5.5.Селективные поверхности.
Максимум энергии солнечного излучения, поглощаемой приёмником, соответствует длине волны ≈0,5мкм, а излучаемой ≈10мкм. Поверхность приёмника должна иметь большой монохроматический коэффициент поглощения αλпри λ ≈ 0,5мкм и низкий монохроматический коэффициент излучения ελпри λ ≈ 10мкм. Для селективной поверхности αсел>> εсел.
Рис. 5.6. Тепловые потоки для одного типа селективных поверхностей.
Слой полупроводника (сильно поглощающий коротковолновое солнечное излучение) нанесён на металлическую поверхность (слабо излучающую в длинноволновом диапазоне спектра). Для получения селективной поверхности медную пластинку погружают в щелочной раствор, при этом на её поверхности образуется плёнка окиси меди. Изготовление селективных поверхностей обходится дороже, чем окраска поверхности приёмника в чёрный цвет.
5.6. Вакуумированные приёмники
Для достижения 1000С и выше необходимо уменьшить конвективные потери. Одним из способов является размещение дополнительных стеклянных покрытий над плоским приёмником (рис. 5.1ж). Другим способом является вакуумирование пространства между приёмной поверхностью и стеклянной крышкой.
Рис. 5.7. Вакуумированный приёмник
1- покрытие из стекла; 2- вакуум; 3- селективное покрытие на поверхности внутренней стеклянной стенки; 4- жидкость; 5- излучение; 6- конвекция; 7- излучение.
Основным элементом вакуумированного приёмника является двойная трубка (рис.5.7). Внешняя трубка изготовлена из стекла. Оно прозрачно для солнечного излучения, но непрозрачно для теплового. Внутренняя трубка изготавливается также из стекла. Стекло (пирекс) может выдерживать и поддерживать давление менее 0,1 Па в течение 300 лет. Обычно внешний диаметр трубок 2см, внутренний 1см. Приёмник принимает направленное и диффузное солнечное излучение.
6. Другие применения солнечной энергии
Солнечную энергию можно использовать не только для подогрева воды. Энергию Солнца можно использовать для подогрева воздуха, для просушивания зерна, для обогрева зданий. Значительная часть урожая зерна в мире теряется вследствие поражения плесневым грибком, которое можно предупредить просушиванием. На обогрев зданий зимой в странах с холодным климатом расходуется до половины энергетических ресурсов. Проектирование зданий для использования солнечного тепла позволит экономить миллионы рублей на топливе.
6.1. Подогреватели воздуха
Солнечные нагреватели воздуха подобны нагревателям воды.
Рис. 6.1.Два типа воздушных нагревателей: 1. – стеклянное покрытие; 2. – шероховатая чёрная поглощающая поверхность; 3. – пористая поглощающая пластина; 4. – изоляция.
На рис.6.1. показаны два типичные устройства. Энергия, передаваемая воздуху от поглощающей поверхности в единицу времени:
Рт=ρ* с*(Т2– Т1), (6.1)
где ρ – плотность воздуха, 1,2кг/м3;
с - теплоёмкость воздуха.
Нагреватели воздуха дешевле водяных, т.к. не надо заливать воду и они не боятся морозов.
6.2. Зерносушилки
Сельскохозяйственные продукты перед закладкой на хранение необходимо просушить. Это касается пшеницы, риса, кофе, копры, пиломатериалов и т.д. В сушилках происходит перенос влаги от продукта к окружающему воздуху.