Demax quyosh termal tizimlarida qanday issiqlik uzatish suyuqliklari ishlatiladi?

Demax quyosh termal tizimlari uchun issiqlik uzatish suyuqliklarining asosiy variantlari

Suv: Past haroratli, bosim ostidagi Demax o'rnatmalar uchun eng yaxshi

100 °C dan pastgi haroratlarda ishlaydigan quyosh termal tizimlari uchun suv issiqlikni o'tkazish uchun eng arzon va samarali variantlardan biri bo'lib qolmoqda. Suvning afzallikli xususiyatlari uning nisbatan yuqori xususiy issiqlik sig'imi (taxminan 4,18 kJ/kg·K) tufayli paydo bo'ladi, shuningdek, u kam elektr quvvat sarfi bilan nasos orqali harakatlantiriladi. Bosim ostida ishlaydigan Demax tizimida sovutish uchun suv ideal tanlovdir, chunki u qaynamaydi va xavfsiz hamda atrof-muhitga zararsizdir. Biroq, suv 0 °C da muzlaydi va shu sababli bu tizimlar faqat muzlanmaydigan mintaqalarda ishlay oladi. Agar tizimlar qishgi sharoit tufayli muzlash xavfiga uchrasa, texniklar zararlanishni oldini olish uchun suvni to'liq chiqarib tashlashlari kerak. Qit'aviy O'rta dengiz bo'ylidagi uy-joylarda olingan samaradorlik ko'rsatkichlari 2023-yilda ESTIF (Yevropa quyosh termal sanoati federatsiyasi) tomonidan tasdiqlanganidek, suvga asoslangan tizimlar mavsumlik samaradorlikda taxminan 60% natija ko'rsatgan.

Xavfsizlik va muzlanishdan himoya qilishga qaratilgan yechimlar

Sovuqqa chidamlilikni ta'minlashda propilen glikol va suv aralashmalari keng imkoniyatlarga ega. Ular minus 30 °C gacha ishlashni davom ettiradi va etilen glikolga asoslangan boshqa variantlarga qaraganda kamroq xavfli bo'lib, ulardan oqib ketganda salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuningdek, bu aralashmalar tizimlar to'g'ri yo'riqnoma asosida, ayniqsa, zanglamaydigan po'lat va ba'zi boshqa plastmassalardan yasalganda korroziyani oldini oladi. Kamchilik sifatida, 20 °C da propilen glikol/suv aralashmalari suvga nisbatan 30–50 foiz qalinroq bo'lishi mumkin, shu sababli nasoslar ancha kuchli ishlashi kerak. Biroq, ular past haroratlarga juda yaxshi mos kelgani uchun Shimoliy Amerika va Shimoliy Yevropadagi aksariyat hududlarda issiqlik uzatish suyuqligi sifatida afzal ko'riladi. So'nggi vaqtlarda ishlab chiqaruvchilar suyuqliklarga maxsus, mulkiy kimyoviy moddalarni qo'shish orqali ularning parchalanish tezligini kamaytirishga erishdilar. Suyuqliklar belgilangan sanoat standartlariga muvofiq yopiq doiraviy Demax tizimlarida sinovdan o'tkazilganda, ularning foydalanish muddati 5–7 yil deb taxmin qilinadi.

Issiqlik jihatidan barqaror silikon suyuqliklari va havo: bosim o'tkazmaydigan va yuqori haroratlarda ishlaydigan quyosh termal ilovalaridagi maxsus qo'llanishlar

Issiqlikni uzatuvchi silikon suyuqliklari — 200 dan 400 °C gacha bo'lgan yuqori haroratlarda ishlaydigan, bosim o'tkazmaydigan ochiq konturli konsentrlangan quyosh termal tizimlarida uzoq muddat ishlashni ta'minlay oladigan yagona suyuqliklardir. Shuningdek, silikon suyuqliklari konsentrlangan quyosh termal tizimlarida yuqori haroratli sohalarda foydalanish uchun zarur bo'lgan issiqlikni uzatish qobiliyatiga ega. Biroq, issiqlikni uzatuvchi suyuqliklar ishchi moddasi sifatida havo ishlatiladigan tizimlarda qo'llanilmaydi. Havo ochiq konturli tizimlar bilan birlashganda, bosim o'tkazmaydigan quyosh termal tizimlarida ishlash ishonchliligini va texnik xizmat ko'rsatishni osonlashtiradi. Bu maxsus suyuqliklarning birlashmasi — hatto optimal ravishda sozlanganda ham — dunyodagi quyosh termal o'rnatmalarining umumiy sonining 15 foizidan kamroqni tashkil qiladi.

Bu raqam Xalqaro Energiya Agentligining 2024-yilgi SolarPACES initsiativasi bo‘yicha eng so‘nggi bozor tahlilidan olingan.

Quvurda issiqlikni uzatish uchun quyosh termik suyuqliklarini tanlashning asosiy mezonlari

Issiqlik barqarorligi va degradatsiyaga chidamlilik

Quvvat uzatish suyuqliklari (QUS) quyosh termik ilovalarida ular uzoq muddatli kimyoviy barqarorlikka ega bo'lishlari kerak, chunki ba'zi hollarda ular uzun vaqt (hatto yillar davomida) 200 gradus Selsiy atrofida bo'lishlari talab qilinadi. Suyuqliklar kimyoviy jihatdan nobarqaror bo'lganda, bu butun tizim uchun salbiy oqibatlarga olib keladi, jumladan, issiqlik samaradorligining pasayishi. Ba'zi hujjatlashtirilgan hollarda suyuqliklar besh yil ichida issiqlik samaradorligini 22% ga kamaytirgan. Bu ko'pincha suyuqlikning oksidlanishi va keyinchalik g'ovak hosil bo'lishi tufayli viskozitetning oshishi bilan bog'liq. Bunday sharoitlar shuningdek, texnik xizmat ko'rsatishni oshirish va issiqlik almashinuvchisining ishlash samaradorligini pasaytirishga olib keladi. Oksidlanishga qarshi moddalardan foydalanish aytib o'tilgan muammolarning ba'zilarini kamaytirishi mumkin, lekin suyuqlikning tizim materiallari bilan vaqt o'tishi bilan mos kelishi masalasiga yanada keng e'tibor berish kerak. Tizim materiallari, masalan, mis va aluminiy, shuningdek, ba'zi ventillar sig'imi qismidagi rezina vaqt o'tishi bilan suyuqlik bilan turli xil kimyoviy reaksiyalarga kirishishi mumkin. Ayniqsa, bosim ostidagi Demax tizimlarida barqaror suyuqliklar bilan solishtirganda nobarqaror suyuqliklar bilan korroziya tezligi taxminan 30% ga yuqori bo'ladi.

Ushbu turdagi yopishuv va ishlash faqatgina jihozlar yaroqlilik muddatini qisqartirmaydi. Shuningdek, u uzun muddatli davrda texnik xizmat ko'rsatish byudjetini ham jiddiy darajada oshiradi.

Shimoliy Amerika va Yevropada quyosh termal bozorida iqlim zonalariga mos ravishda suyuqlik tanlovi

Suyuqlik tanlovi o'rnatiladigan mintaqaning iqlim sharoitining ekstremallariga nisbatan qat'iy rioya qilinishi kerak.

1. Skandinaviya va Markaziy Yevropa: –30°C gacha himoya ta'minlanishi kerak. Buning uchun sovuq iqlimli Demax o'rnatmalari uchun propilen glikol va suvning 50:50 nisbatidagi aralashmasi de-fakto standart hisoblanadi, chunki u suvning issiqlik uzatish samaradorligining 85% dan ortiq qismini saqlaydi.

2. O‘rta dengizi va Janubi-Sharqiy Qo‘shma Shtatlar: Stagnatsiya haroratlari doimiy ravishda 300°C dan oshadi. Shu sababli, stagnatsiya haroratlari yuqori haroratda barqarorlikni va past bug‘lanish bosimini talab qiladi. Bu jihatdan, silikonlar glikollar bilan solishtirganda yuqori samaradorlikka ega, chunki ularning maksimal ishlaydigan haroratlarda bug‘lanish bosimi glikollarga nisbatan 40% past bo‘ladi; bu esa bosimni chiqarish aktivlashlarining tezligini kamaytiradi va shu sababli suyuqlik yo‘qotilishini kamaytiradi.

3. G‘arbiy-Shimoliy Qo‘shma Shtatlar — g‘ayrioddiy iqlim namunasi: Ikki tomonlama himoya dizayni kerak. So‘nggi avlod gidrokarbon penevklar –25°C dan past haroratlarda ham nasos orqali uzatilishi mumkin bo‘lgan xususiyatga ega va 290°C gacha bo‘lgan haroratlarda issiqlikka chidamli. Bu yiliga operatsion xavfsizlikni ta’minlaydi va samaradorlikni pasaytirmaydi.

Ular ishlatilganda viskozitet 12–15% ga oshadi, bu esa nasoslashga sarflanadigan energiyani va nasosning diametrini oshirishga olib keladi; shunga qaramay, ular tomonidan qo‘yiladigan qo‘shimcha xavfsizlik cheklovlari bo‘lsada, termik barqarorroq suyuqliklardan foydalanishga intilish kuzatilmoqda.

Quyosh termal qo‘llanishlarida samaradorlik, xavfsizlik va tizim mosligi jihatidan ko‘rsatkichlarning taqqoslanishi

Quyosh termal samaradorlikka ta’sir qiluvchi o‘ziga xos issiqlik sig‘imi, viskozitet va nasoslash energiyasi bilan bog‘liq termofizik kompromisslar

Har bir suyuqlikning umumiy issiqlik uzatish xususiyati uchun uchta fiziko-kimyoviy xususiyat: suyuqlikning issiqlik energiyasini saqlash qobiliyati (xususiy issiqlik), suyuqlikning qalinligi (vaskozlik) va suyuqlikning issiqlikka chidamliligi (issiqlik barqarorligi) o'rganildi. Suv a'lo darajadagi issiqlik energiyasini yutuvchi moddadur (xususiy issiqlik taxminan 4,18 kJ/kg·K). Biroq, bu tizimlarda suvni ishlatishda muammolar paydo bo'ladi, chunki haroratlar qotish nuqtasidan pastga tushishi mumkin. Shu hollarda glikol aralashmalaridan foydalanish zarur bo'ladi, biroq bu suyuqliklar suvga nisbatan 30–50 % qalinroqdir. Qo'shimcha vaskozlik suyuqlikqa qarshi qarshilikni oshirib, nasoslar qo'shimcha ish bajarishini talab qiladi; bu katta sanoat tizimlarida odatda energiya iste'moli 15–30 % ga oshib, to'plangan so'raya energiyasining netto miqdorini kamaytiradi. Silikon suyuqliklari isitilganda shunchalik qalinlamaydi, lekin ularning xususiy issiqligi 1,5–1,8 kJ oralig'iga cheklangan. Shuning uchun silikon suyuqliklaridan foydalangan operator suv bilan ta'minlash kerak bo'lgan suyuqlik oqimi miqdoridan ikki baravar ko'proq suyuqlik oqimini ta'minlashi kerak. Bu suyuqlik boshqaruvi kattaroq nasoslar talab qilishini, elektr energiyasi bilan bog'liq xarajatlarni va texnik xizmat ko'rsatish yukini oshiradi.

Parabolik trubali quyosh elektr stansiyalarida amaliy sinovlar orqali shu tarzda mos kelmaydigan suyuqliklar va nasoslar ishlatilganda, vaqt o'tishi bilan issiqlik chiqishi 12–18 foizga kamayishi tasdiqlangan. Ahamiyatli jihat shundaki, sifatsiz suyuqliklar tezroq parchalanadi va faqat 5 yildan keyin 50–80 foizga qo'yingichroq bo'lib qoladi, bu esa oqimni ta'sirlaydi. Shuning uchun muhandislar yangi suyuqlikni uning aloqada bo'ladigan barcha tizim komponentlari bilan — kengaytirish idishlari, klapanlar va ayniqsa brazed plastinkali issiqlik almashinuvchilari bilan alohida baholashlari kerak.

Koʻpincha soʻraladigan savollar

Demax tizimlarida issiqlikni uzatish suyuqligi sifatida suvdan foydalanishning asosiy afzalligi nima?

Suv boshqa suyuqliklarga qaraganda yuqori xususiy issiqlik sig'imi tufayli issiqlikni uzatishda samaraliroqdir. U sovuq mintaqalarda muzlanmas hududlarda past haroratlarda ishlay oladi va nasosda pompa energiyasi yo'qotishlari past bo'lgani uchun juda afzal suyuqlik hisoblanadi.

So'vuq iqlimli mintaqalarda propilen glikol/suv aralashmasidan foydalanishning afzalliklari nimalar?

Bu aralashmalar suvga nisbatan qalinroq va etilen glikolli variantlarga qaraganda xavfsizroq. Ular past haroratlarga chidamli va namoyon bo'lgan qo'zg'aluvchanlik tufayli sovuq mintaqalarda, ayniqsa Shimoliy Amerika va Shimoliy Yevropada afzal tanlovdir.

Yuqori haroratli ilovalarda ishlatilishiga imkon beradigan silikon suyuqliklarining xususiyatlari nimalardir?

Silikon suyuqliklari ajoyib issiqlik barqarorligiga ega bo'lib, ular konsentrlangan quyosh termal tizimlari kabi yuqori haroratli ilovalarda ishlatilishiga imkon beradi. Shuningdek, silikon suyuqliklarning bug' bosimi past bo'lib, bu esa maksimal haroratlarda bosimni chiqarish aktivlanish ehtimolini kamaytiradi.

Issiqlik uzatish suyuqligini tanlashda tanlash me'yori mintaqaning iqlimiga qanday ta'sir ko'rsatadi?

Tizimning ishonchliligi va samaradorligini maksimal darajada oshirish uchun issiqlik uzatish suyuqliklaridan sovuq mintaqalarda muzlab qolishni oldini olish uchun, issiq mintaqalarda esa yuqori issiqlik barqarorligiga ega suyuqliklardan foydalanilishi kerak.