Селективное покрытие своими руками — инструкция!

В предыдущей статье мы уже рассмотрели тему солнечных коллекторов (или, как их также называют, гелиосистем), поэтому в этот раз не будем детально объяснять принцип их работы. Однако хотелось бы отметить, что такие системы не перестают работать ни зимой, ни при пасмурной погоде, и температура воды в них никогда не падает ниже 60°C.

Содержание:

• Избирательное покрытие: о чем следует знать
• Другие разновидности покрытия
• Selective-cover
• Селективное покрытие своими руками
• Способы получения оксида меди
  • Способ первый
  • Способ второй
  • Способ третий
  • Обязательные условия для всех способов окисления
• Техника безопасности
• В качестве заключения
  • Видео – Гелиосистема, выкрашенная черной краской
  • Видео – Абсорбер с селективным покрытием

Селективное покрытие

Работают коллекторы достаточно просто: антифриз, заполняющий трубки конструкции, является теплоносителем и нагревается от попадания инфракрасных лучей и ультрафиолета на специальную панель – улавливатель. Нагретый антифриз перемещается в специальные теплообменники-аккумуляторы, где передают тепло воде. Сама же вода в дальнейшем перекачивается в отопительную магистраль.

Казалось бы, ничего сложного в этом нет, но этот элемент любой гелиосистемы – селективное покрытие – до сих пор непонятен для многих из нас.

Селективное покрытие – это слоистая структура из 3 или более слоев диэлектриков (могут использоваться оксид висмута, оксид титана, нитрид алюминия и т.д.)

Данное покрытие не только непонятно, это – важнейший элемент коллектора. Покрытие вбирает в себя солнечную энергию и превращает ее в тепловую (последняя аккумулируется и транспортируется). Эта «губка» черного цвета называется селективной (англ. Select – выбирать, избирать), потому что излучает в несколько раз меньше тепла, чем поглощает.

Обратите внимание! Избирательное покрытие прозрачно для инфракрасных лучей (оно свободно их пропускает и поглощает), но является своего рода отражателем для теплового излучения. Другими словами, оно «запирает» тепло внутри конструкции.

Интересно то, что подобное покрытие можно запросто купить (оно продается в жестяных банках) и нанести на любой материал за исключением алюминия. Сплошной слой площадью в 1 м² этого вещества стоит примерно 1800 рублей. И если добавить к этому стоимость аккумулятора, то становится очевидным, что гелиосистема – это не настолько дорогостоящее удовольствие, каковым его преподносят неосведомленным покупателям.

Избирательное покрытие: о чем следует знать

Есть такое понятие, как коэффициент селективности. Если вкратце, это соотношение поглощенной энергии к переданной обратно. В химикатах, которые продаются в готовом виде, этот коэффициент колеблется между 8 и 16,5.

Также существует антиконвекционное селективное покрытие, уменьшающее отдачу тепловой энергии в окружающую среду.

Обратите внимание! Для повышения КПД гелиосистемы следует позаботиться, чтобы полированные ее детали были обязательно покрыты избирательным составом – ведь они отражают солнечные лучи наподобие зеркала.

Все селективные составы (а их на данный момент существует более тридцати) наносятся одним из четырех существующих методов:

• плазменным напылением;
• химическим;
• ионно-магнетронным;
• электрохимическим.

Другие разновидности покрытия

Селективное покрытие на поверхности абсорбера позволяет минимизировать потери на излучение

Помимо готовых средств, в качестве избирательного покрытия можно также наносить:

• оксид меди или любого другого металла;
• обувной утеплитель, который отдаленно напоминает черную байку (не самый эффективный вариант);
• черный хром;
• полупроводниковое покрытие;
• газовую сажу;
• матовую краску черного цвета;
• москитную сетку (как запасной вариант).

Солнечные коллекторы

Selective-cover

Отдельно стоит упомянуть о самом популярном, пожалуй, селективном покрытии – а именно о Selective-Сover Silver Mirror. Это один из лучших реактивов, впитывающих солнечную энергию.

Обладает следующими характеристиками:

• показателем селективности 16;
• надежностью, удобством в применении;
• рабочей температурой до 365ᵒС;

· возможностью нанесения валиком, пульверизатором или даже кистью.

На основе реактива можно изготовить электролит, который наносится электрохимическим путем. Одного флакона (стоит примерно 3000 рублей) хватит на:

• 6 м² при электрохимическом нанесении;
• 2 м² при контактном.

Селективное покрытие своими руками

Покрытие вбирает в себя всю солнечную энергию и превращает ее в тепловую (последняя аккумулируется и транспортируется)

Итак, мы выяснили, что «голое» абсорбирующее покрытие (которым зачастую выступает оксидная пленка Cu₂O) оставлять нельзя.

Обратите внимание! Несмотря на то, что медь сама по себе отлично поглощает тепло (намного лучше, чем простая термоустойчивая краска), тонкая пленка, которой покрывают абсорбер в гелиосистемах, отличается нестабильностью и быстро окисляется.

Не будем распространяться о высокоселективных веществах. Можно прибегнуть к самому простому способу – окрасить панель черной краской, как это показано на видео.

Но для более эффективной работы солнечного коллектора желательно покрыть поверхность оксидом меди CuO, обладающим существенными преимуществами:

• оно черного цвета;
• у него низкий показатель теплоизлучения (все зависит от толщины слоя, в пределах 10-20%);
• высокий коэффициент селективности (75-90%).

Словом, это весьма эффективное избирательное средство, которое можно легко приготовить своими руками. Поэтому мы остановимся именно на нем.

Обратите внимание! Конечно, оксид меди по качеству весьма далек от заводских покрытий, но это в любом случае лучше обычной черной краски с показателем теплоизлучения в 80%.

Несмотря на то, что CuO стоит дешевле заводских селективных покрытий, процесс его нанесения намного сложнее обычной покраски. Но обо всем по порядку.

В целом процедура образование CuO на абсорбере коллектора займет порядка трех дней.

Способы получения оксида меди

Для получения CuO необходимо окислить саму медь – из нее, собственно, и выполнен абсорбер. Никаких валиков и кисточек здесь быть не может.

Ниже рассмотрены основные способы приготовления (точнее, компоненты) раствора для окисления меди.

Способ первый

1. Литр воды.
2. 15 г персульфата калия (К₂S₂О₈).
3. 50 г каустической соды (NaОН).
   

   Каустическая сода

Способ второй

Все практически так же, как в первом способе, вот только вместо К₂S₂О₈ необходимо использовать надсернокислотный аммоний ((NН₄)₂S₂О₈).

Способ третий

1. Литр воды.
2. 50 г хлорита натрия (NaСlО₂).
3. 100 г каустической соды (NaОН).

Обязательные условия для всех способов окисления

1. Все поверхности должны быть обезжиренными.
2. Температура раствора должна быть в пределах 62-65ᵒС.
3. В процессе реакции будет выделяться кислород, который быстро улетучится, поэтому раствор обязательно должен быть свежим.
4. Желательно использовать дистиллированную воду.

Техника безопасности

1. Вся органика быстро разъедается NaОН, поэтому не стоит брать раствор голыми руками. Напротив, нужно использовать защитные средства (резиновые перчатки, очки), ведь во время реакции едкий натрий бурно вскипает.
2. NaСlО₂ не так опасен, но руками его тоже лучше не брать. Выделяет хлор.
3. (NН₄)₂S₂О₈ во время реакции выделяет много аммиака, поэтому нельзя проводить процедуру в закрытом помещении. Желательно пользоваться респиратором.
4. Казалось бы, на открытом воздухе респиратора не нужно, но добиться в таких условиях необходимой температуры невозможно даже жарким летом.
5. Самым безопасным является К₂S₂О₈, но в то же время он и самый дорогой из реактивов.

В качестве заключения

В итоге хотелось бы дать еще один совет. Для того чтобы смыть результат неудачного эксперимента, нужно использовать ортофосфорную кислоту (это, к слову, один из компонентов Cосa-Cola). Она эффективно смывает оксид меди.

Видео – Гелиосистема, выкрашенная черной краской

Видео – Абсорбер с селективным покрытием