Введение
Обычные поверхности переизлучают поглощенное тепло. Селективные поверхности переизлучают лишь незначительную его часть. В солнечных тепловых коллекторах селективная поверхность или селективный поглотитель служат для повышения температуры и/или эффективности их работы. Селективность определяется как отношение поглощения солнечного излучения (αsol) к излучательной способности в тепловом инфракрасном диапазоне (εtherm). Селективные поверхности используют разницу в длинах волн входящего солнечного излучения и излучения от поглощающей поверхности: солнечное излучение охватывает диапазон длин волн примерно от 350 до 4000 нм; УФ-А, видимый и ближний инфракрасный (NIR, или ИК-А плюс ИК-В). Тепловое инфракрасное излучение, испускаемое материалами с температурой приблизительно от 40 до 100 °C, охватывает диапазон длин волн примерно от 4000 до 40 000 нм = 4 мкм до 40 мкм; диапазон теплового инфракрасного излучения обозначается или охватывается терминами: MIR, LWIR или IR C.
Solar radiation covers approximately the wavelengths 350 nm to 4000 nm; UV A, visible and near infrared (NIR, or IR A plus IR B). Thermal infrared radiation, from materials with temperatures approximately in the interval 40 to 100 °C, covers approximately the wavelengths 4000 nm to 40,000 nm = 4 um to 40 um; The thermal infrared radiation interval being named or covered by: MIR, LWIR or IR C.
Материалы
Обычно используется комбинация материалов. Одной из первых исследованных селективных поверхностей был тандем полупроводника и металла – просто медь со слоем черной окиси меди. Кремний на металле – еще один пример. Черный хром ("черный хром") и никелированный анодированный алюминий – это еще одна селективная поверхность, которая очень прочная, обладает высокой устойчивостью к влажности, окислительным средам и экстремальным температурам, сохраняя при этом свои селективные свойства, но является дорогостоящей. Один из наиболее распространенных вариантов – многослойный широкополосный солнечный поглотитель – состоит из металлической подложки, покрытой несколькими слоями металлических и диэлектрических материалов. Хотя для его создания требуется вакуумное напыление, он широко используется благодаря своей пригодности для вакуумных труб. Обычная черная краска, хотя и обладает высокой способностью к поглощению солнечного излучения, также имеет высокую тепловую излучательную способность, и поэтому не является селективной поверхностью. Типичные значения для селективной поверхности составляют 0,90 для поглощения солнечного излучения и 0,10 для тепловой излучательной способности, но могут варьироваться от 0,8/0,3 для красок на металле до 0,96/0,05 для коммерческих поверхностей. В лабораторных условиях были получены значения тепловой излучательной способности до 0,02.
Другие применения
Селективные поверхности применяются не только в солнечных тепловых коллекторах, но и в других областях, например, в оконных стеклах с низкой излучательной способностью, которые отражают тепловое излучение и обладают высоким коэффициентом пропускания видимого солнечного света (являясь прозрачными).