Селективное покрытие своими руками

В одной из предыдущих статей мы рассматривали солнечные коллекторы (или гелиосистемы, как их еще именуют), поэтому особо распространяться по поводу принципа их работы не будем. Отметим лишь, что такие системы не «отдыхают» ни зимой, ни даже в сумрачную погоду – температура воды никогда не падает ниже 60ᵒС.

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

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

Что такое селективное покрытие

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

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

Интересно то, что подобное покрытие можно запросто приобрести (оно продается в жестяных банках) и нанести на любой материал за исключением алюминия. Сплошной слой площадью в 1 м² этого вещества стоит образцово 1800 рублей. И если добавить к этому стоимость аккумулятора, то становится очевидным, что гелиосистема – это не настолько дорогостоящее наслаждение, 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 назад. В химикатах, которые продаются в готовом виде, этот коэффициент колеблется между 8 и 16,5.

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

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

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

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

Иные разновидности покрытия

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

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

Selective-cover

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

Обладает вытекающими характеристиками:

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

· возможностью нанесения валиком, пульверизатором или даже пятернёй.

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

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

Селективное покрытие своими руками

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

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

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

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

• оно черноволосого 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 оружие, 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 обыкновенной черной краски с показателем теплоизлучения в 80%.

Несмотря на то, что CuO стоит дешевле заводских селективных покрытий, процесс его нанесения намного сложнее обыкновенной 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 тут быть не может.

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

Способ первоначальный

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

Способ второй

Все практически так же, как в первом способе, вот лишь 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).

Непременные 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, какой быстро улетучится, поэтому раствор обязательно должен быть свежим.
4. Желательно использовать дистиллированную воду.

Техника безопасности

1. Вся органика скоро разъедается NaОН, поэтому не стоит брать раствор голыми руками. Напротив, нужно использовать защитные оружия (резиновые перчатки, очки), ведь во время реакции едкий натрий бурно вскипает.
2. NaСlО₂ не так опасен, но дланями его тоже лучше не брать. Выделяет хлор.
3. (NН₄)₂S₂О₈ во время реакции выделяет много аммиака, поэтому нельзя коротать 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 горячим 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 одинешенек совет. Для того чтобы смыть результат неудачного эксперимента, нужно использовать ортофосфорную кислоту (это, к слову, одинешенек из компонентов Cосa-Cola). Она эффективно смывает оксид меди.

Видео – Гелиосистема, выкрашенная черной краской

[embedded content]

Видео – Абсорбер с селективным покрытием

[embedded content]