Статья поступила в редакцию 15.05.10. Ред. рег. № 789 The article has entered in publishing office 15.05.10. Ed. reg. No. 789
УДК 620.9:621.472
ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ
В.А. Бутузов1, Е.В. Брянцева2, В.В. Бутузов2, И. С. Гнатюк2
1ОАО «Южгеотепло», г. Краснодар, ул. Рашпилевская, д. 315/1
Тел. (861) 2254183; e-mail: butuzov@newmail.ru 2ООО «Теплопроектстрой», г. Краснодар, ул. Садовая, д. 223 e-mail: tps_office@mail.ru
Заключение совета рецензентов: 05.06.10 Заключение совета экспертов: 15.06.10 Принято к публикации: 25.06.10
При изготовлении современных конструкций плоских коллекторов (СК) применяют специальное оборудование и материалы. Представлено распределение СК по материалам, конструкциям, технологиям изготовления поглощающих панелей (абсорберов), видам селективных покрытий. Приведены основные технические характеристики ведущих мировых производителей гибочных машин (6 фирм), установок ультразвуковой сварки (6 фирм), машин для лазерной сварки (10 фирм), материалов селективных покрытий абсорберов (16 фирм).
Ключевые слова: конструкция солнечного коллектора, поглощающая панель (абсорбер), селективное покрытие абсорбера, гибочная машина, установка ультразвуковой сварки, машина лазерной сварки, технология селективного покрытия.
TECHNOLOGIES, EQUIPMENT AND MATERIALS OF SOLAR COLLECTORS V.A. Butuzov1, E.V. Bryantseva2, V.V. Butuzov2,1.S. Gnatyuk2
'"Yuzhgeoteplo", 315/1, Rashpilevskaya str., Krasnodar, Russia Tel. (861) 2254183; e-mail: butuzov@newmail.ru 2"Teploproektstroy", 223 Sadovaya str., Krasnodar, Russia e-mail: tps_office@mail.ru
Referred: 05.06.10 Expertise: 15.06.10 Accepted: 25.06.10
In the manufacture of modern designs of flat solar collectors (SC) special equipment and materials are used. Presented the distribution of SC by the materials, construction, manufacturing technology of absorbing panels (absorbers), the types of selective coatings. The main specifications of the world's leading manufacturers of bending machines (6 companies), ultrasonic welding equipment (6 companies), machines for laser welding (10 companies), the selective coating materials absorbers (16 firms).
Keywords: design of solar collector, absorbing panel (absorber), selective absorber coating, bending machine, installation of ultrasonic welding, laser welding machine, technology of selective coating.
В соответствии с федеральным законом № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и внесении изменений в другие нормативные документы» предусмотрено расширение объемов использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Одним из наиболее перспективных видов ВИЭ является солнечная энергия. Солнечные водонагревательные установки имеют небольшой срок окупаемости (до 7 лет). Общее их количество в мире превышает 180 млн м2. В России пока построено около 15 тыс. м2. Основное оборудование гелиоустановок - солнечные коллекторы (СК) небольшими партиями под заказ по устаревшим технологиям изготавливают производители в Москве (НПО «Машиностроение») и в г. Улан-Удэ (Центр энергоэффективных технологий) [1].
Для разворачивания в России крупномасштабного производства солнечных коллекторов необходимо адаптировать современное западноевропейское оборудование, технологии и материалы.
В статье [2] выполнен анализ конструкций плоских солнечных коллекторов ведущих мировых производителей. Установлены перспективные технические решения отдельных конструктивных элементов, в том числе основного - поглощающей панели (ПП). На рис. 1 представлено распределение ПП СК по применяемым материалам. Большинство производителей выполняют ПП из меди. Имеет место тенденция роста количества ПП из алюминия. На рис. 2 представлено распределение конструкций ПП. Преобладают плавниковые ПП. При изготовлении ПП производители отдают предпочтение ультразвуковой и лазерной сварке (рис. 3). На рис. 4 представлено распределение технологий селективного покрытия ПП. Около половины производителей применяют селективное голубое покрытие, около трети - гальваническое покрытие «черный хром».
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 7 (87) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
Рис. 1. Распределение СК по применяемым материалам Fig. 1. Distribution of SC by using materials
Рис. 3. Технологии соединения трубок и листов ПП Fig. 3. Technologies of connection tubes and sheets of AP
Рис. 2. Распределение конструкций ПП (поглощающей панели) Fig. 2. Distribution of structures AP (absorbing panel)
Рис. 4. Распределение технологий нанесения селективного покрытия ПП
Fig. 4. Distribution of selective coating technologies coating AP
Ведущие мировые производители гибочных машин The world's leading manufacturers of bending machines
Таблица 1 Table 1
Наименование компании DTEC dynamic technology GmbH, Австрия Preuform, Великобритания Rals Italia, Италия Reimann und Kahl, Германия Sistemi Meccanici Industrial (SMI) srl, Италия Transfluid Maschinenbau GmbH, Германия
Фирменная марка MBA 50/75 PB600 Solar Maschine for making coils Mäanderbiegeanlage Modular Serpentine Bender SER 322 DB-415-CNC-2M
Диаметр труб, мм 5-18 2-16 4-22 7-12 4,76-15,88 12
Радиус гиба от 45 мм от 2 мм без ограничений по запросу без ограничений 60 мм
Макс. длина х макс. ширину, мм 2500x1250 5000x4000 - 5000x2400 - 2500x1200
Производительность, мм/с 500 1,33 470 - - 1,5
Угол гиба макс. 220° 0-180° 0-180° 0-180° 0-180° 0-180°
Число труб в производственном процессе 1 1 5-6 - до 14 1
Большинство производимых в мире СК выполняются со змеевиковой гидравлической конструкцией. Для производства змеевиковых СК применяют специальные гибочные машины. Журналом «Sun, Wind Energy» выполнен анализ ведущих производителей гибочных машин [3]. В табл. 1 приведены характеристики этих машин.
Австрийская компания «DTEC dynamic technology GmbH» производит машины для гнутья трубок диаметром от 5 до 18 мм с минимальным диаметром гиба 45 мм и максимальной производительностью 500 мм/с. Британская фирма «Pneuform Machine LTD» выпускает машины для самых больших СК с размерами 5000*4000 мм. Она изготавливает 1 м2 СК в минуту и производит в год 30 машин.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 7 (87) 2010 © Научно-технический центр «TATA», 2010
SS
Крупнейшим европейским производителем гибочных станков является германская фирма «Reimann und Kahl GbR». В 2008 г. она отгрузила оборудование для изготовления 600000 м2 СК. Машины итальянской фирмы «Sistemi Meccanici Industrial (SMI) srl» способны одновременно обрабатывать 14 трубок. Отличительной чертой машин германской фирмы «Transfluid Maschinenbau GmbH» является высокое качество гибки трубок с минимальной деформацией в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Основными технологиями при производстве ПП являются ультразвуковая и лазерная сварка листов и трубок. В табл. 2 по данным журнала «Sun, Wind Energy» приведены основные характеристики ведущих мировых производителей сварочных машин для изготовления абсорберов (ПП) [4]. Ультразвуковая сварка позволяет соединять листы алюминия с медными трубками. Германская фирма «Steckmann GmbH» выпускает машины для ультразвуковой
Ведущие мировые производители сваро The world's leading manufacturers of weld
сварки как однородных (медь-медь), так и разнородных металлов (медь-алюминий). Тенденции увеличения доли алюминиевых абсорберов определяются резким ростом в последние годы стоимости меди. Компромиссное решение по ультразвуковой сварке алюминиевых и медных трубок большинством экспертов признано неперспективным по причине электрохимической коррозии [5]. Будущее за конструкцией СК из алюминиевого листа и алюминиевых трубок. При этом основная проблема разработки коррозионно-стойкого алюминиевого сплава S-Life Solar решена германской фирмой «StandardMetallwerke GmbH». Трубки из этого сплава прошли успешное тестирование в Швейцарском институте солнечных технологий SPF.
При производстве абсорберов СК применяются листы со специальными селективными покрытиями. В табл. 3 по материалам журнала «Sun, Wind Energy» приведены основные характеристики таких покрытий ведущих мировых производителей [6].
Таблица 2
ых машин для производства абсорберов
Table 2
g machines for the production of absorbers
№ п/п Компания Продукция Тип абсорбера (ПП) Макс. размеры абсорбера(дли-нахширина), мм Скорость сварки
1 2 3 4 5 6
Поставщики машин для ультразвуковой сварки
1 Am Tech Ultrasonic Corp., США Ultrastream 200 solar panel плавники/полный лист 3000x1000 до 22 м/мин
по спецификации (прайс) !! варианты Cu-Cu до 20 м/мин Al-Al 30 м/мин
2 Innovar, Швейцария Solstar 3 плавник ширина 60-150, длина до 10000 до 15 м/мин
RSK, II ширина 60-200, длина не ограничена до 50 м/мин
RSK-Pl плавник I! 800000 м2/год
3 Schunk Sonosystems Gmbh, Германия SWR-20 полный лист ширина 2500, длина не ограничена 100000-150000 м2/год
SWR-20-AFC полный лист II 300000 м2/год
4 SK Brazing Co., Южная Корея 100UW, 200UW, 400UW плавник/полная поверхность варианты до 20 м/мин
Sunrise Solar Machinery, Греция SR-UWM-S180 плавник ширина 60-180 до 30 м/мин
5 SAM-20 I' -"-, 40-200 и
SR-UWL-F2500/FD 2500 полный лист -!'- , до 1200 до 25 м/мин
6 Ultrasonics Steckmann Dolphin I' 2500x1200 до 30 м/мин
GmbH, Германия Twin Dolphin I' 5000x1200 (2х2500)х1200 и
Поставщики машин для лазерной сварки
1 ATS Automation Tooling Systems Munich GmbH, Co.KG Германия по прайсу плавник/полный лист от 2000x1200 до 2500x1400 50000-500000 м2/год
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 7 (87) 2010
© Scientific Technical Centre «TATA», 2010
1 2 3 4 5 6
2 DTEC dynamic technology GmbH, Австрия Pulsspeed 556 I! варианты 50000-720000 м2/год
3 Electro Solar Srl., Италия ES-T 6000 плавник/полный лист 2200x1200 20-30 абсорбер. в час
4 Fix Maschinenbau GmbH, Германия LSA Laser Welding Machine II 3500x1400 50000-500000 м2/с
5 Kuka Systems GmbH, Германия по прайсу II варианты 20-40 абсорбер. в час
6 Motoman robotics
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.