DE3024405A1

DE3024405A1 - Selective energy absorber using Aluminium substrate - which is coated with replaceable aluminium foil and is used in solar collectors

Info

Publication number: DE3024405A1
Application number: DE19803024405
Authority: DE
Inventors: Ingo Dipl.-Ing. Dr. 7701 Hilzingen Büren; Reinhard Dipl.-Ing. Dr. 7701 Mühlhause-Ehingen Ebeling; Eugen 7700 Singen Frankenhauser; Martin Dipl.-Chem. Dr. 7700 Singen Mühlhäußer
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1982-01-28

Abstract

An aluminium foil is exposed to alternating current while travelling continuously through a bath contg. 2-4% HCl, so electrochemical action forms an absorption layer on the foil. This treatment is pref. for 1/2 to 1 min. at ca. 50 deg. C., using 25-45 A/sq.dm; and the treated foil is pref. washed in a bath of 3-4% HNO3. An elastic, heat-resistant adhesive is pref. used to glue the treated foil onto a substrate sheet or plate made of Al or its alloys. The foil is pref. pure Al and e.g. 0.05mm thick. The adhesive is pref. a silicone resin. Used in solar collectors, but also in heat pumps. Absorber is low cost and the foil can easily be removed and replaced when worn.

Description

Aluminiumteil mit selektiver Oberfläche und Ver- Aluminum part with selective surface and

fahren zum Herstellen eines derartigen Teiles Die Erfindung betrifft ein Aluminiumteil mit selektiver Oberfläche als Energieaustauscheinrichtung in einem Sonnenkollektor. Darüber hinaus erfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Aluminiumteiles mit selektiver Oberfläche. drive to manufacture such a part. The invention relates to an aluminum part with a selective surface as an energy exchange device in one Solar collector. In addition, the invention encompasses a method of production such an aluminum part with a selective surface.

Der Einsatzbereich eines Absorbers für Sonnenlichtsei es bei der Verwendung in Sonnenkollektoren oder auch an Fassaden oder Energiedächern -- verlangt im allgemeinen speziell abgestimmte Absorberschichten.The area of application of an absorber for sunlight be it in use in solar collectors or on facades or energy roofs - generally required specially matched absorber layers.

Während bei Niedertemperatursystemen der Absorptionskoeffizient für sichtbare Sonnenstrahlen nicht wesentlich verschieden vom sogenannten Emissionskoeffizienten für Wärmestrahlung zu sein braucht, ist es bei Sonnenkollektoren vorteilhaft, zur Erzielung einer höheren Effizienz möglichst klein zu halten.While in low-temperature systems the absorption coefficient for visible sun rays are not significantly different from the so-called emission coefficient needs to be for thermal radiation, it is advantageous for solar collectors to To achieve a higher efficiency to keep it as small as possible.

Nachteilig bei den bisher verwendeten Systemen sind einerseits die hohen Kosten für die Herstellung sowie zum anderen die zeitlich begrenzte Verwendbarkeit ganzer Absorbereinsätze; die selektive Schicht -- eine besonders aufgetragene Lackierung -- verändert sich im Laufe der Zeit durch Umgebungseinflüsse, die aus physikalischen Gründen nicht zu vermeiden sind.Disadvantages of the systems used so far are on the one hand the high manufacturing costs and, on the other hand, the limited usability entire absorber inserts; the selective layer - a specially applied varnish - changes over time due to environmental influences resulting from physical Reasons cannot be avoided.

Diese Nachteile treffen sowohl für sogenannte Solarlackbeschichtungen zu als auch für.Edelstahlfolien mit hohem Chromanteil und schwarzer Oberfläche.These disadvantages apply to so-called solar lacquer coatings for as well as for. Stainless steel foils with a high chrome content and black surface.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein für den genannten Verwendungszweck effektives Aluminiumteil zu schaffen, welches in einem einfachen Verfahren herzustellen und in wirtschaftlich vertretbarem Rahmen nach einer gewissen Einsatzzeit problemlos austauschbar ist.In view of these circumstances, the inventor has set himself the goal of to create an effective aluminum part for the stated purpose, which to be produced in a simple process and within an economically justifiable framework can be easily exchanged after a certain period of use.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein Verfahren, bei dem eine Aluminiumfolie kontinuierlich in einem Wechselstromfeld durch ein Bad aus 2 bis 4 % HC1 geführt und dabei die Oberfläche der Aluminiumfolie elektrochemisch umgewandelt wird. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, die Aluminiumfolie in einem Bad aus 3 - 4 % HNO3 nachzuwaschen und hierdurch den Schwarzeffekt auf der Folienoberfläche zu steuern, welcher während des Durchganges durch das Salzsäurebad im Wechselstrom entsteht.A method in which an aluminum foil is used leads to the solution of this problem passed continuously in an alternating current field through a bath of 2 to 4% HC1 and thereby the surface of the aluminum foil is converted electrochemically. Included it has proven to be beneficial to place the aluminum foil in a bath of 3 - 4% HNO3 rewash and thereby control the black effect on the film surface, which arises during the passage through the hydrochloric acid bath in alternating current.

Es findet also eine Aluminiumfolie, bevorzugt ein sogenanntes Dünnband geringer Dicke, Verwendung, welches kontinuierlich von einer Rolle durch das Bad geführt werden kann und dabei in einem sehr kurzen Zeitraum von 30 bis 60 Sekunden zu der erwünschten Kollektorfolie umgewandelt wird.So it finds an aluminum foil, preferably a so-called thin strip small thickness, use which continuously from a roll through the bath can be performed and in a very short period of 30 to 60 seconds converted to the desired collector foil will.

Von besonderer Bedeutung ist die Einstellung des Elektrolyten bei 2 - 4 % HCl, außerdem hat sich eine Stromdichte von 37 A/dm2 als besonders günstig erwiesen.The setting of the electrolyte is of particular importance 2 - 4% HCl, in addition, a current density of 37 A / dm2 has proven to be particularly favorable proven.

Diese Kollektorenfolie hoher Selektivität wird vor dem Einbau in einen Sonnenkollektor auf einen Träger aufgeklebt, von dem sie nach dem Verbrauch der Absorptionsschicht problemlos entfernt und durch eine neue Folie ersetzt werden kann.This high selectivity collector foil is installed in a Solar collector glued to a support, from which it is after the consumption of the The absorption layer can be easily removed and replaced with a new film can.

Es hat sich im übrigen gezeigt, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumfolie auf ihrem Träger in Wärmepumpen besonders günstig ist.It has also been shown that the use of the invention Aluminum foil is particularly cheap on its carrier in heat pumps.

Im Rahmen der Erfindung liegt ein Aluminiumteil mit selektiver Oberfläche, wobei als Aluminiumteil eine Aluminiumfolie bzw. ein Dünnband dient, deren/dessen Oberfläche durch Ätzung in einem Bad von 2 - 4 % HCl unter Wechselstrom eingeschwärzt ist. Bevorzugtermaßen wird hierfür ein Aluminiumdünnband aus Reinaluminium verwendet.In the context of the invention is an aluminum part with a selective surface, where an aluminum foil or a thin strip is used as the aluminum part, whose Surface blackened by etching in a bath of 2 - 4% HCl under alternating current is. A thin aluminum strip made of pure aluminum is preferably used for this purpose.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist diese durch einen Aluminiumträger gekennzeichnet, auf dem das geschwärzte Aluminiumdünnband aufgeklebt ist, und zwar bevorzugt mittels einer elastischen und wärmebeständigen Klebstoffschicht auf Silikonharzbasis.According to a further feature of the invention, this is provided by an aluminum support marked on which the blackened thin aluminum tape is glued, namely preferably by means of an elastic and heat-resistant adhesive layer based on silicone resin.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand einer Zeichnung; diese zeigt in: Fig. 1: eine Schrägsicht auf einen geschnittenen Aluminium teil mit aufgeklebter Aluminiumfolie Ein Einsatzteil 1 als Energieaustauscheinrichtung für einen Ubersichtlichkeitshalber nicht dargestellten Sonnenkollektor -- oder eine Wärmepumpe -- weist eine Trägerplatte 2 beliebiger Stärke a aus einem Aluminiumblech auf, an dem mittels einer Klebstoffschicht 3 auf Silikonharzbasis lösbar eine Aluminiumfolie 4 festgelegt ist.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment as well as a drawing; this shows in: FIG. 1: an oblique view of one cut aluminum part with glued-on aluminum foil Energy exchange device not shown for the sake of clarity Solar collector - or a heat pump - has a carrier plate 2 of any desired Strength a from an aluminum sheet, on which by means of an adhesive layer 3 on An aluminum foil 4 is detachably set on a silicone resin base.

Die Dicke b dieser Aluminiumfolie 4 ist überhöht widergegeben; es handelt sich um ein sogenanntes Dünnband aus Reinaluminium von etwa 50 Afln.The thickness b of this aluminum foil 4 is shown exaggerated; it is a so-called thin strip made of pure aluminum of about 50 Afln.

Die Oberfläche 5 dieser Aluminiumfolie 4 wurde vor dem Aufbringen auf jene Trägerplatte 2 in einem Bad aus 2 -4 % HCl unter Wechselstrom einer Stromdichte von etwa 37 A/dm2 elektrochemisch umgewandelt und anschließend mit 3 - 4 % HN03 nachgewaschen. Die Dicke e der umgewandelten Folienschicht 6 ist in Fig. 1 ebenfalls überhöht widergegeben.The surface 5 of this aluminum foil 4 was before application onto that carrier plate 2 in a bath of 2-4% HCl under alternating current of a current density of about 37 A / dm2 electrochemically converted and then with 3 - 4% HN03 rewashed. The thickness e of the converted film layer 6 is also shown in FIG. 1 reproduced excessively.

Die Trägerplatte 2 mit ihrer Folienbeschichtung 4 wird am Einsatzort eingebaut; ist die absorbierende Oberfläche verbraucht, zieht man die Aluminiumfolie 4 ab und ersetzt sie durch eine neue. Da die Herstellung dieser Aluminiumfolie 4 keine hohen Kosten verursacht, ist der so erfolgte Austausch erheblich günstiger als das Auswechseln bisher gebräuchlicher Aluminiumplatten mit Lackbeschichtung.The carrier plate 2 with its film coating 4 is at the point of use built-in; when the absorbent surface is used up, the aluminum foil is pulled off 4 off and replaced them with a new one. Since making this Aluminum foil 4 does not cause high costs, the replacement thus carried out is considerable cheaper than replacing previously common aluminum plates with a lacquer coating.

Das Dunnband 4 wird innerhalb von 30 - 60 Sekunden Uber eine Walze 11 als U-förmige Schleife zwischen Elektroden durch ein Salzsäurebad geführt.The thin belt 4 is rolled over a roller within 30-60 seconds 11 passed through a hydrochloric acid bath as a U-shaped loop between electrodes.

Die Herstellung der Oberflächenschicht 6 erfolgt kontinuierlich, ohne daß es eines weiteren Verfahrensschrittes bedürfte; im Gegensatz dazu muß der handelsübliche Aluminiumträger mit Solarlackbeschichtung vor dem Aufbringen der Schicht besonders behandelt werden, um eine Haftung zu gewährleisten. Häufig erfolgt dies durch Bürsten oder das Aufrauhen der Oberfläche durch Ätzen.The production of the surface layer 6 takes place continuously, without that a further procedural step would be required; in contrast, the commercially available Aluminum carrier with solar varnish coating especially before applying the layer treated to ensure liability. Often this is done by brushing or the roughening of the surface by etching.

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Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for producing an aluminum part with selective surface as an energy exchange device in a solar collector, characterized in that an aluminum foil is continuously in an alternating current field passed through a bath of 2 - 4% HC1 and thereby the surface of the aluminum foil is electrochemically converted into an absorption layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that the aluminum foil is washed in a bath of 3 - 4% HN03.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Treatment of the aluminum foil is carried out between about 30 and 60 seconds.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the aluminum foil by alternating current has a current density of about 25 to 45 A / dm2 is treated.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the conversion is carried out at a low temperature, around 50 ° C.

6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the aluminum foil is made on a support in the form of a sheet Aluminum or an aluminum alloy by means of an elastic heat-resistant Adhesive is stuck on.

7. Aluminum part with selective surface as an energy exchange device in a solar collector, characterized in that the aluminum part is an aluminum foil (4) is used, the surface (5) by etching in an alternating current field and a Bath of 2-4% HCl is blackened.

8. Aluminum part according to claim 7, characterized by a thin aluminum strip (4) made of pure aluminum of for example 50 nm,

9. Aluminum part according to claim 7 or 8, characterized by an aluminum support (2) made of sheet aluminum or a Aluminum profile to which the blackened thin aluminum tape (4) is glued.

10. Aluminum part according to claim 9, characterized in that the Aluminum thin tape (4) is releasably glued to the aluminum carrier (2).

11. Aluminum part according to claim 9 or 10, characterized in that that the adhesive layer (3) consists of an elastic and heat-resistant adhesive Made of silicone resin.

12. Use of the aluminum part according to one of claims 7 to 11 as an energy exchange insert in heat pumps.