DE2757088A1

DE2757088A1 - Sonnenenergie-kollektorplatte

Info

Publication number: DE2757088A1
Application number: DE19772757088
Authority: DE
Inventors: Piero Giuganino
Original assignee: STARS STAMPAGGIO RESINE SPECIALI SpA
Current assignee: STARS STAMPAGGIO RESINE SPECIALI SpA
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1978-06-29
Also published as: US4196717A; IT1071989B; FR2375558A1; ES465265A1; GB1566900A

Description

STARS Stampaggio Resine Speciali S.p.A. Villastellone (Turin), Italien

21.08*07?

Sonnenenergie-Kollektorplatte

Die Erfindung betrifft eine Sonnenenergie-Kollektorplatte mit einem in Zellen unterteilten Kollektor, in welchem ein umgewältztes Zwischen- oder Trägerströmungsmittel durch die Sonneneinstrahlung erwärmt und anschließend die Wärme, im allgemeinen über Wärmetauscher, an ein Arbeitsströmungsmittel, z.B. die Flüssigkeit in Heizanlagen, das Wasser einer Versorgungsaniage oder die Flüssigkeit einer Klimaanlage abgegeben wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Sonnenenergie Kollektorplatte der angegebenen Art, die einen wesentlich vereinfachten Aufbau, verringertes Gewicht pro Flächeneinheit und insbesondere einen hohen thermischen Wirkungsgrad für den verwendeten Werkstoff, nämlich als Wärmemenge, die pro bestrahlter Flächeneinheit an das Strömungsmittel abgegeben wird, besitzt.

Im Zuge dieser Aufgabe bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Sonnenenergie-Kollektorplatte, die in verschiedenen Modul- bzw. Einheitgrößen herstellbar ist, wodurch ihre Installation entsprechend den jeweiligen Betriebserfordernissen erleichtert wird.

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Diese Aufgabe wird bei einer Sonnenenergie-Kollektorplatte mit einem in Zellen unterteilten Kollektor, in welchem ein Zwischen- bzw. Trägerströmungsmittel umgewälzt und dabei durch Sonnenbestrahlung erwärmt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie einen durch Kopfteile verschlossenen Plattenkörper in Form eines Profils mit einem Boden und diesen beidseitig begrenzenden, hochgezogenen Flanken bzw. Seitenwänden aufweist, daß im Boden ein Stromungsmittel-Kollektor materialeinheitlich mit dem Boden ausgebildet ist und daß eine durchsichtige Abdeckung in den Plattenkörper eingeschoben und mit diesem durch Eingriff in eine durchgehende, durch die Seitenwände gebildete Randkante verbunden ist. Der Plattenkörper und die Abdeckung sind dabei vorzugsweise durch Extrudieren aus einem polymeren Material hergestellt, während die Kopfteile durch Formpressen aus einem polymeren Material hergestellt sind.

Vorteilhaft sind Boden und Flanken bzw. Seitenwände des Plattenkörpers durchgehend doppelwandig ausgeführt und zur Wärmeisolierung mit einer Füllung eines aufgeschäumten polymeren Materials versehen. Ebenso ist die durchsichtige Abdeckung doppelwandig ausgeführt, um den sog. Treibhauseffekt zu begünstigen, wobei eine erhebliche Verringerung der Wärmeübertragung von der Innen- zur Außenseite der Platte erreicht wird. Der materialeinheitlich mit dem Boden ausgebildete Kollektor bzw. Sammler wird vorzugsweise als Schwarzkörper behandelt, wozu die der Sonnenstrahlung ausgesetzte Fläche nicht-reflektierend ausgebildet, z.B. mit feinen Rillen in Spritzform-Vorschubrichtung versehen wird. Die gesamte Platte, mit Ausnahme der Kopfteile, besitzt eine geradlinige Erstreckung (developing) mit parallelen Erzeugenden (generating lines) zwecks Ermöglichung ihrer Fertigung durch Extrudieren bzw. Strangformen. Die Platte zeichnet sich daher durch konstante Abmessungen in Querrichtung und in Richtung der Dicke aus, während sie in Längsrichtung,

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entsprechend der Spritzform-Vorschubrichtung, in Abschnitte beliebiger Größe unterteilt sein kann, so daß Module bzw. Baueinheiten entsprechender Längenabmessung erhalten werden.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Aufsicht auf eine Kollektorplatte mit Merkmalen nach der Erfindung,

Pig. 2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1.

Die in der Zeichnung in zusammengesetztem Zustand dargestellte Kollektorplatte 10 umfaßt einen durch Kopfteile 12 und 13 verschlossenen Plattenkörper 11, der im wesentlichen aus einem Profil besteht, dasseinerseits durch einen Boden 14 gebildet ist, der längs zweier Seiten a, b parallel zur Längsachse hochgezogene Flanken bzw. Seitenwände 15* aufweist, die wiederum jeweils eine Randkante 17 bilden. Eine durchsichtige Abdeckung 19 ist dabei in Nuten 18 einschiebbar, die an den Innenseiten der Randkanten ausgebildet sind. Der Boden ist mit einem materialeinheitlich mit ihm ausgebildeten Kollektor bzw. Sammler 20 in Form einer Anzahl von nebeneinander liegenden Zellen 21 versehen, die parallel zur Längsachse der Kollektorplatte verlaufen und jeweils in einer Sammelkammer 22 des Kopfteils 12 bzw.

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einer Zufuhrkammer 23 des Kopfteils 13 auslaufen. Innerhalb des Kollektors wird ein Zwischen- oder Trägerströmungsmittel, z.B. entsprechend behandeltes und entsalztes Wasser, umgewälzt, das über einen Rohrstutzen 24- in der Kammer 23 des Kopfteils 13 zugeführt und über einen Rohrstutzen 25 aus der Kammer 22 des Kopfteils 12 abgeführt wird. Dieses Strömungsmittel ist der über die durchsichtige Abdeckung 19 einfallenden Sonnenstrahlung ausgesetzt. Zur Steigerung der Erwärmungswirkung wird der Kollektor 20 vorzugsweise als Schwarzkörper behandelt, indem er zumindest an der der Sonnenstrahlung ausgesetzten Fläche schwarz gefärbt oder diese Fläche zur weitgehenden Verringerung der Sonnenlichtreflexion undurchsichtig ausgebildet wird, z.B. mittels feiner, sich in Längsrichtung der Platte erstreckender Rillen. Zur Verringerung von Streuverlusten sind weiterhin der Boden 14 sowie die Seitenwände 15» 16 vorzugsweise doppelwandig ausgeführt, so daß sie mit einem Isoliermaterial 26 gefüllte Hohlräume bilden. Die Abdeckung 19 ist vorteilhaft ebenfalls doppelwandig ausgeführt, um den sog. Treibhauseffekt zu begünstigen, wodurch eine wesentliche Verringerung der Wärmeableitung bzw. -abstrahlung von der Innen- zur Außenseite der Kollektorplatte erreicht wird. Weiterhin sind Boden 14 und Abdeckung 19 vorzugsweise mit Längsrippen 27 bzw. 28 zur Verbesserung der Steifheit versehen.

Wie aus der Beschreibung und der Zeichnung ersichtlich ist, sind der Plattenkörper 11 und die Abdeckung 19 nach parallel zur Längserstreckung der Platte verlaufenden Erzeugenden entwickelt. Aus diesem Grund können Plattenkörper und Abdeckung durch Extrudieren bzw. Spritzformen aus einem geeigneten Werkstoff hergestellt werden.

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Vorteilhaft werden der Plattenkörper und die Abdeckung aus einem polymeren Material hergestellt. Insbesondere werden der Plattenkörper aus Polypropylen und die Abdeckung aus Methacrylat geformt, da sich diese Werkstoffe aufgrund einer Reihe von Versuchen im Hinblick auf ihre mechanischen Eigenschaften sowie ihre leichte Formbarkeit als besonders günstig erwiesen haben. Das Isolierfüllmaterial 26 besteht vorteilhaft aus aufgeschäumtem Polystyrol oder Polyurethan.

Infolge des Strangformens bzw. Extrudierens mit Hilfe von Spritzdüsen besitzen die den Plattenkörper 11 und die Abdeckung 19 bildenden Profile konstante Dicke und konstante Querabmessungen, während diese Teile senkrecht zur Längsrichtung, d.h. parallel bzw. senkrecht zur Extrudierrichtung, in Einheiten verschiedener Längen unterteilt werden können, wodurch die Anwendung dieser Bauteile vereinfacht wird. Weiterhin kann die Abdeckung 19 aufgrund des Eingriffs zwischen den Teilen 17» 18 durch einfaches Einschieben des einen Teils in den anderen leicht mit dem Plattenkörper 11 verbunden werden. Die auf die erforderliche Länge zurechtgeschnittene Platte wird durch Anbringung der Kopfteile 12 und 13 fertiggestellt, die ebenfalls vorteilhaft aus einem Polymeren, vorzugsweise Polypropylen, bestehen und getrennt durch übliches Formpressen hergestellt sein können.

Die Kopfteile sind zwar einander identisch, doch sind sie gegenüber der Platten-Längsachse derart symmetrisch montiert, daß die Rohrstutzen 24, 25 auf gegenüberliegenden Seiten dieser Achse liegen. Zur Gewährleistung von Dichtigkeit in der Verbindungszone an der Platte sind die Kopfteile weiterhin mit einem umlaufenden, U-förmigen Randprofil 29 ver-

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sehen, in welches unter Zwischenfügung eines Dichtungselements aus einem geeigneten Elastomeren die jeweilige Umfangsrandkante von Platte und Abdeckung eingeschoben ist.

In jedem Kopfteil ist eine Kammer 22 bzw. 23 durch einen Boden 30 mit einer auf den Kollektor 20 ausgerichteten Verbindungsöffnung 31 gebildet. Biese öffnung ist mit Verbindungsrändern bzw. -flanschen versehen, die z.B. durch "Spiegel"-Schweißen ("mirror" welding) fest mit den betreffenden Rändern des Kollektors verbunden sind.

Obgleich die Verwendung eines polymeren Materials für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kollektorplatte besonders vorteilhaft ist, ist die Erfindung nicht auf dieses Material beschränkt, weil die Kollektorplatte auch aus einem anderen extrudierbaren Material, sogar aus einem Metall, z.B. Aluminium oder anderen Metallegierungen, mit äquivalenten Eigenschaften hergestellt werden kann.

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Leerseite

Claims

Henkel, Kern, Feier Cr H&izel Patentanwälte

MöhistraBe37 D-8000 München 80

STARS Stampaggio Resine Special! S.p.A. Tel.: 089/982085-87

Villastellone (Turin), Italien Tetex:0529802hnkJd Telegramme: ellipsoid

21. Dez. 1977

Patentansprüche

M.J Sonnenenergie-Kollektorplatte mit einem in Zellen unterteil-

^-^ ten Kollektor, in welchem ein Zwischen- "bzw. Trägerstromungsmittel umgewälzt und dabei durch Sonnenbestrahlung erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen durch Kopfteile (12, 13) verschlossenen Plattenkörper (11) in Form eines Profils mit einem Boden (14) und diesen beidseitig begrenzenden, hochgezogenen Flanken bzw. Seitenwänden (15, 16) aufweist, daß im Boden ein Strömungsmittel-Kollektor (20) materialeinheitlich mit dem Boden ausgebildet ist und daß eine durchsichtige Abdeckung (19) in den Plattenkörper (11) eingeschoben und mit diesem durch Eingriff in eine durchgehende, durch die Seitenwände gebildete Randkante verbunden ist.
2. Kollektorplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine geradlinige Erstreckung mit parallelen Erzeugenden zur Ermöglichung ihrer Herstellung nach einem Strangform- bzw. Extrudierverfahren aufweist sowie konstante Dicke und konstante Querabmessungen besitzt und in Längsrichtung entsprechend der Strangform-Vorschübrichtung in Abschnitte

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unterteirbar ist.
3. Kollektorplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkörper (11) und die Abdeckung (19) durch Extrudieren bzw. Strangformen aus einem polymeren Material hergestellt sind und daß die Kopfteile (12, I3) durch Formpressen aus einem polymeren Material hergestellt sind.
4. Kollektorplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Plattenkörper (11) und Kopfteile (12, 13) aus Polypropylen und die durchsichtige Abdeckung (19) aus Methacrylat hergestellt sind.
5· Kollektorplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14-) und die Flanken bzw. Seitenwände (15* 16) des Plattenkörpers (11) durchgehend doppelwandig ausgeführt sind und zur Wärmeisolierung eine Füllung aus einem aufgeschäumten polymeren Material (26), insbesondere Polystyrol- oder Polyurethanschaum enthalten.
6. Kollektorplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Abdeckung (19) zur Verbesserung des sog. Treibhauseffekte doppelwandig ausgeführt ist.
7· Kollektorplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der materialeinheitlich mit dem Boden ausgebildete Kollektor (20) durch Schwärzung zumindest der der Sonnenstrahlung ausgesetzten Fläche oder durch eine reflexionsverhindernde Behandlung, z.B. Riffelung o. dgl., als Schwarzkörper behandelt ist.

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8. Kollektorplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der materialeinheitlich mit dem Boden (14) des Plattenkörpers (11) ausgebildete Kollektor

(20) durch eine Anzahl von nebeneinander liegenden Zellen

(21) gebildet ist, die parallel zur Längsrichtung der Kollektorplatte bzw. parallel zur Strangform-Richtung verlaufen.
9. Kollektorplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abschließenden Kopfteile (12, 13) jeweils identisch ausgebildet sind und eine Stromungsmittel-Sammelkammer (22) mit einem Rohrstutzen (24 bzw. 25) aufweisen und in bezug auf die Längsachse der Kollektorplatte mit dieser symmetrisch verbunden sind.
10. Kollektorplatte nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfteile (12, 13) jeweils mit einer umlaufenden, U-profilförmigen Randkante (29) versehen sind, in welche die betreffenden Randkanten von Plattenkörper (11) und Abdeckung (19) unter Zwischenfügung eines Dichtungselements aus einem elastomeren Material und unter Herstellung einer festen bzw. dichten Verbindung eingeschoben sind.
11. Kollektorplatte nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammern (22, 23) der Kopfteile (12, 13) durch einen Boden mit einer öffnung (31) abgeschlossen sind, die mit Verbindungsrändern bzw. -flanschen versehen ist, welche ihrerseits, vorzugsweise durch "Spiegelschweißen ("mirror" welding), mit den betreffenden Randkanten des Kollektors (20) fest bzw. dicht verbunden sind.

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