Виды цсп: Плиты ЦСП. Характеристики, виды, применение и цены плит ЦСП

классификация, выбор и сферы применения

В частном домостроении выбор между деревом и камнем – самый принципиальный вопрос перед началом работ. Оба материала имеют свои плюсы и минусы. Что будет, если объединить полезные свойства цемента и древесины в одном материале? Получится ЦСП (цементно-стружечная плита). О ней и пойдет речь в этой статье: мы постараемся разобраться в том, какие бывают разновидности и как проще выбрать ЦСП.

Материал представляет собой симбиоз древесины и цемента. В отличие от других древесностружечных плит в ЦСП не содержится никаких синтетических смол, главной связующей составляющей является цемент. Используют цемент с маркой прочности M500. Древесная стружка сортируется по фракциям и стабилизируется. Также в изделие добавляются химические препараты (сульфат алюминия, силикат натрия), которые предотвращают процесс гниения древесных ингредиентов и исключают негативное влияние стружечной составляющей на цемент. Все ингредиенты перемешиваются с добавлением воды в промышленном миксере. Затем изделия формуются и прессуются сухим методом с использованием сжатого воздуха.

По сравнению с другими древесными плитам ЦСП имеет ряд особенностей.

• Экологичность – материал не содержит никаких синтетических смол, которые содержатся ДСП, ОСП или ДВП. Поэтому тем, кто обеспокоен содержание формальдегида в композитных изделиях, стоит обратить внимание на ЦСП.
• Высокая устойчивость – цементно-стружечные плиты обладают высокой износостойкостью и влагостойкостью. Они меньше впитывают влагу, чем другие древесно-композитные изделия, при этом сохраняют общую форму – не разбухают.
• Прочность позволяет использовать ЦСП в качестве конструкционного материала, цементные плиты превосходят другие композитные аналоги, такие как фибролит и ОСП (ориентированно-стружечная плита).

Каркасный дом со стенами из ЦСП

Ориентированно-стружечная плита – композитный материал, состоящий из больших кусков щепы, которые располагаются слоями и прессуются в монолитные плиты. Связующим элементом выступают формальдегидные смолы. Изделия чувствительны к влаге и легко деформируются под её воздействием. ЦСП может стать прекрасной альтернативой ОСП при строительстве каркасных домов.

• Пожарная безопасность – еще один плюс «в копилку» ЦСП, в составе плит нет смол и клея, которые при воздействии огня будут гореть и генерировать большое количество дыма. Портландцемент, который чаще всего используется для производства, не поддерживает процесс горения. По классу материал относится к слабогорючим веществам (Г1).
• Биологическая устойчивость – цемент не является благоприятной средой для размножения грибков и насекомых, поэтому эта напасть, свойственная некоторым разновидностям деревянных домов, обходит дома из ЦСП стороной.
• Хорошая адгезия с отделочными материалами – цементно-стружечная плита хорошо поддается отделке, штукатурке. Листы отличаются хорошим сцеплением с наносимой отделкой.

Говоря о достоинствах, нельзя не упомянуть и о недостатках цементных плит. Часто выбор в пользу ОСБ при каркасном строительстве делают по причине того, что ЦСП дороже. Еще один существенный минус – большой вес. Работать в одиночку при производстве отделочных работ с цементно-стружечными изделиями тяжело. Также значительный вес затрудняет и транспортировку изделий. Определенные сложности вызывает раскройка, так как во время этого процесса выделяется большое количество цементной пыли.

Раскройка ЦСП осуществляется болгаркой с алмазным диском

Согласно государственным стандартам ЦСП подразделяется на две марки в зависимости от качества изделий. При этом основные физико-технические параметры не отличаются. По ГОСТу плотность обоих марок должна составлять 1100 – 1400 кг/м.куб. По стандарту допускается несколько типоразмеров. По длине это 3200 и 3600 мм, по ширине – 1200 и 1250 мм. Выпуск других размерностей допускается по согласованию с конечным потребителем.

Еще один немаловажный параметр – влагостойкость. Она состоит из базовой влажности и влагопоглощения, т.е. количества воды относительно общего объема, которое изделие может впитать в себя. Базовая влажность для обоих марок изделия должна составлять от 6 до 12%. Влагопоглощение по стандартам должно составлять не более 16%, при этом изменение толщины (разбухание) не может превышать 1,5 %, тогда как у некоторых разновидностей древесных плит этот показатель может превышать 20 %

Теперь от общих моментов надо перейти к различиям.

• ЦСП-1 – имеют более ровную поверхность, для этой марки отклонения от плоскости плиты допускаются всего на 0,8 мм, пятна масла и сколы кромок не допускаются. На поверхности может присутствовать не более одной вмятины глубиной до 1 мм. Допустимая прочность на изгиб зависит от толщины листа и не может быть меньше 12 МПа для ЦСП толщиной 12 мм, для листов более 19 мм допустимая прочность на изгиб составляет 9 МПа.
• ЦСП-2 рассчитаны на меньшую прочность на изгиб. Для плиты 12 мм этот показатель должен составлять не меньше 9 МПа, для плиты более 19 мм – 7 МПа. Также эта марка имеет большее количество дефектов. Например, на поверхности могут оказаться пятна от масла и ржавчины, на поверхности могут быть вмятины глубиной более 2 мм (максимальное допустимое количество — 3 штуки).

Некоторые материалы часто называют разновидностями ЦСП, хотя при этом они таковыми не являются. Просто эти изделия очень похожи по способу производства, структуре и свойствам.

Фибролит – цементно-волокнистый материал, в производстве используется длинное древесное волокно, которое формирует плиты. Фибролит обладает низкой теплопроводностью, огнеупорностью и используется для утепления. ЦСП значительно превосходит его по плотности и прочности.

Арболит изготавливается из смеси стружки, опилок и щепы с цементом. Материал используется не только как теплоизоляция, но и для возведения, стен и перегородок. Арболит выпускает в виде блоков, плит или перекрытий.

Стены из арболитовых плит хорошо сохраняют тепло благодаря низкой теплопроводности

Ксилолит изготавливается на основе стружки и легких бетонов. Основная сфера применения – наливные бесшовные полы и перегородки.

ЦСП используется в качестве теплоизолирующего, отделочного и конструкционного материала, поэтому область применения достаточно обширна.

• Строительство каркасного дома – цементные плиты используются для возведения каркасных домов. В этой роли они заменяют собой более дешевые, но менее влагостойкие, ориентированно-стружечные плиты. ЦСП служат для придания жесткости каркасу и создания силового корпуса дома. Расстояние между стойками должно составлять не более 60 см. Плиты позволяют сформировать «пирог» каркасного дома, который состоит из нескольких слоев обрешетки, стоек, теплоизоляции, пароизоляции и ветрозащиты. С внешней стороны дома облицовывается сайдингом или штукатурится. Для стен обычно используются листы толщиной 12 – 18 мм.

Обшивка каркаса дома цементно-стружечными плитами

• Черновая отделка стен – в данном случае изделия из цемента и стружки используются для выравнивания поверхности стенового покрытия. Материал хорошо подходит для последующей окраски или оклейки обоев. В этом случае лучше выбирать изделия первого сорта, при способах отделки, когда внешняя сторона листов будет закрыта другим материалом используются изделия марки ЦСП-2.

Стена, отделанная листами ЦСП

• Кровельные работы – цементно-стружечные изделия используются для создания основания под мягкую кровлю. Листы укладываются на обрешетку или стропильную систему. При этом толщину листов следует выбирать на основе шага стропил. Чаще всего используются листы толщиной от 16 до 24 мм.
• Черновые полы также можно сделать с помощью цементно-стружечных плит, они обеспечивают тепло и звукоизоляцию. Монтаж производится на лаги или бетонную стяжку. Такое покрытие чаще всего служит для выравнивания поверхности перед укладкой чистового пола. Внешний вид материала не играет особой роли, так как он будет скрыт под ламинатом или паркетом, поэтому можно воспользоваться маркой ЦСП-2. При этом важно правильно подобрать толщину листа, которая при монтаже прямо на бетон может составлять 18 – 20 мм. При монтаже на систему лаг влияет расстояние между брусками. Для промежутков 60 см оптимально использовать плиты 20 – 26 мм.

Укладка чернового пола на систему лаг

ЦСП обладает высокой влагостойкостью и может находится в земле длительное время, это свойство используют для создания временных полов прямо на земле. Такие покрытия используются для размещения стройматериалов и для временных построек.

• Внутренние перегородки позволяют разграничить внутреннее пространство в доме на комнаты. Благодаря хорошей влагостойкости материал может использоваться, чтобы разбить совмещенный санузел на два помещения (ванную комнату и туалет). Если в качестве отделки планируется окрашивание, то лучше выбрать марку материала с наименьшим количеством внешних дефектов (ЦСП-1).

Перегородка имеет сложную структуру, каркас выполнен из оцинкованного профиля, в качестве утеплителя и теплоизолятора используется минеральная вата. ЦСП выступает в роли элемента, который придает конструкции необходимую прочность

• Несъемная опалубка – для заливки фундамента или других архитектурных форм бетоном могут использоваться ЦСП, они обладают хорошей износостойкостью и переносят повышенную влажность, при этом изделия не деформируются, поэтому они не снимаются при застывании бетона и выполняют формообразующую функцию для различных конструкционных элементов. Например, цементно-стружечные плиты подойдут для создания колонн. По сравнению с использованием других древесных плит (фанеры, ОСП) материал практически не меняет своей геометрии и не разбухает.

Опалубка из цементно-стружечных плит

• Подоконники также могут делаться из небольших цементно-стружечных плит. Для этого можно использовать плиты более 10 см в толщину.
• Отделка дверей – благодаря влагостойким свойствам материал может использоваться для отделки внешних дверей. Например, цементно-стружечные изделия применяются для повышения звуко и теплоизоляции балконных дверей. К тому же материал позволяет существенно повысить огнеупорные свойства конструкции.
• Обустройство дачного участка – ЦСП используется для возведения заборов и ограждений. Материал не деформируется от контакта с землей, поэтому его можно использовать для создания грядок. Также цементные плиты подойдут для возведения подсобных помещений для хранения инструментов и садового инвентаря.

Грядки из цементно-стружечных плит

ЦСП представляет собой хорошую альтернативу привычным древесным плитам на основе дерева и синтетических смол. Материал обладает высокой влагостойкостью и при этом безвреден для человека. Цементно-стружечные плиты одинаково хорошо подходят для внутренней и внешней отделки, а также для вспомогательных работ.

технические характеристики, виды, применение, размеры, вес

Цементно-стружечная плита (ЦСП) — это листовой материал из смеси древесных стружек с цементом. Благодаря такому сочетанию компонентов, плита ЦСП получила отличные характеристики и широкое применение в строительстве.

Как изготавливают ЦСП

Плита ЦСП — листовой строительный материал, применяется для внутренних и наружных работ

Плиты ЦСП изготавливают из нескольких слоев. Отдельно смешиваются составы с мелкой и крупной стружкой. Для внутренних слоев используется смесь с крупной древесной стружкой, что придает большую прочность. А с мелкой стружкой формируются внешние слои, что делает его поверхность более гладкой. Многослойный «сендвич» подается на линию под пресс, в результате образуется монолитная плита ЦСП с улучшенными характеристиками.

Это плиты ЦСП для наружной отделки фасадов

Есть два вида плит — шлифованные и нешлифованные плиты ЦСП. Шлифованные используются для для любого вида отделки, после которых можно проводить финишные отделочные работы. Есть еще вид плит ЦСП, на одной из поверхностей которой уже нанесен отделочный слой в виде декоративной кирпичной кладки, декоративной штукатурки и т.д.

Область применения

ЦСП используют при строительстве каркасных домов, так как не выделяют вредных веществ, имеют высокую прочность, малогорючи, во время пожара выделяют малое количество дыма, не поддерживают открытое горение. Имея высокую механическую прочность, они повышают жесткость каркасных конструкций. Все это делает каркасные дома, обшитые ЦСП, более безопасными и качественными.

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 — №40.

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.

Основы концентрации солнечной энергии | NREL

Концентрирующие солнечные энергетические системы используют тепло солнечного света для производства электроэнергии для крупных электростанций.

Свет отражается в параболическом коллекторе на заводе Солана в Абенгоа, служащем более 70 000 домов в Аризоне. Фото Денниса Шредера / NREL

Сегодня многие электростанции используют ископаемое топливо в качестве источника тепла для кипячения воды. пар из кипящей воды вращается большая турбина, которая приводит в действие генератор, производящий электричество. Однако новое поколение электростанций использует концентрированную солнечную энергию. системы и солнце как источник тепла. Три основных типа концентрации солнечной энергии энергосистемы: 

линейный концентратор , тарелка/двигатель и системы силовой башни .

Системы линейных концентраторов

Системы линейных концентраторов собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных, изогнутых (U-образные) зеркала. Зеркала наклонены к солнцу, фокусируя солнечный свет на трубках. (или приемники), которые проходят по всей длине зеркал. Отраженный солнечный свет нагревает жидкость, протекающая по трубкам. Затем горячая жидкость используется для кипячения воды в обычном паротурбинный генератор для производства электроэнергии.

Существует два основных типа систем линейных концентраторов: системы с параболическими желобами, где приемные трубы расположены вдоль фокальной линии каждого параболического зеркала; и системы с линейным отражателем Френеля, в которых одна трубка приемника расположена над несколько зеркал, чтобы обеспечить большую подвижность зеркал при отслеживании солнца.

Системы тарелки/движка

В системе тарелки/движка используется зеркальная тарелка, похожая на очень большую спутниковую тарелку, хотя для минимизации затрат зеркальная тарелка обычно состоит из множества более мелких плоские зеркала, сформированные в форме тарелки. Поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на тепловой приемник, который поглощает и собирает тепло и передает его к генератору двигателя.

Наиболее распространенным типом теплового двигателя, используемого сегодня в системах тарелки/двигателя, является двигатель Стирлинга. двигатель. Эта система использует жидкость, нагретую ресивером, для перемещения поршней и создания механическая мощность. Затем механическая энергия используется для запуска генератора или генератора переменного тока. для производства электроэнергии.

Системы Power Tower

В системе Power Tower используется большое поле плоских зеркал, следящих за солнцем, известных как гелиостаты. чтобы сфокусировать и сконцентрировать солнечный свет на приемнике на вершине башни. теплопередача жидкость, нагретая в ресивере, используется для получения пара, который, в свою очередь, используется в обычный турбогенератор для производства электроэнергии.

В некоторых градирнях в качестве теплоносителя используется вода/пар. Другие передовые конструкции экспериментируют с расплавленной нитратной солью из-за ее превосходной теплопередачи и возможности накопления энергии. Способность аккумулировать энергию, или аккумулирование тепла, позволяет чтобы система продолжала распределять электроэнергию в пасмурную погоду или ночью.

---

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о концентрации солнечной энергии посетите следующие ресурсы:

Исследование концентрации солнечной энергии в NREL

Energy 101 видео о концентрации солнечной энергии

концентрация солнечной энергии
Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США

Концентрированная солнечная энергия

 

Солнечные системы с параболическим желобом

В системах концентрированной солнечной энергии (CSP) используются технологии, сильно отличающиеся от фотоэлектрических систем. Системы CSP используют солнце в качестве источника «теплового тепла», в отличие от фотонной энергии солнца, как это делают фотоэлектрические системы. Большинство электростанций используют ту или иную форму ископаемого топлива в качестве источника тепла для превращения воды в пар. Затем пар вращает большую турбину, которая приводит в действие генератор для производства электроэнергии.

Существует три основных типа систем CSP: параболический желоб, силовая башня и тарельчатый двигатель Стерлинга. Все они используют тепловую энергию солнца для выработки электроэнергии. Системы CSP продаются в основном коммунальным предприятиям, поскольку они занимают значительную площадь земли и требуют механического обслуживания. Технология параболических желобов является очень зрелой и составляет около 90% установленной базы CSP.

Желобковые системы собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных параболических зеркальных коллекторов. Поле желоба состоит из большого массива этих модульных коллекторов. Многие параллельные ряды коллекторов охватывают солнечное поле, обычно выровненные по оси север-юг.

Зеркала механически вращаются и следуют за солнцем с востока на запад, фокусируя солнечный свет на приемных трубках, которые проходят по всей длине зеркал. Приемные трубы расположены вдоль фокальной линии каждого параболического зеркала.

Отраженный сконденсированный солнечный свет очень интенсивен и нагревает жидкость, протекающую по трубкам, до очень высокой температуры (около 550 градусов по Цельсию или 1020 градусов по Фаренгейту). Затем очень горячая жидкость используется для нагрева воды с целью создания пара для обычного паротурбинного генератора для производства электроэнергии.

Приемная трубка нагревается отраженными солнечными лучами, которые, в свою очередь, нагревают переносящую жидкость, циркулирующую по трубкам. Приемная трубка представляет собой трубку из нержавеющей стали со специальной поверхностью, поглощающей солнечный свет, и установлена ​​внутри наружной стеклянной трубки с антибликовым покрытием, при этом две трубки разделены вакуумом.

Первоначально в качестве рабочей жидкости использовалось масло специального типа, называемое терминолом. Сегодня в новых конструкциях в качестве рабочей жидкости используется расплавленная соль. Расплавленная соль представляет собой смесь 60 процентов нитрата натрия и 40 процентов нитрата калия, обычно называемую селитрой. Расплавленная соль может достигать более высокой температуры и удерживать тепло дольше, чем термол. Однако расплав соли необходимо поддерживать при температуре около 290 градусов Цельсия, чтобы соль оставалась жидкой, когда соль замерзает (становится комковатой с твердыми частицами) при температуре ниже 220 градусов C.

Это означает, что необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы соль не замерзла в полевых трубопроводах в ночное время. Еще одним огромным преимуществом расплавленной соли является то, что она может сохранять тепло до шести часов при хранении в специально разработанных резервуарах для хранения. Это означает, что электроэнергия по-прежнему доступна в течение шести часов после того, как солнце опустится за горизонт — этого достаточно, чтобы покрыть период пикового спроса на электроэнергию.

Поскольку в подходе с использованием солнечной энергии используются обычные паровые турбины, систему легко интегрировать в электрическую сеть. А имея возможность хранения, он может компенсировать движущуюся облачность и другие погодные явления. Солнечные системы желоба обычно используют около 20% эффективности преобразования солнечного света в электричество.

Поскольку в лотковых системах используются обычные паровые турбины, гибридные конфигурации лотковых солнечных и газовых турбин (также возможны мазут и уголь) могут быть построены для непрерывной подачи электроэнергии в дождливые дни и короткие зимние дни. Несколько гибридных систем находятся в разработке в США и Европе.

Как показано на приведенной выше схеме, CSP использует воду для производства пара, а также для очистки множества зеркал. Хотя это не проблема в большинстве климатических условий, это проблема в пустынных районах (где больше всего солнечного света). Все другие типы электростанций используют воду для привода паровых турбин, и CSP не исключение. Это проблема только в пустынных районах, где вода в дефиците.

По сути, концентрированная солнечная энергия представляет собой термическое применение машиностроения и термодинамики, тогда как фотогальваническая энергия является приложением электротехники и полупроводников. Топ

Завод параболических желобов Солана – Аризона

Президент Обама в 2010 году объявил, что правительство США предоставит кредитную гарантию на сумму 1,45 миллиарда долларов в соответствии с Законом о стимулировании для завода Solana CSP в Гила-Бенд, штат Аризона. Общая стоимость составляет около 2 миллиардов долларов. Проект был завершен в 2013 году, и электростанция мощностью 280 мегаватт является крупнейшей электростанцией CSP в мире. Его строит Abengoa Solar, ведущая испанская компания CSP, которая будет владеть заводом и управлять им. Солана в переводе с испанского означает «солнечное место».

Завод, работающий на полную мощность, обеспечивает электроэнергией около 70 000 домов и потребляет эквивалентное количество воды примерно для 4 000 домов. Хотя это немаловажно, земля ранее использовалась для сельского хозяйства, а потребление воды было примерно в три-четыре раза больше.

APS, крупнейшая электроэнергетическая компания в Аризоне, купит всю электроэнергию, вырабатываемую электростанцией Солана. Solana также будет использовать хранилище расплавленной соли, обеспечивающее до 6 часов дополнительной мощности, чтобы покрыть часы пик с 16:00 до 19:00 по вечерам, особенно в летнее время. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Solana. Топ

 

Системы солнечных башен

Первая коммерческая система солнечных башен была построена испанской компанией Abengoa Solar и получила обозначение PS10 на платформе Solucar в испанской провинции Севилья. Он начал свою работу в марте 2007 года и продолжает работать по сей день. Эскиз слева иллюстрирует, как солнечные лучи направляются на вершину башни. Второе изображение слева — это PS10 в Solucar. Башенные системы состоят из трех основных компонентов: наземных гелиостатов, башни и центрального приемника наверху башни.

Функция гелиостатов (гелиос в переводе с греческого означает солнце) состоит в том, чтобы улавливать солнечное излучение от солнца и перенаправлять его на центральный приемник. Гелиостат вращается в двух измерениях, на восток и запад, на север и юг, отслеживая движение солнца в течение дня и года. Для этого каждый отдельный гелиостат управляется компьютеризированной системой, которая следует за солнцем и максимизирует общую выходную мощность.

Двухосевое отслеживание позволяет полю гелиостата производить оптимальную мощность в течение большего количества часов в день, чем это возможно с системами, которые полагаются либо на фиксированные крепления, либо на одноосное отслеживание. Гелиостаты состоят из отражающих стеклянных зеркал, несущей конструкции и механизмов для их ориентации. Они очень большие — 1300 квадратных футов каждый, а всего их 624.

Централизованный приемник расположен в верхней части башни. Ресивер представляет собой ресивер, состоящий из четырех вертикальных панелей шириной 18 футов и высотой 39 футов. Панели расположены полукругом и размещены в квадратном отверстии размером 36 на 36 футов.

Приемник поглощает солнечный свет от гелиостатов и передает энергию циркулирующей жидкости, обычно расплавленной соли. Соль либо хранится впрок, либо передает свою энергию системе насыщенного пара при температуре 250 градусов Цельсия. Затем пар приводит в действие обычную турбину в нижней части башни.

Система PS10 хранит до одного часа пара для дополнительного электричества по мере необходимости. В пасмурные дни система может генерировать 15% своей общей мощности, используя вспомогательную газовую турбину для выработки собственного электричества и помогая питать основную солнечную паровую турбину своей отработанной энергией, которая потребляет около 50%. Общий КПД от солнечного излучения до электричества составляет 17%. Это неплохо, учитывая, что КПД парового цикла составляет всего 27%. Башня поддерживает приемник, который должен находиться на определенной высоте над уровнем гелиостата, чтобы избежать или уменьшить тень и другие препятствия. Топ

Ivanpah Plants – California

В США реализуется несколько проектов по производству солнечных батарей. Крупнейший — Иванпа в юго-восточной Калифорнии, расположенный на 3500 акрах федеральной земли в пустыне Мохаве. Ivanpah — проект солнечной башни мощностью 377 мегаватт. Разработано компанией BrightSource Energy. Комплекс будет состоять из трех отдельных заводов, построенных в период с 2010 по 2013 год. Слева показана первая башня.

BrightSource подписала контракты на поставку электроэнергии компаниям PG&E и Southern California Edison. 392 мегаватт энергии достаточно для питания 140 000 домов в часы пик дня. Проект расположен рядом с существующими дорогами, линиями электропередач и электростанцией, работающей на природном газе. Проект сократит выбросы углекислого газа (CO2) более чем на 400 000 тонн в год, что эквивалентно снятию с дорог более 70 000 автомобилей.

Конструкция гелиостата BrightSource с низким воздействием является гибкой, позволяя строить солнечное поле вокруг естественных контуров земли и избегая участков чувствительной растительности. Чтобы сохранить скудные водные ресурсы, технология использует систему воздушного охлаждения для повторного использования пара обратно в воду в замкнутой системе, а затем повторно используется для очистки зеркал. Используя воздушное охлаждение, технология BrightSource использует 9На 0% меньше воды, чем в установках с влажным охлаждением, использующих более старые технологии. Проект Ivanpah был назван «Энергетическим проектом года 2012» на Зеленом симпозиуме CMAA. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Ivanpah. Top

 

Чашечные системы Стирлинга

Чашечные системы Стирлинга используют технологию, сильно отличающуюся от других технологий концентрирования. Он не использует воду или пар, за исключением очень небольшого количества воды для промывки концентраторов. Система по-прежнему относится к классу тепловых продуктов CSP, поскольку она использует солнечное тепло для привода двигателя Стирлинга для выработки электроэнергии. Тарелочная система Стирлинга состоит из параболического концентратора, приемника солнечного света в форме полости и двигателя Стирлинга. (См. краткое руководство по двигателям Стирлинга.) Концентратор представляет собой зеркальную тарелку с высокой отражающей способностью, похожую на очень большую спутниковую тарелку.

Очень концентрированный солнечный свет (в 800 раз выше нормы) нагревает рабочую жидкость, находящуюся в контакте с ресивером, до температуры примерно 650ºC. Тепловая энергия заставляет цилиндро-поршневой двигатель колебаться вперед и назад с частотой 50 или 60 циклов в секунду. Поршень перемещает магнит вперед и назад внутри катушки с проволокой, которая генерирует переменный ток. Двигатель охлаждается воздухом с помощью радиатора и замкнутой системы охлаждения на водной основе.

Чтобы максимизировать выходную мощность, гелиостат включает в себя компьютеризированную механическую систему, которая ежедневно отслеживает движение солнца с востока на запад и сезонно с севера на юг с использованием двухосевой системы. Infinia PowerDish (показана слева) вырабатывает 3,2 кВт электроэнергии на тарелку и имеет КПД 24% (отлично подходит для любого солнечного устройства).