DK155347B - Apparat til at absorbere solvarme - Google Patents

Description

DK 155347B

i

Opfindelsen angår et apparat til absorbere solvarme, hvilket apparat er af den i krav l's indledning angivne art. Apparatet er primært beregnet til brug i konstruktionen af solfangersystemer, som dækker store områder, 5 og som indeholder en varme-absorberende sektion med høje varmeabsorptions- og varmetransmissionsegenskaber, og eventuelt et transparent dækorgan, hvor både absorptionssektionen og dækorganet er fleksible og kan rulles på spoler, og hvor absorptionssektionen er fuldt mod-10 . standsdygtig overfor korrosionsangreb fra vand med et højt saltindhold og samtidig er i stand til at modstå høje temperaturer. Apparatet kan imidlertid også med fordel anvendes som en solfanger på bygningers tag eller ydervægge.

15 Ved den termodynamiske omdannelse af solenergi til elektricitet og/eller afsaltning af saltvand er en solfanger- opstilling med et overfladeareal i størrelsesordenen 2 15000 m nødvendig for at frembringe en elektricitets- effekt på 1 MW. I tilknytning til denne solfangeropstil- 2 20 ling kræves et yderligere solfangerareal pa 50000 m til kortfristet oplagring af solvarme, for at anlægget kan betjenes 24 timer i døgnet, hvilket er en betingelse 2 for acceptabel levedygtighed. Beregnet pr. m er de i dag kendte sol-energifangere meget dyre og er vanskelige 25 at transportere og rejse eller installere på fjerntlig gende og vanskeligt tilgængelige geografiske steder, som findes i størstedelen af landene omkring ækvator.

Fremfor alt besidder de kendte solfangere utilfredsstillende egenskaber med hensyn til deres effektivitet og 30 deres korrosionsbestandighed overfor havvand med højt saltindhold i kombination med temperaturer, som i området 80 - 90 °C.

Formålet med opfindelsen er at undgå de førnævnte ulem- 2

DK 155347 B

per. Dette formål er blevet opnået ved, at det indledningsvis angivne apparat til at absorbere solvarme er ejendommeligt ved det i krav l's kendetegnende del angivne. Således har apparatet til at absorbere solvarme 5 ifølge opfindelsen et absorptionselement, som er fremstillet af et korrosionsbestandigt materiale med et højt varmetrans-missionstal, og som efter at være blevet fremstillet på fabrikken eller anlægget kan rulles op på spoler og dernæst rulles ud ved en valgt byggeplads, 10 idet kvadratmeterprisen for solfangeren på byggeplad sen ikke overstiger 150 sv. kr. Dette muliggør igen en prisfastsættelse på imellem 20 og 30 sv. øre pr.

KW-time, når solenergi termodynamisk bliver omdannet til elektricitet, og der opnås desuden lave priser pr.

3 15 m afsaltet havvand. Ifølge opfindelsen kan absorberings- sektionen f.eks. omfatte to 0,10 - 0,15 mm tykke kobberfolier af passende bredde placeret på hinanden og tæt sammenføjet langs deres langsgående kanter til dannelse af en rørlignende passage for enten vand, luft 20 eller et andet medium, som skal opvarmes med solenergi.

Den således konstruerede absorberingssektion bestående af tynde metalplader kan let rulles op på spoler under fremstillingen, og når den er bragt i position på stedet, kan den oppumpes eller ekspanderes til oval eller cirkulær 25 tværsnitsform eller en anden tværsnitsform ved hjælp af trykket fra mediet, som cirkulerer og er indesluttet i absorberingssektionen. Forsøg har vist, at det vanskeligste fremstillingstrin ved sådanne absorptions-elementer er sammenføjningen af de to tynde metalfolier 30 langs deres kanter. Forskellige metoder er blevet under søgt, f. eks. klæbning med klæbende formstoffer af araldit eller siliconetypen. Ingen af disse klæbestoffer har vist sig egnet i forbindelse med vand ved temperaturer, som når 80-90 °C. Undersøgelser har også været 35 udført med sømsvejsning og koldsvejsning ved anvendelse af to valser under højt tryk. Disse metoder har været 3

DK 155347 B

komplicerede og vanskelige at udføre som følge af den lille tykkelse af kobberfolie. Ifølge opfindelsen kan disse vanskeligheder i forbindelse med fremstillingen undgås ved at anvende varmebestandige gummistrimler, 5 som ved vulkanisering langs kanterne af de tynde metal-folier forbinder det øverste og nederste kobberfolie på en korrosionsbestandig, fleksibel og varmebestandig måde. Når gummi vulkaniseres på metal, er det kendt, at gummi diffunderer ind i metallets overflade for derved 10 at frembringe en meget stærk forbindelse. Eftersom gummi også kan vulkaniseres på andre materialer end metal, kan en metalplade, f. eks. folie omfattende den øverste del af absorberingssektionen og ansvarlig for de gode varmeabsorberings- og varmetransmissionsegenskaber kom-15 bineres med et andet billigere materiale, som omfatter den nederste del af absorptionselementet. Eftersom gummi kan vulkaniseres på plast eller andre materialer, er kombinationsmulighederne gunstige med hensyn til den øverste del af absorptionselementet, som vender imod 20 solstrålingen og den nederste del af absorptionselementet, som gør det muligt at nedsætte absorberingssektionens pris til et minimum. Absorberingssektion kan fuldendes med et transparent dækmateriale. Absorberingssektionen og dækmaterialet kan i begge tilfælde rulles op på spoler 25 under fremstillingen og dernæst rulles ud fra spolerne på monteringsstedet, hvilket er en forudsætning for at opnå en lav samlet pris for solfangere beregnet pr. m , når disse indbygges i store solfangeropstillinger.

Alle de førnævnte egenskaber er også værdifulde i sol-30 fangere, som skal installeres på bygningers tage og ydervægge.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvor 35 4

DK 155347 B

fig. 1 er et tværsnitsbillede af en første udførelses-form for en solfanger ifølge opfindelsen, fig. 2 er et tværsnitsbillede af en anden udførelses-form for en solfanger med en gummibunddel, 5 fig. 3 er et tværsnitsbillede af en yderligere udførel sesform for en solfanger med et transparent dskorgan, fig. 4 er et ovenbillede af solfangeren i fig. 1, fig. 5 er et tversnitsbillede af en foretrukken solfanger til bygninger, og 10 fig. 6 er et sidebillede, delvis i snit, af en forbindel se til den ene ende af den i fig. 3 viste solfanger.

Den i fig. 1 viste solfanger er fremstillet ved klæbning af en øverste del 1, som omfatter en metalfolie eller et tyndt plademetal med gode varmetransmissions-15 egenskaber, til to gummistrimler 4 og 5 ved vulkanisering langs overflader 2 og 3 og ved klæbning af en nederste del eller bund 6 af et materiale, som er egnet til at vulkaniseres til gummistrimlerne 4 og 5 ved vulkanisering langs overflader 7 og 8 på en sådan måde til dannelse 20 af en vandtæt strømningspassage,' som er i stand til at formes til et ovalt eller cirkulært tværsnit eller en anden egnet form for solfangerens absorberingssektion ved det herskende vandtryk, idet passagens tværsnitsform er vist med punkterede linier i fig. 1. I fig. 2 er 25 gummistrimler 9, 10 svarende til gummistrimlerne 4 og 5 i fig. 1 forbundet med en gummilængde 11 og omfatter en enhed, som ved vulkanisering er fastgjort langs overfladerne 12 og 13 til en øverste, tynd metalplade 14 med gode varmetransmissionsegenskaber.

5

DK 1S5347 B

De i fig. 2 viste punkterede linier viser formændringen, som solfangeren underkastes ved trykket, som udøves af et flydende medium i solfangeren.

I fig. 3 angiver henvisningstallet 15 en skematisk tegnet understøtningsoverflade, som kan være jord, sand eller et på jorden lagt isolerende materiale omfattende for-5 trinsvis mineraluld, idet solfangeren hviler på under støtningsoverfladen.

16 og 17 angiver to gummistrimler, som hver er forsynet med en spalte 18 og 19, i hvilke en respektiv ende af en tynd absorbatorplade 20 er indsat, hvilken plade 10 er fastgjort til gummistrimlerne 16 og 17 ved vulkani sering langs de indre overflader 21 og 22 af spalterne 18 og 19.

En underdel 24 af solfangeren består ligeledes af en tynd metalplade og er klæbet til gummistrimlerne 16 15 og 17 ved vulkanisering langs overflader 25 og 26 i spalterne 18 og 19. Solfangeren er desuden forsynet med et transparent dækmateriale 27, fortrinsvis et UV strålingsbestandigt materiale, f. eks. et PVF2-plast solgt under navnet "Tedlar". Dækmaterialet 27 er klæbet 20 til gummistrimlerne 16 og 17 ved vulkanisering langs overflader 28 og 29 og ligeledes til gummiunderstøtningsstrimler 30, som igen er vulkaniseret til absorbatorpladen 20. Dækorganet 27 er fastgjort til gummistrimlerne 16 og 17 via gummiunderstøtningsstrimlerne 30 på en sådan 25 måde, at låget ligger løst imellem gummistrimlerne 16, 17 i folder 27, når absorbatoren 20, 24 er plan. Dette overskud af dækmateriale imellem gummistrimlerne muliggør udvidelsen af apparatets absorberingssektion fra en plan eller flad tilstand til en oval eller cir- 30 kulær tilstand som følge af det fremherskende vandtryk, uden at dækmaterialet 27 bliver unødvendigt strakt.

De punkterede linier i fig. 3 viser solfangerens form 6

DK 155347 B

som følge af trykket, som udøves af det cirkulerende vand.

Fig. 4 viser et endestykke til en solfanger, som kan forbindes til en vandforsyning. En gummitætningsstrimmel 5 31 med en spalte, som er vist med punkteret linie 32, er tætnende fastgjort ved vulkanisering til gummistrimlerne 16 og 17 og til enden af den øverste absorbator-plade 20 og til den nederste absorbatorplade 24 (ikke vist i fig. 4) på analog måde. Gummitætningsstrimlen 10 31 er desuden forsynet med et hul 33, som falder sammen med et hul i den øverste absorbatorplade 20, hvilket letter tilførslen og udtømningen af vand.

Når solfangeren anvendes i konstruktionen i større opstillinger, kan en egnet form for drejelig, varme-isolerende 15 klapper eller lignende være indrettet til at muliggøre, at solfangerne bliver dækket om natten. Disse klapper kan omfatte en forlængelse af den fleksible nederste materialebane (når den består af gummi) ud over den ene langside af solfangeren, således at bredden af den 20 nederste materialelængde mindst fordobles. Denne udvidelse af den fleksible nederste materialelængde kan så foldes tilbage over solfangerens absorberingssektion ved hjælp af et passende organ, f. eks. træktove eller lignende.

Fig. 5 og 6 viser en meget effektiv, foretrukken udfø-25 relsesform for en solfanger ifølge opfindelsen til instal lering på taget og/eller ydervæggen i en bygning. I denne udførelsesform omfatter den varmeabsorberende sektion en tynd metalplade 41, hvortil en gummimåtte 42 med lodrette ribber 43 er stramt vulkaniseret ved 30 overflader 44. Imellem ribberne 43 er udformet et antal passager med en bredde, som for det meste er omkring 10 mm og en dybde på omkring 2-3 mm. En forbindelses- 7

DK 155347 B

blok 46, som er fremstillet af gummi og har et forbindelsesrør 47, som rager ind i de respektive passager 45, er tæt vulkaniseret til enderne af pladen 41 og måtten 42. Forbindelsesrørene 47 strækker sig ud fra 5 et fordelingsrør 48, som er forbundet til en rørledning (ikke vist), hvorfra vandcirkulationen til solcellen tilføres. Rørene 47 og 48 er ligeledes vulkaniseret i blokken 46. I denne udførelsesform er stivheden af pladen 41 og gummimåtten 42 således, at passagerne 45 10 ikke vil blive deformeret i nogen større udstrækning ved vandtrykket i passagerne. Dette sikrer en høj grad af effektivitet under drift, og gør det muligt let at montere solfangeren på en bygnings tag eller vægge, hovedsaglig ved klæbning til understøtningsstrukturen, 15 f. eks. til et metalpladetag.

Store variationsmuligheder er mulige inden for opfindelsens rammer for at opnå væsentlige prisreduktioner pr. m solfanger i forhold til de hidtil kendte solfangere. Fortrinsvis opnås en sådan prisreduktion med hensyn 20 til solfangerens absorberingssektion, mens den maksimale varmetransmissionsevne, bestandigheden overfor korrosion og varme forbliver maksimal ved f. eks. at fremstille den øverste del af solfangeren, som udsættes for solstråling, af kobberfolie og den nederste del af billig 25 aluminiumsfolie eller galvaniseret tynd jernplade, som kan dækkes med et tyndt lag gummi for derved at tilvejebringe den nederste del af solfangerne med samme korro-sionsbestandighed som opnås med langt dyrere kobberfolie.

Således kan gummilaget på absorberingssektionens underdel 30 anvendes som et middel til at forbinde absorberingssek tionens underdel tæt til dens overdel ved vulkanisering ved passende steder. Denne mulighed for at vulkanisere den øverste solvarmemodtagende del af absorbatoren til underdelen kan også opnås med andre materialekombinationer,

DK 155347 B

s som er mulige inden for opfindelsens rammer, hvilket nedsætter absorbatorens pris og derved også solfangerens pris til det mindst mulige.

Claims (2)

1. Apparat til at absorbere solvarme, omfattende to langstrakte, tynde, fleksible materialelængder placeret på hinanden og sammenføjet langs linier på en sådan måde, at der dannes en eller flere fluidumspassa- 5 ger imellem materialelængderne, hvorhos den i arbejds stillingen nederst beliggende materialelængde (6,11, 42. består af varmebestandigt gummimateriale, som er forbundet med en øvre materialelængde (1, 14, 41) ved vulkanisering, kendetegnet ved, at den øvre 10 materialelængde (1, 14, 41) består af en tynd metalpla de, f.eks. af kobber, messing, rustfrit stål eller lignende, og at den nederste af varmebestandigt gummi bestående materialelængde er udstyret med to eller flere parallelle, opragende ribber (9, 10, 43), til hvilke 15 den øvre materialelængde (1, 14, 41) er fast vulkanise ret, og mellem hvilke ribber (4, 5, 9, 10; 43) en eller flere passager strækker sig i apparatets hele længde til ved enderne anbragte fordelingsrør (48) i en forbindelsesblok (46) udstyret med flanger, som strækker 20 sig et stykke ind over materialelængdernes ydersider (1, 6; 11, 14; 41, 42), til hvilke de er fast vulkaniserede .

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den nederste materialelængde (42) er forsynet med 25 et stort antal ribber, og at begge materialelængderne (41, 42) er så stive og ribberne (43) placeret med så små mellemrum (45), at materialelængderne ikke deformeres i nogen væsentlig udstrækning på grund af trykket, som udøves af fluidet på passagernes vægge. 30