ISO 9806:2013

Solar energy - Solar thermal collectors - Test methods

ISO 9806:2013 specifies test methods for assessing the durability, reliability and safety for fluid heating collectors. It also includes test methods for the thermal performance characterization of fluid heating collectors, namely steady-state and quasi-dynamic thermal performance of glazed and unglazed liquid heating solar collectors and steady-state thermal performance of glazed and unglazed air heating solar collectors (open to ambient as well as closed loop). It is also applicable to hybrid collectors generating heat and electric power. However it does not cover electrical safety or other specific properties related to electric power generation. ISO 9806:2013 is also applicable to collectors using external power sources for normal operation and/or safety purposes. ISO 9806:2013 is not applicable to those collectors in which the thermal storage unit is an integral part of the collector to such an extent that the collection process cannot be separated from the storage process for the purpose of making measurements of these two processes.

Énergie solaire — Capteurs thermiques solaires — Méthodes d'essai

L'ISO 9806:2013 spécifie les méthodes d'essai permettant d'évaluer la durabilité, la fiabilité et la sécurité des capteurs à circulation de fluide. Elle comprend également des méthodes d'essai permettant de caractériser les performances thermiques des capteurs à circulation de fluides, à savoir les performances thermiques des capteurs solaires à circulation de liquide, vitrés et sans vitrage, à l'état stationnaire et quasi-stationnaire et les performances thermiques des capteurs solaires à air, vitrés et sans vitrage, à l'état stationnaire (aussi bien en boucle fermée qu'ouverts à l'atmosphère). L'ISO 9806:2013 s'applique également aux capteurs hybrides produisant de l'énergie thermique et électrique. Toutefois, elle ne traite pas de la sécurité électrique ni d'autres propriétés spécifiques en rapport avec la production d'énergie électrique. Elle s'applique également aux capteurs utilisant des sources d'alimentation externes pour leur fonctionnement normal et/ou à des fins de sécurité. L'ISO 9806:2013 ne s'applique pas aux capteurs dans lesquels le dispositif de stockage thermique fait partie intégrante du capteur dans la mesure où les opérations de captage et de stockage de l'énergie ne peuvent pas être séparées en vue d'effectuer des mesures de ces deux procédés.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 04-Nov-2013
• Withdrawal Date: 04-Nov-2013
• ICS: 27.160 - Solar energy engineering
• Technical Committee: ISO/TC 180 - Solar energy
• Drafting Committee: ISO/TC 180 - Solar energy
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 26-Sep-2017
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidated By: ISO 6571:2008/Amd 1:2017 - Spices, condiments and herbs - Determination of volatile oil content (hydrodistillation method) - Amendment 1
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 9806:2017 - Solar energy - Solar thermal collectors - Test methods
• Effective Date: 05-Nov-2015
• Revises: ISO 9806-3:1995 - Test methods for solar collectors - Part 3: Thermal performance of unglazed liquid heating collectors (sensible heat transfer only) including pressure drop
• Effective Date: 11-Jun-2011
• Revises: ISO 9806-2:1995 - Test methods for solar collectors - Part 2: Qualification test procedures
• Effective Date: 11-Jun-2011
• Revises: ISO 9806-1:1994 - Test methods for solar collectors - Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collectors including pressure drop
• Effective Date: 11-Jun-2011

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9806
First edition
2013-11-15
Solar energy — Solar thermal
collectors — Test methods
Énergie solaire — Capteurs thermiques solaires — Méthodes d’essai
Reference number
©
ISO 2013
© ISO 2013
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 3
5 General . 8
5.1 Test overview - Sequence of the tests . 8
5.2 Particular aspects of collectors using external power sources and active or passive
measures for normal operation and self-protection . 9
6 Internal pressure tests for fluid channels .10
6.1 Inorganic fluid channels .10
6.2 Fluid channels made of organic materials (plastics or elastomers) .10
6.3 Apparatus and procedure .10
6.4 Results .11
7 Leakage test (closed loop air heating collectors only) .11
7.1 Objective .11
7.2 Apparatus and procedure .11
7.3 Test conditions .12
7.4 Results .12
8 Rupture or collapse test (air heating collectors only) .12
8.1 Objective .12
8.2 Apparatus and Procedure .13
8.3 Test conditions .14
8.4 Results and reporting .14
9 High-temperature resistance test .14
9.1 Objective .14
9.2 Apparatus and procedure .14
9.3 Test conditions .15
9.4 Results .15
10 Standard stagnation temperature of liquid heating collectors .16
10.1 General .16
10.2 Measurement and extrapolation of standard stagnation temperature .16
10.3 Determining standard stagnation temperature using efficiency parameters .17
10.4 Results .17
11 Exposure and pre-exposure test .18
11.1 Objective .18
11.2 Apparatus and procedure .18
11.3 Test conditions .18
11.4 Results .19
12 External thermal shock test .19
12.1 Objective .19
12.2 Apparatus and procedure .19
12.3 Test conditions .20
12.4 Results .20
13 Internal thermal shock test .20
13.1 Objective .20
13.2 Apparatus and procedure .20
13.3 Test conditions .21
13.4 Results .21
14 Rain penetration test .21
14.1 Objective .21
14.2 Apparatus and procedure .21
14.3 Test conditions .22
14.4 Results .24
15 Freeze resistance test .24
15.1 Objective .24
15.2 Apparatus and procedure .24
15.3 Test conditions .25
15.4 Results .25
16 Mechanical load test with positive or negative pressure .25
16.1 Objectives.25
16.2 Apparatus and procedure .25
16.3 Test conditions .26
16.4 Results .26
17 Impact resistance test .26
17.1 Objective .26
17.2 Test procedure .27
17.3 Impact location .27
17.4 Method 1: Impact resistance test using ice balls .27
17.5 Method 2: Impact resistance test using steel balls .28
17.6 Results .28
18 Final inspection (related to Clauses 5 to 17) .29
19 Test report (related to Clauses 5 to 18) .29
20 Performance testing of fluid heating collectors .29
20.1 General .29
20.2 Steady-state efficiency test using a solar irradiance simulator .30
21 Collector mounting and location .31
21.1 General .31
21.2 Collector frame . .31
21.3 Tilt angle .32
21.4 Collector orientation outdoors.32
21.5 Shading from direct solar irradiance .32
21.6 Diffuse and reflected solar irradiance .33
21.7 Thermal irradiance .33
21.8 Surrounding air speed .33
22 Instrumentation .34
22.1 Solar radiation measurement.34
22.2 Thermal radiation measurement .35
22.3 Temperature measurements .37
22.4 Flow rate measurement .39
22.5 Surrounding air speed measurement.40
22.6 Elapsed time measurement .41
22.7 Pressure measurement .41
22.8 Humidity measurement .42
22.9 Collector gross area .42
22.10 Collector fluid capacity .42
23 Test installation .42
23.1 Liquid heating collectors .42
23.2 Air heating collectors .46
24 Performance test procedures .48
24.1 General .48
iv © ISO 2013 – All rights reserved

24.2 Test installation .49
24.3 Preconditioning of the collector .49
24.4 Test conditions .49
24.5 Test procedure .51
24.6 Measurements .52
24.7 Test period .54
24.8 Presentation of results .59
25 Computation of the collector parameters .59
25.1 Liquid heating collectors .59
25.2 Steady-state air heating collectors .63
26 Determination of the effective thermal capacity and the time constant of a collector .64
26.1 Measurement of the effective thermal capacity (separate measurement) .64
26.2 Measurement of the effective thermal capacity (quasi dynamic method) .66
26.3 Calculation method .66
26.4 Determination of collector time constant (optional) .67
27 Determination of incident angle modifier .69
27.1 Modelling .69
27.2 Test procedures .73
27.3 Calculation of collector incidence angle modifier .74
28 Determination of the pressure drop across a collector (Liquid) (optional) .75
28.1 General .75
28.2 Test installation .75
28.3 Preconditioning of the collector .75
28.4 Test procedure .75
28.5 Measurements .76
28.6 Pressure drop caused by fittings .76
28.7 Test conditions .76
28.8 Calculation and presentation of results .77
28.9 Pressure drop for air collectors .77
Annex A (normative) Test reports .79
Annex B (informative) Mathematical models for liquid heating collectors .104
Annex C (normative) Properties of water .108
Annex D (informative) General guidelines for the assessment of uncertainty in solar collector
efficiency testing .111
Annex E (informative) Measurement of the velocity weighted mean temperature.115
Bibliography .117
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 9806 was prepared by Technical Committee ISO/TC 180, Solar energy, and by Technical Committee
CEN/TC 312, Thermal solar systems and components in collaboration.
This first edition cancels and replaces the first editions EN 12975-2:2006, ISO 9806-1:1994,
ISO 9806-2:1995, and ISO 9806-3:1995, which have been technically revised.
vi © ISO 2013 – All rights reserved

Introduction
This International Standard defines procedures for testing fluid heating solar collectors for performance,
reliability, durability and safety under well-defined and repeatable conditions. It contains performance
test methods for conducting tests outdoors under natural solar irradiance and natural and simulated
wind and for conducting tests indoors under simulated solar irradiance and wind. Outdoor tests can be
performed either steady-state or as all-day measurements, under changing weather conditions.
Collectors tested according to this International Standard represent a wide range of applications, e.g.
tracking concentrating collectors for thermal power generation and process heat, glazed flat plate
collectors and evacuated tube collectors for domestic water and space heating, unglazed collectors
for heating swimming pools or other low temperature applications. Air heating collectors have been
included in the scope of this International Standard. Similarly, collectors using external power sources
for normal operation and/or safety purposes (overheating protection, environmental hazards, etc.) are
also considered.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 9806:2013(E)
Solar energy — Solar thermal collectors — Test methods
1 Scope
This International Standard specifies test methods for assessing the durability, reliability and safety for
fluid heating collectors.
This International Standard also includes test methods for the thermal performance characterization
of fluid heating collectors, namely steady-state and quasi-dynamic thermal performance of glazed and
unglazed liquid heating solar collectors and steady-state thermal performance of glazed and unglazed
air heating solar collectors (open to ambient as well as closed loop).
This International Standard is also applicable to hybrid collectors generating heat and electric power.
However it does not cover electrical safety or other specific properties related to electric power generation.
This International Standard is also applicable to collectors using external power sources for normal
operation and/or safety purposes.
This International Standard is not applicable to those collectors in which the thermal storage unit is an
integral part of the collector to such an extent that the collection process cannot be separated from the
storage process for the purpose of making measurements of these two processes.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
ISO 9060, Solar energy — Specification and classification of instruments for measuring hemispherical solar
and direct solar radiation
ISO 9488, Solar energy — Vocabulary
ASTM E330-02, Standard Test method for Structural performance of Exterior Windows, Doors, Skylights
and Curtain Walls by Uniform Static Air Pressure Difference
EN 779, Particulate air filters for general ventilation - Determination of the filtration performance
EN 13142, Ventilation for buildings - Components/products for residential ventilation - Required and
optional performance characteristics
EN 13779, Ventilation for non-residential buildings - Performance requirements for ventilation and room-
conditioning systems
VDI 4670, Thermodynamic properties of humid air and combustion gases
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 9488 and the following apply.
3.1
longitudinal angle of incidence
angle between the normal to the plane of the collector and incident sun beam projected into the
longitudinal plane
Note 1 to entry: Not applicable to point-focus collectors and central receivers.
3.2
longitudinal plane
plane defined by the normal to the plane of the collector and the concentrator axis, or the largest
symmetry line for flat biaxial geometries
3.3
maximum operating temperature
maximum temperature reached during collector or system normal operation, usually stated by the
manufacturer
Note 1 to entry: Concentrating collector.
3.4
module
smallest unit that would function as a solar energy collection device
3.5
no-flow condition
condition that occurs when the heat transfer fluid does not flow through the collector array, due to
shut-down or malfunction, and the collector is exposed to the same solar irradiance as under normal
operating conditions
3.6
optical axis
symmetry line orthogonal to focal line and the plane of the collector in line-focus collectors
3.7
outgassing
process in which a solid material releases gases when it is exposed to elevated temperatures and/or
reduced pressure
3.8
peak efficiency
efficiency of the collector at a temperature difference (ϑ - ϑ = 0) based on normal incidence of solar
m a
radiation and either hemispherical or beam irradiance
3.9
peak power
power output of the collector at a temperature difference (ϑ - ϑ = 0) based on normal incidence of solar
m a
radiation and either hemispherical or specific combinations of beam and diffuse irradiance
3.10
passive
operating condition where no human or mechanical intervention is required for operation as intended
Note 1 to entry: Concentrating collector.
3.11
reflector or reflective surface
surface intended for the primary function of reflecting radiant energy
Note 1 to entry: Concentrating collector.
Note 2 to entry: It includes also the optional reconcentrator.
2 © ISO 2013 – All rights reserved

3.12
Simulated Roof
construction using materials of a quality typical to that used in roofs, from roof structure to roof coverings
3.13
transversal angle of incidence
angle between collector the normal to the plane of the collector and incident sun beam projected into
the transversal plane
Note 1 to entry: Not applicable to point-focus collectors and central receivers.
3.14
transversal plane
plane defined by the normal to the plane of the collector and the line orthogonal to the concentrator axis,
or the shortest symmetry line for flat biaxial geometries
3.15
trigger or safety activation temperature
temperature value at which the safety controls are activated for fail safe operating condition
Note 1 to entry: Concentrating collector.
4 Symbols and abbreviated terms
A gross area of collector m
G
AM optical air mass -
2·
a heat loss coefficient at (ϑm - ϑa) = 0 W/(m K)
2· 2
a temperature dependence of the heat W/(m K )
loss coefficient
B “earth position” around the sun dur- degrees
ing the year 0-360 deg
b collector efficiency coefficient (wind s/m
u
dependence)
b constant for the calculation of the
incident angle modifier
2·
b heat loss coefficient at (ϑm - ϑa) = 0 W/(m K)
3·
b wind dependence of the heat loss Ws/ (m K)
coefficient
C effective thermal capacity of collec- J/K
tor
C Concentration ration
R
2·
c heat loss coefficient at (ϑm - ϑa) = 0 W/(m K)
2· 2
c temperature dependence of the heat W/(m K )
loss coefficient
3·
c wind speed dependence of the heat J/(m K)
loss coefficient
c sky temperature dependence of the -
heat loss coefficient
2·
c effective thermal capacity J/(m K)
c wind dependence in the zero loss s/m
efficiency
c specific heat capacity of heat trans- J/(kg·K)
f
fer fluid
·
C specific heat capacity of heat trans- J/(kg K)
f,I
fer fluid at the collector inlet
·
C specific heat capacity of heat trans- J/(kg K)
f,e
fer fluid at the collector outlet
·
C specific heat capacity of the ambient J/(kg K)
f,a
air
D date YYMMDD
E formula of time correcting for the minutes of the earth around the sun.
eccentric path
E long wave irradiance (λ > 3 μm) W/m
L
Eβ long wave irradiance on an inclined W/m
surface outdoors
E long wave irradiance W/m
s
F radiation view factor
F´ collector efficiency factor
G hemispherical solar irradiance W/m
G” net irradiance W/m
G direct solar irradiance (beam irradi- W/m
b
ance)
G diffuse solar irradiance W/m
d
H hemispherical irradiation on the col- MJ/m
lector plane
h enthalpy of the air-water vapor mix- J/kg
f,a
ture of the ambient air
h enthalpy of the air-water vapor mix- J/kg
f,e
ture at the outlet of the air collector
h enthalpy of the air-water vapor mix- J/kg
f,i
ture at the inlet of the air collector
h enthalpy of the leaking air-water J/kg
L
vapor mixture
K (θ ,θ ) incidence angle modifier -
hem L T
K (θ ,θ ) incidence angle modifier for direct -
b L T
radiation
K incidence Angle Modifier along the -
θL, coll
coll. tubes or reflectors
4 © ISO 2013 – All rights reserved

K incidence Angle Modifier perpendic- -
θT,coll
ular to collector tubes or reflectors
K incidence angle modifier for diffuse -
d
radiation
m thermally active mass of the collec- kg
tor
.
mass flow rate of heat transfer fluid kg/s
m
.
minimum mass flow by the perfor- kg/h
m
min mance test
.
maximum mass flow by the perfor- kg/h
m
max
mance test
.
downstream air mass flow rate kg/s
m
pe
.
upstream air mass flow rate kg/s
m
pi
.
leakage air mass flow rate kg/s
m
pl
p static pressure of the heat transfer Pa
f,e
fluid (air) at the outlet to the solar
collector
p static pressure of the heat transfer Pa
f,i
fluid (air) at the inlet to the solar
collector
P absolute pressure of the ambient air Pa
abs

useful power extracted from collec- W
Q
tor
power output of the solar collec- W

Q
tor module for normal incidence,
peak
G = 1000 W/m and ϑ -ϑ = 0 K
m a
.
mean power output during one time W
Q
step
t

specific useful energy extracted W/m
Q /A
G
from the collector
Q useful energy extracted from the col- kWh per module
module
lector, annual energy gain
.
power loss of collector W
Q
L
R gas constant for water vapor 461,4 J/(kgK)
D
rH (relative)humidity of the ambient air %
amb
rH (relative)humidity of the fluid (air) at %
e
the outlet of the solar collector
rH (relative)humidity of the fluid (air) at %
i
the inlet of the solar collector
R gas constant for air 287,1 J/(kgK)
L
T absolute temperature K
T* reduced temperature difference m K/W
m
( = (ϑ – ϑ )/G)
m a
ϑ , maximum operating temperature as
m max
stated by the manufacturer
T atmospheric or equivalent sky radia- K
s
tion temperature
t time s
U measured overall heat loss coef- W/(m K)
ficient of collector with reference to
T*
m
U overall heat loss coefficient of a W/(m K)
L
collector with uniform absorber
temperature ϑ
m
u surrounding air speed m/s
V fluid capacity of the collector m
f

volumetric flow m /s
V
p

volumetric flow at the outlet of the m /s
V
pe,
solar collector
 3
volumetric flow at the inlet of the m /s
V
pi,
solar collector

volumetric leakage flow rate m /s
V
pL,
X water content of the ambient air kg H O/kg dry air
W,a 2
X water content at the exit of the solar kg H O/kg dry air
W,e 2
collector
X water content at the inlet of the solar kg H O/kg dry air
W,i 2
collector
α solar absorptance %
α solar altitude angle degrees
s
β tilt angle of a plane with respect to degrees
horizontal
γ collector azimuth angle (0 = south, degrees
east negative)
6 © ISO 2013 – All rights reserved

γ solar azimuth angle (0 = south, east degrees
s
negative)
Δp pressure difference between fluid Pa
inlet and outlet
Δt time interval s
ΔT temperature difference between K
fluid outlet and inlet (ϑ - ϑ )
e in
δ solar declination degrees
ε hemispherical emittance %
η collector efficiency, with reference -
to T*
m
η collector efficiency, with reference to -
b
T* , based on beam irradiance G
m b
η collector efficiency, with reference to -
hem
T* , based on hemispherical irradi-
m
ance G
η peak collector efficiency (η at -
0,b b
T*m = 0), reference to T*m, based on
beam irradiance Gb
η peak collector efficiency (η at -
0,hem hem
T*m = 0), reference to T*m, based on
hemispherical irradiance G
maximum collector efficiency (at -
η
max,0ms/
0 m/s and one fixed mass flow rate)
collector efficiency, with reference to -
η
m
η ,
max 0 m/s
θ angle of incidence degrees
θ reference angle in T-direction for degrees
T,def
determination of IAM. Normally = 0
θ reference angle in L-direction for degrees
L,def
determination of IAM. Normally = 0
θ solar zenith angle ( = 90 - θH) degrees
Z
θ or θ longitudinal angle of incidence degrees
II L
transversal angle of incidence degrees
or θ
θ T
⊥
ϑ ambient or surrounding air tempera- °C
a
ture
ϑ atmospheric dew point temperature °C
dp
ϑ collector outlet (exit) temperature °C
e
ϑ collector inlet temperature °C
in
ϑ mean temperature of heat transfer °C
m
fluid
ϑ maximum operating temperature °C
max_op
ϑ atmospheric or sky temperature °C
s
ϑ standard stagnation temperature °C
stg
ϑ trigger temperature for safety acti- °C
trigger
vation
ϑ volume flow weighted mean tem- °C
m,th
perature
ϑ maximum starting temperature °C
max,start
ϑ fluid temperate at the downstream °C
mp,e
air mass flow meter
ϑ fluid temperate at the upstream air °C
mp,i
mass flow meter
λ wavelength µm
ρ density of heat transfer fluid kg/m
ρ density of air kg/m
l
2 4
σ Stefan-Boltzmann constant W/(m K )
τ collector time constant s
c
τ transmittance
(τα) effective transmittance-absorptance -
product
Φ latitude of collector and climate data degrees
location
ω solar hour angle degrees
NOTE 1 In the field of solar energy the symbol G is used to denote solar irradiance, rather than the generic
symbol E for irradiance.
NOTE 2 C is often denoted (mC) in basic literature (see also Clause 26)
e
NOTE 3 For more information about thermal performance coefficients (parameters) c to c , see B.1
1 6
NOTE 4 Collectors not intended for the generation of steam or super-heated water have maximum operating
temperature ϑ ≤ 110 °C.
m,max
5 General
5.1 Test overview - Sequence of the tests
For some qualification tests (Table 1 ), a part of the collector may have to be manipulated in some way,
for example a hole may have to be drilled in the back of the collector to attach a temperature sensor to
the absorber. In these cases care should be taken to ensure that any damage caused does not affect the
results of subsequent qualification tests, for example by allowing water to enter into a previously rain
tight collector.
8 © ISO 2013 – All rights reserved

Table 1 — Test list
Subclause Test
f, g
6 Internal pressure test for fluid channels
h
7 Leakage test
h
8 Rupture and collapse test
a, b
9 High-temperature resistance
b
11 Exposure test
c
12 External thermal shock test
c
13 Internal thermal shock test
d, h
14 Rain penetration test
e, h
15 Freeze resistance test
h
16 Mechanical load test
i
17 Impact resistance test
j
20 Thermal performance test
h, l
28 Pressure drop measurement
k
18 Final inspection
a For organic absorbers, the high-temperature resistance test shall be performed before
internal pressure test in order to determine the collector sta
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 9806
Première édition
2013-11-15
Version corrigée
2014-04-15
Énergie solaire — Capteurs
thermiques solaires — Méthodes
d’essai
Solar energy — Solar thermal collectors — Test methods
Numéro de référence
©
ISO 2013
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2013
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Version française parue en 2014
Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 3
5 Généralités . 9
5.1 Aperçu des essais — Série d’essais . 9
5.2 Aspects particuliers des capteurs utilisant des sources d’alimentation externes et des
mesures actives ou passives pour le fonctionnement normal et l’autoprotection .10
6 Essais de pression interne pour les conduits de fluide .11
6.1 Conduits de fluide inorganiques .11
6.2 Conduits de fluide constitués de matériaux organiques (plastiques ou élastomères) .11
6.3 Appareillage et mode opératoire .11
6.4 Résultats .12
7 Essai d’étanchéité (capteurs à air en boucle fermée uniquement) .12
7.1 Objectif .12
7.2 Appareillage et mode opératoire .13
7.3 Conditions d’essai .13
7.4 Résultats .13
8 Essai de rupture ou d’affaissement (capteurs à air uniquement) .14
8.1 Objectif .14
8.2 Appareillage et mode opératoire .14
8.3 Conditions d’essai .15
8.4 Résultats et rapport .15
9 Essai de résistance aux températures élevées .15
9.1 Objectif .15
9.2 Appareillage et mode opératoire .16
9.3 Conditions d’essai .17
9.4 Résultats .17
10 Température de stagnation standard des capteurs à circulation de liquide .17
10.1 Généralités .17
10.2 Mesurage et extrapolation de la température de stagnation standard .18
10.3 Détermination de la température de stagnation standard à l’aide des paramètres
de rendement .18
10.4 Résultats .19
11 Essai d’exposition et d’exposition préalable .19
11.1 Objectif .19
11.2 Appareillage et mode opératoire .19
11.3 Conditions d’essai .20
11.4 Résultats .21
12 Essai de choc thermique externe .21
12.1 Objectif .21
12.2 Appareillage et mode opératoire .21
12.3 Conditions d’essai .21
12.4 Résultats .22
13 Essai de choc thermique interne .22
13.1 Objectif .22
13.2 Appareillage et mode opératoire .22
13.3 Conditions d’essai .22
13.4 Résultats .23
14 Essai d’étanchéité à l’eau de pluie .23
14.1 Objectif .23
14.2 Appareillage et mode opératoire .23
14.3 Conditions d’essai .24
14.4 Résultats .26
15 Essai de résistance au gel .26
15.1 Objectif .26
15.2 Appareillage et mode opératoire .26
15.3 Conditions d’essai .27
15.4 Résultats .27
16 Essai de charge mécanique avec une pression positive ou une dépression .27
16.1 Objectifs .27
16.2 Appareillage et mode opératoire .27
16.3 Conditions d’essai .28
16.4 Résultats .29
17 Essai de résistance au choc .29
17.1 Objectif .29
17.2 Mode opératoire d’essai .29
17.3 Emplacement d’impact .29
17.4 Méthode 1: essai de résistance au choc à l’aide de boules de glace .30
17.5 Méthode 2: essai de résistance au choc à l’aide de billes d’acier .31
17.6 Résultats .31
18 Inspection finale (relative aux Articles 5 à 17) .31
19 Rapport d’essai (relatif aux Articles 5 à 18) .32
20 Essais de performance des capteurs à circulation de fluide .32
20.1 Généralités .32
20.2 Essai de rendement à l’état stationnaire à l’aide d’un simulateur de
rayonnement solaire .32
21 Montage et emplacement du capteur .33
21.1 Généralités .33
21.2 Cadre du capteur .34
21.3 Angle d’inclinaison .35
21.4 Orientation des capteurs à l’extérieur .35
21.5 Protection contre l’irradiance solaire directe .35
21.6 Irradiance solaire diffuse et réfléchie.35
21.7 Irradiance thermique .36
21.8 Vitesse de l’air environnant .36
22 Instrumentation .37
22.1 Mesurage du rayonnement solaire .37
22.2 Mesurage du rayonnement thermique .38
22.3 Mesurages de la température .40
22.4 Mesurage du débit .42
22.5 Mesurage de la vitesse de l’air environnant .43
22.6 Mesurage du temps écoulé .45
22.7 Mesurage de la pression .45
22.8 Mesurage de l’humidité .45
22.9 Superficie hors-tout du capteur .45
22.10 Contenance en fluide du capteur .45
23 Installation d’essai .46
23.1 Capteurs à circulation de liquide .46
23.2 Capteurs à air .49
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés

24 Modes opératoires d’essai de performances .52
24.1 Généralités .52
24.2 Installation d’essai .53
24.3 Conditionnement préalable du capteur .53
24.4 Conditions d’essai .53
24.5 Mode opératoire d’essai .55
24.6 Mesurages .57
24.7 Durée de l’essai .59
24.8 Présentation des résultats .64
25 Calcul des paramètres de capteur .64
25.1 Capteurs à circulation de liquide .64
25.2 Capteurs à air dans des conditions d’état stationnaire .68
26 Détermination de la capacité thermique effective et de la constante de temps
d’un capteur .69
26.1 Mesurage de la capacité thermique effective (mesurage séparé) .69
26.2 Mesurage de la capacité thermique effective (méthode quasi-dynamique) .72
26.3 Méthode de calcul .72
26.4 Détermination de la constante de temps du capteur (facultatif) .73
27 Détermination du facteur d’angle d’incidence .75
27.1 Modélisation.75
27.2 Modes opératoires d’essai .80
27.3 Calcul du facteur d’angle d’incidence du capteur .81
28 Détermination de la perte de charge au niveau du capteur (liquide) (facultatif) .82
28.1 Généralités .82
28.2 Installation d’essai .82
28.3 Conditionnement préalable du capteur .83
28.4 Mode opératoire d’essai .83
28.5 Mesurages .83
28.6 Perte de chaleur due aux accessoires .84
28.7 Conditions d’essai .84
28.8 Calcul et présentation des résultats .84
28.9 Perte de charge des capteurs à air .85
Annexe A (normative) Rapports d’essai .87
Annexe B (informative) Modèles mathématiques pour les capteurs à circulation de liquide .113
Annexe C (normative) Propriétés de l’eau .118
Annexe D (informative) Recommandations générales pour l’évaluation de l’incertitude lors des
essais de rendement du capteur solaire .121
Annexe E (informative) Mesurage de la température moyenne pondérée par la vitesse .125
Bibliographie .127
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/IEC,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 9806 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 180, Énergie solaire, et par le comité technique
CEN/TC 312, Installations solaires thermiques et leurs composants en collaboration.
Cette première édition annule et remplace les premières édition de l’EN 12975-2:2006, ISO 9806-1:1994,
ISO 9806-2:1995 et ISO 9806-3:1995, qui ont fait l’objet d’une révision technique.
La présente version corrigée de l’ISO 9806:2013 inclut les corrections suivantes:
— l’abréviation «CEI» a été remplacée par «IEC» dans tout le document;
— en B.2, la phrase «Voir également les Équations B.7 à B.11.» a été supprimée.
vi © ISO 2013 – Tous droits réservés

Introduction
La présente Norme internationale définit les modes opératoires d’essai relatifs aux performances, à la
fiabilité, à la durabilité et à la sécurité des capteurs solaires à circulation de fluide dans des conditions
bien définies et reproductibles. Elle comprend des méthodes de réalisation d’essais de performance
à l’extérieur dans des conditions d’irradiance solaire naturelle et de vent naturel et simulé, ainsi que
des méthodes de réalisation d’essais de performance à l’intérieur dans des conditions de simulation de
l’irradiance solaire et du vent. Les essais à l’extérieur peuvent être réalisés à l’état stationnaire ou sous
forme de mesurages continus, dans des conditions climatiques variables.
Les capteurs soumis à essai conformément à la présente Norme internationale représentent une vaste
gamme d’applications, par exemple les capteurs suiveurs à concentration pour la production d’énergie
thermique et de chaleur industrielle, les capteurs plans vitrés et les capteurs à tubes sous vide pour la
production d’eau chaude sanitaire et le chauffage des locaux, les capteurs sans vitrage pour le chauffage
des piscines ou d’autres applications à basse température. Les capteurs à air ont été inclus dans le
domaine d’application de la présente Norme internationale. De même, les capteurs utilisant des sources
d’alimentation externes pour leur fonctionnement normal et/ou à des fins de sécurité (protection contre
la surchauffe, risques environnementaux, etc.) sont également pris en compte.
NORME INTERNATIONALE ISO 9806:2013(F)
Énergie solaire — Capteurs thermiques solaires —
Méthodes d’essai
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les méthodes d’essai permettant d’évaluer la durabilité, la
fiabilité et la sécurité des capteurs à circulation de fluide.
La présente Norme internationale comprend également des méthodes d’essai permettant de caractériser
les performances thermiques des capteurs à circulation de fluides, à savoir les performances thermiques
des capteurs solaires à circulation de liquide, vitrés et sans vitrage, à l’état stationnaire et quasi-
stationnaire et les performances thermiques des capteurs solaires à air, vitrés et sans vitrage, à l’état
stationnaire (aussi bien en boucle fermée qu’ouverts à l’atmosphère).
La présente Norme internationale s’applique également aux capteurs hybrides produisant de l’énergie
thermique et électrique. Toutefois, elle ne traite pas de la sécurité électrique ni d’autres propriétés
spécifiques en rapport avec la production d’énergie électrique.
La présente Norme internationale s’applique également aux capteurs utilisant des sources d’alimentation
externes pour leur fonctionnement normal et/ou à des fins de sécurité.
La présente Norme internationale ne s’applique pas aux capteurs dans lesquels le dispositif de stockage
thermique fait partie intégrante du capteur dans la mesure où les opérations de captage et de stockage
de l’énergie ne peuvent pas être séparées en vue d’effectuer des mesures de ces deux procédés.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
ISO 9060, Énergie solaire — Spécification et classification des instruments de mesurage du rayonnement
solaire hémisphérique et direct
ISO 9488, Énergie solaire — Vocabulaire
ASTM E330-02, Standard Test method for Structural performance of Exterior Windows, Doors, Skylights
and Curtain Walls by Uniform Static Air Pressure Difference
EN 779, Filtres à air de ventilation générale pour l’élimination des particules — Détermination des
performances de filtration
EN 13142, Ventilation des bâtiments — Composants/produits pour la ventilation des logements —
Caractéristiques de performances exigées et optionnelles
EN 13779, Ventilation dans les bâtiments non résidentiels — Exigences de performances pour les systèmes
de ventilation et de conditionnement d’air
VDI 4670, Thermodynamic properties of humid air and combustion gases
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 9488 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
angle d’incidence longitudinal
angle formé par la normale et le plan du capteur et le faisceau solaire incident projeté dans le plan
longitudinal
Note 1 à l’article: Non applicable aux capteurs à foyer ponctuel ni aux récepteurs centraux.
3.2
plan longitudinal
plan défini par la normale et le plan du capteur et l’axe du concentrateur (ou la plus grande ligne de
symétrie pour des géométries planes bi axiales)
3.3
température maximale de service
température maximale atteinte pendant le fonctionnement normal du capteur ou du système,
généralement indiquée par le fabricant
Note 1 à l’article: Capteur à concentration.
3.4
module
plus petite unité fonctionnant comme un dispositif de captage de l’énergie solaire
3.5
condition sans écoulement
condition qui survient lorsque le fluide caloporteur ne s’écoule pas dans le champ du capteur, en raison
d’un arrêt ou d’un dysfonctionnement, et que le capteur est exposé à la même irradiance solaire que dans
des conditions normales de fonctionnement
3.6
axe optique
ligne de symétrie orthogonale à la ligne focale et au plan du capteur des capteurs à foyer linéaire
3.7
émission de gaz
processus dans lequel un matériau solide émet des gaz lorsqu’il est exposé à des températures élevées
et/ou une pression réduite
3.8
Rendement maximal
rendement du capteur à une différence de température (ϑ - ϑ = 0) fondé sur une incidence normale du
m a
rayonnement solaire et une irradiance hémisphérique ou directe
3.9
puissance maximale
puissance de sortie du capteur à une différence de température (ϑ - ϑ = 0) fondée sur une incidence
m a
normale du rayonnement solaire et une irradiance hémisphérique ou des combinaisons spécifiques
d’irradiance directe et diffuse
3.10
passif
condition de fonctionnement dans laquelle aucune intervention humaine ou mécanique n’est nécessaire
pour le fonctionnement prévu
Note 1 à l’article: Capteur à concentration.
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés

3.11
réflecteur ou surface réfléchissante
surface dont la principale fonction est de réfléchir l’énergie rayonnante
Note 1 à l’article: Capteur à concentration.
Note 2 à l’article: Elle comprend également le reconcentrateur facultatif.
3.12
maquette de toit
construction réalisée à partir de matériaux d’une qualité similaire de ceux utilisés dans les toitures, de
la structure du toit jusqu’à la couverture
3.13
angle d’incidence transversal
angle formé par la normale au plan du capteur et le faisceau solaire incident projeté dans le plan
transversal
Note 1 à l’article: Non applicable aux capteurs à foyer ponctuel ni aux récepteurs centraux.
3.14
plan transversal
plan défini par la normale au plan du capteur et la ligne orthogonale à l’axe du concentrateur (ou la plus
courte ligne de symétrie pour des géométries planes biaxiales)
3.15
température de déclenchement ou d’activation de la sécurité
valeur de température à laquelle les commandes relatives à la sécurité sont activées pour une condition
de fonctionnement à sécurité intégrée
Note 1 à l’article: Capteur à concentration.
4 Symboles et abréviations
A superficie hors-tout du capteur m
G
AM masse d’air optique —
a coefficient de perte thermique à W/(m ·K)
(ϑ - ϑ ) = 0
m a
2 2
a effet de la température sur le coeffi- W/(m ·K )
cient de perte thermique
B «position de la terre» autour du degrés
soleil au cours de l’année, de 0° à 360
b coefficient de rendement du capteur s/m
u
(en fonction du vent)
b constante pour le calcul du facteur
d’angle d’incidence
b coefficient de perte thermique à W/(m ·K)
(ϑ - ϑ ) = 0
m a
b effet du vent sur le coefficient de Ws/(m ·K)
perte thermique
C capacité thermique effective du J/K
capteur
C facteur de concentration
R
c coefficient de perte thermique à W/(m ·K)
(ϑ - ϑ ) = 0
m a
2 2
c effet de la température sur le coeffi- W/(m ·K )
cient de perte thermique
c effet de la vitesse du vent sur le coef- J/(m ·K)
ficient de perte thermique
c effet de la température du ciel sur le —
coefficient de perte thermique
c capacité thermique effective J/(m ·K)
c effet du vent sur le rendement s/m
optique
c capacité thermique massique du J/(kg·K)
f
fluide caloporteur
·
c capacité thermique massique du J/(kg K)
f,I
fluide caloporteur à l’entrée du
capteur
·
c capacité thermique massique du J/(kg K)
f,e
fluide caloporteur à la sortie du
capteur
·
c capacité thermique massique de l’air J/(kg K)
f,a
ambiant
D date AAMMJJ
E équation du temps corrigeant l’or- minutes de la Terre autour du soleil
bite excentrique de la terre autour
du soleil
E irradiance de grandes longueurs W/m
L
d’onde (λ > 3 μm)
Eβ irradiance de grandes longueurs W/m
d’onde sur une surface inclinée
extérieure
E irradiance de grandes longueurs W/m
s
F facteur de forme de rayonnement
F´ efficacité de captage
G irradiance solaire hémisphérique W/m
G” irradiance nette W/m
G irradiance solaire directe (irra- W/m
b
diance directe)
G irradiance solaire diffuse W/m
d
H irradiation hémisphérique sur le MJ/m
plan du capteur
4 © ISO 2013 – Tous droits réservés

h enthalpie du mélange air-vapeur J/kg
f,a
d’eau de l’air ambiant
h enthalpie du mélange air-vapeur J/kg
f,e
d’eau à la sortie du capteur à air
h enthalpie du mélange air-vapeur J/kg
f,i
d’eau à l’entrée du capteur à air
h enthalpie du mélange air-vapeur J/kg
L
d’eau de fuite
K (θ ,θ ) facteur d’angle d’incidence —
hem L T
K (θ ,θ ) facteur d’angle d’incidence pour un —
b L T
rayonnement direct
K facteur d’angle d’incidence le long —
θL,coll
des tubes du capteur ou des réflec-
teurs
K facteur d’angle d’incidence perpen- —
θT,coll
diculairement aux tubes du capteur
ou aux réflecteurs
K facteur d’angle d’incidence pour un —
d
rayonnement diffus
m masse thermiquement active du kg
capteur
.
débit massique de fluide caloporteur kg/s
m
.
débit massique minimal déterminé kg/h
m
min par l’essai de performance
.
débit massique maximal déterminé kg/h
m
max par l’essai de performance
.
débit massique d’air en aval kg/s
m
pe
.
débit massique d’air en amont kg/s
m
pi
.
débit massique de fuite d’air kg/s
m
pl
p pression statique du fluide calo- Pa
f,e
porteur (air) à la sortie du capteur
solaire
p pression statique du fluide calo- Pa
f,i
porteur (air) à l’entrée du capteur
solaire
P pression absolue de l’air ambiant Pa
abs

puissance utile «extraite» du cap- W
Q
teur
puissance de sortie du module de W

Q capteur solaire pour une inci-
peak
dence normale, G = 1 000 W/m et
ϑ - ϑ = 0 K
m a
.
puissance moyenne de sortie durant W
Q
un pas de temps
t

énergie utile spécifique «extraite» W/m
Q /A
G
du capteur
Q énergie utile spécifique «extraite» kWh par module
module
du capteur, gain énergétique annuel
.
perte de puissance du capteur W
Q
L
R constante des gaz pour la vapeur 461,4 J/(kgK)
D
d’eau
rH humidité (relative) de l’air ambiant %
amb
rH humidité (relative) du fluide (air) à %
e
la sortie du capteur solaire
rH humidité (relative) du fluide (air) à %
i
l’entrée du capteur solaire
R constante des gaz pour l’air 287,1 J/(kgK)
L
T température absolue K
T* différence de température réduite m K/W
m
[ = (ϑ – ϑ )/G]
m a
ϑ , température maximale de service
m max
indiquée par le fabricant
T température de rayonnement diffus K
s
atmosphérique ou équivalent
t temps s
U coefficient de perte thermique W/(m K)
globale mesurée du capteur en réfé-
rence à T*
m
U coefficient de perte thermique glo- W/(m K)
L
bale d’un capteur avec température
uniforme de l’absorbeur ϑ
m
u vitesse de l’air environnant m/s
V contenance en fluide du capteur m
f

débit volumique m /s
V
p

débit volumique à la sortie du cap- m /s
V
pe,
teur solaire

débit volumique à l’entrée du cap- m /s
V
pi,
teur solaire
6 © ISO 2013 – Tous droits réservés


débit volumique de fuite m /s
V
pL,
X teneur en eau de l’air ambiant kg H O/kg d’air sec
W,a 2
X teneur en eau à la sortie du capteur kg H O/kg d’air sec
W,e 2
solaire
X teneur en eau à l’entrée du capteur kg H O/kg d’air sec
W,i 2
solaire
α absorptance solaire %
α hauteur solaire degrés
s
β angle d’inclinaison d’un plan par degrés
rapport à l’horizontale
γ angle d’azimut du capteur (0 = Sud, degrés
Est négatif)
γ angle azimut solaire (0 = Sud, Est degrés
s
négatif)
Δp différence de pression entre l’entrée Pa
et la sortie du fluide
Δt intervalle de temps s
ΔT différence de température entre la K
sortie et l’entrée du fluide
(ϑ - ϑ )
e in
δ déclinaison solaire degrés
ε émissivité hémisphérique %
η rendement du capteur en référence —
à T*
m
η rendement du capteur en référence —
b
à T* , fondé sur l’irradiance directe
m
G
b
η rendement du capteur en référence à —
hem
T* , fondé sur l’irradiance hémis-
m
phérique G
η rendement de crête du capteur (η —
0,b b
à T* = 0) en référence à T* , fondé
m m
sur l’irradiance directe G
b
η rendement de crête du capteur (η
0,hem hem
à T* = 0) en référence à T* , fondé
m m
sur l’irradiance hémisphérique G
η rendement maximal du capteur (à
max,0m/s
0 m/s et un seul débit massique fixe)
η rendement du capteur en référence à —
m
η ,
max 0m/s
θ angle d’incidence degrés
θ angle de référence dans la direction degrés
T,def
T pour la détermination de l’IAM.
Normalement = 0
θ angle de référence dans la direction degrés
L,def
L pour la détermination de l’IAM.
Normalement = 0
θ distance zénithale du soleil degrés
Z
( = 90 - θH)
θ ou θ angle d’incidence longitudinal degrés
II L
ou θ angle d’incidence transversal degrés
θ T
⊥
ϑ température ambiante ou de l’air °C
a
environnant
ϑ température atmosphérique du °C
dp
point de rosée
ϑ température à la sortie du capteur °C
e
ϑ température à l’entrée du capteur °C
in
ϑ température moyenne du fluide °C
m
caloporteur
ϑ température maximale de service °C
max_op
ϑ température atmosphérique ou du °C
s
ciel
ϑ température de stagnation standard °C
stg
ϑ température de déclenchement pour °C
trigger
l’activation de sécurité
ϑ température moyenne pondérée en °C
m,th
débit volumique
ϑ température maximale de départ °C
max,start
ϑ température du fluide au niveau du °C
mp,e
débitmètre massique d’air en aval
ϑ température du fluide au niveau du °C
mp,i
débitmètre massique d’air en amont
λ longueur d’onde µm
ρ masse volumique du fluide calopor- kg/m
teur
ρ masse volumique de l’air kg/m
l
2 4
σ constante de Stefan-Boltzmann W/(m K )
τ constante de temps du capteur s
c
τ transmittance
8 © ISO 2013 – Tous droits réservés
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 9806
ISO/TC 180 Secrétariat: SA
Début de vote Vote clos le
2012-04-19 2012-09-19
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION  •  МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ  •  ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION

Énergie solaire — Capteurs thermiques solaires — Méthodes
d'essai
Solar energy — Solar thermal collectors — Test methods
(Révision de l'ISO 9806-1:1994, de l'ISO 9806-2:1995 et de l'ISO 9806-3:1995)
ICS 27.160
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet a été élaboré dans le cadre du Comité européen de normalisation (CEN) et soumis
selon le mode de collaboration sous la direction du CEN, tel que défini dans l'Accord de Vienne.
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l'ISO et aux comités
membres du CEN pour enquête de cinq mois.
En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations reçues, sera
soumis en parallèle à un vote d'approbation de deux mois au sein de l'ISO et à un vote formel au sein
du CEN.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
©  Organisation Internationale de Normalisation, 2012

ISO/DIS 9806
Notice de droit d'auteur
Ce document de l'ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d'auteur de l'ISO.
Sauf autorisé par les lois en matière de droits d'auteur du pays utilisateur, aucune partie de ce projet ISO ne
peut être reproduite, enregistrée dans un système d'extraction ou transmise sous quelque forme que ce soit
et par aucun procédé électronique ou mécanique, y compris la photocopie, les enregistrements ou autres,
sans autorisation écrite préalable.
Les demandes d'autorisation de reproduction doivent être envoyées à l'ISO à l'adresse ci-après ou au
comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Toute reproduction est soumise au paiement de droits ou à un contrat de licence.
Les contrevenants pourront être poursuivis.

ii © ISO 2012 – Tous droits réservés

ISO/DIS 9806
Sommaire Page
Avant-propos . viii
Introduction . ix
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 4
5 Essais de fiabilité des capteurs à circulation de fluide . 10
5.1 Généralités . 10
5.2 Essais de pression interne pour les conduits de fluide . 11
5.2.1 Conduits de fluide inorganiques . 11
5.2.2 Conduits de fluide constitués de matériaux organiques (plastiques ou élastomères) . 12
5.3 Essai d'étanchéité (capteurs à air uniquement) . 14
5.3.1 Objectif . 14
5.3.2 Appareillage et mode opératoire . 14
5.3.3 Conditions d’essai . 14
5.3.4 Résultats . 15
5.4 Essai de résistance aux températures élevées . 15
5.4.1 Objectif . 15
5.4.2 Appareillage et mode opératoire . 15
5.4.3 Conditions d’essai . 16
5.4.4 Résultats . 16
5.5 Essai d’exposition . 16
5.5.1 Objectif . 16
5.5.2 Appareillage et mode opératoire . 16
5.5.3 Conditions d’essai . 17
5.5.4 Résultats . 18
5.6 Essai de choc thermique externe . 18
5.6.1 Objectif . 18
5.6.2 Appareillage et mode opératoire . 18
5.6.3 Conditions d’essai . 19
5.6.4 Résultats . 19
5.7 Essai de choc thermique interne . 19
5.7.1 Objectif . 19
5.7.2 Appareillage et mode opératoire . 19
5.7.3 Conditions d’essai . 20
5.7.4 Résultats . 20
5.8 Essai d'étanchéité à l’eau de pluie . 21
5.8.1 Objectif . 21
5.8.2 Appareillage et mode opératoire . 21
5.8.3 Conditions d’essai . 22
5.8.4 Résultats . 25
5.9 Essai de résistance au gel . 25
5.9.1 Objectif . 25
5.9.2 Appareillage et mode opératoire . 25
5.9.3 Conditions d’essai . 26
5.9.4 Résultats . 26
5.10 Essai de charge mécanique . 26
5.10.1 Essai de pression positive du capteur . 26
5.10.2 Essai de dépression du capteur . 27
ISO/DIS 9806
5.11 Essai de résistance au choc .28
5.11.1 Objectif .28
5.11.2 Méthode 1 : Essai de résistance au choc à l’aide de boules de glace .28
5.11.3 Méthode 2 : Essai de résistance au choc à l’aide de billes d'acier .32
5.11.4 Résultats .32
5.12 Inspection finale .32
5.13 Rapport d'essai .32
6 Essais de performance thermique des capteurs à circulation de fluide .32
6.1 Capteurs solaires vitrés à circulation de liquide dans des conditions d’état stationnaire (y
compris la perte de charge) .33
6.1.1 Montage et emplacement du capteur .33
6.1.2 Instrumentation .35
6.1.3 Installation d’essai .40
6.1.4 Essai de performance à l’état stationnaire à l’extérieur .44
6.1.5 Essai de rendement à l’état stationnaire à l’aide d’un simulateur d’irradiance solaire .48
6.1.6 Détermination de la capacité thermique effective et de la constante de temps d’un
capteur .51
6.1.7 Facteur d’angle d’incidence du capteur .53
6.1.8 Détermination de la perte de charge au niveau du capteur .56
6.2 Essais de performance thermique des capteurs à air .56
6.2.1 Montage et emplacement du capteur .56
6.2.2 Instrumentation .58
6.2.3 Installation d’essai .61
6.2.4 Essai de rendement à l’état stationnaire à l’extérieur .64
6.2.5 Essai de rendement à l’état stationnaire à l’aide d’un simulateur d’irradiance solaire .69
6.2.6 Détermination de la capacité thermique effective et de la constante de temps d’un
capteur .72
6.2.7 Facteur d’angle d’incidence .73
6.2.8 Détermination de la perte de charge au niveau du capteur .76
6.3 Capteurs solaires sans vitrage dans des conditions d’état stationnaire (y compris la perte
de charge) .77
6.3.1 Montage et emplacement du capteur .77
6.3.2 Instrumentation .79
6.3.3 Installation d’essai .82
6.3.4 Essai de rendement à l’état stationnaire à l’extérieur .82
6.3.5 Essai de rendement à l’état stationnaire à l’aide d’un simulateur d’irradiance solaire .85
6.3.6 Détermination de la capacité thermique effective et de la constante de temps d’un
capteur .87
6.3.7 Facteur d’angle d’incidence (facultatif) .87
6.3.8 Détermination de la perte de charge au niveau du capteur .89
6.4 Capteurs solaires vitrés et sans vitrage dans des conditions quasi-dynamiques .89
6.4.1 Montage et emplacement du capteur .89
6.4.2 Instrumentation .90
6.4.3 Installation d’essai .92
6.4.4 Essai de rendement à l'extérieur .92
6.4.5 Détermination de la capacité thermique effective . 100
6.4.6 Facteur d’angle d’incidence du capteur . 100
Annexe A (normative) Schémas applicables aux essais de durabilité et de fiabilité . 102
Annexe B (normative) Formulaires pour les rapports d’essai de durabilité et de fiabilité . 112
B.1 Enregistrement de la séquence d’essais et résumé des principaux résultats . 112
B.2 Essai de pression interne pour les absorbeurs inorganiques . 113
B.2.1 Détails techniques relatifs au capteur . 113
B.2.2 Conditions d’essai . 113
B.2.3 Résultats d’essai. 113
B.3 Essai de pression interne pour les absorbeurs constitués de matériaux organiques . 114
B.3.1 Détails techniques relatifs au capteur . 114
B.3.2 Conditions d’essai . 114
B.3.3 Résultats d’essai. 115
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés

ISO/DIS 9806
B.4 Essai de résistance aux températures élevées et détermination de la température de
stagnation . 116
B.4.1 Méthode utilisée pour réchauffer les capteurs : . 116
B.4.2 Méthode utilisée pour la détermination de la température de stagnation . 116
B.4.3 Conditions d’essai . 116
B.4.4 Résultats de la détermination de la température de stagnation . 116
B.4.5 Résultats de l'essai de résistance aux températures élevées . 117
B.5 Essai d’exposition . 118
B.5.1 Conditions d’essai . 118
B.5.2 Résultats d’essai . 118
B.5.3 Conditions climatiques de l’ensemble des journées d’essai . 119
B.5.4 Périodes au cours desquelles l’irradiance et la température de l’air environnant ont des
valeurs supérieures à celles spécifiées dans le Tableau 3 . 120
B.5.5 Résultats de l'inspection . 121
B.6 Essai de choc thermique externe . 122
B.6.1 Conditions d’essai . 122
B.6.2 Résultats d’essai . 122
B.7 Essai de choc thermique interne . 123
B.7.1 Conditions d’essai . 123
B.7.2 Résultats d’essai . 124
B.8 Essai d'étanchéité à l’eau de pluie . 125
B.8.1 Conditions d’essai . 125
B.8.2 Résultats d’essai . 125
B.9 Essai de résistance au gel . 126
B.9.1 Type de capteur . 126
B.9.2 Conditions d’essai . 126
B.9.3 Résultats d’essai . 127
B.10 Essai de charge mécanique . 128
B.10.1 Essai de pression positive de la couverture du capteur . 128
B.10.2 Essai de pression négative des fixations entre la couverture et le coffre du capteur . 129
B.10.3 Essai de pression négative des supports du capteur . 130
B.11 Essai de résistance au choc à l’aide de billes d'acier . 131
B.11.1 Conditions d’essai . 131
B.11.2 Résultats d’essai . 131
B.12 Essai de résistance au choc à l’aide de boules de glace . 132
B.12.1 Conditions d’essai . 132
B.12.2 Résultats d’essai . 132
B.13 Résultats de l'inspection finale . 133
Annexe C (normative) Température de stagnation des capteurs à circulation de liquide . 134
C.1 Généralités . 134
C.2 Mesurage et extrapolation de la température de stagnation . 134
C.3 Détermination de la température de stagnation à l'aide des paramètres de rendement . 135
Annexe D (normative) Rapport d'essai de performance des capteurs solaires vitrés à circulation
de liquide . 137
D.1 Généralités . 137
D.2 Description du capteur solaire . 137
D.3 Résultats d’essai . 139
Annexe E (normative) Rapport d'essai de performance des capteurs solaires sans vitrage à
circulation de liquide . 142
E.1 Généralités . 142
E.2 Description du capteur solaire . 142
E.3 Résultats d’essai . 144
Annexe F (normative) Rapport d'essai de performance des capteurs solaires à air . 148
F.1 Généralités . 148
F.2 Description du capteur solaire . 148
F.3 Résultats d’essai . 150
Annexe G (normative) Modélisation des coefficients c1 à c6 du modèle de capteur décrit en 6.4 . 155
ISO/DIS 9806
Annexe H (normative) Mesurage de la capacité thermique effective . 157
H.1 Installation d’essai . 157
H.2 Mode opératoire d'essai à l'intérieur . 157
H.2.1 Généralités . 157
H.2.2 Mesurages . 157
H.2.3 Calcul de la capacité thermique effective . 157
H.2.4 Détermination de la capacité thermique effective à partir de données expérimentales . 158
H.3 Mode opératoire à l’extérieur ou dans un simulateur d'irradiance solaire . 159
H.4 Calcul pour des capteurs solaires à air . 159
Annexe I (informative) Comparaison du modèle de capteur décrit en 6.1 par rapport au modèle de
capteur décrit en 6.4 . 160
Annexe J (informative) Propriétés de l’eau (voir DIN V 4757-4:1995-11) . 161
J.1 Masse volumique de l’eau (à 1 bar) en kg/m³ . 161
J.2 Masse volumique de l’eau (à 1 et à 12 bar) en kg/m³ . 161
J.3 Capacité thermique massique de l’eau (à 1 bar) en kJ/(kg K) . 162
J.4 Capacité thermique massique de l’eau (à 1 et à 12 bar) en kJ/(kg K) . 162
Annexe K (informative) Résumé du rapport d’essai de performance pour la méthode d’essai
quasi-dynamique . 164
Annexe L (informative) Recommandations générales pour l’évaluation de l’incertitude lors des
essais de rendement du capteur solaire . 166
L.1 Introduction . 166
L.2 Incertitudes de mesure dans les essais de rendement d'un capteur solaire . 166
L.3 Ajustement et incertitudes des résultats d’essai de rendement . 168
Annexe M (informative) Détermination de la perte de charge au niveau du capteur . 170
M.1 Généralités . 170
M.2 Installation d’essai . 170
M.3 Conditionnement préalable du capteur . 170
M.4 Mode opératoire d’essai . 170
M.5 Mesurages . 171
M.6 Perte de chaleur due aux accessoires . 171
M.7 Conditions d’essai . 171
M.8 Calcul et présentation des résultats . 171
M.9 Perte de charge des capteurs à air . 172
Annexe N (informative) Mesurage de la température moyenne pondérée par la vitesse . 174
Annexe O (informative) Essai d'étanchéité (capteurs à air uniquement) . 176
Annexe P (normative) Essais de fiabilité des capteurs à concentration et des capteurs suiveurs . 178
P.1 Généralités . 178
P.2 Essai de pression interne pour les absorbeurs . 178
P.3 Essai d’exposition . 178
P.3.1 Essai des commandes actives et passives . 179
P.4 Essai de résistance aux températures élevées . 179
P.5 Essai de choc thermique externe . 179
P.6 Essai de choc thermique interne . 179
P.7 Essai d'étanchéité à l’eau de pluie . 179
P.8 Essai de résistance au gel . 180
P.9 Essai de charge mécanique . 180
P.10 Essai de résistance au choc . 180
P.11 Inspection finale . 180
P.12 Rapport d'essai . 180
Annexe Q (informative) Description du programme de calcul du rendement énergétique annuel
des capteurs solaires . 181
Q.1 Introduction et domaine d'application . 181
Q.2 Exigences relatives au système . 181
Q.3 Flux d'informations . 181
Q.4 Entrée de l'utilisateur . 181
vi © ISO 2012 – Tous droits réservés

ISO/DIS 9806
Q.5 Calculs . 185
Q.6 Résultats . 185
Q.7 Exemple de feuille de résultat . 186
Q.8 Description du calcul . 187
Q.8.1 Calcul de la puissance thermique par pas de temps (1 heure) . 187
Q.8.2 Calculs du facteur d’angle d’incidence . 189
Q.8.3 Calculs des angles d'incidence solaire θi , θsun EW et θsun NS sur le plan d'un capteur . 190
Q.8.4 Calcul du rayonnement solaire sur le plan d'un capteur incliné avec une orientation libre
en inclinaison  et en azimut , incluant les surfaces mobiles (système suiveur) . 191
Q.8.5 Formulation de la transformation des angles pour des surfaces de capteurs fixes et
mobiles (système suiveur) . 192
Q.8.6 Références . 192
Q.9 Explication succincte des paramètres d'entrée et description des données de sortie . 193
Q.9.1 Généralités . 193
Q.9.2 « Collector information » (Informations relatives au capteur) . 193
Q.9.3 « IAM Type » (Type de facteur d'angle d'incidence) . 194
Q.9.4 Description de la feuille de résultat . 195
Q.10 Interpolation des paramètres d'IAM . 195
Bibliographie . 196

ISO/DIS 9806
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'ISO 9806 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 180, Energie solaire, sous-comité SC , et par le
comité technique CEN/TC 312, Installations solaires thermiques et leurs composants en collaboration.
viii © ISO 2012 – Tous droits réservés

ISO/DIS 9806
Introduction
La présente Norme internationale définit les modes opératoires d'essai relatifs aux performances, à la fiabilité,
à la durabilité et à la sécurité des capteurs solaires à circulation de fluide dans des conditions bien définies et
reproductibles. Elle comprend des méthodes de réalisation d’essais de performance à l’extérieur dans des
conditions d’irradiance solaire naturelle et de vent naturel et simulé, ainsi que des méthodes de réalisation
d’essais de performance à l’intérieur dans des conditions de simulation de l’irradiance solaire et du vent. Les
essais à l'extérieur peuvent être réalisés à l'état stationnaire ou sous forme de mesurages continus, dans des
conditions climatiques variables. Pour ces derniers, des conditions de température d'entrée fixe, d'irradiance
solaire naturelle et de vent naturel et/ou simulé sont appliquées. Les principaux effets qui influent sur la
performance continue du capteur, tels que l’angle d’incidence, la vitesse du vent, la fraction diffuse de
l’irradiance solaire, le rayonnement thermique atmosphérique ainsi que la capacité thermique sont pris en
compte.
Les essais continus offrent des avantages par rapport aux méthodes d'essai à l'état stationnaire, notamment :
 l’essai à l’extérieur, de plus courte durée et moins onéreux, est approprié aux conditions climatiques
observées en Europe ;
 une gamme bien plus large de capteurs peut être testée avec la même méthode ;
 parallèlement une caractérisation plus complète du capteur est assurée ;
 le modèle de capteur demeure directement compatible avec celui des normes d’essai actuelles, et la
méthode étendue proposée applique uniquement des termes correctifs ;
 tous les ajouts reposent sur la théorie des capteurs communément admise depuis bien longtemps ;
 il est possible d’établir à tout moment une comparabilité totale avec la méthode à l'état stationnaire en
évaluant uniquement les périodes des jours d’essai qui correspondent aux exigences d’essai à l'état
stationnaire ;
 le matériel d’essai utilisé est identique à celui des essais à l'état stationnaire, avec uniquement des
modifications peu importantes ; il permet également d’améliorer l’exactitude des essais à l'état
stationnaire ;
 un logiciel classique standard pour PC, tel qu’un tableur, ou des progiciels de statistiques avancées avec
l’option Régression linéaire multiple (RLM), peut être utilisé pour l’identification des paramètres.
Les capteurs soumis à essai conformément à la présente Norme internationale représentent une vaste
gamme d'applications, allant des capteurs suiveurs à concentration pour la production d'énergie thermique et
de chaleur industrielle jusqu'aux capteurs plans vitrés pour la production d'eau chaude sanitaire. Les capteurs
sans vitrage sont utilisés dans la plupart des cas pour le chauffage des piscines ou d'autres applications à
basse température. Les capteurs à air ont été récemment inclus dans le domaine d'application de la présente
Norme internationale.
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 9806

Énergie solaire — Capteurs solaires thermiques — Méthodes
d'essai
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les méthodes d’essai applicables à la validation des exigences de
durabilité, de fiabilité et de sécurité relatives aux capteurs à circulation de fluide telles que spécifiées dans
l’EN 12975-1. La présente Norme internationale comprend également quatre méthodes d’essai permettant de
caractériser les performances thermiques des capteurs à circulation de fluide. Il s'agit des performances
thermiques des capteurs solaires à circulation de liquide, vitrés et sans vitrage, à l'état stationnaire et quasi-
stationnaire et des performances thermiques des capteurs solaires à air, vitrés et sans vitrage, à l'état
stationnaire. La dépendance des performances vis-à-vis du débit n'est incluse que pour les capteurs à air.
La présente Norme internationale ne s'applique pas aux capteurs dans lesquels le dispositif de stockage
thermique fait partie intégrante du capteur dans la mesure où les opérations de captage et de stockage de
l'énergie ne peuvent pas être séparées en vue d'effectuer des mesures de ces deux procédés.
Elle s'applique aussi aux capteurs hybrides thermiques-électriques, également appelés capteurs PVT ;
toutefois, elle ne traite pas de la sécurité électrique ni d'autres propriétés spécifiques en rapport avec la partie
photovoltaïque (PV) de ces capteurs. La durabilité, la fiabilité et les performances thermiques des capteurs
fabriqués à façon (par exemple, capteurs intégrés à une toiture qui ne sont pas composés de modules
fabriqués en usine et qui sont assemblés directement sur le lieu d’installation) ne peuvent pas, dans la forme
actuelle de ces capteurs, être contrôlées conformément à la présente Norme internationale. Des exigences
dimensionnelles spécifiques doivent donc être respectées lors des essais de ces types de capteur et l'essai
est valable uniquement pour des capteurs plus grands que le module soumis à essai.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
EN 1991 (toutes les parties), Eurocode 1 : Actions sur les structures
EN 12975-1:2006, Installations solaires thermiques et leurs composants — Capteurs solaires —
Partie 1 : Exigences générales
ISO 9488, Energie solaire — Vocabulaire (ISO 9488:1999)
ISO 9060, Energie solaire — Spécification et classification des instruments de mesurage du rayonnement
solaire hémisphérique et direct
VDI 4670, Thermodynamic properties of humid air and combustion gases, février 2003
ISO/DIS 9806
...