DE2815746A1 - Onnenkollektor - Google Patents
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Description
Patentanmeldung
Langbein-Pfanhauser-Werke AG
Langbein-Pfanhauser-Werke AG
Heerdter Buschstraße I-3
4O4O Neuss/Rhein
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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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
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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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
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,
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)
- 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. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmedämmraumseitige Aluminiumblech (8) der Wärmetauscherzelle (1) wärmedämmraumseitig und wärmetauscherseitig eine schwarz eingefärbte Aluminiumoxidschicht (6) aufweist.
- 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. Sonnenkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 s dadurch gekennzeichnet, daß auch die sonneneinfallseitige Abdeckung (12) des Wärmedämmraumes (2) aus Aluminiumblech809842/0391
ORIGINAL INSPECTEDAndrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essenbesteht 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 durcha) 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.Θ09842/0391
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