Demax Günəş Termal Sistemlərində Hansı İstilik Daşıyıcı Mayelərdən İstifadə Olunur?

Demax Günəş Termal Sistemləri üçün İstilik Daşıyıcı Mayelərin Əsas Variantları

Su: Aşağı Temperaturlu, Təzyiqli Demax Quraşdırmaları Üçün Ən Yaxşısı

100 dərəcə Selsiydan aşağı temperaturda işləyən günəş istiliyi tətbiqləri üçün su istilik daşıyıcı maye kimi ən iqtisadi və effektiv variantlardan biri olaraq qalır. Su, nisbətən yüksək xüsusi istilik tutumuna (təxminən 4,18 kC/kq·K) malik olması və az pompalama gücü tələb etməsi səbəbindən üstünlüklərə malikdir. Təzyiqli Demax sistemi ilə soyutma zamanı su ideal seçimdir, çünki o, qaynamağa qadir deyil və həm təhlükəsiz, həm də ətraf mühit üçün zərərsizdir. Bununla belə, su 0 dərəcə Selsiydə donur və buna görə də bu sistemlər yalnız donmadan azad bölgələrdə işləyir. Sistemlər qış şəraitində donma riskinə məruz qaldıqda, zərərdən qorunmaq üçün texniklər suyu tamamilə boşaltmalıdırlar. Qitəvi Müxtəlif Dəniz sahillərində yerləşən evlərdən əldə edilən performans göstəriciləri göstərir ki, 2023-cü ildə ESTIF (Avropa Günəş İstiliyi Sənayesi Federasiyası) su əsaslı sistemlərin mövsümi səmərəliliyinin təxminən %60-a çatdığını sübut etmişdir.

Təhlükəsizlik və donmaya qarşı qorunma üzərində cəmləşən həllər

Donmuş qorunma baxımından propilen qlikol və su qarışımları çox yaxşı nəticələr verir. Bu qarışımlar mənfi 30 dərəcə Selsiyə qədər işləyə bilir və etilen qlikol istifadə edən digər variantlardan daha az təhlükəlidir; onlar sızdıqda təhlükəli ola bilər. Bu qarışımlar həmçinin sistemlər stainless steel və müəyyən digər plastiklərdən düzgün qaydalarla qurulduqda korroziyanı da dayandırır. Mənfi tərəfi isə propilen qlikol/su qarışımlarının 20 dərəcə Selsiydə suya nisbətən 30–50 faiz qalın olmasıdır; beləliklə, nasoslar çox daha çox iş görməlidir. Bununla belə, bu qarışımlar aşağı temperaturları çox yaxşı idarə edə bildiyindən, Şimali Amerika və Şimali Avropada əksər bölgələrdə istilik daşınması mayesi kimi əsas seçimdir. Son zamanlarda istehsalçılar mayelərə xüsusi patentli kimyəvi maddələr əlavə edərək mayenin parçalanma sürətini azaltmaqla inkişaf əldə etmişlər. Mayelər müvafiq sənaye standartlarına uyğun olaraq qapalı dövr Demax sistemlərində test edildikdə, onların davamlılığı 5–7 il təxmin edilir.

İstilikdə Sabit Silikon Mayeləri və Hava: Təzyiqsiz və Yüksək Temperaturda İşləyən Günəş Termal Tətbiqlərində Xüsusi İstifadə

İstilik ötürən silikon mayeləri, 200–400 °C temperatur aralığında işləyən təzyiqsiz açıq dövrəli konsentrləşdirilmiş günəş termal sistemlərində uzun müddət ərzində işləməyə davam edə bilən yeganə mayelərdir. Silikon mayeləri həmçinin konsentrləşdirilmiş günəş termal sistemlərində yüksək temperatur aralığında istifadə üçün lazım olan istilik ötürmə qabiliyyətinə malikdirlər. Bununla belə, istilik ötürən mayelər hava işlədicisi kimi istifadə olunan sistemlərdə istifadə edilmir. Hava ilə birlikdə açıq dövrəli sistemlər təzyiqsiz günəş termal sistemlərində işləmə etibarlılığı və texniki xidmətin asanlığını təmin edir. Bu xüsusi mayelərin birləşməsi, hətta optimallaşdırılsalar belə, dünya üzrə günəş termal quraşdırmalarının ümumi sayının 15 faizindən azdır.

Bu rəqəm Beynəlxalq Enerji Agentliyinin 2024-cü il SolarPACES təşəbbüsü çərçivəsində aparılan ən son bazar təhlilindən götürülüb.

Günəş istilik daşıyıcı mayelərinin əsas seçimi üçün meyarlar

Termiki sabitlik və parçalanmaya davamlılıq

Güneş istiliyi tətbiqlərində istilik daşıyıcı mayelər (IDM) uzun müddət ərzində kimyəvi cəhətdən sabit olmalıdırlar; bəzi hallarda onlar uzun müddət (hətta illər ərzində) təxminən 200 dərəcə Selsiy temperaturunda qalmalıdırlar. Mayelər kimyəvi cəhətdən qeyri-sabit olduqda, bu, sistemə ümumi mənfi təsir göstərir, o cümlədən istilik performansının azalması da baş verir. Bəzi sənədləşdirilmiş hallarda mayelərin beş il ərzində istilik performansı 22% azalmışdır. Bu, adətən mayenin oksidləşməsi və nəticədə çamurun yaranması səbəbilə mayenin özlülüyünün artması ilə bağlıdır. Belə şəraitlər həmçinin texniki xidmət tələblərinin artırılmasına, həm də istilik mübadiləsi aparatlarının iş qabiliyyətinin azalmasına səbəb olur. Oksidləşmə inhibitorları bəzi yuxarıda qeyd olunan problemləri azalda bilər, lakin daha çox diqqət mayenin sistem materialları ilə zamanla uyğunluğuna yönəldilməlidir. Sistem materialları – mis və alüminium kimi metallar, həmçinin bəzi klapan möhürlərindəki rezin – zamanla maye ilə müxtəlif kimyəvi reaksiyalara uğraya bilər. Xüsusilə, təzyiqli Demax sistemlərində sabit mayelərlə müqayisədə qeyri-sabit mayelərlə korroziya sürətinin təxminən 30% yüksək olduğu qiymətləndirilir.

Bu növ aşınma və soyulma yalnız avadanlığın ömrünü qısaltmır. O, həmçinin uzun müddət ərzində texniki xidmət büdcələrini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.

Şimali Amerika və Avropada Günəş Termal Bazarında İqlim Zonaları üzrə Maye Seçimi

Maye seçimi, quraşdırılma bölgəsinin iqliminin ekstremal şəraitinə görə sərt şəkildə tətbiq edilməlidir.

1. Şimal ölkələri və Mərkəzi Avropa: –30°C temperaturuna qarşı qorunma təmin edilməlidir. Bu məqsədlə propilen qlikol və suyun 50:50 nisbətində qarışığı soyuq iqlimli Demax quraşdırmaları üçün faktiki standartdır, çünki o, suyun istilik keçiriciliyinin 85%-dən çoxunu saxlayır.

2. Orta dəniz sahili və Cənub-Qərbi ABŞ: Stasionar temperaturlar müntəzəm olaraq 300°C-dən yuxarı qalır. Buna görə də stasionar temperaturlar yüksək temperaturda sabitlik və aşağı buxar təzyiqi tələb edir. Bu baxımdan silikonlar etilen qlikollarına nisbətən üstün olur, çünki onların buxar təzyiqi maksimum işləmə temperaturlarında etilen qlikollarından 40% aşağıdır; beləliklə, təzyiqin azaldılması üçün aktivləşdirilmə tezliyi və nəticədə mayenin itirilməsi azalır.

3. Qarışıq iqlim nümunəsi kimi Şimal-Şərqi ABŞ: İkiqat qorunma dizaynı tələb olunur. Son nəsil hidrokarbon köpüklərinin –25°C-dən aşağı temperaturlarda pompalanma qabiliyyəti və 290°C-yə qədər temperaturlarda termiki parçalanmaya davamlılığı vardır. Bu, effektivliyi zədələmədən illik əməliyyat təhlükəsizliyini təmin edir.

Onların istifadəsi viskozitəni 12–15% artırır, bu da nasosla təchizat üçün daha çox səy tələb edir və nasosun silindr diametrinin böyütməsini tələb edir; lakin onların qoyduğu əlavə təhlükəsizlik məhdudiyyətlərinə baxmayaraq, daha çox termiki sabit mayelərin istifadəsinə doğru bir meyl müşahidə olunur.

Sistemin Səmərəliliyi, Təhlükəsizliyi və Sistem Uyğunluğu sahəsində Performans müqayisəsi

Xüsusi istilik, viskozitet və nasosla təchizat enerjisi nəzərə alınmaqla axının termofiziki kompromis nöqtələri və günəş termal gəliri ilə əlaqəsi

Hər bir mayenin ümumi istilik performansı üç fiziko-kimyəvi xüsusiyyətinə əsasən təhlil edildi: mayenin istilik enerjisi saxlama qabiliyyəti (xüsusi istilik), mayenin qalınlığı (özlülüyü) və mayenin istilikdə parçalanması (istilik sabitliyi). Su, istilik enerjisini udan fəvqülədə yaxşı bir maddədir (xüsusi istiliyi təqribən 4,18 kC/kq·K dərəcəsidir). Bununla belə, bu sistemlərdə suyun istifadəsi zamanı problemlər yaranır, çünki temperatur donma nöqtəsinin altına düşə bilər. Belə hallarda qlikol qarışıqlarının istifadəsi zəruri olur, lakin bu mayelərin özlülüyü suya nisbətən 30–50 % daha yüksəkdir. Bu əlavə özlülüyə bağlı müqavimət nasosların daha çox iş görməsini tələb edir ki, bu da böyük sənaye sistemlərində adətən enerji istehlakında 15–30 % artım ilə nəticələnir və toplanan net günəş enerjisinin azalmasına səbəb olur. Silikon mayelər isə qızdıqda o qədər özlülüyə malik deyillər, lakin onların xüsusi istiliyi yalnız 1,5–1,8 kC aralığında məhdudlaşır. Buna görə də silikon mayelərdən istifadə edən operatorun su ilə müqayisədə iki dəfə çox maye axını təmin etməsi lazımdır. Bu maye idarəetməsi daha böyük nasosların tətbiqini, elektrik enerjisi ilə əlaqəli xərclərin artırılmasını və texniki xidmət yükünün artırılmasını tələb edir.

Parabolik quyruqlu günəş elektrik stansiyalarında real dünya şəraitində keçirilən testlər nəticəsində uyğunsuz mayelərin və nasosların istilik çıxışını vaxt keçdikcə 12–18 faiz azalda biləcəyi təsdiqlənib. Əhəmiyyətli qeyd etmək lazımdır ki, keyfiyyətsiz mayelər daha sürətli parçalanır və yalnız 5 il ərzində özlərindən 50–80 faiz artıq özlülüyə malik ola bilərlər, bu da axın sürətini təsir edir. Nəticədə mühəndislər yeni mayenin sistemlə əlaqəli olacaq hər bir komponenti — genişlənmə tankları, klapanlar və xüsusilə brazed lövhəli istilik mübadiləsi qurğuları ilə birlikdə qiymətləndirməlidirlər.

TEZ TEZ VERİLƏN SORĞULAR

Demax sistemlərində istilik daşıyıcı kimi su istifadə etməyin əsas üstünlüyü nədir?

Su başqa mayelərdən daha yüksək xüsusi istilik tutumuna malik olduğu üçün istiliyi daşımada daha səmərəlidir. Donmadan azad bölgələrdə aşağı temperatur tətbiqləri və aşağı pompalama enerjisi itkiləri onu son dərəcə üstün maye edir.

Soyuq iqlimlərdə propilen qlikol/su qarışımlarından istifadə etməyin üstünlükləri nələrdir?

Bu qarışımlar suya nisbətən daha qalındır və etilen qlikol variantlarına nisbətən daha təhlükəsizdir. Onlar aşağı temperatur müqaviməti və artırılmış özlülüyə malik olduqları üçün soyuq bölgələrdə, xüsusilə Şimali Amerika və Şimali Avropada üstünlük verilən variantdır.

Yüksək temperaturda istifadə edilə biləcək silikon mayelərinin xarakteristikaları nələrdir?

Silikon mayeləri yüksək temperaturda istifadə edilməsi üçün əla termiki sabitliyə malikdirlər; məsələn, konsentrasiyalı günəş termiki sistemlərində. Bundan əlavə, silikon mayelərinin buxar təzyiqi aşağıdır, bu da zirvə temperaturlarında təzyiqin azaldılması sisteminin aktivləşmə ehtimalını minimuma endirir.

İstilik daşıyıcı mayenin seçilməsi zamanı seçim meyarlarının bölgənin iqliminə təsiri nədir?

Sistemin etibarlılığını və səmərəliliyini maksimum dərəcədə artırmaq üçün soyuq bölgələrdə istilik daşıyıcı mayelərindən donmaya qarşı mühafizə, isti bölgələrdə isə yüksək termiki sabitlik göstərən mayelərdən istifadə edilməlidir.