Rivestimento solare e collettori Blue Film: una svolta rivoluzionaria nella tecnologia di conversione solare termica

Introduzione

Nel campo dell'utilizzo del solare termico, le prestazioni del collettore determinano direttamente l'efficienza di conversione energetica dell'intero sistema. Rappresentante di spicco della nuova generazione di rivestimenti ad assorbimento selettivo, il rivestimento solare a film blu sta portando la tecnologia di raccolta solare termica a un nuovo livello. Questo nanorivestimento, ottenuto mediante l'avanzata tecnologia di sputtering magnetron, con le sue eccezionali prestazioni di conversione fototermica e la sua lunga durata, è diventato un materiale chiave per migliorare l'efficienza dei collettori solari. Questo articolo approfondirà i principi tecnici, le caratteristiche prestazionali dei rivestimenti solari a film blu e il loro valore applicativo nei collettori solari.

I. Principi e caratteristiche tecniche

Il rivestimento solare a film blu è un progetto che adotta una struttura a film multistrato. Controllando con precisione lo spessore e la composizione di ogni strato di materiale, raggiunge la funzione di assorbimento selettivo degli spettri solari. Il suo principio di funzionamento si basa sull'effetto di interferenza e sulla risonanza plasmonica superficiale, e può raggiungere un perfetto equilibrio tra elevato tasso di assorbimento e bassa emissività su un'ampia gamma spettrale.

Progettazione della struttura dello strato di pellicola

Un tipico rivestimento a film blu adotta una struttura a cinque strati: strato riflettente a infrarossi, strato assorbente, strato antiriflesso, strato di transizione e strato protettivo. Lo strato riflettente a infrarossi è solitamente realizzato in rame o acciaio inossidabile, che serve a riflettere la radiazione infrarossa. Lo strato assorbente è composto da cromo o nitruro di cromo ed è responsabile dell'assorbimento della radiazione solare. Lo strato antiriflesso adotta ossido di silicio o ossido di alluminio per ridurre la perdita di riflessione superficiale. Lo strato protettivo è realizzato con materiali resistenti alle intemperie per garantire la stabilità a lungo termine del rivestimento.

Caratteristiche prestazionali ottiche

Il tasso di assorbimento del rivestimento a film blu può raggiungere α≥0,95 e l'emissività è bassa fino a ε≤0,05. I parametri di prestazione ottica sono significativamente migliori rispetto a quelli dei rivestimenti tradizionali. Nello spettro solare standard AM1.5, la sua efficienza di conversione fototermica supera il 90%. La superficie del rivestimento presenta un colore blu intenso, che non solo appare elegante e generoso, ma, cosa ancora più importante, riflette la sua eccellente selettività ottica.

Prestazioni di stabilità termica

Dopo 1000 ore di test di invecchiamento ad alta temperatura a 300 °C, il tasso di degradazione delle prestazioni del rivestimento è inferiore al 5%. Dopo essere stato testato per 2000 ore in un ambiente umido e caldo a 85 °C e 85% di umidità relativa, il rivestimento non ha mostrato desquamazione o scolorimento, dimostrando un'eccezionale adattabilità ambientale. La resistenza alla nebbia salina raggiunge le 1000 ore senza corrosione, rendendolo adatto all'uso in zone costiere.

Ii. Processo di produzione e controllo di qualità

Processo di sputtering del magnetron

Il rivestimento a film blu viene preparato mediante un'avanzata tecnologia di sputtering magnetron. In un ambiente ad alto vuoto, controllando con precisione parametri quali la potenza di sputtering, la portata del gas e la temperatura del substrato, si ottiene una deposizione dello strato di film con precisione nanometrica. Questo processo garantisce la costanza dello spessore del rivestimento e l'uniformità della composizione, con una tolleranza di prestazione di ciascun lotto di prodotti controllata entro ±2%.

Processo di trattamento del substrato

La superficie del substrato viene sottoposta a molteplici processi di pretrattamento, tra cui sgrassaggio, decapaggio, passivazione, ecc., per garantire che l'adesione tra il rivestimento e il substrato raggiunga i massimi standard. La resistenza di adesione del substrato di alluminio trattato con la tecnologia di ossidazione a microarco può raggiungere il grado 1 (testato con il metodo della sezione trasversale).

Sistema di controllo qualità

Implementare un sistema completo di ispezione della qualità, che includa due collegamenti: monitoraggio online e ispezione offline. Il monitoraggio online consente il monitoraggio in tempo reale dello spessore e della composizione del film, mentre il rilevamento offline esegue test prestazionali completi, inclusi 28 indicatori come prestazioni ottiche, resistenza agli agenti atmosferici e resistenza meccanica, per garantire che ogni metro quadrato di rivestimento soddisfi i requisiti di progettazione.

Iii. Analisi del vantaggio prestazionale

Eccezionale efficienza di conversione fototermica

Rispetto al tradizionale rivestimento in cromo nero, l'efficienza termica del rivestimento a film blu aumenta di oltre il 15%. A parità di condizioni di illuminazione, la temperatura dell'acqua in uscita dal collettore con rivestimento a film blu aumenta di 8-12 °C e l'accumulo di calore del sistema aumenta di oltre il 20%. Soprattutto in ambienti a bassa temperatura, i suoi vantaggi prestazionali sono ancora più evidenti.

Durabilità di lunga durata

Test di invecchiamento accelerato dimostrano che la durata del rivestimento in pellicola blu può superare i 25 anni. Nell'ambiente di utilizzo reale, dopo 10 anni di test di esposizione all'aria aperta, il tasso di assorbimento del rivestimento è diminuito solo del 2,3%, l'emissività è aumentata dello 0,8% e il tasso di degradazione delle prestazioni è risultato di gran lunga inferiore ai requisiti standard del settore.

Buoni vantaggi economici

Sebbene l'investimento iniziale sia superiore del 30-40% rispetto ai rivestimenti tradizionali, grazie alla maggiore efficienza e alla maggiore durata, il periodo di ammortamento si riduce di 2-3 anni. Durante l'intero ciclo di vita, può generare oltre il 30% di energia termica in più e aumentare i benefici economici complessivi di oltre il 50%.

Iv. Campi di applicazione e analisi dei casi

Applicazione dei collettori piani

Nel campo dei collettori piani, il rivestimento a film blu è diventato una configurazione standard per i prodotti di fascia alta. Dopo che un noto marchio di collettori piani ha adottato il rivestimento a film blu, la sua efficienza istantanea è aumentata all'83,5%, ovvero il 12% in più rispetto a quella dei prodotti tradizionali. La temperatura di uscita del prodotto può superare i 95 °C, soddisfacendo i requisiti di riscaldamento industriale.

Applicazione dei collettori a tubi sottovuoto

Nei collettori a tubi sottovuoto, il rivestimento a film blu viene applicato alla superficie esterna dei tubi che assorbono il calore, migliorando significativamente l'efficienza di raccolta del calore. Un progetto specifico ha adottato collettori a tubi sottovuoto a film blu, raggiungendo un'efficienza del sistema del 68%, superiore del 15% rispetto ai prodotti tradizionali, e il periodo di ammortamento è stato ridotto a 4 anni.

Sistema integrato fotovoltaico e solare termico

Nel sistema fotovoltaico/termico, il rivestimento a film blu viene utilizzato per migliorare l'efficienza di assorbimento del calore, ottimizzando al contempo il design per garantire che la temperatura di esercizio dei moduli fotovoltaici non diventi troppo elevata. I dati di un progetto dimostrativo mostrano che il sistema fotovoltaico/termico con rivestimento a film blu ha un'efficienza complessiva del 75%, ovvero il 20% in più rispetto a quella di un sistema tradizionale.

Settore del riscaldamento industriale

Nel campo del riscaldamento industriale, i collettori con rivestimento a film blu possono generare vapore a media temperatura superiore a 120 °C, soddisfacendo le esigenze di riscaldamento di settori come la lavorazione alimentare e la stampa e tintura tessile. Un'azienda tessile ha installato un sistema di raccolta del calore a film blu di 5.000 metri quadrati, risparmiando 2 milioni di yuan all'anno sui costi del vapore.

V. Guida all'installazione e alla manutenzione

Requisiti tecnici di installazione

È necessario prestare particolare attenzione alla protezione della superficie del rivestimento durante l'installazione per evitare graffi e contaminazioni. Gli strumenti di installazione devono essere dotati di attrezzature specifiche per garantire che il rivestimento non venga danneggiato. L'angolo di installazione deve essere regolato con precisione per garantire l'angolazione ottimale della luce solare.

Specifiche di manutenzione giornaliera

Pulire regolarmente la superficie del collettore. Si consiglia di pulirla una volta ogni trimestre. Utilizzare materiali morbidi e detergenti neutri. Evitare l'uso di detergenti fortemente acidi o alcalini. Controllare le condizioni superficiali del rivestimento e intervenire tempestivamente su eventuali anomalie.

Metodo di monitoraggio delle prestazioni

Implementare un sistema completo di monitoraggio delle prestazioni e testare regolarmente l'efficienza del collettore. L'uniformità del rivestimento è stata rilevata tramite termocamera a infrarossi e le variazioni delle proprietà ottiche sono state misurate tramite spettrofotometro. È stata inoltre predisposta una documentazione delle apparecchiature per registrare la cronologia della manutenzione e i dati sulle prestazioni.

Vi. Tendenze dello sviluppo tecnologico

Direzione dell'innovazione dei materiali

Sviluppare nuovi tipi di nanocompositi per migliorare ulteriormente il tasso di assorbimento e ridurre l'emissività. Sviluppare rivestimenti intelligenti adattivi in ​​grado di regolare automaticamente le proprie caratteristiche di radiazione in base alla temperatura ambiente. Ricercare processi di preparazione a basso costo per ridurre i costi di produzione.

Direzione dell'ottimizzazione del processo

Sviluppare una tecnologia di produzione continua roll-to-roll per migliorare l'efficienza produttiva. Ricercare processi di preparazione a bassa temperatura per adattarsi a più tipi di substrati. Ottimizzare la progettazione strutturale del sistema di film per migliorare la stabilità termica del rivestimento.

Direzione di espansione dell'applicazione

Sviluppare rivestimenti colorati adatti all'integrazione architettonica per soddisfare i requisiti estetici. Ricercare tecnologie di rivestimento flessibili per substrati ed espandere i campi di applicazione. Sviluppare rivestimenti autopulenti anti-inquinamento per ridurre i costi di manutenzione.

Vii. Standard di qualità e certificazione

Requisiti standard internazionali

È conforme ai requisiti della norma internazionale ISO 22975-3. Certificato da Solar Keymark per garantire prestazioni e qualità del prodotto. Soddisfa i requisiti della direttiva sulla protezione ambientale RoHS dell'UE e non contiene sostanze nocive come i metalli pesanti.

Standard di test del settore

Ha superato il test di nebbia salina di 1000 ore e ha raggiunto il massimo livello di resistenza alla corrosione. Ha superato il test di calore umido di 2000 ore e ha un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici. Ha superato 10.000 test di shock termico e ha un'eccellente resistenza agli shock termici.

Sistema di controllo qualità

Implementare il sistema di gestione della qualità ISO 9001. Implementare un sistema di tracciabilità della qualità per l'intero processo. Implementare un sistema completo di assistenza post-vendita.

VIII. Prospettive e opportunità di mercato

Intensità del sostegno politico

I governi di tutto il mondo stanno promuovendo con vigore l'utilizzo di energie rinnovabili. L'utilizzo del solare termico è stato integrato negli standard obbligatori per il risparmio energetico negli edifici. È necessario prevedere incentivi fiscali e politiche di sovvenzionamento.

Analisi della domanda di mercato

C'è una forte domanda di ristrutturazioni a risparmio energetico nel settore industriale. Promozione di standard di bioedilizia nel settore edile. Esiste un enorme potenziale per la sostituzione di fonti energetiche pulite nelle aree rurali.

"Prospettive di opportunità di sviluppo"

Si prevede che le dimensioni del mercato cresceranno del 50% durante il periodo del "14° Piano Quinquennale". Il progresso tecnologico ha portato a una continua riduzione dei costi. I campi di applicazione emergenti sono in continua espansione.

Conclusione

In quanto materiale fondamentale per la tecnologia di utilizzo dell'energia solare termica, il rivestimento solare a film blu sta guidando l'intero settore verso un'elevata efficienza ed efficacia a lungo termine. Le sue prestazioni eccezionali e i significativi vantaggi economici lo rendono la tecnologia preferita per l'ammodernamento e la sostituzione dei collettori solari. Grazie al continuo progresso della tecnologia dei materiali e alla costante ottimizzazione dei processi di preparazione, i rivestimenti a film blu sono destinati a svolgere un ruolo significativo in una gamma più ampia di settori e a fornire un contributo importante alla transizione energetica globale e agli obiettivi di riduzione delle emissioni di carbonio. 

Suggeriamo a investitori e utenti di prestare molta attenzione ai parametri prestazionali e alla certificazione di qualità del rivestimento quando scelgono un sistema di raccolta solare termico, e di selezionare collettori ad alta efficienza con rivestimento a film blu per garantire il miglior ritorno sull'investimento e la migliore esperienza utente. Per maggiori dettagli tecnici o informazioni sui prodotti, non esitate a contattare il nostro team tecnico professionale. Vi forniremo supporto tecnico e soluzioni complete.