Селективные покрытия тепловоспринимающих поверхностей, позволяют улучшить поглощение солнечных лучей и заметно снизить тепловые потери.
Содержание
Эффективность
Эффективность селективной поверхности измеряется коэффициентом поглощения α солнечной энергии, относительной излучающей способностью ε длинноволновой тепловой радиации и отношением поглощательной способности к излучательной α/ε.
Оценочные факторы
Селективные покрытия должны оцениваться по возможности их нанесения на определённый материал теплоприемника, по их стоимости, наличию и долговечности. Каждое селективное покрытие предназначено для нанесения на определённый материал: селективные покрытия для меди, необязательно годятся для алюминия.
Стоимость
Стоимость является важным фактором, поскольку применение селективных покрытий либо снижает затраты на другие элементы солнечного коллектора (например, устраняет необходимость в двойном остеклении коллектора), либо значительно улучшает характеристики коллектора (а это оправдывает затраты) путём повышения рабочей температуры, получаемой от солнечного коллектора, или путём увеличения общего количества поглощаемой энергии.
В настоящее время затраты на селективные покрытия лишь иногда вызывают увеличение общей стоимости.
Доступность
Не все селективные покрытия легко доступны. Иногда эти трудности связаны с высокими транспортными расходами до завода, где наносится покрытие, и обратно до потребителя. Ограничивает их применение и сложный процесс нанесения, требующий контроля качества.
Долговечность
При выборе селективного покрытия ключевым фактором является долговечность. Среди разрушительных факторов следует отметить влагу, высокие температуры и солнечный свет.
Сравнение с чёрной матовой краской
При сравнении характеристик чёрных матовых красок и селективных покрытий выясняется следующее:
- теплоприемник с чёрной матовой поверхностью и 2-мя прозрачными покрытиями имеет примерно те же характеристики, что и с селективным покрытием и одним стеклом;
- при достаточно высоких температурах, необходимых для приведения в действие абсорбционного охлаждающего оборудования (80°C), может потребоваться второе покрытие.
- при температурах солнечного коллектора ниже 65°C второе стекло поверх селективной поверхности существенно не влияет на рабочие характеристики коллектора;
- при рабочих температурах ниже 40°C применение селективного покрытия может не приводить к повышению КПД.
Методы нанесения и свойства селективных покрытий
Обычными методами нанесения покрытий являются гальванические и химические ванны. Микроскопические слои в полмикрона должны иметь равномерную толщину.
В таблице приводятся некоторые свойства селективных поверхностей.
| Поверхность | Поглощательная способность для солнечной энергии, α | Излучательная способность для длинноволнового излучения поверхностей, типичных для плоских солнечных коллекторов, ε |
|---|---|---|
| «Черный никель»; содержит окиси и сульфиды Ni и Zn на полированном Ni | 0,91–0,94 | 0,11 |
| «Чёрный никель» на оцинкованном железе | 0,89 | 0,16–0,18 |
| «Чёрный никель» 2 слоя поверх гальванопокрытия из Ni на мягкой стали (α и ε после 6-часового погружения в кипящую воду) | 0,94 | 0,07 |
| CuO на Ni; медь в качестве электрода с последующим окислением | 0,81 | 0,17 |
| Co3O4 на серебре; методом осаждения и окисления | 0,90 | 0,27 |
| CuO на Al; методом набрызгивания разбавленного раствора Cu(NO3)2 на горячую алюминиевую пластину с последующей горячей сушкой | 0,93 | 0,11 |
| «Чёрная медь» на Cu; методом обработки Cu раствором NaOH и NaClO2 | 0,89 | 0,17 |
| «Эбанол С» наCu; промышленная обработка чернением Cu, обеспечивающая покрытия в основном на CuO | 0,90 | 0,16 |
| CuO на анодированном Al; обработка Al горячим раствором Cu(NO3)2—KMnO4 | 0,85 | 0,11 |
| Горячая сушка Al2O3—Mo—Al2O3Mo—Al2O3Mo—Al2O3; промежуточные слои на Mo (ε измеряется при 260°C) | 0,91 | 0,085 |
| Кристаллы PbS на Al | 0,89 | 0,20 |
Заключение
Селективное покрытие тепловоспринимающей поверхности позволяет заметно повысить коэффициент полезного действия солнечного коллектора без значительного повышения его стоимости.
Комментарии