Применение солнечной энергии

КОНСТРУКТИВНО-ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. КОЛЛЕКТОРА

Каждый из трех рассмотренных выше коэффициен­тов зависит от конструктивно-физических характеристик коллектора, основными из которых являются тип и чис­ло прозрачных покрытий, а также свойства поверхности коллектора.

Примерно 98% энергии в спектре внеземного солнеч­ного излучения приходная на длины волн менее 3 мкм. Когда это излучение достигает стеклянного покрытия, Д° 90% излучения непосредственно пропускается, а ос­тальная часть отражается или поглощается стеклом. Поглощенная энергия повышает температуру стекла, ко- торое, в свою очередь, переизлучает энергию с обеих по­верхностей— внутренней и наружной. Когда температу-

ра пластаны коллектора повышается, она также излу­чает, но в диапазоне длин волн более 3 мкм, за исклю­чением незначительной части энергии, обычно менее 1%,| как для абсолютно черной поверхности при 100оС| Длинноволновое излучение, испускаемое пластиной колі лектора, не может непосредственно пройти через стекло,] поскольку его пропускательная способность практически] равна нулю в диапазоне длин волн 3—50 мкм. Это яв-|

Рис. 3.4. Спектральная пропу
скательная способность стекло
пластикового листа фирмы
«Кэлуолл».

ление хорошо известно как «парниковый эффект», применение одного или нескольких прозрачных покры­тий в значительной мере снижает тепловые потери кол­лектора. Прозрачные пластмассовые материалы также хорошо пропускают коротковолновое излучение, но обычно имеїЬт заметную пропускательную способность в длинноволновой части спектра. Для прямого йзлуче-j ния пропускательная способность зависит от угла паде­ния, как показано на рис. 3.3, где пропускательная спо собность одинарного и двойного остекления из особо] прочного прозрачного оконного стекла [18, 19] сравни® вается с пропускательной способностью стеклопластика [20]. Стеклопластик имеет исключительно хорошие свой ства в длинноволновой области спектра, как показано] на рис. 3.4. Каждое прозрачное покрытие снижает каи тепловые потери с фронтальной стороны коллектора, та і и долю падающей солнечной радиации, которая може]

достигнуть поверхности поглощающей пластины. С уче­том поглощения энергии в каждом покрытии потери на пропускание при углах падения до 35° составляют для одинарного, двойного и тройного остекления соответст­венно 10, 18 и 25% [19]. Комбинированная изоляция,

состоящая из внешнего стеклянного покрытия и внутрен­него покрытия из более дешевой прозрачной пластмас­совой пленки, может иметь преимущество, поскольку пластмасса может обладать более высокой пропуска - тельной способностью, чем стекло, а наружное остекле­ние обеспечивает в определенной степени защиту от ат­мосферных воздействий [21 ]. Расстояние между покрыти­ями или между внутренним покрытием и поглощающей пластиной не является существенным параметром [16]. Согласно [22] оптимальный зазор составляет от 10 до 13 мм, однако он может быть увеличен до 25 мм. Харак­теристики коллектора могут быть улучшены путем на­несения такого прозрачного покрытия на внутреннюю поверхность стекла, которое пропускает практически всю падающую солнечную радиацию, но отражает об­ратно любое длинноволновое излучение, испускаемое по­верхностью пластины коллектора. Обычно используются окись индия и окись олова, а также покрытие, напыляе­мое в вакууме [23] и имеющее пропускательную способ­ность, равную 0,85 в видимой части спектра (0,55 мкм), и отражательную способность около 0,97 в инфракрас­ной части спектра (4,0 мкм) [24].