شريط ألومنيوم مرآة بأكسيد عاكس للطاقة الشمسية
سطح عاكس مصمم لتوجيه الطاقة
إن شريط الألمنيوم المرآة العاكسة للطاقة الشمسية ليس مجرد شريط معدني لامع. إنه سطح بصري مصمم لتوجيه ضوء الشمس نحو منطقة مستهدفة مع انعكاس متحكم فيه، ووزن منخفض، ومتانة طويلة الأمد في الهواء الطلق. في المجمعات الحرارية الشمسية، وأنظمة ضوء النهار، ومعدات الإضاءة الزراعية، ومنشآت الطاقة الشمسية المركزة، يساعد الشريط على تحويل ضوء الشمس المتاح إلى حرارة أو إضاءة قابلة للاستخدام.
ويأتي أدائها من تفاعل ثلاثة عناصر: ركيزة من الألومنيوم عالي النقاء، وسطح أملس بشكل استثنائي، وطبقة واقية بأكسيد. يوفر السطح المصقول انعكاسًا مرئيًا وشمسيًا عاليًا، بينما تعمل الأكسدة على تقوية مقاومة الأكسدة والرطوبة وبصمات الأصابع والتآكل الجوي الخفيف. هذا المزيج يجعل المادة مناسبة لتحويل مخزون اللفائف المسطحة إلى عاكسات منحنية، وقنوات مكافئة، ومكونات فتحات تهوية، وألواح بصرية دقيقة.
كيف يعمل النظام العاكس
يحتاج عاكس الطاقة الشمسية إلى القيام بأكثر من مجرد الظهور بمظهر لامع. يجب أن يعيد أكبر قدر ممكن من الإشعاع الساقط في الاتجاه المطلوب. يخلق سطح المرآة لشريط الألمنيوم المؤكسد انعكاسًا مرآويًا في الغالب، مما يعني أن أشعة الضوء تظل مركزة بدلاً من التشتت على نطاق واسع. بالنسبة للأنظمة الحرارية الشمسية، يسمح ذلك بتركيز الطاقة المنعكسة على أنبوب الاستقبال أو جهاز الامتصاص أو سطح نقل الحرارة.
تكون الطبقة المؤكسدة شفافة أو معدلة بشكل طفيف، مما يحافظ على الطابع العاكس للمعدن مع توفير حاجز أكسيد متحكم فيه. يشكل الألومنيوم أكسيدًا طبيعيًا في الهواء، لكن الأنودة الناتجة عن الإنتاج تخلق طبقة أكثر تجانسًا ومتانة. اعتمادًا على بيئة التشغيل، قد يتم إغلاق الفيلم لتقليل نشاط المسام وتحسين مقاومة العوامل الجوية.
بالنسبة للمصممين، القياس العملي ليس فقط الانعكاس الكلي ولكن أيضًا الانعكاس المرآوي. قد تظهر المادة انعكاسًا إجماليًا عاليًا بينما تنتج الكثير من التشتت المنتشر لعاكس التركيز. إن خشونة السطح المنخفضة، وتسطيح الملف المستقر، والقطع الدقيق، والحماية أثناء التشكيل كلها تؤثر على الكفاءة البصرية النهائية.
معلمات المواد النموذجية
يتم إنتاج شريط الألمنيوم المرآة المؤكسدة العاكس للطاقة الشمسية عادة من سلسلة الألومنيوم 1050، 1060، 1070، أو 1100. تحتوي هذه الدرجات على نسبة عالية من الألومنيوم، مما يوفر انعكاسًا ممتازًا، وسلوك التشكيل، والتوصيل الحراري، ومقاومة التعرض للعوامل الجوية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة ميكانيكية أعلى، يمكن النظر في سبائك سلسلة 3xxx أو 5xxx مختارة، على الرغم من أن السبائك عالية النقاء توفر عمومًا أداءً بصريًا أقوى.
| المعلمة | النطاق النموذجي أو المتطلبات |
|---|---|
| سبيكة | 1050، 1060، 1070، 1100، اختيار 3003 أو 5005 |
| حِدّة | يا، H12، H14، H16، H18، H22، H24 |
| سماكة | 0.20 ملم إلى 1.50 ملم |
| عرض | 20 ملم إلى 1600 ملم |
| القطر الداخلي للملف | 150 ملم، 300 ملم، 405 ملم، 508 ملم، أو على النحو المطلوب |
| الانتهاء من السطح | مرآة مشرقة، مرآة بأكسيد، مصقول بأكسيد |
| سمك الفيلم انوديك | عادة من 3 إلى 10 ميكرومتر، حسب المشروع |
| إجمالي الانعكاس الشمسي | في كثير من الأحيان 80٪ إلى 90٪ أو أعلى، اعتمادا على النهاية |
| الانعكاس المرآوي | يتم تحديده عن طريق المعالجة السطحية والهندسة وطريقة الاختبار |
| حماية السطح | ورق مشذّب، أو طبقة حماية، أو كليهما |
يجب أن تحدد المواصفات النهائية نطاق الطول الموجي المقصود، وهندسة العاكس، وطريقة التشكيل، ومناخ التثبيت، وممارسة التنظيف. لا يتطلب الشريط المستخدم في عاكس ضوء النهار الداخلي نفس تصميم الفيلم الأنودي الذي يتم تركيبه في المعدات الحرارية الشمسية الصحراوية المعرضة للأشعة فوق البنفسجية والرمال التي تحملها الرياح ودورات درجات الحرارة الكبيرة.
مزاج السبائك وسلوك التشكيل
غالبًا ما يكون اختيار درجة الحرارة هو القرار الخفي الذي يحدد ما إذا كانت اللوحة العاكسة تعمل بشكل جيد بعد التصنيع. ينحني الشريط الناعم على شكل حرف O بسهولة وهو مناسب للانحناء العميق أو تشكيل اللف أو المكونات ذات نصف القطر الصغير. ومع ذلك، يمكن أن يكون أكثر عرضة للتعامل مع العلامات وتغيير الشكل أثناء التجميع.
توفر درجات الحرارة H14 وH16 مزيجًا متوازنًا من الصلابة والقابلية للتشكيل. يتم اختيارها بشكل متكرر للعاكسات الشمسية المنحنية، ومجموعات ضوء النهار الشرائحية، والألواح المؤطرة. يوفر المزاج H18 صلابة أعلى ومقاومة محسنة للتشوه، ولكنه يتطلب نصف قطر انحناء أكبر وتحكمًا أكثر صرامة في التشكيل لمنع علامات الإجهاد السطحي.
بالنسبة للأسطح المؤكسدة المصقولة للغاية، يجب أن تكون أدوات التشكيل نظيفة وناعمة وخالية من الرقائق المعدنية. حتى الخدوش البسيطة يمكن أن تقاطع مسارات الضوء المنعكسة وتخلق عيوبًا مرئية عبر حقول التجميع الكبيرة. يجب أن يظل الفيلم الواقي في مكانه أثناء القطع والختم والثني والتجميع عندما تسمح ظروف العملية بذلك.
للحصول على خيارات الركيزة عالية النقاء، 1050 / 1060 شريط ألومنيوم يوفر السطوع والليونة ومقاومة التآكل المطلوبة عادة لإنتاج عاكس المرآة.
التركيب الكيميائي وتأثيره على الأداء
تؤثر كيمياء المعدن الأساسي على التوصيلية والانعكاسية وسلوك التآكل والاستجابة الميكانيكية. يتم التحكم في الحديد والسيليكون لأن المستويات الزائدة يمكن أن تقلل السطوع وتؤثر على تجانس السطح بعد التلميع أو الأكسدة. محتوى الألمنيوم العالي يدعم المظهر العاكس الأنظف وتكوين الأكسيد المستقر.
| العنصر % بالوزن | 1050 ألومنيوم | 1060 ألومنيوم |
|---|---|---|
| الألومنيوم، آل | 99.50 دقيقة | 99.60 دقيقة |
| السيليكون، نعم | 0.25 كحد أقصى | 0.25 كحد أقصى |
| حديد، ف | 0.40 كحد أقصى | 0.35 كحد أقصى |
| النحاس، النحاس | 0.05 كحد أقصى | 0.05 كحد أقصى |
| المنغنيز، من | 0.05 كحد أقصى | 0.03 كحد أقصى |
| المغنيسيوم، ملغ | 0.05 كحد أقصى | 0.03 كحد أقصى |
| الزنك، الزنك | 0.05 كحد أقصى | 0.05 كحد أقصى |
| التيتانيوم، تي | 0.03 كحد أقصى | 0.03 كحد أقصى |
| عناصر أخرى، كل منها | 0.03 كحد أقصى | 0.03 كحد أقصى |
يمكن أن تختلف الحدود الكيميائية قليلاً وفقًا للمعايير الحاكمة وممارسة المطاحن واتفاقية العميل. يجب أن تشير شهادات المواد إلى كيمياء الذوبان الفعلية عندما يكون لمشروع العاكس متطلبات بصرية أو تآكل صارمة.
المعايير والاختبار والتحكم في السطح
يمكن مواءمة الإنتاج مع ASTM B209 لألواح وأشرطة الألومنيوم، أو EN 485 للتفاوتات والخصائص الميكانيكية، أو مواصفات العميل ذات الصلة. يمكن تقييم الطلاءات المؤكسدة وفقًا لممارسات ISO 7599 أو EN 12373، خاصة عند التحقق من كتلة الطلاء أو سمك الفيلم أو جودة الختم أو مقاومة التآكل.
يمكن اختبار الأداء العاكس باستخدام طرق مثل ASTM E903 لقياسات امتصاص الطاقة الشمسية وانعكاسها ونفاذيتها. بالنسبة لتطبيقات ضوء النهار المعمارية، قد تكون أساليب ISO 9050 ذات صلة أيضًا. يجب تحديد زاوية الاختبار، ونطاق الطول الموجي، وحالة الدعم، وما إذا كان يتم قياس الانعكاس الكلي أو المرآوي قبل مقارنة النتائج من مواد مختلفة.
يشتمل برنامج الفحص الموثوق به عادةً على تحمل السُمك، وتحمل العرض، وحالة نتوءات الحافة، ومجموعة الملفات، وتموج السطح، وسمك الفيلم الأنودي، واتساق اللمعان، واختبار الانعكاس. بالنسبة لتركيز الطاقة الشمسية، يستحق تسطيح السطح اهتمامًا خاصًا. يمكن للشريط العاكس للغاية ذو التموج الزائد أن ينشر الأشعة المنعكسة بعيدًا عن جهاز الاستقبال ويقلل من خرج النظام.
تطبيقات خارج مجال المجمع
تعد عاكسات القطع المكافئ أحد التطبيقات البارزة، ولكن يتم استخدام المادة أيضًا في المواقد الشمسية المدمجة، وعاكسات تسخين المياه، ووحدات التجفيف بالطاقة الشمسية، والمكثفات المحمولة، وأنظمة إدارة ضوء الدفيئة، وعاكسات السقف، ووحدات الإنارة التي تعيد توجيه ضوء النهار إلى عمق المباني. كما أنها ذات قيمة في المنتجات الزخرفية الموفرة للطاقة حيث يلزم الحصول على مظهر مرآة متين دون تعرض الزجاج لخطر الوزن والكسر.
في البيئات الرطبة أو الساحلية أو الصناعية، يجب أن يتناسب اختيار السبائك وجودة الأكسدة مع التعرض للتآكل. للتطبيقات التي تتطلب قوة إضافية إلى جانب مقاومة موثوقة للتآكل، 5052 شريط ألومنيوم يمكن تقييمها بالنسبة للأجزاء العاكسة الهيكلية والإطارات والمكونات الداعمة بدلاً من الوجه البصري الأساسي عالي التركيز.
التعامل مع القيمة الانعكاسية على المدى الطويل
يمكن أن تفقد تشطيبات المرآة الأكثر تقدمًا الأداء بسبب سوء التعامل. يجب تخزين الملفات في ظروف جافة وجيدة التهوية وحمايتها من التكثيف. يجب تجنب ملامسة الأسمنت القلوي أو الماء الغني بالكلوريد أو المنظفات العدوانية أو الوسادات الكاشطة. يساعد التنظيف بقطعة قماش ناعمة ومياه نظيفة ومنظفات محايدة متوافقة على الحفاظ على السطح المؤكسد.
يمنح شريط الألمنيوم المرآة العاكسة للطاقة الشمسية للمصممين طريقًا عمليًا لأنظمة عاكسة أخف وزنًا وأكثر أمانًا وأكثر قدرة على التكيف. عندما يتم تحديد نقاء السبائك، والحالة المزاجية، والفيلم الأنودي، والاختبار البصري، وحماية التصنيع معًا، يصبح الشريط مكونًا نشطًا في التقاط الطاقة الشمسية بدلاً من مجرد سطح معدني مصقول.
