Поэтапный прогресс в решении трёх ключевых проблем отрасли солнечных плоских коллекторов

Плоские солнечные коллекторы, один из основных типов солнечных водонагревателей, привлекают всё большее внимание во всём мире благодаря своей надёжности, архитектурной адаптируемости и эстетической привлекательности. Хотя системы с вакуумными трубками исторически доминировали на китайском рынке — объём продаж в 2015 году составил 38 миллионов квадратных метров (87,36% рынка), на долю плоских систем пришлось всего 5,5 миллионов квадратных метров (12,64%). В то же время, в Европе и Северной Америке плоские коллекторы занимают около 90% рынка и являются бесспорно основным продуктом.

Этот контраст подчеркивает как проблемы, так и возможности технологии плоских пластин в Китае. Благодаря эффективности использования энергии выше 76%, более высоким стандартам безопасности, большей долговечности и более длительному сроку службы плоские солнечные системы могут занять растущую долю внутреннего рынка. Тем не менее, несмотря на эти преимущества, китайский сектор плоских коллекторов продолжает бороться с давними проблемами: медленным технологическим развитием, недостаточным инновационным потенциалом и постоянной конкуренцией с низким качеством и ценой.

Обсуждения в отрасли и мнения экспертов свидетельствуют о том, что в решении этих проблем был достигнут значительный прогресс, особенно в трех взаимосвязанных областях: проектирование продукции, управление водяным туманом и технология герметизации.

1. Дизайн продукта: от имитации к инновациям

Дизайн продукта – основа производительности коллектора. Как подчеркивают отраслевые эксперты, дизайн коллектора долгое время был слабым звеном в китайском секторе производства плоских коллекторов. Слишком много предприятий полагаются на имитацию, что приводит к медленному технологическому прогрессу и повсеместной однородности продукции.

Чтобы разорвать этот порочный круг, компаниям необходимо расширить свои возможности в области НИОКР и инноваций. Ключевым фактором повышения производительности является разработка современных селективных покрытий, которые напрямую влияют на тепловую эффективность. Покрытия должны отвечать требованиям рынка, обеспечивая баланс ключевых параметров, таких как поглощение солнечной энергии и тепловое излучение.

BTE Solar, один из двух крупнейших в мире производителей солнечной энергии и материалов, в настоящее время является единственным китайским предприятием с возможностью производства двухслойных покрытий. Компания предлагает как синее селективное, так и черное селективное покрытие для плоских коллекторов. Хотя черные покрытия стоят более чем на 20% дешевле традиционных синих покрытий, они обеспечивают практически такую ​​же эффективность, предлагая клиентам экономичное и высокопроизводительное решение. Этот двойной портфель обеспечивает гибкость для удовлетворения различных потребностей рынка — будь то долговечность, эстетика или доступность.

Например, синие покрытия традиционно испытывали трудности с устойчивостью к соляному туману. Однако благодаря герметичной конструкции полости с контролируемой воздухопроницаемостью мембраны BTE Solar обеспечивают как стабильность, так и долгосрочную эффективность в сложных условиях.

Ключевые проблемы включают в себя:

1. Вспомогательные материалы: полиэфирное волокно, часто используемое в подложках, теряет изоляционные свойства при температуре выше 120 °C, однако даже коллекторы более низкого класса могут превышать эту температуру во время стагнации.

2. Уплотнения и прокладки: Обычные резиновые материалы EPDM разрушаются при температуре выше 150 °C, не соответствуя строгим стандартам надежности.

3. Структурная целостность. Чрезмерные температуры простоя могут вызвать деформацию, протечки и расслоение задних листов.

Решение заключается в разработке конструкций, обеспечивающих герметичность полостей в сочетании с контролируемой воздухопроницаемостью, что гарантирует, что материалы смогут выдерживать холостые нагрузки, предотвращая при этом необратимые структурные повреждения.

2. Водяной туман: достижение контролируемой «дышащей способности»

На развитых рынках плоские системы доминируют в проектах солнечного отопления, особенно в высотных городских зданиях. Тем не менее, образование водяного тумана остаётся повсеместной проблемой, которая снижает эффективность и сокращает срок службы. Накопление влаги снижает теплопоглощение, вызывает коррозию абсорберов и со временем ухудшает изоляцию.

Анализ характера и последствий отказов (FMEA) выявил основные причины возникновения водяного тумана:

1. Чрезмерное влагопоглощение изоляционных материалов.

2. Недостаточная герметичность.

3. Недостаточные пути вентиляции.

4. Влага внутри коллектора возникает из трех основных источников:

5. Остаточная влага, оставшаяся в процессе производства.

6. Просачивание через внешнюю инфильтрацию.

7. Поглощение влаги из окружающей среды.

Традиционные «негерметичные» конструкции оставляют зазоры, служащие дыхательными каналами. Хотя такие зазоры могут пропускать испаряющуюся влагу под воздействием тепла, их размер непостоянен и не поддаётся контролю: иногда они слишком малы для отвода водяного пара, иногда слишком велики, создавая постоянные пути утечки.

Чтобы решить эту проблему, в отрасли все чаще применяется принцип «сначала герметизация, затем контролируемая вентиляция».

Односторонние вентиляционные отверстия позволяют влаге испаряться естественным образом по мере повышения внутренней температуры.

Изоляционные материалы с низкой впитываемостью сводят к минимуму источники воды внутри коллектора.

Мембраны из ПТФЭ (расширенного политетрафторэтилена) в сочетании с бамбуковыми волокнами создают пыле-, водонепроницаемую и воздухопроницаемую систему. Эти структуры отводят внутреннюю влагу, поддерживая баланс давления, предотвращая как просачивание, так и образование конденсата.

Такой подход позволяет поддерживать сухую и стабильную внутреннюю среду коллекторов, эффективно снижая риск коррозии, ухудшения изоляции и потери производительности. Предотвращение накопления внутренней влаги и конденсата значительно продлевает общий срок службы изделия, при этом тепловые характеристики остаются стабильными и надежными даже в сложных условиях эксплуатации. Многие предприятия отрасли рассматривают герметичные полости с контролируемой воздухопроницаемостью не только как техническое усовершенствование, но и как неизбежное направление будущего развития плоских коллекторов.

Опираясь на эту инновационную тенденцию, компания BTE Solar стала одним из ведущих заводов, специализирующихся на производстве высококачественных солнечных тепловых коллекторов. Благодаря передовой мембранной технологии и оптимизированной конструкции компания может производить коллекторы, практически не подверженные проблемам, связанным с влагой, обеспечивая длительный срок службы и стабильную работу в различных климатических условиях. Это позволяет продукции BTE Solar широко применяться в различных отраслях: от жилых зданий до коммерческих проектов и крупных государственных программ.

В то же время компания BTE Solar получила множество международных сертификатов, включая сертификаты менеджмента качества ISO, сертификат соответствия CE и престижный сертификат Solar Keymark. Эти сертификаты не только демонстрируют твердую приверженность компании стандартам безопасности, надежности и экологичности продукции, но и создают дополнительную ценность для клиентов. Во многих регионах правительства и коммунальные предприятия предоставляют финансовые стимулы или субсидии на сертифицированные высокоэффективные солнечные коллекторы. Выбирая системы BTE, разработчики проектов и дистрибьюторы могут легче пройти квалификацию для участия в этих программах, в конечном итоге получая более высокую окупаемость инвестиций и одновременно поддерживая переход на чистую энергию.

Короче говоря, с помощью сертифицированных высокоэффективных плоских солнечных коллекторов, которые сочетают в себе передовую технологию герметизации, превосходную тепловую мощность и длительную надежность, компания BTE Solar помогает своим партнерам максимально повысить как эффективность отопления, так и доступ к преимуществам, обусловленным политикой, укрепляя конкурентоспособность на современном мировом рынке возобновляемой энергии.

3. Технология герметизации: укрепление конструкций для повышения надежности 

Герметизация остаётся одним из важнейших факторов, обеспечивающих долгосрочную эффективность и безопасность солнечных тепловых систем. Даже при использовании высокоэффективных абсорберов и современных селективных покрытий общая надёжность солнечного коллектора может быть снижена при недостаточной герметизации. Некачественно выполненные соединения рамы или слабое соединение заднего листа с корпусом часто приводят к проникновению водяного пара, коррозии металлических деталей, ухудшению теплоизоляции и, в конечном итоге, сокращению срока службы всей системы. Как для заказчиков, так и для производителей освоение технологий герметизации больше не является обязательным, а становится ключевым условием конкурентоспособности. 

Традиционно в большинстве каркасных конструкций использовалось сочетание клеевых покрытий, двусторонних герметизирующих лент или прижимных планок с рычагами. В этой широко распространённой конструкции задняя стенка вставляется в конструкцию, известную как «пасть аллигатора», где она плотно прижимается специальным прессом для задней стенки и затем фиксируется внутренними угловыми кронштейнами или угловыми соединителями. По сравнению с более ранними заклёпанными рамами, этот подход действительно представляет собой значительный прогресс: он обеспечивает более равномерное прилегание, повышает базовую устойчивость к атмосферным воздействиям и способствует упрощению массового производства. Однако, несмотря на эти улучшения, такие конструкции часто не отвечают всё более строгим требованиям к герметичности современных солнечных тепловых систем. 

Ограничения становятся особенно заметны в двух критических точках: угловых соединениях под углом 45° и линейных зонах контакта пасти аллигатора. В этих местах микроскопические зазоры сложно полностью устранить. Со временем тепловое расширение, вибрация и внешние напряжения могут увеличить эти зазоры, нарушая общую плоскостность и позволяя воздуху или водяному пару проникать внутрь коллектора. Этот риск особенно очевиден для плоских панелей большой площади, где даже незначительные деформации имеют тенденцию к увеличению. Кроме того, механическая конструкция пасти аллигатора требует использования более толстых и тяжелых материалов для поддержания прочности конструкции. Хотя это повышает жесткость, неизбежно увеличивается как расход сырья, так и производственные затраты, что создает дополнительную нагрузку на производителей, стремящихся найти баланс между производительностью и ценой.

Чтобы решить эти постоянные проблемы, дальновидные предприятия и научно-исследовательские группы активно изучают более надёжные стратегии герметизации. В настоящее время в отрасли определяющее значение имеют несколько перспективных подходов: 

1. Конструкции внешних угловых кронштейнов: благодаря перемещению точки уплотнения за пределы интерфейса первичного поглотителя и заднего листа эти конструкции упрощают геометрические требования к герметичному уплотнению и значительно снижают вероятность образования скрытых микрозазоров на угловых соединениях. 

2. Непрерывное нанесение клея: вместо сборки сегментированных рам с отдельными точками склеивания, новые производственные линии начинают использовать непрерывный процесс нанесения клея на всю раму. Это не только улучшает равномерность и плоскостность герметизации, но и обеспечивает более прочное совмещение и устраняет ненадежные соединения. Однако это сопряжено с необходимостью крупных инвестиций в прецизионное оборудование и автоматизацию. 

3. Усовершенствованные силиконовые клеи: благодаря исключительной эластичности и упругости, клеи на основе силикона сохраняют герметичность в необычайно широком диапазоне рабочих температур — от -55 °C до 210 °C. Это гарантирует надёжную работу даже в суровых климатических условиях с сильными перепадами температур, песчаными бурями и высокой влажностью. 

4. Ребра жесткости и опоры для амортизирующей пластины: Повышая прочность рамы и предотвращая деформацию, эти механические усовершенствования напрямую способствуют долговременной целостности уплотнения. Надёжно закрепленная амортизирующая пластина равномерно распределяет нагрузку, снижая риск усталости уплотнения и протечек. 

В совокупности эти инновации отражают непрерывный прогресс отрасли солнечной теплоэнергетики в достижении тонкого баланса между технологичностью, контролем затрат и герметичностью. Для конечных пользователей улучшенная герметизация означает большую уверенность в долговечности системы, снижение затрат на обслуживание и увеличение срока службы. Для производителей освоение передовых технологий герметизации — это способ выделить свою продукцию на фоне конкурентов, снизить гарантийные риски и укрепить доверие международных клиентов.

Взгляд в будущее: на пути к более конкурентоспособной отрасли производства плоских пластин

Развитие китайской индустрии плоских солнечных коллекторов происходит поэтапно. Сектор уже вышел за рамки повсеместного копирования, добившись ощутимого прогресса в области инноваций в дизайне, технологий снижения образования водяного тумана и герметизации.

Будучи мировым лидером в области солнечной теплоэнергетики, компания BTE Solar сочетает в себе передовую технологию селективного покрытия с обширным опытом реализации международных проектов. Благодаря своим уникальным линиям по производству двухслойных покрытий и гибким мембранным опциям компания помогает партнерам по всему миру повышать термическую стабильность, надежность и экономическую эффективность их решений в области солнечного горячего водоснабжения.

Компания BTE Solar приветствует запросы и партнерские отношения с компаниями, которые изучают высококачественные системы плоских коллекторов или ищут возможности долгосрочного сотрудничества для совместного расширения рынка чистой энергии.