DE3223918A1

DE3223918A1 - Solar collector with foam material absorber

Info

Publication number: DE3223918A1
Application number: DE19823223918
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8740 Bad Neustadt Volkrodt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-26
Filing date: 1982-06-26
Publication date: 1983-12-29

Abstract

The collector is characterized in that the absorber (4) in which light is converted into heat energy consists of grooves (2) guiding the absorber liquid and formed by the opening of cells during production, in otherwise closed-cell foam material, and arranged above this a sealed, translucent plate (5). <IMAGE>

Description

SONtIENKOLLEKTOR MIT SCHAUMSTOFFABSORBERSONTIA COLLECTOR WITH FOAM ABSORBER

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.The German patent applications 29 37 407 and 30 27 179 describe Walk-in solar collectors, where the absorber is conventionally made of metal consists. This is expensive.

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.The purpose of this invention is to find a more cost-saving construction, the high mechanical loads and can be used universally as roof, facade, Path and Schwlmmkollektor can be used.

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.The inventive solution consists in the fact that the absorber consists of closed-cell Foam with milled grooves for transporting the absorber fluid consists. The surface facing the light is covered with translucent panels covered and sealed. In order to keep the heat losses of the absorber small, is an air insulation layer for the collector exterior light panel is advantageous. So that the collector Can be walked on or driven over, if necessary, are located between the interior and exterior light panels translucent spacers in the form of e.g. latticework, honeycombs or with a cell structure. The latter karlrl can be achieved by deforming a plastic light plate Embossing of truncated cones over 10 mm high.

Derartig strukturierte Abstandshalter vermögen die Druckbelastung auf die Außenplatte gleichmäßig verteilt bis zum Absorber und dì2 innere Wärmedämmung aus geschlossenzelligem Schaumstoff weiterzuleiten.Spacers structured in this way are capable of the pressure load Evenly distributed on the outer panel up to the absorber and the inner thermal insulation forward made of closed-cell foam.

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.In practical tests, the following material combination has proven to be Proven to be advantageous: The absorber, which is several cm thick, is made of foam glass in accordance with or similar to the German standard DIN 18 174 ("Foam glass as insulating material for construction "). This material is waterproof and vapor-tight like a window pane, Can be used in the temperature range from -260 to + 4500 C and can withstand pressure up to approx. 1 N / mm2. In the mechanical production of the grooves e.g. by milling the conductor tracks for the absorber fluid, opening four small glass is created len a very large, dark surface that absorbs about 90% of the incident light. Because of that the excellent thermal insulation of foam glass on its, The surface facing the light is converted into heat only with a very high amount of energy Temperature gradient can migrate to the underground of the collector, it becomes predominant for heating the absorber fl uid, which the large-area, opened by grooves Glass cells wetted, used.

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.To cover the foam glass absorber are due to temperature resistance up to about 1400C, very low permeability for water vapor and gases, high compressive strength up to 180 N / mma and good bondability with foam glass, polyester light panels with around 30 ° 6 glass fiber content is well suited. The same material is also used for the spacer and outer panels in the first choice. The aforementioned sandwich construction enables adapted material thicknesses a compressive strength of 5 kN / mm2 according to DIN 1055, i.e. such Collectors can be driven over by vehicles with a gross vehicle weight of 2.5 t.

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.If there is no high mechanical and thermal load capacity, instead of inorganic sight glass on closed-cell rigid foam based on raw materials Polyurethane, polyacrylate, pol ysty rol, etc., can be used.

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.Large areas are used to protect against breakage during transport and laying Foam absorber advantageously covered with plastic or other suitable material on all sides To dress fabrics. For almost seamless laying of several individual collectors lateral tongue and groove systems or folds are used. Without exceeding the outer contours, upper and lower pipe connections for the absorber fluid circulation are attached. This can be carried out as a circulating pump-driven forced circulation, according to the thermosyphon principle to the higher-lying heat exchanger or similar to heat pipes by evaporation in the absorber and condensation to the liquid in the heat exchanger.

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.Collectors constructed in this way are suitable for roof installation, whereby the foam absorber also provides high-quality thermal insulation for the l) acwhqescllosse, -as vertical facade cladding with a low weight per unit area of around 15 kg / m2, with good thermal insulation and weather resistance, as ground floor, Walkable and drivable path collector on home or public traffic areas, - as floating solar collectors - pontoons on seas, e.g.

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. ii for vaporizing fluids rli back pressure turbines for the purpose of Power generation and water electrolysis. Half-density foam glass Cork is a tried and tested raw material for floating bodies on jetties and sea marks and sea rescue equipment. 75% of the earth's surface is covered with water.

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. That generated in sunny areas with solar collector pontoons Hydrogen gas is brought ashore by liquefied gas tankers and there e.g. in existing ones Pipelines mixed with natural gas.

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.To illustrate the principle of construction of the solar collector with foam Toffabsorber requires a graphic representation. Figure 1 shows a section through part of the collector. 1 is the foam body, on the one hand as high-quality thermal insulation to the substrate is used, on the other hand in egg-milled grooves 2 and the foam cells 3 opened as a result on its facing towards the light Surface acts as an absorber 4. It is waterproof through the interior light panel 5 and covered in a vapor-tight manner. Translucent spacers 6, e.g. by embossing are shaped by cells 7 in the manner of truncated cones significantly improve the Thermal insulation from the absorber 4 to the outside air 8. The outside light and cover plate 9 is in the event that it is walked or driven on, in order to reduce the risk of slipping surface-structured, e.g. provided with warts 10. For roof, facade and floating collectors on the other hand, the outer plate can be flat. For the purpose of safe, jointless laying the front sides of the absorber are provided with tongue and groove 11, 12. To large area collectors To be able to transport and install unbreakable, we recommend an all-round one Cladding 13 of the foam absorber. With low stress and foam glass absorber rich bituminous gluing and lamination of the front and underside with cost-free finstiller Bi tumen cardboard. In the case of higher loads, a similar use of material is required for the Cladding as shown for the light panels, i.e. glass fiber reinforced plastic.

Claims

Claims: 1.) Solar collector with foam absorber, thereby characterized in that the absorber (4), in which light is converted into thermal energy, from the opening of cells in the production of the leading to the absorber liquid Grooves (2) in the otherwise closed-cell foam and one above, sealed arranged, translucent plate (5).

2. Solar collector according to claim 1, characterized in that the Foam absorber made of water- and vapor-tight, pressure-resistant, non-flammable and tempera turbes constant sight glass.

3. Solar collector according to claim 1, characterized in that on the translucent inner plate (5) is an equally translucent spacer rests, the heat-insulating air cushion and an even pressure distribution between the outside light panel (9) and the inside light panel (5) to reduce partial Overstressing of the Schc) umstoffkörpers (1) causes.

4. Solar collector according to claim 1 and 3, characterized in that that an outer light plate (9) rests on the spacer (6), which in the case The required accessibility or driveability is structured on the outside to reduce the risk of slipping is (10).

5. Solar collector according to claim 1, characterized in that the In the case of larger dimensions, foam bodies (1) at risk of breakage in a protective cover on all sides (13) is dressed.

6. Solar collector according to claim 1, characterized in that the translucent plates and spacers used to cover the absorber made of glass fiber reinforced plastic.

7. Solar collector according to claim 1, characterized in that it as a scllavimmable, seawater-resistant collector - the J on the sea surface uses incoming solar energy, whereby the solar radiation evaporation of absorber liquid, Driving a low pressure turbine, generating electricity and water electrolysis for production caused by hydrogen that can be transported on land and used there as an energy source.