DE2535838A1 - Kollektor-element fuer solar-kollektoren - Google Patents

Description

• Kollektor-Element für Solar-Kollektoren.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Kollektor-Element für Solar-Kollektoren, insbesondere die Einfärbung dieses Elements an der der Sonne zugekehrten Seite.
• Solar-Kollektoren dienen dazu, die eingestrahlte donnen-Energie aufzufangen und zum Erhitzen von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, nutzbar zu machen. Die Erwärmung kann unter Umständen - ausreichende Intensität der Sonnen-Einastrahlung, entsprechende Wahl des Verdampfungsdruckes - bis zur 1)ampf-;rzeugung getrieben werden.
• oolar-Kollektoren bestehen im allgemeinen aus einem Gehäuse, welches im Innern ein Kollektor-Element oder mehrere Kollektor-Elemente enthält, und einer Glasplatte, die das Gehäuse nach oben abdeckt. Die Kollektor-Elemente bilden zusaininen eine Zwischenwand, die das Gehäuse in einen oberen und einen urlts-1en Raum unterteilt. Sie sind innen hohl und mit beiden Enden an einen wärme-Kreislauf angeschlossen. Eine Pumpe wälzt die in den Elementen befindliche Flüssigkeit um. Der Raum zwischen dem Kollektor-Element und der Abdeckplatte ist mit Luft gefüllt.
• J)er Raum unter dem Kollektor-Element ist mit Isoliermasse ausgestopft, um eine Wärme-Abgabe nach außen nach Möglichkeit zu verhindern.
• Zur Verstärkung der Absorbtion der einfallenden Strahlen sind die Kollektor-Elemente an dem der tonne zugekehrten Teil ihrer Oberfläche geschwärzt. Die Tatsache, daß ein schwarzer Körper eine stärkere Absorbtionsfähigekeit für Sonnenstrahlen aufweist als ein Körper mit irgend einer anderen Farbe, ist seit langem bekannt. Es gibt indessen verschiedene Grade von Schwarz, vom tiefdunklen Schwarz bis zu einem helleren Schwarz, das anschließend in Grau übergeht. Bei der Verwertung der Sonnen-Energie wird man naturgemäß einer tiefschwarzen Farbe den Vorzug geben, um einen möglichst großen Teil der eingestrahlten Energie aufzufangen. Bei der herstellung von Kollektorelementen für Solar-Kolektoren sind bereits mehrere Arten der 'färbung angewandt worden.
• SDas einfachste Verfahren besteht darin, die in Frage kommenden Flächen des Kollektor-Elements mit Ruß zu schwärzen. Eine aus Ruß bestehende Farbschicht hat indessen nur eine geringe haltbarkeit und kommt deshalb für eine technische Anwendung nicht in Frage. Ruß ist darüber hinaus ein schlechter Wärmeleiter, was sich bei Kollektor-Elementen ungünstig auswirkt.
• Wohl am bekanntesten ist das Sinfarben mit schwarzem Lack. Mit schwarzem Lack ist jedoch keine tiefschwarze, matte Oberfläche zu erzielen, was bereits zu einer Minderung der absorbierten armestrahlen führt. darüber hinaus ist eine Lackschicht, auch wenn sie dünn aufgetragen wird, ein schlechter Wärmeleiter.
• Dieser Umstand beeinträchtigt den Wärmedurchfluß zur aufzuheizenden Flüssigkeit und setzt den Wirkungsgrad der Anlage weiter herab.Da Lack nicht besonders hitzebeständig ist, besteht außerdem die Gefahr, daß die Lackschicht abblättert. In diesem Fall bilden sich Rückstände an der Abdeckung (Glasscheibe), die den Durchgang der Wärmestrahlen an dieser Stelle behindern und sich so ebenfalls schädlich auswirken.
• Es ist auch bekannt, die der Sonne zugekehrten Oberflächen der Kollektor-Elemente mit Bitumen zu beschichten. Bei dieser Art der Beschichtung erhält man ebenfalls einen schlechten Wärme-Durchgang. Bei hohen Temperaturen im Raum über den Kollektor-Elementen oder bei Verwendung ohne Andeckplatten blättern auch Bitumenschichten leicht ab, was zu einer teilweisen Reflexion der Wärmestrahlen führt.
• Ferner ist bekannt, Mehrere Schichten übereinander anzuordnen, wobei die die optische Interferenz bewirkende Schicht aus Aluminium-Oxyd besteht. Da eine weitere Schicht eine Goldverbindung enthält, kommt auch diese Beschichtung wegen zu großer Aufwendigkeit für eine technische Anwendung nicht in Prage.
• Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Material für das Schwärzen der Kollektor-Elemente zu finden, welches eine hohe Absorbtions-Fähigkeit für SonnenStrahlen mit einer guten Wärme-i)urchgangsziffer und einer ausreichenden Haltbarkeit auch bei hohen Temperaturen verbindet.
• llach der Erfindung wird das Kollektor-Element aus Aluminium hergestellt und die Oberfläche an der der Sonne zugekehrten Seite schwarz eloxiert (Anoden-Oxydation).
• Ein solches Element ist an der Oberfläche tiefschwarz und hat eine hohe Absorbtions-Fähigkeit für Sonnenstrahlen. Es ist auBerdem gut wärmeleitend und gibt deshalb die aufgenommene Wärme praktisch unvermindert an die zu erwärmende Plüssigkeit weiter, sodaß diese rasch erhitzt wird. Eloxierte Oberflächen sind ferner nicht empfindlich gegen hohe emperaturen und fast unbegrenzt haltbar. Ein Beschlagen darüber gelegter Glasscheiben von innen her durch Staubteilchen kann hier nicht auftreten.
• Zum Eloxieren kann man die bekannten Verfahren benutzen.
• Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird das Aluminiumblech vor dem Eloxieren alkalisch gebeizt. Man erhält dadurch eine matte Oberfläche und verhindert jegliche Beeinträchtigung der Wärmeaufnahme durch Reflexion.
• Die Eloxat-Schicht sollte nicht zu dick sein, obwohl sie eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als alle bisher bekannten und benutzten Schwärzmittel. Als optimaler Wert für die Stärke der Eloxat-Schicht hat sich eine Schichtdicke von etwa µ erwiesen. Diese Schichtdicke genügt, um eine hohe Absorptions-Fähigkeit zu gewährleisten, und setzt gleichzeitig den Verlust beim Wärmedurchgang auf ein praktisch vernachlässigbares Maß herab.
• Patentansprüche

Claims (4)

1. P a a t e n t a n s p r ii c h e 1. Kollektor-Element für Solar-Kollektoren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Aluminium besteht, welches an dem der Sonne zugewandten Teil der Oberfläche schwarz eloxiert ist.
2. 2. Kollektor-Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, raß der eloxierte Teil der Oberfläche eine matte Schwärze aufweist.
3. 3. Kollektor-Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Eloxat-Schicht maximal 20 µ beträgt.
4. 4. Verfahran zur Herstellung eines Kollektor-Elements nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu eloxierende Teile des Geräts vor dem Eloxieren alkalisch gebeizt wird.