2.4.2. Плоски колектори

Повечето колектори на пазара днес са в категорията „плоски колектори“. Те се състоят от абсорбиращ метален елемент, който е в добре изолиран „плосък“ корпус, осигурен от страната, където слънчевата радиация пада с прозрачно покритие. Поради топлоизолационната строителна среда, плоските колектори могат да произвеждат топлина дори при температури от 40 до 60 K над околната температура. Най-често се използват за отопление на вода и обикновено помагат в процеса на отопление.

Следното трябва да се вземе предвид при изграждането на високоефективен плосък колектор:

Конструктивни характеристики

Качественият материал и добрата изработка играят ключова роля за качеството и живота на слънчевите колектори. На практика е доказано, че експлоатационният живот на колекторите зависи по-специално от устойчивостта на корозия на абсорбиращия елемент и неговото покритие, както и от атмосферната устойчивост на прозрачното покритие.

Абсорбиращият елемент

Поради високите стагнационни температури като абсорбиращи материали се използват метали като мед и алуминий и - по-рядко - стомана (горна част).

Съществува така наречената геометрия на „ръбовете на тръбите“, чрез която тръбите са фиксирани към листа на абсорбиращия елемент. В този случай връзката между листа на абсорбиращия елемент и тръбата е определяща за ефективността на колектора, тъй като топлината трябва да достигне термичния агент, т.е. тръбата трябва да има достатъчно голям диаметър и да е плътна. Освен това той трябва да е устойчив на високи стагнационни температури и да не влияе оптически на абсорбиращия елемент. Връзките се извършват както следва:

При връзките под налягане често се появяват въздушни колони, които се увеличават поради непрекъснато разширяване и свиване. Те причиняват лош топлообмен и следователно ниска ефективност на абсорбиращия елемент. Особено внимание трябва да се обърне на скъпите колекционери в Средиземно море или Далечния изток. Внимателно изработените фитинги под налягане обаче са качествени и издръжливи.

В допълнение към „абсорбентите на тръби“ има и абсорбиращи възглавници. В този случай 2 парчета метална ламарина (обикновено изработени от превъзходна стомана) се наслагват и заваряват на определени места. Листът е снабден с изпъкнала форма или завършва с тази форма след заваряване. В крайна сметка има формата на възглавница. По този начин термичният агент ще премине през цялата повърхност на абсорбиращия елемент. Отоплителната среда е относително независима от дебита. Недостатъкът обаче е, че материалът, използван за издържане на налягането, трябва да бъде относително дебел. По този начин става по-трудно и по-скъпо от другите видове строителство. Абсорбиращите елементи имат тегло между 2 и 7 kg/m2, а абсорбиращите възглавници тежат около 10 kg/rn '. Към това се добавя теглото на течността: докато абсорбиращият елемент може да съдържа между 0,5-1,5 1/кв.м течност, абсорбиращите възглавници могат да надвишават 2 л/кв.м от повърхността на колектора. Поради тези причини има само няколко производители на абсорбиращи възглавници и съответно малък брой производители на такива колектори с такива абсорбиращи елементи.

В допълнение към конструкцията на абсорбиращия елемент, в случай на абсорбиращи елементи с тръби, формата на тръбната система също играе важна роля, определяща поведението на потока:

Термичният агент, протичащ през абсорбиращия елемент, е решаващ при избора на най-подходящия вид абсорбиращ елемент (т.е. този с най-висока ефективност). Днес абсорбиращият елемент се произвежда в рационален брой копия и се радва на голямо разнообразие по отношение на размерите и повърхността на абсорбиращия елемент (размери на доставка до черупките на абсорбиращия елемент).

През последните години бяха направени много инвестиции в областта на научноизследователската и развойна дейност за подобряване на покритията на абсорбиращи елементи. Ефективността на абсорбиращия елемент зависи до голяма степен от тях. Покритието на абсорбиращия елемент трябва не само да има висока степен на абсорбция и ниска степен на емисия, но също така трябва да бъде устойчиво на високи температури, чести температурни колебания и корозия.

Днес има 2 категории селективни покрития:

Галванични покрития, известни също като "черни покрития" поради техния цвят
Сини покрития, които се монтират на базата на различни високотехнологични процеси на покритие.

И двата процеса включват нанасяне върху абсорбиращия елемент на много тънки слоеве метален оксид, с абсорбираща способност над 90%. Емисионната степен на сините покрития е около 5%, а на галваничните между 10 и 15% през повечето време. Покритията на пазара са професионално произведени индустриално и освен оптични свойства имат и добри механични (деформация, почистване) и термични свойства (обикновено устойчиви до над 300 ° C и по този начин подходящи за заваряване). Те също се проверяват на редовни интервали. Накратко обаче: те са качествени.

Освен това все още има определени (полу) селективни лакове, които могат да се използват при различни процеси като инжектиране, потапяне или боядисване. Днес те вече не са толкова широко разпространени, но все още се срещат в Средиземно море, в Азия или Южна Америка.

Процеси на мокро покритие:

Техника на поцинковане

Металните екрани се отлагат в течна фаза върху субстрат, например върху меден лист. Това може да стане или чрез електрически ток (електрохимично разделяне), или чрез химическа реакция (химично разделяне). По принцип се използва никел или хром, които обикновено се прилагат, в зависимост от главата на произведенията, на няколко слоя.В този процес могат да се разграничат две техники:

Първа техника: почиствайте медна лента, покривайте непрекъснато с никел и хром и плоча.

Втората техника: целите абсорбиращи плочи са покрити една по една.

Процеси на сухо покритие:

PVD: Във вакуумно пространство потокът от електрони в тигела е насочен, Материал: той се изпарява, разгражда и утаява върху субстрата, подобно на меден.

ССЗ: (химическо отлагане на пари): е химическа връзка, която съдържа компонентите на слоя. Той е монтиран заедно с абсорбиращия елемент в реакционна камера. Химичната връзка се разлага например върху нагрети медни основи. В края има слой ееренти или неорганични връзки.

Магнетрон спрей: Между анодния слой (мед или алуминий) (зареден +) и материала на катодната обвивка възниква заряд, чрез който аргоновите йони се ускоряват и експлодират или атомизират чрез експлозия. Освободените йони се отлагат върху субстрата и по този начин се образува покритието.

Покритията обикновено се състоят от няколко слоя. Като покритие често се използва антирефлексен слой. Дебелината на такъв слой обикновено не надвишава 100 mm

Прозрачни покрития

Прозрачното покритие на колектора има, от една страна, ролята да позволява преминаването на възможно най-много лъчение, а от друга, да намали топлинното отражение на дългите вълни на абсорбиращия елемент, както и конвективните топлинни загуби в околната среда. околните. Абсорбиращите елементи със селективно покритие достигат приемлива U-стойност с един слой покритие. Следователно над 90% от колекторите на пазара днес имат само едно покритие. Двойното покритие, подобно на изолацията на прозорците, води, за разлика от простото покритие, до значително намаляване на топлинните загуби, но в същото време намалява степента на проникване на светлина, така че подходящите загуби на колекторите се увеличават. Освен това, двойното покритие означава забележимо увеличаване на теглото, както и по-висока цена на колектора.

Най-често използваното е защитно стъкло („слънчево стъкло с ниско съдържание на желязо, термично обработено, с дебелина между 3 6 мм. Използва се като външно покритие и има висока степен на прозрачност към светлината, като е много устойчиво на градушка Междувременно обаче се появи слънчева предавка с антирефлексно покритие, с по-висока степен на предаване от 3-5%, докато антирефлексното покритие отдавна се използва за по-малки повърхности, произвежда се от няколко години и за по-големи повърхности. Ето защо тези прозорци все още са сравнително скъпи (в сравнение със слънчевото стъкло с около 6 €/m 2, т.е. 30%) Антирефлексното покритие се използва за високоефективни колектори.

Малко производители използват синтетични материали за направата на външната обвивка и ако го направят, тогава използват поликарбонат (PC) под формата на двойни или единични гофрирани листове. Като цяло предимството на стъклото е, че то запазва стойностите си на предаване за дълго време и механичната якост се запазва. Синтетичните материали нямат тези свойства. Степента на напрежение върху материала на слънчевите колектори е толкова висока, че недостатъците на синтетичните дъски се състоят в ниска термична устойчивост, втвърдяване и обезцветяване. Това са ефектите от ултравиолетовото лъчение, добавящи към надраскване и замърсяване на повърхността поради лошо време. Всичко това води до намаляване на качеството и продължителността на живота. Въпреки това, за разлика от стъклените покрития, синтетичните покрития са по-евтини и по-леки.

Някои производители добавят тънко, прозрачно фолио към вътрешността на външното покритие от стъкло. Това обикновено е от тефлон или хостафлон.

изолация

Плочите от полиуретанова пяна (PU) все още се използват частично за топлоизолация на долните и страничните части на абсорбиращия елемент. .

Поради тяхната устойчивост като конструктивен елемент, те имат ролята на втвърдяване на повърхността, върху която са монтирани. Друго предимство е, че поради много добрите стойности на топлоизолацията, колекторният резервоар може да има малка височина. Въпреки това, полиуретановата пяна не издържа на температури над 200 ° C, което изисква монтиране на междинен слой или други изолационни материали, които предпазват абсорбиращия елемент от прекомерни температури. Полистироловите пяни (Styropor) изобщо не се използват.

Поради по-добрата термична устойчивост, често се използват топлоизолационни материали от минерални влакна като минерална вата или плоскости от стъклена вата. При продуктите от минерални влакна трябва да се вземе предвид степента на дегазация: памучната вата, плочите или матраците не трябва да съдържат битумни свързващи вещества или смоли, тъй като те частично се изпаряват, когато абсорбиращият елемент се нагрява и кондензира на най-студеното място. на колектора, от вътрешната страна на стъклото и може да доведе до по-ниска степен на улавяне на слънчевата радиация.

Корпуси на колектора

Целта на корпуса на колектора е да свърже всички гореспоменати компоненти и да направи колектора функционален. Той трябва дългосрочно да предпазва абсорбиращия елемент и топлоизолацията от атмосферни влияния и влага, да фиксира конструктивните елементи и абсорбиращия елемент, да изолира, покрива и да осигурява възможности за монтаж за монтаж. Конструкцията без топлинни мостове е много важна. Препоръчват се следните форми и строителни материали:

Съществена роля играе колекторната обвивка, която има за цел да предпази последната от външни фактори; лошо направена изолация поради неподходящи материали, които нямат дълъг експлоатационен живот, както и неконструктивни решения, могат да доведат до повреда на колектора с течение на времето. Особено внимание трябва да се обърне на задната стена и ъгловите връзки при монтиране на екструдираните формовани профили, монтирането на стъклото върху корпуса, както и свързването на изходящите и входните тръби. Те трябва да издържат на екстремни температури между -20 ° C и + 200 ° C, както и на UV лъчение. Не трябва да има фуги, през които да се загуби топлина или през които да попадне речна вода, мръсотия или насекоми.Изолационните профили се използват най-често при монтажа на стъклото.

Epdm и за уплътняване на ъгли, гумени изолационни маси (напр. Силикон).

Формованите екструдирани профили обикновено се режат, занитват, завинтват или залепват към ъглови съединения.

Режими на работа могат да възникнат в колектора, при който влажността на въздуха, която по принцип съответства на влажността на външния въздух: кондензира от вътрешната страна на стъкленото покритие и в крайна сметка води до намаляване на ефективността на колектора. Това явление може да се наблюдава особено сутрин, когато поради по-ниските температури през нощта влагата кондензира колектора. От началото на технологията колекционерите са били
вградени и тествани херметически затворени колектори; На практика тези конструкции са се провалили поради екстремни температурни промени и различните използвани материали. За бързо изпаряване на конденза почти всички колектори имат контролирана вентилационна система и понякога имат дренажни улуци. На пазара има и газонепропускливи колектори (BBT Solar Diamant) или частично затворени колектори (Thermosolar), колектори, в които влагата не може да проникне. Въпреки това енергията за производството на този тип колектори е по-висока и цените са съответно по-високи.

Размери на колектора

Колекторът трябва да е лесен за работа на място. По този начин размерът на повечето стандартни плоски колектори се различава между 1 и 2,5 кв.м, те имат собствено тегло от 20-30 кг на м 3 (10-20 кг/кв.м без стъкленото покритие). Колектори от този тип могат да се транспортират и монтират без допълнителна помощ (като необходимостта от асансьор или кран).

Законите на термотехниката (ниски загуби на ръба на колектора, по-малко тръби), както и инструкциите за производство и монтаж (по-евтино производство, по-бързо фугиране) насърчават по-големите колектори. По този начин на пазара има колектори с площ между 4 и 12 кв.м. Те се монтират на покрива, или с помощта на кран (който може да бъде част от транспортната машина), или най-тежката част, стъклото, се монтира след колектора, така че корпусът да може да се транспортира на покрива (с асансьор за покрива).

За по-големи работи като инсталиране на слънчеви инсталации в сгради, наети с площ на колектора от 100 кв.м и инсталации за централно отопление, допълващи отоплението на помещенията, са изградени покриви на колектори, където покривът и колекторът са едно и също За това е необходимо сглобяемите елементи на покрива да бъдат вградени в колектора, транспортирани на място и монтирани като покрив. Последната стъпка е инсталирането на прозорците по цялата повърхност на покрива.

Доклад за пазара

За съжаление през последните години не е публикуван пазарен доклад за всички важни конструктивни елементи на слънчевия колектор. От време на време специализираните вестници публикуват и общовалидни стойности за всеки компонент.

Съществуват разнообразни колектори, произведени от различни производители. Компаниите, които доминират на пазара, са GreenOneTec (от Австрия) (осигурява конструктивни елементи за други производители и не се появяват в анкети със собствено име), Viessman (собствено производство и доставка), Bosch Bunderus Wărmetechnik с марките Solar Diarnant, Junkers и Sieger производство и доставка), както и Wagner & Co (собствена система за производство и доставка). В допълнение има множество компании с пазарен дял под 5%, като Solvis, Conergy, Rehau, SchUco, Sonnenkraft, Wolf, Nau, Citrin Solar, Vaillant и други.

Непрекъснатото развитие за по-добро качество и по-ниски разходи е радостно. По този начин 1 кв. М колектор струва през зимата на 2006/2007 г. между 200 и 650 евро/м 2. Последният тест от 2006 г., проведен от списание Oka-Test, отчете "добри" и "много добри" оценки за тестваните колектори и системи.