Плоские солнечные тепловые коллекторы BTE: подробный анализ конструкции и эффективности

Солнечная тепловая технология является проверенным и надежным методом использования обильной солнечной энергии. Среди различных конструкций плоский солнечный тепловой коллектор BTE остается краеугольным камнем отрасли, ценимым за свою надежность, простоту и исключительные возможности интеграции. В отличие от более распространенных вакуумных трубок, вариант плоского коллектора BTE работает по принципу прямого поглощения и эффективной передачи тепла, что делает его идеальным выбором для широкого спектра жилых и коммерческих применений. В этом тексте рассматриваются сложные инженерные решения и передовые производственные процессы, которые делают современные плоские коллекторы превосходным выбором.

Деконструкция основных компонентов

Плоский коллектор — шедевр теплотехники, заключенный в обманчиво простой прямоугольный корпус. Каждый компонент тщательно спроектирован для максимального поглощения солнечной энергии и минимизации теплопотерь.

1. Крышка из закаленного стекла с высокой светопропускаемостью и низким содержанием железа

Путь солнечного света в коллектор начинается здесь. Это не обычное стекло. Оно изготовлено из (высококачественного закаленного стекла с низким содержанием железа). Низкое содержание железа значительно уменьшает зеленоватый оттенок, позволяя до 94% солнечной лучистой энергии проходить беспрепятственно. Стекло также закалено с низким содержанием железа, что делает его чрезвычайно устойчивым к ударам града или мусора. Кроме того, его поверхность часто обрабатывается антибликовым покрытием, которое дополнительно увеличивает светопропускание и снижает излучательную способность всей панели, удерживая больше тепла внутри.

2. Селективная абсорбционная пластина, устойчивая к выветриванию

Сердцем коллектора является поглощающая пластина, обычно окрашенная в темно-синий или черный цвет. Именно здесь происходит волшебство фототермического преобразования. Современные коллекторы используют (полностью автоматизированную линию магнетронного распыления для создания стойкого к атмосферным воздействиям селективного поглощающего покрытия PVD и D-DOS). Этот передовой процесс бомбардирует металлическую пластину (обычно медь или алюминий) ионами в вакуумной камере, осаждая микроскопически тонкий, прочный слой. Это покрытие обладает двумя критическими свойствами: высокой поглощающей способностью (α > 0,95), что означает, что оно улавливает более 95% поступающего солнечного излучения, и низкой излучательной способностью (ε < 0,10), что означает, что оно излучает очень мало этого захваченного тепла обратно. Эта «избирательная» природа является ключом к высокотемпературной эффективности.

3. Система проточных каналов, сваренных лазером

К пластине абсорбера прикреплена сеть труб, по которым протекает теплоноситель. Это критический узел, где многие коллекторы выходят из строя из-за плохого соединения. Наша технология использует лазерную сварку для создания постоянного металлургического соединения между пластиной абсорбера и медными трубками стояка. Это соединение устраняет любые воздушные зазоры, обеспечивая оптимальную теплопроводность от пластины к жидкости. «Змеевидная» или арфообразная конструкция этих каналов обеспечивает равномерное распределение жидкости и минимизирует падение давления, повышая общую производительность тепловой системы BTE.

4. Рама и задняя пластина

Вся конструкция заключена в прочный, устойчивый к атмосферным воздействиям корпус, обычно алюминиевый. Задняя и боковые поверхности усиленно изолированы высокотемпературной минеральной ватой или пенополиуретаном для предотвращения потерь тепла в окружающую среду, гарантируя, что собранное тепло будет использоваться исключительно для нагрева теплоносителя.

Принцип работы: устойчивость и эффективность

Принцип работы элегантно прост:

1. Пропускание: солнечное излучение проходит через высокопрозрачное стеклянное покрытие с низким содержанием железа к поглотителю солнечной энергии.

2. Поглощение: энергия попадает на селективную поглощающую пластину, которая быстро нагревается из-за своего темного цвета, задерживающего солнечные лучи покрытия.

3. Передача тепла: поглощенная тепловая энергия передается через лист к каналам потока, полученным путем лазерной сварки.

4. Жидкостный обогрев: Жидкая среда — вода или раствор антифриза на основе гликоля — циркулирует по этим каналам, поглощая тепло от медных стенок солнечного поглотителя.

5. Передача тепла: нагретая жидкость перекачивается в резервуар для хранения, где она нагревает бытовую воду, а охлажденная жидкость возвращается в коллектор для повторного нагрева. 

6. Эта замкнутая система, в которой циркулирующая жидкость заключена в герметичные медные трубки, является существенным преимуществом. Она полностью исключает риск коррозии и утечек, обеспечивая долгосрочную надежность и отсутствие необходимости в обслуживании. Встроенная сплошная пластина-поглотитель эффективно поглощает весь спектр солнечного излучения, в отличие от систем трубчатой ​​конструкции с зазорами между трубками, что обеспечивает более высокую общую эффективность и более однородный внешний вид.

Заключение

Как производитель источников энергии, BTE обеспечивает мощный и надежный ответ на наши потребности в возобновляемой энергии. 

Основные преимущества плоских солнечных коллекторов

Являясь основным компонентом солнечных тепловых систем, плоские солнечные коллекторы благодаря своей уникальной конструкции и структуре обеспечивают исключительные комплексные преимущества в современных инженерных приложениях. 

Во-первых, их наиболее примечательными особенностями являются исключительная прочность и длительный срок службы. Поглощающее ядро ​​плоского коллектора обычно изготавливается из металла (например, алюминиевого сплава), обеспечивающего высокую прочность и отличную устойчивость к механическим воздействиям. Внешняя часть изготовлена ​​из высокопрочного закаленного стекла, которое не только защищает от непогоды, такой как град, снег и ветер, но и эффективно предотвращает повреждения от внешних воздействий, обеспечивая долгосрочную и стабильную работу системы. Высококачественные плоские коллекторы могут легко достичь проектного срока службы 20 лет и даже дольше, что значительно превосходит другие типы коллекторов и обеспечивает клиентам чрезвычайно высокую окупаемость инвестиций. 

Во-вторых, их исключительная безопасность и надёжность заслужили широкое доверие рынка. Плоские коллекторы имеют полностью герметичную конструкцию с исключительной устойчивостью к внутреннему давлению, обычно превышающему 1,0 МПа. Это позволяет легко интегрировать их в муниципальные системы водоснабжения под давлением, обеспечивая работу под давлением без риска разрывов или утечек. По сравнению с некоторыми безнапорными системами, это позволяет избежать проблем, связанных с недостаточным давлением воды или утечками. 

В-третьих, идеальная архитектурная интеграция и эстетика имеют первостепенное значение в современном архитектурном дизайне. Плоские коллекторы BTE отличаются простой, плоской геометрической формой с плавными линиями, что позволяет их гибко интегрировать в крыши зданий, балконные ограждения, фасады или парапеты, органично вписываясь в конструкцию. Они не нарушают общую эстетику здания, а служат современным декоративным элементом, подчеркивая его технологичность и экологичность, что делает их востребованными архитекторами и застройщиками. 

В-четвертых, не менее важны их эффективный сбор тепла и стабильная работа. Интегрированная сердцевинная структура плоского коллектора BTE, особенно в области средних и высоких температур, обеспечивает равномерный нагрев под солнечным светом, что приводит к высокому и стабильному тепловому КПД. Широкий диапазон рабочих температур позволяет ему обеспечивать горячее водоснабжение, отопление помещений и даже предварительный нагрев промышленных предприятий. Хотя его запуск может быть немного медленнее, чем у вакуумных ламп, он отличается непрерывной работой и стабильной подачей горячей воды при высокой температуре с меньшими потерями тепла. 

Наконец, его отсутствие необходимости в обслуживании, экологичность и энергосбережение также являются его несомненными преимуществами. Плоская конструкция устойчива к накоплению пыли и легко очищается дождевой водой, что делает его практически не требующим обслуживания. Внутренние материалы, в основном перерабатываемый металл и стекло, полностью экологичны. Благодаря прямому использованию бесплатной солнечной энергии, он значительно снижает зависимость от традиционных ископаемых видов топлива и сокращает выбросы углерода, что делает его идеальным выбором для поддержки национальной стратегии «двойного углерода» и внесения вклада в экологичное строительство.

Широкие сценарии применения

Вышеупомянутые преимущества плоских солнечных коллекторов обусловили чрезвычайно разнообразные сценарии их применения, выходящие за рамки традиционного бытового горячего водоснабжения и охватывающие более широкий спектр областей применения. 

В жилых и коммерческих зданиях они служат основой для горячего водоснабжения и вспомогательного отопления. Будь то настенная система на балконе высотного жилого дома, система на крыше для отдельных квартир в вилле или централизованные системы отопления крупных зданий, таких как школы, гостиницы, больницы и бассейны, плоские коллекторы способны справиться с этими трудностями. Они обеспечивают круглосуточную и стабильную горячую воду тысячам домохозяйств, значительно экономят на газе крупным отелям и обеспечивают постоянную температуру нагрева школьных бассейнов, достигая впечатляющих результатов. 

Их применение также расширяется в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Многие промышленные процессы, такие как переработка пищевых продуктов (сушка и стерилизация), текстильная печать и крашение (промывка горячей водой), гальванический предварительный нагрев и обработка кожи, требуют большого количества источников тепла средней и низкой температуры от 50°C до 80°C. Плоские солнечные системы горячего водоснабжения могут обеспечить чистый, недорогой предварительный нагрев или прямой нагрев для этих применений, значительно снижая производственные затраты и углеродный след. В сельском хозяйстве их можно использовать для подогрева почвы в теплицах, изоляции и отопления в животноводческих и птицеводческих помещениях, а также для сушки фруктов, сельскохозяйственной продукции и традиционной китайской медицины, способствуя развитию современного сельского хозяйства. 

Плоские солнечные системы демонстрируют значительный потенциал в коммунальном хозяйстве и централизованной энергетике. Их можно использовать для отопления и горячего водоснабжения в крупных общественных зданиях, таких как аэропорты, школы, больницы, железнодорожные станции, стадионы и военные казармы. Более того, в сочетании с технологией крупномасштабного накопления тепла, плоские коллекторы могут образовывать региональные станции солнечного отопления, обеспечивая централизованное отопление для целого района или даже целого города. Это успешно применяется в Европе и открывает многообещающие перспективы для расширения в Северном Китае. 

Наконец, плоские коллекторы BTE демонстрируют идеальную адаптируемость к регионам с уникальным климатом и высокими требованиями к интеграции зданий. Благодаря своей прочности и способности выдерживать давление они подходят для использования в районах, подверженных сильным ветрам, песчаным бурям и граду. Благодаря исключительной архитектурной интеграции они идеально подходят для новых зданий в условиях урбанизации, где эстетика имеет первостепенное значение, и соответствуют требованиям стандартов экологичного строительства. 

Одним словом, плоские солнечные коллекторы BTE, обладая такими отличительными характеристиками, как долговечность, безопасность, надежность, эстетическая интеграция и широкое применение, играют все более важную роль в мировом энергетическом переходе и энергоэффективности зданий.