Применение солнечной энергии

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЛЕКТОРОВ

Все элементы и материалы, используемые в солнеч­ном энергетическом коллекторе, должны удовлетвори­тельно работать в наихудших условиях, которые могут иметь место в любой конкретной установке. Эти матери­алы должны выдерживать как высокие температуры, ко­торые могут достигаться в периоды максимальной сол­нечной радиации при остановке циркуляции жидкости через коллектор, так и низкие температуры, которые воз­можны в течение зимй. Проблемы, которые могут возник­нуть в связи с циклическими изменениями температуры или большими перепадами температур в коллекторе,

также должны учитываться при выборе материалов и I конструкции. Расчетный срок службы любого элемента коллектора важен для определения фактической стоии мости энергии, отдаваемой потребителю, и коррозия мо-1 жет быть наиболее серьезным фактором, ограничиваю-! щи-м срок службы.

В большинстве систем солнечного нагрева теплоно-j ситель, обычно вода, находится в контакте с разнороді ными металлами. Трубопроводы могут быть выполнены! из меди или нержавеющей стали, а поглощающая плас-1 тина коллектора из меди, алюминия, нержавеющей или! малоуглеродистой стали. Наличие разнородных метал-1 лов в системе является одним из наиболее важных фак-1 торов, которые могут приводить к усилению коррозии.1 Другой причиной появления коррозии является присут-1 ствие в теплоносителе растворенного кислорода [36] .1 В простейшей солнечной водонагревательной установке] вода из холодного бака проходит через солнечный кол-1 лектор и подогревает воду, направляемую к потребите! лю. Достаточное количество кислорода в такой системе! и неправильный выбор материалов для трубопроводов и! коллектора могут привести к появлению течи через весь-1 ма короткий период работы. Например, алюминиевая! панель коллектора, которая испытывалась при постоян-] ном расходе обычной водопроводной воды, содержащей] растворенную медь, вышла из строя менее чем за два] месяца [37]. Кроме того, существуют проблемы, связан-! ные в районах с жесткой водой с образованием накипи и возможными повреждениями при замораживании кол-1 лектора в зимнее время.

В замкнутых системах теплообменник расположен в] баке-аккумуляторе горячей воды и вода циркулируем через коллектор и теплообменник. В качестве теплооб! менника может быть использована стандартная медная труба. На рис. 3.7 показана экспериментальная секция! испытанная в политехническом институте в Брайтоне! Обычно в таких системах после начала коррозии содер! жание кислорода в воде снижается до приемлемого уровня. В контурах с принудительной циркуляцией прЩ неправильном. расположении насоса вода может подам ваться через расширительный бак и обогащаться кислЛ родом. В идеальном случае расширительный бак должеЛ быть герметизирован. Может стать проблемой и деятеле ность микробов, поскольку растворы некоторых анті«

38

фризов при нагревании обеспечивают идеальные условия для роста грибков, особенно в том случае, когда водо­проводная вода, используемая для заполнения системы, содержит растворенные соли. Пестициды могут снизить эту активность, а растворенные соли могут быть исклю­чены в результате применения обессоленной или дистил­лированной воды. Системы из разнородных металлов по­зволяют максимально использовать менее дорогие мате­риалы, например малоуглеродистую сталь, не имеющую покрытия, однако такие материалы будут надежно рабо­тать только в замкнутом контуре с добавкой соответству­ющего ингибитора, подавляющего растворяющую способ­ность меди. Если для защиты от замерзания к рабочей жидкости добавляется гликоль, то жидкость должна обладать соответствующими пассивирующими свойст­вами.

Ресурс работы селективной поверхности трудно оце­нить, и начальные значения а и е могут ухудшаться в процессе эксплуатации. Испытания некоторых селектив­ных поверхностей показали, что при длительной эксплу­атации є увеличивается [38]. Рассматриваются две воз­можные причины: воздействие ультрафиолетового излу­чения и влияние атмосферной влаги и загрязнений. Теп - л°вая изоляция любого коллектора должна иметь низкую теплопроводность и быть термически стойкой при макси­мально возможной температуре. Различные материалы, Используемые в коллекторе, влияют на его тепловые ха - рактеристики, однако это влияние достаточно сложно и

должно оцениваться в каждом конкретном случае. Уро-1 вень рабочих температур коллектора является особенно' важным; например, применение селективных покрытий может быть экономически выгодно в одном случае и не-j выгодно в другом.

Исчерпывающий обзор проблем, связанных с приме] нением алюминия и меди, был сделан Попплевеллом [39]. В этом обзоре обсуждаются вопросы конструкции системы с точки зрения борьбы с коррози­ей їй представлены данные по коррозии различных мед] ных сплавов в пресной воде. Использование в качестве теплоносителя органической жидкости, не вызывающей коррозию, рассматривалось как допустимый вариант. ]