DE2815746A1 - Onnenkollektor - Google Patents

Onnenkollektor

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DE2815746A1
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Description

Patentanmeldung
Langbein-Pfanhauser-Werke AG
Heerdter Buschstraße I-3
4O4O Neuss/Rhein
Sonnenkollektor
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Sonnenkollektor mit Wärmetauscherzelle, sonneneinfallseitig vorgeschaltetem Wärmedämmraum und auf der gegenüberliegenden Seite angeordneter Isolierung3 wobei die Wände der Wärmetauscherzelle warmedammraumseitig eine Transmitterbeschichtungj isolierungsseitig eine Absorberbeschichtung aufweisen. Die Wärmetauseherzelle wird von einem Wärmeträger, zumeist Wasser, durchflossen. Sie
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kann entsprechende Strömungskanäle aufweisen. Der Wärmedämmraum kann einzellig oder mehrzellig ausgebildet sein.
Bei den bekannten gattungsgemäßen Wärmetauschern (Glass Solar Heat Collector Development, US-Department of Boeing Co3 Commerce, National Technical Information Service PB-253 15oj S. 64) bestehen die Wände des Wärmedämmraumes und besteht damit die sonneneinfallseitige Wand der Wärmetauscherzelle aus Glas. Die Beschichtung ist durch Bedampfung mit geeigneten Metallen hergestellt und bezüglich ihres Transmissions- und Emissionsverhaltens eingestellt. Die Absorberschicht ist im Idealfall vollständig schwarz. Grundsätzlich ist es bekannt (DE-OS 26 11 I08), auch die isolierraumseitige Wand der Wärmetauseherzelle aus Glas aufzubauen und diese isolierraumseitig mit Absorbermaterial zu beschichten. Das alles hat sich bewährt, ist jedoch fertigungstechnisch aufwendig und verlangt wegen der Bruchempfindlichkeit von Glas besondere Vorsicht bei Transport und Montage sowie im Einsatz. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn das an die Wärmetauseherzelle angeschlossene System für erhöhte Drücke ausgelegt ist oder gegen erhöhte Drücke sicher sein muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Sonnenkollektor zumindest die Wände der Wärmetauscherzelle aus Blech aufzubauen.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Wände der Wärmetauseherzelle aus Aluminiumblech aufgebaut sind, und daß die Transmitterbeschichtung sowie die Absorber -
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beschichtung aus durch Metalleinlagerungen schwarz eingefärbten Aluminiumoxidschichten bestehen. - Aluminiumblech bezeichnet im Rahmen der Erfindung Bleche aus üblichen Aluminiumlegierungen. Die Metalleinlagerungen sind in den kristallinen Aufbau der Aluminiumoxidschicht integriert. Schwarz meint im Rahmen der Erfindung so schwarz wie möglich.
Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß ein Aluminiumblech mit einer Beschichtung aus durch Metalleinlagerungen schwarz eingefärbtem Aluminiumoxid ohne weiteres für Sonnenkollektoren geeignetes Transmissions- und Emissions- bzw. Absorptionsverhalten aufweist. Das gilt insbes. dann, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung zunächst die Anordnung so getroffen ist, daß das wärmedämmraumseitige Aluminiumblech der Wärmetauseherzelle sowohl wärmedämmraumseitig als auch wärmetauscherseitig eine schwarzeingefärbte Aluminiumoxidschicht aufweist, die gemeinsam als Infrarottransmitter funktionieren, und daß fernerhin das isolierungsseitige Aluminiumblech lediglich isolierungsseitig die schwarz eingefärbte Aluminiumschicht trägt. Auch die sonneneinfallseitige Abdeckung des Wärmedämmraumes kann auch Aluminiumblech bestehen, welches dann- zweckmäßigerweise sonneneinfallseitig eine durch Metalleinlagerungen schwarz gefärbte Aluminiumoxidschicht aufweist.
Im Rahmen der Erfindung können Aluminiumbleche eingesetzt werden, die auf verschiedene Weise mit einer schwarz eingefärbten Aluminiumoxidschicht ausgerüstet sind, z. B. durch
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a) Beizen in einer Aluminiumhydroxidlösung,
b) Dekapieren in Salpetersäure,
c) Anodisieren nach dem Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren,
d) Elektrolytisches Einfärben unter Einsatz von Zinn und/oder Silberverbindungen, vorzugsweise von Zinnsulfat.
Dies alles sind der Galvanotechnik bekannte Maßnahmen. Die Dicke der Aluminiumbleche wird so gewählt, wie es die mechanischen Beanspruchungen verlangen, die aufzunehmen sind. Ohne weiteres kann dann die Auslegung so erfolgen, daß auch erhöhte Drücke aufgenommen werden, so daß an die Wärmetauscherzelle Systeme mit erhöhten Drücken anschließbar sind. Durch Profilierungen der Aluminiumbleche können die Strömungsverhältnisse und/oder der Wärmeaustausch verbessert werden. Sind die Profilierungen Teile· der Wände, die nach der Lehre der Erfindung mit der durch Metalleinlagerungen schwarz eingefärbten Aluminiumoxidschicht versehen sind, so versteht sich von selbst, daß auch die Profilierungen entsprechend beschichtet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Sonnenkollektor, ausSchnittsweise,
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Pig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Pig. I9
Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach Fig. 1 und
Fig. 4 den vergrößerten Ausschnitt C aus dem Gegenstand nach Fig. 1.
Der in den Figuren dargestellte Sonnenkollektor besitzt eine Wärmetauscherzelle I3 einen sonneneinfallseitig vorgeschalteten Wärmedämmraum 2 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Isolierung 3· ~ Die beschriebenen Bauteile sind in einem gemeinsamem Gehäuse 4 untergebrächt. Die Wände 5 der Wärmetauscherzelle besitzen eine Transmitterbeschichtung 6. Isolierraumseitig ist eine Absorberbeschichtung 7 vorgesehen.
Dabei bestehen zunächst die Wände 5 der Wärmetauscherzelle 1 aus Aluminiumblech. Die Transmitterbeschichtung 6 sowie die Absorberbeschichtung 7 sind aus durch Metalleinlagerungen schwarz eingefärbten Aluminiumoxidschichten 6, 7 aufgebaut, deren Herstellung noch besonders beschrieben wird.
Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, ist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß das wärmedämmraumseitige Aluminiumblech 8 wärmedämmraumseitig und wärmetauscherseitig eine schwarz eingefärbte Aluminiumoxidschicht 6 aufweist, wobei beide Schichten 6 gemeinsam als Infrarottransmitter funktionieren. Das ist in der Fig. 2 durch
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geschlängelte Pfeile 9 dargestellt worden, deren einer der auffallenden Infrarotenergie, deren anderer der abgestrahlten Infrarotenergie entspricht. Aus Fig. 3 entnimmt man, daß das isolierungsseitige Aluminiumblech 10 lediglich isolierungsseitig die schwarz eingefärbte Aluminiumschicht 7 aufweist. Diese Absorberbeschichtung 7 nimmt die von der Wärmetauseherzelle 1 her auffallende Sonnenenergie auf und absorbiert diese. Die entstehende Wärme kann wegen der Isolierung an diese praktisch nicht abgegeben werden, sie tritt also in das Aluminiumblech über bzw. bleibt in diesem und kann folglich an das strömende Wärmetauschermedium 11 abgegeben werden. Entsprechend funktioniert das wärmedämmraumseitige Aluminiumblech 8, wobei jedoch zusätzlich und hauptsächlich die Infrarotenergie auch unmittelbar an das durchströmende Wärmetauschermedium 11 gelangt. - Die Gestaltung der sonneneinfallseitigen Abdeckung 12 als Aluminiumblech mit sonneneinfallseitiger Beschichtung 13 ist in Fig. 4 erkennbar.
Ein Aluminiumblech, welches allen Anforderungen genügte, wurde zum Zwecke der Erzeugung der Beschichtung wie folgt behandelt:
a) 1 Min. Beizen in 9 %iger Natriumhydroxidlösung bei 65 C.
b) Io Sek. Dekapieren in halbkonzentrierter Salpetersäure bei 2o°C.
c) 4o Min. Anodisieren nach dem Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren, Stromdichte: 1,5 A/dm bei 2o C.
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d) Elektrolytisches Einfärben 8 - Io Min. mit transformiertem Wechselstrom von 15 - 2o V bei 22 C, vorzugsweise 18 - 2o V
Badzusammensetzung für loo I
6,5 kg Zinnsulfat,
β,ο kg Polyglykol,
lo,o kg Phenolsulfonsäure 65%, Io j ο kg Schwefelsäure konz., 2, ο kg Weinsäure,
o,5 kg Aluminiumsulfat.
e) 6o Min. Verdichten in entionisiertem Wasser bei 98 loo°C oder in Heißdampf.
Zum gleichen Ergebnis kommt man, wenn die angegebenen Zahlen, in Grenzen, die die Gleichwirkung gewährleisten, variiert werden. - Anders ausgedrückt ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer anodisch erzeugten Oxidschicht, die anschließend unter Verwendung metallhaltiger Elektrolyte schwarz eingefärbt worden ist, als Infrarottransmitter für Wärmetauseherzellen 1 aus Aluminiumblech. Die metallhaltigen Elektrolyte enthalten Zinn- und/oder Silberionen.
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AO
Leerseite

Claims (4)

  1. Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    -er-
    Patentansprüche
    (Ϊ) Sonnenkollektor mit Wärmetauscherzelle, sonneneinfallseitig vorgeschaltetem Wärmedämmraum und auf der gegenüberliegenden Seite angeordneter Isolierung, wobei die Wände der Wärmetauscherzelle wärmedämmraumseitig eine Transmitterbeschichtung, isolierungsseitig eine Absorberbeschichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (5) der Wärmetauscherzelle (1) aus Aluminiumblech (8, lo) aufgebaut sind und daß die Transmitterbeschichtung (6) sowie die Absorberbeschichtung (7) aus durch Metalleinlagerungen schwarz eingefärbten Aluminiumoxidschichten bestehen.
  2. 2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmedämmraumseitige Aluminiumblech (8) der Wärmetauscherzelle (1) wärmedämmraumseitig und wärmetauscherseitig eine schwarz eingefärbte Aluminiumoxidschicht (6) aufweist.
  3. 3. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierungsseitige Aluminiumblech (lo) lediglich isolierungsseitig die schwarz eingefärbte Aluminiumoxidschicht (7) aufweist.
  4. 4. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 s dadurch gekennzeichnet, daß auch die sonneneinfallseitige Abdeckung (12) des Wärmedämmraumes (2) aus Aluminiumblech
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    ORIGINAL INSPECTED
    Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    besteht j welches sonneneinfallseitig eine durch Metalleinlagerungen schwarz gefärbte Aluminiumoxidschicht (13) aufweist.
    5· Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis h, gekennzeichnet durch die Verwendung von Aluminiumblechen (8, lo, 11), deren Aluminxumoxidbeschichtungen (6, 73 12) hergestellt wurden durch
    a) Beizen in einer Natriumhydroxidlösung,
    b) Dekapieren in Salpetersäure,
    c) Anodisieren nach dem Glexchstrom-Schwefelsäureverfahren,
    d) Elektrolytisches Einfärben unter Einsatz von Zinn und/oder Silberverbindungen, vorzugsweise von Zinnsulfat.
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