Способы повышения эффективности

В зависимости от конкретного назначения системы солнечного теплоснабжения теплоноситель в коллекторе требуется нагревать до различной рабочей температуры. При этом соответственно изменяется средняя температура поглощающей панели. В системах горячего водоснабжения она составляет около 50 °С. Указанный температурный уровень достаточно эффективно обеспечивается применением на тепловоспринимающей поверхности черной краски.

Для целей отопления и кондиционирования воздуха в помещениях требуется более высокая температура панели - от 60 до 100 °С. Эффективность плоского коллектора с черной тепловоспринимающей поверхностью при этом существенно снижается, а при неблагоприятных внешних условиях (низкой температуре окружающего воздуха, малой плотности потока солнечного излучения) такой коллектор вообще не может обеспечить требуемого температурного уровня. При температурах, превышающих 60 °С, в тепловых потерях коллектора заметную долю составляет излучение с его тепловоспринимающей поверхности. Существенное снижение этой составляющей потерь и, следовательно, повышение эффективности коллектора обеспечивается применением на его тепловоспринимающей поверхности поглощающих покрытий, обладающих селективными оптическими свойствами - поглощательной способностью относительно солнечного излучения αs > 0,9 и степенью черноты в области длин волн собственного теплового излучения ε < 0,2.

В настоящее время разработаны самые разнообразные типы селективных покрытий и методы их получения. При выборе селективного покрытия необходимо учитывать, что оно должно не только обладать необходимыми оптическими характеристиками, но и сохранять их в условиях эксплуатации солнечного коллектора, т.е. покрытие должно быть свето-, температуро- и влагостойким. Необходимо также, чтобы технология получения покрытий обеспечивала хорошую воспроизводимость их оптических характеристик при массовом производстве, а метод нанесения позволял создание покрытий на поверхностях большой площади и произвольной формы. Наличие селективного покрытия не должно приводить к существенному удорожанию коллектора в целом.

Важной характеристикой селективного покрытия является отношение αs к ε. Наибольшее значение αs/ε >= 20 - удается получить с помощью многослойных интерференционных покрытий, создаваемых путем нанесения тонких диэлектрических и металлических пленок в высоком вакууме на предварительно полированную поверхность коллектора. Преимуществом покрытий этого типа является возможность точно контролировать толщину пленки в процессе нанесения с помощью фотометрического устройства, встроенного в вакуумную установку, и вследствие этого получение хорошо воспроизводимых от образца к образцу оптических свойств покрытия в целом. Интерференционные покрытия, однако, из-за малой толщины и пористости чувствительны к воздействиям окружающей среды и могут быть использованы наиболее эффективно в солнечных трубчатых вакуумированных коллекторах.