DE2947450A1

DE2947450A1 - Solar energy collector made from plastic foam - with outer layers of plastic film and thermal insulation

Info

Publication number: DE2947450A1
Application number: DE19792947450
Authority: DE
Inventors: Alfred Prof. Dr. 5100 Aachen Boettcher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-24
Filing date: 1979-11-24
Publication date: 1981-06-19

Abstract

Solar energy is utilised to heat water by means of a porous mat of plastic foam or glass fibre. The porous mat is laid on an opaque plastic film and then covered with a transparent film. A supply pipe and a delivery pipe are bonded to the edges of the porous mat. The pipes are covered by the upper and lower plastic films which are then welded together all round their edges. In addn. the films are welded to the mat through rows of holes. The ratio of pore area of the porous mat to the total surface area is 20% and is made from polyurethane foam. The opaque under-layer is made from UV stabilised PVC or polyethylene. An additional layer of insulating material is placed below the plastic film and the top surface may be covered with transparent plastic thermal insulation.

Description

Flexibler WasserkollektorFlexible water collector

Um die spezifischen Kollektorkosten von Anlagen zur solaren Erwärmung von Brauchwasser herabzusetzen, sind im Kollektorbau zunehmend Kunststoffe verwandt worden. Die technischen Möglichkeiten ganz aus Kunststoff bestehender Flachkollektoren werden einerseits durch die im Vergleich zu Metall geringe Warmfestigkeit, andererseits durch die relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aller Kunststoffe begrenzt.About the specific collector costs of systems for solar heating of domestic water, plastics are increasingly used in collector construction been. The technical possibilities of flat-plate collectors made entirely of plastic are on the one hand due to the low heat resistance compared to metal, on the other hand limited by the relatively low thermal conductivity of all plastics.

Der prinzipielle Aufbau bisheriger Kunststoff-Wasserkollektoren besteht in der Nebeneinanderreihung von Kunststoffschläuchen, die an ihren Enden durch ein Sammelrohr verbunden sind. Lösungen dieser Art haben den grundsätzlichen Nachteil, dass mit wachsenden Querschnitten der parallel geschalteten Einzelschläuche das Flüssigkeitsvolumen pro m2 gross und damit die Aufheizgeschwindigkeit klein wird, mit geringer werdenden Querschnitten entweder das Verhältnis von Kunststoff- zu wasserführendem Querschnitt zu gross oder die Festigkeit zu gering wird.The basic structure of previous plastic water collectors exists in the juxtaposition of plastic hoses, which at their ends through a Manifold are connected. Solutions of this kind have the fundamental disadvantage that with growing cross-sections of the individual hoses connected in parallel, that The volume of liquid per m2 is large and the heating rate is low, with decreasing cross-sections either the ratio of plastic to water-bearing cross-section is too large or the strength is too low.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass das Wasser nicht durch eine Mehrzahl von Kunststoff-Schläuchen fliesst, sondern durch poröse Matten, die zwischen zwei Kunststoff-Folien eingeschlossen sind. Auf diese Weise wird eine hinreichend gleichmässige Durchströmung der gesamten Kollektorfläche bei gleichzeitig wesentlich verringertem Flüssigkeitsvolumen pro m2 erreicht. Die porösen Matten können entweder aus Kunststoff oder aus Glasfasern bestehen. Kunststoffmatten können aus Schaumstoff bestehen, bei dem zur Erzielung ausreichender Saugwirkung über 20 x der Poren offen sind. Durch einen hohen Prozentsatz offener Poren wird zugleich der innere Strömungswiderstand der Matten erniedrigt. Der Kunststoffschaum bzw. die Glasfasern können dunkel gefärbt sein, um einen Teil der die Deckfolie durchdringenden Sonneneinstrahlung zu absorbieren. Die unter der porösen Matte liegende Kunststoff-Folie ist dunkel gefärbt und absorbiert den durch die poröse Matte hindurchtretenden Anteil der Einstrahlung.According to the invention, these disadvantages are avoided in that the Water does not flow through a plurality of plastic hoses, but through porous mats that are enclosed between two plastic sheets. To this This ensures a sufficiently uniform flow through the entire collector surface with a significantly reduced volume of liquid per m2 at the same time. the Porous mats can either be made of plastic or glass fibers. Plastic mats can consist of foam, in which to achieve sufficient suction over 20 x of the pores are open. With a high percentage of open pores at the same time the internal flow resistance of the mats is reduced. The plastic foam or the glass fibers can be colored dark around part of the cover film absorb penetrating sunlight. The one under the porous mat Plastic sheeting is dark in color and absorbs whatever passes through the porous mat Share of irradiation.

Der erfindungsgemässe Kollektor hat zwei weitere Vorteile: 1. Bei Einfrieren der Flüssigkeit im Kollektor wird dieser nicht zerstört, da in den porösen Matten kompressible Reservevolumina enthalten sind,und das Volumen des Kollektors vergrösserungsfähig ist.The collector according to the invention has two further advantages: 1. At Freezing of the liquid in the collector will not destroy it because it is porous Mats contain compressible reserve volumes, and the volume of the collector is expandable.

2. Solche Kollektoren können in grossen Abmessungen (lo - loo m²) hergestellt und einfach transportiert und montiert werden.2. Such collectors can be large in size (lo - loo m²) manufactured and easily transported and assembled.

Um die poröse Matte zwischen den begrenzenden Kunststoff-Folien zu fixieren, kann sie Öffnungen enthalten, durch die hindurch die beidseitigen Kunststoff- Folien miteinander verschweisst oder verklebt werden.To the porous mat between the limiting plastic sheets fix, it may contain openings through which the two-sided plastic Foils be welded or glued together.

Weiterhin können poröse Matte und beidseitige Kunststoff-Folien miteinander verklebt, verschweisst oder in anderer Weise verbunden werden, um den Anteil der zwischen der porösen Matte und den beiderseitigen Folien hindurchtretenden Flüssigkeit zu verringern.Furthermore, porous mat and double-sided plastic films can be combined glued, welded or otherwise connected to the proportion of liquid passing through between the porous mat and the foils on both sides to reduce.

Um einen besonders gleichmässigen Durchfluss über die ganze Fläche ausgedehnter Kollektoren zu erzielen, kann an der Flüssigkeitseintrittsseite der porösen Matten über fast die ganze Breite des Kollektors ein Kunststoffrohr mit einer Mehrzahl von Öffnungen geringen Durchmessers auf der der Matte gegenüberliegenden Seite eingeschoben werden. Auf der Austrittsseite kann ebenfalls der Abfluss der Flüssigkeit durch ein eingeschobenes, zur Matte hin offenes Rohr erleichtert werden. Auf der Seite des Wasserzuflusses kann für den Fall eines zu grossen Strömungswiderstandes in der porösen Matte oder dem angeschlossenen Gerät, der zu einer ERhöhung des Wasserdrucks auf der Zufluss-Seite führt, oberhalb des Zuflusskanals eine Überlauföffnung vorgesehen werden.A particularly even flow over the entire area to achieve extensive collectors can be achieved on the liquid inlet side of the porous mats over almost the entire width of the collector with a plastic tube a plurality of small diameter openings on the opposite one of the mat Side to be inserted. The outflow of the Liquid can be facilitated by an inserted tube that is open towards the mat. On the side of the water inflow, in the event of too great a flow resistance in the porous mat or the connected device, which increases the water pressure leads on the inflow side, an overflow opening is provided above the inflow channel will.

Zur thermischen Isolation der Vorderseite befindet sich über den beiden, den wasserführenden Spalt begrenzenden Kunststoff-Folien eine dritte, transparente Folie, die durch eine transparente, hochporöse Kunststoffmatte von der darunter liegenden Folie getrennt ist. Dadurch entsteht eine isolierende Luftschicht mit geringer Wärmekonvektion.For thermal insulation of the front side, there is a a third, transparent plastic film delimiting the water-bearing gap Foil covered by a transparent, highly porous plastic mat from the one underneath lying foil is separated. This creates an insulating layer of air low heat convection.

In die transparente, poröse Kunststoffmatte können zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit Löcher einer Weite bis zu wenigen cm eingestanzt werden.In the transparent, porous plastic mat you can increase the Light transmission holes with a width of up to a few cm can be punched.

Die Abb. 1 a und 1 b zeigen eine Ausführungsform des Kollektors: Fig. 1 a zeigt den Kollektor in Draufsicht, Fig. 1 b im Querschnitt. In den äusseren Rand des Kollektors, in dem alle Folie verschweisst bzw. verklebt sind, sind Ösen zur Befestigung des Kollektors auf einer Unterlage eingesetzt. Zur thermischen Isolation der Rückseite wird der Kollektor mit einer Isolationsschicht, z.B. Platten aus Kunststoff-Schaum mit geschlossenen Poren, unterlegt.Figs. 1 a and 1 b show an embodiment of the collector: Fig. 1 a shows the collector in plan view, FIG. 1 b in cross section. In the outer The edge of the collector, in which all the foil is welded or glued, are eyelets used to attach the collector to a base. For thermal insulation the back of the collector is covered with an insulation layer, e.g. sheets made of plastic foam with closed pores, underlaid.

Die porösen Matten im Kollektor können aus Polyurethan, die Kunststoff-Folien aus UV-stabilisiertem PVC oder Polyaethylen bestehen.The porous mats in the collector can be made of polyurethane, the plastic foils consist of UV-stabilized PVC or polyethylene.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

PATENT CLAIMS 1. Solar flat plate collector made of plastic for heating of liquids, characterized in that the liquid to be heated is between two plastic foils through a glass fiber vijes or through a porous plastic mat flows, the pores of which are more than 20% open.

2. Solar flat plate collector made of plastic for heating liquids according to claim 1, characterized in that the porous, liquid-guiding layer Contains openings through which the plastic film above and below it are welded or glued together.

3. Solar flat plate collector made of plastic for heating liquids according to claim 1 to 2, characterized in that on the top of the collector another, transparent film closes off an air volume in which a transparent, highly porous plastic mat with a thickness of less than 20 mm is located.

4. Solar flat plate collector made of plastic for heating liquids according to claim 3, characterized in that the upper, highly porous, transparent Plastic mat to increase the light transmission through openings of a Contains width of a few cm.

5. Solar flat collector made of plastic for heating liquids according to claim 1 to 4, characterized in that the supply of the liquid to the entry side of the porous mat through a plastic tube that is only used for porous mat has a plurality of small-diameter openings.

6. Solar flat plate collector made of plastic for heating liquids according to claim 1 - 5, characterized in that on the inlet side of the Liquid in the collector above the inflow channel an opening to the outside through which the liquid in the event of excessive flow resistance leak into an overflow in the porous mat or the connected Cerät can.