Beschichtung
TiNOX ist eine Energiefalle: Die hochselektiven blauen TiNOX energy - Absorberschichten nehmen sehr viel Energie auf – etwa 95% der einfallenden Solarstrahlung – und wandeln sie in Wärmeenergie um. Diese geht aber bei herkömmlichen Absorbern als Wärmestrahlung größtenteils wieder verloren.
Die TiNOX energy Beschichtung dagegen verhindert das durch eine extrem niedrige thermische Emission von weniger als 4% im Infraroten. Einmal in Wärme umgewandelt, bleibt die Energie im TiNOX-Absorber gefangen.
Eine hohe Leistung einer Absorberschicht setzt daher einen möglichst großen Absorptionsgrad im Bereich der Solarstrahlung und einen möglichst geringen Emissionsgrad im Bereich der Wärmestrahlung voraus. TiNOX energy erfüllt diese Anforderung in idealer Weise:
Solare Absorption α= 95%
Thermische Emission ε < 4%
Absorber mit schwarzen Flächen nehmen genauso wie die hochselektiven TiNOX energy-Produkte 95% der einfallenden Sonnenstrahlung auf. Der Reflexionsverlust liegt bei lediglich 5%. Umso mehr Energie geben sie dann allerdings ungenutzt als Wärmestrahlung wieder ab – 45% der Energie verpufft wirkungslos. Damit liegt der Gesamtertrag der schwarz beschichteten Kollektoren bei unter 50%.
Auch TiNOX energy absorbiert 95% der Solarstrahlung und wandelt sie in Wärme um. Wie eine „Energiefalle“ lässt die blaue hochselektive TiNOX-Beschichtung jedoch nur 4% der Energie durch Wärmestrahlung wieder entweichen. Insgesamt etwa 90% der Energie aus der Solarstrahlung sind somit als Wärme nutzbar.
Die TiNOX energy-Absorber nutzen sie aus, dass die Solarstrahlungsenergie in einem Wellenlängenbereich unterhalb von 2,5µm eingestrahlt wird, während die Wärmestrahlung einer 100°C warmen Fläche (maximale Arbeitstemperatur eines Warmwasser Kollektors) oberhalb dieser charakteristischen Wellenlänge von 2,5µm abgestrahlt wird.
Die Absorber sind also in der Lage, mit den Wellenlängen ober- und unterhalb von 2,5µm auf unterschiedliche Weise zu verfahren – sie sind selektiv. Auf diese Weise wird der Verlust durch Wärmestrahlung verglichen mit einer schwarzen Fläche deutlich reduziert.
Die blaue Fläche zeigt, wie gut TiNOX energy die Solarstrahlung aufnimmt. Die blassrote Fläche stellt die Emission von Wärmestrahlung einer schwarzen nicht-selektiven Beschichtung dar.
Dunkelrot dagegen die geringe Emission von Wärmestrahlung von TiNOX energy.
Die blaue Kurve verdeutlicht das Reflexionsverhalten von TiNOX energy: Im Bereich der Solarstrahlung ist die Reflexion sehr niedrig, denn der Absorber soll ja so viel Energie wie möglich aufnehmen. Im Infraroten reflektiert die Beschichtung sehr gut, was in einer sehr geringen Emission von Wärmestrahlung resultiert. Schließlich soll ein Maximum an Energie im Absorber bleiben.
Warum ist TiNOX blau?
Die Farbe der TiNOX energy Schichten entsteht durch Mehrfachreflexion des einfallenden Lichtes in der Quarzglasschicht.
Das Licht durchläuft die transparente Quarzglasschicht solange, bis es zum größten Teil in der Absorberschicht absorbiert ist.
Nur ein geringer Anteil von blauem Licht kann die Quarzschicht wieder verlassen, so dass der einzigartige Farbeindruck von "TiNOX blau" entsteht.
Es handelt sich also um eine reine Lichtfarbe, die charakteristisch für eine hochwertige Antireflexschicht ist.
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