Для получения максимальной температуры коллектора солнечной радиации и повышения КПД тепловых солнечных установок не­обходимо создать на коллекторной поверхности покрытия, обеспе­чивающие большое отношение ас/е. Влияние отношения ас/є па равновесную температуру коллектора может быть оценено в случае теплообмена только за счет излучения, например в космосе, из соотношения (2.1).

При работе коллекторной поверхности в земных условиях необходимо, кроме тепловых потерь излучением, учесть конвек­тивные потери, теплопроводность деталей конструкции, изменение спектрального распределения солнечного излучения при данной воздушной массе, световые потери в стеклянной изоляции гелио­установок [103, 104]. Очевидно, что роль теплообмена излучением при этом уменьшится в общем тепловом балансе до 50—60% [105], однако по-прежнему тепловые потери излучением будут в основном определяться отношением коэффициентов ас/е коллекторной по­верхности.

В случае, когда известны; коэффициенты ас и е, равновесная рабочая температура коллекторной поверхности Ті и степень кон­центрации — солнечного излучения Q при применении концентрато­ров, молено подсчитать тепловую мощность 0, получаемую с едини­цы площади коллекторной поверхности:

0 = ас QP — сеГ?.

Если тепло, поглощенное коллекторной поверхностью, пре­вращается в дальнейшем в электрическую энергию каким-либо теп­ловым преобразователем [(термогенератор, тепловой котел с тур­биной, тепловые машины с теплоносителями), имеющим радиаторы для сброса тепла, то для подсчета тепловой энергии, полезно ис­пользуемой таким устройством, мы должны мощность 0, полу­чаемую с единицы коллекторной поверхности, умножить на эффек­тивность цикла Карно:

Єт. п’= Ы? Р — оеТ{) (1 — 7У7), (3.1)

где T<i — температура радиатора.

Ограничение, накладываемое циклом Карно, приводит к тому, что если КПД солнечных водо — или воздухонагревателей (когда учитываем как полезное тепло, переданное теплоносителю) может быть достаточно высок, составляя 40—50% даже без использова­ния селективных покрытий, то при дальнейшем полезном исполь­зовании этого тепла в тепловых машинах эффективность преобра­зования будет весьма мала. Так при характерной для водонагрева­телей температуре Ті да 360 К и Тг ^ 293 К суммарный КПД будет значительно меньше, чем даже реальный КПД фотоэлек­трических преобразователей солнечной энергии (см. главу 2).

Из соотношения (3.1) видно, что КПД преобразования буде, р тем выше, чем больше отношение коэффициентов ас/е коллекторной поверхности и чем меньше температура Т2, т. е. чем выше коэф­фициент є наружной поверхности радиатора тепловой солнечной установки.

При очень большом отношении ас/е, равном 40—70, возможно, как показывает расчет, получение (в условиях теплообмена только излучением) равновесной температуры коллекторной поверхности (без отвода тепла) 600—900° С. В этом случае (при температуре радиатора 100—150° С) возможно получение КПД цикла Карно, равного 60—70%. При этом преобразование солнечной энергии, основанное на применении коллекторных поверхностей с селектив­ными покрытиями в сочетании с тепловой машиной (даже без кон­центрации солнечного излучения), становится весьма эффективным и перспективным методом полезного использования солнечной энергии.

Как будет показано ниже, получение отношения ас/е = = 10 —г— 20 реально в настоящее время, а значение ас/г zsz 40 может быть достигнуто в ближайшем будущем.

3.1.