WO2015176763A1 - Flexibler solarkollektor mit verklebter schichtstruktur - Google Patents

Flexibler solarkollektor mit verklebter schichtstruktur Download PDF

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WO2015176763A1
WO2015176763A1 PCT/EP2014/060609 EP2014060609W WO2015176763A1 WO 2015176763 A1 WO2015176763 A1 WO 2015176763A1 EP 2014060609 W EP2014060609 W EP 2014060609W WO 2015176763 A1 WO2015176763 A1 WO 2015176763A1
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WO
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solar collector
adhesive film
collector according
polyvinyl acetal
layer
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PCT/EP2014/060609
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Sebastian Messner
Alma Dorantes
Lasse Eisele
Anna Fokerman
Rainer Schwarz
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Kuraray Europe GmbH
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Kuraray Europe GmbH
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    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to solar collectors that are flexible constructed of layers interconnected with one or more polyvinyl butyral adhesive sheets.
  • Solar collectors or solar thermal systems are used to convert sunlight into heat energy. This is usually done via plate-shaped collectors, incident on the sunlight and the resulting heat is dissipated by means of a liquid heat carrier.
  • the generated (heat) energy can be z. B. for heating buildings or for heating domestic water.
  • solar collectors In contrast to photovoltaic modules, solar collectors generate primarily thermal and no electrical energy.
  • Object of the present invention was therefore to provide solar collectors available that can be flexibly adapted to the geometry of the installation surface, have sufficient intrinsic stability and are good to recylen. This is achieved by a low module depth and the use of recyclable adhesive layers.
  • the present invention therefore relates to solar collectors containing the layers a) Front cover b) front adhesive film c) heat distribution layer d) heat transfer layer e) rear adhesive film f) insulation layer g) rear cover wherein as the front b) and / or rear adhesive film e) a film containing polyvinyl acetal is used.
  • the heat distribution layer c) can also be connected to the heat transfer layer d) and / or the insulation layer f) to the back cover g) via adhesive films c ') and f') each containing polyvinyl acetal.
  • Films made of or based on polyvinyl acetal have a very high adhesive strength and give the modules according to the invention a good intrinsic stability.
  • modules of this embodiment need on the side surfaces no protection by profiles or frames z.b. made of metals such as aluminum or steel.
  • modules are designed flat, i. have a two-dimensional surface, which limits their possible uses.
  • the high intrinsic stability makes it possible to produce modules with a three-dimensional surface.
  • the production of modules with a three-dimensional surface takes place as the production of conventional modules, wherein the components have the required three-dimensional surface and are glued together with the films of polyvinyl acetal with each other.
  • the adhesive films of the invention based on or based on polyvinyl acetal have a softening temperature of 100 to 240 ° C, preferably between 120 and 200 ° C and therefore can be thermally separated from the other components of the module. This allows the recycling of the components, but at least the sorted separation of the materials from which the modules / components were made.
  • Adhesive films applicable.
  • the adhesive films may in this case have the same or a different composition or thickness.
  • polyvinyl alcohol is dissolved in water and acetalized with one or more aldehydes of 2-10 carbon atoms (e.g., valeraldehyde, (n or iso) butyraldehyde, acetaldehyde or propionaldehyde) with the addition of an acid catalyst.
  • aldehydes of 2-10 carbon atoms e.g., valeraldehyde, (n or iso) butyraldehyde, acetaldehyde or propionaldehyde
  • polyvinyl acetal which is acetalated as polyvinyl acetal with butyraldehyde is preferred, i. Polyvinyl butyrals used.
  • the polyvinyl alcohol content of the polyvinyl acetal can be adjusted by the amount of aldehyde used in the acetalization.
  • the polyvinyl acetal based films preferably contain uncrosslinked polyvinyl butyral (PVB), which is obtained by acid catalyzed acetalization of polyvinyl alcohol with butyraldehyde.
  • PVB polyvinyl butyral
  • crosslinked polyvinyl acetals especially crosslinked polyvinyl butyral (PVB) is also possible.
  • Suitable crosslinked polyvinyl acetals are e.g. in EP 1527107 B1 and WO 2004/063231 A1 (thermal self-crosslinking of polyvinyl acetals containing carboxyl groups), EP 1606325 A1 (polyvinyl acetals crosslinked with polyaldehydes) and WO 03/020776 A1 (polyvinyl acetals crosslinked with glyoxylic acid).
  • EP 1527107 B1 and WO 2004/063231 A1 thermal self-crosslinking of polyvinyl acetals containing carboxyl groups
  • EP 1606325 A1 polyvinyl acetals crosslinked with polyaldehydes
  • WO 03/020776 A1 polyvinyl acetals crosslinked with glyoxylic acid
  • terpolymers of hydrolyzed vinyl acetate / ethylene copolymers can also be used as the polyvinyl alcohol. These compounds are typically hydrolyzed to greater than 98 mole percent and contain from 1 to 10 weight percent ethylene based units (e.g., "Exceval" type from Kuraray Europe GmbH).
  • the polyvinyl alcohol used can also be hydrolyzed copolymers of vinyl acetate and at least one further ethylenically unsaturated monomer.
  • polyvinyl alcohols can be used in the context of the present invention purely or as a mixture of polyvinyl alcohols with different degree of polymerization or degree of hydrolysis.
  • polyvinyl acetals also contain units resulting from vinyl acetate and vinyl alcohol.
  • the polyvinyl acetals used according to the invention have a polyvinyl alcohol content of 12-24% by weight, preferably 14-23% by weight, preferably 16-22% by weight, preferably 17-21% by weight and in particular 18-20% by weight. on.
  • the polyvinyl acetate content of the polyvinyl acetal used according to the invention is preferably less than 5% by weight, less than 3% by weight or less than 1% by weight, more preferably less than 0.75% by weight, very preferably less than 0.5% by weight and in particular less than zero , 25% by weight.
  • the degree of acetalization can be determined by calculation.
  • mixtures or films according to the invention may additionally contain further additives, such as, for example, antistatics, fillers, IR-absorbing nanoparticles (for example so-called cesium tungsten bronzes, CTB) or chromophores, dyes, surface-active substances, bleaches, stabilizers, acid / base buffers , Chelating agents, epoxy group-containing compounds, pigments and adhesion regulators.
  • additives such as, for example, antistatics, fillers, IR-absorbing nanoparticles (for example so-called cesium tungsten bronzes, CTB) or chromophores, dyes, surface-active substances, bleaches, stabilizers, acid / base buffers , Chelating agents, epoxy group-containing compounds, pigments and adhesion regulators.
  • the adhesive films containing polyvinyl acetal used according to the invention may have a thickness of 0.03 to 2 mm, preferably from 0.1 to 1 mm.
  • Polyvinyl acetal films have a high adhesive strength and can be used in the laminating method known to the person skilled in the art or else by hot pressing for the bonding of various materials.
  • the high heat load of the solar collectors also places high demands on the flow or creep of the adhesive films of polyvinyl acetal. It has proved to be expedient if the polyvinyl acetal films used according to the invention have a softening point of at least ⁇ 140 ° C.
  • the polyvinyl acetal films used may contain plasticizers or be used without plasticizers.
  • the adhesive films b) and e), and optionally the adhesive films c ') and / or f') may consist of a mixture of polyvinyl acetal with 10 to 45 wt.% Of at least one plasticizer.
  • the films have a total plasticizer content, i. the proportion of all plasticizers in the film in the range of 12-36% by weight, 14-32% by weight, 16-30% by weight, in particular 20-28% by weight.
  • DOS di-2-ethylhexyl sebacate
  • DOA di-2-ethylhexyl adipate
  • DHA dihexyl adipate
  • DBS dibutyl sebacate
  • triethylene glycol bis are very suitable as plasticizers for the adhesive films used according to the invention n-heptanoate (3G7), tetraethylene glycol bis-n-heptanoate (4G7), triethylene glycol bis-2-ethylhexanoate (3GO or 3G8), tetraethylene glycol bis-n-2-ethylhexanoate (4GO or 4G8), Di 2-butoxyethyl adipate (DBEA), di-2-butoxyethoxyethyl adipate (DBEEA), di-2-butoxyethyl sebacate (DBES), di-2-ethylhexyl phthalate (DOP), di-isononyl
  • DBEA di-2-butoxy
  • the films used can be made of polyvinyl acetal plasticizer-free or almost plasticizer-free.
  • the front and / or rear adhesive film b) or e) and optionally the adhesive films c ') and / or f') may contain not more than 10% by weight, preferably not more than 5% by weight of at least one plasticizer.
  • the front and / or rear adhesive film b) or e) and optionally the adhesive films c ') and / or f') may have the same or a different composition.
  • the front b) and / or rear adhesive film e) has an IR absorber material.
  • an IR absorber material for this u.a. Carbon black or titanium dioxide can be used.
  • the heat distribution layer c) of the solar collector according to the invention serves to convert the incident sunlight into heat and to distribute it over the entire surface of the solar collector.
  • films consisting of a metal with high thermal conductivity such. Aluminum, copper, silver, titanium, chromium, zinc, iron (steel), nickel in a thickness of 0.01 to 2 mm. These films are glued to the front cover by means of the front adhesive foil b).
  • the heat distribution layer c) is bonded to the heat transfer layer d).
  • the heat transfer layer d) may in particular be a plate-shaped metal layer in a thickness of 0.5 to 10 mm consisting of a metal with high thermal conductivity, such as e.g. Aluminum, copper, silver, titanium, chromium, zinc, iron (steel), be nickel, are introduced into the channels for the circulation of a liquid heat carrier.
  • the channels have a depth and width adapted to the thickness of the material and can be traversed in whole or in part sequentially or in parallel by means of a heat transfer medium.
  • the heat distribution layer c) and the heat transfer layer d) can be connected by means of adhesive film c ')
  • heat carrier in particular known from the automotive field ethylene glycol / water mixture or known from industrial applications heat transfer oils such. B. Marlotherm used.
  • the liquid heat carrier can either be pumped through the collector or else the passive circulation, which is generated by a temperature gradient, is preferred.
  • the solar collector according to the invention has an insulation layer f), which may be formed from the usual insulating materials such as foamed polyurethane or foamed polystyrene, but also based on said polyvinyl acetals.
  • insulation layer f may be formed from the usual insulating materials such as foamed polyurethane or foamed polystyrene, but also based on said polyvinyl acetals.
  • insulating materials such as foamed polyurethane or foamed polystyrene, but also based on said polyvinyl acetals.
  • precipitated or fumed silica can be used as insulation material.
  • thicknesses of 1 to 50 mm have proven sufficient as insulation layer.
  • a heat distribution layer identical to layer c) can be provided between the heat carrier layer and the insulation layer, which gives the solar collector according to the invention a higher mechanical stability and a more uniform heat utilization.
  • This heat distribution layer can also be bonded to the adjacent layers by means of
  • the rear cover g) connects, which ensures the mechanical protection of the solar collector to the installation side.
  • the bonding of the insulation layer f) with the rear cover g) can be done via adhesive film f ').
  • the front cover a) and rear cover g) may be made of PET, polyethylene, glass or polymethyl methacrylate and optionally transparent to sunlight.
  • the thickness of the material is based on the requirements for mechanical stress due to environmental influences, such as hailstorm, and can otherwise be made as thin as mechanically possible.
  • solar collectors according to the invention can be designed with a small total thickness of approximately 15 to 50 mm and have a low basis weight of 15 to 30 kg / m 2 . Solar collectors of this type are therefore particularly used as a roof or for integration into building facades.
  • Figure 1 shows a schematic structure of the solar collector according to the invention, wherein the layer thicknesses are to be understood as indicative.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor enthaltend die Schichten: a) Frontabdeckung, b) vordere Klebefolie, c) Wärmeverteilungsschicht, d) Wärmeträgerschicht, e) hintere Klebefolie, f) Isolationsschicht, g) rückwärtige Abdeckung, wobei als vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) eine Folie enthaltend Polyvinylacetal eingesetzt wird.

Description

[Berichtigt gemäß Regel 26, 25.10.2015] Flexibler Solarkollektor mit Verklebter Schichtstruktur
Die vorliegende Erfindung betrifft Solarkollektoren, die flexibel sind, aufgebaut aus Schichten, die mit einer oder mehreren Klebefolien aus Polyvinylbutyral miteinander verbunden sind.
Stand der Technik
Solarkollektoren oder Solarthermieanlagen werden eingesetzt, um Sonnenlicht in Wärmeenergie umzuwandeln. Dies erfolgt in der Regel über plattenförmige Kollektoren, auf die Sonnenlicht einfällt und die hierbei entstehende Wärme mittels eines flüssigen Wärmeträgers abgeführt wird. Die so erzeugte (Wärme)energie kann z. B. zur Beheizung von Gebäuden oder zur Erwärmung von Brauchwasser verwendet werden.
Im Gegensatz zu Photovoltaikmodulen erzeugen Solarkollektoren primär thermische und keine elektrische Energie.
Als Solarkollektoren sind insbesondere dämmstoffgedämmte Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren bekannt. Flachkollektoren sind einfacher aufgebaut und damit preiswerter als Vakuumröhrenkollektoren, haben allerdings den Nachteil, dass die anfallende Wärme nicht vollständig abgeführt wird. Um den Wärmeverlust zu reduzieren wird vielfach eine Wärmeisolation an der sonnenabgewandten Seite eingebaut. Unter anderem aufgrund der Isolation werden solche Flachkollektoren im Betrieb thermisch belastet, was hohe Anforderungen an die verwendeten Materialien nach sich zieht.
Das im Vergleich zu Photovoltaikmodulen höhere Flächengewicht und die größere Dicke von Sonnenkollektoren macht deren nachträglichen Einbau in Dachkonstruktionen oder Gebäudefassaden aufwendig. Das höhere Gewicht stellt zusätzliche Anforderungen an die Dachstatik und die größere Einbautiefe macht eine nachträgliche Integration in die Fassadenflächen schwierig.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Solarkollektoren zur Verfügung zu stellen, die flexibel auf die Geometrie des Einbauuntergrundes angepasst werden können, eine ausreichende Eigenstabilität aufweisen und gut zu recylen sind. Dies wird durch eine geringe Bautiefe der Module und die Verwendung von recylingfähigen Klebschichten erreicht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Solarkollektoren, enthaltend die Schichten
a) Frontabdeckung
b) vordere Klebefolie
c) Wärmeverteilungsschicht
d) Wärmeträgerschicht
e) hintere Klebefolie
f) Isolationsschicht
g) rückwärtige Abdeckung
wobei als vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) eine Folie enthaltend Polyvinylacetal eingesetzt wird.
Optional kann die Wärmeverteilungsschicht c) mit der Wärmeträgerschicht d) und/oder die Isolationsschicht f) mit der rückwärtigen Abdeckung g) ebenfalls über Klebefolien c‘) und f‘) jeweils enthaltend Polyvinylacetal verbunden werden.
Folien aus oder basierend auf Polyvinylacetal besitzen eine sehr hohe Klebekraft und verleihen den erfindungsgemäßen Modulen eine gute Eigenstabilität.
Die hohe Eigenstabilität ermöglicht es in einer ersten Ausführungsform der Erfindung Module ohne Rahmen herzustellen. Module dieser Ausführungsform benötigen an den Seitenflächen keinen Schutz durch Profile oder Rahmen z.b. aus Metallen wie Aluminium oder Stahl.
Herkömmliche Solarmodule sind flächig ausgelegt, d.h. besitzen eine zweidimensionalen Oberfläche, was deren Verwendungsmöglichkeiten einschränkt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die hohe Eigenstabilität, Module mit einer dreidimensionalen Oberfläche herzustellen. So können Module mit z.B. mit konkaven oder konvexen Flächen, Winkeln oder mit einer an die Wölbungen von Dachpfannen angepassten Oberfläche hergestellt werden. Die Herstellung von Modulen mit einer dreidimensionalen Oberfläche erfolgt wie die Herstellung von herkömmlichen Modulen, wobei die Bauteile die geforderte dreidimensionale Oberfläche aufweisen und mit den Folien aus Polyvinylacetal mit einander verklebt werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten Klebefolien aus oder basierend auf Polyvinylacetal besitzen eine Erweichungstemperatur von 100 bis 240°C, bevorzugt zwischen 120 und 200°C und können daher thermisch von den übrigen Bauteilen des Moduls getrennt werden. Dies ermöglicht das Recycling der Bauteile, zumindest aber das sortenreine Trennen der Materialien aus denen die Module/Bauteile gefertigt wurden.
Die folgende Beschreibung der Zusammensetzung ist für alle der o.g. Klebefolien anwendbar. Die Klebefolien können hierbei die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung oder Dicke aufweisen.
Zur Herstellung von Polyvinylacetal wird Polyvinylalkohol in Wasser gelöst und mit einem oder mehreren Aldehyden mit 2-10 Kohlenstoffatomen (z.B. Valeraldehyd, (n oder iso-)Butyraldehyd, Acetaldehyd oder Propionaldehyd) unter Zusatz eines Säurekatalysators acetalisiert. Bevorzugt werden erfindungsgemäß als Polyvinylacetal mit Butyraldehyd acetalisierte Polyvinylalkohole, d.h. Polyvinylbutyrale eingesetzt.
Der Polyvinylalkoholgehalt des Polyvinylacetals kann durch die Menge des bei der Acetalisierung eingesetzten Aldehyds eingestellt werden.
Die auf Polyvinylacetal basierenden Folien enthalten bevorzugt unvernetztes Polyvinylbutyral (PVB), das durch säurekatalysierte Acetalisierung von Polyvinylalkohol mit Butyraldehyd gewonnen wird.
Der Einsatz von vernetzten Polyvinylacetalen, insbesondere vernetztem Polyvinylbutyral (PVB) ist ebenso möglich. Geeignete vernetzte Polyvinylacetale sind z.B. in EP 1527107 B1 und WO 2004/063231 A1 (thermische Selbstvernetzung von Carboxylgruppen-haltigen Polyvinylacetalen), EP 1606325 A1 (mit Polyaldehyden vernetzte Polyvinylacetale) und WO 03/020776 A1 (mit Glyoxylsäure vernetzte Polyvinylacetale) beschrieben. Auf die Offenbarung dieser Patentanmeldungen wird vollumfänglich Bezug genommen.
Als Polyvinylalkohol können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Terpolymere aus hydrolysierten Vinylacetat/Ethylen-Copolymeren eingesetzt werden. Diese Verbindungen sind in der Regel zu mehr als 98 Mol% hydrolysiert und enthalten 1 bis 10 Gew.% auf Ethylen basierende Einheiten (z.B. Typ „Exceval“ der Kuraray Europe GmbH).
Als Polyvinylalkohol können im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin auch hydrolysierte Copolymere aus Vinylacetat und mindestens einem weiteren ethylenisch ungesättigten Monomer eingesetzt werden.
Die Polyvinylalkohole können im Rahmen der vorliegenden Erfindung rein oder als Mischung von Polyvinylalkoholen mit unterschiedlichem Polymerisationsgrad oder Hydrolysegrad eingesetzt werden.
Polyvinylacetale enthalten neben den Acetaleinheiten noch aus Vinylacetat und Vinylalkohol resultierende Einheiten. Die erfindungsgemäß verwendeten Polyvinylacetale weisen einen Polyvinylalkoholanteil von 12 - 24 Gew.%, bevorzugt von 14 - 23 Gew.%, bevorzugt von 16 - 22 Gew.%, bevorzugt von 17 – 21 Gew.% und insbesondere von 18 – 20 Gew.% auf.
Der Polyvinylacetatgehalt des erfindungsgemäß eingesetzten Polyvinylacetals liegt bevorzugt unter 5 Gew.%, unter 3 Gew.% oder unter 1 Gew.%, besonders bevorzugt unter 0,75 Gew.%, ganz besonders bevorzugt unter 0,5 Gew.% und insbesondere unter 0,25 Gew.%.
Aus dem Polyvinylalkoholanteil und dem Restacetatgehalt kann der Acetalisierungsgrad rechnerisch ermittelt werden.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Mischungen oder Folien zusätzlich weitere Additive, wie zum Beispiel Antistatika, Füllstoffe, IR-absorbierende Nanopartikel (zum Beispiel sogenannte Cäsium Wolfram Bronzen, CTB) bzw. Chromophore, Farbstoffe, oberflächenaktive Substanzen, Bleichmittel, Stabilisatoren, Säure/Base-Puffer, Chelatbildner, Epoxygruppen enthaltende Verbindungen, Pigmente sowie Haftungsregulatoren enthalten.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Klebefolien enthaltend Polyvinylacetal können eine Dicke von 0,03 bis 2 mm, bevorzugt von 0,1 bis 1 mm aufweisen.
Polyvinylacetalfolien besitzen eine hohe Klebekraft und können in dem Fachmann bekannten Laminierverfahren oder auch durch Heißpressung zur Verklebung von verschiedenen Werkstoffen eingesetzt werden.
Die hohe Wärmebelastung der Solarkollektoren stellt auch hohe Anforderungen an die Fließ- bzw. Kriechneigung der Klebefolien aus Polyvinylacetal. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die erfindungsgemäß verwendeten Polyvinylacetalfolien eine Erweichungstemperatur mindestens ≥ 140°C aufweisen.
Die eingesetzten Folien aus Polyvinylacetal können Weichmacher enthalten oder weichmacherfrei eingesetzt werden. So können die Klebefolien b) und e), und optional die Klebefolien c‘) und/oder f‘) aus einem Gemisch von Polyvinylacetal mit 10 bis 45 Gew.% mindestens eines Weichmachers bestehen werden.
Bevorzugt weisen die Folien einen Gesamtweichmachergehalt d.h. der Anteil aller Weichmacher in der Folie im Bereich von 12 - 36 Gew.%, 14 - 32 Gew.%, 16 - 30 Gew.%, insbesondere 20 - 28 Gew.% auf.
Gut geeignet als Weichmacher für die erfindungsgemäß eingesetzten Klebefolien sind eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgenden Gruppe Di-2-ethylhexylsebacat (DOS), Di-2-ethylhexyladipat (DOA), Dihexyladipat (DHA), Dibutylsebacat (DBS), Triethylenglykol-bis-n-heptanoat (3G7), Tetraethylenglykol-bis-n-heptanoat (4G7), Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat (3GO bzw. 3G8), Tetraethylenglykol-bis-n-2-ethylhexanoat (4GO bzw. 4G8), Di-2-butoxy­ethyl­adipat (DBEA), Di-2-butoxyethoxyethyladipat (DBEEA), Di-2-butoxyethylsebacat (DBES), Di-2-ethylhexylphthalat (DOP), Di-isononylphthalat (DINP), Triethylenglykol-bis-isononanoat, Triethylenglykol-bis-2-propylhexanoat, Tris(2-ethylhexyl)phosphat (TOF), 1,2-Cyclohexandicarbonsäurediisononylester (DINCH), Diisononyladipat (DINA) und Dipropylenglykolbenzoat.
Alternativ hierzu können die eingesetzten Folien aus Polyvinylacetal weichmacherfrei oder nahezu weichmacherfrei eingesetzt werden. Hierzu können die vordere und/oder hintere Klebefolie b) bzw. e) und optional die Klebefolien c‘) und/oder f‘) maximal 10 Gew.% , bevorzugt maximal 5 Gew.% mindestens eines Weichmachers enthalten.
Die vordere und/oder hintere Klebefolie b) bzw. e) und optional die Klebefolien c‘) und/oder f‘) können die gleiche oder eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen.
Im erfindungsgemäßen Solarkollektor ist es vorteilhaft, wenn die vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) ein IR-Absorbermaterial aufweist. Hierzu kann u.a. Ruß oder Titandioxid verwendet werden.
Die Wärmeverteilungsschicht c) des erfindungsgemäßen Solarkollektors dient dazu, das auftreffende Sonnenlicht in Wärme umzuwandeln und über die gesamte Fläche des Solarkollektors zu verteilen. Hierzu können insbesondere Folien bestehend aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie z.B. Aluminium, Kupfer, Silber, Titan, Chrom, Zink, Eisen (Stahl), Nickel in einer Dicke von 0,01 bis 2 mm eingesetzt werden. Diese Folien werden mittels der vorderen Klebefolie b) mit der Frontabdeckung verklebt.
Ebenfalls mit einer Folie aus Polyvinylbutyral wird die Wärmeverteilungsschicht c) mit der Wärmeträgerschicht d) verklebt. Die Wärmeträgerschicht d) kann insbesondere eine plattenförmige Metallschicht in einer Dicke von 0,5 bis 10 mm bestehend aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie z.B. Aluminium, Kupfer, Silber, Titan, Chrom, Zink, Eisen (Stahl), Nickel sein, in die Kanäle zur Zirkulation eines flüssigen Wärmeträgers eingebracht sind. Die Kanäle besitzen eine an die Dicke des Materials angepasste Tiefe und Breite und können ganz oder teilweise sequentiell oder parallel mittels eines Wärmeträgers durchflossen werden.
Die Wärmeverteilungsschicht c) und die Wärmeträgerschicht d) kann mittels Klebefolie c‘)verbunden werden
Als Wärmeträger wird insbesondere das aus dem Kfz-Bereich bekannte Ethylenglykol/Wasser-Gemisch oder aus industriellen Anwendungen bekannte Wärmeträgeröle wie z. B. Marlotherm eingesetzt. Der flüssige Wärmeträger kann entweder durch den Kollektor hindurch gepumpt werden oder aber bevorzugt ist die passive Zirkulation, welche durch einen Temperaturgradienten erzeugt wird.
Zur Isolation verfügt der erfindungsgemäße Solarkollektor über eine Isolationsschicht f), welche aus den üblichen Isolationsmaterialien wie geschäumtes Polyurethan oder geschäumtes Polystyrol gebildet sein kann, aber auch auf den genannten Polyvinylacetalen basieren. Zur Brandschutzvermeidung kann auch gefällte oder pyrogene Kieselsäure als Isolationsmaterial verwendet werden. In der Praxis haben sich als Isolationsschicht Dicken von 1 bis 50 mm als ausreichend erwiesen. Optional kann zwischen der Wärmeträgerschicht und der Isolationsschicht noch eine Wärmeverteilungsschicht identisch mit Schicht c) vorgesehen werden, welche dem erfindungsgemäßen Solarkollektor eine höhere mechanische Stabilität und eine gleichmäßigere Wärmeauslastung verleiht. Auch diese Wärmeverteilungsschicht kann mittels einer Folie aus den oben genannten Zusammensetzungen enthaltend Polyvinylacetal an die angrenzenden Schichten verklebt werden.
An die Isolationsschicht f) schließt sich die rückwärtige Abdeckung g) an, welche dem mechanischen Schutz des Solar-kollektors zur Einbauseite hin sicherstellt. Die Verklebung der Isolationsschicht f) mit der rückwärtigen Abdeckung g) kann über Klebefolie f‘) erfolgen.
Die Frontabdeckung a) und rückwärtige Abdeckung g) können aus PET, Polyethylen, Glas oder Polymethylmetacrylat bestehen und optional für Sonnenlicht transparent sein. Die Dicke des Materials orientiert sich an den Vorgaben für mechanische Belastungen durch Umwelteinflüsse, wie Hagelschlag, und kann ansonsten aber so dünn wie mechanisch möglich ausgeführt werden.
Erfindungsgemäße Solarkollektoren können aufgrund des modularen Schichtaufbaus mit einer geringen Gesamtdicke von ca. 15 bis 50 mm ausgeführt werden und besitzen ein niedriges Flächengewicht von 15 bis 30 kg/m2. Solarkollektoren dieser Art sind daher besonders als Dachaufbau oder zur Integration in Gebäudefassaden einsetzbar. Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Solarkollektors, wobei die genannten Schichtdicken als Anhaltspunkte zu verstehen sind.

Claims (10)

  1. Solarkollektor enthaltend die Schichten
    a) Frontabdeckung
    b) vordere Klebefolie
    c) Wärmeverteilungsschicht
    d) Wärmeträgerschicht
    e) hintere Klebefolie
    f) Isolationsschicht
    g) rückwärtige Abdeckung
    dadurch gekennzeichnet, dass als vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) eine Folie enthaltend Polyvinylacetal eingesetzt wird.
  2. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) aus einem Gemisch von Polyvinylacetal mit 10 bis 45 Gew.% mindestens eines Weichmachers bestehen.
  3. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) aus Polyvinylacetal mit maximal 10 Gew.% mindestens eines Weichmachers bestehen.
  4. Solarkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) eine Erweichungstemperatur von 100 bis 240°C aufweist.
  5. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere b) und/oder hintere Klebefolie e) ein IR-Absorbermaterial aufweist.
  6. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeverteilungsschicht c) eine Folie bestehend aus einem der Metalle Aluminium, Kupfer, Silber, Titan, Chrom, Zink, Eisen (Stahl), Nickel in einer Dicke von 0,01 bis 2 mm eingesetzt wird.
  7. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeträgerschicht d) eine plattenförmige Metallschicht in einer Dicke von 0,5 bis 10 mm bestehend aus einem der Metalle Aluminium, Kupfer, Silber, Titan, Chrom, Zink, Eisen, Nickel eingesetzt wird, in die Kanäle zur Zirkulation eines flüssigen Wärmeträgers eingebracht sind.
  8. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolationsschicht f) geschäumtes Polyurethan, geschäumtes Polystyrol, Kieselsäure oder Polyvinylacetal in einer Dicke von 1 bis 50 mm eingesetzt wird.
  9. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke des Solarkollektor 15 bis 50 mm beträgt.
  10. Solarkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Solarkollektors 15 bis 30 kg/m2 beträgt.
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CN109297201A (zh) * 2018-10-18 2019-02-01 苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司 一种建筑施工现场用平板式太阳能集热器

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