Podstawowym wymaganiem dla absorbera jest wysoka absorbcja promieniowania słonecznego oraz minimalne straty ciepła do otoczenia. Zdolność do minimalnego promieniowania podczerwonego (emisyjność ciepła) przy jednoczesnym wysokim współczynniku absorbowania promieniowania słonecznego nazywana jest SELEKTYWNOŚCIĄ. Zastosowanie mają różne warstwy, np. czarny chrom, warstwy na bazie tlenków tytanu i molibdenu. Warstwa czarnego chromu jest sprawdzoną w praktyce na zachowanie wysokich parametrów pracy w czasie. Z kolei warstwa "tytanowa" jest mniej energochłonna w produkcji i z nieco wyższymi współczynnikami efektywności pracy.

1. www.solarblog.pl
Selektywne pokrycie absorbera
 Jakie cechy musi mieć warstwa absorbująca
promieniowanie słoneczne?
 Jakie warstwy absorbujące mają zastosowanie?
 Jakie są zalety i wady poszczególnych warstw absorbujących?

2. Slajd
2
Doświadczenie w produkcji kolektorów słonecznych
 Firma Hewalex zajmuje się nieprzerwanie
od ponad 20 lat produkcją kolektorów
słonecznych dla potrzeb rynku krajowego
i zagranicznego, wykonując także samodzielnie
warstwy absorbujące oparte o sprawdzoną
technologię czarnego chromu
1991-2000

3. Slajd
3
Selektywne pokrycie absorbera
 Głównym elementem kolektora słonecznego jest absorber pochłaniający
promieniowanie słoneczne i przekazujący wytworzone ciepło do czynnika
grzewczego (glikol). W szczególności, od parametrów warstwy zależą uzyski
ciepła kolektora słonecznego i zachowanie jego sprawności pracy przez
kolejne lata eksploatacji

4. Slajd
4
blacha miedziana
 = 5%
 = 4%
czarny lakier
 = 95%
 = 85%
czarny chrom
 = 95% 2%
 = 8% 2%
tlenki tytanu, krzemu
 = 95% 2%
 = 5% 2%
Porównanie pokryć absorbera
 Zdolność absorbowania promieniowania słonecznego () dla warstw „czarnych”
jest porównywalna (ok. 95%). Różnica jest widoczna w emisyjności warstw –
wypromieniowywaniu podczerwonemu, które dla dobrych warstw jest niewielkie,
w granicach 5-8%. Tą cechę nazywa się selektywnością. Dla porównania „czysta”
blacha miedziana jest w stanie pochłaniać jedynie 5% promieniowania słonecznego



5. Slajd
5
Selektywne pokrycie absorbera
 Warstwy absorbujące wizualnie różnią się kolorem:
Kolektor słoneczny Hewalex KS2000
SLP z absorberem miedzianym
pokrytym warstwą czarnego chromu
Kolektor słoneczny Hewalex KS2000
TLP AC z absorberem aluminiowo-
miedzianym pokrytym warstwą na bazie
tlenków tytanu i krzemu (BlueTec)

6. Slajd
6
Technologie produkcji warstw selektywnych
 W praktyce zastosowanie mają zasadniczo 2 rodzaje warstw selektywnych:
czarny chrom oraz tlenki tytanu i krzemu. Warstwy czarnego chromu uznawane
są tradycyjną technologię stosowaną od kilkudziesięciu lat, natomiast warstwy
„tytanowe” są stosunkowo nową technologią stosowaną od około 15 lat i stale
rozwijaną.
 Pod względem parametrów absorbowania promieniowania słonecznego,
warstwa czarnego chromu nie ustępuje warstwom „tytanowym” (95%), jedynie
emisyjność może być nieznacznie niższa w jej przypadku
 Produkcja czarnego chromu opiera się o procesy galwanizacyjne, z kolei
warstwy „tytanowe” wytwarza się w procesach PVD, a czasem CVD. Proces
PVD (Physical Vapour Deposition), to fizyczne osadzanie powłoki z fazy
gazowej z wykorzystaniem zjawisk fizycznych. Procesy te zachodzą w komorach
próżniowych, gdzie cząstki tlenków tytanu zostają związane z powierzchnią
blachy miedzianej lub aluminiowej przesuwającej się wewnątrz.

7. Slajd
7
Produkcja warstw z czarnego chromu
 Absorbery po wykonaniu orurowania i połączeniu do
z blachą poprzez zgrzewanie ultradźwiękowe, pokrywane
są w procesie galwanizacji warstwą czarnego chromu.
 Po wysuszeniu absorber
jest gotowy do montażu
w obudowie kolektora
słonecznego.
 Firma Hewalex dla
eliminacji deformacji blachy
absorbera po zgrzewaniu
ultradźwiękowym stosuje
dodatkowe formowanie
blachy absorbera, przez co
uzyskuje on jednorodną
regularną strukturę
prostokątnych przetłoczeń
Źródło: fotografie: Hewalex

8. Slajd
8
Produkcja warstw z tlenków tytanu
 Warstwa na bazie tlenków tytanu nanoszona jest na blachę miedzianą lub
aluminiową przechodzącą przez komorę próżniową (10-3 mbar) w procesie
PVD. Cząsteczki tlenków tytanu krystalizują się na powierzchni blachy, która
jest następnie zwijana w role, stanowiące produkt końcowy procesu
Źródło: fotografie: BlueTec
komora próżniowa

9. Slajd
9
Produkcja warstw z tlenków tytanu
 Linia produkcyjna firmy BlueTec wytwarzającej warstwę selektywną eta plus
Źródło: fotografie: BlueTec

10. Slajd
10
Porównanie produkcji warstw selektywnych
 Produkcja warstw czarnego chromu jest uważana za bardziej energochłonną,
o zwiększonym zużyciu wody i występowaniem emisji zanieczyszczeń:
Parametr
Technologia produkcji warstwy
nie galwaniczna galwaniczna
Zużycie energii 2,3 – 3,0 kWh/m2 1,4 – 3,5 kWh/m2
Zużycie wody 2,96 – 10 m3/m2 0,2 – 21,22 m3/m2
Ścieki Woda chłodząca Zawartość Cr (IV i III), Cu, Ni
Emisja zanieczyszczeń - Zawartość Cr (IV i III), Cu, Ni
Starzenie się warstwy Symulacja, przewidywane Sprawdzone w praktyce
Współczynnik emisyjności,  0,05 – 0,07 0,07 – 0,1
Współczynnik absorpcji,  0,93 – 0,95 0,90 – 0,95
Źródło: tabela: Handke 2004a, WerkstattBericht Nr. 97, IZT Berlin
 Raport IZT (WerkstattBericht Nr. 97, IZT Berlin) podkreśla jednak odporność
warstwy czarnego chromu na tzw. starzenie się – potwierdzoną w praktyce,
podczas gdy trwałość warstw „tytanowych” jest przewidywana
 Podkreśla się, że wyższe nakłady na produkcję warstwy czarnego chromu
są rekompensowane jego maksymalnie wysoką – potwierdzoną trwałością

11. Slajd
11
Porównanie technologii produkcji absorbera
czarny chrom
tlenki tytanu i krzemu
 Warstwa czarnego chromu wykonywana jest na końcu procesu produkcji
absorbera. Warstwa nie jest więc narażona na ewentualne dalsze uszkodzenia
 W przypadku warstw „tytanowych” produktem wejściowym jest arkusz blachy
miedzianej lub aluminiowej już pokryty warstwą. Na rynku funkcjonuje kilku
producentów dostarczających blachę w rolach - gotową do budowy absorbera.

12. Slajd
12
Rodzaje pokrycia absorbera – zastosowanie
 W ostatnich latach popularność zyskują warstwy wykonywane na bazie tlenków
tytanu i krzemu, jak np. warstwa eta plus firmy BlueTec stosowana na przykład
w kolektorach słonecznych KS2000 TLP.
 Należy jednak podkreślić, że uznawana za tradycyjną – warstwa czarnego
chromu stosowana na przykład w kolektorach słonecznych KS2000 SLP, co
prawda ma wyższą o około 5-7% emisyjność ciepła () niż np. warstwy na bazie
tlenków tytanu i krzemu, ale należy ją uznać za sprawdzoną w wieloletniej
praktyce warstwę o wysokiej trwałości i niezmienności parametrów.
 Wielu producentów bądź kontynuuje, bądź wraca do stosowania warstwy
czarnego chromu w kolektorach słonecznych. Ograniczeniem jego stosowania jest
przede wszystkim utrudniona produkcja – galwanizacja pojedynczych absorberów,
w przeciwieństwie do produkcji „seryjnej” blach pokrywanych warstwami na bazie
tlenków tytanu i krzemu (produktem są role blachy pokrytej warstwą).
 Zastosowanie czarnego chromu jest także ograniczone do pokrywania blach
miedzianych, co przy rosnącej popularności aluminium stanowi dodatkową barierę
jego szerszego stosowania.

13. Hewalex
Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym
www.solarblog.plwięcej prezentacji >>> www.hewalex.pl

14. Kompletne rozwiązania oparte o kolektory słoneczne i pompy ciepła
Zastosowanie w obiektach mieszkalnych i użytkowych
Hewalex
Ponad 20-letnie doświadczenie na rynku polskim i zagranicznym
www.solarblog.plwięcej prezentacji >>> www.hewalex.pl