Солнечный коллектор зимой: виды и целесообразность использования для обогрева. Солнечный коллектор селективный

Эффективность работы солнечного коллектора и тип его покрытия: ищем логическую связь

pokritie collector

Отопление жилого помещения или офисного здания даже при отрицательной температуре, подача горячей воды для общего пользования или подогрев воды в бассейне без ощутимых затрат для семейного бюджета возможен при установке солнечного коллектора. Ключевым элементом такой системы являются солнечные панели или вакуумные трубки, на поверхность которых попадают лучи Солнца, затем преобразовывающиеся в тепловую энергию. От того, какое покрытие солнечного коллектора используется, зависит КПД, уровень теплопотерь и общая эффективность работы гелиоустановки.Современные типы покрытия чаще всего являются селективными. Принцип их работы в том, чтобы поглощать еще больше солнечного излучения извне, но не пропускать наружу энергию, максимально предотвращая теплопотери. Существует до 30 видов селективных материалов, которые наносятся на установку как в заводских условиях, так и самостоятельно, в домашних условиях.

Селективное покрытие: что необходимо знать при выборе солнечного коллектора

При выборе селективного покрытия стоит учитывать, что все материалы имеют различную эффективность, оценить которую можно по таким показателям, как:1) коэффициент абсорбции (или поглощения; значение в пределах 0,8-0,98; α) – позволяет оценить соотношение поглощенной энергии к общему уровню солнечного излучения, которое попало на поверхность;2) коэффициент эмиссии (или излучения; значение от 0,5 до 2; ε) – показатель, обратный коэффициенту поглощения; позволяет оценить уровень исходящего тепла к общему количеству солнечной энергии, попавшей на поверхность панели или трубки.Соотношение вышеуказанных коэффициентов позволяет получить значение селективности. Такой показатель удобно использовать при сравнении эффективности технологий (чем выше селективность, тем лучше).Кроме такого показателя, важно учитывать возможность нанесения на определенный материал теплоприемника, его безопасность, долговечность и, конечно, соотношение эффективности к стоимости. Собираясь повысить эффективность гелиосистемы путем нанесения покрытия, необходимо оценить целесообразность данного метода по сравнению с другими (например, с двойным остеклением панелей). При невысокой температуре использование данной технологии не так ощутимо влияет на рабочие характеристики коллектора. Наиболее эффективно использование усовершенствованной солнечной установки, когда температура теплоносителя достигает 55-60°C.

Изучаем типы селективного покрытия для солнечных коллекторов

Высокоселективное покрытие, которое наносит производитель, обеспечивает максимальную эффективность: трубки или панели поглощают до 95% излучения, которое попадает, при этом во внешнюю среды выходит до 5% тепла. Менее эффективным является технология черного хромирования (поглощение до 92%, теплопотери – около 15%). В домашних условиях в качестве селективного покрытия применяют специальную черную краску (полиуретановую или силиконовую; при использовании такого метода эффективность коллектора – около 56%, так как теряется до 40% тепла). И, наконец, наименее действенно оказывается нанесение обычной черной краски на поверхность, при этом та энергия, которая притягивается, с такой же интенсивностью отдается обратно в окружающую среду.Для сравнения эффективности стоит изучить примерные характеристики некоторых технологий (при условии, что все остальные факторы влияния одинаковы):- так называемый «черный никель» – полированный никель с нанесенными окисями и сульфидами никеля и цинка – при этом коэффициент абсорбции α = 91-94%, коэффициент эмиссии ε = около 11%;- оцинкованное железо с «черным никелем» – коэффициент α = 89%,ε = 16-18%;- гальванизация никелем – α = 94%,ε = 7%;- нанесение окиси меди на никель – α = 81%, ε = 16-18%;сочетание оксида меди, алюминия с помощью технологии напыления и сушки – α = 93%,ε = 11%;- обработка чернением меди – α = 90%,ε = 16% и т.д.Селективное покрытие для солнечного коллектора должно непременно быть долговечным, ведь оно круглогодично находится под разрушающим воздействием осадков, ветров и, конечно, высоких температур при нагревании.

Мастер на все руки: наносим покрытие солнечного коллектора самостоятельно

Собираясь сделать покрытие солнечного коллектора своими руками, многие считают, что черный цвет, т.е. черная краска, как нельзя лучше абсорбирует тепло. В то же время, такой материал не препятствует выходу энергии наружу установки. Для более эффективной работы гелиоколлектора рекомендуется прибегнуть к одному из покрытий, описанных выше. Проще всего нанести на установку оксид меди СuO с высоким уровнем селективности и низким показателем теплоизлучения (от 10 до 20%). Для получения оксида меди используют воду, каустическую соду (или едкий натрий NaOH) в сочетании с персульфатом калия (K2S2O8) либо аммонием надсернокислым ((Nh5)2S2O8), либо хлоритом натрия – NaClO2. Для качественного нанесения и долговечности такого способа поверхность должна быть обезжирена, отполирована, разогрета около 60-65°C. Эффективность данного покрытия связана с тем, что такая пленка из оксида меди имеет высокий коэффициент поглощения, но малый показатель излучения создает поверхность, восприимчивую к поглощению тепла.При работе с химическими составами стоит, прежде всего, получить консультацию специалиста, чтобы наверняка знать пропорции составов для каждого конкретного случая, обязательно использовать средства защиты.На отполированную поверхность можно наносить и оксиды других металлов, в зависимости от желаемого уровня эффективности. Обеспечить нанесение «черного хрома» или «черного никеля» путем гальванизации в домашних условиях не только почти невозможно, но и опасно. Для получения такого покрытия используют специальные электроды. Менее распространенным методом повышения эффективности является многослойное титановое напыление, которое, однако, не обеспечивает максимальный КПД.Таким образом, для обеспечения максимальной эффективности гелиоколлектора важно учитывать не только уровень его абсорбции (количество поглощаемого солнечного излучения), но и показатель эмиссии тепла в окружающую среду. Нанесение на установку селективного покрытия позволит минимизировать отвод тепловой энергии и притянуть максимальное количество солнечных лучей к поверхности даже при пасмурной погоде. Качественные коллекторы имеют селективное напыление, нанесенное производителем. Именно такие модели наиболее надежные, долговечные и безопасные в использовании. Впрочем, повысить эффективность работы солнечной установки можно и в домашних условиях, нанеся селективное покрытие коллектора своими руками.

В любом случаи, лучше купить солничный коллектор dualex и получить высокое качество по приемлемым ценам !

du-alex.ru

Увеличиваем КПД солнечного коллектора с помощью селективного покрытия

Важнейшей частью солнечного коллектора является абсорбер. Именно в нем происходит переход солнечной энергии в тепловую. Для всех устройств (и плоских, и трубчатых) одинаково то, что абсорбер находится под открытыми лучами солнца. Для увеличения поглощения солнечной энергии на абсорбер наносится специальное селективное покрытие для солнечных коллекторов. Именно от этой незначительной детали зависит КПД всей конструкции.

Уникальные свойства покрытия:

Увеличение поглотительной способности абсорбера
Увеличение КПД всего устройства
Препятствие обратному выходу энергии. Все солнечное излучение, что пришло на трубы устройства, будет эффективно переработано в тепловую энергию

Каким бывает?

КПД селективного покрытия

Покрытие для солнечного коллектора может быть изготовлено из различных материалов. Но наиболее распространенными поглощающими покрытиями признаны:

Медные
Хромовые
Из черного лака
Из синих слоев. Второе название – селективная краска для солнечных коллекторов

Какое лучше? Сложно сказать, поскольку на рынке представлены солнечные коллекторы с разными покрытиями и все отличаются довольно эффективной работой.

Методы нанесения покрытия:

Гальванический метод. Им наносят покрытие из черного хрома.
Метод Напыления. Используют для нанесения покрытия из синих слоев.

Дата публикации: 7 апреля 2015

Оставить комментарий

Вы должны быть Войти, чтобы оставлять комментарии.

energorus.com

Солнечный коллектор зимой - оценка эффективности

В последнее время альтернативные источники энергии вызывают все более живой интерес со стороны наших соотечественников.

Наиболее простыми из них в устройстве являются солнечные коллекторы, благодаря чему их доля в нетрадиционной энергетике, особенно бытовой, чрезвычайно велика.

Данная статья познакомит читателя с их разновидностями, а также поможет найти ответ на вопрос: насколько эффективным является солнечный коллектор зимой?

Работает ли зимой солнечный коллектор?

Как свидетельствует статистика (данные приведены в Википедии), на 1 тыс. россиян приходится примерно 0,2 кв. м применяемых у нас солнечных коллекторов, тогда как в Германии этот показатель составляет 140 кв. м, а в Австрии – целых 450 кв. м. на 1 тыс. жителей.

Столь значительную разницу нельзя объяснить одними только климатическими условиями.

Ведь на большей части России за день поверхности земли достигает такое же количество солнечной энергии, как и на юге Германии – в теплое время эта величина составляет от 4 до 5 кВт*ч/кв. м.

Чем же вызвано наше отставание? Отчасти оно обусловлено сравнительно низкими доходами россиян (гелиоустановки являются пока довольно дорогим удовольствием), отчасти – наличием собственных крупных газовых месторождений и, как следствие, доступностью голубого топлива.

Но немалую роль сыграло и предвзятое отношение со стороны многих потенциальных пользователей, считающих установку солнечного коллектора нецелесообразной. Дескать, летом и так тепло, а зимой от подобной системы мало проку.

Вот какие аргументы выдвигают скептики касательно эксплуатации гелиоустановок зимой:

Установку постоянно засыпает снегом, так что солнечное излучение достигает ее не так уж часто. Если, конечно, владелец не дежурит постоянно на крыше с веником или щеткой.
Холодный морозный воздух отбирает почти все тепло, накапливаемое коллектором.

Часто упоминают и всесезонный поражающий фактор – град, который может разнести гелиоустановку вдребезги.

Чтобы понять, насколько справедливы эти доводы, рассмотрим устройство различных видов солнечных коллекторов.

Устройство и область применения в быту

На сегодняшний день применяются такие типы гелиоустановок: плоскопластинчатые и вакуумные

Плоскопластинчатые

Это самые простые и дешевые устройства. Они состоят из улавливающей солнечное излучение пластины (абсорбера), прозрачного покрытия и закрывающей нижнюю поверхность теплоизоляции. На обращенную к солнцу поверхность пластины наносят черную краску или особое покрытие, например, из оксида титана или черного никеля. Оно называется селективным. Наиболее эффективными являются абсорберы, изготовленные из меди.

Светопропускающее покрытие выполняют из специального профильного поликарбонатного листа (с рифлением) или закаленного стекла, почти полностью очищенного от металлических примесей.

Все зазоры между корпусом коллектора и прозрачной крышкой герметизируются, что способствует уменьшению теплопотерь вследствие конвекции.

Плоский пластинчатый коллектор

В воздушных коллекторах используемый в качестве теплоносителя воздух омывает непосредственно абсорбер – с одной или с двух сторон. В устройствах, ориентированных на применение жидкостного теплоносителя (вода, масло или антифриз), к абсорберу могут быть прикреплены медные или алюминиевые трубки, в которые этот теплоноситель подается.

Если не отбирать накапливаемое плоско-пластинчатым коллектором тепло, он сможет нагреть воду до температуры в 190 – 210 градусов.

Для повышения эффективности таких установок применяют покрытия из особых материалов, не излучающих тепло в виде инфракрасных волн.

Вакуумные

Роль абсорбера в таком коллекторе играет поверхность трубки, по которой протекает теплоноситель. При этом сама она заключена в круглый прозрачный кожух, из которого выкачан воздух. Таким образом, каждая трубка с теплоносителем окружена, подобно колбе термоса, вакуумом.

Вакуумный коллектор стоит дороже, но зато является более эффективным: с его помощью воду можно нагреть уже до 250 – 300 градусов.

Вакуумные коллекторы

Значительно повысить производительность вакуумного коллектора можно при помощи параболоцилиндрических отражателей. Это продолговатые элементы с вогнутой зеркальной поверхностью, которая в поперечном сечении образует параболу. Такие отражатели устанавливаются в коллекторе за трубками, фокусируя на них весь неусвоенный солнечный свет.

Оснащенная такими элементами установка может нагревать теплоноситель (применяется масло) до температуры в 300 – 390 градусов. Чтобы еще больше увеличить производительность коллектора, его оснащают системой слежения за солнцем.

Прочие элементы системы

Помимо собственно коллектора в гелиоустановке имеется накопительный бак с водой, которой при помощи встроенного теплообменника передается накопленная теплоносителем энергия.

Существуют системы как с естественной циркуляцией теплоносителя (накопительный бак устанавливается выше коллектора), так и с принудительной – при помощи насоса (бак можно устанавливать на любом уровне).

отопление с использованием солнечной энергии

Гелиоколлекторы в системе отопления

Применение

В быту гелиоустановки применяются для приготовления горячей воды, в том числе для бань, подогрева бассейна либо в качестве дополнительного источника тепла для системы отопления. В промышленности сфера применения таких систем является более широкой: на их основе сооружают опреснители воды, парогенераторы (пар приводит в движение различные машины) и даже электростанции.

Эффективность зимой

Эффективно ли отопление дома солнечными коллекторами зимой?

Ну что же, теперь посмотрим, как различные виды солнечных коллекторов работают в условиях зимы. Напомним, что противники внедрения таких установок выдвигают следующие аргументы:

Засыпка панели снегом: данная проблема актуальна только для плоско-пластинчатых коллекторов. На трубках вакуумных установок, как показала практика, снег задерживается только в тех редких случаях, когда в силу особых погодных условий на их поверхности образуется изморозь. Если же во время снегопада дует хотя бы слабый ветер (от 3 м/с), панель точно останется чистой.
Из-за того, что коллектор окружен холодным воздухом, все тепло с коллектора улетучивается: этот аргумент опять же справедлив только в отношении плоско-пластинчатых коллекторов. Действительно, зимой производительность такой установки в сравнении с летней уменьшается пятикратно. В более совершенных вакуумных моделях прослойка вакуума позволяет сберечь до 95% усвоенного тепла. Самые современные модели даже в сильный мороз способны довести воду до кипения.
Коллектор легко может быть поврежден градом: в заводских условиях коллекторы изготавливаются из высокопрочных материалов. В Сети можно найти видеоролики, снятые во время испытаний панелей на ударную прочность. Коллекторы обстреливают стальными шариками и нетрудно заметить, что удар они держат очень хорошо.

Как видно, солнечные коллекторы зимой вполне работоспособны. Хотя, конечно, производительность их в сравнении с летним периодом ощутимо снижается.

Плюсы и минусы гелиосистемы

Говоря о солнечных коллекторах в целом, можно выделить следующие их достоинства:

Им присущ более высокий КПД по сравнению с фотоэлектрическими элементами и ветрогенераторами.
Усваиваемая с их помощью энергия является абсолютно бесплатной.
Работа солнечного коллектора полностью безвредна для экологии: используемый ресурс – солнечное тепло — является неисчерпаемым и усваивается напрямую, без сжигания чего-либо и загрязнения окружающей среды.

Теперь укажем слабые места гелиоустановок:

Коллекторы заводского изготовления стоят пока сравнительно дорого – от 500 до 1000 дол. Таким образом, стоимость системы из 2-х коллекторов с монтажом может достигать 2,5 тыс. дол.
Из-за переменчивости погодных условий производительность коллектора не является стабильной.

По той же причине систему приходится оснащать довольно вместительным баком- накопителем с хорошей теплоизоляцией.

Отзывы

По свидетельствам владельцев гелиосистем, подобная установка окупается примерно за 7 – 10 лет. У одного из пользователей, проживающего в Московской области, 3 вакуумных солнечных коллектора (в каждом по 15 трубок) обеспечивают подогрев воды для бани.

Система оснащена баком накопителем объемом 300 л, в котором вода летом даже при переменной облачности закипает за 2 – 3 часа (без отбора тепла). Во время простоя бани производимое коллекторами тепло направляется на подогрев бассейна.

Те, кто пока не готов тратить значительную сумму на покупку фирменного коллектора, изготавливают такие устройства своими руками. Одному из пользователей, проживающему в Подмосковье, удается летом снимать с 1 кв. м самодельного коллектора до 500 Вт энергии. Зимой этот показатель падает до 100 Вт.

самодельные батареи Поиски альтернативных источников энергии — вопрос вполне рациональный. В наше время некоторые люди успешно применяют солнечную энергию для отопления домов. Солнечные батареи своими руками изготовить гораздо дешевле, чем купить готовые.

Обзор типов солнечных батарей и отзывы реальных людей об их применении читайте в этом материале.

Видео на тему

microklimat.pro

Многослойное селективное поглощающее покрытие для солнечного коллектора и способ его изготовления

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, применяемых для теплоснабжения и хладоснабжения жилых и промышленных зданий и установок. Многослойное селективное поглощающее покрытие предназначено для нанесения на внешнюю поверхность теплоприемной панели солнечного коллектора, преобразующего излучение Солнца в тепло. Покрытие состоит из первого слоя титана толщиной d1=λ0/4n1, второго слоя в виде окислов, карбидов или нитридов титана TiCxOy или TiNx, толщиной d2=λ0/2n2, третьего слоя в виде силицида титана TiSi толщиной d3=λ0/4n3, причем показатель преломления третьего слоя n3=(n2×n0)1/2, где λ0 - длина волны, соответствующая максимуму спектра солнечного излучения, n0 - показатель преломления воздуха, n1 - показатель преломления первого слоя титана, n2 - показатель преломления второго слоя из TiCxOy или TiNx. Покрытие изготавливается способом напыления в высоком вакууме слоя титана, после чего в атмосфере СО2 или N2 при давлении (2,5-8)×10-2 Па производят реактивное распыление титана со скоростью, не превышающей 30Р2, где Р2 парциальное давление СО2 или N2, Па. В заключение, на обрабатываемую поверхность производят реактивное напыление силицида титана TiSi путем реактивного распыления титана в атмосфере паров моносилана при давлении (3-5)×10-1 Па. Покрытие обладает повышенной по сравнению с известными покрытиями эффективностью. Способ нанесения покрытия экологически безопасен и обеспечивает высокую производительность нанесения покрытия. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Известны селективные поглощающие покрытия для солнечных коллекторов типа «черный никель», «черный хром», состоящие из тонких слоев NiOx или CrOx соответственно, получаемых в результате гальванических процессов в электролитических ваннах (Solar Energy Matirials, v.8, 1983, p.349).

Недостатком известных покрытий является относительно высокое значение коэффициента излучения - έ, что приводит к увеличению потерь тепла за счет собственного излучения коллектора. Другим недостатком покрытий типа «черный хром», «черный никель» является необходимость использовать для их получения специальные электролиты, что обуславливает экологическую опасность процесса получения.

Известно многослойное селективное покрытие для солнечного коллектора, состоящее из трех слоев последовательно осажденных в вакууме на металлическую или металлизированную поверхность, причем первый слой выполнен из Ti толщиной d1=λ0/4n1, второй слой выполнен из TiCxOy или TiNx толщиной d2=λ0/2n2, получаемых при реактивном распылении в вакууме титана в атмосфере СО2 или N2 соответственно, а третий слой выполнен из углеродсодержащего материала и имеет толщину d3=λ0/4n3 и показатель преломления n3=(n2×n0)1/2, где n0 - показатель преломления воздуха, n1 - показатель преломления первого слоя покрытия, n2 - показатель преломления второго слоя покрытия, а λ0 - длина волны максимума спектра излучения Солнца (патент РФ №2133928). При этом х, у - стехиометрические коэффициенты вещества второго слоя. Значения коэффициентов 1≤х,у≤4.

Недостатком известного покрытия является неопределенность состава третьего слоя покрытия, что не позволяет в процессе нанесения покрытия получать воспроизводимые оптимальные характеристики солнечного селективного поглощающего покрытия, что в свою очередь снижает эффективность работы солнечного коллектора.

Известен способ изготовления многослойного селективного покрытия для солнечного коллектора путем напыления в вакууме слоя Ti и последующего реактивного напыления в вакууме в атмосфере СО2 или N2 слоя металлоида этого металла при парциальном давлении каждого газа в пределах (2,5-8)×10-2 Па, после чего в газовом разряде в вакууме в парах органических или элементоорганических соединений при парциальном давлении паров в пределах от 10 до 20 Па осаждают твердый аморфный углеродсодержащий материал (патент РФ №2133928).

Недостатком известного способа является то, что оптические свойства второго слоя покрытия при определенном парциальном давлении газа зависят от скорости реактивного напыления этого слоя и для обеспечения получения покрытия с оптимальными оптическими свойствами должны быть установлены ограничения на величину скорости напыления второго слоя v2 в зависимости от парциального давления реакционного газа Р2.

Другим недостатком известного способа изготовления многослойного селективного покрытия для солнечного коллектора является то, что по известному способу не обеспечивается для третьего внешнего слоя покрытия выполнение условия n3=(n3×n0)1/2, вследствие чего невозможно достичь максимального значения коэффициента поглощения покрытия в солнечном спектре. Действительно показатель преломления второго слоя по данным измерений составляет n2=2,03, откуда n3=1,43. Для известных материалов, которые могут быть нанесены в виде тонких слоев, такой показатель преломления имеет силицид титана TiSi.

Целью изобретения является повышение эффективности работы солнечного коллектора путем обеспечения воспроизводимости оптимальных характеристик селективного поглощающего покрытия за счет уточнения состава материала третьего слоя покрытия, обеспечение выполнения условия n2=(n2×n0)1/2 для третьего слоя покрытия, обеспечение получения при изготовлении покрытия максимального значения коэффициента поглощения в солнечном спектре Ас, а также обеспечение изготовления покрытия с оптимальными оптическими свойствами путем выбора оптимальной скорости реактивного напыления второго слоя покрытия.

Указанная цель достигается тем, что многослойное селективное поглощающее покрытие для солнечного коллектора состоит из трех слоев, последовательно осажденных в вакууме на металлическую или металлизированную поверхность, причем первый слой выполнен из Ti толщиной d1=λ0/4n1, второй слой выполнен из TiCxOy или TiNx толщиной d2=λ0/2n2, а третий слой имеет толщину d3=λ0/4n3 и показатель преломления n3=(n2×n0)1/2, где n0 - показатель преломления воздуха, n1 - показатель преломления Ti, n3 - показатель преломления слоя TiCxOy или TiNx соответственно, а λ0 - длина волны максимума спектра излучения Солнца. При этом в качестве материала третьего слоя покрытия выбран силицид титана TiSi толщиной от 0,10 до 0,20 мкм. При толщине пленки меньше 0,10 мкм область минимального отражения сдвигается в ультрафиолетовую область, а при толщине пленки больше 0,20 мкм область минимального отражения сдвигается в инфракрасную область, при этом в обоих случаях уменьшается эффективность покрытия.

Указанная цель достигается также тем, что в способе изготовления многослойного селективного поглощающего покрытия для солнечного коллектора путем напыления в вакууме первого слоя Ti и последующего реактивного напыления в вакууме в атмосфере СО2 или N2 при парциальном давлении каждого газа в пределах (2,5-8)×10-2 Па второго слоя в виде металлоида Ti и последующего осаждения третьего слоя, согласно изобретению, производят реактивное напыление второго слоя в виде металлоидов Ti со скоростью v2≤30P2, где v2 - скорость реактивного напыления, мкм/час, а Р2 - парциальное давление газа СO2 или N2, Па, после чего производят реактивное напыление третьего слоя в виде слоя силицида титана TiSi путем распыления Ti в атмосфере моносилана (Sih5), при давлении паров моносилана в интервале (3-5)×10-1 Па.

На чертеже изображено поперечное сечение предлагаемого покрытия, а также ход лучей в покрытии, определяющий отражение покрытием некоторой части падающего на него излучения Солнца.

Предлагаемое покрытие состоит из металлического подслоя 1, являющегося частью поверхности коллектора, обращенной к Солнцу, слоя 2 Ti толщиной d1 и с показателем преломления n1, слоя 3 TiCxOy или TiNx толщиной d2 и с показателем преломления n2 и слоя 4 TiSi толщиной d3=0,10-0,20 мкм и с показателем преломления n3.

Пример 1

Многослойное селективное поглощающее покрытие наносилось на внутреннюю поверхность цилиндра из алюминиевого листа диаметром 1,4 м и длиной 2,0 м. Коэффициент поглощения в солнечном спектре Ас поверхности листа до напыления составлял 0,21, коэффициент излучения листа έ=0,03. Цилиндр устанавливался в цилиндрической вакуумной камере диаметром 1,6 м и длиной 2,5 м. Распыляемый катод из Ti устанавливался в вакуумной камере вдоль ее оси. Вакуумная камера откачивалась до давления 1,3×10-2 Па, после чего на поверхность алюминиевого цилиндра напылялся слой Ti. Затем в вакуумную камеру подавался реакционный газ СО2 или N2 и устанавливалось динамическое равновесие между натеканием реакционного газа и его откачкой на уровне 4×10-2 Па. Производилось напыление при двух различных скоростях v2. При скорости v2≥30Р2 наблюдалось увеличение коэффициента излучения покрытия έ, что уменьшает эффективность работы солнечного коллектора. При скорости v2≤30Р2 оптические характеристики покрытия имели следующие значения: коэффициент поглощения в солнечном спектре Ас=0,88-0,89, коэффициент излучения έ=0,03-0,035, что обеспечивает максимально высокую эффективность работы солнечного коллектора.

После нанесения в вакууме второго слоя покрытия наносится третий внешний слой покрытия в виде пленки силицида титана TiSi путем распыления Ti в атмосфере паров моносилана - Sih5 при давлении паров моносилана в пределах (3-5)×10-1 Па. При давлении паров моносилана в вакуумной камере меньше чем 3×10-1 Па образуется покрытие с коэффициентом поглощения Аc≤0,93, что недостаточно для эффективной работы солнечного коллектора. При давлении паров моносилана больше чем 5×10-1 Па происходит отравление катода и процесс реактивного распыления титана прекращается.

Пример 2

На цилиндре с нанесенными двумя первыми слоями покрытия после нанесения третьего слоя покрытия в виде TiSi при давлении паров моносилана в пределах от 3×10-1 Па до 5×10-1 Па коэффициент поглощения в солнечном спектре Ас увеличился от значения 0,88 до значения 0,95, при этом коэффициент излучения не изменился. При давлении паров моносилана больше чем 5×10-1 Па начинается окисление поверхности катода и уменьшение скорости напыления TiSi. При давлении паров моносилана меньше чем 3×10-1 Па не удается достичь требуемого значения коэффициента преломления осажденного слоя n3=1,4-1,43, что не позволяет обеспечить требуемых коэффициентов поглощения селективного поглощающего покрытия.

Многослойное селективное покрытие для солнечных коллекторов, изготовляемое по предлагаемому способу, обладает коэффициентом поглощения в солнечном спектре Ас≥0,95 и коэффициентом собственного излучения έ≤0,04.

Применение предлагаемого покрытия и способа его изготовления позволяет создавать коллекторы солнечного излучения с повышенной эффективностью, что в свою очередь позволяет увеличить максимальную выходную температуру теплоносителя, т.е повысить КПД дальнейшего преобразования тепловой энергии в другие виды энергии. Нанесение покрытия осуществляется за один прием в вакуумной камере сразу на всю поверхность элементов коллектора, при этом не используются и не выделяются токсические или загрязняющие вещества.

1. Многослойное селективное поглощающее покрытие для солнечного коллектора, состоящее из трех слоев, последовательно осажденных в вакууме на металлическую или металлизированную поверхность, причем первый слой выполнен из Ti толщиной d1=λ0/4n1, второй слой выполнен из TiCxOy или TiNx толщиной d2=λ0/2n2, а третий слой имеет толщину d3=λ0/4n3 и показатель преломления n3=(n2·n0)1/2, где n0 - показатель преломления воздуха, n1 - показатель преломления Ti, n3 - показатель преломления слоя TiCxOy или TiNx соответственно, а λ0 - длина волны максимума спектра излучения Солнца, отличающееся тем, что третий слой выполнен из силицида титана TiSi толщиной от 0,10 до 0,20 мкм.

2. Способ изготовления многослойного селективного поглощающего покрытия для солнечного коллектора путем напыления в вакууме первого слоя Ti и последующего реактивного напыления в вакууме в атмосфере СO2 или N2 при парциальном давлении каждого газа в пределах (2,5-8)·10-2 Па второго слоя в виде металлоида Ti и последующего осаждения третьего слоя, отличающийся тем, что производят реактивное напыление второго слоя в виде металлоидов Ti со скоростью v2≤30Р2, где v2 - скорость реактивного напыления, мкм/ч, а Р2 - парциальное давление газа СО2 или N2, Па, после чего производят реактивное напыление третьего слоя в виде слоя силицида титана TiSi путем распыления Ti в атмосфере моносилана (Sih5), при давлении паров моносилана в интервале (3-5)·10-1 Па.