DE3311152A1

DE3311152A1 - Verwendung plattenfoermiger bauelemente als absorber in sonnenkollektoren

Info

Publication number: DE3311152A1
Application number: DE19833311152
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr. 6710 Frankenthal Eckell; Josef Dr. 6710 Frankenthal Lamprecht; Harald Dr. 6700 Ludwigshafen Mahnke; Manfred 6900 Heidelberg Mielke; Frank Peter Dr. 6706 Wachenheim Wörner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1983-03-26
Filing date: 1983-03-26
Publication date: 1984-09-27

Description

Verwendung plattenförmiger Bauelemente als Absorber in
Sonnenkollektoren Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung plattenförmiger Bauelemente aus offenzelligen, insbesondere schwarz gefärbten Schaumstoffen auf Basis eines Melaminharz-Kondensationsproduktes als Absorber in Sonnenkollektoren.
Elastische offenzellige Schaumstoffe auf Basis von Melaminharz-Kondensationsprodukten sind aus der DE-OS 29 15 457 bekannt, sie wurden jedoch bisher in Sonnenkollektoren noch nicht eingesetzt. Sie werden hergestellt durch Verschäumen einer wäßrigen Dispersion, welche ein Melaminharz-Vorkondensat, einen Emulgator, ein flüchtiges Treibmittel und einen Härter, sowie gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe enthält, und anschließendes Aushärten des Schaums.
Weiterhin sind zahlreiche Vorrichtungen zur direkten Nutzung der Sonnenenergie bekannt. Diese Vorrichtungen arbeiten im allgemeinen nach dem Prinzip, an durch Sonnenstrahlung erwärmten zweckmäßigerweise schwarz gefärbten Flächen ein Wärme aus tauschmedium, aus wirtschaftlichen Gründen Luft, zur Erwärmung desselben vorbeizuführen.
Das Ziel der heutigen Sonnenkollektorenentwicklung ist es, Luft durch einen schwarzen, porösen Absorber hindurchtreten zu lassen, wobei die vom Absorber durch die Sonnenstrahlung aufgenommene Wärme von der Luft als Wärmetransportmittel weitergeleitet wird. Bei derartigen Kollektoren soll ein guter Wärmeübergang Strahlung-Absorber-Luft gewährleistet sein, damit die Absorbertemperatur nicht wesentlich über der Lufttemperatur liegt und die Wärmeverluste nicht unnötig groß werden. Dies setzt u.a. eine gute thermische Isolierung des Absorbers voraus. Insbesondere bei hohen Temperaturen beein- trächtigen die Wärmeverluste den Wirkungsgrad des Kollektors.
Zudem müssen die im Kollektor verwendeten Materialien eine gute Wärmebeständigkeit haben, damit die beim Stillstand auftretenden Temperaturen von 1300C und höher nicht zur Zerstörung des Kollektors führen.
Die DE-OS 27 19 958 beschreibt eine Einrichtung zur Ubertragung von Strahlungswärme mit einem Absorber aus schwarz eingefärbten, offenzelligen Schaumstoffen. Die zu erwärmende Luft strömt dabei längs oder quer durch den Schaumstoff. Um den Druckverlust im Schaumstoff nicht zu groß werden zu lassen, werden Porengrößen zwischen 1 und 5 mm vorgeschlagen.
Als Schaumstoffe für den Absorber sind Polyurethan, Polyvinylchlorid und Polyethylen genannt. Die thermische Isolation der Einrichtung erfolgt mit üblichen Wärmedä=stoffen.
Diese bekannte Einrichtung zur Übertragung von Strahlung wärme befriedigt jedoch nicht in jeder Hinsicht, sei es, daß die Wärmebeständigkeit der Absorberschaumstoffe nicht ausreichend ist, sei es, daß das Dämmaterial so wenig steif ist, daß es nicht in selbsttragenden Konstruktionen verwendet werden kann, oder sei es, daß die Materialien nur ungenügende wärmedämmende Eigenschaften haben und zusätzliche Maßnahmen für die Wärmedämmung erforderlich machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie Sonnenkollektoren geschaffen werden können, die allen Qualitätsanforderungen genügen.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Maßnahmen nach den Patentansprüchen vorgeschlagen.
Errindungsgemäß wird ein elastischer Schaumstoff auf Basis eines Melaminharz-Kondensationsproduktes verwendet. Derartige Schaumstoffe sind in der eingangs genannten DE-OS 29 15 457 in Einzelheiten beschrieben. Zur Erzielung der für den vorliegenden Anwendungsfall geforderten besonderen Eigenschaften, nämlich - Absorptionskoeffizient dl > 0,8 - Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52 612 bei 100C und 30 mm Plattendicke R <0,05 W/mK - Dichte zwischen 5 und 80 kg/m3, vorzugsweise 7 bis 15 kg/m3 - spezifische Permeabilität zwischen 10 9 und 10 8 m2, werden aus den Schaumstoffen plattenförmige Bauelemente gefertigt und vorzugsweise schwarz gefärbt. Die Färbung kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden, beispielsweise während der Herstellung der Schaumstoffe durch Zugabe von 3 Gew.-% - bezogen auf das Gesamtgewicht des Schaumstoffes -einer 40-%-Rußdispersion (Absorptionskoeffizient di: = 0,95) oder durch Auftrag von 30 g/m2 eines schwarzen Ofenlackes auf das fertige Bauelement. Weiterhin ist es möglich, den Schaumstoff mit Hilfe eines IR-Strahlers zu behandeln, wobei kurzzeitig Oberflächentemperaturen von mehr als 3000C entstehen, die eine mehrere Millimeter tiefe Schwärzung hervorrufen.
Mit derart behandelten Schaumstoffen lassen sich einfache und wärmebeständige Kollektoren mit gutem Wirkungsgrad herstellen.
Dabei sind Absorber und Wärmedämmung des Kollektors in einem Bauteil vereint.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
gemäß den Figuren 1 und 2 werden plattenförmige Bauelemente (1) aus schwarz gefärbten, elastischen Schaumstoffen mit einer Aluminiumfolie. (2) kaschiert und wie ein üblicher DEmmstoff zwischen die Sparren (3) eines Dachstuhles geschoben.
Die Randleisten der Aluminium-Kaschierung sind an der Sparrenunterseite befestigt und gegebenenfalls mit einem Dichtband zusätzlich abgedichtet. Auf die Sparrenoberseite wird eine transparente Abdeckplatte (4) aus Polycarbonat angebracht, derart, daß zwischen Bauelement (1) und der Abdeckplatte (4) ein Kanal (6) für ein Wärmeaustauschmedium entsteht. Als Wärmeaustauschmedium kommt insbesondere Luft in Betracht.
Diese strömt mittels eines Ventilators (5) durch den Kanal (6) und trifft auf den Wärmetauscher (7) einer Wärmepumpe oder einer Brauchwasserheizung. Die abgekühlte Luft wird entweder ins Freie abgelassen oder erneut in den Kollektor zurückgeführt.
Zur Verbesserung des Wärmeaustausches und damit zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Kollektors können auf wenigstens einer Stirnseite des plattenförmigen Bauelementes (1) stegförmige und sich wenigstens teilweise tberlappende Strömungsverteiler (8) vorgesehen sein (Figur 3).
Dies kann auch eine kürzere Baulänge des Kollektors ermöglichen.
Schließlich ist es auch möglich, den Absorber nicht unmittelbar in den Dachstuhl zu integrieren, sondern - wie in Figur 4 dargestellt - als selbständiges Kollektorelement auszuführen.
Dieser Kollektor besteht aus einem plattenförmigen Bauelement (1) aus offenzelligem, schwarz gefärbtem Schaumstoff und einem Gehäuse (9) aus lichtdurchlässigem Polyearbonat und kann auf jeder Dachkonstruktion sowie an Fassaden von Wohnhäusern und dergleichen befestigt werden.
Zeichn.
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Claims

BatentansprüiFhe 1. Verwendung plattenförmiger Bauelemente aus offenzelligen, insbesondere schwarz ge£Erbten Schaumstoffen auf Basis eines Melaminharz-Kondensationsproduktes als Absorber in Sonnenkollektoren, wobei die Bauelemente und eine lichtdurchlässige Abdeckplatte in wenigstens zwei Ebenen übereinander angeordent sind, so daß ein WErmeaustauschmedium durch die Bauelemente sowie durch von Abdeckplatten und/oder Bauelementen gebildete Kanäle führbar ist.
2. Bauelemente für die Verwendung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch stegförmige und sich wenigstens teilweise überlappende Strömungsverteiler (8) auf wenigstens einer Stirnfläche.