1598005534-31c332f555b61fac29b21288ea9f69ab (811232), страница 38
Текст из файла (страница 38)
и де ухэтажных жилых домов, скохозяйстеенный комплек, всех этих здани уду й б т расположены полупров дн ' ' к Р, валах зданий установлены эл тр ек о' ковые солнечные ба Р я "" номньэх эиергетн б та еи из кремния, а в подвал ческих станох мические аккумуляторы. Общая мо и лнечного поселка, р азрабатываемого научно-пРои вок этого первого в ССс.р со "Квант", составляет более 400 кВт. Несколько д омов во ственным объединением ' ого из д пе вых жильцов. . Плошадь крыши кажд кт ипос елка в 1987 г. Уже приняли Р— 50-70 м, в летний солнечны день й она может отдавать зле Р жилых домов — — м, в гелями ческую мощность до 4-б кВт.
не алеком уду б щем мы окажемся свидетелямг Не вызывает сомнений,что в д стаенных или администр ативных зданиях всех у нечных комбинации в жилых, обществ - и злект осна жения: б :полупроводниковых соли печного н батарей, солнечных тепловы утых систем тепло-, ладо- и р х коллекторов, теплое ае, нап имер, уже се ч й ас работают над усовер л. шепот. ~~~~~~~ в Раснодарсэсом кр, Р посс воеанием автономных эн р у е го становок, которыми а не только алек ктричество, но и теплову ю энерг ия эт их ка, с целью получить от солнц я и горячего водоснабжен лля систем от опления, кондиционирования и домов. Разнообразные солнечные установки могут быть расположены вокруг жилого дома и использоваться независимо друг от друга, хотя широкое применение преобразователей солнечного излучения в электрическую и тепловую энергию, тря.
пущее в весьма недалеком будущем, требует, конечно, объединения этик устройств в едином функциональном энергетическом узле здания, который удобнее всего для экономии места и средств расположить на крыше или даже использовать вместо крыши здания. Эта важная проблема будет решена, когда будут созданы и пройдут испытания эффективные комбинированные фстотермические коллекторы солнечного излучения. Как уже упоминалось ранее, наиболее простую из таких конструкций представляет собой обычный плоский солнечный коллектор с каналами для прохождения теплоносителя — воздуха или воды, на световоспринимающей поверхности которого укреплена плоская полупроводниковая солнечная батарея.
Именно такой конструтстивный принцип лежал в основе создания солнечного дома в университете штата Делавэр (США), построенного и испытанного около двенадцати лет назад. Комбинированные фототермические коллекторы этого дома были вы. полнены из плоских тонкопленочных солнечных элементов на основе слоев сульфида кадмия, помещенных между двумя слоями стекла. За солнечными элементами располагались профили треугольного сечения, по которым продувался воздух. Отопление здания осуществлялось с помощью возд ха, нагретого за счет теплосъема с тыльной поверхности солнечных элементов. этого фототермического коллектора был слишком велик уровень тепловых потерь (ведь защитное стекло на обеих поверхностях солнечных элементов обладает слишком большим коэффициентом излучения) и низкий КПП использованньж солнечных элементов. Коэффициент усвоения солнечного излучения в описанном случае не превышал 50 ы3% падающего на поверхность коллектора излучения Солнца превращалось в электроэнергию, 47% — в тепло.
В научных публикациях советских специалистов описаны различные варианты фототермических коллекторов, объединяющих в единой конструкции солнечные батареи и тепловые коллекторы. Среди разработанных и успешно испытанных в СССР фототермических коллекторов могут быть выделены три конструкции, наиболее удачные с точки зрения снижения оптических и тепловых потерь и в то же время достаточно надежные и долговечные при длительной эксплуатации. Первая из конструкций представляет собой плоский тепловой коллектор с каналами для прохода теплоносителя (вода, антифриз или воздух), выполненный из любых достаточно теплопроводных металлов (например, сплавов алюминия, стали, меди, латуни), на внешнюю повеРхность которого вместо селективного покрытия наклеены солнечные элементы из монокристаллического, поликристаллического или аморфного полупроводникового материала, Коллектор снабжен, как обычно, внешним слоем из ~текла, снижающим в основном конвективные потери.
Между поверхностью солнечных элементов и внешним стеклом имеется воздушный зазор в несколько сантиметров, с тыльной стороны коллектора расположен слой теплоизоляции (минеральная вата, пенополиуретан). Снижению тепловых потерь излучением в данной конструкции способствует несколько технических ешений: 1) на обращенную к солнечным элементам и коллектору сторону внешнего стекла может быть нанесено прозрачное в области солнечного спектра и е то время обладающее малым коэффициентом собственного теплового излучения селективное покрытие, созданное, например, на основе оксидов олова, индия или их смесей, станнатов кадмия или состоящее из слоистых структур, полученных чередованием полупРозРачных металлических пленок и диэлектрических слоев (например, сульфида цинка, полупрозрачньц алюминия или серебра и снова сульфида цинка); 2) в качестве пРеобРазователя солнечного излучения в электричество могут быть использованы не обычные солнечные элементы с диффузионным электронно-дырочным пеРеходом внутри полупроводника, а солнечные элементы с расположенным на их повеРхности барьером металл-йолупроводник (барьер Шоттки) или барьером металл — туннельный диэлектрик-полупроводник, а также барьером, образованным с полупроводником прозрачной электропроводящей пленкой из оксидов олова или индия.
В этом случае излучательная способность Е поверх. ности солнечных элементов определяется природой и толщиной полупрозрачного металлического слоя или прозрачной электропроводящей пленки и может быть уменьшена с 0,86-0,92 (величина, обычно характерная для солнечных элементов до 0,1-0,3; ) на поверхность солнечных элементов могут быть наклеены защитные стекла, на внешнюю сторону которых предварительно нанесен слой прозрачной элекю ропроводящей пленки из оксидов олова, индия или их смесей, например толщиной 0,4~),5 мкм и с Удельным поверхностным слоевым сопротивлением не более 178 25-ЗООм на квадрат.
В этом случае излучательная способность поверхности солнечных элементоов также снижается до значений менее 0,3. Следует отметить, что весьма важным достоинством конструкции описанного фототермического коллектора является возможность замены ею настила крыши жилого дома, что, конечно, заметно уменьшает расходы на строительство. Суммарный коэффициент усвоения солнечного излучения таким коллектором может достигать 55-60%. Конструкция плоского фототермического коллектора мажет быть значительно облегчена и удедгевлена, если вместо сравнительно тяжелого теплового коллектора иэ металлов или их сплавов использовать гибкий легкий коллектор на основе полимерных материалов, а внешний слой стекла заменить на прозрачную светостойкую пленку, например выполненную на основе фторсополимеров.
В этом случае солнечные элементы должны быть, конечно, сделаны не из моно- или поликристаллических пластинок, а из тонких полупроводниковых пленок, например на основе сульфида кадмия, селенида меди и кадмия или аморфного кремния и его соединений с другими элементами. Вторая иэ возможных конструкций фототермического кол~ек~ора выполнена на основе стеклянного трубчатого вакуумированногр коллектора, у которого селективное покрытие на поверхности внутренней стеклянной или металлической трубки заменено на кристаллические или пленочные солнечные элементы с поверхностью, имеющей низкую излучательную способность. При металлической внутренней трубке в конструкции такого коллектора можно испольэовать тепло.
вые трубы из металла (с сетчатым наполнителем и органическим или пароволя. ным теплоносителем внутри), представляющие собой устройства, способные практически без потерь передать тепловой поток с одного конца трубы на другой, причем их может разделять расстояние более! м, При применении тепловых труб вместо или внутри внутренней металлической трубки коллектора теплосъем осу. ществляется с концов тепловых труб, выведенных за пределы внешних стеклянных оболочек, что облегчает и упрощает конструкцию коллектора в целом, особенно если он состоит из нескольких десятков или сотен труб. Однако использова. ние внутренних стеклянных трубок вместо металлических тоже имеет свои преимущества, превращая конструкцию в полностью стеклянную, свободную от дефицитнога металла, и избавляя тех, кто эксплуатирует такие устройства, от необходимости боротьсч с коррозией металлов.
При полностью стеклянном вакуумированном коллекторе теплоноситель проходит по внутренней стеклянной трубке, куда могут быль введены также направляющие поток теплоносителя полимерные трубки малого диаметра. Коэффициент усвоения солнечного излучения рабочей поверхностью вакуумираванного фототермического коллектора достаточно высок — не менее 70-75%, однако у него имеется серьезный конструктивный недостаток — низкий коэффициент заполнения световоспринимающей площади, например в здании — плошади крыши. Слишком много места (даже при платном, близком друг к другу расположении стеклянных трубок) занимают вакуумированные зазоры между внешней и внутренней трубкой. Этот недостаток вакуумированных фототермических коллекторов может быть преодолен нанесением на тыльную половину внутренней поверхности внешней стеклянной трубки отражающего слоя алюминия, который будет выполнять роль встроенного в коллектор концентратора солнечного излучения, направляющего к внутренней поглощающей излучение трубке дополнительное количество энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
