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系統識別號 U0026-1607201815244800
論文名稱(中文) 國內平板太陽能集熱器熱性能測試之漫射修正研究
論文名稱(英文) Study of Diffuse Correction on Thermal Efficiency of Flat Panel Solar Collector in Taiwan
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 陳佳群
研究生(英文) Chia-Chun Chen
電子信箱 a0929023134@gmail.com
學號 P47051118
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 58頁
口試委員 指導教授-張克勤
口試委員-鍾光民
口試委員-李聰盛
中文關鍵字 CNS15165-1  太陽能  漫射率  平板型集熱器 
英文關鍵字 CNS 15165-1  Solar energy  Diffuse fractions  Flat-plate collector 
學科別分類
中文摘要 太陽能熱水系統為迄今太陽熱能最普及之應用,台灣目前是以平板型集熱器為國內太陽能熱水器產業最為常見能量轉換裝置(約93 %)。現行台灣太陽熱能集熱器檢測標準於2008年由經濟部標檢檢驗局公布為CNS 15165-1[1],此標準依據國際標準組織ISO於1994年發行之ISO 9806:1994[2]對於太陽熱能集熱器測試部分,在未變更技術內容的情況下譯為中文而成國家標準。標準中提及針對漫射率大於20 %時需進行修正,但並未提及如何進行修正;而且台灣屬於海島型國家,日照漫射率較高,所以在平板型太陽能集熱器中若未針對漫射率修正,以氣候條件最佳的2015年可進行測試的時間一年約137小時,以氣候條件差的2016年可進行測試的時間一年約115小時,可供檢測之時間相當有限。本研究以多家製造商生產之不同型式的平板型集熱器進行實驗,且搭配數據的處理與統計分析分析,進而尋找對漫射率做適當修正之公式。
本研究以CNS 15165-1規範,對2種不同表面處理之集熱板進行排列組合1500625組實驗數據分析,結果看出實驗一,全部漫射率未進行修正效率標準差為0.0065,若單對大於0.2修正效率標準差0.0058,全部漫射率進行修正效率標準差為為0.0052;實驗二,全部漫射率未進行修正效率標準差為0.0090,若單對大於0.2修正效率標準差為0.0079,全部漫射率進行修正效率標準差為0.0074,所以CNS 15165-1對於漫射率大於或小於0.2之漫射條件應全部進行修正,如此可得到較不受漫射率影響之檢測結果。
英文摘要 Solar collector system is a very popular application of solar thermal energy nowadays. Currently in Taiwan, the flat plate collector is the most common energy conversion device in domestic solar water heater industry (approximately 93%). The current solar thermal energy collector testing standard in Taiwan was published by the Bureau of Standards and Inspections of the Ministry of Economic Affairs in 2008 as CNS 15165-1 [1]. This standard is based on ISO 9806:1994 [2], published by International Standards Organization ISO 1994 for solar thermal. The heat collector test section were translated into Chinese as a national standard without changing technical contents. According to the standard, it mentions that the correction is required when the diffuse fraction is greater than 20%, but it does not mention how it can be corrected. However, Taiwan is an island-type country, and located in the subtropical zone so that the diffuse fraction of sunlight is high. Thus, if the effect of diffuse fraction can not be corrected in the test of flat panel solar collectors, the suitable period for testing will be quite limited as there are only 137 hours of best climate condition and worst condition of 115 hours during one year of period in 2015 and 2016 respectively. Appropriate weather conditions are no much during a year. In this study, different types of flat-plate collectors produced by diverse manufacturers were applied for the experiments. The data was processed and statistically analyzed to discover the formula for diffuse fraction corrections.
論文目次 目錄
中文摘要 I
Abstract II
致謝 VI
目錄 VII
表目錄 IV
圖目錄 V
符號說明 VII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 檢測標準語殼執行時間 2
1.3 漫射率分析 3
1.4 研究動機與目的 3
1.5 文獻回顧 4
第二章 實驗設備與方法 5
2.1 設備介紹 5
2.2 集熱器模組 5
2.3 實驗設備儀器 6
2.3.1 訊號擷取系統 6
2.3.2 溫度控制器 6
2.3.3 溫度計 6
2.3.4 日射計與漫射計 7
2.3.5 風速計 7
2.3.6 流量計 7
2.4 實驗方法 8
2.4.1 實驗設置 8
2.4.2 集熱器試驗法 8
2.4.2.1 入口流量規範 8
2.4.2.2 入口溫度規範 9
2.4.2.3 實驗流程 9
第三章 理論基礎與研究方法 10
3.1 理論基礎 10
3.2 平版型集熱器熱傳導、熱對流與熱幅射係數 10
3.3 集熱器轉換效能分析 12
3.3.1 太陽能量 12
3.3.2 對比溫度 12
3.3.3 瞬時熱效率 13
3.4 數據分析 14
3.4.1 假設檢定 14
3.4.2 皮爾遜積差相關分析 15
3.4.3 相對誤差 16
3.4.4 決定係數 16
3.4.5 修正模組 17
3.4.6 集熱器熱效率不確定度分析 17
3.4.6.1 數學模式 17
3.4.6.2 流量量測標準不確定度 18
3.4.6.3 溫度量測標準不確定度 18
3.4.6.4 日射量量測標準不確定度 18
3.4.6.5 面積量測標準不確定度 18
3.4.6.6 組合標準不確定度 18
第四章 結果與討論 21
4.1 集熱器測試 21
4.1.1 漫射率與效率數據分析 21
4.1.2 漫射率與ENC曲線數據分析 25
4.2 η0之不確定度分析 30
第五章 結論與建議 31
5.1 結論 31
5.2 建議 32
參考文獻 33
附錄 34
參考文獻 參考文獻
[1]經濟部標準檢驗局,「CNS15165-1太陽能集熱器試驗法-第 1部:面蓋式液體加熱集熱器熱性能及其壓降」,2008
[2]ISO 9806-1:1994 Test methods for solar collectors -- Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collectors including pressure drop
[3]Chung, K. M., Chen, C. C. and Chang, K. C. "Solar irradiation on thermal performance of solar collectors," "ISES Solar World Congress 2017, ID:MON-56,Abu Dhabi, United Arab Emirates, Oct. 29 - Nov. 2, 2017.
[4]Tabrizi, Kamran Mazhari "Technical and economical feasibility of integrated salmon and kelp production system", 1992.
[5]"Solar Thermal Energy for Utilities and Industry",Chapter3.1, Overview of Flat Plate Collectors
[6]王金印,太陽能預測模式與分析技術研究,萬能科技大學,行政院原子能委員會委託研究計畫研究報告,2014
[7]Duffie, J.A. and Beckman,W. A. "Solar engineering of thermal processes",Chapter6, Flat-Plate Collectors, 4th Edition ,p290
[8]Guide to the expression of uncertainty in measurement ISO, 1995即ISO/IEC GUIDE 98-3:2008, Uncertainty of measurement – Part 3, Guide to the expression of uncertainty in measurement)
[9]李聰盛、陳啟瑞、林峻廷及劉怡眉,太陽熱能南部檢測中心檢測設備簡介,2010
[10]Gerald Keller "Statistics for Management and Economics" Chapter11, Introduction to Hypothesis Testing & Chapter16, Simple Linear Regression and Correlation, 10th Edition ,2015.
[11]http://amebse.nchu.edu.tw/new_page_517.htm
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