2.4.2. Плоскі колектори

Більшість колекціонерів, що сьогодні представлені на ринку, належать до категорії «плоскі колектори». Вони складаються з абсорбуючого металевого елемента, який знаходиться у добре ізольованому «плоскому» корпусі, забезпеченому збоку, куди падає сонячне випромінювання, з прозорим покриттям. Завдяки теплоізоляційному будівельному середовищу плоскі колектори можуть виробляти тепло навіть при температурі від 40 до 60 К вище температури навколишнього середовища. Вони найчастіше використовуються для нагрівання води і зазвичай допомагають у процесі опалення.

При побудові високоефективного плоского колектора слід враховувати наступне:

Особливості конструкції

Якісний матеріал та хороша обробка відіграють ключову роль у каві та житті сонячних колекторів. На практиці було показано, що термін служби колекторів залежить, зокрема, від корозійної стійкості абсорбуючого елемента та його покриття, а також від атмосферної стійкості прозорого покриття.

Абсорбуючий елемент

Через високі температури застою в якості абсорбуючих матеріалів використовуються такі метали, як мідь та алюміній та - рідше - сталь (верхня частина).

Існує так звана геометрія «країв труб», за допомогою якої труби закріплюються на листі абсорбуючого елемента. У цьому випадку зв’язок між листом абсорбуючого елемента і трубою є визначальним для ефективності роботи колектора, оскільки тепло повинно доходити до теплового агента, тобто труба повинна мати досить великий діаметр і бути герметичною. Крім того, він повинен бути стійким до високих температур застою і не повинен оптично впливати на абсорбуючий елемент. З'єднання здійснюються наступним чином:

У разі з'єднань під тиском часто з'являються повітряні колонки, які збільшуються внаслідок безперервного розширення та стиснення. Вони спричиняють погану тепловіддачу і, отже, низьку ефективність абсорбуючого елемента. Особливу увагу слід приділити дорогим колекціонерам у Середземномор’ї чи на Далекому Сході. Однак ретельно виготовлені напірні фітинги якісні та довговічні.

Окрім «трубчастих абсорбентів» існують також абсорбуючі подушки. У цьому випадку накладаються і зварюються в певних місцях 2 шматки металевого листа (як правило, виготовлені з вищої сталі). Лист або має опуклу форму, або закінчується такою формою після зварювання. Зрештою він має форму подушки. Таким чином, тепловий агент буде проходити через всю поверхню абсорбуючого елемента. Нагрівальне середовище відносно не залежить від швидкості потоку. Однак недоліком є те, що матеріал, що використовується для протистояння тиску, повинен бути відносно товстим. Таким чином, він стає важчим і дорожчим, ніж інші види конструкцій. Абсорбуючі елементи мають вагу від 2 до 7 кг/м2, а абсорбуючі подушки важать близько 10 кг/р. До цього додається вага рідини: хоча абсорбуючий елемент може містити від 0,5-1,5 1/кв.м рідини, абсорбуючі подушки можуть перевищувати 2 л/кв.м поверхні колектора. З цих причин існує лише декілька виробників абсорбуючих подушок і відповідно невелика кількість виробників таких колекторів з такими абсорбуючими елементами.

На додаток до конструкції абсорбуючого елемента, у випадку абсорбуючих елементів з трубками важливу роль відіграє і форма трубної системи, що визначає поведінку потоку:

Тепловий агент, що протікає через абсорбуючий елемент, є визначальним у виборі найбільш підходящого типу абсорбуючого елемента (тобто такого, що має найвищу ефективність). Сьогодні абсорбуючий елемент виготовляється в раціональній кількості копій і користується широким розмаїттям з точки зору розмірів та поверхні абсорбуючого елемента (розміри доставки до оболонок абсорбуючого елемента).

В останні роки були зроблені величезні інвестиції в галузі досліджень і розробок для вдосконалення покриттів абсорбуючих елементів. Ефективність абсорбуючого елемента значною мірою залежить від них. Покриття абсорбуючого елемента повинно мати не тільки високий ступінь поглинання та низький ступінь викидів, але також повинно бути стійким до високих температур, частих температурних перепадів та корозії.

Сьогодні існує 2 категорії селективних покриттів:

Гальванічні покриття, також відомі як "чорні покриття" через їх колір
Сині покриття, які монтуються на основі різних високотехнологічних процесів нанесення покриттів.

Обидва процеси включають нанесення на абсорбуючий елемент дуже тонких шарів оксиду металу з здатністю поглинання понад 90%. Ступінь викидів синіх покриттів становить близько 5%, а гальванічних - між 10 і 15% більшу частину часу. Покриття, що представлені на ринку, професійно виготовляються промисловим способом і мають, крім оптичних властивостей, також хороші механічні (деформація, очищення) та теплові властивості (зазвичай стійкі до понад 300 ° C і, отже, придатні для зварювання). Вони також перевіряються через рівні проміжки часу. Коротше, однак: вони якісні.

Більше того, все ще існують певні (напів) селективні лаки, які можна використовувати в різних процесах, таких як ін’єкція, занурення або фарбування. Сьогодні вони вже не настільки широко поширені, але все ще зустрічаються в Середземномор'ї, Азії або Південній Америці.

Процеси мокрого покриття:

Техніка цинкування

Металеві екрани осідають у рідкій фазі на підкладці, наприклад, на мідному листі. Це можна зробити або електричним струмом (електрохімічне розділення), або хімічною реакцією (хімічне розділення). В принципі використовується нікель або хром, який, як правило, застосовується в залежності від розділу робіт у декілька шарів. У цьому процесі можна виділити дві техніки:

Перший прийом: чистити мідну смужку, постійно покривати нікелем та хромом та плиту.

Другий прийом: цілі абсорбуючі пластини покривають по одній.

Процеси сухого покриття:

PVD: У вакуумному просторі потік електронів у тиглі спрямований, Матеріал: він випаровується, деградує та випадає в осад на підкладці, як мідь.

ССЗ: (хімічне випаровування парів): являє собою хімічний зв’язок, що містить курсив і містить компоненти шару. Він встановлюється разом з абсорбуючим елементом в реакційній камері. Наприклад, хімічний зв’язок розкладається на нагрітих мідних підкладках. На кінці є шар еернентів або неорганічних зв'язків.

Спрей Магнетрон: Між анодним шаром (мідь або алюміній) (заряджений +) і матеріалом катодної оболонки виникає заряд, через який іони аргону прискорюються і вибухають або атомізуються вибухом. Вивільнені іони осідають на підкладці і таким чином утворюється покриття.

Покриття зазвичай складаються з декількох шарів. В якості покриття часто використовується антиотражаючий шар. Товщина такого шару, як правило, не перевищує 100 мм

Прозорі покриття

Прозоре покриття колектора, з одного боку, виконує роль пропускання якомога більшої кількості випромінювання, а з іншого - зменшення теплового відбиття довгих хвиль абсорбуючого елемента, а також конвективних втрат тепла в навколишньому середовищі. навколишні. Абсорбуючі елементи з селективним покриттям досягають прийнятного значення U з одним шаром покриття. Тому понад 90% колекторів на ринку сьогодні мають лише одне покриття. Подвійне покриття, подібне до утеплення вікон, веде, на відміну від простого покриття, до значного зменшення втрат тепла, але в той же час ступінь проникнення світла зменшується, так що влучні втрати колекторів збільшуються. Більше того, подвійне покриття означає вагоме збільшення ваги, а також вищу ціну колектора.

Найчастіше використовується захисне скло ("сонячне скло з низьким вмістом заліза, термічно оброблене, товщиною від 3 6 мм. Застосовується як зовнішнє покриття і має високий ступінь прозорості для світла, дуже стійке до граду Тим часом, однак, існують також сонячні пристрої з антивідблисковим покриттям, з більш високим ступенем пропускання 3-5%, тоді як антивідблискне покриття давно використовується для менших поверхонь, воно виготовляється протягом декількох років і для більших поверхонь. Ось чому ці вікна все ще відносно дорогі (порівняно із сонячним склом приблизно на 6 €/м 2, тобто 30%) Антиблікове покриття використовується для високоефективних колекторів.

Небагато виробників використовують синтетичні матеріали для виготовлення зовнішньої оболонки, а якщо і використовують, то використовують полікарбонат (ПК) у вигляді подвійних або одинарних гофрованих листів. Загалом, перевага скла полягає в тому, що воно зберігає свої пропускні здатності протягом тривалого часу і зберігає механічну міцність. Синтетичні матеріали не мають цих властивостей. Ступінь навантаження на матеріал сонячних колекторів настільки висока, що недоліки синтетичних плит полягають у низькому тепловому опорі, жорсткості та зміні кольору. Це вплив ультрафіолетового випромінювання, що додає подряпин і забруднень поверхні через негоду. Все це призводить до зниження якості та тривалості життя. Однак, на відміну від скляних, синтетичні покриття дешевші та легші.

Деякі виробники додають тонку, прозору фольгу до внутрішньої сторони зовнішнього покриття скла. Зазвичай це з тефлону або гостафлону.

утеплювач

Плити з пінополіуретану (ПУ) все ще частково використовуються для теплоізоляції нижньої та бічних частин абсорбуючого елемента. .

Завдяки своїй стійкості як будівельного елемента, вони виконують роль жорсткості поверхні, на якій вони встановлені. Ще однією перевагою є те, що завдяки дуже хорошим показникам теплоізоляції колекторний бак може мати низьку висоту. Однак пінополіуретан не витримує температур вище 200 ° C, що вимагає встановлення проміжного шару або інших ізоляційних матеріалів, що захищають абсорбуючий елемент від надмірних температур. Пінополістирольні піни (стиропор) взагалі не використовуються.

Тому, завдяки кращій термостійкості, часто використовують теплоізоляційні матеріали з мінеральних волокон, такі як мінеральна вата або скловата. У випадку з виробами з мінеральних волокон необхідно враховувати ступінь дегазації: вата, плити або матраци не повинні містити бітумних в’яжучих речовин або смол, оскільки вони частково випаровуються при нагріванні та конденсації абсорбуючого елемента в найхолоднішому місці. колектора на внутрішній стороні скла і може призвести до нижчого ступеня захоплення сонячного випромінювання.

Корпуси колекторів

Призначення корпусу колектора - з’єднати всі вищезазначені компоненти та зробити колектор функціональним. Він повинен в довгостроковій перспективі захищати абсорбуючий елемент та теплоізоляцію від атмосферних впливів та вологості, фіксувати будівельні елементи та абсорбуючий елемент, ізолювати, покривати та забезпечувати можливості кріплення для кріплення. Будівництво без теплових мостів дуже важливо. Рекомендуються наступні форми та будівельні матеріали:

Суттєву роль відіграє колекторна оболонка, яка спрямована на захист останнього від зовнішніх факторів; неякісно виконана ізоляція через непридатні матеріали, які не мають тривалого терміну служби, а також неконструктивні рішення, можуть з часом призвести до пошкодження колектора. Особливу увагу потрібно приділити задній стінці та кутовим з'єднанням при монтажі екструдованих формованих профілів, кріпленні скла на корпусі, а також при з'єднанні вихідних і вхідних труб. Вони повинні витримувати екстремальні температури від -20 ° C до + 200 ° C, а також УФ-випромінювання. Не повинно бути з’єднань, через які може втрачатися тепло або через які може потрапляти річкова вода, бруд або комахи.Ізоляційні профілі найчастіше використовують при установці скла.

Epdm, а також для герметизації кутів, гумових ізоляційних мас (наприклад, силікону).

Формовані екструдовані профілі пиляють, клепають, прикручують або зазвичай приклеюють до кутових з'єднань.

Режими роботи можуть відбуватися в колекторі, при якому вологість повітря, яка в принципі відповідає вологості зовнішнього повітря: конденсується на внутрішній стороні скляного покриву і в кінцевому підсумку призводить до зниження ефективності колектора. Це явище можна спостерігати особливо вранці, коли через зниження температури вночі волога конденсується в колекторі. З самого початку роботи колектори технологій були
побудовані та перевірені колектори з герметичними кришками корпусів; На практиці ці конструкції вийшли з ладу через екстремальні перепади температур та різні використовувані матеріали. Для швидкого випаровування конденсату майже всі колектори мають керовану вентиляційну систему, а іноді мають дренажні жолоби. На ринку також є газонепроникні колектори (BBT Solar Diamant) або частково герметичні колектори (Thermosolar), колектори, в які волога не може проникати. Однак енергія на виготовлення цього типу колекторів вища, і ціни відповідно вищі.

Розміри колектора

Колектор повинен бути зручним в експлуатації на місці. Таким чином, розмір більшості стандартних плоских колекторів відрізняється від 1 до 2,5 м2, вони мають власну вагу 20-30 кг на м 3 (10-20 кг/м2 без скляного покриття). Колектори цього типу можна транспортувати та монтувати без додаткової допомоги (наприклад, необхідності в ліфті або крані).

Закони термотехніки (низькі втрати на краю колектора, менша кількість труб), а також інструкції з виготовлення та монтажу (дешевше виготовлення, швидша затірка) заохочують більші колектори. Таким чином, на ринку є колектори площею від 4 до 12 кв. Вони кріпляться на даху або за допомогою крана (який може входити до складу транспортної машини), або найважча частина, скло, встановлюється на колекторі, щоб корпус можна було транспортувати на даху (з підйомником). для даху).

Для більших робіт, таких як встановлення сонячних установок в орендованих будинках площею колектора 100 кв.м та установ центрального опалення, що доповнюють опалення приміщень, були побудовані дахи колекторів, де дах і колектор є одним і тим же. Для цього необхідно, щоб збірні елементи даху були вбудовані в колектор, транспортовані на місці та змонтовані як дах. Останній крок - установка вікон на всю поверхню даху.

Звіт про ринок

На жаль, за останні роки не було опубліковано жодного звіту про ринок усіх важливих конструктивних елементів сонячного колектора. Час від часу спеціалізовані газети також публікують загальноприйняті значення кожного компонента.

Існує безліч колекторів, що випускаються різними виробниками. Компаніями, які домінують на ринку, є GreenOneTec (з Австрії) (надає будівельні елементи для інших виробників і не фігурує в опитуваннях під власним іменем), Viessman (власне виробництво та доставка), Bosch Bunderus Wărmetechnik з брендами Solar Diarnant, Junkers та виробництва та доставки), а також Wagner & Co (власна система виробництва та доставки). Крім того, існує безліч компаній з часткою ринку нижче 5%, таких як Solvis, Conergy, Rehau, SchUco, Sonnenkraft, Wolf, Nau, Citrin Solar, Vaillant та інші.

Радує постійний розвиток для кращої якості та зниження витрат. Таким чином, 1 кв. М колектора коштував взимку 2006/2007 р. Від 200 до 650 €/м 2. Останній тест 2006 року, проведений журналом Oka-Test, зафіксував оцінки "добре" та "дуже добре" для колекторів та систем.