않아야

한다.(3) 5.2.2.3에서 언급한 시험조건이 시험 전 30분과 시험 중, 전 시간에 걸쳐 유지되어야 한다. 흡수판의 압력은 5.2.2.3에서 규정된 상태에서 가압되어야 하고, 흡수판은 각 압력증가 단계별로 부품, 변형, 파열에 대해 조사되어야 한다. 압력은 흡수판이 검사되는 동안 유지되어야 한다.주의 : 시험 중 예기치 못할 폭발에 대비하여 시험자의 안전을 도모할 수 있는 조치가 있어야 한다.

5.2.2.2.2 투과체가 없는 집열기에 사용되는 비금속 흡수판(시험온도 ≤ < 90 ℃)최대 시험온도가 90 ℃ 이하일 때, 흡수판을 가열된 온수 욕조에 담아 시험할 수 있다. 흡수판을 가압할

유체 공급회로는 안전밸브, 공기빼기 밸브(필요할 경우)와 5% 이상의 정확성을 가진 압력계로 구성된다

(그림 2 참조).

5.2.2.2.3 기름류 유체를 사용하는 비금속 흡수판(시험 온도 >90 ℃)시험온도가 90 ℃를 초과할 경우, 흡수판은 별도의 가열조 없이 고온의 열매체회로(hot oil circuit)를 이

용하여 가압함으로서 시험될 수 있다(그림 3 참조). 고온의 열매체회로는 안전변, 공기빼기 밸브, 5 % 이상의 정확도를 가진 압력계로 구성된다.

10

그림 2 투과체가 없는 비금속 흡수판을 가진 집열기의 정압누설시험 장치

1. 가압원 2. 안전변 3. 압력계 4. 비금속 흡수판 5. 가열조

6. 공기빼기 밸브 7. 흡수판에 부착한 온도센서

그림 3 고온 유체를 사용하는 비금속 흡수판의 정압누설 시험

1. 공기빼기 밸브 2. 주관 출구 일부 봉입 3. 집열기 4. 압력계

5. 흡수판 부착한 온도센서 6. 열매체 가열기 7. 온도센서 8. 펌프9. 고온 열매체 가압원 10.안전변

단, 흡수판의 가열방법은 상기의 방법 외에도 다음의 방법 중 하나를 선택해도 좋다. (1) 열매체회로에 가열기를 연결

(2) 인공태양에 노출시켜 전체 집열기를 가열

(3) 실외의 자연태양광에 노출시켜 전체 집열기를 가열

주의 : 시험 중 예기치 못할 폭발에 대비하여 시험자의 안전을 도모할 수 있는 조치가 있어야 한다.

5.2.2.3 시험조건.5.2.2.3.1 온도

(1)비금속으로 만들어진 흡수판의 경우, 시험 온도는 흡수판이 정체온도에 도달할 때까지의 가열되어야

한다.

11

(2)시험은 다음의 (표 4)에 주어진 조건하에서 수행되어야 한다.(3) 시험온도의 결정은 다음 중 하나를 택한다. ① 측정된 집열기 성능 특성을 사용 하거나

② 고온저항 시험에서 측정된(5.3.3 참조) 집열면의 전일사량 강도(태양복사 또는 인공태양) 및 외기

온도와 흡수판 온도의 평균값으로부터 보간한다.

기상 조건 모든 기상 조건에 대한 값

집열면의 전일사량 강도, G 1000 W/㎡ 이상

외부 공기 온도, ta 30 ℃ 이상

표 4 비금속 흡수판의 정압누설시험 온도를 결정하기 위한 기상 조건

5.2.2.3.2 압력

시험압력은 제작자가 규정한 작동 압력의 1.5배이어야 한다.비금속으로 만들어진 흡수판에 대해, 압력은 약 20 kPa의 시험압력으로 5분간 가압되어야 하며, 시험압

력은 적어도 1시간 동안 유지되어야 한다.

5.2.2.4 시험결과 확인

집열기의 누수, 부품 변형에 대해 검사한다. 온도, 각각의 압력, 시험 기간을 포함하여 사용된 시험절차에 대한 세부사항을 시험결과에 포함한다.

5.3 고온저항 시험(빈쪼이기 시험)5.3.1. 목적

이 시험은 강한 태양복사일사나 고온의 외기조건 하에서, 집열기 투과체(유리 또는 유기재료)의 파손, 손상, 또는 집열기 내부의 가스발생으로 인한 투과체의 침전, 변색 등의 결함여부를 확인하기 위해 수행한

다. 또한 비금속 흡수판의 경우, 흡수판이 녹아내리거나 변형유무를 알아보기 위해 수행한다.

5.3.2 장치 및 절차

(1) 집열기는 실외 또는 인공태양 하에서 시험되어야 한다.(2) 집열기는 열매체가 채워지지 않은 상태로, 열매체 주관의 한쪽은 공기의 순환에 의한 냉각을 막기

위해 봉입하고, 다른 한쪽은 흡수판 내의 공기의 자유로운 팽창이 가능하도록 개방시켜 설치한다(그림 4 참조).(3) 온도센서는 시험 중 온도를 측정하기 위해 흡수판에 부착되어야 한다. 센서는 흡수판 높이의 2/3지점, 너비의 중간에 위치해야 하고, 흡수판의 온도가 잘 감지되는 부위에 단단히 부착시켜야 한다. 이 때

센서는 태양복사에 직접 노출되지 않도록 한다.(4) 시험은 정상상태에 도달한 이후 1시간 이상 지속시켜야 하며, 곧바로 5.3.4에서 언급한 손상에 대해

검사되어야 한다.

주의 : 주2)진공관형 집열기와 같은 구조의 집열기는, 온도센서를 흡수판에 부착하는 것이 어려울 수 있

다. 이 경우 흡수판의 온도를 알아내기 위한 방법으로 흡수판에 온도센서를 부착하는 대신, 시험 기관이

부분적으로 흡수판을 특정 열매체로 채우고, 흡수판을 봉합한 뒤 압력을 측정한다. 흡수판의 내부 압력

과 온도의 관계는 유체의 표준 증기압/온도 관계로부터 알 수 있다.

12

그림 4 빈쪼이기 시험 장치

1. 집열면에 설치된 전일사량계 2. 열매체 입구 주관 봉입 3. 집열기

4. 온도센서 부착(흡수판) 5. 열매체 출구 주관 일부 봉입

6. 태양복사일사(태양 또는 인공태양의 광원) 7. 외기온도 센서

5.3.3. 시험조건

시험 시 외기조건은 표 5와 같아야 한다.

항 목 기상 조건

집열면의 전일사량 강도, G 1000 W/㎡ 이상

외기온도, ta 20~40 ℃

외부 공기 속도 1 m/s 이하

표 5 고온저항 시험에 대한 기상 조건

5.3.4 시험결과 확인

집열기의 열성능저하, 부피수축, 가스누출 및 부품의 변형에 대해 조사한다.

5.3.5 집열기 정체온도 결정

일사량 (=1000 W)과 외기온도 (=30 ℃)에 의한 집열기의 정체온도 는 빈쪼이기 상태에서 집열

기 표면온도가 정체되어 정상상태에 도달했을 때 측정된 일사량 과 외기온도 및 정체온도 에

의하여 다음 식으로 계산할 수 있다.

(식 1)

: 정체온도

: 30℃

13

: 1000 W

: 정상상태 도달 시 측정된 집열면 일사량

: 정상상태 도달 시 측정된 외기온도

: 정상상태 도달 시 측정된 집열기 흡수판 온도

주의 : 정체온도 결정을 위한 데이터는 노출시험 기간 중 정상상태로 간주되는 상태에서 측정된 데이터

의 평균을 취한다.

5.4 노출 시험

5.4.1 목적

노출시험은 집열기가 실제 소비자에게 공급되어 장기간 사용 중에 발생할 수 있는 각종 문제점 유무를

확인하기 위한 시험이다.

5.4.2 장치 및 절차

(1) 집열기는 열매체가 채워지지 않은 상태로, 열매체 주관의 한쪽은 공기의 순환에 의한 냉각을 막기

위해 봉입하고, 다른 한쪽은 흡수관 내의 공기의 자유로운 팽창이 가능하도록 개방시켜 설치한다. 그림

5 참조

(2) 외기온도는 1 K의 정확도 범위에서 기록되어야 하고, 일사량계의 설치는 집열면의 방위각과 경사각

을 따른다. 일사량과 평균 외기온도 값은 30분 간격으로 기록하고, 강수 여부가 매일 기록되어야 한다. (3) 집열기는 5.4.3의 시험조건이 일치할 때 까지 노출되어야 한다. (4) 노출시험의 후반부에, 5.4.4에 언급된 손상에 대해 육안검사를 실시한다.

그림 5 노출시험 설치

1. 출구 주관 일부 개방 2. 태양복사일사 3. 외기온도 센서 4. 집열면에 설치된 일사량계 5. 열매체 입구 주관 봉입 6. 시험 집열기

5.4.3 시험조건

노출시간은 (표 6)을 참조하여 아래의 항을 만족하여야 한다.(1) 집열기는 적어도 15일 동안(연속된 날일 필요는 없음) (표 6)의 일일 적산일사량 H의 조건 하에 노

출되어야 한다.

14

(2) 외기온도가 (표 6)에 주어진 값보다 클 경우, 집열기는 (표 6)의 일사량 강도 G의 조건에 노출되는

누적시간이 적어도 30시간 이상 되어야한다. 단 이 경우, 일사강도 G와 외기온도는 (표 6)의 최소조건

이상으로 30분 이상 지속되는 시간을 누적한다.

주의 : 이러한 조건이 연간 특정 기간동안 맞춰질 수 없는 지역에서는, (표 6)의 일사량 강도 G에 30시간 노출시키기 위하여 인공태양을 사용할 수 있다. 30시간 노출시험은 외부에서 최소 적산일사량 H에

10일간 이상 또는 15일 이내에 노출된 집열기에 한하여 실시되어야 한다.

내외부 열 충격 시험은 30시간 노출시험 기간 중, 10시간 노출 이후 첫 번째 시험을 수행하고, 20시간

노출 이후 두 번째 시험을 수행하여야 한다.

구분 최소조건

집열면의 전일사량 강도, G 850 W/㎡ 이상

집열면의 일일 적산일사량, H 14 MJ/㎡ 이상

외부 공기 온도, ta 10 ℃ 이상

표 6 노출 및 내․외부 충격 시험에 대한 기상 조건

5.4.4 시험결과 확인

집열기의 손상 및 성능 감소에 대해 조사한다.

5.5 외부 열충격 시험(시수분무시험)5.5.1 목적

집열기는 강한 일사에 노출된 기후조건에서 때때로 심각한 외부 열 충격을 일으킬 수 있는 갑작스런

비, 폭풍 등에 노출 될 수 있다. 이 시험은 그러한 열적 충격을 견딜 수 있는 집열기의 능력을 평가하기

위한 것이다.

5.5.2 장치 및 절차

(1) 집열기는 열매체를 채우지 않은 상태로 실외 또는 인공태양 아래 설치한다. 열매체 주관의 한쪽은

공기의 자연 순환에 의한 냉각을 막기 위해 봉합하고, 다른 한쪽은 흡수관 내부의 공기 팽창이 가능하

도록 개방한다. (그림 6 참조)(2) 온도센서는 선택 사항으로 시험 중 온도를 파악하기 위해 흡수판에 부착할 수 있다. 센서는 흡수판

높이의 2/3지점, 너비의 중간에 설치해야 하고, 흡수판의 온도가 잘 감지되는 부위에 단단히 고정시켜야

한다. 이 때 센서는 태양복사로부터 직접 노출되지 않도록 한다.(3) 물 분사기의 배열은 집열기 전체에 걸쳐 물을 균등하게 뿌릴 수 있도록 위치해야 한다.(4) 집열기는 물 분무기가 작동되기 전에 1시간 이상 높은 일사량 상태에 노출 시킨 후, 15분 동안 물

분무기에 의해 냉각된다.(5.5.3 참조)(5) 5.5.4의 검사를 한다.(6) 이 시험은 2회 실시해야 한다.(5.4.3 참조)

15

주의 : 주2)진공관형 집열기와 같은 구조의 집열기는, 열전대를 흡수판에 부착하는 것이 어려울 수 있다.

이 경우 흡수판의 온도를 알아내기 위한 방법으로 흡수판에 열전대를 부착하는 대신, 시험 기관이 부분

적으로 흡수판을 특정 열매체로 채우고, 흡수판을 봉합한 뒤 압력을 측정한다. 흡수판의 내부 압력과 온

도의 관계는 유체의 표준 증기압/온도 관계로부터 알 수 있다.

그림 6 외부 열충격 시험(시수분무 시험) 설치

1. 시수분무기 2. 출구 주관 일부 개방 3. 태양복사일사 4. 외기온도 센서

5. 일사계 6. 온도센서 부착(흡수판) 7. 열매체 입구 주관 봉입 8. 집열기

5.5.3 시험조건

표 6에 주어진 조건이 사용되어야 한다.즉, 규정된 작동 조건은 다음과 같다. ① 집열면의 전일사량 강도 G가 표 6의 값보다 커야한다. ② 외기온도가 표 6의 값보다 커야 한다.

분무되는 물의 온도는 25 ℃이하이어야 하며, 유량은 집열기 투과체 유효면적당 (0.03～0.05) kg/s으로 한

다.

주의 시수분무기의 배관이 외부의 태양복사에 노출되어 있는 경우, 배관 내에 고여진 물의 온도가 25 ℃이상일 수 있다. 이 경우, 물의 기준온도인 25 ℃가 될 때까지 고인 물을 빼어낸 후, 시험을 수행하여

야 한다.

5.5.4 시험결과 확인

집열기에 발생하는 모든 흠, 변형, 응축, 누수 또는 주2)진공상태의 손실에 대해 조사한다. 일사량, 외기온

도, 흡수판 온도(측정하였을 경우), 분무되는 물의 온도와 유량의 측정값을 기록한다.

5.6 내부 열충격 시험(냉수주입 시험)주의 : 상변화식 집열기 및 이중 진공관식 집열기의 경우 이 시험은 생략한다.

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5.6.1 목적

집열기는 강한 일사에 노출된 기후조건에서 심각한 내부 열 충격(예를 들어 장기간 작동 중지로 집열기

가 정체 온도에 있는 상태에서 열매체 순환작동을 시작하려고 할 때)을 일으킬 수 있는 차가운 열매체

의 유입에 의하여 손상될 수 있다. 이 시험은 그러한 열적 충격을 견딜 수 있는 집열기의 능력을 평가

하기 위한 것이다.

5.6.2 장치 및 절차

(1) 집열기는 열매체를 채우지 않은 상태로 실외 또는 인공태양 아래 설치한다. 열매체 주관의 한쪽은

개폐밸브를 통해 열매체 공급원으로 연결되어야 하고, 다른 쪽(평판형 집열기의 대각선 방향)은 흡수관

에서 공기의 자유 팽창이 가능하도록 초기에 개방시켜 두고 열매체가 흡수판을 통과하도록 한다.(그림 7 참조)(2) 온도센서는 선택 사항으로 시험 중 온도를 파악하기 위해 흡수판에 부착될 수 있다. 센서는 흡수판

높이의 2/3지점, 너비의 중간에 위치해야 하고, 흡수판의 온도가 잘 감지되는 부위에 단단히 부착시켜야

한다. 이 때 센서는 태양복사로부터 직접 노출되지 않도록 하여야 한다.(3) 집열기는 열매체를 공급하기 전 1시간 동안 높은 일사량 상태에 노출시킨 후, 5분간 차가운 열매체

를 공급하여 냉각한다. (5.6.3 참조)(5) 5.6.4의 검사를 한다.

그림 7 내부 열충격시험(냉수주입) 설치

1. 태양복사일사 2. 외기온도 센서 3. 집열면에 설치된 일사계 4. 냉수 공급원

5. 유량계 6. 온도센서 부착(흡수판) 7. 집열기 8. 열매체 입구 주관 봉입

5.6.3 시험조건

(표 6)에 주어진 조건이 사용된다.즉, 규정된 작동 조건은 다음과 같다.

① 태양열(인공태양) 일사량 G가 표 6의 값보다 커야한다.② 외부 공기 온도가 표 6의 값보다 커야 한다.

열매체는 25 ℃이하의 온도이어야 한다. 권장되는 유량은 집열기 투과체 유효면적당 최소 0.02 kgs-1 로한다.(만약 제작자가 규정한 사항이 없을 경우)

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5.6.4 시험결과 확인

집열기에 발생하는 모든 흠, 변형, 뒤틀림, 누수 등에 대해 조사한다. 일사량, 외기온도, 흡수판 온도(측정하였을 경우), 열매체의 온도와 유량의 측정값을 기록한다.

5.7 빗물 침투 시험

5.7.1 목적

이 시험은 투과체가 포함된 집열기에 대해 수행하며, 투과체의 틈 등을 통해 집열기에 빗물이 침투되는

지에 대해 평가하기 위한 것이다. 집열기는 비에 의해 집열기를 타고 흐르는 빗물이나 수분 등의 침투

가 발생되지 말아야 한다.

5.7.2 장치 및 절차

5.7.2.1 일반

(1) 집열기는 그림 8과 같이 입․출구 배관을 하여 설치한다.(단, 온수가 흡수판을 통해 순환하지 않은

상태로 : 5.7.2.2 참조)(2) 또한 집열기는 제작자가 권장하는 설치경사각 중 가장 낮은 각도로 설치한다. 이 경사각이 규정되어

있지 않을 경우, 30°이하의 경사각을 취한다.(3) 지붕일체형 집열기는 인공 지붕에 설치하고 아래쪽 면이 외기와 차단되도록 보호되어야 한다. 기타

의 집열기는 개방형 지지틀 또는 인공 지붕에 일반적인 방식으로 설치되어야 한다. (4) 집열기는 스프레이 노즐이나 샤워기를 통해 집열기 설치면에 수직으로 전 면에 걸쳐 4시간동안 분무

한다.

5.7.2.2 물의 침입 감지

집열기는 집열기의 흡수판이 최소 50 ℃로 유지되는 동안 위에서 설명한대로 분무되어야 한다. 이것은

흡수판을 통해 약 50 ℃의 온수를 순환하거나 집열기를 태양복사일사에 노출시켜 가능하다. 빗물침투는

육안검사(물방울 또는 투과체 위의 응축 등의 징후)로 판단하거나 다음 중 하나의 방법으로 판단한다. ① 집열기의 무게를 잰다.(저울의 정확도는 ±1 g 이하이어야 한다.)② 습도 측정의 방법을 통해

③ 응축 수준을 측정하는 방법을 통해

집열기의 가열은 집열기가 시험 전 건조 상태라는 것을 확인하기 위해 물 분무 시험 전에 시작되어야

한다.

그림 8 빗물 침투시험 설치

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1. 분무장치 2. 출구 주관 봉입

3. 지붕재 일체로 설계된 집열기의 경우 바닥면 보호

4. 경사각지지 5. 집열기

5.7.3 시험조건

분무되는 물의 온도는 30 ℃이하이어야 하고, 유량은 집열기 투과체 유효면적당 0.05 kgs-1으로 한다.

빗물침투 검사방법으로 무게를 잴 경우, 집열기는 시험 시작 전 저울로 무게를 달아야 하며, 시험 후의

무게는 ±1 g 이상 변화해서는 안 된다.

5.7.4 결과

집열기 내부에 물이 침투되었는지를 조사한다. 물이 침투되었을 경우, 물 침투의 범위 및 침투 위치가

기록되어야 한다.

5.8 내동결 시험

5.8.1 목적

이 시험은 물을 열매체로 사용하는 집열기가 동결과 동결/융해의 반복에 견딜 수 있는 정도를 평가하기

위한 것이다. 이 시험은 시공(설치)지침에 분명히 언급되는 사항으로 부동액을 열매체로 사용하는 집열

기에는 적용하지 않으며, 다음의 두 가지 종류의 집열기에 대하여 적용된다.

① 물이 채워졌을 경우 동파가 방지되는 집열기(재질 또는 구조적인 동결저항) ② 배수시켜 동파가 방지되는 집열기(자동배수 방식의 동결저항)

5.8.2 장치 및 절차

5.8.2.1 동결 저항 집열기(동결에 견딜 수 있는 집열기)(1) 집열기를 냉각챔버에 설치한다(그림 9 참조). 집열기의 열매체 입 출구를 완전히 밀폐시키고, 제작자

가 권장하는 설치 경사각 중 가장 낮은 경사각으로 설치한다. 제작자가 이러한 경사각을 규정하지 않았

을 경우, 집열기는 30°의 경사각으로 설치한다.(2) 집열기에 물을 채워 작동 압력으로 맞춘다. 집열기 내부의 압력이 떨어질 경우 작동 압력으로 물이

재충전 되어야 한다. (3) 시험과정 중의 물의 온도를 확인하여야 한다.

5.8.2.2 자동배수용 집열기

(1) 집열기를 냉각챔버에 설치한다(그림 9 참조). 집열기는 제작자가 권장하는 경사각으로 설치하고, 이에 대한 언급이 없을 경우, 30°의 경사각으로 시험된다.(2) 집열기에 물을 가득 채워 작동 압력 상태로 10분간 유지한 후, 제작자가 설치한 장치로 배수한다.(3) 만약, 배수가 시작된 후 5분간 집열기에서 배수된 수량이 최초 집열기를 채운 수량의 95%가 배수되

었을 경우, 내동결 시험은 더 이상 필요하지 않다.(4) 냉각챔버의 공기는 순환시키고, 온도는 입구에 가까운 흡수판의 내부에서 측정되어야 한다. (5) 최종 싸이클 후 집열기는 작동 압력으로 재충전되어야 한다.

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그림 9 내동결 시험장치

1. 시수원 2. 배수구 3. 냉각챔버 4. 온도 센서 5. 압력계

6. 집열기 7. 경사설치 8. 출구 주관 일부 봉입 9. 공기변

5.8.3 시험조건

집열기 내부의 작동유체(물)는 동결 싸이클 중 적어도 30분간 -20±2 ℃에서 유지되어야 하고, 해빙 싸이

클 동안은 10 ℃이상으로 유지해야 한다. 해빙 싸이클은 최소 30분 이상이다.집열기는 세 번의 동결 해빙 사이클을 거쳐야 한다.

5.8.4 시험결과 확인

집열기의 누수, 파손, 변형과 뒤틀림이 있는지 확인한다.

주1)5.9 구조체 강도시험 (평판형 집열기에 국한)5.9.1. 목적

이 시험은 집열기가 투과체 위에 가해지는 바람이나 적설로 발생하는 하중부하를 견디는 능력의 정도를

평가하기 위한 것이다.

5.9.2 장치 및 절차

(1) 집열기는 평탄한 지표면 위에 수평으로 설치해야 한다. 자갈 또는 모래를 담기 충분하도록 집열기

위에 금속 박(foil)을 깔고, 집열기 틀에 맞추어 나무 또는 금속 틀을 설치한다(그림 10 참조).(2) 가장 권장되는 것으로 직경 약 32 mm의 자갈로 투과체 위에 부하를 가한다. 이 때, 집열기 상부 각

면에 고루 부하가 걸리도록 부하물질의 높이를 일정하게 한다.(유리의 구부러짐에 주의하라) 자갈 외의

부하물질로 모래나 물을 사용하여도 좋다.

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그림 10 구조체 강도시험 설치

1. 목재 프레임

2. 집열기

5.9.3 시험조건

시험 압력은 제작자가 규정한 최대 시험압력에 이르기까지 100 Pa 단위로 차례로 증가시킨다. 별도의

규정이 없으면 최소 1000 Pa 이상으로 한다.

5.9.4 시험결과 확인

집열기의 투과체 및 구조체에 발생하는 모든 결함을 검사한다.

주1)5.10 투과체의 내충격 시험

5.10.1 목적

이 시험은 집열기가 우박에 의해 발생하는 충격을 어느 정도 견딜 수 있는지 측정하기 위한 것으로, 투과체가 없거나, 투과체가 프라스틱과 같은 비금속 재료인 경우는 제외한다.

5.10.2 시험방법

(1) 집열기를 지지대에 수평 혹은 수직으로 설치한다.(그림 11 참조). 지지대는 충격을 주는 동안 변형

이나 비틀림이 발생하지 않을만한 충분한 강도를 지녀야 한다.(2) 쇠구슬을 일정한 높이에서 떨어뜨려 충격을 가한다. 높이의 결정은 집열기가 수평으로 설치된 경우, 낙하점에서 충격점까지의 거리이며, 수평으로 설치했을 경우, 진자점에서 충격점까지의 직선거리이다.(3) 충격 위치는 집열기 틀의 변에서 5 cm 이내, 모서리에서 10 cm 이내로 하며, 매 충격마다 수 mm씩움직여 위치를 변경시킨다.(4) 쇠구슬은 최대 시험 높이(제작자의 규정)에 이를 때까지 첫 번째 시험 높이에서 10번을 두 번째 시

험 높이에서 10번을 떨어뜨린다. 이 시험은 집열기에 손상이 발생하거나 집열기가 최고의 시험 높이에

서 10개의 쇠구슬 충격을 견디었을 때 멈추어야 한다.(5) 제작자의 별도의 시험 높이가 제시되지 않았을 경우, 집열기 투과체 중앙부에 32 g의 쇠구슬을 50 cm 높이에서 낙하시켜 투과체 손상 유무를 조사한다.

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그림 11 쇠구슬을 이용한 투과체의 내충격 시험

1. 쇠구슬 낙하를 이용한 시험 설치 예 2. 쇠구슬 팬듈럼을 이용한 시험 설치 예

3. 9. 집열기 고정설치대 4. 7. 집열기, 5. 6. 쇠구슬, 8. 팬듈럼 고정

5.10.3 시험결과 확인

시험결과 투과체의 손상 유무를 확인한다.

5.11 최종 해체검사

모든 시험이 끝났을 때, 마지막으로 집열기를 해체해서 이상 유무를 검사하여야 한다. 이상한 점이 발견

되었을 경우 사진과 함께 시험성적서에 그 내용이 기록되어야 한다.

6. 열성능시험

6.1 정상상태 하에서의 태양열 집열기 시험

6.1.1 집열기 설치

6.1.1.1 일반

집열기의 설치방법은 열성능 시험결과에 영향을 준다. 따라서 시험될 집열기는 6.1.1.2에서 6.1.1.8에 따

라 설치되어야 한다. 집열기를 축소 제작할 경우 모서리 손실이 전체 성능에 심각한 영향을 줄 수 있기

때문에 실제규모 크기의 집열기가 시험되어야한다.주의 : 지붕일체형 집열기는 가능한한 실제 조건과 유사한 조건을 만들어 시험하여야 한다. 그렇지 않을

경우 집열기 뒷면 열손실이 실제와 다를 수 있다.

6.1.1.2 집열기 설치대 및 위치

(1) 집열기 설치대는 시험될 집열기의 경사각 및 방위각이 조절될 수 있는 구조이어야 한다. (2) 시험 집열기의 집열면은 그림자가 지거나 가리지 않아야 하며, 뒷면 또는 옆면의 단열에 심각한 영

향을 주어서는 안 된다. (3) 지붕일체형 집열기를 제외하고는 공기가 집열기의 앞과 뒤쪽을 통해 자유롭게 순환될 수 있도록 설

치되어야 한다.

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(4) 집열기는 아래쪽 부분이 지면에서 최소 0.5 m 이상 떨어져서 설치해야 한다. 주변 장애물이나 건물

의 벽에서 발생하는 따뜻한 기류의 흐름이 집열기를 통과하도록 해서는 안 된다. 집열기가 건물의 지붕

에서 실험되는 경우에, 집열기는 지붕 난간으로부터 최소 2 m 이상 떨어져서 설치해야 한다.(5) 집열기는 시험 중 주위 건물 또는 표면으로부터 반사되어 집열기에 도달하는 반사 일사량이 적고 집

열기에서 본 시야(집열기의 형태계수)에 중요한 방해물이 없는 곳에 설치해야 한다. 주2)진공관형 집열기

와 같은 형식의 집열기에서는, 집열기의 앞과 뒤쪽 모두 반사일사량을 최소화 하는 것이 중요하다.

6.1.1.3 경사각

집열기는 집열기에 대한 입사각수정계수가 수직 입사각에서 ±2 % 이상 달라지지 않는 경사각에서 시험

되어야 한다. 이 조건은 보통집열기 투과부에서의 직달일사 입사각이 20° 이하일 때 충족된다.)집열기의 경사각은 집열기의 방위각과 함께 조절될 수 있어야 하며, 열전달 방식으로 히트파이프(상변화

식)를 이용하는 집열기와 같이 경사각이 집열기 열성능에 중요한 영향을 미치는 것을 제외하고는( 이 경

우 제작자의 요구가 없는 한 추천되는 경사각은 45±5 ℃임) 직달 일사에 수직이 되도록 조절될 수 있어

야 한다.

주의 : 보통 대부분의 집열기에 대해, 경사각의 영향은 매우 작다. 그러나, 히트파이프(상변화식)와 같이

설치된 특별한 형식의 집열기에 대해 중요한 변수가 될 수 있다.

6.1.1.4 실외에 설치되는 집열기의 방위각

경사각과 마찬가지로 집열면에 대해 직달일사가 법선으로 입사되도록 조절되어야 한다. 집열기는 정남

을 향해 고정하여 설치될 수 있으나, 시험가능한 시간이 크게 제한되는 결과를 가져오게 된다. 따라서

수동 혹은 자동추적장치를 사용해 집열기의 방위각은 경사각과 함께 직달일사가 집열면에 법선으로 입

사되도록 태양 위치에 따라서 집열기를 움직이는 것이다.

6.1.1.5 직달일사 차단

집열기설치대의 위치는 시험이 수행되는 동안 그늘이 생기지 않는 곳에 위치하여야 한다.

6.1.1.6 산란일사와 반사일사

실외시험 결과 분석에서는 직접 태양으로부터 비롯되지 않는 일사는 집열기의 반구적 투과영역에서 등

방성으로 온 것으로 가정된다.근사치로 인한 오차를 최소화하기 위해 집열기는 시험 중에 주변 건물로부터 집열기에 반사되는 일사가

없는 곳에 그리고 투과영역이 방해받지 않는 곳에 위치되어야 한다. 진공관 집열기와 같이 배면도 투과

부일 경우에는 전면과 함께 배면의 투과영역에서의 반사를 최소화하는 것이 똑같이 중요할 수 있다.집열기 투과영역은 5 % 이상 가려지면 안되며, 집열기 전면에 수평으로부터 약 15°보다 큰 각도에 마주

한 건물이나 대형 장애물을 피하는 것이 특히 중요하다. 잔디, 풍화된 콘크리트나 조각과 같은 가장 거

친 면에서의 반사는 보통 매우 적으므로 집열기 시험 중 문제가 없다.집열기가 향하는 방향 주변에는 넓은 면적의 유리, 금속, 물 등 반사면이 없어야 한다. 대부분의 인공태

양은 직달일사만 조사한다. 입사된 복사 측정치를 단순화하기 위해서는 반사와 복사를 최소화할 필요가

있는데 이는 시험실의 모든 표면을 어두운(반사가 적은) 페인트로 칠하면 된다.

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6.1.1.7 열방사

일부 집열기의 성능은 열방사 수준에 특히 민감하다. 집열기에 인접한 표면의 온도는 열방사 영향을 최

소화하기 위해 주위 공기 온도에 최대로 가까와야 한다. 예를 들어 집열기의 실외 영상 영역은 굴뚝, 냉각탑이나 고온 출구를 포함하면 안 된다. 인공태양을 이용한 실내시험에서 집열기는 방열기, 냉방 배관

과 냉방 기기의 뜨거운 표면과, 창이나 외벽과 같은 차가운 표면에서부터 보호되어야 한다. 이는 집열기

전면과 배면에서 모두 중요하다.

6.1.1.8 공기속도

대부분의 집열기 성능은 바람(공기유속)에 민감하다. 따라서 집열기는 공기가 집열기의 앞뒷면을 자유

로이 통과할 수 있도록 설치되어야 한다. 집열기 면과 평행한 평균 유속은 6.1.4.3에 규정된 범위 내에

있어야 한다. 필요한 경우, 송풍기를 설치해서 이러한 조건을 만들어줘야 한다. 그러나 지붕 일체형 집

열기의 뒷면은 바람으로부터 보호될 수 도 있다. 이러한 경우, 이러한 사항은 시험결과에 표시되어야 한

다.

6.1.2 측정기기 및 측정 시 유의사항

6.1.2.1 일사량 측정

6.1.2.1.1 일사계

6.1.2.1.1.1 일반

ISO 9060에 규정된 등급 I의 일사량계가 태양과 천공을 통한 총 단파 복사를 측정하는데 사용되어야한

다. ISO/TR 9901에서 주어진 기기 사용의 권장 사항들이 관찰되어야 한다. 각 시험 전에 일사계는 외부

돔(유리)에 먼지에 대해 점검해야 하며 필요할 경우 청소해야 한다.

6.1.2.1.1.2 온도 구배의 효과에 대한 주의

시험 중 사용되는 일사계는 규정된 시험 위치에 위치하며, 측정이 시작되기 최소한 30분전 동안에 평형

(안정)상태가 유지되도록 한다.

6.1.2.1.1.3 습기의 효과에 대한 주의

일사량계는 판독에 영향을 줄 수 있는 습기의 응축을 막을 수 있는 방안이 있어야 한다. 이를 위해 일

사량계를 흡수제(염화칼슘 등의 건조제가든 밀봉건조 용기)와 함께 사용하도록 하고, 흡수제는 주기적으

로 관찰하고 관리되어야 한다.

6.1.2.1.1.4 인공광원의 사용 시 일사계 정확성에 미치는 적외선에 대한 주의

인공 광원의 복사를 측정하는데 사용되는 일사량계는 인공 광원으로부터 3 ㎛ 이상 파장의 적외선을 읽

는 영향을 최소화하기 위한 방법으로 설치되어야 한다.

6.1.2.1.1.5 일사계의 외부 설치

일사량계는 센서가 집열기 투과체 면과 ±1° 이내의 허용오차로 동일 면에 있도록 설치되어야 한다. 시험 중 집열기 투과면에 그림자가 있어서는 안 된다. 일사량계는 집열기가 받는 것과 같은 직달, 확산, 반사일사를 받도록 설치되어야 한다.

주 : 입사각 50°에서 일사량 측정 시, ±1°의 편차는 측정값의 2 % 오차를 가져온다.

24

일사량계의 몸체와 코넥터의 도선은 태양열에 의한 가열을 최소화 하기위해 태양복사에 노출되지 말아

야 한다. 태양열 집열기로부터 일사량계로 재 반사 또는 재 방사 되는 에너지 또한 최소화 하여야 한다.

6.1.2.1.1.6 인공 태양에서 일사량계의 사용

일사량계는 집열기 투과면에 걸쳐 인공태양복사의 분포 및 시간에 따른 일사의 변화를 측정하는데 사용

될 수 있다(6.5.6 참조). 일사량계는 집열기 투과면과 ±1°의 허용오차로 동일 면에 있도록 설치되어야 한

다. 시험 중 어떠한 시간에도 집열기 투과면에 그림자가 생기게 해서는 안 된다. 일사량계는 집열기가

받는 것과 같은 직달, 확산, 반사일사를 받도록 설치되어야 한다. 시험 기간 중 인공 태양에 의한 모든 변화를 측정하기 위해 사용되는 방법 및 장비는 요구되는 정확도

에 대해 충분히 증명되어야 한다.

6.1.2.1.2 직달 일사의 입사각 측정

직달 일사의 경입사각 측정은 간단하게 눈금이 새겨진 동심원이 설치된 평판에 직각으로 시침(pointer)을설치함으로써 가능하다. 시침에 의해 생긴 그림자의 길이는 동심원을 사용해 측정될 수 있고 입사각을

판단하는데 사용될 수 있다. 이 장치는 집열판의 한쪽 부분에 집열면과 동일하게 위치시켜야 한다.

6.1.2.2 열방사 측정

6.1.2.2.1 실외시험 시 열방사의 측정

보통 실외시험에서 열방사의 변이는 고려되지 않지만, 집열기의 투과부 중간 높이의 한쪽면에 야간복사

계를 설치하여 열방사를 측정할 수 있다.

6.1.2.2.2 인공광원을 이용한 실내시험에서의 열방사의 측정

6.1.2.2.2.1 측정

열방사는 6.1.2.2.1에서 언급된 야간복사계로 측정될 수 있다. 일사나 인공광원의 영향을 최소화하기 위

해 환기를 잘 시켜야 한다. 실내시험 시, 열방사는 표준불확도 10 Wm-2 이내로 측정되어야 한다.

6.1.2.2.2.2 계산

집열기의 투과영역에서 열방사의 모든 열원과 흡수원이 파악되었다고 가정하면, 집열기 투과부에서 열

방사는 온도 측정값, 표면 방사율 측정값과 복사형태계수를 이용하여 계산될 수 있다. 집열기 투과부보

다 더 뜨거운 표면(2번으로 표기)에서 집열기의 표면(1번 표기)으로 열복사 입사는 다음 식으로 주어진

다.

(식 2)

또는 좀더 유용한 방법으로, 열방사(표면 2가 외기온도에서 완전 흑체라가 가정되었다면)는 다음으로 주

어진다.

(식 3)

집열기 투과부에서의 열방사는 투과영역(in the field of view)의 작은 입체각(small solid angle)에서 이루

어진 일련의 측정값들로부터 계산될 수도 있다. 이 측정값들은 전체 방사에 관계된 열성분을 판별하기

위한 유리필터를 갖추거나 갖추지 않은 직달일사계(pyrheliometer)를 사용해 측정될 수 있다.

25

6.1.2.3 온도 측정

6.1.2.3.1 일반

태양열 집열기 시험에서 세 개 지점의 온도 측정이 요구된다. 이것은 집열기 입구의 열매체 온도, 집열

기 출구에서 열매체 온도, 그리고 주변온도이다.

6.1.2.3.2 집열기 입구의 열매체 온도 측정( )

6.1.2.3.2.1 정확도

집열기 입구로 들어가는 열매체의 온도는 표준불확도 0.1 K 이내로 측정되어야 한다. 그러나 시간에 따

른 온도변화를 점검하기 위해 ±0.02 K 정도의 높은 분해능이 요구된다.

6.1.2.3.2.2 센서의 설치

온도센서는 집열기 입구로부터 200 ㎜ 이내에 설치되어야 하며, 센서의 상부와 하부 두 군데 주위 배관

근처 모두에 단열되어야 한다. 집열기로부터 200 ㎜이상 떨어져서 센서를 설치해야 할 경우, 유체온도를

측정하는데 어떠한 영향도 미치지 않는다는 것을 증명해야 한다. 온도 측정 점에서 유체가 혼합되도록 배관 내 구부림, 오리피스 또는 유체 혼합기가 센서 이전에 위치되어야 한다. 그리고 센서는 상류를 향

해야 하며, 그림 12에서 나타난 것처럼 유체의 흐름이 발생하는 배관 내에 센서 근처의 공기가 정체되

는 것을 막을 수 있는 장치가 있어야 한다.

6.1.2.3.3 열매체의 온도차( )집열기 출구와 입구의 온도차( )는 0.05 K 이내의 표준불확도로 측정되어야 한다. 6.1.2.2.4 외기온도()의 측정

6.1.2.2.4.1 정확도

외기 온도는 0.5 K의 표준불확도로 측정되어야 한다.

그림 12 집열기 입구 및 출구에서의 열매체 온도 측정

위치(단위 mm)

26

1. 온도센서 ( 측정용) 2. 배관 구부림 또는 혼합 장치

3. 태양열 집열기 4. 배관 구부림 또는 혼합 장치

5. 온도센서 ( 측정용)

6.1.2.3.4.2 센서의 설치

외기온도 측정에 대해 센서는 하얀색 페인트를 칠하거나, 환기가 잘되는 백엽상으로 직달 및 반사일사

로부터 보호되어야 한다. 그늘진 집열기의 중간 높이에 설치될 수 있으나, 지표면에 의한 영향을 제거하

기 위해 현장의 지표면에서 최소 1 m 이상 설치해야 한다. 백엽상은 집열기로부터 10 m 이내에 위치해야 한다. 공기가 집열기를 거쳐 풍속 발생기를 통해 순환된

다면, 공기 온도는 풍속 발생기의 출구부분에서 측정되어야 하며, 측정된 온도가 외기온과 ±1 K이상 차

이나지 않는다는 것을 확인해야 한다.

6.1.2.4 열매체 유량의 측정

질량 유량은 직접 또는 간접적으로 측정될 수 있는데, 밀도를 알고 있을 경우, 체적 유량과 온도의 측정

을 통해 계산할 수 있다. 유량 측정의 정확도는 시간당 질량으로 측정된 값의 ±1 % 이내이어야 한다. 유량은 집열기 시험 중 사용된 유체의 유량과 온도의 범위에 전체에 대해 교정되어야 한다.

6.1.2.5 공기속도의 측정

6.1.2.5.1 일반

집열기의 열 손실은 집열기 주위의 공기속도에 비례해서 증가한다. 기상학 상의 풍속과 집열기상의 공

기 속도와의 관계는 시험 장비의 위치에 따라 차이가 있다. 따라서 기상학적인 풍속은 집열기 시험과

관련이 없으며, 집열기 상의 공기속도가 측정되어야 한다.

6.1.2.5.2 정확도

집열기 전면의 공기속도는 표준불확도 0.5 ms-1 이내로 측정되어야 한다. 실외 조건에서 공기속도는 좀

처럼 일정하지 않고 돌풍이 흔히 발생한다. 따라서 평균 공기속도의 측정이 시험 기간 중 요구되며, 표본값의 산술 평균 또는 시험 기간 중 시간 적산을 통해 얻을 수 있다.

6.1.2.5.3 집열기 상의 공기속도 측정을 위한 센서의 설치

(1) 실내시험 중, 공기속도는 집열기 표면으로부터의 거리에 따라 다를 수 있다. 따라서 공기속도 측정은

집열기 투과체 표면으로부터 법선으로 10 ㎜ ~ 50 ㎜ 사이의 거리에서 집열기 전체에 걸쳐 동등한 간격

으로 측정하여, 평균값이 사용되어야 한다. 또한 공기속도의 측정은 집열기 투과체를 가리지 않도록 성

능 시험 이전과 이후에 측정되어야 한다. (2) 실외시험에서 평균 유속이 2 ms-1

이하인 지역에서, 풍속 발생기(송풍기)가 설치되어 시험기간 내내

일정한 속도를 유지해야 한다. (3) 바람 부는 지역에서, 풍속 측정은 집열기의 중간 높이 집열기 근처에서 실시되어야 한다. 센서는 바

람이 가려지지 않도록 설치하며, 시험 중 집열기에 그림자를 드리워도 안 된다.

6.1.2.6 경과 시간

경과 시간은 표준불확도 0.2 % 이내로 측정되어야 한다.

27

6.1.2.7 측정 장비/ 자료 기록

어떠한 경우에도, 측정장비의 최소 분해능은 규정된 표준불확도의 2배를 초과하지 않아야 한다. 즉, 규정

된 불확도가 0.1 K라면 최소 분해능은 0.2 K를 초과할 수 없다 디지틀장비와 전자계산기의 표준불확도는 측

정치의 1 % 이상이어야 한다.

6.1.2.8 집열기 면적

집열기 면적은 표준불확도 0.3 % 이내로 측정되어야 한다. 흡수판이 유기재로 만들어 졌을 경우 집열기

온도 (20±10) ℃와 작동 압력 하에서 측정되어야 한다.

6.1.2.9 열매체 용량

집열기내의 열매체 용량은 표준불확도 10 % 이내로 측정되어야 한다. 측정방법은 집열기의 빈무게와 열

매체를 채운 뒤의 무게를 재는 것으로 집열기에 채워지는 유체의 양을 측정할 수 있다. 유체의 온도는

외기온도의 ±2 K의 범위 내에 유지되어야 한다.

6.1.3 시험회로(Test Loop) 및 설치 시 고려사항

6.1.3.1 일반

열매체로 액체를 사용하는 태양열 집열기의 시험회로에 대한 개요는 (그림 13과 14)를 참조한다.

그림 13 개방형 시스템 그림 14 밀폐형 시스템

28

개방형 시스템 밀폐형 시스템

1. 외기온도 센서

2. 온도센서

3. 공기 벤트

4. 단열 배관

5. 태양열 집열기

6. 초기 온도 제어에 대한 가열기/냉각기

7. 압력게이지

8. 응축수조

9. 계량조(weighing vessel)10. 펌프11. 균형기(balance)12. 유량 제어 밸브

13. 필터(200㎛)14. 조준 유리(sight glass)15. 유량계

16. 2차 온도 제어기

17. 인공 풍속 발생기

18. 온도 센서

19. Pygeometer20. 일사량계

21. Anemometer22. 일정 헤드 탱크(Constant head tank)

1. 외기온도 센서

2. 온도센서

3. 공기 벤트

4. 단열 배관

5. 태양열 집열기

6. 초기 온도 제어에 대한 가열기/냉각기

7. 압력게이지

8. 안전 밸브

9. 팽창탱크

10. 펌프11. 바이패스 밸브

12. 유량 제어 밸브

13. 필터(200㎛)14. 조준 유리(sight glass)15. 유량계

16. 2차 온도 제어기

17. 인공 풍속 발생기

18. 온도 센서

19. Pygeometer20. 일사량계

21. Anemometer

6.1.3.2 열매체

집열기 시험에 사용되는 열매체는 물 또는 집열기 제작자가 추천하는 유체이다. 사용된 유체의 열용량

과 밀도는 시험 중 유체의 온도에 따라 ±1 %의 범위에서 알려져 있어야 한다. 일부 유체는 유체의 특성

이 규정된 특성으로 유지되기 위해 주기적인 교환이 필요할 수 있다. 열매체의 질량 혹은 체적 유량은

시험되는 집열기에 대한 열성능 곡선, 시간상수 및 경사각 수정계수를 결정하기 위한 시험 절차 내내

일정해야 한다.

6.1.3.3 배관

집열회로에 사용되는 배관은 내부식성이 있어야 하며, 최대 작동온도(주1)평판형의 경우 95 ℃, 주2)진공관

형은 200 ℃, 기타 집광형은 제작자의 사양에 의함) 내에서 작동가능 해야 한다. 만약 물이 아닌 유체가

사용되었을 경우, 시험장치의 시스템 재료와의 호환성이 입증되어야 한다. 배관은 가능한한 짧게 구성되

어야 한다. 특히, 유체 온도제어기의 출구와 집열기의 입구 사이 배관 길이는 유체의 입구온도에 외기에

의한 영향을 줄이기 위해 최소화시켜야 한다.배관은 열손실율이 0.2 WK-1

이하가 되도록 단열되어야 하며, 반사 및 방수 코팅으로 보호되어야 한다. 온도센서와 집열기 입․출구 사이의 온도차는 ±0.01 K 이내가 되도록 철저한 배관 단열과 온도센서 위

에 반사, 방수커버로 보호되어야 한다.

주의 1 : 아주 짧은 길이의 투명튜브를 설치해서 기포나 다른 포함물이 열매체와 함께 흐르는지를 확인

하는 것도 필요하다. 이 경우 투명 튜브는 집열기의 입구와 가까이 설치하되 유체 입구온도 제어나 온

도 측정에 영향을 주어서는 안 된다.

29

주의 2 : 공기 분리기와 공기변은 집열기의 출구에 위치하며, 시스템 내부에 공기가 찰 수 있는 곳에 위

치한다. 주의 3 : 필터는 유량계 및 펌프 이전에 위치하도록 한다(200 ㎛의 표준 필터 크기가 적당하다).

6.1.3.4 펌프 및 유량 조절기

펌프는 배관에서 유체로 전달되는 열이 집열기 입구 온도의 제어나 집열기를 통한 유체 온도 증가 측정

에 영향을 주지 않는 집열회로 내에 위치해야 한다. 단순한 바이패스 회로와 수동으로 제어되는 니들밸

브가 유량제어를 위해 추가될 수 있다. 필요할 경우, 적정한 유량 제어기가 질량 유량을 안정화시키기

위해 부착될 수 있다. 펌프와 유량조절기는 작동 범위에서 선택된 모든 입구온도의 변화에 대하여 집열기를 통한 유량의 ±1%범위의 안정성을 유지해야 한다.

6.1.3.5 열매체의 온도 규정

집열기 시험회로는 작동 범위에서 선택된 모든 온도에서 일정한 집열기 입구온도를 유지해야 한다. 집열효율이 유체의 입․출구 온도의 순간 값으로 계산이 가능하기 때문에, 입구온도에서의 작은 변화는

집열량 계산에 오류를 가져올 수 있다. 따라서 집열기 입구온도에 영향을 끼치는 모든 것들은 피해야

하는 것이 매우 중요하다.

6.1.4 실외 열효율 시험

6.1.4.1 시험 설치

집열기는 6.1.1에 따라 설치되어야 하며 6.1.3에 설명된 시험회로에 적합하여야 한다. 열매체의 진행방향

은 집열기의 바닥에서 상층부로 흐르도록 하며, 특별한 경우 제작자의 요구에 의해 바꿀 수 있다.

6.1.4.2 집열기 선조정(Preconditioning)집열기의 열성능 시험전에 다음과 같은 사항이 수행되어야 한다.(1) 집열기를 육안으로 검사하면서 파손 등 이상 유무를 확인하고 기록되어야 한다. (2) 집열기 투과체는 깨끗하게 청소되어야 한다. 집열기 내부의 어느 한 부분에 습기가 있다면 약 80 ℃의 열매체를 순환하여 습기를 배출시켜야 한다.(3) 집열기를 포함한 집열배관은 공기변 또는 필요할 경우 많은 유량으로 유체를 순환시켜 정체된 공기

를 빼내야 한다. 유체의 유입상태는 회로의 배관 내에 설치된 투명 튜브를 통해 정체된 공기나 공기방

울이 없는지 확인되어야 한며, 모든 불순물은 제거되어야 한다. (4) 만약 의뢰자가 다른 시험을 제외한 열성능 시험만을 요구할 경우, 집열기는 700 Wm-2 이상의 일사량

하에서 5시간 이상 일사에 노출시킨 후 수행되어야 한다.

6.1.4.3 시험조건

(1) 시험 중, 집열면에 입사되는 일사량 강도는 700 Wm-2 이상이어야 한다.(2) 집열면 전체에 걸쳐 부분적인 변화나 시험 중 일시적인 변화를 고려해서 집열면에 평행한 외부 공기

속도의 평균값은 (3±1) ms-1가 적정하다.(3) 열매체의 유량은 제작자의 지시에 따른다, 별도의 지시가 없다면, 집열기 단위면적당(㎡) 약 0.02 kgs-1

로 한다. 유량은 각각의 시험 기간 중 설정된 값의 ±1 %의 범위 내에서 안정적이어야 하며, 각각

의 조건에서의 유량값은 설정된 값의 ±10 %이상 변화해서는 안 된다.

30

6.1.4.4 시험 절차

집열기는 효율특성을 결정하기 위해 청명일 조건 하에서 작동온도 범위 전체에 대해 시험되어야 한다. 이하 주어진 요구사항을 만족하는 시험점들은 집열기의 작동온도 범위 전체에서 고른 간격으로 적어도

4개 이상의 열매체 입구온도에 대해 측정 되어야 한다. 가능한한 최초에 수행되는 시험의 입구온도는

외기온도의 ±3 K 범위 안에 있도록 하여 정확한 의 측정이 가능하도록 한다. 만약 물이 열매체로 사

용될 경우, 최대 온도는 적어도 80 ℃ 정도이어야 한다.최소한 4개의 독립된 데이터(총 16개의 데이터) 측정이 각 열매체 입구온도에 대해 이루어져야한다. 시험 조건이 허락된다면, 동등한 수의 데이터가 각 유체의 입구 온도에 대해 태양 정오의 전과 후에 측정

되어야 한다. 후자는 집열기가 자동 추적장치를 통해 방위각과 경사각이 자동조정 될 경우에는 필요하

지 않다.시험 중, 측정은 6.1.4.5의 규정에 따라야 한다.

6.1.4.5 측정

다음의 데이터가 측정되어야 한다.

(1) 집열기 전면적( AG ) 및 투과면적( A a )

(2) 열매체 용량

(3) 집열기 투과면적에 대한 전 일사량

(3) 집열기 투과면적에 대한 산란 일사량(외부 시험의 경우에만 실시하며, 생략할 수 있다)(4) 직달일사의 입사각(대안으로, 이 각은 계산으로 결정될 수 있다.)(5) 공기 속도

(6) 외기온도

(7) 집열기 입구 열매체의 온도

(8) 집열기 출구 열매체의 온도

(9) 열매체의 유량(질량유량 값으로 환산)

6.1.4.6 정상상태 하에서 시험

시험은 6.1.4.2 집열기 선조정이 끝난 이후 집열기가 정상상태에 도달한 상태에서 시험을 실시한다. 정상상태에 도달하는 시간은 대략 집열기 시간정수의 4배 또는 15분(모를 경우) 정도의 사전 조건 형성을

위한 시간을 필요로 한다. 이 기간동안 집열기 입구로 공급되는 열매체 온도는 일정하게 유지되어야 한

다. 정상상태에 도달한 이후의 측정시간은 시간정수의 4배 또는 10분 정도로 한다.주1) 시험 중 시험에 영향을 미치는 변수들은 측정기간 동안의 평균값에서 표 7에 주어진 범위 이내일

경우, 정상상태에서 작동된 것으로 간주된다.주2) 정상 상태의 확인은 30초 동안 얻어진 각 매개변수의 평균값이 측정 기간 전체에 걸친 평균값과

비교되어야 한다.

31

변 수 평균값으로부터 허용 오차

집열면 전 일사량

외기온도(실내시험)외기온도(실외시험)

열매체 유량

집열기 입구의 열매체 온도

±50 Wm-2 ±1 K

±1.5 K±1 %

±0.1 K

표 7 측정 기간 중 측정 변수의 허용 범위

6.1.4.7 집열기 효율(순간효율) 계산

6.1.4.7.1 일반

정상상태 조건에서 작동하는 태양열 집열기의 순간효율은 집열기에 도달한 일사량에 대한 실제 집열된

열량의 비율로 정의된다.

실제 집열된 열량 Q̇ 는 다음과 같이 계산된다.

(식 4)

여기서 열매체의 비열 는 집열기의 입구온도 하에서의 값이 사용되며, 열매체 유량 은 질량유량으

로서, 체적유량으로 측정된 측정값은 유체온도에 대한 밀도를 고려한 질량유량값으로 환산되어야 한다.

6.1.4.7.2 집열기에 흡수된 태양에너지

입사각이 20° 미만이라고 가정하였을 때, 입사각 수정계수의 사용은 6.1.7에서 언급한 것처럼 단일 투과

체를 이용한 평판형 집열기에 대해 필요하지 않다.집열기에 조사된 태양에너지는 · 이며 이 때 적용되는 면적( )은 전면적 , 흡수면적 , 또는

투과면적 를 이용한다. 실제 집열기의 열출력 는 집열기 효율 을 적용하여 다음과 같이 정의된

다. (식 5)

6.1.4.7.3 수정온도차

수정온도차 은 다음과 같이 정의된다.

(식 6)

여기서 집열기를 통과한 열매체의 평균온도 은 다음식과 같다.

(식 7)

32

6.1.4.7.4 순간효율 모델링

6.1.4.7.4.1 일반

순간효율 은 최소자승법을 사용하여 다음과 같은 통계적 모델식으로 구한다.

(식 8)

이 때, 는 항상 양수의 값을 갖는다.

6.1.4.7.4.2 집열기 효율

집열기의 순간 효율식은 (식 8)로부터 (식 6)의 을 적용하여 의 함수로서 다음과 같이 표현할 수

있다.

(식 9)

6.1.4.7.4.3 열성능 특성값의 변환

서로 다른 기준면적(투과면적 기준, 흡수면적 기준 등)을 사용하는 경우의 열성능 특성값을 변환하기 위

해서는 다음의 기본 변환법이 사용되어야 한다.

(식 10)

(식 11)

(식 12)

6.1.4.7.4.5 집열기의 순간출력

(식 5)와 (식 9)을 이용하여 집열기 1매당 순간출력은 다음과 같이 표현할 수 있다.

··

(식 13)

여기에서, 기준면적( )은 전면적 , 흡수면적 , 또는 투과면적 을 적용할 수 있다.

집열기 1매의 순간출력은 G=1000 Wm-2 하에서 온도차 ()의 그래프로 표현되어야 한다(그림 15 참

조). 의 결과는 순간최대출력 로 언급되어야 하며, 집열기의 각 작동온도 와 일사량

조건에 따른 1매당 및 단위면적당 출력테이블은 (표 8) 과 같이 보고되어야 한다.

33

POWER OUTPUT. Collector Unit (G*=1000 W/m2 )

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 10 20 30 40 50 60 70 80tm - ti ( K )

PO

WE

R O

UT

PU

T (

W )

그림 15 집열기 출력 그래프

작동온도

(K)일사량

400 W/m2 700 W/m2 1000 W/m2

020406080

: W/매 (최고 출력)

: W/m2 (평균 출력)

표 8 집열기 출력표

6.1.5 인공태양을 사용한 열효율 시험(실내시험)6.1.5.1 일반

대부분 집열기의 성능은 산란일사보다 직달일사에서 더 좋다. 따라서 이 시험 방법은 인공태양 일사에

의해 입사각이 거의 0에 가깝게 집열면에 입사되는 시험에서만 가능하다. 실제 인공태양 일사의 일정한 직달성분을 만드는 것은 대단히 어렵고 따라서 평균 일사량은 집열기 투

과면 전체에 대해 측정되어야 한다.

6.1.5.2 열효율 시험에 필요한 인공 태양 요구조건

정상상태 효율시험을 위한 인공태양은 다음의 조건을 만족하여야 한다. (1) 램프는 집열기의 투과면에 걸쳐 조사되는 평균 일사량이 적어도 700 Wm-2 이상 생산할 능력이 되어

야 한다. 표 1에서 주어진 정확도에 관련된 사항이 얻어질 수 있고 일사량 값이 시험 결과에 기록된다

면 특별한 시험에 대해 300 Wm-2 에서 1000 Wm-2 의 범위 값이 사용될 수 있다. (2) 집열기 투과면 전체에 조사되는 평균 일사량은 시험 기간 중 ±3 %이상 변화해서는 안 된다. (3) 집열기 투과면의 한점에서 일사량은 투과면 전체의 평균 일사량과 ±15 % 이상 차이가 나면 안 된

다.

34

(4) 인공태양의 스펙트럼 분포는 에어매스 1.5의 태양 스펙트럼 분포와 동등해야 한다.

6.1.5.3 집열기 설치

(1) 6.1.1에 언급된 집열기 설치에 대한 사항을 준수해야 한다.(2) 집열기 경사각은 45±5° 전후로 하되 입사각이 0°가 되도록 하는 것을 원칙으로 하며, 특별한 경우

제작자의 권장사항으로 한다. 따라서 경사각의 조절 기능을 갖는 인공태양 장치가 필요하다. (3) 풍속 발생기는 6.1.1.8에 따라 집열기 상의 공기 유동을 만들어주기 위해 사용되어야 한다.

6.1.5.4 집열기 사전 조정

6.1.4.2에서 언급된 절차를 따라야 한다.

6.1.5.5 시험 절차

(1) 집열기는 실외시험 6.1.4.4에서 규정된 것과 같은 방법으로 작동온도 범위에 대해 시험되어야 한다. (2) 시험 중 측정은 6.1.5.6에 규정된 바와 같이 행해져야 한다.

6.1.5.6 시험

6.1.5.6.1 일반

측정은 6.1.4의 규정대로 실시되어야 한다.

6.1.5.6.2 인공태양의 측정

(1) 일사량계는 6.1.2.1.1의 것을 사용한다. (2) 집열기 투과면에 조사된 일사량 분포는 최대 간격 150 ㎜의 산술평균으로 산술한다.주의 1 : 인공태양은 일반적으로 집열기 투과면 전체에 걸쳐 일사강도가 변화할 뿐 아니라 시간 경과에

따라 약간씩 변한다. 따라서 집열기 투과면에 조사된 일사량을 적산하는 절차가 필요하다. 시간에 따른

변화는 일반적으로 일정치 못한 전기 공급과 온도, 작동시간을 가진 램프 출력 변화에 따라 발생한다.

6.1.5.6.3 실내시험의 외기온도 측정

외기온도()의 측정은 복사 영향을 최소화하기 위해 센서가 보호된 상태에서 여러 값들의 평균값을 취

해 측정한다.

6.1.5.7 시험기간

시험기간은 정상상태의 실외시험과 같은 방법으로 결정된다. 실내시험의 경우 실외시험 보다 정상상태

환경을 상대적으로 쉽게 조성할 수 있지만, 6.1.4.6에 규정된 집열기의 적당한 정상작동을 위해서는 충분

한 시간이 필요하다.

6.1.5.8 시험조건

실외시험에 대한 6.1.4.3에서 언급된 시험조건이 다음의 추가사항과 함께 관찰되어야 한다. : (1) 집열기 투과체면의 열방사는 외기온도에서 흑체 공동의 방사보다 총 방사의 5% 범위를 초과하여서

는 안 된다. (2) 풍속 발생기(송풍기)의 취출온도는 외기온도보다 ±1 K 이상 차이가 있어서는 안 된다.

35

6.1.5.9 집열기 효율계산

실외시험의 6.1.4.7에서 제시된 방법을 사용한다.

6.1.6 집열기의 유효 열용량과 시간정수 결정

6.1.6.1 일반

집열기의 유효 열용량 및 시간정수는 순간적인 성능을 결정하는 중요한 매개변수이다. 집열기는 일반적으로 각각 다른 온도와 질량을 갖는 물질의 조합으로 되어 있다. 집열기 작동시, 각각의

집열기 구성품들은 작동조건의 변화에 따라 각각 다르게 반응한다. 따라서 전체 집열기에 대해 통합적

인 유효 열용량을 고려하는 것이 필요하다. 유효열용량은 작동 조건에 의존하므로, 특정값을 가지는 집

열기 매개변수가 아니며, 집열기에 대해 전체적인 특별한 시간정수 또한 존재하지 않는다. 대부분 집열

기의 반응시간에 지배적인 영향을 끼치는 것은 열매체의 유량이므로, 열매체의 유량에 따라 시간정수는

크게 변화한다. 기타 집열기 구성품 요소는 각각 다른 시간정수를 가지며, 전체 집열기의 유효 시간정수

에 영향을 미친다.

6.1.6.2 집열기 시간정수의 시험 절차

시험은 집열기 열효율 시험 시와 동일한 방법으로 열매체를 집열기를 통해 순환시켜 수행한다. 집열기

로 공급되는 열매체의 온도는 외기온도와 같도록 한다. 측정요소는 다음과 같으며 6.2에 따라 측정되어

야 한다.

- 열매체 공급온도 ( )

- 열매체 출구온도 ()

- 외기온도 ()

6.1.6.2.1 일사에 노출시키는 시험

1) 집열기를 덮개를 사용하여 일사로부터 차단하고, 열매체를 주변 외기온도와 ±1 ℃ 오차범위 내에서

일정온도를 유지하여, 설정유량으로 최소 10분 이상 집열기에 공급하여 정상상태에 이르도록 한다.2) 정상상태에 이르는 즉시 덮개를 제거하고 700 Wm-2

이상의 일사량 하에서 입사각 0°로 노출시킨다. 이때 열매체는 계속 공급한다.3) 집열기 출구의 열매체온도가 점차 상승하여 일정온도를 유지할 때까지 시험을 지속한다.

주의 : 정상상태는 유체의 출구온도가 분당 0.05 K 이내의 변화율을 보일 때, 정상상태에 도달한 것으로

가정한다.

6.1.6.2.2 고온유체의 유입을 사용하는 시험

1) 집열기를 광원으로부터 완전히 차단한 상태에서, 외기온도보다 약 30 ℃ 이상 높은 온도의 열매체를

집열기의 출구온도가 일정하게 될 때까지 주입한다.2) 시험체 출구의 열매체온도가 점차 상승하여 일정온도를 유지하면, 집열기 주변 대기온도와 같은 온도

의 열매체를 설정된 유량으로 공급하고, 측정을 개시한다.

36

6.1.6.2.3 집열기 시간정수의 계산 (선택사항)열매체의 출구온도와 외기온도 차, 를 그림 16과 같이 시간에 따라 그래프로 작성한다. 시험은

초기 정상상태 에서 시작하여 광원에 노출시킨 후에 도달되는 정상상태 에 이를 때

까지 계속된다.

그림 16 집열기 시간정수

1.

2. 3. 4.

5. 시간

6.

집열기 시간정수 는 시간 0(시험시작 시점)에서 일사의 증가에 따라 집열기 출구온도가 에

서 까지 총 증가의 63.2 % 증가하는데 걸린 시간으로 정의 된다. 온도센서의 응답시간이 문제

가 될 경우, 이것은 시험 결과를 계산하는데 고려되어야 한다.

6.1.6.3 유효 열용량 산정

6.1.6.3.1 구성품의 정보를 통한 유효 열용량 산정

집열기 유효 열용량 C(J/K)는 집열기의 각 구성요소(유리, 흡수체, 열매체, 단열재)에 대해 질량 (kg),

비열 (Jkg-1K-1), 가중인자 의 곱의 합으로 계산된다.

(식 14)

가중인자 (0과 1사이)는 어떤 요소가 집열기 열 관성에 부분적으로 관여했는가를 나타낸다. 값은

(표 9) 참조.

37

구성품 요소

흡열판

단열재

열전달 유체

외부 투과체

중간 투과체

세 번째 투과체

10.51

0.01 ×

0.2 ×

0.35 ×

표 9 가중인자의 값

6.1.6.3.2 고온유체의 유입을 사용하는 시험(6.1.6.2.2 참조)의 유효 열용량 산정

6.1.6.2.2의 시험에서 2회에 걸친 정상상태 조건 하에서 다음 항목을 측정한다.- 열전달 유체의 질량 유량

- 집열기 입구온도

- 집열기 출구온도

- 외기온도

측정된 데이터를 사용하여 다음의 식을 통해 유효열용량을 산출한다.

(식 15)

여기서

이며, (-값) 이다.

6.1.6.3.3 일사에 노출시키는 시험(6.1.6.2.1 참조)의 유효 열용량 산정

6.1.6.2.1의 시험에서 2회에 걸친 정상상태 조건 하에서 다음 항목을 측정한다.- 집열면 일사량

- 열전달 유체의 질량 유량

- 집열기 입구온도

- 집열기 출구온도

- 외기온도

2회에 걸친 정상상태 조건 하에서의 집열기 열용량의 순간 방정식은 다음과 같다.

(식 16)

이를 두 정상상태 기간동안의 측정된 데이터를 방정식으로 통합하면 다음 방정식을 구할 수 있다.

38

(식 17)

6.1.7 집열기 입사각 수정계수( )

6.1.7.1 일반

유효 투과흡수율 (τα) e 는 입사각 수정계수( Kθ )와 법선면의 투과흡수율의 곱의 형태로 정의되며 이

경우 효율 식은 다음과 같다.

′

(식 18)

여기서 평판형 집열기의 경우 유효 투과흡수율은 다음과 같다.

(식 19)

그림 17은 투과체에 따라 변화하는 Kθ 의 일례를 참고로 예시한 것이다.

그림 17 입사각 수정계수

입사각에 의한 영향이 수직축과 수평축이 대칭적이지 않은 진공관형집열기나 CPC집열기의 경우, 입사각

수정계수를 온전히 특성화하기 위하여 하나 이상의 입사축에 대한 입사각수정계수에 대하여 고려하여야

한다.복합적인 입사각수계수는 두 개의 수직 수평축에 대한 개별 입사각수정계수 과 를 측정함으로

산정될 수 있다.(식 19.1 참조) · (식 19.1)

39

은 수직축에 대한 입사각수정계수이며, 는 수평축에 대한 입사각수정계수이다.

각 입사각 , , 간의 상관관계는 다 방정식을 사용할 수 있다.

tan tan tan (식 19.2)

6.1.7.2 입사각수정계수 측정을 위한 인공태양

입사각 수정계수의 측정을 위해 다음의 기준에 부합하는 인공태양에서만 사용되어야 한다. 시험 중 집

열기의 모든 점에서 인공태양에 의해 조사되는 총일사의 90 % 이상이 20° 각도 범위 이내에 분포되어

야 한다.

6.1.7.3 시험 절차

6.1.7.3.1 일반

입사각수정계수를 결정하기 위한 태양열 집열기의 시험은 다음의 방법으로 시행한다. 단 시험 기간 중

집열기의 설치각도는 측정 대상 입사각 조건의 ±2.5° 범위 내에서 유지 될 수 있도록 해야 한다. 투과체

면 위의 일사량은 300 Wm-2 이상이어야 한다.

6.1.7.3.2 시험방법 1이 방법은 6.1.5.2에서 규정된 특성을 가진 인공태양을 사용한 실내시험의 경우와 집열기 설치각도가 일

사량의 방향에 따라 자유롭게 조절되는 설치대를 사용한 실외시험의 경우에 적용될 수 있다.평판형 집열기의 경우 측정 대상 입사각도는 50° 각도 조건에 대해서만 수행한다. 이는 평판형 집열기의

경우 입사각 0° 및 50°의 2개 조건만으로도 충분히 입사각 수정계수를 도출할 수 있기 때문이다. 평판형

집열기 이외의 특별한 광학적 성능 특징을 가진 집열기의 경우 또는, 시스템 시뮬레이션의 경우는 필요

에 따라 입사각 조건 20°, 40°, 60°의 추가 각도에 대한 시험을 수행할 필요도 있다.열매체의 평균온도는 가능한 외기온도와 ±1 K의 범위 내에서 제어되어야 한다. 효율 값은 6.1.4.4에 따

라 결정되어야 한다.

주의 : 반사판을 채용한 진공관형 집열기, 또는 고정집광형 집열기와 같은 특별한 기하학적 특성에 이

방법을 적용할 경우는, 보다 많은 전문 지식이 요구되며 20°, 40° , 60° 등의 입사각에 대해 추가 시험이

수행되어야 한다.

6.1.7.3.3 시험방법 2이 방법은 집열기 방향이 입사 일사 방향에 대해 임의로 조정될 수 없는(경사 조정은 제외) 고정집열기

설치대를 이용한 정남향을 향하여 집열기를 설치한 실외시험에 적용된다.열매체의 평균 온도는 가능하면 주위 공기 온도의 ±1 K내로 제어되어야 한다. 효율 측정값은 그 값의

하나를 정오전에 취하고, 두번째 값은 정오후에 취하여 결정해야 한다. 두 시험점에 대한 평균 입사각은

동일하다. 특정 입사각에 대한 집열기 효율은 두 값의 평균과 동일한 것으로 간주되어야 한다.일반적으로 효율값은 6.1.4.4에 기술된 방법을 따라 결정되어야 한다. 방법 1을 사용하면 시험데이터는

입사각 50°에 대해 수집되어야 한다. 특이한 광학적 특성을 가진 집열기이거나 시스템 모사에 필요한 경

우 20°, 40°, 60°와 다른 각도가 필요할 수 있다.

40

주: 이 방법이 진공관형 집열기와 같은 특수 기하학 구조에도 적용되는지 확인하려면 더 많은 경험이

필요하다.

6.1.7.4 집열기 입사각수정계수의 계산

집열기 열효율 값은 각 입사각의 시험측정값에 대해 결정되어야 한다. 평판형 집열기의 경우, 단지 하나

의 입사각인 50°조건이 요구된다. 유체의 평균온도는 ( tm-ta)≃0 이 되도록 외기온도와 매우 유사하

여야 한다. Kθ 와 효율사이의 관계식은 다음과 같다

Kθ=η

F'(τα) en (식 20)

유체의 평균온도가 외기온도와 ±1 K의 범위 내에서 조절될 수 없는 경우, a 1 과 a 2 의 근사가 시험

조건의 집열기에 대해 이루어져야 하며 이때 각 Kθ 의 값은 다음 식으로 계산된다.

Kθ=η+a 1

tm-taG

+a 2G[ tm-taG ]

2

F'(τα) en(식 21)

6.1.8 일일 집열량 계산

6.1.8.1 계산조건

집열량 계산은 6.1.4(실외 열효율 시험) 또는 6.1.5(인공태양을 사용한 열효율 시험(실내시험))에서 구한

집열기 효율곡선 식과 6.1.7(입사각 수정계수)에서 구한 입사각 수정계수를 활용하여 다음과 같은 조건하

에서 일일 집열량을 계산한다.(1) 분석기준일 : 춘분(3월 22일)(2) 집열기 향 및 경사각 : 정남향, 36.5°(3) 평가기준 일사량 : 21 MJ/(m2.day)(4) 설치위도 : 북위 36.5°(대전기준) (5) : 30 ℃

6.1.8.2 계산방법

집열기 단위면적당(㎡) 집열량 계산은 6.1.8.1의 조건하에서 다음의 식에 따라서 시간별로 계산한다. 6.1.8.1의 조건하에서 시간별 집열기 경사면에서의 단위면적당 일사량과 직달일사의 입사각은 표 10과같다. 이 자료를 근거로 입사각 수정계수를 적용하여 산출한다.

′⋅⋅′ ⋅⋅ ⋅ ⋅

(식 22)

참고로 산란일사에 대한 입사각은 시간에 관계없이 56.61도로 가정한다.

41

시간 입사각집열면 일사량, (kJm-2)

직달, 산란, 계,

6 ~ 7 17 ~ 18 82.5 176.2 105.1 281.3 7 ~ 8 16 ~ 17 67.5 582.6 293.9 876.5 8 ~ 9 15 ~ 16 52.5 1071.1 464.4 1535.5

9 ~ 10 14 ~ 15 37.5 1560.0 605.0 2164.9 10 ~ 11 13 ~ 14 22.5 1954.5 705.1 2659.6 11 ~ 12 12 ~ 13 7.5 2174.6 757.3 2931.8

합 계 20.899 MJ

표 10 평가기준 일사량(정남향 경사면 36.5도, 위도 36.5도, 춘분일 때)

6.1.9 집열기 압력손실 시험

6.1.9.1 일반

집열기를 통한 압력 강하는 태양열 집열기 시스템 설계의 중요 사항이 될 수 있다. 시험을 위해 집열기

에 사용되는 유체는 물 또는 부동액(물 : 글리콜 60:40), 기타 제작자가 요구하는 유체가 사용될 수 있

다. 사용되는 유체의 온도는 (20±2) ℃이어야 한다.

6.1.9.2 집열기 설치

(1) 집열기는 6.1.1에 따라 설치되어야 한다.(2) 6.1.3에 적합한 배관작업이 되어야 하며, 특히 배관연결에 세심한 주의가 요구된다.

6.1.9.3 집열기의 사전 조정

(1) 유체에 불순물이 포함되지 않았는지 확인한다.(2) 공기 빼기 밸브(air bleed valve)나 이와 같은 기능을 할 수 있는 장치가 설치되어야 한다.

6.1.9.4 시험 절차

집열기 입구와 출구 연결부위 사이의 압력 강하는 실제 작동 조건에서 사용될 수 있는 범위의 유량에

대해 결정되어야 한다. 제작자의 특별한 규정 유량이 없을 경우, 압력 강하 측정은 집열기 단위 면적당

(0.005 ~ 0.03) kgs-1 의 유량 범위에서 이루어 져야 한다.

전체 유량 범위를 등간격으로 나누어 최소 5개의 측정값을 구해야 한다.

6.1.9.5 측정

다음의 자료는 6.1.2에 따라 측정되어야 한다.(1) 집열기 입구에서 열매체 온도

(2) 유량

(3) 집열기 입구와 출구 연결 부위 사이의 열매체의 압력손실

집열기의 압력손실은 측정값의 5 %이거나 ±10 Pa 중 높은 값의 표준불확도로 측정되어야 한다.

6.1.9.6 연결 부위에 의한 압력손실

유체 압력을 측정하기 위해 사용되는 연결 부위는 그 자체로 압력 강하를 일으킬 수 있다. 압력 강하에

대한 0 점검 (zero check)이 배관 회로에서 집열기를 제거하고, 직접 서로 연결된 압력 측정 연결부위와

함께 시험을 반복함으로써 실시되어야 한다.

42

6.1.9.7 시험조건

유체의 유량은 시험 측정 중 표준 값의 ±1 % 내에 일정해야 한다.열매체의 입구 온도는 시험 측정 중 ±5 K 내에서 일정해야 한다. 시험은 외기온도에서 ±10 K의 범위에

있는 온도의 집열기에서 실시되어야 한다. 다른 온도에서 압력 강하 시험은 기름류의 열매체에 매우 중

요할 수 있다.

6.1.9.8 계산 및 결과의 제시

압력 강하는 수행된 각 각의 시험에 대해 유량의 함수로 그래프에 의해 제시되어야 한다.

6.2 준동적 조건 하에서의 태양열 집열기 시험

6.2.1 집열기 설치와 위치

6.2.1.1 일반

집열기는 6.1.1.1에 따라 위치를 잡아 설치되어야 한다.

6.2.1.2 집열기 설치

6.1.1.2에 따라 설치한다.

6.2.1.3 경사각

6.1.1.3에 따른다

6.2.1.4 실외에 설치되는 집열기 방위각

집열기는 실외에서 적도 방향으로 ± 5° 이내에 고정된 위치에 설치되어야 한다. 이는 시험당일 남중시

의 태양고도각을 참조하여 경사각을 조절하여 설치한다.주 : 집열기 투과부의 일사 입사각을 계산할 때는 집열기의(또는 일사계의) 정남향으로부터의 방위각 편

차를 고려하도록 한다. 남향에서부터 더 큰 편차도 허용될 수 있지만 (그림 18)처럼 직달일사의 비대칭

성 각분포를 초래하게 된다(6.2.4.6.2 참조). 이는 집열기로 하여금 편향된 입사각에 따르게 할 수 있다. 실제 입사각은 표준불확도 ±1° 이상으로 계산되도록 한다.집광형 집열기의 경우 가능하면 제조자의 추적장치를 사용하도록 한다. CPC와 같은 비추적 고정 반사체

를 채용한 집열기의 경우 직달일사가 설계의 각도 허용 범위 안에 오도록 설치해야 한다.

6.2.1.5 직달일사 차단 주의

6.1.1.5에 따른다.

6.2.1.6 산란일사와 반사일사

6.1.1.6의 규격이 적용된다. 6.1.1.6의 마지막 절에 있는 인공관원 시험에 대한 본문은 적용되지 않는다.

6.2.1.7 열방사

일부 집열기의 성능은 열방사 수준에 특히 민감하다. 집열기에 인접한 표면의 온도는 열방사 영향을 최

소화하여 주변 외기온도에 최대로 가까와야 한다. 예를 들어 실외에 설치된 집열기의 투과부의 가시영

역에 굴뚝, 냉각탑 등의 고온 발생원을 포함하면 안 된다.이러한 고온 열방사입사로부터의 보호조치는 집열기 전면과 후면에서 모두 중요하다.

43

6.2.1.8 주위 공기 속도

6.1.1.8을 따른다.

6.2.2 측정

6.2.2.1 일사량 측정

측정은 6.1.2.1을 따라야 한다.

6.2.2.1.1 수평면 일사계

일사계는 6.1.2.1.1을 따라야 하되 다음은 예외이다 : 하위조항 6.1.2.1.1.5는 적용되지 않는다.

6.2.2.2 열복사 측정

측정은 6.1.2.2를 따라야 한다.

6.2.2.3 온도 측정

측정은 6.1.2.3을 따라야 한다.

6.2.2.4 집열기 액체 유속 측정

측정은 6.1.2.4를 따라야 한다.

6.2.2.5 공기속도 측정

6.2.2.5.1 일반

측정은 6.1.2.5.1을 따라야 한다.

6.2.2.5.2 요구 정확도

집열기 전면 주변 공기속도는 표준불확도 0.5 ms-1로 측정되어야 한다. 실외 조건 하에서는 주변 공기속

도는 거의 일정하지 않으며 돌풍이 자주 일어난다. 따라서 시험 중에는 평균 공기속도를 정해야 하는데

이는 표본값의 산술적 평균으로 또는 시험 기간 전체의 시간 통합으로 구할 수 있다.

6.2.2.5.3 감지기 설치

평균 풍속이 2 ms-1 이하인 곳에서 실외시험을 할 경우, 인공 풍속발생기(송풍기)를 사용하여야 하며 풍

속계는 지속적인 공기속도 측정에 적합해야 한다. 이 풍속계는 평평한 판 위에 설치시켜서, 집열기 테두

리로부터 풍속계 뒤 0.3 m까지 송풍기 쪽으로 지속적인 흐름이 표면이 형성되도록 해야 한다. 공기속도

가 집열기의 한 끝에서부터 다른 끝까지 다르므로 집열기 투과부 영역에서 공기속도의 균일성도 점검되

어야 한다. 공기속도는 집열기 투과부 앞 100 mm에서 집열기 면적 전체에 대해 동일 간격으로 떨어진

위치에서 일련의 측정값을 취해야 한다.바람이 많은 곳에서는 풍속 측정은 집열기 높이의 중간에서 집열기 가까이에서 이루어져야 한다. 감지

기는 바람으로부터 가려지면 안되며 시험 기간 동안 센서로 인해 집열기에 그늘을 드리우면 안 된다.

6.2.2.6 압력 측정

측정은 6.1.2.5을 따라야 한다.

44

6.2.2.7 경과 시간

시간은 6.1.2.6에 따라 측정되어야 한다.

6.2.3.8 계측/자료 기록기

계기는 6.1.2.7을 따라야 한다.

6.2.2.9 집열기 면적

집열기 면적은 6.1.2.8을 따라야 한다.

6.2.2.10 집열기 열매체 용량

열매체 용량은 6.1.2.9를 따라야 한다.

6.2.3 시험회로 설치

시험회로 설비는 6.1.3을 따라 설치되어야 한다.

6.2.4 실외 효율 시험

6.2.4.1 시험 설비

설비는 6.1.4.1에 따라 시험되어야 한다.

6.2.4.2 집열기 사전 조정

집열기는 6.1.4.2에 따라 사전 조건 형성이 이루어져야 한다.

6.2.4.3 시험 조건

다음은 준동적 시험법(QDT)에 대한 시험 조건이다. 이러한 접근법의 이해와 수용을 증진시킬 목적으로

여기 주어진 권장 시험점과 기타 시험 조건은 6.1에 개괄된, 널리 인정된 태양열 집열기의 정상상태 시

험점 및 조건과 밀접한 연관성을 가진다. 적절한 시험데이터는 기본적으로 두가지 접근법에서 동일하게

요구되므로, 각 시험점에 대한 시험 순서는 정상상태 조건에 해당하는 측정 자료 순서를 취하거나 생략

하기를 권장한다. 이는 종래의 정상상태 시험에서 얻어진 매개변수를 이용 가능케 할 것이다. 시험 방법

과 권장 시험점에 대한 시험순서를 결합하면 집열 효율의 유효 열용량, 입사각 수정계수(IAM), 풍속 -주변 외기온도도 포함- 의존성 평가가 가능할 것이다. 집열기 매개변수 추정단계에서는 실제 유용한 집열

기 출력에 대한 모델식이 사용된다.집열기 전체의 공간적 변이와 시험 기간 중의 시간적 변이를 고려한 주변 공기속도의 평균값은 1 ms-1

이상 4 ms-1 미만이 되어야 한다. 충분한 풍속을 얻기 위해 필요한 경우 송풍기를 사용할 수 있다.

별도로 규정되지 않은 한 열매체 유량은 집열기 단위면적(A) m2 당 약 0.02 kgs-1로 설정되어야 한다. 이

값은 각 시험 기간 중 설정값의 ± 1 % 이내로 안정되어야 하며, 시험점 간의 유량 역시 설정값의 ± 10 % 이상 변하면 안 된다. 다른 유량에서의 시험은 제조자의 규격에 따라 수행될 수 있다.어떤 집열기에서는 권장된 유체 유속이 층류와 난류 간 천이구역에 가까울 수 있다. 이는 내부 열전달

계수를 불안정하게 만들어 집열기 효율 측정값에 변이를 초래할 수 있다. 재생 가능한 방법으로 그러한

집열기를 특성화하기 위해 더 큰 유량을 사용할 수 있으며 이는 시험 결과에 분명히 명시되어야 한다.1 K 미만의 열매체 온도차의 측정치는 계기 오차와 관련된 문제이므로 시험 결과에 포함시키지 않는다.

45

주: 준동적 시험방법은 집열기의 출력(6.1에 기술된 정상상태 시험에서와 같은 효율이 아니라)에 대한

오차 최소화에 근거한 것이므로 유체 온도의 낮은 상대적 오차는 더 이상 문제를 일으키지 않을 것이

다. 따라서 온도차를 1.0 K로 제한하는 것은 최근판 표준에서는 제거될 수 있으며 각 시험일로부터 더

많은 자료가 사용될 수 있다.

6.2.4.4 시험 절차

집열기는 효율 특성 산정을 위해 실외 시험조건에서 작동온도 전반에 걸쳐 시험되어야 한다. 아래 주어

진 요건을 만족시키는 시험점은 집열기의 작동 온도 범위 전체에서 등간격으로 떨어진 최소 4개의 유체

입구 온도에 대해 구해져야 한다.가능하면 정확한 를 결정하기 위해 집열기 내의 평균 열매체온도가 외기온도의 ±3 K 이내에 오게 하

는 하나의 입구온도를 선택해야 한다. 입구온도는 이슬점 위로 유지하여 흡수판 위 습기를 방지해야 한

다. 날씨 조건은 6.2.4.6 순서 유형 1과 2에 기술된 대로여야 한다. 두번째와 세번째 입구온도는 정오 즈음에 측정했을 때 집열기내 평균유체온도가 집열기의 최저와 최고

작동범위 사이에 등간격이 되도록 선택해야 한다. 비투과체 집열기의 경우 3개의 유체 입구온도만 필요

하다. 그 때 두번째 온도는 집열기 작동범위의 중간에 가깝도록 선택되어야 한다. 날씨 조건은 6.2.4.6 순서 유형 3에 기술된 대로여야 한다.집열기 유형에 따라 최고 유체 입구온도는 6.1.4.4에 규정된 대로 선택되어야 한다.입구온도 변경은 각 시험 순서가 완료된 후에 이루어져야 한다. 이러한 “단계-변화” 기간 중 기록된 자

료는 시험 자료에 포함시키지 않는다. 입구온도는 각 시험 순서 동안 ±1 K 내로 안정되게 유지한다.주 1 : 정상상태 매개변수와 비교할 경우 각 유체 입구온도에 대해 필수 지속기간에서의 4개의 자료점

을 구한다. 시험조건이 허락하는 경우 각 유체 입구온도에 대해 정오전후에 동수의 자료점을 취한다.주 2: 여기에서 사용된 집열기 모델식이 집열기 성능을 더 정확하게 설명하고 있으므로 4개의 측정점과

이 측정점 안의 독립 자료점의 중요성은 감소되거나 제거된다. 이 방법에 대한 최신개정판에서는 3개의

측정점만 고려되도록 한다. 집열기를 더 완전하게 특성화하면 집열기 설계에 대한 제한이 줄어들고 이

시험 방법을 더 광범한 집열기들에 사용할 수 있게 될 것이다.시험 중에 측정은 6.2.4.5에 규정된 대로 수행되어야 한다. 그 후 이 측정값들은 만족스러운 시험 자료를

얻을 수 있는 시험 시기를 식별하는데 사용할 수 있다.

6.2.4.5 측정과 데이터수집

6.2.4.5.1 측정

다음 데이터가 측정되어야 한다:- 투과면적 , 흡열면적 , 집열기 전면적

- 열매체 용량

- 집열기 투과부의 전일사량

- 집열기 투과부의 산란일사량

- 집열기 투과부에 입사되는 장파복사

- 직달일사의 입사각(이 각은 계산으로 결정될 수 있다)- 집열기 투과부의 방위각과 경사각(표준불확도 ±1° 이상)- 주변 공기속도

- 주변 외기온도

- 집열기 입구에서의 열매체 온도

46

- 집열기 출구에서의 열매체 온도

- 열매체 유량

6.2.4.5.2 데이터수집 요건

데이터 수집 간격 : (1 ~ 6) 초데이터 평균 산출 간격 : (5 ~ 10) 분각 기록데이터 행은 시간(표준불확도 ±1분 이상)을 포함하여 각 데이터행별로 집열기의 일사 입사각에

대한 계산이 가능하도록 해야 한다. (6.2.1.4 참조)아래에 대한 실시간 계산이 필요하며, 측정 데이터베이스에 수록하여야 한다.- 집열기의 유효출력 Q- 집열기 열매체 평균온도 에 대한 시간 미분계수

즉 = ( ) / (와 의 sampling interval)으로 계산.

시간 미분계수 는 최종 결과에 큰 영향을 주므로 실시간 계산이 이루어져야 한다.

측정값에 대한 데이터 수집간격(sampling rate)과 평균 간격(averaging interval)주: 추정된 집열기 매개변수를 이용하여 집열기 모델식을 통해 측정시스템이 집열기 출력을 실시간 계

산을 허용할 경우, 이는 어떤 측정 오차나 문제를 검출하는데 매우 유용한 도구가 될 것이다. 그렇지 않

다면 일반적으로는 각 시험일이 종료된 이후에 모델식을 이용한 출력결과와 측정된 출력을 그래프로 그

려두는 것을 추천한다.

6.2.4.6 시험 기간

6.2.4.6.1 일반

권장 시험 순서는 4 ~ 5일로 구성된다. 집열기의 실외시험에 대한 실제 시험일 수는 시험장의 실제 기

상조건에 따라 달라진다. 데이터 기록은 통상의 중요한 정상 작동 조건(충분한 가변성과 동적 범위)과동등한 자료를 포함시켜 집열기 매개변수를 따로 구할 수 있게 해야 한다. 이는 집열기 입구온도를 설

계 범위 내에서 변화시켜서 정적인 시험방법(6.1 참조)과 유사하게 수행하는 것이다. 4 ~ 5일 후에 충분

한 자료가 기록되면 이 자료는 아래 6.2.4.6.2의 지침에 따라 각 시험일 별로 평가되어야 한다.

6.2.4.6.2 시험 순서 설명

(1) 유형 1 : 6.2.4.3의 요건에 따른 시험점의 최소 시험시간은 3시간이다. 6.2.4.4에 지정된 조건인 하

의 시험은 청명일 조건에서 수행되도록 한다. 이 순서에는 60° 이상의 입사각 값부터 아래의 값까지 포

함하며, 직달일사의 입사각수정계수 차가 수직 입사값에서 2 % 미만의 값까지 포함되어야 한다.- 이 유형에서는 입사각수정계수 추정을 위한 데이터를 얻을 수 있다.(2) 유형 2 : 6.3.4.4.에 규정된 하의 측정으로 부분적으로 구름 낀(불안정한 구름 포함)조건

- 이 유형에서는 집열기 시간정수 및 유효열용량 및 산란일사에 의한 입사각수정계수 추정을 위한 데이

터를 얻을 수 있다.(3) 유형 3(하루 또는 이틀) : 6.2.4.3에 규정된 평균 작동온도의 시험으로 맑은 하늘과 부분적으로 구름

이 낀 조건 하에서 수행한다.(4) 유형 4 : 이 시험은 높은 작동온도의 시험으로 유형 3의 기상상태와 동일한 조건이다.다른 시험점의 상대 순서는 중요하지 않지만 시험장에서의 실제 날씨에 따라 조정될 수 있다.

47

6.2.4.6.3 선택적 시험: 경사각 의존성

경사각 의존성이 평가되어야 할 경우 시험일을 하루 더 추가해야 한다.이 날 중에 집열기는 다른 경사각과 고온 작동 온도에서(시험일 유형 4) 시험되어야 한다. 이 추가 시험

데이터베이스는 확장 MLR로 평가하되, 기타 다른 집열기 매개변수와 함께 동시에 평가되어야 한다.주: 확장 MLR에 대해서는 주 2의 6.2.4.8.1을 참조

6.2.4.6.4 시험 자료 평가

기록된 자료의 적합성 평가 지침은 아래 요약되어 있다.시험 자료의 적합성을 평가할 때는 다음 기준이 만족되도록 한다:• Tout - Tin > 1 K• Tin은 ±1 K내에서 안정

• 열매체유량은 설정값의 ±1 % 이내. 각 시험일과 시험점의 설정값 차이 10 % 이내

시험데이터 평가 중, 입구온도에 대하여 집열기 시간정수의 최소 4배 또는 15분 이상(시간정수를 모르는

경우)의 선조정 절차를 생략하거나 집열기의 초기 상태 영향이 사라졌는가의 여부를 살펴 매개변수 추

정 결과에 영향을 주지 않도록 주의한다.설명될 수 없는 극단치는 자료 집합에서 제외시키면 안 된다는 사실도 주목된다.명확성을 위해 대부분의 요구조건은 잘 정리된 도표 형태로 나타내어서, 신뢰할만하고 독립된 집열기

매개변수를 얻기 위해 자료 내에 존재하는 동적 범위를 포함한 다른 시험 조건 간의 중요한 관계를 보

여주도록 한다. 이 도표는 매개변수 추정용 시험 자료의 우수성 평가를 위해 곡선으로 작성되어야 하며

시험 보고서에 포함되어야 한다.

(그림 18)은 조건과 더 높은 입구온도에서 충분한 자료가 취해졌는지 점검하기 위해 와

의 비교를 보여준다. 이 자료는 ′의 추정과 집열기 열손실에 대한 모든 필요한 정보를 줄 것이

다.

그림 18 에 대한

(그림 19)와 (그림 20)은 를 추정하는데 크고 작은 직달일사의 입사각에서 충분한 데이터를 포함

하는지, 그리고 높은 산란일사 수준에서 를 추정하는데 충분한 데이터가 취해졌는지를 보여준다.

48

그림 19 에 대한

주: 더 높은 값(상부 곡선)에서의 측정 자료는 을 제공하며, 낮은 값은 을 제공한다.

그림 20 에 대한

집열기의 풍속 의존성이 고려될 경우, 그림 21이 포함되어야 한다. 그림 21은 풍속과 간 관계의 이상

적 분포를 보여준다.6.2.4.3에 기술된 풍속이 고려되어야 한다.

49

그림 21 에 대한

6.2.4.7 결과 제시

시험 결과는 주어진 시험성적서 서식을 사용한 보고서에 본문과 6.2(6.2.4.8.4도 참조)에 주어진 내용에

따라 조정된 내용과 함께 제시되어야 한다. 측정치를 수집 분석하여 시험 조건의 요건을 만족시키고 시

험 자료에 충분한 정보를 제공하는 시험데이터 집합을 생성해야 한다. 주어진 시험성적서 서식의 내용

에 추가적으로 집열기 매개변수 추정에 사용된 측정 자료는 6.2.4.6.4의 그림 18에서 21까지 기술된 대로

4개의 그래프로 제시되어야 한다. 측정된 집열기 출력 대 모형화된 출력을 보여주는 그래프 5(그림 15 참조)도 시험 보고서에 포함되어야 한다. 그래프 5는 한 그래프 안에 집열기 매개변수 추정에 사용된 모

든 시험점 데이터를 포함해야 한다 (6.2.4.5.2의 주를 참조). 입사각 수정계수(IAM), 는 그림 17에

지시된 대로 그래프 6에 제시되어야 한다.시험성적서 서식의 집열기 성능 계수 이외에 (식 20)에 의하여 추정된 유사동적 성능 계수 전체 집합이

시험 보고서에 포함되도록 한다.

6.2.4.8 매개변수 추정과 집열기 유용 출력 계산

6.2.4.8.1 집열기 매개변수 추정 도구

다중선형회귀분석(MLR) 기법은 비반복적인 초고속 행렬 방법이며, 스프레드시트 또는 더 특수한 통계

프로그램 MINITAB 나 SISS와 같이 통계 기능을 가진 대부분의 표준 프로그램 패키지에 들어있다. 이경우 선형이란 모델식의 각 항에 곱해지는 매개변수 을 갖는 항들의 합으로서 모형이 표현되는 것을

의미한다.예를 들면,

· · · (식 23)

(식 23)에서 각 항의 종속적인 모델식 은 매우 비선형적일 수 있다.MLR 방법은 MLR 매개변수 추정 전에 어떠한 시험 규격을 따르든지, 시험 데이터베이스로부터 완전히

자유로운 데이터 선택을 가능하게 한다.이러한 선택은 며칠간의 시험측정 이후에 가능해진다.

주 1 : 예를 들면 시험데이터 > 700 Wm-2, < 0.002 Ks-1, > 2 ms-1, > 10 K와 같은

데이터들은 그와 같은 조건을 요구하는 시험의 경우에 MLR 매개변수 추정을 위해 선택될 수 있다. 보

50

다 큰 데이터베이스의 경우에도 매개변수 추정을 위한 계산은 단지 몇초 정도면 충분하므로, MLR은 연

구개발에 있어서 매우 다용도로 활용할 수 있다.주 2 : 지난 몇 년간 MLR(확장된 MLR)은 특별한 경우에 대한 테스트가 진행되었는데, 이방법은 다른

하위 데이터베이스 집합에서도 동일한 매개변수를 추정할 수 있었다. 이는 일례로 별도의 수식의 필요

없이 각 입사각에 따른 제로손실 효율을 구할 수 있으며, 두 축 과 에서의 제로손실 효율의 추정을

가능케 한다. 그 후 는 일반화할 수 있고, (식 24)의 로 대체된다. 이 매개변수는 표준

MLR 소프트웨어로도 동일하게 추정할 수 있다. 이러한 사실은 ETC, CPC, 또는 표준 IAM 방정식으로

모델링할 수 없는 원형의 흡열관으로 된 진공관형집열기 또는 비투과체 집열기와 같은 특수한 집열기

시험에 매우 유용하다. 얻어진 IAM 결과는 TRNSYS, WATSUN, MINSUN과 같은 시뮬레이션 프로그램

에 직접 사용될 수 있다. 또한 최근에 의 연속적인 범위에서 열손실계수를 추정할 수 있다는 사실이

알려졌다. 이는 와 항 간의 근소한 상관관계 문제를 극복하게 한다. 히트파이프를 채용한 상변

화식 집열기나 다른 특수한 열손실 효과를 가지는 집열기에 대해서도 이러한 방식으로 모델링될 수 있

다.MLR 방법에서처럼 집열기 출력의 오차를 최소화하는 기능을 갖는 방법이라면, 매개변수 추정을 위한

도구로서 기타 다른 비선형 방법들도 사용될 수 있다.

6.2.4.8.2 집열기 모델

이 모델식은 기본적으로 6.1에서 사용된 정상상태 모델식과 동일하지만 몇가지 추가 보정 사항이 있다. 여기에서는 직달일사와 산란일사의 의존항, 풍속, 대기온도, 입사각 영향 및 유효열용량이 모델링되었다. 더 자세한 사항은 부록 H를 참조하라.

′ ′

(식 24)

여기서 적용된 면적이 흡수면적이면 이고, 투과면적이면 이다(별첨 J 참조).

주: 복사와 관련한 항목에서는 편의상 켈빈 온도단위가 사용된다. 다른 항목에서는 섭씨 온도가 사용된

다. (4절 참조)6.2.4.8.4

6.2.4.8.3 다른 집열기 형식을 위한 집열기 모형 사용

6.2.4.8.2에 기술된 집열기 모델식은 ICS 집열기를 제외하고 시장에 나와 있는 대부분의 집열기에 적용된

다. 이 같이 전 항을 포함한 모델식을 집열기(또는 집열기 설계)에 적용할지 아닌지는 매개변수 추정결

과로써 주어지지만, 대부분 모든 유형의 집열기에 대해서 ′ , , 와 계수 , , 는

의무적으로 포함하여 구해야 한다.

주 : 태양을 추적하는 고집광 집열기의 경우 는 항상 중요한 것이 아닐 수 있으므로 아래와 같이 매

개변수 추정과정의 T-ratio 비율로 결정되어야 한다.그 경우 =1.0 과 =0은 (식 24)에 사용되어야 하며 매개변수 추정은 반복 수행되어야 한다.

계수 , , 가 집열기 모델식에 포함되어야 할지에 대해서는 매개변수 추정과정에서 T-ratio 비율 (매

개변수값/매개변수 값의 표준 편차)로 결정될 것이다. 시험 결과에 제시된 매개변수에 대한 T-ratio 비율

51

은 2 이상이어야 한다. 2 미만인 경우(충분한 가변성이 보장된 다양한 입력데이터를 가정) 계수는 0으로

설정하며, 조정된 집열기 모델식으로 매개변수 추정을 반복 시행하도록 한다.비투과체 집열기의 경우 전 항을 포함한 집열기 모델식을 의무적으로 사용해야 한다.주 2: 경험적으로 볼 때 열용량, 산란일사 및 직달일사를 포함한 입사각수정계수 사항 등이 전체 항을

포함하는 집열기 모델식은 매우 정확하다. 모델식이 데이터 상에 적합하게 피팅되지 않는다면, 대부분의

경우 집열기나 시험 설비, 또는 측정에 문제가 있을 수 있다.

6.2.4.8.4 시험 결과의 그래픽 제시

(1) 6.1에 따른 시험 후 시험결과는 평균 열매체온도와 주변 외기온도 간의 온도차( )의 함수로서

(식 24.1)의 출력곡선 형태로 제시되어야 한다.

(2) 이 때 집열기의 출력은 =1000 Wm-2와 산란도 15 %, 즉 =150 Wm-2

의 일사데이터를 적용하여

계산한다.(3) 집열기의 출력곡선은 정오근방에서 고정설치 작동조건을 기준으로 한다. 이는 매개변수 를 0

로, 는 15°( =0, =15°)로 설정하여 보정하여 (식 24.1)을 적용한다.

(3) 6.2.4.8.3에서와 같이 투과체를 채용한 집열기의 모델에 풍속에 의한 영향이 열손실 의존항과 제로손

실효율을 포함할 경우(>0, >0), 풍속 =3 ms-1를 식에 사용한다.

(4) 열손실의 대기온도 의존항이 집열기 모델에 포함되면(>0), 식에는 ( )= -100 Wm-2

값을 사

용한다.

′·· ′··

(식 24.1)

비투과체 집열기 시험 결과의 그래픽 제시는 위를 따른다.

최고출력 Wpeak 는 ′· · ′·· 이다.

주 : 유효 대기방사온도는 주위 공기온도보다 낮기 때문에 ( )는 보통 음의 값이다. -100 Wm-2

의 순 장파방사량은 =20˚C이고 =0° C일 때 맑은 대기 조건에 해당한다.

6.2.5 유효열용량 결정

6.2.5.1 일반

유효열용량(C)와 집열기의 시간정수는 과도상태 성능을 결정하는 중요한 매개변수이다. 집열기는 보통

각각 다른 온도를 갖는 질량체의 조합으로 간주된다. 집열기가 작동할 때 각 집열기 구성품은 작동조건

의 변화에 서로 다르게 반응하므로 전체 집열기에 대한 유효열용량을 고려하는 것이 유용하다.결정(식 24 참조)을 위해서는 에 충분히 큰 변이가 필요하다. 그러나 이는 6.1에 따른 시험의

일관성 때문에 입구온도가 일정하게 고정되어야 하므로 일사량의 변화를 통해서만 가능하다.

6.2.5.2 절차

로 모델링되고 C/A와 동일한 유효열용량은 집열기 모델식 (식 24)의 필수 요소이며 모든 다른 집열기

매개변수와 동시에 추정된다.

52

시험 중에는 일사량을 충분히 크게 변화하여 열용량 영향이 뚜렷하게 나타나도록 하여야 한다. 이제까

지 경험적으로 부분적으로 흐린 조건은 추정을 위해 에 충분한 가변성을 가져올 수 있다. 부

분적으로 흐린 날 동안 는 ±0.005 Ks-1를 초과해야 한다. 시험 기간 중 이 조건이 충족되지 않을

경우 6.2.4.6.1에 기술된대로 부분적으로 흐린 조건에서 추가 시험일 유형 2가 추정용 데이터에 추가되어

야 한다.

6.2.6 집열기 입사각 수정 계수

직달일사에 대해서는 로, 확산 일사에 대해서는 로 모델링된 집열기 입사각수정계수(IAM)는

집열기 모델식(식 25)의 필수 부분이다. 이들은 다른 집열기 매개변수와 동시에 추정된다.평판형집열기의 IAM 의존성에 대한 기본적 모델식은 ASHRAE 93-77에 설명된 것과 같이 다음과 같다.

cos (식 25)

입사각 효과가 입사면에 대해 비대칭인 집열기의 경우(진공관집열기나 CPC집열기) 입사각수정계수에 대

한 특성을 충분히 파악하기 위해서는 하나 이상의 방향에 대한 입사각의 영향을 측정할 필요가 있다.복합적인 입사각수정계수는 두개의 수직 대칭 평면에 대한 별개의 입사각 수정계수 와 의 곱으

로 추정할 수 있다(식 25.1).

· (식 25.1)

세로면(지수 L)은 집열기의 광축에 평행이며, 가로면(지수 T)은 광축에 수직이다. 각 과 는 입사각

의 종방향과 횡방향의 투영각이다. 간 상관관계에 대해서는 다음 수식이 성립된다.

tan tan tan (식 25.2)

광학적으로 비대칭인 집열기의 한 평면에서 입사각수정계수를 측정하는 동안 또다른 평면 의 입사각은

입사각수정계수가 수직 입사에서의 수정계수의 2 % 이상 변하지 않는 곳의 값으로 유지되어야 한다.특수 IAM 의존성을 가진 집열기의 경우 6.2.4.8.1 하의 주를 참조.는 집열기 상수로 모델링되어야 한다.

일반 정보는 6.1.7도 참조하도록 한다.

7. 표시사항

7.1 일반사항 내구성이 있어야 하며 소비자가 명확히 인식할 수 있도록 표시하여야 한다.

7.2 제조 및 사용 표시

7.2.1 인증설비에 대한 표시는 최소한 다음 사항을 포함하여야 한다.(a) 업체명 및 소재지

53

(b) 설비명 및 모델명

(c) 정격 및 최고사용압력 (집열성능 포함)(d) 제조연월일

(e) 인증부여번호

(f) 기타사항

7.3. 카달로그 또는 사용설명서 등에 기재

카달로그 또는 사용설명서 등에는 표 11과 같은 사항을 기재한다.

표 시 항 목카탈

로그

취 급

설명서

공 사

설명서

기 술

자 료표 시 내 용 단 위

종류 및 형식 ○ ○ ○ ○ 종류 및 메이커의 호칭 또는 그 약호

외형치수 ○ ○ ○ ○나비×길이(안길이)×높이

스케치도에 의한 외형 치수 포함mm

집열매체 용량 ○ ○ ○ 집열기에 채워지는 집열매체의 용량 또는 질량 L , g

중량 ○ ○ ○ 제품의 중량(빈무게 및 전열매체를 채운 후 총 중량)

집열 매체 ○ ○ 명칭 또는 종류

최고 사용압력 ○ ○ ○ ○ 사용할 수 있는 최고 압력 Pa

외 형 도 ○ ○ ○ 평면도, 측면도 또는 이에 준하는 도면 mm

부착 치수 ○ ○ 부착 또는 설치 등의 치수 mm

접속관 구경치수 ○ ○ 접속관 구경은 KS호칭 또는 mm로 표시한다.

구성 부재 ○ ○

집열기를 구성하는 주요 부재를 표시한다.

(1) 투과체 재료: 재질, 두께

(2) 흡수판 재료: 재질, 두께

(3) 단열재: 재질, 두께

(4) 외장재: 재질, 두께

(5) 집열매체 관 : 재질

집열성능 ○ ○집열성능의 결과에 의거하여 표시한다. 표시방법은 부속

서에 따른다.

압력손실 ○ ○ 압력손실 특성도를 표시한다.

운전상의 주의사항 ○ ○ ○ 운전상의 주의사항을 표시한다.

설치상의 주의사항 ○ ○설치상의 주의사항 및 동결 방지에 관한 사항 등을 표시

한다.

보수 점검상의

주의사항○ ○ ○ 보수 점검에 관한 사항을 표시한다.

표 11 카탈로그 또는 기술자료 등에 표시할 사항

54

<부록>

집열기 면적 계산 요령

(2.1항, (9)유효집열면적(투과면적)관련)

1. 평판형집열기

- 전면적 Ag = W1 × L1 * 외장함 바깥의 집열관은 계산에서 제외

- 투과면적 Aa = W2 × L2 * 집열기틀 및 봉입재 두께를 제외한 투과체 면적

2. 진공관형 집열기

일반 진공관집열기 CPC반사판 채용 진공관집열기

- 전면적 Ag = W1 × L1

- 일반 진공관집열기 투과면적 Aa = L2 × D × n(진공관 개수)

- CPC반사판 채용 진공관집열기 투과면적

Aa = (L3 × W1):반사판 면적 + ((L2-L3) × D × n):반사판과 겹치는 진공관 면적을 제외한 면적

55

부 칙<2012.12.28>

이 기준은 2013년 1월 1일부터 시행한다.