Селективное покрытие солнечного коллектора своими руками

Обновлено: 18 июня 2022.

Селективное покрытие солнечных коллекторов своими руками — это реально. Сушествует много действенных способов, начиная от создания самодельной краски, заканчивая обработкой поверхностей.

Основная проблема с которой сталкиваются те, кто решил самостоятельно собрать солнечный коллектор – выбор абсорбера. От его качества и характеристик зависит эффективность работы и тепловая производительность панелей. Неправильный подбор уменьшит энергоэффективность гелиоколлектора в разы, особенно в холодное время года. В этой статье мы расскажем про селективные покрытия, их особенности. Вы получите реальные пошаговые рецепты и инструкции их изготовления.

Виды селективных покрытий

Существует три варианта абсорберов:

• Краски.
• Химически обработанный металл.
• Готовые пленки.

Они отличаются тремя показателями:

• Поглощательная способность
• Излучательная способность
• Общая эффективность

Поглощательная способность определяется тем, какое количество солнечного излучения материал может преобразовать в тепловую энергию. Она играет большую роль, но не главную.

Излучательная способность характеризует количество тепла, которое отдает абсорбер в окружающую среду в виде излучения. Чем она выше, тем больше теплопотери и ниже эффективность работы солнечного коллектора.

Общая эффективность – отношение первых двух показателей. Это относительный коэффициент, он не характеризует реальную тепловую производительность, но показывает эффективность селективного покрытия.

Таблица эффективности селективных покрытий для солнечных коллекторов

Селективная краска для солнечных коллекторов

Многие считают, что поверхность коллектора достаточно покрыть черной краской – она максимально поглощает солнечное излучение и хорошо нагревается. Такая солнечная панель будет неэффективной потому что:

1. Краска поглощает в основном видимую часть спектра, остальное излучение не используется;
2. Она излучает тепло в инфракрасном спектре в атмосферу;
3. Большинство красок выцветают под воздействием солнечного ультрафиолета и теряют способность поглощать излучение;
4. При высоких температурах краска рассыхается, снижая эффективность абсорбера в разы(!);
5. Покрытие обычной краской действует как теплоизоляция, не пропуская тепло внутрь панели.

Поэтому для самостоятельного изготовления солнечного коллектора нужно использовать селективные краски, специально для этого предназначенные. Их стоимость зависит от:

• Коэффициента эффективности;
• Термостойкости;
• Срока службы;
• Раскрученности бренда.

Самостоятельное нанесение селективной краски

Идеальной подложкой для краски является алюминий или медь. Металл является отличным проводником тепла и эффективно отдирает его у абсорбера и отдает внутренней части панели гелиоколлектора.

Перед окрашиванием медные или алюминиевые листы обязательно надо отполировать механическим способом и пастой ГОИ. Чем меньше шероховатости на поверхности металла, тем ниже его излучательная способность – дополнительные неровности увеличивают площадь, через которую уходит тепло.

Самый простой способ нанесения краски – окрашивание краскопультом. Толщина слоя может быть неравномерной, не соответствовать стандартам. Если слой толще указанного производителем – снизится общий коэффициент поглощения, если тоньше – повысится коэффициент теплоотдачи.

Идеальный вариант – заказать окраску листов металла на производстве, где есть оборудование для окрашивания металла путем напыления, гальванической окраской или электромагнитным способом.

Селективные пленки

Альтернатива окрашиванию – использование селективной пленки. Она бывает двух видов – однослойной и многослойной на металлизированной подложке.

Коэффициент эффективности пленки высок и сравним с селективными красками, хотя стоимость в перерасчете на квадратные метры гораздо выше. Качественные селективные пленки имеют излучательную способность 5% и менее.

Однослойная самоклеящаяся пленка наносится на лист металла (меди, цинка, никеля, алюминия). Металлический абсорбер должен быть предварительно подготовлен так же, как для нанесения краски.

Многослойная пленка крепится с натяжением на рабочую поверхность солнечной панели. Отдельные полосы спаиваются между собой с внутренне стороны. При выборе высокоселективной пленки надо учитывать температуру пайки, а при монтаже придерживаться ее. В противном случае образуются мостики холода и панель гелиоколлектора будет терять тепло.

Селективное покрытие солнечного коллектора медью

Оксидная пленка на меди изначально черного цвета, имеет хороший коэффициент поглощения солнечного излучения (см. таблицу). Чтобы оксид не распадался и не позеленел, его защищают покрытием с хорошим соотношением поглощения и излучения.

Перед началом любых работ с медью, листы абсорбера необходимо очистить. Разводим соль или соду из расчета 1 чайную ложку на 1 литр воды и промываем лист губкой. После всего смываем остатки раствора, желательно дистиллированной водой.

Химическую обработку меди нужно производить максимально равномерно, чтобы толщина окисла была одинаковой по площади абсорбера.

Окисление меди персульфатом калия

Смешать до полного растворения:

1. Сода каустическая, химически чистая (едкий натр NaOH) – 50-60 грамм;
2. Калия персульфат (K₂S₂O₈) – 14-16 грамм;
3. Вода – 1 л.

Чернение медного покрытия аммонием

Смешать до полного растворения:

1. Сода Каустическая, химически чистая (едкий натр NaOH) – 50-60 грамм;
2. Аммоний надсернистокислый ((NH₄)2S₂O₈) – 14-16 грамм;
3. Вода – 1 л.

Образование оксидной пленки хлоритом натрия

Смешать до полного растворения:

1. Сода каустическая, химически чистая (едкий натр NaOH) – 100 грамм;
2. Хлорит натрия (NaClO₂) – 50-60 грамм;
3. Вода – 1 л.

Кухонный способ оксидирования

Добавить в готовый щелочной раствор для очистки канализационных труб (продается в любом супермаркете или магазине сантехники) медицинскую перекись водорода. От концентрации зависит скорость образования оксидной пленки, подбирать надо в зависимости от типа раствора для очистки труб.

Наносить раствор губкой или тряпкой на медный лист, после того как выделение кислорода закончится – наносить заново. Повторять до образования черной оксидной пленки.

Каление металла

Качественное и прочное селективное покрытие своими руками можно сделать путем нагревания медного листа до 1200 градусов и быстрого охлаждения в воде. Увы, для этого нужно соответствующее оборудование – неравномерный прогрев не даст однородной пленки одинаковой толщины.

Каление имеет преимущества по сравнению с химической обработкой – пленка образуется равномерная и устойчивая к повреждениям.

Другие способы

• Жидкости для чернения (воронения) меди;
• Обработка газовой горелкой (коэффициент поглощения ниже на 10-12% чем при химической обработке);
• Протравки самостоятельного приготовления.

Цинковое покрытие для солнечных коллекторов

Цинк – хороший материал в качестве селективной поверхности для солнечных коллекторов. Есть три способа его обработки чтобы достичь максимальной эффективности абсорбера.

Обмеднение и оксидирование

Листы цинка необходимо промыть раствором 20 гр. фосфата натрия и 20 гр. мыла в 1 литре воды. Раствор предварительно подогреть до температуры кипения. После обезжиривания работать с листом можно только в резиновых перчатках.

Для снятия окислов обработать раствором 5 гр. соляной или серной кислоты в 100 мл. воды. Температура раствора должна быть 18-24 градуса, время обработки – 1 минута. После протравки промыть лист водой и высушить.

Для обмеднения готовим раствор:

• Медный купорос (CuSO₄) – 10 грамм;
• Серная кислота концентрированная (H₂SO₄) – 10 мл;
• Вода – 1 литр.

Обработать лист раствором на 2-5 минут (смотреть по результату), после чего промыть его водой. После процедуры обмеднения поверхность можно обрабатывать как обычный медный лист.

Нанесение порошковой краски

В качестве селективной краски для солнечных коллекторов можно использовать тонер для ксерокса или принтера. Лист цинка или оцинковки необходимо прогреть строительным феном, после чего равномерно покрыть его порошком.

Тонер припаивается к цинку не теряя матовости, что обеспечивает хорошие поглощение солнечного света. Если порошок оплавляется и образуется глянцевая поверхность, ее обрабатывают мелкозернистой наждачной бумагой.

Чернение оцинковки

Цинк можно чернить химическим способом для повышения поглощающей способности. Химические реактивы собственного приготовления малоэффективны – полученное селективное покрытие быстро разрушается. Аналогом служат готовые смеси и реагенты, доступные в свободной продаже.

Селективное покрытие алюминия

Алюминий привлекателен как абсорбер для солнечного коллектора, но создать качественную оксидную пленку на листе сложно. Причина – сильное уменьшение толщины металла при кустарной обработке.

При наличии доступа к промышленным мощностям можно использовать анодирование, чернение купоросом, хлоридом натрия, хлорным железом.

Защита абсорбера для солнечного коллектора

Покрытие солнечных коллекторов необходимо защитить от внешнего механического воздействия. С этой целью абсорбер закрывают стеклом, оргстеклом, металлическими и пластиковыми сетками.

Лучший вариант – стекло с высоким содержанием железа и других металлов. Оно относительно мягкое, не трескается при большой нагрузке и стойко к точечному воздействию.

Под влиянием осадков (снег, град) поверхность становится матовой. Это снижает производительность панелей, особенно в холодное время года. В целях профилактики стоит периодически проверять их, при необходимости шлифовать механически или с помощью пасты ГОИ.

В статье мы постарались максимально полно рассказать об видах селективных покрытий, которые можно выполнить своими руками. Если у вас есть замечания или вы хотите задать вопрос – пишите в комментариях. Не забудьте поделиться публикацией в соцсетях!