DE3223918A1 - Sonnenkollektor mit schaumstoffabsorber - Google Patents

Description

• SONtIENKOLLEKTOR MIT SCHAUMSTOFFABSORBER
• Die deutschen Patentanmeldungen 29 37 407 und 30 27 179 beschreiben begehbare Sonnenkollektoren, bei denen der Absorber in herkömmlicher Art aus Metall besteht. Dies ist teuer.
• Zweck dieser Erfindung ist, eine kostensparendere Bauweise zu finden, die hohen mechanischen Beanspruchungen gewachsen ist und universell als Dach-, Fassaden-, Weg- und Schwlmmkollektor einsetzbar ist.
• Die erfindetische Lösung besteht darin, daß der Absorber aus qeschlossenzelligem Schaumstoff mit eingefrästen, dem Transport der Absorberflüssigkeit dienenden Rillen besteht. Die dem Licht zugewandte Oberfläche ist mit lichtdurchlässigen Platten abgedeckt und abgedichtet. Um die Wärmeverluste des Absorbers klein zu halten, ist eine Luft-Dämmschicht zur Kollektor- Außenlichtplatte vorteilhaft. Damit der Kollektor begeh- oder ggf. befahrbar ist, befinden sich zwischen Innen-und Außenlichtplatten lichtdurchlässige Abstandshalter in Form von z.B. Gitterwerk, Waben oder mit Näpfchenstruktur. Letztere karlrl durch Verformung einer Kunststofflichtplatte erreicht werden durch Prägen von über 10 mm hohen,abgestumpften Kegeln.
• Derartig strukturierte Abstandshalter vermögen die Druckbelastung auf die Außenplatte gleichmäßig verteilt bis zum Absorber und dì2 innere Wärmedämmung aus geschlossenzelligem Schaumstoff weiterzuleiten.
• Bei praxisnahen Versuchen hat sich folgende Werkstoffkombination als vorteilhaft erwiesen : Der Absorber mit mehreren cm Dicke besteht aus Schaumglas entsprechend oder ähnlich der deutschen Norm DIN 18 174 ("Schaumglas als Dämmstoff für das Bauwesen"). Dieses Material ist wasser- und dampfdicht wie eine Fensterscheibe, im Temperaturbereich von -260 bis + 4500 C einsetzbar und bis etwa 1 N/mm2 druckbelastbar. Beim me cha -nischen HerstelleXn der RillenZz.B. durch Fräsen der Leitungsbahnen für die Absorberflüssigkeit,entsteht durch das Öffnen vi ei er kl ti ne r Gl aszel len eine sehr große, dunkle Oberfläche, die das einfallende Licht zu etwa 90 % absorbiert. Da wegen der hervorragenden Wärmedämmung von Schaumglas die an seiner, dem Licht zugewandten Oberfläche in Wärme umgewandelte Energie nur mit sehr hohem Temperaturgradient zum Untergrund des Kollektors abwandern kann, wird sie überwiegend zur Erwärmung der Absorberfl(.Jssjgkeit, die die großflächigen, durch Rillen geöffneten Glaszellen benetzt, genutzt.
• Zur Abdeckung des Schaumglasabsorbers sind wegen Temperaturbelastbarkeit bis etwa 1400C, sehr geringer Durchlässigkeit für Wasserdampf und Gase, hoher Druckfestigkeit bis 180 N/mma und guter Verklebbarkeit mit Schaumglas,Polyester-Lichtplatten mit etwa 30 °6 Glasfaseranteil gut geeignet. Gleicher Werkstoff kommt auch für die Abstandshalter- und Außenplatten in die erste Wahl. Vorgenannte Sandwich-Bauweise ermöglicht bei angepaßten Materialstärken eine Druckbelastbarkeit von 5 kN/mm2 nach DIN 1055, d.h.,derartige Kollektoren sind mit Fahrzeugen mit zulässigem Gesamtgewicht von 2,5 t befahrbar.
• Bei Verzicht auf hohe mechanische und thermische Belastbarkeit kann anstelle anorganischem Schauglas auf geschlossenzell i gen Hartschaumstoff mit Rohstoffbasis rolyurethan, Polyacrylat, Pol ys ty rol usw. zUrtiCk9egri.ffen werden.
• Zwecks Schutz vor Bruch beim Transport und Verlegen sind großflächige Schaumstoffabsorber vorteilhafterweise allseitig mit Kunststoff oder anderen gee-igneten Stoffen einzukleiden. Zum nahezu fugenlosen Verlegen mehrerer Einzel kol lektoren dienen seitliche Nut- und Federsysteme bzw. Falze. Ohne die Außenkonturen zu überschreiten, sind obere und untere Rohrstutzen für den Absorberflüssigkeits-Umlauf angbracht. Dieser kann als umwälzpumpengeförderter Zwangsumlauf, nach dem Thermosyphonprinzip zum höhergelegenen Wärmetauscher oder ähnlich wie bei Wärmerohren ("Heat Pipes") durch Verdampfen im Absorber und Kondensation zur Flüssigkeit im Wärmetauscher erfolgen.
• Dergestalt aufgebaute Kollektoren sind geeignet zur Dachverlegung, wobei der Schaumstoffabsorber zugleich die l)acwhqescllosse hochwertig wärmedämmt, -als senkrechte Fassadenverkleidung mit niedrigem Flächengewicht von etwa 15 kg/m2, mit guter Wärmedämmung und Witterungsbeständigkeit, als ebenerdiger, begeh- und befahrbarer Wegkollektor auf Eigenheim- oder öffentlichen Verkehrsflächen, -als schwimmende Solarkollektor- Pontons auf Meeren, um z.B.
• ii be r verddmpfende Flü'ssi gkei t rli ederdru ck turbinen zwecks Stromerzeuguny und Wdsserelektrolyse anzutreiben. Schaumglas rnit halber Dichte von Kork ist bewährter Rohstoff fir Schwimmkörper bei Landungsbriicken, Seezeichen und Seerettungsgeräten. 75 % der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt.
• Das in sonnen reichen eergebieten mit Solar-Kollektor- Pontons erzeugte Wasserstoffgas wird von Flüssiggastankern an Land gebracht und dort z.B. in vorhandenen Pipelines dem Erdgas zugemischt.
• Zur Veranschaulichung des Bauprinzips des Sonnenkollektors mit Schaums toffabsorber bedarf es der zeichnerischen Darstellung. Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil des Kollektors. 1 ist der Schaumstoffkörper, der einerseits als hochwertige Wärmedämmung zum Untergrund dient, andererseits in eifgefrästen Rillen 2 und den hierdurch geöffneten Schaumstoffzellen 3 an seiner dem Licht zugewandten Oberfläche als Absorber 4 fungiert. Er ist durch die Innenlichtplatte 5 wasser- und dampfdicht abgedeckt. Lichtdurchlässige Abstandshalter 6, die z.B. durch Einprägen von Näpfchen 7 nach Art abgestumpfter Kegel geprägt sind, verbessern erheblich die Wärmedämmung vom Absorber 4 zur Außenluft 8. Die Außen- Licht- und -deckplatte 9 ist im Falle, daß sie begangen oder befahren wird, zwecks verminderter Rutschgefahr oberflächenstrukturiert, z.B. mit Warzen 10 versehen. Für Dach-, Fassaden- und Schwimmkollektoren dagegen kann die Außenplatte plan sein. Zwecks sicheren, fugenarmen Verlegens sind die Stirnseiten des Absorbers mit Nut und Feder 11, 12 versehen. Um Großflächenkollektoren bruchsicher transportieren und verlegen zu können, empfiehlt sich eine allseitige Einkleidung 13 des Schaumstoffabsorbers. Bei geringer Beanspruchung und Schaumglasabsorber reich bituminöses Verkleben und Kaschieren von Stirn- und Unterseite mit kostene-lfinstiller Bi tumenpappe. Bei höheren Beanspruchungen ist ähnlichter Materialeinsatz für die Verkleidung wie bei den Lichtplatten angezeigt, d.h. glasfaserverstärkter Kunststoff.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1.) Sonnenkollektor mit Schaumstoffabsorber, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber (4), in dem Licht in Wärmeenergie gewandelt wird, aus dem beim Öffnen von Zellen bei der Herstellung der die Absorberflüssigkeit führenden Rillen (2) im ansonst geschlossenzelligen Schaumstoff und einer darüber, abgedichtet angeordneten,lichtdurchlässigen Platte (5) besteht.
2. 2. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffabsorber aus wasser- und dampfdichtem, druckfestem, unbrennbarem und tempera turbes tändi gem Schauglas ist.
3. 3. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der lichtdurchlässigen Innenplatte (5) ein gleichermaßen lichtdurchlässiger Abstandshalter aufliegt, der wärmedämmende Luftpolster und eine gleichmäßige Druckverteilung zwischen der Außenlichtplatte (9) und der Innenlichtplatte (5) zwecks Minderung von partieller Uberbeanspruchung des Schc)umstoffkörpers (1) bewirkt.
4. 4. Sonnenkollektor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außen-Lichtplatte (9) auf dem Abstandshalter (6) aufliegt, die im Falle geforderter Begeh- oder Befahrbarkeit zwecks verminderter Rutschgefahr außenstrukturiert ist (10).
5. 5. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei größeren Abmessung bruchgefährdete Schaumstoffkörper (1) allseitig in eine Schutzhülle (13) eingekleidet ist.
6. 6. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Absorberabdeckung dienenden lichtdurchlässigen Platten und Abstandshalter aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
7. 7. Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als scllavimmfä-higer, seewasserbeständiger Kollektor -die J auf der' Meeresoberfläche ankommende Solarenergie nutzt, wobei die Sonneneinstrahlung Verdampfung von Absorberflüssigkeit, Antrieb einer Niederdruckturbine, Stromerzeugung und Wasserelektrolyse zwecks Herstellung von zu Land transportierbarem und dort als Energiequelle nutzbarem Wasserstoff bewirkt.