Самодельные селективные покрытия

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Сегодня пирометра не оказалось. Температуру абсорбера померять не удалось Но в 12 часов дня (это максимум высоты солнца над горизонтом) температура в выходном патрубке была 119С Завтра хотел делать испытание с одинарным стеклом, но разбил стекло, порезал палец) Если с утра успею, может вырежу новые стекла за которыми надо еще ехать.

Update:
Кстати, трогал стеклопакет (когда температура была максимальная), то он реально горяченький! А вверху (видимо, там самые теплый воздух собирается) вообще казалось что вот еще-чуть чуть и уже держать руку невозможно. Т. е у меня есть подозрение что поверхность моя далеко не селективная, а такой эффект высокой температуры дает стеклопакет. В общем, как проведу опыт с одинарным стеклом - должно стать более понятно.

 

Вот сегодня успел сделать замеры с одним стеклом. Погода одинаковая. Сегодня чуть-чуть теплее, но ветер в тыльную сторону коллектора был сильнее. Не думаю, что это существенно повлияло на результаты замеров. Небо ясное. Время замера 12 часов. Получил я 108С. Потом, где-то в 12:30 получил даже 112С.

Вот вам и разница. Как раз два поста рядом Выводы сделаю позже!

Температура абсорбера (через стекло мой пирометр не меряет, поэтому измерил в уголке, где был скол) была сегодня около 115С.

 

Пирометром точно не измерите. Только контактным способом. Сделайте маленькое отверстие и просуньте термопару. Тогда будет точнее. А для опыта - пирометром посветите на два материала - светлый и темный при комнатной температуре. Увидите разницу.

 

И так, попытаюсь озвучить мысли вслух, подтвержденные 2-мя единичными опытами (не много, но все же), в приблизительно одинаковую погоду.

1 - абсорбер покрытий оксидом меди II, накрыт стеклопакетом. Выходной патрубок коллектора нагрелся до 119С. Хотя, если бы я продолжил измерение, может быть и еще больше показал.

2 - тоже самое, но покрытие одинарное стекло. Выходной патрубок нагрелся до 108С.

Итого. Разница температур всего 11 градусов. Оксид меди II все-таки более ли менее являетяс селективным покрытием, так как иначе, при одинарном остеклении я должен был получить значительно меньшую температуру - ту, которые дают коллекторы покрашенные обычной черной краской (это порядка 85С ?)

Если верить литературе, то обычный стеклопакет не пропускает около 31% солнечной энергии. Одинарное стекло 4мм - 17%. Получается, что коллектор со стеклопакетом получал на 14% меньше энергии (31 - 17 = 14), но зато гораздо лучше ее сохранял внутри коллектора. Коллектор с одинарным стеклом получал на 14% процентов больше, чем коллектор с двойным стеклом, но зато хуже ее сохранял. Поэтому и получились приблизительно одинаковые результаты. В мороз, одинарное стекло, наверное, проиграло бы еще больше!

Я думал, что коллектор с одинарным стеклом нагреется сегодня до большей температуры, но оказалось наоборот!

 

Спасибо ! Вот это я понимаю - реальные цифры, а то достали бесконечные споры продавцов коллекторов.

Может найдете время и проверите с сотовым поликарбонатом (да под разными углами)?Будет наше независимое исследование

 

Пожалуйста. Самому было очень интересно. Обещать не буду, хотя поликарбонат имеется. Китайский. Но резать его не хочется - разве что, так просто сверху накрыть...

 

Это вы зря. Опыты Соссюра еще в 1770г. это доказали.

Толку не будет (вернее точности), поэтому лучше и не заморачиваться.
Скажите, а чем у вас "закреплен" слой CuO на вашем абсорбере?

 

Тут умные люди подсказали, что "раскочегарить" коллектор это одно. Можно и 5 стекол ставить и получать более высокие температуры - ведь есть поступления тепла от солнца, но нет потерь (т.е они сводятся к минимуму). Но при отборе тепла (когда есть циркуляция теплоносителя) все может выглядеть по другому. В таком случае может победить коллектор с одним стеклом. В общем, производительность надо мерять только теплосчетчиком

Да не буду - лист не подходит, надо резать (не хочу). CuO получался непосредственно на медных пластинах методом чернения меди.

 

Довольно-таки спорное, если не неправильное высказывание "умных людей", Виктор. Тут некоторые с пеной у рта утверждали, что разницы в эффективности между абсорберами, сделанными из полипропиленовых труб и сделанных из медных труб практически никакой. Так что не будем сильно слушать таких умных, а малость сами пораскинем мозгами. Всего лишь два постулата (и пусть попробуют аргументированно (при помощи формул) оспорить это эти умные люди): 1. Эффективность любой теплообменной системы напрямую связана с КОЛИЧЕСТВОМ ТЕПЛА, ПЕРЕДАННОЙ ЭТОЙ СИСТЕМОЙ. 2. Количество переданной теплоты напрямую зависит ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕД НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА (т.е. от температуры переданной рабочему телу (воде) через стенку теплообмена. Т. е. чем больше температура стенки, тем больше тепла будет передано воде. А уж от скорости движения воды (количества нагретой массы) будет зависеть ее температура.

Расскажите о процессе пожалуйста.

 

Ну, это были слова SintSolar - а они в коллекторах знают толк Идея такая: при двойном стекле происходило медленное накопление тепла, разница температур между абсорбером и окружающим воздухом росла до тех пор, пока теплопотери (через теплоизоляцию) и теплопуступления (от солца) не уровнялись Т. е тепло поступало, но теплоизоляция коллектора не могла его уже "удерживать". Естественно, что при одинарном стекле, это наступило гораздо раньше (при T=108C), так как теплоизоляция одинарного стекла значительно хуже, чем стеклопакета.

А в динамике? Когда работает насос, то температура асборбера не такая большая (точно какая, сказать не могу, ну допустим 70-80С). Теплопотери уже не такие большие, как при опыте в режиме стагнации. И тут вопрос, какой коллектор нагреется быстрее до 70 - 80С? С одинарным стеклом, или с двойным? Ведь через одинарное стекло поступает на 14% больше солнечной энергии.

По температуре стагнации нельзя судить о КПД коллектора. Правда, не учитывается возможный ветер. И все хорошо ложиться на действительно заводские селективные коллекторы. Возможно, для самоделок все же двойное стекло будет лучше. Выберу два одинаковых солнечных дня, и померяю именно по нагреву воды.

 

Виктор прав.
На эффективность коллектора и его температуру стагнации влияет бОльшее число постулатов.
Это существенно разные вещи, неочевидно между собою связаные.

Имеем два простых уравнения:
для эффективности коллектора при данной Т:
Приток (T) - Потери (T) = Рабочая_мощность_коллектора (Т)

для температуры стагнации:
Приток (Т) = Потери (Т)

Разницу видите?

Для наглядности: допустим, обычным киловаттным солнцем облучаем два коллектора - один коллектор с 20 стеклами, второй - обычный, с одним стеклом.
У первого до поглощающей поверхности дойдёт 20Вт излучения, остальное рассеется в стёклах, потери при 150С будут тоже 20Вт. Тепература стагнации - 150С.
У второго до стекла дойдёт 950Вт, потери при 120С тоже 950Вт. Температура стагнации - 120С.

По-Вашему, первый коллектор - более эффективен? Ну, теперь попробуем с их помощью что-нить нагреть, пусть они кипятят воду...
Первый коллектор - приток 20Вт, потери при 100С 12Вт, полезная мощность - 8Вт.
Второй коллектор - приток 950Вт, потери при 100С - 800Вт, полезная мощность - 150Вт.

Какой из них лучше?
Цифры, конечно, пальцесосаны для иллюстрации, но идея примерно та.

 

Ну зачем же так сразу. Опять обращу вас к опыту Соссюра в конце 18 века и к опытам Джона Гершеля, которые опытным путем пришли к выводу, что лучшая эффективность "горячего ящика" достигается максимум тройным остеклением. Дополнительное увеличение остекления не приводит к прямо пропорциональному улучшению процесса прогрева ящика. И тем более viktor-gon говорил о двойном остеклении, а не от 20-кратном и я говорил о том же самом. Zzzzyll, можете теперь посчитать по вашим формулам эффективность двойного и тройного остекления? Пожалуйста!
Кстати, из своей практики добавлю. Когда в начале октября прошлого года мой самопальный СК стал выдавать температуру всего 40-45С на выходном патрубке. Я поставил дополнительную раму с двумя стеклами. При таком тройном остеклении температура выходного патрубка поднялась до 80-85 градусов. У меня все работает по принципу термосифона.

 

Я собрал уже установку, самопальный бак накопитель (вместо теплообменника испаритель от кондиционера, бочка 200 л). Завтра утеплю. Простой дифференциальный контроллер, насос. Так что, я хорошо сначала протестирую одно стекло, а затем двойное. Будем делать выводы уже по реальному нагреву определенного количества вод. Т. е будет видно, сколько Вт выдал коллектор.

Сегодня, было солнечно и оооочень ветрено, прям в сторону стекла. Стекло на ощупь было холодным! Но коллектор выдал порядка 2.5 кВт. Нагрел 60 литров с 5.6С до 42.6С (с 8:00 утра до 15:00) А дальше наверное не смог, так как корыто было не утепленным Да и солнце уже косо било)

 

Там всё сложно и неуниверсально. Потому что эффективность (и оптимум числа стёкол) зависит от состава стекла, наличия и качества селективного покрытия и - главное! - требуемой рабочей дельты.

Потому что если дельта с окружающей средой 0С, то наиболее эффективна копчёная железяка без стекла вообще - она соберёт солнечного тепла больше всего.
И до разницы в 3-5С копчёная железяка будет продолжать рулить и зарулит по выработке любой самый навороченый коллектор, будь он хоть гиперселективный с запредельным вакуумом.

Для обсуждения эффективности нужно как минимум строго фиксировать условия работы. Как минимум - рабочую дельту.

 

По поводу влияния ветра страница 55.
http://www.estif.org/fileadmin/estif/content/projects/QAiST/QAiST_results/QAiST D2.3 Guide to EN 12975.pdf

Проще всего поставить 2 коллектора рядом, и по утеплённой канистре на каждый СК сверху.
Запустится автоциркуляция. Температура в канистрах покажет эффективность и мощность.

При 130С второй коллектор будет выдавать 0, а первый 2Вт.
Какой лучше -вопрос не корректный.

Задачку которую вы нарисовали, лучше представить графически.

Абсцисса -дельта Т (дТ)
Ордината: Приток (от Т не зависит!) - Потери (дT) = Рабочая_мощность_коллектора (дТ)

Это стандартный график характеристик для любых СК.

Любой СК характеризуется сложной функцией теплопотерь от дТ.
Но любую функцию можно с любой точностью аппроксимировать рядом Фурье на заданном отрезке.

Institute fur Solarenergieforscung GmbH сертифицирующий все СК в Германии, предлагает так и сделать, только не с бесконечной точностью, а оставить только первые два члена разложения.
А1 и А2.

Формула мощности СК (Q) приобретает понятный вид.

Q= G*K*(a- A1*дТ -А2*(дТ)*(дТ)

G- Мощность падающего излучения
K - IAM
a- апертура
дТ - разница между температурами окружающей среды и теплоносителя в СК
А1 и А2 тогда имеют понятный физический смысл.
А1- теплопотери теплопроводностью
А2- теплопотери излучением, собственно характеризуют качество селективного покрытия.

Для хорошего Плоского
А1 около 4 Ватт/(м*м*Т)
А2 около 0.015 Ватт/(м*м*Т*Т)

Для вакуумного
А1 около 1.8 Ватт/(м*м*Т)
А2 около 0.005 Ватт/(м*м*Т*Т)

Теперь вернёмся к нашему графику.

Первая точка -это пересечение с осью Y - Есть максимальная Мощность СК при дТ=0
Вторая точка -это пересечение с осью Х- Есть температура стагнации при Q=0.

Из за наличия А2 (излучение)* квадрат дТ, график не прямая линия соединяющая макс мощность и температуру стагнации, а парабола загибающаяся вниз.

Что происходит когда вы начинаете добавлять Стёкла?
А1 уменьшается, и максимальная Мощность СК при дТ=0 сползает вниз по оси Y,
при этом весь график становится более горизонтальным и падает на ось Х при большей температуре стагнации.

При одном стекле А1 больше, график начинается при большей Мощности СК при дТ=0

Наклон увеличивается, И график Q (полезная мощность_коллектора) пересекает Х при меньшей температуре стагнации.

Из формулы полезной мощности можно сделать ряд важных выводов.

1) Температура стагнации характеризует - качество селективного покрытия для двух одинаковых СК.
В экспериментах можно не пропуская воду, просто перекрашивая абсорбер, понять какое покрытие лучше.

2) Прозрачность стекла поднимает весь график выше.

3) количество стёкол - уменьшает Максимальную мощность, уменьшает наклон, что может быть более выгодно при больших дТ.

4) Качество и количество утепления корпуса - не уменьшает Максимальную мощность, уменьшает наклон графика и увеличивает температуру стагнации.

5) Абсорбер, медь, алюм, сталь или полимеры- график не меняется, как бы смещается по оси Х (дТ) вдоль графика при медном абсорбере.
Эффект тем меньше, чем более горизонтален график Q (полезной мощности).
Может быть совсем не значительным, например между медью и алюминием.