ЦСП – технические характеристики, применение

Перед тем как ознакомиться с характеристиками и способами применения данного материала, напомним: ЦСП – цементно-стружечные плиты, отличающиеся особой экологичностью. Эти плиты лучше всего подойдут для создания безопасного для здоровья человека дома. Цементно-стружечные плиты обладает целым ассортиментом достоинств: негорючие, экологически чистые, а также его относят к группам стройматериалов, применяемых в технологиях так называемого «сухого монтажа».

Внешне ЦСП представляют собой идеально гладкие плиты, вписывающиеся в любой интерьер и дизайн.

Изготовление цементно-стружечные плиты

ЦСП делают из проверенного временем сырья — из древесной стружки и цемента, к которым добавляют определенную долю химических модификаторов, минерализующих древесную стружку. Именно минерализация древесной стружки делает их устойчиво к гниению и эрозии. Минерализация трансформирует стружку в состояние, в котором она способна сопротивляться погодным условиям, химикатам, насекомым, огня, грибкам, грызунам, гнили и влаге.

В их состав входят:

1. Тонкие листы стружки хвойных пород — 24%.
2. Портландцемент – 65%.
3. Химические вещества, связывающие эти два компонента – 4%.
4. Вода – 9%.

Все эти вещества смешиваются вместе, а затем спрессовываются.

В химических добавках и заключён главный секрет универсальности ЦСП. Они снижают вредное воздействие цемента на древесину и придают этому материалу массу достоинств, превращая стружку в особый минерал.

Преимущества ЦСП

Плюсов у таких плит достаточно для того, чтобы выбрать её для отделки помещений:

• Экологичность. Основу плит составляют натуральные материалы, а химический состав не выделяет веществ, ядовитых или опасных для человека в процессе эксплуатации.
• Небывалая прочность. ЦСП идеально подходит как для отделки пола, так и для отделки потолка.
• Влагостойкость. Она равна влагостойкости каменных материалов. Поэтому плиты можно применять в помещениях и низкой, и высокой влажности.
• Морозостойкость. При частой разморозке и заморозке не меняет своей формы и размера.
• Режется, как OSB плиты.
• Звукоизоляция. Идеально подойдут для отделки стен в тех местах, где слишком шумно. Эффективно гасят посторонние звуки.
• Огнеупорный. Плиты стойко переносят высокие температуры.
• Устойчивость к грибкам, плесени и гниению.
• Грызуны и насекомые равнодушны к этому материалу, так что от них плиты не пострадают.
• Сочетаются с большинством отделочных материалов.
• Низкая стоимость.

При таком солидном перечне достоинств, ЦСП имеет хоть и малочисленные, но существенные недостатки.

Минусы ЦСП

К недостаткам плит можно отнести:

• Большой вес. Такую плиту тяжело транспортировать на верхние этажи и кровлю. Вес средней плиты колеблется от 73 до 85 килограмм.
• Если положить листы на неровную поверхность, то они могут треснуть, как каменные листы. Если хотите этого избежать, то убедитесь, что пол, стены, потолки идеально ровные.
• Низкая прочность на изгиб. Такой материал не подходит для строительства арок или сооружений, имеющих изогнутые линии.

Технические параметры

Размерный ряд цементно-стружечных плит включает в себя плиты:

• Длиной от 2,7 до 3,2 метра. Обычно закупаются 3-х метровые плиты.
• Шириной 1,25 метра.
• Толщиной от 8 до 36 миллиметров. Чаще всего использую плиты 10, 16 и 20 миллиметров.

Толщина и длина влияют на вес плиты. С увеличением толщины, увеличивается значение веса плиты. Например, 8-миллиметровая плита имеет вес 36,45 килограмм, а 36-миллиметровая – 194,4 килограмма.

 Другие технические показатели следующие:

• Плотность от 1100 до 1400 кг/м³. Она зависит от уровня влажности.
• Прочность – на изгиб 9-12 Мпа, на растяжение – 0,4 Мпа. Вот почему ЦСП не годятся для строений с изогнутой формой. Но цементно-стружечные плиты прекрасно подвержены продольной деформации.
• Стандартная влажность – 9%.
• Паропроницаемость — 0,03 мг/(м·ч·Па). То есть пористый материал этих плит «дышит», что можно отнести к достоинствам ЦСП.
• Теплопроводность — 0,26 Вт/(м·К). Она гораздо выше, чем у кирпича или бетона.

Теперь рассмотрим, где применяют плиты с данных перечнем свойств.

Виды ЦСП и их применение

Важно помнить, что существует два вида цементно-стружечных плит. Это гладкие и шероховатые плиты.

Гладкие — хороши для внутренней отделки комнат. На них хорошо держатся обои, ложится акриловая краска, укладывается плитка, линолеум, ламинат, ковролин. Используя их, можно создать идеально ровное помещение, напольное покрытие. Они подходят для облицовки ванных комнат, так как обычно пропитаны веществом, защищающим от влаги.

Шероховатые – идеальны для внешней облицовки зданий. С их помощью легко выровнять стены, создать кровельный пирог, опалубки. Из них изготавливают сэндвич-панели, которые могут служить для создания тропинок и дорожек.

Также из ЦСП можно возводить заборы, сооружать мебель, поддоны и крупные складские конструкции.

Применение ЦСП во внутренней отделке сооружений

Благодаря таким качествам, как огнестойкость (может противостоять пламени в течение 50 минут), влагостойкость и удобство в работе (легко режется, хорошо вбиваются гвозди и вкручиваются саморезы) ЦСП – отлично подходит для внутренней отделки зданий. Из них получаются отличная черновая обшивка для стен или каркаса, межкомнатные перегородки, изолирующие звук. Но ЦСП обычно скупают для отделки пола. Остановимся на этом процессе подробней:

1. Сначала нужно уравнять и проверить поверхность, которую собираетесь покрывать ЦСП. Все неровности необходимо устранить – зашпаклевать или заделать цементным раствором, если опора бетонная. Если земляная (делается на первом этаже дома), то необходимо создать насыпную подушку из песчано-гравийной смеси толщиной около 20 см.
2. На опорные кирпичные столбы укладывают гидро- и звукоизоляцию.
3. Сверху укладываются лаги (деревянные бруски 5 * 8 см) на расстоянии друг от друга от 0,5 до 1 метра.
4. На них монтируется тонкие ЦСП.
5. Поверх тонких плит прокладывают гидроизоляцию и утеплитель. Этот слой лучше сделать уже лаги на 2-3 сантиметра, чтобы создать вентиляционный зазор.
6. Затем покрывают ЦСП, закрепляя их саморезами с потайными головками. Толщина плиты должна быть не более 20 миллиметров, если вы делаете пол для жилых помещений. Для складских – подойдут плиты толщиной 24-36 миллиметров.

Таким образом, вы получите тёплый и прочный пол, который прослужит вам не один десяток лет. Но ЦСП можно применять не только внутри, но и снаружи дома.

Применение ЦСП для внешней отделки сооружений

Листы ЦСП невероятно удобны для внешней отделки строений. Они морозостойкие, сохраняют тепло и не повреждаются при взаимодействии с влагой. И можно использовать плиты абсолютно любой толщины. Кроме того, их легко покрасить или покрыть штукатуркой. Однако поверхность плит в этом не нуждается.

Обычно на стены набивают маяки, поверх которых просто укладывают цементно-стружечные плиты. 

Для заделки стыков применение шпатлевки недопустимо. Лучше для этих целей использовать герметик. Он не трескается и подстраивается под действие атмосферных осадков.

Интересно смотрятся дома, стены которых облицованы ЦСП под кирпич. Сейчас существует и другая декоративная отделка этих плит. Выглядит такой дом великолепно, а затрат трудовых и финансовых ресурсов потребует минимальных.

ЦСП также используют для создания опаблуки много— или одноразового пользования. Такие плиты не дают влаге проникать в дом, что предотвращает появление сырости благодаря хорошей влагостойкости. 

Как было сказано выше, из цементно-отделочных плит изготавливают сэндвич-панели. Они обладают высокой жёсткостью, что позволяет улучшить жёсткость конструкции в целом. Из них можно в короткие сроки собрать дом с хорошей теплоизоляцией. Трудности могут возникать лишь из-за огромного веса таких плит. Имея толщину 36 миллиметров, они весят 400 килограмм.

Так что же можно построить из цементно-стружечных плит?

• контейнер для компоста;
• ограждения;
• жилые сборные дома;
• потолка;
• туалеты;
• столешницы;
• сэндвич-панели несъемную опалубку в монолитных зданиях;
• пол;
• подоконники;
• теплый пол;
• погреба;
• перегородки пожаробезопасные и звукоизоляционные;
• короба вентиляции;
• собачьи будки;
• строительные блоки;
• дорожки;
• двери;
• ангары.

Проанализировав написанное выше, можно с полной уверенностью сказать, что цементно-стружечные плиты — это экономический перспективный материал, совокупными свойствами которого ни один материал на современном строительном рынке не обладает.

 В магазине «Ремонстр» вы сможете приобрести данный листовой материал по выгодной цене и на выгодных условиях.

Вам могут понравиться

ЦСП 10 мм (3,2х1,25 м)

ЦСП 12 мм (3,2х1,25 м)

Плита ЦСП: характеристики, применение, размеры, вес

Листовые строительные материалы используются во многих видах строительных работ, которые принято называть «сухими». Один из таких материалов — плита ЦСП. Это прочный материал, который можно использовать при строительстве каркасных домов и хозпостроек, для внутренних и наружных отделочных работ. 

Содержание статьи

• 1 Что такое плита ЦСП
• 2 Область применения
  • 2.1 Объекты для использования ЦСП
  • 2.2 Для отделочных наружных и внутренних работ
• 3 Характеристики и свойства
  • 3.1 Плотность и масса
  • 3.2 Тепловое и влажностное расширение
  • 3.3 Прочностные показатели и особенности монтажа
  • 3. 4 Пожароопасность и морозостойкость
  • 3.5 Звукоизолирующие своства
  • 3.6 Эксплуатационные характеристики
• 4 Размеры и масса
• 5 Способы крепления
• 6 Методы обработки и отделки

Что такое плита ЦСП

Цементно-стружечная плита (ЦСП) — листвой строительный материал, который делают из высококачественного цемента (портландцемент), смешанного с тонкой длинной древесной щепой (по ГОСТу 26816 толщина щепы 0,2-0,3 мм, длина от 10 мм до 30 мм). В состав добавляют сульфат алюминия и жидкое стекло. При замесе добавляется вода (около 8% от общей массы). Полученная субстанция формуется в виде плит, прессуется.

Плита ЦСП — листовой строительный материал для внутренних и наружных работ

Некоторые производители плиты ЦСП делают из нескольких слоев. Они отдельно замешивают составы с более мелкой и более крупной щепой. Смесь с крупной щепой используется для внутренних слоев, придает большую прочность. Из состава с более мелкой щепой формируются наружные слои, что делает ее поверхность более гладкой. Сложенный «пирог» поступает в пресс, в результате формируется монолитная плита ЦСП с улучшенными характеристиками.

Это плиты ЦСП для наружной отделки фасадов

Стоит также сказать, что есть шлифованные и нешлифованные плиты ЦСП. Шлифованные можно использовать для внутренней или наружной отделки в тех работах, после которых сразу могут следовать отделочные работы. Также есть отделочные плиты ЦСП, на одной из поверхностей которой сформирован отделочный слой в виде каменной или кирпичной кладки, декоративной штукатурки и т.д.

Область применения

ЦСП, в основном, используют в технологиях «сухого» монтажа. Они хороши при строительстве каркасных домов, так как не выделяют вредных веществ, имеют высокую прочность, малогорючи, во время пожара выделяют малое количество дыма, не распространяют огонь. Имея высокую механическую прочность, они повышают жесткость каркасных конструкций. Все это делает каркасные дома, обшитые ЦСП, более безопасными и надежными.

Цементно-стружечные плиты используются для строительства, отделки

Объекты для использования ЦСП

Листовой ЦСП может применяться при строительстве следующих объектов:

• Каркасные жилые дома до 3-х этажей включительно.
• Промышленные, офисные здания.
• Гостиничные комплексы.
• Детские сады, школы.
• Лечебные учреждения.
• Спортивные залы.
• Склады, ангары.

Недостаток: плита ЦСП имеет значительную массу (в несколько раз тяжелее ОСБ), что повышает требования к фундаменту. Солидный вес также становится проблемой при подъеме на второй этаж — нужны помощники и леса или подъемная техника (хотя бы лебедка). Еще один недостаток ЦСП — низкая стойкость к изгибающим нагрузкам. Этим и ограничивается область их применения — они кладутся на основание, в местах с малой изгибающей нагрузкой или должны монтироваться вертикально.

С использованием ЦСП строят каркасные дома

Стойкость к атмосферным воздействиям и повышенной влажности, грибкам и бактериальным поражениям, позволяет использовать цементно-стружечные листы при строительстве хозпостроек: сараев, уличных туалетов, гаражей погребов.

Для отделочных наружных и внутренних работ

Еще одна область применения цементно стружечных плит — выравнивание пола, стен. По сравнению с другими материалами плита ЦСП имеет лучшие звукоизоляционные характеристики, не подвержена воздействию грибков, хорошо переносит климатические влияния. Поэтому часто используются при создании вентилируемых фасадов.

Примеры использования ЦСП в строительстве и отделке частных домов

Для внутренней отделки плиты ЦСП могут использоваться для следующих работ:

• Звукоизолированные и огнестойкие перегородки и стены.
• Внутренняя облицовка помещений любого назначения (жилых и нежилых, в том числе с повышенной влажностью).
• Подоконники.
• Черновой пол.
• Потолки.

Положительный момент в том, что есть цементно-стружечные плиты шлифованные и нешлифованные. Шлифованные имеют абсолютно гладкую поверхность. При их использовании можно только заделать швы и затем красить, клеить обои, использовать другие способы отделки.

Характеристики и свойства

Плита ЦСП — относительно новый материал, пока не слишком широко используемый в частном строительстве. Все потому что не все представляют как он себя ведет в долгосрочной перспективе. Чтобы понять, хорош он или нет для ваших целей, необходимо знать обо всех свойствах.

Плотность и масса

Плотность ЦСП 1100-1400 кг/м³. Высокая плотность придает каркасным конструкциям повышенный уровень жесткости. Если используется этот материал для внутренних отделочных работ, такие стены имеют достаточную несущую способность, чтобы удержать полки, шкафчики и другие достаточно тяжелые предметы.

Удельное сопротивление выдергиванию саморезов из плиты ЦСП

Материал достаточно плотный и тяжелый. Один лист высотой 2700 мм — в зависимости от толщины — весит от 37 кг и до 164 кг. Это делает неудобной обшивку второго этажа и выше. Это можно считать недостатком.

Тепловое и влажностное расширение

Для строительства еще важна такая характеристика, как линейное расширение при изменениях влажности и температуры. Для плиты ЦСП оно присутствует, но является небольшим. При расположении плит одна возле другой, между ними рекомендовано оставлять зазор в 2-3 мм. При установке второго ряда (по высоте) рекомендованный зазор — 8-10 мм.

• Нормальная влажность при продаже — 9% (±3%).
• Невысокое водопоглощение позволяет использовать этот тип материала для наружной отделки, для обшивки стен в помещении с повышенной влажностью. При нахождении в воде в течение 24 часов предел увеличения толщины — не более 1,5%. То есть, при намокании они почти не меняют размеры.

Что еще стоит знать: при погружении в воду размеры меняются незначительно — 2% по толщине и 3% по длине. Если материал сделан согласно технологии, то даже при длительном нахождении на улице под открытым небом, он годами не меняется.

Прочностные показатели и особенности монтажа

Цементно-стружечные плиты плохо переносят изгибающие деформации, но имеют очень высокую прочность при продольных нагрузках. Потому их используют для монтажа на вертикальные поверхности. Класть их на лаги производители не рекомендуют, а вот при укладке на черновой пол или черновую стяжку материал ведет себя стабильно. Так как плита ЦСП не боится попадания воды, ее можно укладывать на пол в помещениях с повышенной влажностью.

Модуль упругости:

• при сжатии и изгибе 2500 МПа;
• на растяжение — 3000 МПа;
• при сдвиге — 1200 МПа.

Если ЦСП Монтируется на каркас, необходима обрешетка с шагом не менее 60 см. При монтаже крепеж устанавливается с шагом 20 см. Саморезы ставим не только по периметру, но и по промежуточным рекам обрешетки. В этом случае на плиту ЦСП можно клеить плитку (грунтовка, после ее высыхания — не клеевой состав можно укладывать плитку).

Пожароопасность и морозостойкость

Плита ЦСП относится к трудносгораемым материалам, по поверхности огонь не распространяется, при сгорании токсичные или вредные газы не выделяются. Предел огнестойкости (способность сдерживать огонь) — 50 мин. Это значит, что материал разрушится после 50 минут нахождения в огне.

Высокая морозостойкость — снижение прочности после 50 циклов заморозки/разморозки не более 10%, что позволяет использовать материал для строительства домов даже в условиях Крайнего Севера. Срок эксплуатации этого материала на улице — 50 лет.

Сравнение ЦСП и ОСБ по горючести

Именно эти свойства делают ЦСП более предпочтительным материалом в каркасном домостроении. Строение получается более надежным с точки зрения пожарной безопасности.

Звукоизолирующие своства

Плита ЦСП имеет неплохие звукоизоляционные характеристики и может использоваться при обшивке наружных или внутренних стен:

• снижение уровня воздушных шумов для плиты толщиной 10 мм — порядка 30 дБ, для 12 мм — 31 дБ;
• снижение уровня ударных шумов при плитах, уложенных на железобетонное перекрытие — при толщине 20 мм составляет 16 дБ, при толщине 24 мм — 17 дБ;

При использовании дополнительных промежуточных слоев ударные шумы становятся тише еще на 9-10 дБ. То есть, каркасные стены, обшитые плитами ЦСП, задерживают достаточное количества звуков чтобы дом был тихим.

Лучшая комбинация — сочетание цементно-стружечной плиты и минеральной ваты. Минеральная вата также служит в качестве утеплителя, так как из-за однородности ЦСП имеет небольшое тепловое сопротивление (не является теплоизоляционным материалом).

Эксплуатационные характеристики

Плитам ЦСП присуща высокая паропроницаемость — 0,03 — 0,23 мг/(м·ч·Па). Это примерно на том же уровне, что и у натуральной древесины. При правильном подборе пирога обшивки стен, в помещениях влажность будет регулироваться естественным путем.

Кроме того, плита ЦСП имеет высокую устойчивость к гниению. Происходит это за счет естественного процесса образования гидроксида кальция, который образуется при превращении цемента в бетон и защелачивает материал так, что он становится неблагоприятной средой для обитания грибков, насекомых и гнилостных бактерий.

Размеры и масса

При закупке материалов для строительных и отделочных работ важны такие характеристики как размеры и масса материала. Листы ЦСП выпускаются двух размеров: при ширине 1250 мм длина может быть 2700 или 3200 мм. При этом толщина плит ЦСП может быть 8, 10, 12, 16, 20, 24, 36 мм.

Плита ЦСП: область применения в зависимости от толщины

Понятное дело, чем толще плита, тем больше ее масса. Примерные значения массы приведены в таблице (у разных производителей могут быть отклонения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения массы).

Вес цементно-стружечных плит в зависимости от размеров и толщины

Еще могут понадобиться такие параметры:

• площадь одного листа:
  • 1250*2700 — 3,375 м²;
  • 1250*3200 — 4,0 м²;
• вес кубометра ЦСП — 1300-1400 кг.

Лист ЦСП представляет собой однородный монолитный материал без воздушных вкраплений, что объясняет высокую теплопроводность материала. Это надо учитывать при разработке пирога утепления. Материал хорошо клеится с древесиной, полимерами и металлом, так что при строительных работах он удобен.

Способы крепления

Плита ЦСП может крепиться при помощи гвоздей или саморезов. При монтаже на каркас, плиты должны монтироваться строго вертикально.

Область применения цементно-стружечных плит в частном строительстве

Для крепления цементно-стружечных плит можно использовать:

• Оцинкованные винтовые гвозди диаметром от 2,5 мм. Длина подбирается в зависимости от толщины листа и всего пирога. Ущемленная часть гвоздя должна быть не менее двойной толщины плиты, но не менее 10 диаметров гвоздя.
• Шуруп и саморезы с предварительным засверливанием отверстий под головки. Длина выбирается по тому же принципу.

При монтаже плит ЦСП необходимо строго следить за количеством и порядком установки крепежа: материал имеет большую массу, так что крепеж надо устанавливать не менее рекомендованных величин. Расстояние между гвоздями или саморезами зависит от толщины плиты и указано в таблице.

Как и с какой частотой устанавливать крепеж при монтаже ЦСП

Каждый лист цементно-стружечной плиты фиксируется по периметру, отступив определенное расстояние от кромки листа. Частота установки вдоль длинной и короткой стороны листа одинаковая, но зависит от толщины материала. Кроме того есть еще промежуточное крепление — посередине высоты. Тут частота установки саморезов или гвоздей в два раза реже чем по периметру.

Методы обработки и отделки

Несмотря на то что цементно стружечная плита намного прочнее ДСП, обрабатывается она теми же инструментами: фрезером, пилой, электролобзиком. Разница в том, что использовать надо более прочные пилки.

Для сверления рекомендуется использование сверла с твердым наконечником. Использовать можно как ручную, так и электрическую дрель. Шлифовать этот материал не рекомендуется, так как при этой работе снимается верхний слой, что увеличивает водопоглощение. Но при стыковке иногда возникает необходимость выравнивания высоты. В этом случае можно использовать шлифовальные машины любого типа. Рекомендуемое зерно наждачной бумаги — №16-25.

Швы при монтаже плит ЦСП

Обратите внимание, что для того чтобы швы между плитами не трескались, при внутренней отделе шов должен быть не менее 4 мм, при наружной — не менее 8 мм. Расстояние большое, может закрываться специальными рейками (обычно используется при наружной отделке) или при помощи эластичной ленты или герметика.

В качестве финишной отделки плита ЦСП может быть покрашена или покрыта штукатуркой. При наружной отделке стыки между плитами часто просто прокрашивают, оставляя их незаделанными. Еще вариант — использование алюминиевой профильной накладки, которая подчеркивает швы. Также можно закрыть шов нащельной рейкой.

Как заделать шов между плитами ЦСП при наружной или внутренней отделке

Для внутренней отделки шов заполняют герметиком, который после высыхания сохраняет эластичность. После этого можно штукатурить. Второй вариант — прокладка специального эластичного шнура, поверх которого снова-таки наносится эластичная штукатурка.

Жидкие теплоносители, используемые для систем концентрированной солнечной энергии

Мы очень ценим вашу поддержку!

Системы концентрированной солнечной энергии (CSP) используют зеркала или линзы для концентрации большого участка солнечного света на небольшом участке.

Этот концентрированный свет затем используется в качестве источника тепла для электростанции. Системы CSP могут использоваться для выработки электроэнергии, производства технологического тепла или обеспечения охлаждения.

Для передачи тепла от концентрированного солнечного света туда, где оно будет использоваться, используется теплоноситель (HTF). Теплоноситель циркулирует через солнечный коллектор, где нагревается солнцем, а затем поступает в теплообменник, где передает свое тепло воде или другой жидкости.

Горячая вода или жидкость затем производит пар, который приводит в действие турбину для выработки электроэнергии.

Существует несколько различных типов теплоносителей, которые можно использовать в системах CSP, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Какими свойствами должен обладать жидкий теплоноситель?

HTF (жидкий теплоноситель) должен обладать рядом свойств, чтобы его можно было использовать в системе CSP.

HTF должны быть тщательно спроектированы, чтобы легко передавать тепло, работать в желаемом диапазоне температур, хорошо циркулировать в ограниченном пространстве и подходить для использования с защитными материалами.

Вот как будет выглядеть идеальный HTF:

Высокая проводимость для улучшения теплопередачи

Теплоноситель должен иметь высокую теплопроводность, чтобы легко передавать тепло от солнечного коллектора к теплообменнику. Высокая теплопроводность означает, что HTF может быстро и эффективно передавать тепло.

Это важно, потому что HTF должен передавать тепло от солнечного коллектора к теплообменнику, когда жидкость движется с высокой скоростью.

Низкая вязкость для снижения потерь давления жидкости и необходимой мощности перекачки

HTF должна иметь низкую вязкость, чтобы уменьшить потери давления жидкости и необходимую мощность перекачки. Низкая вязкость означает, что HTF может легко течь и не требует много энергии для прокачки через систему.

Это важно, потому что теплоноситель должен легко циркулировать через солнечный коллектор и теплообменник.

Низкое рабочее давление для минимизации толщины стенки трубы, снижения температурных градиентов и деформации стенки.

HTF должен иметь низкое рабочее давление, чтобы минимизировать толщину стенки трубы.

Уменьшает градиенты температуры и напряжения на стене. Теплообменники обычно изготавливаются из металлических трубок с тонкими стенками, поэтому важно, чтобы теплоноситель мог циркулировать по системе, не вызывая чрезмерной нагрузки на стенки.

Обеспечивает прямое накопление тепла с высокой теплоемкостью.

HTF должен обладать высокой теплоемкостью, чтобы обеспечить прямое накопление тепла. Это означает, что HTF может хранить большое количество тепловой энергии, которую можно использовать для выработки электроэнергии даже при отсутствии солнечного света.

Это важно, поскольку позволяет системе CSP вырабатывать электроэнергию круглосуточно, даже ночью или в пасмурные дни.

Широкий диапазон рабочих температур

Хороший теплоноситель должен работать в широком диапазоне температур. Это означает, что HTF можно использовать в различных системах CSP, от низкотемпературных систем, в которых в качестве теплоносителя используется вода, до высокотемпературных систем, в которых используется расплавленная соль.

Это важно, поскольку позволяет использовать HTF в различных системах CSP.

Низкая температура плавления для устранения замерзания в полевых условиях и необходимости использования дорогостоящих компонентов обогрева в воздуховодах.

Низкая температура плавления важна для ГТФ, используемых в высокотемпературных системах CSP. Это означает, что HTF можно использовать в системах, в которых в качестве теплоносителя используется расплавленная соль.

Расплавленная соль имеет высокую температуру плавления, поэтому HTF с низкой температурой плавления необходим для передачи тепла от солнечного коллектора к теплообменнику.

Высокая термическая стабильность

Высокая термическая стабильность важна для ВТФ, используемых в высокотемпературных системах CSP. Это означает, что HTF может выдерживать высокие температуры, присущие этим системам.

Системы CSP могут нагреваться до температуры более 1000 градусов Цельсия, поэтому важно, чтобы HTF выдерживал эти температуры без разрушения.

Низкая летучесть для минимизации потерь

По мере циркуляции теплоносителя по системе он будет контактировать с горячим солнечным коллектором. HTF должен иметь низкую волатильность, чтобы минимизировать потери. Летучесть – это склонность жидкости к испарению при высоких температурах.

Если теплоноситель испарится, он будет потерян из системы и не сможет передавать тепло. Это увеличивает стоимость системы и снижает ее эффективность.

Нетоксичный, неагрессивный и химически устойчивый

HTF должен быть нетоксичным, неагрессивным и химически стабильным, чтобы избежать любого повреждения компонентов системы. Это важно, потому что HTF должен иметь возможность циркулировать по системе, не вызывая повреждений.

Подходит для использования с общедоступными материалами

HTF должен быть совместим с общедоступными материалами, такими как металлы и пластмассы. Это важно, потому что HTF должен иметь возможность циркулировать по системе, не вызывая повреждений.

Низкая стоимость и доступность

HTF должен быть недорогим и легкодоступным. Это важно, потому что HTF должен быть доступным и легкодоступным.

Все эти желаемые характеристики зависят от типа HTF. HTF, которые используют газы под давлением или двухфазные системы, такие как вода/пар, не должны беспокоиться об ограничениях температуры, поскольку эти системы не имеют верхнего или нижнего предела.

Минимальная рабочая температура для жидких HTF определяется точкой плавления HTF. Благодаря упрощению систем HTF и устранению требований к элементам обогрева рабочие температуры могут быть снижены до стандартных температур окружающей среды или ниже, что может сэкономить деньги.

Повышение эффективности преобразования энергии может быть достигнуто при более высоких рабочих температурах. Это жизненно важно для будущего снижения затрат.

Существует несколько факторов, влияющих на максимальную рабочую температуру (Tmax), в том числе предел термической стабильности HTF и термическая деструкция, а также давление паров или скорость коррозии материалов, содержащих HTF.

В некоторых местах приемников могут возникать пики высоких температур, которые могут способствовать началу реакций распада HTF, поэтому при проектировании систем следует учитывать как средние рабочие температуры жидкости, так и максимальные температуры пленки.

Для оценки предела термической стабильности HTF используется термогравиметрический анализ (ТГА) для отслеживания веса материалов по мере повышения их температуры. Tmax обычно определяется как точка, при которой образец теряет 3% своего веса при скорости нагрева, равной 10 К/мин, и используется для сравнения соединений в лабораторных условиях.

Стоимость — важный фактор, который следует учитывать при выборе коммерчески успешного HTF.

Многие вещества с потрясающими физическими свойствами могут быть значительно дороже, поэтому инженеры должны найти баланс между приемлемыми физическими свойствами, стоимостью сырья и стоимостью совместимых строительных материалов.

Какие существуют типы теплоносителей?

Пар, синтетическая нефть и расплавленные соли являются наиболее распространенными коммерческими HTF. Высокотемпературные жидкости, такие как жидкие металлы (например, натрий), расплавленное стекло, газы под давлением, сверхкритические жидкости (например, сверхкритический диоксид углерода) и суспензии твердых частиц находятся в центре внимания текущих исследований и разработок.

Приемники и блоки питания смогут работать при более высоких температурах благодаря этому улучшенному высокотемпературному HTM.

Термальные масла

Термальные масла, также называемые маслами-теплоносителями, представляют собой жидкости на углеводородной основе, используемые в качестве теплоносителей (HTF).

На ранних стадиях установки с желобами CSP синтетическое масло использовалось в качестве HTF, чтобы избежать требований высокого давления и фазового сдвига жидкость-пар воды. На заводах с параболическими желобами по-прежнему принято использовать синтетическое масло в качестве HTF.

Поскольку синтетические масла обладают лучшими теплофизическими свойствами (более низкая вязкость и более высокая теплопроводность) и менее воспламеняемы, чем традиционные минеральные масла, их часто предпочитают минеральным маслам.

Therminol-VP1, Dowtherm A и Diphyl — это некоторые из торговых марок эвтектической смеси дифенила и дифенилоксида (DB/DPO), самого популярного синтетического масла.

Для HTF это наиболее термически стабильное из доступных органических веществ, а также имеет низкую вязкость. Он горюч, потому что представляет собой органическую жидкость и был причиной некоторых пожаров на заводах CSP.

Этот материал можно использовать при температурах до 400 градусов по Фаренгейту без серьезного термического разложения. Существующая технология масляных желобов имеет главный недостаток, заключающийся в том, что она может работать только при максимальной температуре 350°F.

Исследователи изучают новые формулы для повышения максимальной рабочей температуры термального масла время от времени, потому что это хорошо известный теплоноситель. Исследователи использовали покрытия и/или добавки для предотвращения реакций разрушения, происходящих при 400ºC.

Для повышения теплопроводности были включены даже наночастицы.

Эти достижения еще предстоит испытать на коммерческой основе, возможно, потому, что риск использования неизвестной жидкости больше, чем крошечные выгоды, о которых уже сообщалось.

Предполагается, что образование водорода со временем увеличивается из-за старения DB/DPO в установках с параболическими желобами (более 10 лет). В настоящее время это важный вопрос, особенно с учетом того, как много коммерческих установок используют термальное масло.

Образование водорода снижает вакуум внутри кожуха желоба, что необходимо для надлежащей теплопередачи.

Газ будет выполнять функцию изоляции, снижая теплопроводность и, как следствие, эффективность солнечного коллектора. Об образовании водорода в термальном масле в литературе написано много.

Расплавленные соли

Расплавленные соли использовались для различных целей, в том числе в качестве хладагента на атомных электростанциях и в качестве электролита в батареях.

В качестве теплоносителей (HTF) расплавленные соли представляют собой жидкости при высоких температурах, которые могут накапливать большое количество тепловой энергии. Они также негорючи, обладают высокой теплопроводностью и химически устойчивы.

Наиболее распространенными парами расплавленных солей, используемых в системах CSP, являются нитрат кальция-нитрат калия (Ca(NO3)2-KNO3 или CAN) и нитрат натрия-нитрат калия (NaNO3-KNO3 или NaK).

Другими исследованными смесями являются эвтектические смеси нитрата калия и нитрата натрия (KNO3-NaNO3), а также хлоридов, таких как хлорид натрия (NaCl) и хлорид калия (KCl).

Основными преимуществами использования расплавленных солей являются их высокая теплоемкость и теплопроводность. Эти свойства обеспечивают более длительный период хранения тепла и более высокую тепловую эффективность.

Еще одним преимуществом является то, что расплавы солей можно использовать при очень высоких температурах, до 704°F. Это намного выше, чем максимально возможная температура для HTF на масляной основе (400°F).

Основными недостатками расплавов солей являются их высокая стоимость и агрессивность. Расплавленные соли могут вызывать коррозию некоторых материалов, таких как металлы. Чтобы предотвратить это, необходимо использовать устойчивые к коррозии материалы, такие как нержавеющая сталь.

Высокая стоимость расплавленных солей связана с тем, что они не так легко доступны, как нефть или вода. Их необходимо добыть, а затем обработать, чтобы использовать в качестве HTF.

Расплавы солей являются наиболее перспективными ГТС для систем CSP из-за их высокой теплоемкости и теплопроводности. Однако их высокая стоимость и агрессивность являются существенными недостатками, которые необходимо преодолеть.

Жидкости с органическим циклом Ренкина (ORC)

Органический цикл Ренкина (ORC) — это технология, в которой в качестве рабочей жидкости используется органическая жидкость, такая как углеводород или фторуглерод.

ORC представляет собой цикл Ренкина, аналогичный известному паровому циклу Ренкина, но с органической жидкостью вместо воды. Органическая жидкость испаряется за счет тепла системы CSP, и полученный пар используется для вращения турбины.

Основное преимущество систем ORC заключается в том, что они могут использовать различные жидкости с низкой температурой кипения, такие как углеводороды и фторуглероды. Это позволяет использовать источники тепла с более низкой температурой, например, отработанное тепло промышленных процессов.

Системы ORC также относительно просты и имеют низкие капитальные затраты. Основным недостатком систем ORC является их низкая эффективность.

Системы ORC перспективны для приложений CSP из-за их универсальности и низкой стоимости. Однако их низкая эффективность является существенным недостатком.

Неорганические жидкости

Неорганические жидкости – это жидкости, молекулы которых не содержат атомов углерода. Вода является наиболее распространенной неорганической жидкостью, но другие жидкости, такие как аммиак (Nh4) и натрий (Na), исследовались на предмет использования в качестве HTF.

Вода обладает высокой теплоемкостью и легкодоступна. Он также нетоксичен и имеет низкую стоимость. Однако вода имеет несколько недостатков как HTF.

Во-первых, вода кипит при 212°F, что намного ниже температур, необходимых для CSP (600-1000°F). В результате вода должна находиться под давлением, чтобы предотвратить ее кипение.

Это увеличивает стоимость и сложность системы. Во-вторых, вода вызывает коррозию и может повредить такие материалы, как металлы.

Аммиак имеет температуру кипения 240°F, что выше, чем у воды, но все же ниже температуры, необходимой для CSP. Аммиак также вызывает коррозию и может повредить материалы.

Натрий имеет температуру кипения 1412°F, что намного выше температуры, необходимой для CSP. Натрий также вызывает коррозию и может повредить материалы.

Неорганические жидкости имеют некоторые преимущества, такие как высокая теплоемкость и низкая стоимость. Однако их коррозионная активность и низкая температура кипения являются существенными недостатками.

Газы

HTF для установок CSP также исследовалась на наличие воздуха и других газов (CO2, h3 и He). Гораздо проще и безопаснее эксплуатировать и обслуживать классическую ГТС с газами под давлением, чем с безнапорным четыреххлористым водородом.

Использование газообразных теплоносителей в турбинах силовых блоков имеет множество преимуществ, таких как снижение требований к теплообменнику (и связанные с этим тепловые потери).

Более высокая эффективность Циклы Брайтона, которые можно сочетать с традиционными циклами Ренкина для достижения эффективности комбинированного цикла более 50 %, можно использовать с нагретыми солнцем газами, которые расширяются непосредственно за счет солнечного тепла.

С другой стороны, газы имеют ряд ограничений, в том числе плохую теплопередачу. Плохая теплопередача вызывает трудности с конструкцией ресивера.

Из-за их низкой плотности и плохой теплопередачи в сочетании с необходимостью больших площадей поверхности для эффективного теплообмена труднее достичь экономичного накопления тепла.

Для достижения надлежащей эффективности газам требуется высокое давление, что требует использования толстостенных структурных элементов и требований к высокой мощности откачки.

Инертные газы, такие как CO2, являются еще одним возможным HTF, который пересматривается. С точки зрения экологии и безопасности у сжатого CO2 есть преимущества. Он не воспламеняется и не токсичен, и он легко доступен по низкой цене. Гелий также изучался на установках CSP для HTF.

Его основные преимущества заключаются в том, что он инертен и имеет значительно большую удельную теплоемкость, чем воздух.

Однако, поскольку он содержит CO2, его необходимо использовать в замкнутом цикле (жидкость рециркулирует из солнечного ресивера в турбину, затем конденсируется и возвращается в ресивер), поэтому утечка является большой проблемой.

Сверхкритические флюиды

Сверхкритические флюиды (SCF) — это флюиды, температура и давление которых выше их критических значений. SCF обладают некоторыми привлекательными свойствами для использования в качестве HTF на установках CSP.

Например, они обладают высокой теплопроводностью и теплоемкостью, в результате чего улучшается теплопередача. Кроме того, СКФ можно использовать при очень высоких температурах без разложения.

Однако SCF имеют некоторые недостатки. Их очень трудно контролировать, и они могут вызывать коррозию. Кроме того, они требуют высокого давления, что может привести к проблемам с утечками.

Суспензии частиц

Использование твердых частиц для переноса тепла является еще одним методом, который позволяет достичь температуры выше 1000ºC и значительного теплового потока в ресивере.

Системы CSP, использующие усовершенствованные высокотемпературные циклы (в качестве альтернативы жидким металлам) и термохимические циклы и процессы, в которых частицы являются реакционной средой, могут извлечь выгоду из этих новых HTM.

Поскольку нагретые твердые частицы накапливаются напрямую, промежуточные теплообменники между теплоносителем и накопителем не требуются.

Теплоносители с частицами обладают многими потенциальными преимуществами по сравнению с другими жидкостями-теплоносителями. Например, они могут достигать очень высоких температур (свыше 1000ºC) и обеспечивать высокие тепловые потоки в ресивере.

CSP | Концентрированная солнечная энергия

Специалист по теплоносителям Global Heat Transfer выпустила четыре новых синтетических и силиконовых теплоносителя, которые приносят пользу приложениям концентрированной солнечной энергии (CSP) и накопления солнечной энергии.

Новые теплоносители Globaltherm; Omnitech, Omnipure, Omnistore и Omnisol предназначены для использования в солнечных электростанциях, поскольку они работают при точных температурах в течение длительных периодов времени для сбора и транспортировки тепловой энергии на электростанции для хранения тепла. Ассортимент высокоэффективен, с различными качествами, подходящими для ряда применений, и обладает превосходными антиокислительными свойствами для оптимальной работы.

Первым продуктом является Globaltherm Omnitech, высокоэффективная синтетическая жидкость, которую можно использовать для систем с жидкой и парообразной фазой, а также для непрямой теплопередачи.

Этот жидкий теплоноситель работает при температуре от -5 до 400 градусов Цельсия в жидкофазных системах и от 257 до 400 градусов Цельсия в парофазных системах. Жидкий теплоноситель сочетает в себе термическую стабильность и низкую вязкость, что обеспечивает постоянство без разложения жидкости.

Globaltherm™ Omnitech лучше всего подходит для солнечных электростанций, полиэтилентерефталата (ПЭТ), производства пластмасс и химической промышленности, где требуется точная температура в системе теплопередачи.

Globaltherm™ Omnipure, чистая и безопасная жидкость, представляет собой нетоксичную и высокоэффективную жидкость, предназначенную для безнапорных жидкофазных систем теплопередачи с косвенным нагревом. В основном они используются в приложениях CSP, а также в производстве ПЭТ и пластмасс и химической промышленности.

Жидкость работает при температурах от -20 до 326 градусов Цельсия и лучше всего подходит для приложений, требующих термоокислительной стабильности для работы при высоких температурах в течение длительного периода времени.

Globaltherm™ Omnistore, новая линейка теплоносителей Global Heat Transfer на основе расплавленной соли, может выдерживать более высокие температуры, чем любые другие теплоносители, представленные в настоящее время на рынке, в диапазоне до 600 градусов Цельсия.

Эта расплавленная соль обеспечивает долговременное накопление тепла для приложений, работающих при высоких температурах, например, в приложениях CSP . Globaltherm™ Omnistore MS-600 снижает риски безопасности и потребность в оборудовании высокого давления, поскольку в жидком состоянии обладает теплофизическими свойствами, такими как низкая вязкость и высокая теплопроводность.

Globaltherm™ Omnisol – это неопасная жидкость-теплоноситель на основе силикона, подходящая для систем CSP и параболических желобов, где требуется низкая температура замерзания и прокачиваемость при низких температурах.

Globaltherm™ Omnisol может работать в диапазоне температур от -65 до 425 градусов Цельсия и обеспечивает высокую стабильность и надежную теплопередачу.