Введение

Продукты сгорания полезных ископаемых загрязняют окружающую среду и приводят к ее деградации. Кроме того, запасы полезных ископаемых уменьшаются и возрастает угроза их исчерпания. В этой связи ведется поиск новых неисчерпаемых и экологически чистых источников энергии. Таким источником является энергия, излучаемая Солнцем. Солнечная энергия наиболее эффективно может быть использована в тех местах, где необходимо получать горячую воду или теплый воздух.

Солнечным излучением называется поток излучаемой энергии Солнца, направляемый к поверхности Земли [6]. В результате изменяющихся метеорологических условий (облачность), а также вращательного движения Земли вокруг своей оси и движения Земли вокруг Солнца солнечное излучение является переменным источником энергии. Внутри Солнца, постоянно в течение около 5 млрд. лет протекают ядерные реакции, высвобождающие огромное количество энергии, которая передается во Вселенную путем излучения. От Солнца постоянно излучается энергия в 6280 кВт/м2. Излучению, исходящему от Солнца и направляющемуся в космическое пространство, соответствует длина волны очень широкого диапазона. Однако большая часть энергии сосредоточена в диапазоне видимого спектра и в диапазоне инфракрасного излучения, благодаря которому в значительной степени мы получаем тепло.

Полная интенсивность излучения на верхней границе земной атмосферы, падающая на нормальную поверхность в направлении лучей, равна 1,367 кВт/м2 (эту величину называют солнечной постоянной) [1]. Погрешность в определении солнечной постоянной составляет ± 1 % (это результат переменного в течение года расстояния Земля-Солнце и появления пятен на Солнце). Однако поверхности Земли достигает около 1,025 кВт/м2 [11], и то только тогда, когда Солнце находится в зените, а небо безоблачно. Так происходит потому, что, проходя через атмосферу, часть лучей поглощается водяным паром, двуокисью углерода и озоном, содержащимся в воздухе, в то же время часть отражается и рассеивается частицами воды, дыма и пыли (рис. 13.1). Интенсивность излучения вблизи поверхности Земли уменьшается пропорционально увеличению расстояния, которое солнечные лучи должны пройти через атмосферу.

В этой связи путь, который проходят лучи, разный для каждой географической широты. Кроме того, этот путь постоянно изменяется вместе с положением Солнца в зависимости от времени дня и года. На интенсивность излучения может иметь влияние также степень загрязненности атмосферы дымом и пылью. Полное солнечное излучение, поступающее на землю, является суммой прямого солнечного излучения, рассеянного излучения неба (диффузионного), а также отраженного от поверхности Земли и от объектов вблизи абсорбера солнечного коллектора.

Прямое излучение составляет такую часть излучения, которая в зависимости от положения Солнца поступает на поверхность Земли под определенным углом. Рассеянное солнечное излучение излучается всем небосводом и придает ему голубую окраску в результате рассеивания солнечного света. В этой связи оно ненаправленное и его влияние одинаковое, независимо от положения поверхности, которая его принимает. Это зависит от времени дня, от погоды, облачности и от того, с какой части неба поступает данное излучение.

Энергия солнечного излучения характеризуется множеством достоинств, к которым относятся прежде всего: неисчерпаемость, доступность и отсутствие затрат на ее получение. Основными недостатками энергии солнечного излучения являются временность ее наличия и непостоянство, связанное в климате с переменчивостью атмосферных условий. Недостатком также является относительно небольшая интенсивность излучения - для получения солнечной энергии необходима большая поверхность солнечных коллекторов, что повышает инвестиционные затраты.

Шафлик В./Современные системы горячего водоснабжения. - К.: ДП ИПЦ «Taici справи», 2010.