2.4.2. Lapos gyűjtők

A legtöbb gyűjtő a piacon manapság a "lapos gyűjtők" kategóriába tartozik. Abszorbens fémelemből állnak, amely egy jól szigetelt "lapos" házban helyezkedik el, azon az oldalon, ahol a napsugárzás átesik átlátszó bevonattal. A hőszigetelő építési környezet miatt a lapos kollektorok még a környezeti hőmérséklet fölötti 40–60 K hőmérsékleten is hőt termelhetnek. Leggyakrabban vízmelegítésre használják, és általában segítenek a fűtési folyamatban.

A nagy teljesítményű lapos kollektor elkészítésekor a következőket kell figyelembe venni:

Építési jellemzők

A minőségi anyag és a jó kivitelezés kulcsfontosságú szerepet játszik a napkollektorok minőségében és életében. A gyakorlatban kimutatták, hogy a kollektorok élettartama különösen az abszorbens elem és bevonatának korrózióállóságától, valamint az átlátszó bevonat időjárásállóságától függ.

Az abszorbens elem

A magas stagnálási hőmérséklet miatt abszorbens anyagként olyan fémeket használnak, mint a réz és az alumínium, és - ritkábban - az acél (felső).

Van a "csőélek" úgynevezett geometriája, amelyeken keresztül a csöveket az abszorbens elem lapjára rögzítik. Ebben az esetben az abszorbens elem lapja és a cső közötti kapcsolat meghatározó a kollektor hatékonysága szempontjából, mert a hőnek el kell érnie a hőhatású anyagot, vagyis a csőnek kellően nagy átmérőjűnek és szorosnak kell lennie. Ezenkívül ellenállónak kell lennie a magas stagnálási hőmérsékletekkel szemben, és optikailag nem befolyásolhatja az abszorbens elemet. A csatlakozások a következők:

A nyomáscsatlakozások esetében gyakran megjelennek a légoszlopok, amelyek a tágulás és összehúzódás folyamatos mozgása miatt megnőnek. Ezek gyenge hőátadást és ezért az abszorbens elem alacsony hatásfokát eredményezik. Különös figyelmet kell fordítani a drága gyűjtőkre a Földközi-tengeren vagy a Távol-Keleten. A gondosan kidolgozott nyomószerelvények azonban minőségi és tartósak.

A "csőabszorberek" mellett vannak még abszorbens párnák is. Ebben az esetben 2 darab (általában kiváló acélból készült) fémlemezt helyeznek el és hegesztenek bizonyos helyeken. A lap vagy domború alakú, vagy hegesztés után ilyen alakú. Végül párna alakú. Így a hőhatású anyag áthalad az abszorbens elem teljes felületén. A fűtőközeg viszonylag független az áramlási sebességtől. Hátránya azonban, hogy a nyomásnak ellenálló anyagnak viszonylag vastagnak kell lennie. Így nehezebbé és drágábbá válik, mint más építkezések. Az abszorbens elemek súlya 2 és 7 kg/m2 között van, az abszorbens párnák súlya körülbelül 10 kg/rn '. Ehhez hozzáadódik a folyadék súlya: míg az abszorbens elem 0,5-1,5 1/m2 folyadékot tartalmazhat, az abszorbens párnák meghaladhatják a kollektor felületének 2 l/m2-t. Ezen okokból kifolyólag csak néhány gyártó gyárt abszorbens párnákat, és ennek megfelelően kevés gyártó gyárt ilyen kollektorokat ilyen abszorbens elemekkel.

Az abszorbens elem felépítésén túl a csövekkel ellátott abszorbens elemeknél a csőrendszer alakja is fontos szerepet játszik, meghatározva az áramlási viselkedést:

Az abszorbens elemen átáramló hőhatás döntő a legmegfelelőbb (azaz a legnagyobb hatásfokú) abszorbens elem kiválasztásában. Ma az abszorbens elemet racionális példányszámban gyártják, és az abszorbens elem méretei és felülete (szállítási méretek az abszorbens elem héjáig) nagyon sokfélék.

Az elmúlt években rengeteg beruházást hajtottak végre a kutatás és fejlesztés területén az abszorbens elemek bevonatának javítása érdekében. Az abszorbens elem hatékonysága nagyban függ tőlük. Az abszorbens elem bevonatának nemcsak nagy abszorpciós és alacsony emissziós fokúnak kell lennie, hanem ellenállnia kell a magas hőmérsékletnek, a gyakori hőmérséklet-változásoknak és a korróziónak is.

Ma a szelektív bevonatok 2 kategóriája létezik:

Galván bevonatok, színük miatt más néven "fekete bevonatok"
Kék bevonatok, amelyeket különféle csúcstechnológiai bevonási eljárások alapján szerelnek fel.

Mindkét eljárás magában foglalja az abszorbens elem nagyon vékony fém-oxid rétegek felvitelét, 90% feletti abszorpciós képességgel. A kék bevonatok kibocsátási aránya általában 5%, a galvánoké pedig 10 és 15% között van. A piacon lévő bevonatokat professzionálisan iparilag gyártják, és az optikai tulajdonságok mellett jó mechanikai (alakváltozás, tisztítás) és termikus tulajdonságokkal is rendelkeznek (általában 300 ° C feletti ellenállóképességűek és így hegesztésre alkalmasak). Ezeket rendszeres időközönként ellenőrizzük is. Röviden: azonban minőségi.

Sőt, még mindig léteznek bizonyos (fél) szelektív lakkok, amelyeket különféle eljárásokkal lehet használni, például injekcióval, merítéssel vagy festéssel. Ma már nem annyira elterjedtek, de még mindig megtalálhatók a Földközi-tengeren, Ázsiában vagy Dél-Amerikában.

Nedves bevonatolási folyamatok:

Horganyzási technika

A fémpajzsok a folyadékfázisban rakódnak le egy hordozóra, például rézlemezre. Ez történhet akár elektromos árammal (elektrokémiai elválasztás), akár kémiai reakcióval (kémiai elválasztás). Elvileg nikkelt vagy krómot használnak, amelyet általában a művek fejezetétől függően több rétegben alkalmaznak. Ebben a folyamatban két technikát lehet megkülönböztetni:

Első technika: tisztítson meg egy rézcsíkot, fedje le nikkelrel és krómmal, és folyamatosan tegye a lemezt.

A második technika: a teljes abszorbens lemezeket egyesével lemezezzük.

Száraz bevonási eljárások:

PVD: A vákuumtérben az elektronok áramlása a tégelyben irányul, Anyag: elpárolog, lebomlik és kicsapódik az aljzaton, mint a réz.

CVD: (kémiai gőzfázisú lerakódás): kurzív kémiai kötés, amely a réteg alkotóelemeit tartalmazza. Az abszorbens elemmel együtt egy reakciókamrában van felszerelve. A kémiai kötés bomlik például fűtött réz szubsztrátokon. A végén van egy réteg eernents vagy szervetlen kötések.

Magnetron spray: Az anódréteg (réz vagy alumínium) (töltött +) és a katódhéj anyaga között olyan töltés lép fel, amelyen keresztül az argonionok felgyorsulnak és felrobbannak, vagy robbanással atomizálódnak. A felszabadult ionok lerakódnak a hordozón, és így kialakul a bevonat.

A bevonatok általában több rétegből állnak. Visszaverődésgátló réteget gyakran használnak bevonatként. Az ilyen réteg vastagsága általában nem haladja meg a 100 mm-t

Átlátszó bevonatok

A kollektor átlátszó bevonatának egyrészt az a szerepe, hogy lehetővé tegye a lehető legtöbb sugárzás áthaladását, másrészt csökkenti az abszorbens elem hosszú hullámainak hőreflexióját, valamint a konvektív hőveszteségeket a környezetben. környező. A szelektív bevonattal rendelkező abszorbens elemek egyetlen bevonatréteggel elfogadható U-értéket érnek el. Ezért a piacon lévő gyűjtők több mint 90% -ának csak egy bevonata van. Az ablakszigeteléshez hasonló kettős bevonat az egyszerű bevonattal ellentétben a hőveszteség jelentős csökkenéséhez vezet, ugyanakkor csökkenti a fény behatolásának mértékét, így nő a kollektorok megfelelő vesztesége. Sőt, a kettős bevonat érezhető súlygyarapodást, valamint magasabb kollektorárat jelent.

A leggyakrabban használt biztonsági üveg ("alacsony vastartalmú, hőkezelt napelemes üveg, amelynek vastagsága 3 6 mm. Külső bevonatként használják, és nagy mértékben átlátszó a fényben, nagyon ellenáll a jégesőnek. Időközben azonban megjelent egy visszaverődésgátló bevonattal ellátott napelemes hajtómű, amelynek az átbocsátási foka nagyobb, 3-5%, míg a visszaverődésgátló bevonatot régóta használják kisebb felületekre, több éve gyártják és nagyobb felületekre is. Ezért ezek az ablakok még mindig viszonylag drágák (a napenergia üvegéhez képest körülbelül 6 €/m 2, azaz 30%). A fényvisszaverő bevonatot nagy hatékonyságú kollektoroknál használják.

Kevés gyártó használ szintetikus anyagokat a külső héj elkészítéséhez, és ha mégis, akkor polikarbonátot (PC) használ kettős vagy egyszeres hullámlemez formájában. Az üveg előnye általában az, hogy hosszú ideig megőrzi átbocsátási értékeit, és a mechanikai szilárdság megmarad. A szintetikus anyagok nem rendelkeznek ezekkel a tulajdonságokkal. A napkollektorok anyagára gyakorolt terhelés mértéke olyan magas, hogy a szintetikus táblák hátrányai az alacsony hőállóság, a merevség és az elszíneződés. Ezek az ultraibolya sugárzás következményei, ami a rossz időjárás miatt fokozza a felület karcolódását és szennyeződését. Mindez a minőség és az élettartam csökkenéséhez vezet. Az üvegbevonatokkal ellentétben azonban a szintetikus bevonatok olcsóbbak és könnyebbek.

Egyes gyártók vékony, átlátszó fóliát adnak a külső üvegbevonat belsejébe. Ez általában teflonból vagy hostaflonból származik.

szigetelés

A poliuretán hab (PU) lemezeket továbbra is részben használják az abszorbens elem alsó és oldalsó részeinek hőszigetelésére. .

Konstrukciós elemként való ellenállása miatt szerepük a felület merevítése, amelyre fel vannak szerelve. További előny, hogy a nagyon jó hőszigetelési értékek miatt a kollektortartály alacsony magasságú lehet. A poliuretán hab azonban nem bírja a 200 ° C feletti hőmérsékletet, ami közbenső réteg vagy más szigetelőanyagok telepítését igényli, amelyek megvédik az abszorbens elemet a túlzott hőmérséklettől. A polisztirol habokat (Styropor) egyáltalán nem használják.

A jobb hőállóság miatt ezért gyakran használnak ásványi szálas hőszigetelő anyagokat, például ásványgyapotot vagy üveggyapot táblákat. Az ásványi szálas termékek esetében figyelembe kell venni a gáztalanítás mértékét: a vatta, a födémek vagy a matracok nem tartalmazhatnak bitumenes kötőanyagot vagy gyantát, mert az abszorbens elem leghidegebb helyen történő melegítésével és kondenzálásával részben elpárolognak. a kollektor üvegének belső oldalán, és a napsugárzás kisebb mértékű megfogásához vezethet.

Csatornaházak

A kollektorház célja az összes fent említett alkatrész összekapcsolása és a kollektor működőképessé tétele. Hosszú távon meg kell védenie az abszorbens elemet és a hőszigetelést az időjárástól és a nedvességtől, meg kell erősítenie az építőelemeket és az abszorbens elemeket, szigetelnie, fednie és felszerelési lehetőségeket kell biztosítania a felszereléshez. A hőhidak nélküli konstrukció nagyon fontos. A következő formák és építőanyagok ajánlottak:

Lényeges szerepet játszik a gyűjtőhéj, amelynek célja megvédeni az utóbbit a külső tényezőktől; a nem megfelelő anyagok miatt rosszul elkészített szigetelés, amelyeknek nincs hosszú élettartama, valamint a nem konstruktív megoldások idővel kollektor károsodáshoz vezethetnek. Különös figyelmet kell fordítani a hátsó falra és a sarokcsatlakozásokra az extrudált öntött profilok felszerelésekor, az üveg házra történő felszerelésénél, valamint a kimeneti és beömlő csövek csatlakozásánál. Ellen kell állniuk a -20 ° C és + 200 ° C közötti szélsőséges hőmérsékleteknek, valamint az UV sugárzásnak. Nem lehetnek olyan kötések, amelyeken keresztül hőveszteség lehetne, vagy amelyeken folyóvíz, szennyeződés vagy rovarok juthatnának be.Az üveg beépítésekor a szigetelő profilokat használják leggyakrabban.

Epdm és sarkok tömítésére gumiszigetelő tömegek (pl. Szilikon).

Az öntött extrudált profilokat általában fűrészelték, szegecselték, csavarozták vagy ragasztották szögletes csatlakozásokhoz.

Munkamódszerek fordulhatnak elő a kollektorban, amelyben a levegő nedvességtartalma, amely elvileg megfelel a külső levegő nedvességtartalmának: az üvegbevonat belső oldalán lecsapódik, és végül a kollektor hatékonyságának csökkenéséhez vezet. Ez a jelenség különösen reggel figyelhető meg, amikor az éjszakai alacsonyabb hőmérséklet miatt a nedvesség lecsapódik a kollektorba. A technológia kezdetétől a gyűjtők már
épített és tesztelt kollektorok légmentesen záródó burkolatokkal; A gyakorlatban ezek a konstrukciók meghibásodtak a szélsőséges hőmérsékleti változások és a különféle felhasznált anyagok miatt. A gyors kondenzációs párolgás érdekében szinte az összes elosztócsonk ellenőrzött szellőztető rendszerrel rendelkezik, és néha vannak lefolyók is. Vannak olyan gázzáró kollektorok is a piacon (BBT Solar Diamant) vagy részben zárt kollektorok (Thermosolar), amelyek olyan kollektorok, amelyekbe a nedvesség nem tud behatolni. Az ilyen típusú kollektorok gyártásához azonban nagyobb az energia, és ennek megfelelően az árak is magasabbak.

Gyűjtő méretei

A gyűjtőnek könnyen kezelhetőnek kell lennie a helyszínen. Így a legtöbb szokásos lapos kollektor mérete 1 és 2,5 nm között különbözik, saját tömegük 20-30 kg/m 3 (üvegbevonat nélkül 10-20 kg/m2). Az ilyen típusú elosztók további segítség (pl. Lift vagy daru szükségessége) nélkül szállíthatók és szerelhetők fel.

A termotechnika törvényei (alacsony veszteségek a kollektor szélén, kevesebb cső), valamint a gyártási és szerelési utasítások (olcsóbb gyártás, gyorsabb injektálás) ösztönzik a nagyobb gyűjtőket. Így vannak a piacon 4 és 12 nm közötti felületű gyűjtők. A tetőre szerelhetők, vagy daru segítségével (amely része lehet a szállítógépnek), vagy a legnehezebb részt, az üveget a kollektor után szerelik fel, így a ház a tetőn szállítható (lifttel) a tetőhöz).

Nagyobb munkákhoz, például napelemes berendezések telepítéséhez 100 nm-es kollektorterületű bérelt épületekbe és a helyiségfűtést kiegészítő központi fűtőberendezésekbe kollektortetők épültek, ahol a tető és a kollektor egy és ugyanaz Ehhez szükséges, hogy a tető előre gyártott elemeit beépítsék a kollektorba, a helyszínen szállítsák és tetőként szereljék fel. Az utolsó lépés az ablakok felszerelése a tető teljes felületére.

Piaci jelentés

Sajnos az elmúlt években nem jelent meg piaci jelentés a napkollektor összes fontos építési eleméről. Időről időre a szakújságok általánosan érvényes értékeket is közzétesznek az egyes összetevőkről.

Különféle gyűjtők vannak, amelyeket különböző gyártók gyártanak. A piacon domináns vállalatok a GreenOneTec (az ausztriai) (más gyártók számára építkezési elemeket biztosít, és nem jelennek meg saját nevükben végzett felmérésekben), a Viessman (saját gyártás és szállítás), a Bosch Bunderus Wărmetechnik a Solar Diarnant, a Junkers és a Sieger márkanevekkel. gyártás és szállítás), valamint a Wagner & Co. (saját gyártási és szállítási rendszer). Ezen felül sok olyan vállalat létezik, amelyek piaci részesedése 5% alatt van, például a Solvis, a Conergy, a Rehau, a SchUco, a Sonnenkraft, a Wolf, a Nau, a Citrin Solar, a Vaillant és mások.

Örömteli a folyamatos fejlesztés a jobb minőség és az alacsonyabb költségek érdekében. Így 1 négyzetméter gyűjtőköltség 2006/2007 telén 200 és 650 €/m 2 között. Az Oka-Test magazin által végzett 2006-os utolsó teszt "jó" és "nagyon jó" osztályzatokat adott a tesztelt gyűjtők és rendszerek számára.