DE2736983A1

DE2736983A1 - Formstabiler kunststoff-solarkollektor

Info

Publication number: DE2736983A1
Application number: DE19772736983
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1979-03-01

Description

"FormsvaLller Kunststoff - Solarkollektor"
PATENTBESCHREIBUNG Bei den heute für die solare Erhitzung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, benutzten formstabilen Flachkollektoren besteht die der Sonne zugewandte Frontseite aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff, die Rückseite aus undurchsichtigem Wärmeisolations-Material, meist in einem steifen Rahmen aus Metall oder Holz eingebaut. Das flüssige Medium ist meist in eine Metallhülle eingeschlossen, die die durch die Frontseite eintretende Sonnenstrahlung absorbiert und weitgehend an die Flüssigkeit abgibt. Es werden daher für einen solchen Kollektor mindestens drei verschiedene Materialien: durchsichtige Frontscheiben, lichtabsorbierender Behälter für die Flüssigkeit und Rahmenmaterial verwandt.
Kollektoren dieser Art müssen sehr sorgfältig gebaut werden, um das Eindrigen von atmosphärischer Feuchtigkeit, die die Wärmedämmung der Riickseite erniedrigen würde, und von Staub, der die Lichtdurchlässigkeit der Frontscheiben sowie die Lichtabsorption durch das Flüssigkeit führende Material verringern würde, zu vermeiden.
Ein besonderes Problem stellt das dichte Einsetzen der Glasscheiben dar, da bei diesen zugleich thermische Spannungen bei starker Erwärmung aus Fertigkeitsgründen klein gehalten werden müssen.
Es ist daher schon vielfach versucht worden, für die tragenden Teile der Kollektoren möglichst weitgehend Kunststoffe zu benutzen.
Soweit keine Formstabilität verlangt wird, wie sie etwa für Dachkollektoren unerlässlich ist, konnten zeitlich begrenzt taugliche Formen und Materialien gefunden werden. Für formstabile Dachkollektoren gelangen Lösungen für die Verwendung von Kunststoff anstelle von Glas für die Abdeckung der Einstrahlungsseite. Versuche, hochwertige, formstabile Flachkollektoren unter Verwendung von Kunststoffen als einzigem tragenden Material zu entwickeln, waren bisher nicht erfolgreich, da die für Dachkollektoren erforderliche lange Lebensdauer durch Veränderungen der Kunststoffe im Kontakt mit Wasser oder aufgrund der Witterungseinflüsse oder durch thermische Spannungen, die zu Schädigung führten, nicht erreicht wurden. Der Grund war, daß keine geeigneten Materialkombinationen und auf sie abgestimmte Verbindungstechniken aufgefunden wurden, die zugleich preisgünstigere Lösungen als die heute üblichen Formen ermöglicht hätten.
Erfindungsgemäß konnte eine überraschend pre.igünstige Lösung hoher Lebensdauer durch die Kombination von entweder zwei hinsichtlich Witterungsbeständigkeit bzw. Wechselwirkung mit heißem Wasser spezifisch geeigneten Kunststoffen (z.B. Polymethylacrylat mit Polypropylen oder Hartpolyvenylchlorid) oder einem Kunststoff und Glas unter gleichzeitiger Verwendung zweier grundsätzlich verschiedener, abgestimmter Verbindungstechniken gefunden werden. Die Verbindung der mit dem Wärmetransportmedium, meist Wasser, in Berührung kommenden Kunststoffplatten bzw. - leisten gleichen Materials erfolgt durch Schweissen oder Kleben, d.h. zu formstabilen Verbundkörpern, ihre Verbindung mit dem die Oberseite überdeckenden Glas oder Kunststoff hoher Lichtdurchlässigkeit und zugleich Witterungsbeständigkeit durch ein Dichtungsmaterial, das über Jahre hinweg plastisch bzw.
elastisch verformbar bleibt und damit auf Dauer eine gewisse Relativbewegung der beidseitigen, verschiedenartigen Materialien gegeneinander zulässt.
Eine einfache Ausführungsform ist in Fig. q dargestellt. Zwischen zwei Kunststoffplatten (die obere farblos und transparent, die untere schwarz eingefärbt), die durch eine ringsum laufende Leiste aus gleichem wasserfesten Material in einem gegenseitigen Abstand von einigen Millimetern gehalten werden und dicht miteinander verschweisst bzw. starr verklebt sind, strömt das Wärmetransportmedium (Wasser). Es wird in einer Ecke von der Unterseite her zu, in der diagonal gegenüberliegenden abgeführt. Über diesem Körper ist eine Polymethylmethacrylat-Platte, die durch eine mit ihr verschweisste, ringsumlaufende Leiste gleichen Materials in einem Abstand von 10 - 15 mm von der darunter liegenden Platte gehalten wird. Zwischen ihr und dem das Wasser führenden Kunststoff-KOrper befindet sich die elastisch-plastische Dichtung (beispielsweise aus thermisch beständigem Kunstkautschuk oder aus einer der handelsüblichen plastisch verformbaren Dichtmassen). Die beiden Kunststoffteile können durch Schrauben leicht aufeinander gepresst werden.
Die Oberflächen der die Wasserschicht begrenzenden Kunststoffplatten können zur Verringerung von Reflektionsverlusten mattiert werden. Auf der Unterseite des Gesamtkörpers wird ein Wärmeisolationsmaterial (z.B. Mineralwolle) als Wärtffidämmung angebracht.
Eine für die Serienproduktion geeignete, arbeitsparende Ausführung zeigt (im Querschnitt) Fig. 2. Zwei der Kunststoffplatten sind als flache, rechteckige Schalen ausgebildet, die beim Aufeinanderlegen ohne Verwendung von Leisten die erforderlichen Plattenabstände fixieren. In die obere des Wärmetransportmediums begrenzende Platte können bei dem Verformungsvorgang die Durchströmung verbessernde Rillenprofile eingeprägt werden, die zugleich eine etwas höhere Steifigkeit oder auch grössere elastische Dehnung (im Falle der Eisbildung) ermöglichen.
Sollen im Wärmetransportmedium Temperaturen über 700C erreicht werden, wird durch Einlegen einer weiteren Kunststoffplatte oder -folie auf der Oberseite eine doppelte Luftschicht zur Erhöhung der Wärmeisolation abgetrennt (siehe Fig. 3).
Fig. 4 a zeigt eine Ausführungsform, bei der als Abdeckung anstelle von Kunststoff eine Glasscheibe verwandt wurde, die durch plastisch und elastisches Dichtmaterial mit dem Kunststoff verbunden ist. Fig. 4 b zeigt eine ähnliche Lösung wie Fig. 3 mit zwei Glasplatten als Abdeckung.
In allen Fällen wird der Luftraum unterhalb der obersten Kunststoffplatte durch eine dünne Bohrung (Durchmesser 1 -2 mm) mit der Rückseite verbunden, da sich überraschenderweise gezeigt hat, dass bei hermetischem Abschluss der isolierenden Luftschichten der bei Erwärmung entstehende geringe Überdruck eine die Lebensdauer verkUrzende Belastung der Dichtmaterialien bedeuten kann.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 6> Solarer Flachkollektor,dadurcts gekenllzeichnet, dass zwiscElen zwei durch Verschweissung oder Kleben starr untereiriailder verbundenen Platten aus dem gleichen Kunststoff das Wärmetransportmedium in direktem Kontakt mit beiden Platten strömt ursd beide durch eine Platte aus Glas oder einem anderen Kunststoff höherer Lichtdurchlässigkeit in einem Abstand von mehr als 2 mm auf der Seite der Sonneneinstrahlung überdeckt sind, die mit einem plastisch oder elastisch verformbaren Dichtungsmaterial ringsum mit ihnen verbunden ist.
2. Solarer Flachkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kunststoffplatten als flache Schale ausgebildet ist.
3. Solarer Flachkollektor nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich indem Luftspalt zwischen der sonnenseitigen Platte hoher Lichtdurchlässigkeit und der das WSrmetransportmedium umschließenden Doppelplatte eine Glasplatte bzw. Kunststoffplatte oder -folie befindet, die von den direkt benachbarten Platten durch eine Luftschicht von mehr als 2 mm Dicke getrennt ist.
4. Solarer Flachkollektor nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die isolierende (n) Luftraum (räume) der Oberseite durch eine Bohrung geringen Durchmessers zur Rückseite hin geöffnet ist (sind).