Производители плоских солнечных коллекторов все чаще начинают использовать сваренные медно-алюминиевые абсорберы (поглощающие панели). Есть три причины, по которой делается выбор в их пользу – это:

1. цена несколько более низкая, чем у полностью медных абсорберов,
2. технологичность при крупном производстве - под данный вид абсорберов было разработано соединение листа и трубки с помощью лазера, что значительно упростило и ускорило производство,
3. эстетический вид – при соединении с помощью лазера медно-алюминиевый абсорбер выглядит значительно лучше, чем соединение ультразвуковой сваркой у медных абсорберов, где с наружной стороны видно повреждение поглощающего покрытия (широко распространено в Европе)

Если же медные абсорберы уже не вызывают вопросов и всем понятна возможность длительной и неприхотливой эксплуатации, то медно-алюминиевые… имеют один существенный недостаток – меньше эффективный срок службы. Т.е. в процессе эксплуатации деградация и разрушение идет более стремительно, чем в полностью медных абсорберах. В основном, это вызвано двумя причинами:

1) у меди и алюминия разные коэффициенты линейного теплового расширения, что вызывает повышенную нагрузку на соединение листа с трубкой вплоть до местных отрывов, а также к деформации и искривлению абсорбера;

2) соединение меди и алюминия во влажной среде, особенно с примесями солей (морской климат), приводит к гальванической коррозии алюминия, т.к. он является более активным металлом. Что, в свою очередь, может вызывать повреждение поглощающего покрытия и ухудшению качества соединения… Пояснение: в основном, распространены вентилируемые плоские солнечные коллекторы, то в процессе эксплуатации внутрь корпуса постоянно засасывается влажный воздух, а из-за перепадов температур возможно образование конденсата. Если материалы и поглощающее покрытие стойкое, то конденсат не вызывает никаких проблем, а днем при разогреве коллектора происходит осушение.

Также существуют герметичные плоские коллекторы (закачан инертный газ), поэтому пока герметичность сохраняется, проблем с коррозией абсорбера и, связанное с этим, разрушение поглощающего покрытия, не существует.

Наш поставщик поглощающего покрытия Sunselect (компания ALANOD-SOLAR), первыми создали современное высокоселективное поглощающее покрытие на алюминии и назвали его Mirotherm. Естественно, у производителей коллекторов были вопросы связанные с возможностью долговечной эксплуатации, а также с возможностью соединения медной трубки и алюминиевого листа (ранее уже существовали коллекторы с замковым соединением, когда медная труба запрессовывается в специальное алюминиевое «перо», которое изготавливалось методом прессовки).

Компания ALANOD-SOLAR совместно, с компанией, специализировавшейся на лазерном оборудовании, создали установку для точеного соединения алюминиевого листа и медной трубки. Это оказалось удачным решение, как с точки зрения эстетики, так и с технологической точки зрения, т.к. установка обладала гибкостью настройки и высокой производительностью.

Для того, чтобы доказать возможность эксплуатации таких абсорберов были проведены соответствующие тесты, которые изложены в этом документе –

http://alanod-solar.com/sites/default/files/PDF/mirotherm_afb_FINAL_E_01_06_12.pdf

Упор в документе был сделан именно на прочность данного контакта, т.к. такое соединение было использовано впервые. Мы же хотим обратить внимание на некоторые существенные монеты и пояснить в чем проблема.

1. Проблемы из-за разного линейного расширения:

Линейное тепловое расширение при дельте 200К (а максимальная может быть 220оС - -30оС = 250К), участка длиной 2 м: алюминия – 9.52 мм; меди – 6.6 мм. Разница составляет – 9.52-6.6= 2.92мм.

Т.е. алюминиевый лист пытается, как бы вытянуть или сжать медную трубку почти на 3 мм. Естественно, такое не возможно, поэтому происходит общая деформация (искривление и коробление), при этом основная нагрузка ложится именно на место соединения лист-труба.

Последствия:

Изгиб двухметрового абсорбера на 60 мм. При этом сжимается задняя теплоизоляция, что увеличивает тепловые потери.

Начался отрыв ленты от трубки.                                         

Повреждение со стороны абсорбера

…при дальнейших колебаниях температуры может проявится усталость металла и отрыв продолжится дальше, тем самым снизив тепловой контакт и производительность коллектора.

При подаче холодного теплоносителя в разогретый абсорбер возникает местная деформация Al-листа

2. Коррозия и повреждение поглощающего покрытия.

Коррозионные испытания во влажной комнате (40^оС, 100% влажность), продолжительность 240 ч. Коррозионные испытания в солевом «тумане» (35^оС, 100% влажность 5%NaCl)

Влажная комната               Солевой туман

…солевой туман вызвал большую коррозию и разрушение покрытия, т.к. он является электролитом и гальваническая коррозия протекает более интенсивно.

Коррозионные испытания коллектора в камере с солевым туманом после 96 часов (4 дня).

Влага на стекле вместе с конденсатом внутри коллектора.

Изменение поглощающего покрытия.

…видны следы точеной коррозии и разрушение покрытия. Но на данном этапе это носит местный характер и коллектор еще обладает хорошей производительностью.

Так или иначе, не смотря на все проблемы, эти тесты доказывают возможность использования данного вида соединения и подтверждают, что солнечный коллектор выдержит, и лист алюминия полностью не оторвется от медной трубки в течение 25 лет. Естественно все это актуально при правильной эксплуатации оборудования (т.е. минимальное циклов стагнации). Никто же не указал на сколько снизится эффективность такого изделия, и это понятно, т.к. данный параметр зависит от очень многих факторов.