Размеры термопанели фасадные: Размеры фасадных термопанелей — Размеры Инфо

Содержание

Фасадные термопанели Регент угловые: цена, размеры, фото. — РУФМАСТЕР: кровля, фасад, забор

Фасадные термопанели Регент угловые с угловой плиткой

Технические данные термопанелей РЕГЕНТ:
Размеры: 656х(245+245)х80 (60, 40)
Вес панели: 16 кг
Толщина пенополиуретана (ППУ): 80, 60, 40 мм
Плотность ППУ: 45-60 кг/м3
Термическое сопротивление: 2м2°С/Вт
Плотность: 45 – 60 кг/м3
Температурный режим применения:  От — 60 до +100 °>С
К воздействию микроорганизмов и агрессивных сред устойчивы
Долговечность при применении в качестве отделки фасадов (стандартные условия более 30 лет 
Морозоустойчивость более 300 циклов
Прочность на сжатие при 10% деформации: не менее 0,20 МПа 
Водопоглощение за 24 часа, по объему:  не более 2 %
Группа горючести: негорючие
Разрушающая нагрузка при изгибе: не менее 0,30 МПа 
Теплопроводность: 0,025-0,03 ППУ,Вт/м*К

Преимущества монтажа фасадных термопанелей:

— Легкий монтаж в короткие сроки
Все что Вам нужно — это саморезы, шуруповерт, алмазный диск и рабочий труд, не требующий специальной подготовки. Монтаж термопанелей осуществляется дюбель-гвоздями (саморезами) по пластиковой направляющей практически на любое основание. Дополнительные фундаменты не требуются. Чистота и точность монтажа, отсутствие мокрых процессов исключают нанесение ущерба окружающей территории и позволяют избежать проблем фасада в дальнейшем.
— Монтаж в любое время года
Уникальной особенностью фасадных термопанелей является возможность монтажа круглый год! Это объясняется отсутствием в работе по отделке мокрых процессов. Единственным этапом, требующим плюсовой температуры, является затирка швов, которая, без сомнений, может быть отложена до хорошей погоды.
— Реконструкция и выравнивание фасадов
Благодаря малому весу панелей, фиксации саморезами, их легко использовать для реставрации старых фасадов. Фасадная система — самонесущая конструкция, т.е. Нагрузки сверху нет. Термопанели могут крепиться на любое основание достаточной прочности — ячеистый бетон, керамзитобетон, кирпич, оштукатуренные или неоштукатуренные фасады, брус, стены блочных домов. При этом дополнительные фундаменты не требуются.
В случае серьезного нарушения геометрии фасада, можно использовать обрешетку, путем регулировки толщины обрешетки выравнивается поверхность.

ПРЕИМУЩЕСТВА ФАСАДНЫХ ТЕРМОПАНЕЛЕЙ:

  • Применение фасадных панелей в новом строительстве и при реконструкции на любых поверхностях и типах стен.
  • Одновременно превосходное утепление и декоративная отделка фасада панелями.
  • Возможность монтажа круглый год в любую погоду при температуре от +35 до -10С.
  • Высокие теплотехнические характеристики фасадных панелей, обусловленные низким коэффициентом теплопроводности, отсутствием стыков в изоляции и как следствие этого экономия энергозатрат.
  • Долговечность и надежность конструкции, подтвержденная испытаниями.
  • Дополнительная полезная площадь за счет внешнего утепления.
  • Быстрый и легкий монтаж, не требующий усиления фундамента и использования специалистов высокой квалификации.
  • Высокая ремонтопригодность.
  • Большой выбор цветовой гаммы и фактуры отделочных материалов.

Система фасадных термопанелей состоит из:

  • Теплоизоляционных панелей с декоративно-защитным покрытием из облицовочной клинкерной плитки
  • Дюбелей, для крепления панелей к стене
  • Цокольного профиля для определения уровня
  • Монтажной пены
  • Затирки для швов

Термопанели фасадные «Аляска» — Новый Квартал Саранск

Фасадные термопанели ТМ «Аляска» — самый известный производитель в России

Основа ЭППС . Гарантия 50 лет .

Клинкерные термопанели – немецкая разработка, которая решает сразу две задачи: утепляет стены и облагораживает фасад. В Германии до 60% частных домов облицованы именно этим материалом. Он одинаково успешно применяется при строительстве новых и реставрации уже эксплуатируемых зданий. Всего 2-3 недели, и неприглядное строение превращается в солидный коттедж.

Клинкерные термопанели  «Аляска» – готовый фасад

Теплоэффективный, геометрически стабильный материал сохраняет свою форму и прочностные характеристики при температурах в диапазоне от -50°C до +70°C и в условиях высокой влажности.

Фасадная термопанель представляет собой плиту из жесткого утеплителя и «сращенной» с ней посредством мощного промышленного связующего натуральной клинкерной плиткой.

Теплоизоляционный и облицовочный слой

Он отвечает не только за утепление дома, но и за жесткость фасадной панели, ее пожарную и экологическую безопасность, срок службы. Основные материалы изготовления:

  • Пенополистирол (ППС)
  • Пенополиуретан (ППУ)
  • Экструдированный пенополистирол (ЭППС)

В качестве облицовки выступает клинкерная плитка, которая производится из глины методом высокотемпературного обжига. Она обладает высокой механической прочностью и крайне низким водопоглощением. Выдерживает более 300 циклов замораживания/оттаивания. Поскольку клинкерная плитка сделана из природного неорганического материала, она устойчива к атмосферным воздействиям. Насыщенность оттенка и фактура поверхности сохраняется неизменной в течение 100 лет.

Фасадные термопанели завода «Аляска»  против сайдинг, штукатурка и облицовочный кирпич

Благодаря отсутствию «мокрых» процессов отделку фасада термопанелями можно выполнять в любое время года. Отдельные элементы легко и быстро монтируются на стены и герметично соединяются между собой. Корректировку отклонений по вертикали и неровности поверхности выполняют с помощью обрешетки. Результат – сплошная облицовка дома без «мостиков холода».

Штукатурку наносят только при положительных температурах воздуха, при этом она подходит только для ровных поверхностей. Любое нарушение технологии приводит к быстрому появлению трещин, поэтому для отделки стен придется приглашать профессиональную бригаду. Фасадные термопанели можно смонтировать самостоятельно.

Оштукатуренный фасад придется подкрашивать уже через пару лет. Сайдинг не только быстро выцветает, но и легко ломается от случайных ударов. Большой вес дорогого облицовочного кирпича или камня создает дополнительную нагрузку на фундамент. И самое главное –  эти материалы НЕ ДЕЛАЮТ ДОМ ТЕПЛЕЕ. При этом стоимость фасадных панелей «Аляска» сопоставима со стоимостью цокольного сайдинга (сайдинг под кирпич) и дешевле оштукатуренных или облицованных кирпичом фасадов.

Фасад из клинкерных термопанелей не придется ремонтировать в течение, как минимум, 50 лет. Для него не нужно строить мощный фундамент или усиливать старый. Он предотвращает потери тепла – домовладелец экономит до 70% на отоплении зимой и кондиционировании летом.

Дом, облицованный термопанелями, выглядит как классический европейский особняк. Даже специалист не сразу поймёт, панели это или дорогой немецкий клинкерный кирпич. Большое количество дизайнерских решений позволяет выбрать материал с тем оттенком и фактурой, который подчеркнет архитектурную стилистику дома.

Российские фасадные термопанели

Для наружной отделки дома вы можете купить самые разнообразные материалы с абсолютно любыми характеристиками. Однако, лучшей фасадной системой на сегодняшний день по праву считаются клинкерные термопанели. Такой материал прекрасно сохраняет тепло и позволяет почти вполовину снизить затраты на обогрев дома в прохладное время года. Вместе с тем, имитируя поверхность кирпичной или каменной кладки, они облагораживают фасад, сохраняя свои декоративные качества в течение десятилетий.

На рынке в широком ассортименте присутствуют термопанели с клинкером российского и зарубежного производства, и так сложилось, что потребители чаще спрашивают импортный товар, считая его более качественным и надежным. Однако, благодаря тщательно отработанной технологии производства и использованию лучших импортных материалов, российские мало чем отличаются от продукции зарубежных конкурентов, а вот их цена оказывается более привлекательной для отечественного потребителя.

Термопанели фасадные с клинкерной плиткой 

Для тех, кто желает купить термопанели для фасада, наша компания может предложить большой выбор российского товара по доступной цене. Мы реализуем клинкерные фасадные термопанели, которые могут применяться для облицовки и утепления зданий любого назначения, избавляя от необходимости в дополнительной теплоизоляции стен. Кроме того, их монтаж под силу произвести даже специалистам с минимальной строительной подготовкой.

Термопанели Аляска — цена в Москве, панели Аляска для наружной отделки дома

Для обустройства фасада дома и утепления стен подойдут клинкерные термопанели Аляска. Облицовочные панели успешно применяются для новых или реставрированных зданий. Внешний слой материала имитирует каменную или кирпичную кладку, придавая строению солидный вид. Разнообразие оттенков и фактур помогает подчеркнуть архитектурный стиль дома. Сплошная облицовка постройки без стыков и щелей исключает образование «мостиков холода». Такой фасад не придется ремонтировать в течение 50 лет.

Наш интернет-магазин предлагает лучшие цены на термопанели Аляска в Москве. Выбрать подходящий цвет панелей для наружной отделки дома и оформить заказ вы можете на нашем официальном сайте.

Фасадные клинкерные термопанели  «Аляска»

Надежный и качественный отделочный материал отличается стабильными геометрическими размерами, высокой теплоэффективностью, способностью сохранять заданные параметры при высокой влажности и температуре в диапазоне от -50С до +70С. Фасадные термопанели Аляска обладают высокой устойчивостью к механическому, химическому, биологическому воздействию.

Насыщенность цвета и фактуры панелей остается неизменной в течение 100 лет.

Экструзионная цельно-формованная плита

Основой термопанелей АЛЯСКА является ЭЦФП (экструзионная цельно-формованная плита). Панель-основа изготовлена из единого цельного куска материала. 

Утеплитель — экструдированный пенополистирол

В своей основе термопанели Аляска использует ЭППС (Экструзионный пенополистирол) – на сегодняшний день это материал по своим техническим характеристикам заметно превосходит все перечисленные аналоги. Давайте рассмотрим основные преимущества этого замечательного материала:

  • ЭКОЛОГИЧНОСТЬ — Утеплитель ЭППС экологичен и абсолютно безвреден для здоровья человека.


  • ЛЕГКИЙ ВЕС — Вес термопанели составляет 7,6 кг. При этих же размерах, например, панель ППУ будет весить более 20 кг. Малый вес значительно снизит нагрузки с ограждающих конструкций, что делает возможным его применение на любых фасадах.


  • ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ — Материал очень теплый. 50 мм ЭППС заменяет кирпичную стену, толщиной в 1 метр!


  • ПРОЧНОСТЬ — Аляска имеет высокую плотность ( 35 кг/м3 и выше), благодаря чему используется в качестве подложки в грунтах при прокладке автомагистралей и железных дорог, а так же в бетонных стяжках полов зданий и при изоляции фундаментов.


  • ДОЛГОВЕЧНОСТЬ — Гарантированный срок службы ЭППС – 50 лет. Материал устойчив к свету и воздействию воды, что и обусловливает его долговечность, без потери свойств.

Дом, облицованный термопанелями, выглядит как классический европейский особняк. Даже специалист не сразу поймёт, панели это или дорогой немецкий клинкерный кирпич. Большое количество дизайнерских решений позволяет выбрать материал с тем оттенком и фактурой, который подчеркнет архитектурную стилистику дома. Фасадные панели завода «Аляска» предотвращают потери тепла. Домовладелец экономит до 70% на отоплении зимой и кондиционировании летом.

Характеристики панелей «Аляска»

Фасадная термопанель White Hills Сити Брик, цвет: темно-коричневый Т378-40 (ППС60), размер панели: 1135х640х60мм, плоскостной элемент

Фасадная термопанель White Hills Сити Брик, цвет: темно-коричневый Т378-40 (ППС60), размер панели: 1135х640х60мм, плоскостной элемент





Для увеличения картинки нажмите на изображение




Артикул:




Цена за:
м2


2 200 ₽
0 ₽

экономия
0 ₽

шт шт (0. 63 м2)м2паллет (15.12 м2)





Количество м2 0.63
Количество шт 1
Объем ~
0 м3
Вес ~
22.6 кг

Итоговая сумма:



1 386 ₽
0 ₽

экономия
0 ₽

В наличиимного

Фасадная термопанель White Hills Сити Брик цвет Т378-40 плоский элемент

Термопанели Сити брик — универсальный материал для реконструкции архитектурных форм, оформления сооружений. Панель повторяет мельчайшие подробности характерной кирпичной кладки, внешнего вида камня.Назовем еще одно преимущество такого способа отделки — использование нескольких оттенков цвета и фактуры. Любая дизайнерская идея будет легко воплощаться, если купить декоративные термопанели с Сити брик от White Hills.

Для работы с такими материалами не требуется специальная подготовка поверхностей. Внутренняя сторона — ровная. Для обработки углов используются специальные угловые элементы. Производительность труда при облицовке панелями выше, чем традиционными материалами. Главное преимущество – это выгодная цена. Стоимость строительства, отделки, или реконструкции снижается в разы.


Общие характеристики ?


Размеры и вес ?

Длина, мм ?
:1135Ширина, мм ?
:640Толщина, мм ?
:60Вес м2, кг :22,6Толщина утеплителя, мм ?
:60Площадь 1 панели, м2 ?
:0,63


Физические свойства ?

Материал производства ?
:бетонМорозостойкость, F ?
:300Водопоглощение, % ?
:4


Справочные данные ?

Средний расход затирки, кг/м2(пог. м) ?
:5Расход дюбелей на 1 панель (на 0,6м2/пог.м), шт ?
:9


Упаковка и доставка ?

Объем упаковки, м2/пог.м ?
:0,63Количество упаковок на поддоне, шт ?
:20


Категории ?

Весовая категория ?
:средний

Модификации


Фасадная термопанель White Hills Сити Брик цвет Т375-00 угловой элемент


Фасадная термопанель White Hills Сити Брик цвет Т375-10 угловой элемент


Фасадная термопанель White Hills Сити Брик цвет Т375-60 угловой элемент


Фасадная термопанель White Hills Сити Брик цвет Т376-40 угловой элемент


Фасадная термопанель White Hills Сити Брик цвет Т378-40 угловой элемент

Аналоги


Фасадная термопанель White Hills Лондон Брик цвет Т300-50 плоский элемент


Фасадная термопанель White Hills Лондон Брик цвет Т300-60 плоский элемент


Фасадная термопанель White Hills Лондон Брик цвет Т300-70 плоский элемент


Фасадная термопанель White Hills Лондон Брик цвет Т300-80 плоский элемент


Фасадная термопанель White Hills Лондон Брик цвет Т301-40 плоский элемент




Список просмотренных товаров пуст

Список сравниваемых товаров пуст

Список избранного пуст

Ваша корзина пуста





AlfaSystems GoPro GP261D21





Каталог фасадных термопанелей с клинкерной плиткой: цена и фото

Российские фасадные термопанели

Для утепления дома и обновления фасада, вы можете купить самые разнообразные материалы с абсолютно любыми характеристиками. Однако, лучшей фасадной системой на сегодняшний день по праву считаются клинкерные термопанели. Такой материал прекрасно сохраняет тепло и позволяет почти вполовину снизить затраты на обогрев дома в прохладное время года. Вместе с тем, имитируя поверхность кирпичной или каменной кладки, они облагораживают фасад, сохраняя свои декоративные качества в течение десятилетий.

На рынке в широком ассортименте присутствуют термопанели с клинкером российского и зарубежного производства, и так сложилось, что потребители чаще спрашивают импортный товар, считая его более качественным и надежным. Однако, благодаря тщательно отработанной технологии производства и использованию лучших импортных материалов, российские мало чем отличаются от продукции зарубежных конкурентов, а вот их цена оказывается более привлекательной для отечественного потребителя.

Структура фасадных термопанелей

Внешний слой фасадных термопанелей с клинкером обычно выполнен в виде кирпичной или каменной кладки с разной фактурой и цветом плитки. При производстве такого материала готовую плитку с крепежными деталями (закладными втулками) укладывают в специальные матрицы, которые затем заливают жидким пенополистиролом. Затвердевая, пенополистирол создает цельную конструкцию, не имеющую стыков и щелей, что исключает проникновение холода и сквозняков под облицовку после монтажа термопанелей.

Кроме высокой энергоэффективности, клинкерные фасадные панели обладают целым рядом других достоинств. Они не подвержены химическому и механическому воздействию, устойчивы к высоким и низким температурам, влияниям биологического характера. Такие термопанели соответствуют отечественным и зарубежным стандартам качества по безопасности и экологической чистоте, что подтверждается соответствующими документами.

Покупайте наши термопанели!

Для тех, кто желает купить термопанели для фасада, наша компания может предложить большой выбор российского товара по доступной цене. Мы производим и реализуем клинкерные фасадные термопанели, которые могут применяться для облицовки и утепления зданий любого назначения, избавляя от необходимости в дополнительной теплоизоляции стен. Кроме того, их монтаж под силу произвести даже специалистам с минимальной строительной подготовкой.

Фасадные термопанели с клинкерной плиткой

Термопанели для утепления и облицовки фасада дома

Фасадные работы – важный этап строительства зданий, на котором кроме отделки производится утепление внешних ограждающих конструкций. Решать эти две задачи одновременно на самом высоком уровне помогут термопанели с клинкерной плиткой. В качестве теплоизоляционного материала при их производстве используется пенополиуретан, характеризующийся низкой теплопроводностью. Фасадные термопанели имеют жесткую конструкцию, компактные габариты, а система «шип-паз» обеспечивает безупречную стыковку при монтаже. Используются клинкерные термопанели при отделке частных домов, административных зданий, коммерческой недвижимости.

Термопанели имеют компактные размеры и удобную систему «шип-паз» для качественно стыковки между собой. Фасадные термопанели имитируют безупречную кирпичную кладку.

Клинкерные фасадные термопанели: особенности конструкции

Фасадные термопанели с клинкерной плиткой имеют трехслойную структуру: 1.Клинкерная плитка. 2.Пенополиуретан. 3.Жесткая подоснова. Клинкерная плитка – популярный фасадный материал с высокими эстетическими и практическими характеристиками. В числе ее основных преимуществ:

  • минимальное водопоглощение;
  • высокая морозостойкость и прочность;
  • срок эксплуатации более 100 лет;
  • устойчивость к агрессивным химическим веществам;
  • широкий выбор коллекций.

Фасадные термопанели с клинкерной плиткой не теряют свой внешний вид на протяжении десятилетий. Термопанели для фасада дома оптимальный вариант для проектов любого масштаба.

Пенополиуретан – современный теплоизоляционный материал, используемый в жилом и промышленном строительстве. Выпускаются термопанели ППУ различной толщины, это позволяет подобрать материал в соответствие с требованиями теплотехников. Пенополиуретан не боится повышенной влажности, устойчив к агрессивным веществам и имеет низкую теплопроводность. Подоснова термопанелей с клинкерной плиткой обеспечивает жесткость конструкции, идеальную геометрию. Она не ухудшает паропроницаемость панелей, что положительно сказывается на микроклимате в помещении и сроке эксплуатации фасадного материала.

Разнообразие клинкерных фасадных термопанелей

Для фасадных материалов одной из главных характеристик является внешний вид. Каталог фасадных термопанелей включается в себя десятки видов продукции. Разнообразие материала вызвано, с одной стороны, покупательским спросом, с другой – широким предложением облицовочной плитки. При производстве термопанелей используется клинкер ведущих производителей — Roeben, Ammonit-keramik, Stroeher,Feldhaus klinker, Muhr, ABC, Paradyz ceramika, ADW klinker, Сокол. Коллекции этих компаний включают в себя продукцию, различающуюся по размерам, цветовой гамме, фактуре поверхности. Потребители имеют возможность купить термопанели с клинкерной плиткой любого оттенка от белого и светло-соломенного до темно-коричневого и графитового цвета.

При отделке фасада используются клинкерные термопанели разных оттенков. Комбинируя фасадные термопанели можно создать эксклюзивный фасад для своего особняка.

Выпускаются термопанели для фасада дома, для отделки цоколя зданий. Гармонично завершить отделку помогают доборные элементы и угловые панели. Фасадные термопанели размеры имеют 656х884 мм при толщине 40, 60 или 80 мм. Цокольные термопанели размеры имеют 646х1106 мм при аналогичной толщине. Доборные элементы используются для отделки оконных проемов, дверных порталов, других архитектурных элементов фасада. Угловые панели, размеры которых составляют 656х245 мм, применяют при формировании углов фасада.

Сфера применения термопанелей с плиткой из клинкера

Клинкер является эксклюзивным отделочным материалом, достойным самого сложного архитектурного и дизайнерского проекта. Клинкерные фасадные термопанели используют при строительных и ремонтных работах на следующих объектах:

  • респектабельные городские особняки;
  • небольшие загородные дома;
  • резиденции и административные здания;
  • фешенебельные рестораны и гостиницы;
  • офисные здания, магазины и салоны красоты.

Клинкерные термопанели контрастных оттенков создают неповторимый экстерьер фасада. Использовать термопанели можно не только при строительстве зданий в классическом, но и в современном стиле.

Возможность купить термопанели для фасада любого оттенка предоставляет безграничный простор для творчества. Оригинальная фактура и сложный оттенок, безупречный рисунок кладки позволяют облагородить любое здание. В числе преимуществ фасадных термопанелей с клинкерной плиткой, способствующих широкому распространению материала, стоит выделить следующие:

  • простой монтаж;
  • минимальные затраты на отделочные работы;
  • отсутствие мокрых процессов;
  • наличие качественного утеплителя;
  • возможность вести фасадные работы в любых климатических условиях.

 

Монтаж фасадных термопанелей

Монтируются термопанели с плиткой на ровные стены, первый ряд устанавливается на цоколь или металлический уголок. В каждой термопанели для фасада имеются закладные втулки, через которые производится крепление с помощью саморезов или дюбелей. После установки каждого ряда фасадных термопанелей ППУ проверяется горизонталь с помощью строительного уровня. Швы после установки затираются специальными фугами для широких швов. Фасадные панели это термопанели с простым монтажом без системы направляющих. Это во многом предопределило широкое распространение этого практичного и эстетичного материала.

Термопанели Аляска по ценам производителя со склада в Туле

Клинкерные термопанели – немецкая разработка, которая решает сразу две задачи: утепляет стены и облагораживает фасад. Читать далее…

В Германии до 60% частных домов облицованы именно этим материалом. Он одинаково успешно применяется при строительстве новых и реставрации уже эксплуатируемых зданий. Всего 2-3 недели, и неприглядное строение превращается в солидный коттедж.

Клинкерные термопанели «Аляска» – готовый фасад

Теплоэффективный, геометрически стабильный материал сохраняет свою форму и прочностные характеристики при температурах в диапазоне от -50°C до +70°C и в условиях высокой влажности.

Фасадная термопанель представляет собой плиту из жесткого утеплителя и «сращенной» с ней посредством мощного промышленного связующего натуральной клинкерной плиткой.

Теплоизоляционный и облицовочный слой

Он отвечает не только за утепление дома, но и за жесткость фасадной панели, ее пожарную и экологическую безопасность, срок службы. Основные материалы изготовления: пенополистирол (ППС), пенополиуретан (ППУ), экструдированный пенополистирол (ЭППС).

В качестве облицовки выступает клинкерная плитка, которая производится из глины методом высокотемпературного обжига. Она обладает высокой механической прочностью и крайне низким водопоглощением. Выдерживает более 300 циклов замораживания/оттаивания. Поскольку клинкерная плитка сделана из природного неорганического материала, она устойчива к атмосферным воздействиям. Насыщенность оттенка и фактура поверхности сохраняется неизменной в течение 100 лет.

Благодаря отсутствию «мокрых» процессов отделку фасада термопанелями можно выполнять в любое время года. Отдельные элементы легко и быстро монтируются на стены и герметично соединяются между собой. Корректировку отклонений по вертикали и неровности поверхности выполняют с помощью обрешетки. Результат – сплошная облицовка дома без «мостиков холода».

Солнечные тепловые панели: все, что вам нужно знать

Солнечные тепловые панели используют энергию солнца для обеспечения горячей водой вашего дома

Они могут сократить ваши счета до 60%

Термопанели могут значительно сократить ваш углеродный след


Возобновляемая энергия постоянно развивается, и ее популярность с годами становится все более популярной. Из всех возобновляемых источников энергии, представленных на рынке, солнечные панели по-прежнему считаются наиболее популярным выбором для домашнего использования.

Если вы хотите обогревать воду в своем доме с помощью возобновляемых источников энергии, солнечные тепловые панели для вас — для начала, они могут сократить ваши счета до 60% .

В этой статье мы обсудим все аспекты использования солнечной тепловой энергии и подойдет ли она для вашего дома. Если вы хотите узнать, сколько будут стоить солнечные тепловые панели, заполните эту форму, чтобы получить бесплатные предложения от проверенных поставщиков.

Что на этой странице?

01 | Что такое солнечные тепловые панели?
02 | Плюсы и минусы тепловой солнечной
03 | Сколько они стоят?
04 | Сколько ты можешь сэкономить?
05 | Часто задаваемые вопросы
06 | Какой вердикт?

Что такое солнечные тепловые панели?

Солнечные тепловые панели (также известные как «коллекторы») поглощают солнечные лучи для нагрева воды в доме, которую затем можно использовать для принятия душа, стирки одежды и других повседневных задач. Эта возобновляемая система существенно снизит потребление энергии и сократит несколько фунтов на ваших ежемесячных счетах.

Как это работает?

Как и солнечные фотоэлектрические панели, солнечные тепловые панели устанавливаются на вашей крыше, чтобы обеспечить оптимальное пребывание на солнце. Затем вода внутри панелей нагревается естественным образом, хранится в резервуаре с горячей водой и может использоваться по всему дому.

Так как эти панели могут быть добавлены к существующей системе водяного отопления, установка не является сложной . Обычные бойлеры и погружные нагреватели совместимы с солнечными тепловыми панелями, и могут использоваться для повышения температуры воды или для сбора воды, когда солнечная энергия недоступна.

Типы солнечных тепловых систем

Существует четыре типа солнечных водонагревательных систем , все различающиеся по способу поглощения тепла:

  • Активный — Для включения насосов полагается на внешнюю электроэнергию (поэтому не на 100% возобновляемый)
  • Пассивный — Для циркуляции горячей воды полагается на естественную передачу тепла от солнца, а не на электричество
  • Прямой — Вода нагревается непосредственно солнечной панелью / коллектором
  • Косвенный — Вода нагревается жидкостью (обычно смесью воды и гликоля), циркулирующей между тепловым коллектором на крыше и теплообменником.

Два наиболее распространенных коллектора для домашнего использования — это плоские панели и вакуумные трубчатые коллекторы .

Плоские панели похожи на солнечные фотоэлектрические панели. Теплопоглощающая панель прикреплена к нескольким медным трубам, по которым проходит вода или теплоноситель. Лист стекла покрывает эту панель, действуя как защита и изоляция.

Вакуумные трубчатые коллекторы состоят из нескольких тепловых трубок, которые все окружены стеклянными трубками.Все стеклянные трубки пропылесосятся, что обеспечивает герметичность изоляции.

Плюсы и минусы солнечных тепловых панелей

✔ Плюсы:

  • Снижение счетов за электроэнергию
  • Низкие эксплуатационные расходы
  • Большинство из них имеют гарантию 5-10 лет
  • Снижают углеродный след
  • Дешевле солнечные фотоэлектрические панели

X Минусы:

  • Вам все равно понадобится бойлер для нагрева воды
  • Не все котлы совместимы с солнечным водонагревателем
  • Дорого
  • В зависимости от сезона

сколько стоят солнечные тепловые панели?

Средняя система солнечных тепловых панелей обычно стоит от 4 000 до 5 000 фунтов стерлингов для установки. Мы знаем, что это изрядная сумма денег, но как только панели будут установлены, вы сможете получить возобновляемую награду и наблюдать, как ваши счета постепенно уменьшаются.

Расходы на техническое обслуживание

После выплаты первоначальной суммы вы будете рады услышать, что большинство солнечных водонагревательных систем требуют очень небольшого обслуживания .

В отличие от котла, солнечные тепловые системы только необходимо обслуживать каждые 3-7 лет , если у вас нет подозрительных утечек, которые необходимо проверить.

Со временем может потребоваться навести порядок в некоторых вещах, но незначительные изменения не сломают банк. Антифриз, который используется для защиты системы в зимние месяцы, необходимо долить. Это важно, так как это может снизить эффективность вашей системы — к счастью для вас, замена антифриза должна производиться каждые 3-5 лет, и это обойдется вам всего в 100 фунтов стерлингов.

Помимо замены антифриза, вам нужно будет следить за тепловыми насосами системы. Если насосы немного изнашиваются, их замена стоит всего около 90 фунтов стерлингов.

Итак, несмотря на первоначальную стоимость установки солнечных тепловых панелей, не стоит ожидать неприятных финансовых сюрпризов на этом пути.

Сколько вы можете сэкономить, установив солнечные тепловые панели?

Существующая котельная Экономия на счетах за топливо (£ / год) Экономия углекислого газа (кг CO2 / год)
Газ £ 55 260 кг
Нефть £ 70 340 кг
Уголь £ 65 520 кг
Электроэнергия £ 65 220 кг
Сжиженный нефтяной газ 9019 £ 9019 9019 9019 300 кг

Данные из Energy Saving Trust

Как видите, если вы переходите с системы на ископаемом топливе, солнечные тепловые панели представляют собой стоящее вложение.

Возобновляемые источники тепла (RHI)

Если вас беспокоит стоимость солнечных тепловых панелей, не бойтесь: правительство разработало схему, чтобы поддержать вас.

Программа поощрения за возобновляемое тепло (RHI) поощряет домовладельцев переходить на возобновляемые источники энергии, предлагая ежеквартальные денежные выплаты в течение семилетнего периода. Сумма денег, которую вы получите, будет зависеть от ряда факторов, включая , какую зеленую технологию вы устанавливаете, — последние доступные тарифы , и, в некоторых случаях, , измеряющие .

Проверьте, сколько денег вы можете получить по схеме, если установите солнечные тепловые панели:

домохозяйство

Размер домохозяйства Размер солнечной тепловой системы Оплата RHI (£ / год)
2- домохозяйство на человека 2 м² 205 £
домохозяйство из 3 человек 3 м² 285 £
домохозяйство из 4 человек 4 м² £ 360
5-человек 6 м² 435 £
Дом из 6 человек 6 м² £ 505

Данные от Energy Saving Trust

вашей солнечной тепловой системы

  • Убедитесь, что ваш водонагреватель и трубы хорошо изолированы. Это снизит потери тепла вокруг цилиндра и повысит общую эффективность системы.
  • Выберите большой цилиндр. В холодные месяцы ваши панели не могут поглощать столько тепла. Имея цилиндр большего размера, вы сможете хранить больше горячей воды, когда панели перестают работать в течение дня.
  • Следите за температурой. Убедитесь, что температура вашего баллона превышает 60ºC не реже одного раза в неделю. , чтобы избежать скопления бактерий в воде.
  • Будьте осторожны с потреблением воды. Простые вещи, такие как душ вечером, будут иметь значение — это намного эффективнее, чем позволить горячей воде потерять тепло на ночь, а затем запустить бойлер для душа на следующее утро

Часто задаваемые вопросы

Сколько мне нужно солнечных коллекторов?

Нет установленных правил, но, как правило, вам понадобится из 1-2 квадратных метров коллекторов (солнечных батарей) на человека , живущего в доме.

Нужно ли мне разрешение на строительство?

Вам не понадобится разрешение на строительство большинства бытовых солнечных водонагревательных систем в Великобритании, если они не слишком большие.

Однако, если вы живете в здании, внесенном в список памятников архитектуры, или в здании в заповедной зоне, вам придется получить разрешение на строительство, которое может не быть предоставлено.

Так как стандарты в Великобритании различаются, стоит обратиться в свой совет , чтобы узнать, нужно ли вам подавать заявку на разрешение на строительство солнечных панелей.Лучше перестраховаться, чем сожалеть!

Подходят ли солнечные тепловые панели для моего дома?

Не во всех домах будут использоваться солнечные тепловые панели. Прежде чем вкладывать деньги в какие-либо панели, задайте себе следующие вопросы:

  • Есть ли у меня прочная крыша? — Солнечные панели могут быть тяжелыми, поэтому ваша крыша должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать их вес
  • Есть ли у меня подходящий котел? — Не все котлы совместимы с солнечным водонагревателем.Если в вашем котле нет резервуара для воды, он не будет работать с солнечными тепловыми панелями. Вы можете узнать, какое оборудование вам нужно, чтобы оно работало, но это может обойтись довольно дорого.
  • У вас есть крыша, выходящая на юг? — Для максимальной эффективности вам необходимо разместить солнечные тепловые панели на крыше, выходящей на юг, под углом 30-65 градусов. Вы также должны держать панели подальше от любых теней, например, от деревьев, зданий или дымоходов.

Как выбрать установщика солнечных панелей?

Ваш установщик должен быть сертифицирован в соответствии со схемой сертификации Microgeneration (MCS), национальной схемой обеспечения качества, и использовать продукты, сертифицированные MCS.

Вам также следует проверить, является ли установщик участником Кодекса потребителей возобновляемой энергии (RECC) или Схемы подрядчиков по обеспечению качества для систем теплоизоляции и энергоснабжения (HIES). Эти схемы обеспечивают надлежащую поддержку потребителей.

Каков приговор?

Если у вас есть подходящий тип недвижимости, солнечные тепловые панели являются выгодным вложением и могут сэкономить значительную сумму каждый год на счетах.

Однако одним из недостатков солнечной тепловой энергии является то, что ее значение ограничивается только нагревом бытовой воды. Plus, В холодные месяцы вы по-прежнему полагаетесь на свой котел , который протянет вашим панелям руку помощи. Таким образом, хотя вы уменьшите свой углеродный след (и ваши счета), солнечная тепловая энергия все еще весьма ограничена.

Солнечные фотоэлектрические панели, напротив, могут работать намного эффективнее. Если солнечные фотоэлектрические панели кажутся лучшим вариантом, наши специалисты могут выбрать идеальные панели для вашего дома.

Все, что вам нужно сделать, это просто рассказать нам немного о своей собственности, и наши установщики свяжутся с вами в ближайшее время и предложат вам бесплатные расценки для сравнения.

Плоский коллектор для использования в солнечных системах горячего водоснабжения

Плоский пластинчатый коллектор для использования в солнечных системах горячего водоснабжения
Статья
Учебники по альтернативной энергии
18.06.2010
24.07.2021
Учебники по альтернативным источникам энергии

Солнечные плоские пластинчатые коллекторы для солнечной горячей воды

Плоский пластинчатый коллектор — это теплообменник, который преобразует лучистую солнечную энергию от солнца в тепловую энергию с использованием хорошо известного парникового эффекта. Он собирает или улавливает солнечную энергию и использует эту энергию для нагрева воды в доме для купания, стирки и обогрева и даже может использоваться для обогрева открытых бассейнов и гидромассажных ванн.

Для большинства жилых и небольших коммерческих систем горячего водоснабжения плоские солнечные коллекторы имеют тенденцию быть более рентабельными из-за их простой конструкции, низкой стоимости и относительно простой установки по сравнению с другими формами систем водяного отопления. Кроме того, плоские солнечные коллекторы более чем способны подавать необходимое количество горячей воды при требуемой температуре.

Плоский солнечный коллектор на крыше

Плоский солнечный коллектор обычно состоит из большой теплопоглощающей пластины, обычно большого листа меди или алюминия, поскольку они оба являются хорошими проводниками тепла, которые окрашены или химически протравлены в черный цвет для поглощения тепла. как можно больше солнечного излучения для максимальной эффективности.

Эта почерневшая теплопоглощающая поверхность имеет несколько параллельных медных труб или трубок, называемых стояками, проходящих через пластину, которые содержат теплоноситель, обычно воду.

Эти медные трубы приклеиваются, припаяны или припаяны непосредственно к пластине абсорбера для обеспечения максимального поверхностного контакта и теплопередачи. Солнечный свет нагревает поглощающую поверхность, температура которой увеличивается. По мере того, как пластина нагревается, это тепло проходит через стояки и поглощается жидкостью, протекающей внутри медных труб, которая затем используется в домашнем хозяйстве.

Трубы и абсорбирующая пластина заключены в изолированную металлическую или деревянную коробку с листом остекления, стеклом или пластиком спереди, чтобы защитить закрытую абсорбирующую пластину и создать изолирующее воздушное пространство. Этот материал остекления не поглощает в какой-либо значительной степени тепловую энергию солнца, и поэтому большая часть приходящего излучения принимается почерневшим поглотителем.

Воздушный зазор между пластиной и материалом остекления улавливает это тепло, предотвращая его выход обратно в атмосферу.По мере того, как пластина абсорбера нагревается, она передает тепло жидкости внутри коллектора, но также теряет тепло в окружающую среду. Чтобы свести к минимуму эту потерю тепла, нижняя и боковые стороны плоского коллектора изолированы высокотемпературной жесткой пеной или изоляцией из алюминиевой фольги, как показано.

Стандартный коллектор с плоской пластиной

Коллектор с плоской пластиной может нагревать жидкость внутри, используя как прямой, так и непрямой солнечный свет под разными углами. Они также работают в рассеянном свете, который преобладает в пасмурные дни, поскольку поглощается окружающее тепло, а не свет, в отличие от фотоэлектрических элементов.Степень нагрева циркулирующей воды будет зависеть в основном от времени года, от того, насколько чистое небо и насколько медленно вода течет по коллекторам.

Прямые и косвенные солнечные тепловые системы

Есть несколько различных способов нагрева воды для использования в домашних условиях. Солнечные водонагревательные системы, в которых используются плоские солнечные коллекторы для улавливания солнечной энергии, могут быть классифицированы как прямые или косвенные системы по способу передачи тепла по системе.Чтобы успешно нагреть воду и использовать ее днем ​​и ночью, вам понадобится солнечный коллектор для сбора тепла и передачи его в воду, а также резервуар для горячей воды для хранения этой горячей воды для использования. по мере необходимости.

Солнечная тепловая система прямого действия

Прямая солнечная система нагрева воды, также известная как активная система с открытым контуром, использует насос для циркуляции воды по системе. Более холодная вода перекачивается непосредственно из дома в центральный водонагреватель или погружной резервуар и проходит через солнечный коллектор для обогрева.Горячая вода выходит из плоского пластинчатого коллектора и возвращается обратно в резервуар, протекая по непрерывному контуру. Оттуда вода закачивается обратно в дом в качестве горячей воды, пригодной для использования.

Может использоваться насос низкого напряжения на 12 В, который может питаться от небольшого фотоэлектрического элемента или электронного контроллера, что делает систему более экологичной. Прямые системы обычно используются в более теплом климате с несколькими холодными днями или сливаются зимой, чтобы вода в трубах не замерзла. Химические вещества нельзя добавлять в воду для защиты, так как в доме используется та же вода, которая циркулирует через плоский коллектор.

В пассивной системе прямого горячего водоснабжения в системе не используются насосы или механизмы управления для передачи тепла в накопительный бак. Вместо этого пассивные системы — это так называемые «системы с разомкнутым контуром», которые используют естественную силу тяжести для циркуляции воды по системе. В этом типе системы используется солнечный коллектор с плоской пластиной в сочетании с горизонтально установленным накопительным баком, расположенным непосредственно над коллектором.

Вода, нагретая солнцем, естественным образом поднимается за счет конвекции через трубы солнечных коллекторов и попадает в резервуар для хранения, расположенный выше.Когда нагретая вода поступает в резервуар-накопитель наверху, более холодная вода вытесняется и стекает вниз к дну коллекторов под действием силы тяжести, поскольку холодная вода более плотная, чем горячая. Этот цикл подъема горячей воды и падения более холодной воды известен как «поток термосифона» и непрерывно повторяется без посторонней помощи, пока светит солнце.

Система горячего водоснабжения Thermosyphon

Система горячего водоснабжения Thermosyphon является наиболее распространенным типом систем горячего водоснабжения с солнечным нагревом на рынке, и в большинстве имеющихся на рынке пассивных систем прямого солнечного нагрева воды используется этот тип комбинации плоских пластинчатых коллекторов и накопительных баков, устанавливаемых на крыше.

Однако при установке такой системы необходимо соблюдать осторожность, так как общий вес солнечного коллектора, накопительного бака и самой воды может оказаться слишком большим для конструкции несущей крыши.

Когда пассивные солнечные системы горячего водоснабжения используются для больших зданий, чем для домов, предприятий или офисов, часто имеется более одного резервуара для хранения нагретой воды.

Так называемая удаленная термосифонная система работает по тому же принципу, что и предыдущая пассивная прямая термосифонная система, за исключением того, что резервуар для хранения расположен далеко в пространстве под крышей или в пустоте, рассеивая вес на большей площади, а также защищая резервуар для хранения от холода. и температуры.Однако для правильной работы процесса термосифонирования основание резервуара для хранения воды должно располагаться на высоте не менее 1–2 футов (от 300 до 500 мм) над верхней частью плоских пластинчатых коллекторов. Это расстояние также известно как системная «высота головы».

Косвенная солнечная тепловая система

Косвенные системы горячего водоснабжения, которые также известны как системы с замкнутым контуром, отличаются от предыдущей термосифонной системы тем, что в ней используется теплообменник, который отделен от плоского солнечного коллектора для нагрева воды в резервуар для хранения.Системы косвенного горячего водоснабжения являются активными системами и требуют насосов для циркуляции жидкого теплоносителя по замкнутой системе от коллектора до теплообменника в баке. Система содержит раствор антифриза, обычно смесь 50% гликоль / вода, в первичном замкнутом контуре, а не только воду, которая нагревается и хранится отдельно от основного горячего водоснабжения.

Солнечная тепловая система непрямого действия

Теплообменник передает тепло от раствора антифриза коллектора воде, находящейся в резервуаре для хранения воды.Теплообменник может быть либо медным змеевиком внутри нижней части резервуара для хранения, либо теплообменником с плоской пластиной вне резервуара для хранения.

Одним из основных преимуществ этой замкнутой системы косвенного нагрева является то, что раствор антифриза обеспечивает круглогодичную работу в областях, где температура опускается ниже точки замерзания, а также защищает систему от коррозии коллекторов неочищенной водопроводной водой, содержащей газы и различные растворенные соли.

Основным преимуществом косвенной системы горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией является то, что существующую систему нагрева воды для бытовых нужд можно легко преобразовать на солнечный нагрев воды, просто добавив плоский коллектор и один насос, поскольку в большинстве домов используется газ или мазут. бойлеры, а также бак-накопитель горячей воды со встроенным змеевиком теплообменника.

Система также, вероятно, будет более эффективной, и резервуар для хранения горячей воды можно разместить в любом месте дома, поскольку он не должен быть выше коллекторов, как в предыдущей пассивной или термосифонной системе. Однако одним из недостатков является то, что система с обратной связью зависит от электричества для циркуляционного насоса, что может быть дорогостоящим или ненадежным. В некоторых конструкциях используется небольшой насос низкого напряжения и фотоэлектрическая панель вдоль коллектора, что делает систему более эффективной и экологичной.Для более крупных установок и в более прохладном климате резервуары для горячей воды размещаются под крышей внутри зданий, поэтому непрямое солнечное нагревание воды с принудительной циркуляцией является нормой.

Размер плоского солнечного коллектора

Размер плоского солнечного коллектора для использования в солнечной системе горячего водоснабжения или отопления зависит от потребности в горячей воде. Если потребление горячей воды в доме или максимальная температура воды снижается, потребность в горячей воде может быть обеспечена за счет меньшей солнечной батареи, которую легко установить на крыше.Кроме того, меньшие тепловые системы дешевле в установке и быстрее окупятся за счет экономии энергии.

Размер солнечной тепловой системы, конечно, зависит от ваших потребностей в горячей воде, температуры и потребления, но можно использовать общие практические правила, которые помогут определить размер системы. В Интернете доступны всевозможные учебные планы и книги, которые помогут вам построить свой собственный солнечный термальный водонагреватель, так почему бы не нажать здесь и не получить на Amazon копию набора планов для самостоятельного использования солнечного водонагревателя и заставить солнце работать в вашем доме. домой сегодня.

Солнечные плоские коллекторы обычно имеют размер от 32 квадратных футов (4 x 8 футов) или 3 квадратных метра и могут весить более 200 фунтов или 100 килограммов каждый. Один квадратный фут (1000 см 2 ) нагревает около двух галлонов или 10 литров воды в день до температуры более 70 o C. Следовательно, одна панель площадью 20-30 квадратных футов нагревает около 60 галлонов (300 литров) воды. воды размером со стандартный резервуар для горячей воды.

Как правило, вам потребуется от 10 до 16 футов 2 плоских коллекторов на человека и около 1.От 5 до 2,0 галлонов горячей воды на квадратный фут площади коллектора. Таким образом, для семьи из четырех человек это означает от 40 до 60 квадратных футов площади коллекторной плиты и от 60 до 120 галлонов хранилища. Тогда для солнечной системы водяного отопления для семьи из четырех человек потребуется как минимум два стандартных плоских солнечных коллектора площадью около 32 квадратных футов (4 x 8 футов) каждый.

В то время как плоские коллекторы превосходно собирают солнечную энергию, коммерчески доступные коллекторы горячей воды иногда могут быть дорогими.Простые и более дешевые плоские панели можно сделать из старых радиаторов центрального отопления, окрашенных в черный цвет, или даже из змеевика пластикового шланга или водопровода, проложенного на крыше, но эффективность системы будет очень низкой.

Правильно установленные бытовые солнечные системы горячего водоснабжения эффективны и надежны. Конфигурации системы могут быть от простых систем термосифонирования, которые полагаются на силу тяжести, до более сложных систем с принудительной циркуляцией, для которых требуются насосы, контроллеры и теплообменники.

Хотя они имеют более высокую начальную стоимость, чем обычные газовые, масляные и электрические водонагреватели, солнечные тепловые системы значительно сокращают потребление топлива и могут иметь период окупаемости менее 10 лет.Есть несколько типов конструкций и планов солнечных водонагревателей, которые в настоящее время производятся поставщиками. Какие системы и конструкции водяного отопления подходят для вашего дома или бизнеса, во многом будет зависеть от регионального климата.

В следующем уроке о солнечном нагреве и солнечном нагреве воды мы рассмотрим еще один более эффективный способ нагрева воды до гораздо более высокой температуры с использованием небольших индивидуальных медных коллекторов, герметизированных под вакуумом в стеклянной трубке. Эти типы коллекторов широко известны как коллекторы с вакуумными трубками и становятся предпочтительным выбором для плоских коллекторов .

Лидеры продаж плоских коллекторов

% PDF-1.4
%
292 0 объект
>
эндобдж

xref
292 116
0000000016 00000 н.
0000003508 00000 н.
0000003713 00000 н.
0000003755 00000 н.
0000003791 00000 н.
0000004506 00000 н.
0000004624 00000 н.
0000004743 00000 н.
0000004862 00000 н.
0000004980 00000 н.
0000005098 00000 н.
0000005216 00000 н.
0000005335 00000 п.
0000005454 00000 н.
0000005571 00000 н.
0000005689 00000 н.
0000005798 00000 н.
0000005910 00000 н.
0000006022 00000 н.
0000006102 00000 п.
0000006182 00000 п.
0000006263 00000 н.
0000006343 00000 п.
0000006423 00000 н.
0000006504 00000 н.
0000006585 00000 н.
0000006666 00000 н.
0000006747 00000 н.
0000006828 00000 н.
0000006909 00000 н.
0000006990 00000 н.
0000007071 00000 н.
0000007152 00000 н.
0000007233 00000 н.
0000007312 00000 н.
0000007392 00000 н.
0000007471 00000 н.
0000007551 00000 н.
0000007629 00000 н.
0000007708 00000 н.
0000007787 00000 н.
0000007866 00000 н.
0000007944 00000 н.
0000008022 00000 н.
0000008099 00000 н.
0000008177 00000 н.
0000008257 00000 н.
0000008337 00000 н.
0000008417 00000 н.
0000008498 00000 п.
0000008578 00000 н.
0000008659 00000 н.
0000008739 00000 н.
0000009222 00000 п.
0000009380 00000 п.
0000009816 00000 н.
0000010038 00000 п.
0000010413 00000 п.
0000010491 00000 п.
0000010970 00000 п.
0000011997 00000 н.
0000012175 00000 п.
0000012470 00000 п.
0000012539 00000 п.
0000013191 00000 п.
0000013394 00000 п.
0000014370 00000 п.
0000014516 00000 п.
0000014677 00000 п.
0000015069 00000 п.
0000015391 00000 п.
0000015579 00000 п.
0000016638 00000 п.
0000017582 00000 п.
0000017741 00000 п.
0000017926 00000 п.
0000018916 00000 п.
0000019912 00000 п.
0000020264 00000 п.
0000021313 00000 п.
0000022028 00000 н.
0000028141 00000 п.
0000028522 00000 п.
0000032256 00000 п.
0000037363 00000 п.
0000037580 00000 п.
0000040274 00000 п.
0000062738 00000 п.
0000079266 00000 п.
0000079548 00000 н.
0000079744 00000 п.
0000081106 00000 п.
0000081320 00000 н.
0000081617 00000 п.
0000081808 00000 п.
0000081864 00000 п.
0000083591 00000 п.
0000083843 00000 п.
0000083910 00000 п.
0000083990 00000 п.
0000084065 00000 п.
0000084123 00000 п.
0000084383 00000 п.
0000084488 00000 н.
0000084589 00000 п.
0000084761 00000 п.
0000084889 00000 н.
0000085005 00000 п.
0000085113 00000 п.
0000085269 00000 п.
0000085461 00000 п.
0000085690 00000 н.
0000085857 00000 п.
0000085988 00000 п.
0000086122 00000 п.
0000002616 00000 н.
трейлер
] >>
startxref
0
%% EOF

407 0 объект
> поток
x ڔ SILa ~ 3v` (`iPJ Զ».bB0.hA ն SEMA $ qÅ $ j ‘;% «ы / y}

Frontiers | Анализ интегрированной фотоэлектрической тепловой системы по естественной циркуляции воды на верхней поверхности

Введение

Фотоэлектрический элемент или панель — это устройство, преобразующее энергию солнечного света в электрическую. Исторически сложилось так, что большинство фотоэлектрических панелей использовались вне рамок; таким образом, это можно рассматривать как метод уклонения от усовершенствования длинных и дорогих электрических кабелей в отдаленные районы. Автономные фотоэлектрические системы обычно используют перезаряжаемые батареи для хранения генерируемой энергии, которая может проработать элемент в течение нескольких часов без дневного света.Фотоэлектрические установки могут быть установлены на земле, на стене или на крыше. Его можно закрепить или использовать солнечный трекер для отслеживания солнца по небу. Различные фотоэлектрические материалы предлагают разный уровень эффективности, при этом нормальная эффективность солнечных элементов в настоящее время составляет от 10 до 20% (Lasnier, 2017). Однако низкая эффективность фотоэлектрического модуля связана с тем, что от 80 до 90% солнечного излучения преобразуется в тепло (Bazilian et al., 2002). Это потерянное тепло может быть восстановлено с помощью интегрированной фотоэлектрической тепловой (PV / T) системы.В дополнение к этому, потребность в большом пространстве для установки отдельных фотоэлектрических систем и тепловой системы является основной проблемой при разработке интегрированной фотоэлектрической-тепловой системы.

За последние 40 лет ученые и инженеры разработали несколько гибридных фотоэлектрических систем водяного нагрева (PVT / W). Wolf (1976), Florschuetz (1975), Florschuetz (1979) и Hendrie (1979) впервые экспериментировали с PV / T-системой с использованием воды и воздуха в качестве хладагента. Авторы добились большей эффективности при использовании воды в качестве хладагента от фотоэлектрической панели, чем воздуха.В этих исследованиях использовалось охлаждение с принудительной циркуляцией воды. Рагураман (1981) и Кокс и Рагураман (1985) экспериментировали с гибридной системой PVT / W и сосредоточились в основном на охлаждении фотоэлектрических панелей. В исследовании описывались аналитические расчеты фотоэлектрической панели и гибридной фотоэлектрической тепловой системы, а также оценивались различные конструктивные параметры гибридной фотоэлектрической / термоэлектрической системы. Hamdy et al. (1988), О’Лири и Дэвис Клементс (1980) и Аль-Баали (1986) исследовали концентрирующую свет систему PVT / W. В этих исследованиях солнечный свет был сконцентрирован на фотоэлектрической панели и в то время имел большую эффективность, чем обычно.Bhargava et al. (1991) работал над структурой PVT / W и оценивал коэффициент упаковки и скорость потока. Исследование объединило воздухонагреватель с фотоэлектрической панелью и использовало линейную зависимость между температурной панелью для расчета эффективности и выходной мощности фотоэлектрической панели. Ogunjuyigbe et al. (2016) провели аналогичные исследования с помощью смешанного интегрального линейного программирования для расчета и определения различных параметров. Staebler et al. (2002) работали над системой PVT / W без стекла и обнаружили эффективность 32,5%. Исследование показало, что стеклянные фотоэлектрические панели более эффективны, чем закрытые.Khelifa et al. (2015) представили моделирование PVT / W с использованием как теоретических, так и экспериментальных шагов и заявили, что эффективность составляет 69%, при этом 55% от коллектора и 14,8% от PV панели. Tripanagnostopoulos et al. (2002) и Тонуи и Трипанагностопулос (2007) работали над системой коллектора типа воздух и вода и обнаружили, что тип воды обеспечивает более высокую эффективность, чем тип воздуха. Ибрагим и др. (2011) провели эксперимент на застекленной и неглазурованной системе PVT / W и увеличили проводимость через алюминиевый отражатель. Исследование показало, что алюминиевый отражатель дает гораздо лучший результат по эффективности, чем любой другой отражатель.Mojumdera et al. (2016) провели аналогичные испытания с имитатором солнечной энергии. Fudholi et al. (2014) оценили тепловой и электрический КПД системы в диапазоне солнечного излучения 500–800 Вт / м 2 . В этом исследовании использовалась система водяного охлаждения, максимальная тепловая эффективность которой составила около 68%. Khanjari et al. (2016) провели исследование путем смешивания наножидкости с водой в системе PV / T для повышения теплопроводности воды. В исследовании также изучался анализ вычислительной гидродинамики (CFD) системы с учетом трех типов жидкости и было обнаружено, что за счет увеличения объемного отношения наночастиц можно повысить термический КПД.Броттье (2016) исследовал производительность и надежность солнечных батарей недалеко от Лиона. В этом исследовании использовался неглазурованный коллектор PV / T, и системная пара обеспечивала достаточно воды для нуклеарной семьи. Аль-Вали и др. (2017) провели очень глубокий обзор гибридных PV / T-систем. Авторы оценили и обсудили различные ранее установленные методы, их эффективность и реализацию. Исследование пришло к выводу, что неглазурованная система PV / T дает больше энергии, чем другие системы, а добавление наножидкости в систему еще больше увеличивает эффективность.За последние несколько лет можно найти несколько работ по гибридным фотоэлектрическим системам водяного отопления; большинство из них предназначены для бытовых нужд. Система может быть размещена на крыше здания. В ограждении здания использование эффективных фотоэлектрических коллекторов может быть намного более выгодным, чем стандартные солнечные тепловые и фотоэлектрические компоненты, с точки зрения энергетики, наряду с учетом энергии и экономии первичной энергии. Чоу (2003) разработал явную динамическую модель PV / T-коллектора с одинарным остеклением и плоской пластиной водяного обогрева с использованием концепции листов и труб.Автор обнаружил, что водяное охлаждение и эффективность ребер, а также соединение между листом под ячейкой и коллектором влияют на общую эффективность всей системы. С помощью металлического соединения ребро в форме металлической трубки обычно соединяется с фотоэлектрическим модулем, что позволяет передавать тепло. Этот метод гарантировал состояние «без зазора» или «нулевого зазора» между металлической трубкой и фотоэлектрическим модулем. Chow et al. (2005, 2007) экспериментировали с PV / T водосборником в Китае. В этом эксперименте был спроектирован, сконструирован и установлен плоский ящик из алюминиевого сплава с каналом прямоугольной или квадратной формы.В этих экспериментах автор получил общую эффективность около 65%. В другом эксперименте по гибридной фотоэлектрической-термосифонной системе водяного отопления с естественной циркуляцией воды для жилых помещений было обнаружено, что конечная температура горячей воды, производимой системой, выше после однодневного воздействия (Chow et al., 2006).

С самого начала фотоэлектрической системы коллектор расположен в нижней части фотоэлектрической панели. Эта система использовалась в течение последних 40 лет, и ее эффективность и характеристики были оценены многими известными исследователями и схоластами.У этих типов систем есть проблемы с эффективностью, установкой и экономичностью. В этой системе из-за расположения коллектора в нижней части фотоэлектрического модуля он не может напрямую получать солнечное излучение, а поглощает тепло из тепловых потерь фотоэлектрической панели. По этой причине, хотя эффективность фотоэлектрической панели увеличивается, но коллектор обеспечивает эффективность ниже, чем его стандартная эффективность. Более того, для улучшения передачи тепла от фотоэлектрической панели к коллектору требуется дополнительный теплопередающий материал.

В последние годы был предложен новый метод пропускания воды через верхнюю поверхность фотоэлектрической панели для повышения эффективности панели. В 2018 году Ву и др. (2018) предложили идею интеграции этого метода водяного охлаждения с коллектором и разработали интегрированную PV / T-систему. Однако авторы представили только численный анализ системы, описывающий влияние высоты охлаждающего канала и изменения солнечного излучения на характеристики теплопередачи и производительность системы.В системе этого типа коллектор не расположен в нижней части панели (расположен снаружи за счет интеграции), и он получает солнечное излучение напрямую. По этим причинам эффективность коллектора увеличивается, и, в конечном итоге, общая эффективность системы выше, чем у обычных систем. Однако эта система еще не полностью разработана, поскольку в литературе доступно только одно численное исследование. Для валидации системы необходимы более развитые численные и экспериментальные исследования, включая анализ температуры воды фотоэлектрических панелей и коллектора, массового расхода, эффективности панели и коллектора, потери воды из-за испарения, распределения температуры воды на панели и внутри. коллектор.

В этой статье интегрированная система водяного отопления PV / T с водяным охлаждением верхней поверхности исследуется теоретически, численно и экспериментально. Во-первых, вся система спроектирована и изготовлена. Затем оцениваются все необходимые и фундаментальные параметры, такие как температура воды в фотоэлектрической панели и коллекторе, массовый расход, эффективность панели и коллектора, потеря воды из-за испарения, распределение температуры воды по панели и внутри коллектора и т. Д. Для точности экспериментальные данные берутся за несколько месяцев.Кроме того, численный анализ также предоставляется для проверки экспериментальных данных. Этого исследования достаточно для правильной проверки всей системы.

Численный анализ

Программное обеспечение

ANSYS (версия 15.0) использовалось для проведения всех симуляций, а Solidworks использовалась для построения геометрии модели. Правая сторона области над ячейкой была определена как выходное давление при относительном давлении 0 (ноль), поскольку выходное отверстие открыто в атмосферу.Ячейки геометрии устанавливались на стену толщиной 0,0003 м. Дно полости определяется как вода с определенной скоростью. Левая и правая стороны полости определялись как адиабатические стенки. Асимметричное граничное условие использовалось для всех остальных сторон геометрии, что означает нулевую скорость и градиент температуры. Толщина 0,15 м, ширина 0,3 и длина 1,3, чтобы дать допустимые размеры существующего гибридного солнечного коллектора.

Уравнения решаются для сохранения регулятора объема для получения поля скорости и температуры водяного потока в полевых и температурных фотоэлементах.Сходимость выполняется, когда все остатки, вероятно, будут ниже 1,0E-6 в расчетной области. Геометрическая модель и область жидкости генерируются с помощью программного обеспечения ANSYS-15. Проверка независимости сетки выполняется для проверки достоверности качества сетки и улучшения решения, которое здесь принимается как сетка, подходящая по качеству для расчета. В таблице 1 показаны различные значения и граничные условия, используемые в моделировании, а физическая модель моделирования показана на рисунке 1, а сетка фотоэлектрической панели и коллектора показана на рисунке 2.

Таблица 1 . Значения, использованные при моделировании.

Рисунок 1 . Физическая модель моделирования.

Рисунок 2 . Сетка из (А) PV панели, (B) коллекторной трубы.

Число Рейнольдса рассчитывается для определения турбулентной модели. Число Рейнольдса для 0,5 л / мин, 1 л / мин, 1,25 л / мин, 1,5 л / мин, 1,75 л / мин и 2 л / мин составляет 356255,51, 712 511, 890 638, 1068 766, 1246 894, 1425 022 соответственно, где динамическая вязкость воды принята при 28 ° C.Поскольку поток является турбулентным, в качестве модели для подробного анализа проблемы выбрана k-ε модель турбулентности. Здесь, поскольку вязкий подслой должен быть захвачен в случаях явления теплопередачи, а первая ячейка должна быть расположена внутри вязкого подслоя, y + был принят как <1, поскольку это обеспечило бы достаточно точные прогнозы для большинства Число Рейнольдса. Физические аспекты потока жидкости регулируются элементарными принципами: уравнением непрерывности (сохранения массы) и уравнением сохранения энергии.Для решения этих уравнений используются коэффициенты недостаточной релаксации:

1. Здесь массовый расход принят равным 0,5, 1, 1,25, 1,5, 1,75 и 2 л / мин.

2. Давление на выходе Ps = Patm.

Материалы и методы

Экспериментальная установка

В этом эксперименте резервуар для воды, фотоэлектрический модуль, плоский коллектор и резервуар для хранения соединены через сеть трубопроводов. Емкость накопительного бака 80 литров. Бак для воды расположен на высоте 1 м над солнечным модулем.Свойства фотоэлектрического модуля указаны в таблице 2. Между баком и модулем находится клапан. Когда этот клапан открыт, вода из бака поступает в фотоэлектрический модуль. Вода течет с верхней поверхности фотоэлектрического модуля. Для протока воды вверху фотоэлектрического модуля расположена труба из ПВХ. В трубе 20 отверстий для поддержания постоянного разряда. В нижней части модуля есть лоток, который удерживает модуль и обеспечивает поддержку, на которую вода не может стекать со стороны фотоэлектрического модуля (Рисунок 3B).Вода протекает через верхнюю поверхность модуля и отводит тепло от панели. После этого он поступает на вход коллектора и, нагретый, вытекает через выход коллектора (свойства коллектора приведены в таблице 3). Наконец, нагретая вода хранится в изолированном резервуаре для хранения, который позже может быть использован для бытовых нужд (рис. 3A).

Таблица 2 . Технические характеристики солнечных фотоэлектрических панелей.

Таблица 3 . Технические характеристики плоского коллектора.

Рисунок 3. (A) Полная экспериментальная установка (B) PV-панель.

Методика эксперимента

Основными целями данного исследования являются повышение эффективности фотоэлектрической панели за счет естественного потока воды с верхней поверхности панели и последующего ввода этой воды во вход коллектора и получения горячей воды из выхода для бытовых нужд. Температура и эффективность фотоэлектрической панели были определены без охлаждения для разных углов наклона, чтобы определить точное положение наклона, которое обеспечивает наилучший результат в Раджшахи (Бангладеш).Затем вода вытекла из верхней части фотоэлектрической панели в этих положениях наклона, и были определены температура панели и эффективность. Испытания проводились для различных массовых расходов воды, таких как 0,5, 1, 1,25, 1,5, 1,75 и 2 л в минуту. Вода подавалась в течение 2 минут с интервалом 15 минут, потому что непрерывный поток воды будет отражать солнечное излучение, которое в конечном итоге снизит эффективность фотоэлектрической панели. Для этого была встроена система автоматического управления, в которой использовалась программируемая Arduino.В Arduino был импортирован простой код временной задержки, который открывает клапан на 2 минуты с 15-минутным интервалом. Затем вода подается в плоский коллектор, расположенный под фотоэлектрической панелью. Вода собирается на выходе из коллектора, и температура воды измеряется термометром (точность ± 1 ° C). Температура фотоэлектрической панели определяется устройством инфракрасного термометра (точность ± 1,5% от показания). Все показания снимались в течение нескольких месяцев с 10 до 10 часов.м. до 16:00 каждого дня, а эффективная солнечная интенсивность измерялась прибором Пиранометр (точность ± 10 Вт / м 2 ) в Вт / м 2 . Ниже уравнения 1, 2 и 4 используются для определения общей эффективности системы, эффективности коллектора и эффективности фотоэлектрической панели, соответственно. Характеристики коллекторов PV / T могут быть выражены комбинацией выражений эффективности, состоящих из термического КПД и электрического КПД (He et al., 2011). Эти коэффициенты эффективности обычно включают отношение полезного теплового усиления и электрического усиления системы к падающему солнечному излучению на коллекторный зазор в течение определенного времени или периода (Fudholi et al., 2014).

ηTotal = ηтепловой + ηэлектрический (1)
ηthermal = Quseful-heatIs × Фактическое (2)
Где Quseful-heat = mcpΔt (3)
ηэлектрический = I × VIs × Фактический (4)

Где η Всего — общий КПД системы (%), η тепловой — тепловой КПД (%), η электрический — электрический КПД (%), I s — солнечная интенсивность (Вт / м 2 ), m — массовый расход (кг / с), C p — удельная теплоемкость жидкости (джоуль / грамм ° C), Δt — разность температур на входе и выходе (° C ), I — ток (A ) и V — напряжение (В), A фактическое — это сумма площади коллектора и фотоэлектрической панели для теплового КПД и площади фотоэлектрической панели для электрического КПД (м 2 ).Здесь, поскольку разница температур воды до и после фотоэлектрической панели очень меньше, площадью фотоэлектрической панели пренебрегают. Другая причина пренебрежения площадью фотоэлектрической панели здесь заключается в следующем: с изменением наклона панели полезное тепло также изменится, и, учитывая, что это сделало бы расчет слишком сложным.

Результаты и обсуждение

Экспериментальные данные представлены в табличной форме в Приложениях 1–3, которые были получены в течение 4 месяцев непрерывно, и данные в таблицах взяты как средние.На рис. 4 показаны напряжение и ток в разное время суток для 4 разных месяцев с охлаждением. Панель имеет напряжение 22 В и ток 1,5 А. Интенсивность солнечного излучения контролирует ток, а с увеличением температуры панели напряжение падает. Максимальное полученное напряжение составляет 19,9 В, а минимальное полученное напряжение — 19,6 В. Максимальный ток составляет 1,2 А, а самый низкий — 1,07 А.

Рисунок 4 . V-I схема панели.

На рис. 5 показана температура фотоэлектрической панели с водяным охлаждением и без него (численное и экспериментальное). Шесть цифр содержат значения четырех различных дневных показаний с 13:00. до 16:00 мая, июля и октября месяцев. По мере увеличения массового расхода воды температура панели снижается. Чем выше массовый расход, тем больше воды может отвести больше тепла от панели. При массовом расходе 2 л / мин максимальная температура панели 12 ° C может быть снижена, что значительно увеличивает эффективность фотоэлектрического модуля.

Рисунок 5 . Температура панели при (A) м w = 0,5 л / мин, (B) м w = 1 л / мин, (C) м w = 1,25 л / мин, ( D) м w = 1,5 л / мин, (E) м w = 1,75 л / мин, (F) м w = 2 л / мин соответственно.

На рисунке 6 показано распределение температуры фотоэлектрической панели (рисунок моделирования). Здесь температура воды на выходе увеличивается, поскольку она отводит некоторое количество тепла от панели.Температура на входе составляла 295 К, а температура на выходе составляла около 300 К. Температура панели снижается с 48 o ° C до 38 o ° C. Здесь цифра соответствует массовому расходу 1 л / мин. Все моделирование выполняется в рамках одной и той же процедуры, затем результаты вычисляются и, наконец, все результаты моделирования наносятся на график.

Рисунок 6 . Распределение температуры фотоэлектрической панели.

С увеличением массового расхода температура панели снижается, а КПД увеличивается (Рисунок 7).Но эффективность и температура воды плоского коллектора снижаются. При снижении температуры панели на 1 ° C КПД панели увеличился примерно на 0,2–0,3%. В фотоэлементе с повышением температуры выше 25 ° C эффективность фотоэлектрической панели падает. В этом эксперименте самая высокая температура фотоэлектрической панели была достигнута 52 ° C в конкретный день, для чего была получена эффективность около 11,23%. Но для температуры 40 ° C эффективность фотоэлектрической панели была около 12.78%.

Рисунок 7 . Изменение эффективности в зависимости от температуры панели (экспериментальная).

На рисунке 8 показана эффективность фотоэлектрической панели для разных углов наклона с водяным охлаждением и без него в течение трех разных дней (день -1, -2 и -3). Наибольшая эффективность панели без водяного охлаждения достигается при наклоне панели на угол 25 °. По мере увеличения угла наклона эффективность панели снижается. Технология водяного охлаждения больше всего влияет на эффективность при угле 10 °.Для угла 10 ° эффективность увеличивается примерно на 0,8% –0,9%, в то время как для других углов наклона эффективность увеличивается примерно на 0,5–0,7%. При угле 0 ° вода не может непрерывно вытекать из панели, а в других положениях (30 °, 45 °, 75 °) вода слишком быстро уходит с поверхности панели. Таким образом, панель не успевает остыть.

Рисунок 8 . КПД без водяного охлаждения и с водяным охлаждением.

В этом разделе эффективность фотоэлектрической панели при различных массовых расходах (0.5, 1, 1,25, 1,5, 1,75, 2 л / мин) под углом 25 ° показаны на рисунке 9. Результаты за 3 дня нанесены на график, и видно, что с увеличением массового расхода эффективность фотоэлектрической панели увеличивается. . Чем больше воды проходит по поверхности фотоэлектрической панели, тем больше тепла она отводит от фотоэлектрической панели, и, следовательно, температура фотоэлектрической панели снижается. С понижением температуры эффективность фотоэлектрической панели увеличивается. При массовом расходе 0,5 л / мин достигается эффективность 12%; но при массовом расходе 2 л / мин эффективность 15.6% (примерно) получается.

Рисунок 9 . Эффективность фотоэлектрической панели при различных массовых расходах.

В системе потеря массы воды происходит из-за испарения воды и утечки воды. Когда вода течет по фотоэлектрической панели, из-за отвода тепла от панели и солнечного излучения часть воды испаряется. При меньшем массовом расходе скорость испарения выше; но по мере увеличения скорости потока скорость испарения снижается (Рисунок 10).Проблема утечки при любом массовом расходе почти равна нулю, так как все видимые и возможные утечки были должным образом загерметизированы во время эксперимента. На рисунке 10 показаны результаты четырех разных дней (случай 1, 2, 3 и 4), чтобы дать правильное представление, поскольку потеря массы не является постоянным свойством, а зависит от интенсивности солнечного излучения и температуры панели.

Рисунок 10 . Потеря массы воды.

На рис. 11 показаны температуры на входе и выходе коллектора при разном массовом расходе.При более низком массовом расходе температура на выходе из коллектора сравнительно выше, чем при более высоком массовом расходе. При более низком массовом расходе вода получает достаточно тепла, чтобы быстро нагреться; но по мере увеличения массового расхода вода не получает достаточно тепла, чтобы быстро нагреться. При массовом расходе 0,5 л / мин достигается самая высокая температура коллектора, которая составляет ~ 60 ° C, а для 2 л / мин температура воды на выходе из коллектора получается ~ 35 ° C, что сравнительно намного ниже, чем другие массовые расходы.Однако в этом эксперименте массовый расход очень мало влияет на температуру на входе коллектора. Это связано с тем, что размер фотоэлектрической панели небольшой, угол наклона панели в этом разделе эксперимента был большим. Кроме того, количество воды слишком велико, чтобы успеть прогреться должным образом.

Рисунок 11 . Температура на входе и выходе коллектора при разном массовом расходе.

На рисунке 12 показано распределение температуры воды внутри коллектора.При массовом расходе 0,5 л / мин температура увеличивается до 60 К (получено из моделирования). Моделирование показывает результаты, очень похожие на эксперимент. Для увеличения массового расхода температура воды на выходе значительно снижается. Та же процедура моделирования использовалась для определения температуры на выходе при различных массовых расходах. Эффективность коллектора при различных углах и массовых расходах показана на рисунке 13. При массовом расходе 0,5 л / мин достигается наивысшая эффективность 60%.Угол наклона до 70 °, с увеличением угла КПД коллектора увеличивается. Это связано с тем, что вода успевает нагреться. После этого значительного угла эффективность имеет тенденцию к снижению, потому что в вертикальном положении коллектор не получает должным образом солнечную интенсивность.

Рисунок 12 . Распределение воды внутри коллектора.

Рисунок 13 . КПД коллектора при разных углах и массовых расходах.

Эффективность плоского пластинчатого коллектора в среднем составляет 50%. Эффективность коллектора варьируется от 44 до 60% в зависимости от углов наклона и различных массовых расходов, но эффективность фотоэлектрического модуля увеличивается с увеличением массового расхода, как показано на Рисунке 9. Таким образом, теоретически при максимальном массовом расходе общая эффективность системы должен быть самым высоким, однако в практическом случае этого не происходит. Из рисунка 14 видно, что при массовом расходе 1,75 л / мин общая эффективность системы является максимальной.Это связано с тем, что общая эффективность — это комбинация эффективности фотоэлектрической панели и коллектора. Хотя фотоэлектрическая панель показывает максимальную эффективность при массовом расходе 2 л / мин, коллектор показывает максимальную эффективность при 1,75 л / мин. В результате при массовом расходе 1,75 л / мин общая эффективность является максимальной. При этом определенном массовом расходе эффективность фотоэлектрической панели сильно не меняется, хотя эффективность коллектора сильно варьируется. Однако по мере увеличения массового расхода температура воды на выходе снижается (Рисунок 11).Следовательно, массовый расход следует поддерживать в соответствии с желаемым расходом воды.

Рисунок 14 . Общая эффективность системы при различных углах и массовых расходах.

Заключение

В данном исследовании проводится подробное исследование интегрированной фотоэлектрической системы нагрева воды с помощью численного и экспериментального анализа. Система протестирована в климатических условиях Бангладеш. На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:

1.Разработана и проанализирована подробная численная и экспериментальная модель, способная предсказывать различные фундаментальные параметры, включая тепловые и электрические характеристики системы.

2. В недавно разработанной системе коллектор расположен за пределами фотоэлектрической панели (подключен через интеграцию), он улавливает горячую воду, поступающую от фотоэлектрической панели, и производит воду с высокой температурой.

3. Эффективность фотоэлектрической панели очень чувствительна к температуре панели. С увеличением массового расхода увеличивается электрический КПД фотоэлектрической панели.Технология водяного охлаждения верхней поверхности повысила эффективность фотоэлектрической панели почти на 0,8–1,5%.

4. Получен КПД плоского солнечного коллектора около 46–65% для разных случаев.

5. Общая эффективность всей системы примерно в пять раз выше, чем эффективность одной фотоэлектрической панели. Наивысшая общая эффективность была получена при массовом расходе 1,75 л / мин, что составляет около 80%, где КПД PV и коллектора составляет ~ 16 и 64%.

6. Имеется хорошее согласие между численными и экспериментальными результатами.Ошибка между экспериментальным и численным значением составляла ~ 5%.

7. Наконец, система была подтверждена численно и экспериментально.

Доступность данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в рукопись / дополнительные файлы.

Авторские взносы

Автор подтверждает, что является единственным соавтором этой работы, и одобрил ее к публикации.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2019.00097/full#supplementary-material

Список литературы

Аль-Баали А.А. (1986). Повышение мощности солнечной панели за счет охлаждения и концентрации света. Solar Wind Technol. 3, 241–245. DOI: 10.1016 / 0741-983X (86)

-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Аль-Ваэли, А.Х.А., Сопиан, К., Казем, Х.А., и Чайкан, М.Т. (2017). Фотоэлектрические / тепловые (PV / T) системы: состояние и перспективы на будущее. Обновить. Sust. Energy Rev. 77, 109–130. DOI: 10.1016 / j.rser.2017.03.126

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Базилиан М. Д., Камаланатан Х. и Прасад Д. К. (2002). Термографический анализ интегрированной фотоэлектрической системы здания. Обновить. Энергия 26, 449–461. DOI: 10.1016 / S0960-1481 (01) 00142-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бхаргава, А.К., Гарг, Х. П. и Агарвал, Р. К. (1991). Исследование гибридной солнечной системы — солнечный воздухонагреватель в сочетании с солнечными батареями. Energy Conver. Manag. 31, 471–479. DOI: 10.1016 / 0196-8904 (91)

-H

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Броттье, Л. (2016). Результаты полевых испытаний инновационного коллектора PV / T для горячего водоснабжения от солнечных батарей. Energy Proc. 91, 276–283. DOI: 10.1016 / j.egypro.2016.06.219

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоу, Т.Т. (2003). Анализ производительности фотоэлектрического теплового коллектора с помощью явной динамической модели. Солнечная энергия 75, 143–152. DOI: 10.1016 / j.solener.2003.07.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоу Т. Т., Хе В. и Джи Дж. (2006). Гибридная фотоэлектрическая-термосифонная система водяного отопления для жилых помещений. Солнечная энергия 80, 298–306. DOI: 10.1016 / j.solener.2005.02.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоу, Т.Т., Джи, Дж. И Хе, В. (2005). «Фотогальваническая тепловая коллекторная система для бытового применения», Труды Всемирного конгресса по солнечной энергии (ISEC), 2005–76128. DOI: 10.1115 / ISEC2005-76128

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоу, Т. Т., Джи, Дж., И Хе, В. (2007). Система фотоэлектрических-тепловых коллекторов для бытового применения. J. Solar Energy Eng. 129, 205–209. DOI: 10.1115 / 1.2711474

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кокс, К.Х. и Рагураман П. (1985). Рекомендации по проектированию плоских фотоэлектрических / тепловых коллекторов. Солнечная энергия 35, 227–241. DOI: 10.1016 / 0038-092X (85)

-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Florschuetz, L. W. (1975). «Отвод тепла от наземных солнечных батарей с концентрацией солнечного света», , 11-я конференция специалистов по фотоэлектрической технике (Нью-Йорк, Нью-Йорк).

Google Scholar

Florschuetz, L. W. (1979). Расширение модели Хоттеля-Уиллиера на анализ комбинированных фотоэлектрических / тепловых плоских пластинчатых коллекторов. Солнечная энергия 22, 361–366. DOI: 10.1016 / 0038-092X (79)

-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фудхоли А., Сопиан К., Язди М. Х., Руслан М. Х., Ибрагим А. и Казем Х. А. (2014). Анализ производительности фотоэлектрических тепловых (PVT) водосборников. Energy Conv. Manag. 78, 641–651. DOI: 10.1016 / j.enconman.2013.11.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hamdy, M. Adel, Luttmann, F., and Osborn, D. (1988).Модель спектрально-селективной развязанной фотоэлектрической / тепловой концентрирующей системы. Прил. Энергия 30, 209–225. DOI: 10.1016 / 0306-2619 (88) -3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хэ В., Чжан Ю. и Цзи Дж. (2011). Сравнительное экспериментальное исследование фотоэлектрической и тепловой солнечной системы при естественной циркуляции воды. Прил. Therm. Англ. 31, 3369–3376. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2011.06.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хендри, С.Д. (1979). Оценка комбинированных фотоэлектрических / тепловых коллекторов . № COO-4577-8; CONF-7-54. Massachusetts Inst. of Tech., Лексингтон: Лаборатория Линкольна.

Google Scholar

Ибрагим, М., Осман, Ю., Руслан, М. Х., Мат, С., и Сопиан, К. (2011). Последние достижения в области плоских фотоэлектрических / тепловых (PV / T) солнечных коллекторов. Обновить. Sust. Energy Rev. 15, 352–365. DOI: 10.1016 / j.rser.2010.09.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ханджари, Ю., Пурфаяз Ф., Касаэян А. Б. (2016). Численное исследование использования наножидкости в фотоэлектрической тепловой системе с водяным охлаждением. Energy Conv. Manag. 122, 263–278. DOI: 10.1016 / j.enconman.2016.05.083

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хелифа А., Туафек К. и Мусса Х. Б. (2015). Подход к моделированию гибридного фотоэлектрического-теплового солнечного коллектора. IET Renew. Power Gen. 9, 207–217. DOI: 10.1049 / iet-rpg.2014.0076

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mojumdera, J.К., Онга, Х. С., Чонг, В. Т., Шамширбанд, С., и Аль-Мамуна, А. (2016). Применение машины опорных векторов для прогнозирования электрических и тепловых характеристик в PV / T системе. Energy Build. 111, 267–277. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2015.11.043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Огунджуйигбе, А. С. О., Айоделе, Т. Р., и Оладимеджи, О. Э. (2016). Управление нагрузкой в ​​жилых зданиях с фотоэлектрической системой при прерывистом солнечном облучении с использованием смешанного целочисленного линейного программирования. Energy Build. 130, 253–271. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2016.08.042

CrossRef Полный текст | Google Scholar

О’Лири, М. Дж., И Дэвис Клементс, Л. (1980). Анализ теплоэлектрических характеристик для активно охлаждаемых концентрирующих фотоэлектрических систем. Солнечная энергия 25, 401–406. DOI: 10.1016 / 0038-092X (80)

-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рагураман П. (1981). Аналитические прогнозы характеристик жидкостных и воздушных фотоэлектрических / тепловых плоских коллекторов. J. Solar Energy Eng. 103, 291–298. DOI: 10.1115 / 1.3266256

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стэблер Д. Л., Урил Н. Б. и Кисс З. С. (2002). «Разработка высокоэффективных гибридных фотоэлектрических тепловых модулей», 29-я Конференция специалистов по фотоэлектрической технике IEEE (Новый Орлеан, Луизиана), 1660–1663. DOI: 10.1109 / PVSC.2002.11

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тонуи, Дж. К., и Трипанагностопулос, Ю. (2007). Солнечные коллекторы PV / T с воздушным охлаждением и невысокой производительностью. Солнечная энергия 81, 498–511. DOI: 10.1016 / j.solener.2006.08.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tripanagnostopoulos, Y., Nousia, T., Souliotis, M., and Yianoulis, P. (2002). Гибридные фотоэлектрические / тепловые солнечные системы. Солнечная энергия 72, 217–234. DOI: 10.1016 / S0038-092X (01) 00096-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вольф, М. (1976). Анализ производительности комбинированных систем отопления и фотоэлектрических систем для жилых домов. Energy Conver. 16, 79–90. DOI: 10.1016 / 0013-7480 (76) -8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, С.-Й., Чен, К., и Сяо, Л. (2018). Характеристики теплопередачи и оценка производительности фотоэлектрической системы с водяным охлаждением и охлаждающим каналом над фотоэлектрической панелью. Обновить. Энергия 125, 936–946. DOI: 10.1016 / j.renene.2018.03.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Типы солнечных панелей: что вам нужно знать

Время чтения: 6 минут

Большинство доступных в настоящее время вариантов солнечных панелей подходят к одному из трех типов: монокристаллических , поликристаллических (также известных как мультикристаллические) и тонкопленочный .Эти солнечные панели различаются по способу изготовления, внешнему виду, характеристикам, стоимости и установке, для которой каждая из них лучше всего подходит. В зависимости от типа установки, которую вы планируете, один вариант может быть более подходящим, чем другие.

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Основные типы солнечных панелей

Существуют три основных типа солнечных панелей: монокристаллические , поликристаллические и тонкопленочные . Каждый тип имеет свои уникальные преимущества и недостатки, и тип солнечной панели, наиболее подходящий для вашей установки, будет зависеть от факторов, специфичных для вашей собственности и желаемых характеристик системы.

Основные типы солнечных панелей
Тип солнечной панели Преимущества Недостатки
Монокристаллический Высокая эффективность и производительность Снижение затрат Поли эффективность и производительность
Тонкопленочные Портативные и гибкие Более низкая эффективность и производительность

Ниже мы разберем некоторые общие вопросы и проблемы, касающиеся солнечных панелей и того, как разные типы панелей имеют разные характеристики .

Из чего сделаны разные солнечные панели?

Для производства электричества солнечные элементы изготавливаются из полупроводникового материала, преобразующего свет в электричество. Наиболее распространенным материалом, используемым в качестве полупроводника в процессе производства солнечных элементов, является кремний.

Монокристаллические и поликристаллические солнечные панели

Как монокристаллические, так и поликристаллические солнечные панели имеют элементы, изготовленные из кремниевых пластин. Чтобы построить монокристаллическую или поликристаллическую панель, пластины собираются в ряды и столбцы, чтобы сформировать прямоугольник, покрытый стеклянным листом и обрамленный вместе.

Хотя оба этих типа солнечных панелей имеют элементы из кремния, монокристаллические и поликристаллические панели различаются по составу самого кремния. Монокристаллические солнечные элементы вырезаны из одного чистого кристалла кремния. В качестве альтернативы поликристаллические солнечные элементы состоят из фрагментов кристаллов кремния, которые плавятся вместе в форме перед тем, как разрезать их на пластины.

Тонкопленочные солнечные панели

В отличие от монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей, тонкопленочные панели изготавливаются из различных материалов.Наиболее распространенный тип тонкопленочных солнечных панелей изготавливается из теллурида кадмия (CdTe). Чтобы сделать этот тип тонкопленочной панели, производители помещают слой CdTe между прозрачными проводящими слоями, которые помогают улавливать солнечный свет. Этот тип тонкопленочной технологии также имеет слой стекла сверху для защиты.

Тонкопленочные солнечные панели также могут быть изготовлены из аморфного кремния (a-Si), который аналогичен составу монокристаллических и поликристаллических панелей. Хотя в составе этих тонкопленочных панелей используется кремний, они не состоят из твердых кремниевых пластин.Скорее, они состоят из некристаллического кремния, помещенного поверх стекла, пластика или металла.

Наконец, панели из селенида меди, индия, галлия (CIGS) являются еще одним популярным типом тонкопленочной технологии. Панели CIGS имеют все четыре элемента, размещенные между двумя проводящими слоями (например, стеклом, пластиком, алюминием или сталью), а электроды размещаются спереди и сзади материала для улавливания электрических токов.

Как выглядят разные типы солнечных панелей?

Различия в материалах и производстве вызывают различия во внешнем виде между каждым типом солнечных панелей:

Монокристаллические солнечные панели

Если вы видите солнечную панель с черными элементами, скорее всего, это монокристаллическая панель.Эти ячейки кажутся черными из-за того, как свет взаимодействует с чистым кристаллом кремния.

Хотя сами солнечные элементы черные, у монокристаллических солнечных панелей есть различные цвета для их задних панелей и рам. Задний лист солнечной панели чаще всего бывает черным, серебристым или белым, а металлические рамки — черным или серебристым.

Поликристаллические солнечные панели

В отличие от монокристаллических солнечных элементов, поликристаллические солнечные элементы, как правило, имеют голубоватый оттенок из-за того, что свет отражается от кремниевых фрагментов в элементе иначе, чем от чистой монокристаллической кремниевой пластины.

Подобно монокристаллическим, поликристаллические панели имеют разные цвета для задних листов и рам. Чаще всего обрамление поликристаллических панелей бывает серебристым, а задние листы — серебристыми или белыми.

Тонкопленочные солнечные панели

Самым большим эстетическим фактором, отличающим тонкопленочные солнечные панели, является их тонкость и низкий профиль. Как следует из названия, тонкопленочные панели часто тоньше, чем другие типы панелей. Это связано с тем, что ячейки внутри панелей примерно в 350 раз тоньше кристаллических пластин, используемых в монокристаллических и поликристаллических солнечных батареях.

Важно помнить, что, хотя сами тонкопленочные элементы могут быть намного тоньше традиционных солнечных элементов, вся тонкопленочная панель может быть аналогична по толщине монокристаллической или поликристаллической солнечной панели, если она включает в себя толстую рамку. Есть клеящиеся тонкопленочные солнечные панели, которые располагаются как можно ближе к поверхности крыши, но есть более прочные тонкопленочные панели, которые имеют рамы толщиной до 50 миллиметров.

Что касается цвета, тонкопленочные солнечные панели могут быть как синего, так и черного оттенка, в зависимости от того, из чего они сделаны.

Что такое двусторонние солнечные панели?


Двусторонние солнечные панели могут улавливать солнечный свет как с передней, так и с задней стороны панели, тем самым производя больше электроэнергии, чем традиционные солнечные панели сопоставимого размера. Многие двусторонние солнечные панели будут иметь прозрачный задний лист, чтобы солнечный свет мог проходить через панель, отражаться от поверхности земли и обратно вверх к солнечным элементам на задней стороне панели. Эти солнечные панели обычно производятся из монокристаллических солнечных элементов, но существуют и поликристаллические двусторонние солнечные панели.

Мощность и эффективность солнечных панелей

Каждый тип солнечной панели различается по мощности, которую они могут производить.

Монокристаллические и поликристаллические солнечные панели

Из всех типов панелей монокристаллические панели обычно имеют наивысший КПД и мощность. Монокристаллические солнечные панели могут достигать эффективности более 20 процентов, в то время как поликристаллические солнечные панели обычно имеют эффективность от 15 до 17 процентов.

Монокристаллические солнечные панели, как правило, вырабатывают больше энергии, чем другие типы панелей, не только из-за их эффективности, но и потому, что они поставляются в виде модулей с более высокой мощностью.Большинство монокристаллических солнечных панелей имеют мощность более 300 Вт (Вт), а некоторые сейчас даже превышают 400 Вт. С другой стороны, поликристаллические солнечные панели, как правило, имеют меньшую мощность.

Это не означает, что монокристаллические и поликристаллические солнечные панели физически не одинакового размера — на самом деле, оба типа солнечных панелей имеют тенденцию поставляться с 60 кремниевыми элементами каждый, с вариантами 72 или 96 элементов (обычно для крупномасштабных установок). Но даже при том же количестве ячеек монокристаллические панели способны производить больше электроэнергии.

Тонкопленочные солнечные панели

Тонкопленочные солнечные панели, как правило, имеют более низкий КПД и мощность, чем монокристаллические или поликристаллические разновидности. Эффективность будет варьироваться в зависимости от конкретного материала, используемого в ячейках, но обычно они имеют КПД, близкий к 11 процентам.

В отличие от монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей, которые выпускаются в стандартизированных вариантах с 60, 72 и 96 элементами, тонкопленочная технология не имеет единых размеров. Таким образом, мощность передачи от одной тонкопленочной панели к другой в значительной степени зависит от ее физического размера.Вообще говоря, мощность на квадратный фут монокристаллической или поликристаллической солнечной панели будет превосходить технологию тонкопленочных панелей.

Есть ли в каких-либо солнечных панелях более 96 ячеек?


Хотя это и не так распространено, как панели на 60, 72 или 96 элементов, некоторые производители солнечных панелей производят солнечные панели с половинными ячейками, что по существу удваивает количество солнечных элементов в панели. Половинные солнечные элементы — это монокристаллические или поликристаллические солнечные элементы, разрезанные пополам с помощью лазерного резака.Урезая солнечные элементы пополам, солнечные панели могут получить незначительный выигрыш в эффективности и долговечности.

Различные типы солнечных панелей имеют разную стоимость

Производственные процессы различаются для монокристаллических, поликристаллических и тонкопленочных; Таким образом, каждый тип панелей имеет свою цену.

Монокристаллические солнечные панели: самый дорогой вариант

Из всех типов солнечных панелей монокристаллические панели, вероятно, будут самым дорогим вариантом.Во многом это связано с производственным процессом — поскольку солнечные элементы сделаны из монокристалла кремния, производители должны нести расходы на создание этих кристаллов. Этот процесс, известный как процесс Чохральского, является энергоемким и приводит к потере кремния (который впоследствии может быть использован для производства поликристаллических солнечных элементов).

Поликристаллические солнечные панели: середина дороги

Поликристаллические солнечные панели обычно дешевле, чем монокристаллические солнечные панели.Это связано с тем, что ячейки изготовлены из фрагментов кремния, а не из одного чистого кристалла кремния. Это позволяет значительно упростить процесс производства ячеек, что снижает затраты производителей и, в конечном итоге, конечных пользователей.

Тонкопленочные солнечные панели: как много!

Сколько вы заплатите за тонкопленочные солнечные панели, во многом будет зависеть от типа тонкопленочных панелей; CdTe, как правило, является самым дешевым типом солнечных панелей для производства, в то время как солнечные панели CIGS намного дороже в производстве, чем CdTe или аморфный кремний.

Независимо от стоимости самой панели, общая стоимость установки тонкопленочной солнечной панели может быть ниже, чем установка системы монокристаллических или поликристаллических солнечных панелей из-за дополнительных трудозатрат. Установка тонкопленочных солнечных панелей менее трудоемка, поскольку они легче и более маневренны, что упрощает монтажникам возможность переносить панели на крышу и закреплять их на месте. Это означает снижение затрат на рабочую силу, что может способствовать снижению общей стоимости солнечной установки.

Какой тип панели лучше всего подходит для вашей установки?

Когда вы выбираете тип солнечной панели для своей системы, большая часть вашего решения будет зависеть от особенностей вашей собственности и ситуации. У монокристаллических, поликристаллических и тонкопленочных панелей есть свои преимущества и недостатки, и решение, к которому вы должны двигаться, зависит от вашей собственности и ваших целей для солнечного проекта.

Владельцы недвижимости, у которой достаточно места для солнечных панелей, могут заранее сэкономить деньги, установив менее эффективные и недорогие поликристаллические панели.Если у вас ограниченное пространство и вы хотите максимально сэкономить на счетах за электроэнергию, вы можете сделать это, установив высокоэффективные монокристаллические солнечные панели.

Что касается тонкопленочных панелей, чаще всего выбирают этот тип солнечных панелей, если вы устанавливаете их на большую коммерческую крышу, которая не может выдержать дополнительный вес традиционного солнечного оборудования. Эти типы крыш также могут позволить себе более низкую эффективность тонкопленочных панелей, потому что у них больше места для их размещения.Кроме того, тонкопленочные панели иногда могут быть полезным решением для портативных солнечных систем, например, на жилых автофургонах или лодках.

Начните свое путешествие по солнечной энергии сегодня с EnergySage

EnergySage — это национальный онлайн-рынок солнечной энергии: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы свяжем вас с солнечными компаниями в вашем районе, которые конкурируют за ваш бизнес с индивидуальными ценами на солнечную энергию, адаптированными для ваших нужд. твои нужды. Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечной энергии, сделать покупки и инвестировать в нее.Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько солнечной энергии можно сэкономить.

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Черная металлическая панель с отслеживанием солнечных лучей для фототермической очистки воды

Изготовление поверхностей SWSA с помощью фемтосекундного лазера

Описание экспериментальной установки для изготовления поверхности SWSA приведено ниже. представлен на дополнительном рис. 1а. В частности, лист алюминиевой фольги толщиной 200 мкм и размерами 22 × 40 мм, установленный на трансляционном столике xy , сканировался перпендикулярно фемтосекундному лазерному лучу (Ti: Sapphire, Spittfire, Spectra Physics), работающему при длина волны 800 нм, энергия в импульсе 780 мкДж и частота восполнения 1 кГц.В типичной экспериментальной процедуре лазерный луч фокусировался на поверхность мишени с размером фокального пятна ~ 100 мкм с помощью плоско-выпуклой линзы с фокусным расстоянием 250 мм и сканировался по спирали. Скорость сканирования была оптимизирована для 0,5 мм с -1 , а межстрочный интервал составлял 100 мкм для создания поверхности SWSA с максимальным оптическим поглощением.

Измерения оптического поглощения в ультрафиолетовой, видимой, ближней и средней инфракрасной областях

Полусферическое оптическое отражение поверхности SWSA было измерено в спектральном диапазоне 0.25–2,5 мкм с использованием двухлучевого спектрофотометра PerkinElmer Lambda-900, соединенного с интегрирующей сферой диаметром 50 мм. Точно так же полусферическую отражательную способность в средней инфракрасной области (2,5–25 мкм) измеряли с помощью FTIR-спектрометра Thermo Fisher Scientific Nicolet 6700, соединенного с интегрирующей сферой PIKE research. Принадлежность (B0137314) использовалась со спектрофотометром PerkinElmer 900 для измерения коэффициента зеркального отражения в спектральном диапазоне 0,25–2,5 мкм для углов падения от 15 ° до 75 ° для демонстрации всенаправленных или ламбертовских поглощающих поверхностей.Аналогичным образом для измерения зеркального отражения в спектральном диапазоне 2,5–25 мкм для углов падения от 30 ° до 80 ° использовалась принадлежность (PIKE VeeMAX III), соединенная с FTIR-спектрометром Thermo Scientific Nicolet 6700. Поскольку образец SWSA непрозрачен, полусферическое / зеркальное поглощение дополняет измеренное значение рассеяния / отражения в ультрафиолетовом, видимом, ближнем инфракрасном и среднем ИК диапазонах; следовательно, оптическую плотность получают, используя A = 1 — R .

Измерения топографии и морфологии поверхности

Топография поверхности и профиль глубины иерархических микроструктур на поверхности листов SWSA были измерены с помощью трехмерного сканирующего лазерного микроскопа (Keyence VK 9710-K) с разрешением по высоте 0.2 мкм. Морфологию поверхности SWSA измеряли с помощью сканирующего электронного микроскопа SEM / FIB Zeiss-Auriga.

Измерения динамики смачивания

Были выполнены два типа измерений динамики смачивания водой. При первом измерении образец SWSA был установлен на вертикальной платформе (дополнительный рис. 6), и 200 мкл воды были помещены в нижний конец образца SWSA. Видео динамики смачивания водой было записано высокоскоростной камерой со скоростью 200 кадров в секунду (дополнительные видео 1 и 2).Видео, показанное в дополнительных видео 1 и 2, скорость была замедлена в 10 раз с помощью программного обеспечения для обработки видео, и моментальные снимки были сделаны в разные моменты для создания рисунка 2d и расширенных данных на рисунке 2a. В другой серии измерений образец SWSA был установлен на микрометрическом трансляционном столике с перемещением в вертикальном направлении (дополнительный рис. 7a). Нижний конец поверхности SWSA позволял касаться поверхности воды, помещенной на компьютеризированные весы. Когда нижний конец поверхности SWSA коснулся поверхности воды, наблюдалось резкое уменьшение массы воды.Уменьшение массы воды дает скорость увлажнения на вертикально установленной поверхности SWSA и, в конечном итоге, скорость подъема водной массы.

Калибровка имитатора солнечного излучения и измерителя мощности и проектирование плоскости образца

Имитатор солнечного излучения (Sanyu) с воздушным фильтром AM1.5G сначала был откалиброван для 1 Солнца (1000 Вт · м −2 ) с использованием сертифицированного NREL PV эталонный солнечный элемент (измерения PV). Выход измерителя мощности термобатареи (FieldMax II TO, Coherent), настроенный на длину волны 500 нм, соответствующую 1000 Вт · м −2 от откалиброванного имитатора солнечного излучения, использовался как единица измерения 1 оптической концентрации.Например, измеритель мощности термобатареи показывает 283 мВт на 1000 Вт м −2 падающего потока от солнечного симулятора. Головка пироэлектрического измерителя мощности имела круглую форму диаметром 19 мм (площадь 2,83 см 2 ). Плосковыпуклая линза (фокусное расстояние 300 мм; диаметр 150 мм) была установлена ​​на выходном отверстии симулятора солнечного излучения для концентрации квадратного луча 10 см × 10 см симулятора солнечного излучения в квадратном пучке размером 4 см × 4 см в солнечном имитаторе. горизонтальная плоскость. Самая однородная площадь 2.Для измерения использовали 5 см × 2,5 см (размер образца, который был экспонирован светом, составляет 2,0 см × 2,0 см) в центре луча 4 см × 4 см. Чтобы изменить оптическую концентрацию в плоскости x , y , мы изменяли ток в ксеноновой лампе и выждали 20–30 минут каждый раз, когда меняли ток, чтобы симулятор Солнца стабилизировался перед измерением. Головке термобатареи давали 5–10 мин для получения стабилизированных показаний. Для данного тока, проходящего через ксеноновую лампу, мощность измерялась на уровне 2.Центральная область 5 см × 2,5 см пучка 4 см × 4 см со средним временем 20 с. Затем детектор перемещали на 6 мм в направлении x , чтобы измерить усредненную по времени мощность в следующем месте. Используя этот метод, мы измерили мощность в четырех точках в плоскости xy, (дополнительный рис. 17), чтобы оценить ошибку оптической концентрации (рис. 3e). Сила тока в имитаторе солнечной энергии изменялась для регулировки солнечного излучения от 1000 Вт · м −2 (283 мВт на головке термобатареи) до 5000 Вт · м −2 (1415 мВт).Имитатор солнечной энергии включали на 20–30 мин для получения стабилизированной выходной мощности, а на головку термобатареи давали время 5–10 мин для получения стабилизированных показаний.

Измерение температуры поверхности SWSA

Образец SWSA устанавливался на поверхность пенополистирола в горизонтальной плоскости. Две термопары (TC1 и TC2) были установлены на передней и задней поверхности листа SWSA или необработанного листа Al (дополнительный рис. 17). Поверхность образцов SWSA облучалась светом направленного вертикально вниз пучка солнечного симулятора.Выходы термопары подавались на компьютер через электронный регистратор данных (TC08, Omega Engineering) и сохранялись в компьютере для дальнейшей обработки. Температуры передней и задней поверхностей SWSA и необработанных листов Al были измерены для различных оптических концентраций (расширенные данные, рис. 3).

Измерения испарения воды в помещении в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Измерения испарения воды в горизонтальной плоскости

Образец SWSA размером 20 мм × 36 мм был согнут в U-образной форме для создания квадрата 20 мм × 20 мм по горизонтали. поверхность поглотителя и испарителя (рабочая зона) и две параллельные поверхности размером 8 мм × 20 мм каждая (вспомогательные поверхности) для транспортировки воды по поверхности поглотителя.Образец U-образной формы устанавливали на дешевую термоизоляционную пену из полистирола (которая обычно используется в упаковке; толщина 7 мм) и нарезали круглую форму, чтобы она могла поместиться в отверстие стеклянного или пластикового контейнера для воды (расширенная Данные рис. 4). Диаметр изоляционного пенопласта, который использовался для монтажа, отрегулирован таким образом, чтобы он плавал по поверхности воды. Емкость для воды вместе с U-образным образцом SWSA, установленным на изоляционной пене, помещали на компьютеризированные электронные весы (Radwag SMB-60 / AS 60/220.R2) для измерения массы воды во времени с частотой дискретизации 1 точка данных в секунду. Квадратная апертура размером 20 мм × 20 мм, вырезанная на куске черного толстого картона и тщательно выровненная по поверхности поглотителя, использовалась для предотвращения попадания дополнительного света на область, не являющуюся образцом, во избежание дополнительного солнечно-теплового нагрева. (Расширенные данные рис. 4e – g). Во-первых, масса водяного пара в темноте, с поверхностью SWSA и без нее, под одним и тем же отверстием была измерена в течение 1 часа в качестве эталона для самоиспарения.Позже потеря массы воды, с поверхностью SWSA и без нее, была зарегистрирована для различных оптических концентраций ( C Opt = 1–5). Воду меняли после каждого измерения, чтобы удалить любую историю накопления тепла в воде.

Две термопары типа K, первая из которых была установлена ​​на поверхности SWSA, а вторая — непосредственно под изоляционной пеной, использовались для измерения поверхности поглотителя и температуры воды с помощью электронного регистратора данных (TC08, Omega Engineering). .Тепловые изображения поверхности поглотителя и объемной воды регистрировались с помощью инфракрасной камеры (FLIR TG167; расширенные данные, рис. 4h – k).

Измерения испарения воды в вертикальной плоскости

Образец SWSA (площадь 20 мм × 28 мм) использовался для измерений испарения воды в вертикальной плоскости. При этом площадь поверхности 20 мм × 20 мм использовалась в качестве солнечно-термического парогенератора (рабочая зона), а оставшаяся площадь 8 мм × 20 мм использовалась как вспомогательная поверхность для транспортировки воды к поверхности поглотителя.Образец SWSA, который был вертикально закреплен на поверхности пенополистирола (дополнительный рис. 20, расширенные данные рис. 4), плавал на поверхности воды. Вся система была помещена на компьютеризированные весы для измерения потери массы воды при установке под другим углом. Плоскость образца SWSA изгибалась под разными углами (0 °, 30 °, 45 ° и 60 °) от вертикали для измерения влияния угла падения света (светового потока) на скорость испарения. Сначала мы измерили скорость испарения воды в темноте для каждого угла в течение 50 минут, а затем облучали поверхность поглотителя с помощью C Opt = 1 Sun, чтобы измерить потерю массы воды под солнечным облучением.Скорость испарения в темноте вычиталась из соответствующей скорости испарения при световом освещении. Средняя скорость испарения измерялась путем линейной аппроксимации пяти различных отрезков по 10 мин.

Измерения испарения воды на открытом воздухе

Два образца SWSA, каждый с площадью 20 мм × 30 мм, были согнуты на высоту 10 мм, чтобы получить рабочую площадь 20 мм × 20 мм и вспомогательную площадь 10 мм × 20 мм. площадка для водного транспорта. Первый образец был изогнут под прямым углом для создания плоского поглотителя, тогда как второй образец был изогнут под углом 65 ° от вертикали для создания плоскости поглотителя, обращенной прямо к Солнцу под зенитным углом 25 °.Оба этих образца SWSA были установлены на поверхность пенополистирола и позволили плавать на поверхности воды. Для сравнения скорости испарения воды из плоских и наклонных образцов (30 июня 2018 г.) масса воды в каждой емкости измерялась с интервалом 30 мин в течение 8 ч. В течение следующих трех дней подряд (1 июля 2018 г. — 3 июля 2018 г.) емкость с водой с образцом, обращенным к солнцу, помещали на компьютеризированные весы для измерения потери воды в течение 10, 12 и 7 часов (расширенные данные, рис.9) 1 июля, 2 июля и 3 июля соответственно. Температура поверхности поглотителя измерялась с помощью термопары, а соответствующая солнечная энергетика измерялась с помощью пиранометра Apogee 420.

Санитарная обработка воды и тестирование качества воды на основе солнечной энергии

Подготовка загрязненной воды

Образцы загрязненной воды были приготовлены путем растворения известного количества примесей в бидистиллированной воде. Для имитации 500 ppm воды, загрязненной тяжелыми металлами (Cd, Cr, Pb, Ni), 20 мг соли (Cd (NO 3 ) 2 , Cr 2 O 3 , PbCl 2 или NiCl 2 ) соответствующего тяжелого металла растворяли в 40 мл бидистиллированной воды.Аналогичным образом стандартные солевые растворы 10 4 частей на миллион (соленая вода) моделировались растворением 400 мг соответствующих солей (NaCl, KCl, MgSO 4 и CaCl 2 ) в 40 мл бидистиллированной воды. Этиленгликоль и красители — это промышленные загрязнители, используемые в качестве охлаждающих жидкостей и красителей соответственно. 10 мл раствора (11,1 г) этиленгликоля растворяли с помощью ультразвука в 40 мл дистиллированной воды с получением 2,77 × 10 5 ч / млн водного раствора этиленгликоля.Точно так же 4,33 мг красителя R6G растворяли в 40 мл бидистиллированной воды с получением раствора красителя 108,25 ч. / Млн. Моющие средства и глицерин — два распространенных бытовых загрязнителя. Додецилсульфат натрия (SDS; C 12 H 25 SO 4 Na) — поверхностно-активное вещество, которое обычно используется в моющих средствах, жидкостях для мытья посуды, зубной пасте и всех типах мыла. 10 мМ раствор SDS получали растворением 144,186 мг SDS в 50 мл бидистиллированной воды, что эквивалентно 2.88 × 10 3 ppm раствора моющего средства. Мочевина — это сельскохозяйственный загрязнитель и основной компонент выделений человека и животных. Раствор мочевины с концентрацией 800 ч. / Млн получали растворением 32 мг мочевины (NH 2 CONH 2 ) в 40 мл бидистиллированной воды.

Солнечная установка для водоотведения

Устройство SWSA, состоящее из образца SWSA, закрепленного на пенополистироле, плавало по поверхности воды с поверхностью абсорбера в горизонтальной плоскости.Смоченная водой поверхность поглотителя облучалась нормально падающим светом от спектрально откалиброванного имитатора солнечного излучения для образования пара. Конденсаты водяного пара на стенках прозрачной очищенной емкости собирались как чистая вода. Более подробно, образец SWSA, изогнутый в U-образную форму с рабочей площадью 30 мм × 30 мм и двумя параллельными водотранспортными поверхностями 30 мм × 8 мм, был установлен на поверхность изолирующего пенополистирола (аналогично изображенному на дополнительном рис. .21а, в). Система могла плавать на поверхности загрязненной воды в стеклянном контейнере (первом контейнере). Первый контейнер с загрязненной водой и поглотителем помещали в другой предварительно очищенный стеклянный контейнер (второй контейнер) с прозрачной стеклянной крышкой с оптической прозрачностью ~ 95%. Наружную поверхность первого контейнера и внутреннюю поверхность второго контейнера несколько раз промывали бидистиллированной водой, чтобы избежать ранее существовавших загрязнений в области между двумя контейнерами, в которых собиралась чистая вода.Полная система (дополнительный рис. 21c) была размещена под имитатором солнечного излучения с C Opt = 2. Вода испарялась, конденсировалась на верхней и внутренней стенках второго контейнера и собиралась в области между двумя контейнерами. Каждую пробу загрязненной воды упаривали в течение 2 ч, чтобы получить около 5–7 мл очищенной воды.

Тестирование воды

Пробы чистой воды, полученные в результате солнечной очистки смоделированной загрязненной воды, такой как тяжелые металлы и легкие металлы (соли), были протестированы компанией Culligan Water, аккредитованной NELAP лабораторией по тестированию воды, с использованием индуктивно связанной плазмы. масс-спектроскопия.Стандартный метод EPA 200.8 R5.4 использовался для измерения концентраций тяжелых металлов в очищенной воде, тогда как EPA 200.7 R4.4 использовался для измерения концентраций Ca, Mg, K и Na.

Оптическая абсорбционная спектроскопия в ультрафиолетовом и видимом диапазонах была использована для измерения концентрации красителя и мочевины в очищенной воде с использованием закона Бера – Ламберта. Стандартные растворы сначала готовили растворением известного количества растворителя с последующим его разбавлением. Например, для проведения калибровочной линии были приготовлены растворы R6G от 13,5 до 0,005 частей на миллион.Концентрация красителя / мочевины в очищенной воде измерялась на основе значения оптической плотности при данной длине волны (дополнительный рисунок 24).

Концентрация этиленгликоля, глицерина и детергента в очищенной воде была измерена с использованием физического метода измерения угла смачивания 36 . Стандартные растворы каждой примеси в бидистиллированной воде готовили для проведения калибровочной линии. Краевой угол смачивания для каждого из стандартных растворов измеряли путем нанесения капель размером 200 мкм на супергидрофобную поверхность.Калибровочная кривая (угол смачивания в зависимости от концентрации) была построена для каждой примеси, чтобы получить концентрацию примеси в очищенной воде.

Образец грязной воды, взятый из близлежащего пруда, был подвергнут солнечной дезинфекции с использованием поверхности SWSA (дополнительный рис. 25a, b для грязной воды и очищенной воды, соответственно). Образцы воды до и после солнечной санобработки были проверены на наличие бактерий с использованием имеющегося в продаже набора для тестирования бактерий в воде (PRO-LAB, BA110).Образец воды (1 мл) из образца грязной или продезинфицированной воды был тщательно перемешан со средой для роста бактерий, входящей в комплект. Среду для роста бактерий с образцом грязной или очищенной воды переносили отдельно в разные стерилизованные чашки Петри и оставляли на 48 ч для роста бактерий. Плотность бактерий в очищенной солнечной грязной воде и контрольном образце была рассчитана с использованием метода подсчета колоний 32 . В чашке Петри, соответствующей образцу грязной воды, было более 500 колоний (дополнительный рис.25c), тогда как в другой чашке Петри (дополнительный рис. 25d), в которой использовалась дезинфицированная вода, колонии не было видно.

Материалы модуля | PVEducation

Большинство фотоэлектрических объемных кремниевых фотоэлектрических модулей состоят из прозрачной верхней поверхности, герметика, заднего слоя и рамки по внешнему краю. В большинстве модулей верхняя поверхность — это стекло, герметик — этилвинилацетат (этилвинилацетат), а задний слой — тедлар, как показано ниже.

Типичные материалы для объемных кремниевых модулей.

Материалы лицевой поверхности

Передняя поверхность фотоэлектрического модуля должна иметь высокий коэффициент пропускания на длинах волн, которые могут использоваться солнечными элементами в фотоэлектрическом модуле. Для кремниевых солнечных элементов верхняя поверхность должна иметь высокое пропускание света в диапазоне длин волн от 350 до 1200 нм. Кроме того, отражение от передней поверхности должно быть низким. Хотя теоретически это отражение можно уменьшить, нанеся антиотражающее покрытие на верхнюю поверхность, на практике эти покрытия недостаточно прочны, чтобы выдерживать условия, в которых используется большинство фотоэлектрических систем.Альтернативный метод уменьшения отражения — придать поверхности шероховатость или текстуру. Однако в этом случае пыль и грязь с большей вероятностью прилипнут к верхней поверхности и с меньшей вероятностью будут снесены ветром или дождем. Таким образом, эти модули не являются «самоочищающимися», и преимущества уменьшения отражения быстро перевешиваются потерями, возникающими из-за повышенного загрязнения верхней поверхности.

В дополнение к своим свойствам отражения и пропускания материал верхней поверхности должен быть водонепроницаемым, иметь хорошую ударопрочность, быть устойчивым при длительном воздействии УФ-излучения и иметь низкое тепловое сопротивление.Попадание воды или водяного пара в фотоэлектрический модуль вызовет коррозию металлических контактов и межсоединений и, как следствие, резко сократит срок службы фотоэлектрического модуля. В большинстве модулей передняя поверхность используется для обеспечения механической прочности и жесткости, поэтому либо верхняя поверхность, либо задняя поверхность должны быть механически жесткими, чтобы поддерживать солнечные элементы и проводку.

Существует несколько вариантов материала верхней поверхности, включая акрил, полимеры и стекло. Чаще всего используется закаленное стекло с низким содержанием железа, поскольку оно недорогое, прочное, стабильное, очень прозрачное, непроницаемое для воды и газов и обладает хорошими самоочищающимися свойствами.

Герметик

Герметик используется для обеспечения адгезии между солнечными элементами, верхней и задней поверхностью фотоэлектрического модуля. Герметик должен быть устойчивым при повышенных температурах и сильном УФ-облучении. Он также должен быть оптически прозрачным и иметь низкое тепловое сопротивление. EVA (этилвинилацетат) является наиболее часто используемым герметизирующим материалом. EVA поставляется в виде тонких листов, которые вставляются между солнечными элементами, верхней и задней поверхностью.Затем этот сэндвич нагревают до 150 ° C для полимеризации EVA и скрепления модуля.

Задняя поверхность

Ключевые характеристики задней поверхности фотоэлектрического модуля заключаются в том, что она должна иметь низкое тепловое сопротивление и предотвращать проникновение воды или водяного пара. В большинстве модулей в качестве задней поверхности используется тонкий полимерный лист, обычно тедлар. Некоторые фотоэлектрические модули, известные как двусторонние модули, предназначены для приема света либо спереди, либо сзади солнечного элемента.В двусторонних модулях передняя и задняя часть должны быть оптически прозрачными.

Рама

Последним структурным элементом модуля является окантовка или обрамление модуля. Обычная рама фотоэлектрического модуля обычно изготавливается из алюминия. В конструкции рамы не должно быть выступов, которые могут привести к попаданию воды, пыли или других веществ.

Несколько типов кремниевых фотоэлектрических модулей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.