DE2755139A1

DE2755139A1 - Absorberplatine fuer flach-solarkollektoren

Info

Publication number: DE2755139A1
Application number: DE19772755139
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Schweig
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-12-10
Filing date: 1977-12-10
Publication date: 1979-06-13
Also published as: CH633627A5

Description

Absorberplatine für Flach-Solarkollektoren
Die Erfindung betrifft eine Absorberplatine für Flach-Solarkollektoren mit für die Aufnahme eines Wärmeträgermediums bestimmten Innenraum.
Platinen der angegebenen Art sind die z.Zt. am häufigsten verwendeten Absorber in Flach-Solarkollektoren. Aus Kostengründen soll ihr Aufbau möglichst einfach sein, gleichzeitig soll aber ein Höchstmaß an Sonnenenergie in nutzbare Wärme umgesetzt werden können.
Aus der DT-OS 26 19 372 ist der Körper eines Wärmetauschers mit einem System von Kanälen für den Transport eines Wärmeübertragungsmittels bekannt, der aus Metallblech besteht und innen hohl ist. DieserAbsorber ist eine vorzugsweise aus Aluminium (Al 99,3) nach dem bestens bekannten Rollbond-Verfahren hergestellte Platine, wobei zwei Metallbleche, zwischen denen ein Muster eines das Verschweißen an diesen Stellen verhindernden Trennmittels angeordnet ist, durch Walzen miteinander verschweißt werden. Das Trennmittel wird entfernt und hinterläßt die bereits erwähnten Hohlräume bzw. Strömungskanäle.
Um auf der der Sonne zugewendeten Seite ein Höchstmaß an Absorption zu erzielen, wird die Oberfläche beschichtet oder schwarz gestrichen o.ä..
Der Einstandspreis dieser Platinen ist relativ hoch, neben dem Preis sind aber noch andere Nachteile festzuhalten. Bei einer Leerlauftemperatur von 1800 C kann der Absorber einen maximalen Innendruck von 2 - 2,5 atü aufnehmen. Wünschenswert wäre aber ein Druck von mehr als 8 atü, da dann der Aufwand zur Absicherung des Kollektorkreislaufes wesentlich reduziert werden kann.
Hinzu kommt, daß bei Aluminium, insbesondere auch bei Mischinstallationen, die Gefahr der Korrosion groß ist und letztlich die Lebensdauer der Platine zu klein wird.
Als Alternative bietet sich an, die Platine aus Stahlblechen, wie aus der Flachheizkörpertechnik bekannt, aufzubauen und eine Schwarzlackierung vorzusehen. Der Wirkungsgrad eines Solarkollektors kann aber wesentlich gesteigert werden, wenn selektiv absorbierende Oberflächen verwendet werden, d.h. solche, die für den solaren Spektralbereich schwarz wirken, Wärme aber nur in geringem Maße abstrahlen. Solche Schichten müssen künstlich aufgebracht werden, da die verwendbaren Werkstoffe eine selektive Oberfläche der gewünschten Art nicht aufweisen.
Eine Beschichtungsmethode ist aus der DT-AS 25 51 832 bekannt geworden, wo auf einem metallischen Grundkörper mittels galvanischem Verfahren zunächst eine Metallschicht aufgebracht wird und diese Metallschicht durch Behandlung mit einer Glimmentladung mit einer selektiv absorbierenden Oberfläche versehen wird.
Diese Methode,wie auch diejenige der Umwandlung eines Legierungsbestandteils eines hochwertigen Stahls in eine dünne 0,2 r, als Interferenzfilter wirkende Oxydschicht nach der Methode der Fa. Poligrat, München, mögen für sich einfach und preiswert sein, setzen aber als Basismaterial teuren Werkstoff,in der Regel Edelstahl, voraus.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Verwendung von edlem Material für Absorberplatinen der eingangs genannten Art zur Vermeidung der bekannten Nachteile zu ermöglichen, den Absorber trotzdem billig herstellen zu können und die Einsatzmenge des edlen Materials sehr klein halten zu können.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Platine aus zwei übereinander angeordneten Metallblechen besteht, wobei das der Sonne zugewendete obere Blech wesentlich dünner als das der Sonne zugewendete untere Blech dimensioniert ist, sowie daß lediglich das der Sonne abgewendete Blech gewellt plastisch vorgeformt ist und das andere Blech den Wellen des Bleches mit elastischer Vorspannung angepaßt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die gefundene Art und Weise der Absorberplatine hat eine ganze Reihe von Vorteilen. Neben den bereits genannten, wie Aufnahme von hohen Drücken, kommt hinzu, daß das Füllvolumen durch die Ausbildung der Wellenform definiert werden kann und die thermischen Verluste durch die große benetzte Oberfläche klein gehalten werden. Die Wellenform des Trägerbleches macht es möglich, der dünnen Edelmaterialfolie Form zu geben, ohne eine aufwendige plastische Verformung durchführen zu müssen. Schließlich ist die statische Auslegung sehr günstig. Die Wellenform führt dazu, daß im wesentlichen nur Scherkräfte in der Verbindung aufgenommen werden müssen. Löten, Kleben, Schweißen sind daher als einfache und billige Verbindungsmethoden anwendbar.
Da ein Blech plastisch vorgeformt wird, können bei diesem Arbeitsvorgang auch andere zusätzliche Formen günstig eingebracht werden, etwa Querkanäle o.ä..
Die Erfindung ist anhand der einzigen Figur, welche einen Querschnitt durch eine Absorberplatine darstellt, näher erläutert.
Die Absorberplatine besteht aus zwei Metallblechen 11,12. Das obere Blech 11 ist wesentlich dünner als das Blech 12, so daß eine Minimierung der Materialkosten eintritt. Außerdem können unterschiedliche Materialien verwendet werden, etwa Edelstahl und Normalstahl. Der Edelstahl ist relativ billig mit einer selektiven Oberfläche überziehbar.
Das untere Blech ist plastisch vorgeformt. Das obere Blech wird innerhalb seiner Elastizität den Wellen des unteren Bleches angepaßt und jeweils in den Wellentälern 13 über einen geeigneten Bereich mechanisch fest mit diesem verbunden, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen. Die Länge der Welle ist so gewählt, daß beide Bleche in der Lage sind, die absorbierte Wärmemenge mit einem zulässigen Wärmegradienten zum Wärmetransportmedium hin zu transportieren.
In den Wellentälern 13, d.h. der Sonne abgewendet, liegen die beiden Bleche direkt an, auf den Wellenbergen 14, d.h. der Sonne zugewandt dagegen, steht das dünne Blech etwas höher und bildet eine Ausbuchtung 16, so daß ein Strömungskanal 15 für das Wärmetransportmedium entsteht. Die Ausbuchtung 16 des Bleches 11 und seine Dicke sind so gewählt, daß der Innendruck in jeder Betriebsphase aufgenommen werden kann. Das Blech 11 ist so im Wellental befestigt, daß es nicht ausbeulen kann, etwa, wenn sich in Zwischenräumen durch undichte Nähte Druck aufbauen sollte.
Da das untere Blech 12 plastisch verformt wird, können alle notwendigen weiteren Einrichtungen am Absorber in das Blech 12 eingeformt werden, etwa Querverbindungen, Aussteifungen oder aber auch Zu- und Abflußeinrichtungen.
Das obere Blech 11 hat wegen der Verwendung edlen Materials und der geringen Dicke eine wesentlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit als das Blech 12. Es kann daher, etwa an den Enden der Platine, als selbstisolierendes Anschlußelement ausgebildet sein.
Leerseite

Claims

Absorberplatine für Flach-Solarkollektoren Patentansprüche 0 Absorberplatine für Flach-Solarkollektoren mit für die Aufnahme eines Wärmeträgermediums bestimmten Innenraum, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Platine (10) aus zwei übereinander angeordneten Metallblechen (11,12) besteht, wobei das der Sonne zugewendete obere Blech (11) wesentlich dünner als das der Sonne abgewandte untere Blech (12) dimensioniert ist, sowie, daß lediglich das der Sonne abgewendete Blech (12) gewellt plastisch vorgeformt ist und das andere Blech (11) den Wellen des Bleches (12) mit elastischer Vorspannung angepaßt ist.
2. Absorberplatine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Bleche aus unterschiedlichen Metall/Metallkombinationen geeigneter Art, vorzugsweise aus Edelstahlblech (11) und Normalstahlblech (12) bestehen.
3. Absorberplatine nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das untere Blech (12) mit dem oberen Blech (11) innerhalb der der Sonne abgewendeten Wellen (13) mechanisch fest verbunden ist und daß das obere Blech (11) oberhalb der der Sonne zugewendeten Wellen (14) zur Bildung von Strömungskanälen (15) wellenförmig ausgebuchtet ist.
4. Absorberplatine nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Bleche (11,12) durch Löten, Kleben oder Schweißen miteinander verbunden sind.
5. Absorberplatine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausbuchtung (16) des oberen Bleches (11) und seine Dicke so gewählt sind, daß ein maximaler, vorgebbarer Innendruck in den Strömungskanälen (15) aufgenommen werden kann.
6. Absorberplatine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das obere Blech (11) so mit dem unteren Blech (12) verbunden ist, daß ein Ausbeulen verhindert wird.
7. Absorberplatine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vorzugsweise folgende Abmessungen gewählt werden: Radius der Welle des oberen Bleches (ll)h150 mm Dicke des unteren Bleches (12) ~ /uO,R mm Dicke des oberen Bleches (11) ~ 0,1 mm.
8. Absorberplatine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein oder mehrere weitere plastische Verformungen, etwa für Querkanäle oder Anschlüsse, im unteren Blech (12) eingeformt sind.
9. Absorberplatine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Bleche (11,12) zur Selbstisolation bei der Befestigung ausnutzbar ist.