Покрытие поверхности абсорберов солнечных коллекторов селективно-поглощающими плёнками позволяет улучшить поглощение солнечных лучей и снизить теплопотери.
Содержание
Традиционное покрытие
Раньше обработка поверхности тепловоспринимающих пластин солнечных коллекторов состояла в окрашивании их в чёрный цвет, причём особенно удачным считалось покрытие предварительно полированных металлических плит слоем газовой сажи, вследствие чего коэффициент поглощения солнечного излучения возрастал до значений более 0,96.
Немного теории
Как известно, всякое физическое тело, имеющее собственную температуру, излучает тепло в окружающую среду, причём количество излучаемого тепла пропорционально коэффициенту излучения поверхности тела.
Абсолютно чёрное тело имеет коэффициент излучения 1, а у чёрной краски коэффициент излучения близок к 1.
По мере нагревания солнечной панели увеличивается количество тепла, теряемого панелью за счёт теплового излучения с её поверхности в окружающее пространство, и снижается коэффициент усвоения тепла. Однако, если отполировать поверхность медной или алюминиевой пластины, то при той же температуре теряется лишь 1/10 часть энергии, испускаемой чёрным теплом, а коэффициент излучения становится равным весьма малой величине — около 0,1.
Следовательно, если создать поверхность, обладающую подобно чёрному телу коэффициентом поглощения 1 только в спектральной области солнечного излучения (0,3–3 мкм), а само излучало бы немного, подобно отполированной металлической пластине, имеющей малый коэффициент излучения в длинноволновой области спектра с максимумом излучения при длине волны 10 мкм, то мы получили бы идеальную тепловоспринимающую поверхность, которая обладала бы нужными селективно-поглощающими свойствами.
Селективно-поглощающее покрытие
Несколько десятков лет тому назад проф. Табор в Израиле впервые создал селективно-поглощающую плёнку. Для получения таких свойств на металлическую полированную поверхность с низким коэффициентом излучения наносится тонкий слой оксида меди, чёрного хрома или оксидов других металлов, либо покрытие из полупроводников.
Коротковолновое солнечное излучение активно поглощается чёрной плёнкой и на поверхности металлической плиты преобразуется в тепловую энергию, с другой стороны, вследствие наличия под тонкой плёнкой поверхности с малым коэффициентом излучения длинноволновое излучение практически не испускается тепловоспринимающей пластиной и лишь незначительная его часть отражается от полированной поверхности.
Следует отметить, что в структуре селективной плёнки обязательно должна присутствовать металлическая полированная подложка, так как одной лишь плёнкой желаемый тепловой эффект не может быть достигнут.
В настоящее время при изготовлении селективно-поглощающих плёнок для медных пластин используют чёрный хром и оксид меди, для алюминиевых пластин — оксид алюминия. Многие из этих материалов имеют коэффициент излучения 0,1–0,15. Кроме того, в последнее время используются красители с селективно-поглощающими свойствами, позволяющие получить коэффициент излучения около 0,3.
Заключение
Благодаря покрытию тепловоспринимающей поверхности селективной плёнкой достигается значительное повышение коэффициента полезного действия солнечного коллектора.
Комментарии