DE2739816A1

DE2739816A1 - Metal sheet solar energy collector - has two corrugated sheets separated by channels to contain heat transfer fluid

Info

Publication number: DE2739816A1
Application number: DE19772739816
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Schaarschmidt
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1977-09-03
Filing date: 1977-09-03
Publication date: 1979-03-08

Abstract

The collector has a plate-form absorber which consists of two similarly deformed metal sheets of high strength. The sheets are displaced relative to each other at right angles to the direction of profile, so that there are only line-like contact points between them. The sheets are separated by channels. The two sheets may be corrugated, or beaded and are welded or soldered to each other at the contact points.

Description

Sonnenenergiesammler zur thermischen Nutzung der SonnenenergieSolar energy collector for thermal use of solar energy

Die Erfindung betrifft einen Sonnenenergiesammler zur thermischen Nutzung der Sonnenenergie, der mit einem plattenförmigen Absorber ausgerüstet ist.The invention relates to a solar energy collector for thermal Use of solar energy, which is equipped with a plate-shaped absorber.

Für Sonnenenergiesammler ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Absorberplatte einerseits sowie ein geringes Volumen und eine geringe Eigenmasse des Wärmeträgermediums andererseits aufgrund der instationären Verluste und der Ansprechempfindlichkeit besonders gUnstig. Diese Bedingungen werden zum Teil bereits durch die bekannten Aluminium-Absorber erfüllt. Bei hocheffizienten Absorbern und insbesondere bei Vakuumkollektoren muß allerdings auch die Druckfestigkeit bei höheren Temperaturen gewährleistet sein, da bei sehr hohen Leerlauftemperaturen entsprechend hohe Drücke entstehen, für welche Aluminium noch nicht die benötigte Druckfestigkeit besitzt. Wird deswegen das Aluminium durch Stahl ersetzt, dann ist die gleichmäßige Temperaturverteilung wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit nicht mehr gewährleistet. Vor allem dann nicht, wenn man diesen Stahl-Absorbern die gleiche äußere Form wie den bekannten Aluminium-Absorbern gibt, die nach dem "roll-bond"-Verfahren hergestellt sind.For solar energy collectors, an even temperature distribution is essential over the entire absorber plate on the one hand as well as a small volume and a small one On the other hand, dead weight of the heat transfer medium due to the unsteady losses and the sensitivity particularly favorable. These conditions become Part already fulfilled by the well-known aluminum absorber. With highly efficient However, the compressive strength must also absorb absorbers, and especially in the case of vacuum collectors be guaranteed at higher temperatures, since at very high idle temperatures correspondingly high pressures arise for which Not aluminum yet has the required compressive strength. If this is why aluminum is replaced by steel, then the even temperature distribution is due to the poor thermal conductivity no longer guaranteed. Especially not when you have these steel absorbers gives the same external shape as the well-known aluminum absorbers, which according to the "roll-bond" processes are produced.

Die durch die geringere Wärmeleitfähigkeit verursachten Nachteile können allerdings ausgeglichen werden, wenn möglichst der gesamte Stahl-Absorber vom Wärmeträgermedium durchströmt wird. Dem widerspricht allerdings die Forderung nach einem geringen Volumen und einer geringen Eigenmasse des Wärmeträgermediums; es sei denn, man wählt dabei einen sehr kleinen Kanalquerschnitt für die Strömungskanäle innerhalb des Absorbers.The disadvantages caused by the lower thermal conductivity can, however, be compensated if possible the entire steel absorber is flowed through by the heat transfer medium. The demand contradicts this, however after a low volume and a low intrinsic mass of the heat transfer medium; unless you choose a very small channel cross-section for the flow channels inside the absorber.

Aus Preisgründen soll dabei der Fertigungsaufwand für den Kollektor möglichst gering sein.For price reasons, the manufacturing effort for the collector should be be as low as possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Absorber für Sonnenenergiesammler anzugeben, der bei geringstmöglichem Fertigungsaufwand die gewünschte hohe Druckfestigkeit neben kleinen Kanalquerschnitten für das Wärmeträgermedium einerseits und möglichst weitgehende Benetzung der inneren Oberfläche des Absorbers andererseits aufweist.The object of the present invention is therefore to provide an absorber for Specify solar energy collector, which with the least possible manufacturing effort Desired high pressure resistance in addition to small duct cross-sections for the heat transfer medium on the one hand and as extensive as possible wetting of the inner surface of the absorber on the other hand has.

Erfindyngsgemäß besteht der Absorber aus zwei gleichartig verformten Blechen hoher Festigkeit, die quer zur Längsrichtung der Profilierung gegeneinander derart verschoben sind, daß sie nur zumindest nahezu linienförmige Berührungspunkte miteinander aufweisen und im übrigen durch kanalartige Hohlräume voneinander getrennt sind. Es ist zweckmäßig, die Bleche an den Berührungestellen zu verschweißen oder zu verlöten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Absorber aus wellenförmig verformten Blechen hergestellt ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Bleche durch Sicken verformt.According to the invention, the absorber consists of two similarly deformed Sheets of high strength that are transverse to the longitudinal direction of the profiling against each other are shifted in such a way that they only have at least almost linear contact points have with each other and otherwise separated from each other by channel-like cavities are. It is advisable to weld or weld the sheets at the points of contact to solder. It is particularly advantageous if the absorber is formed from a wave-like shape Sheet metal is made. In another preferred embodiment, the Sheet metal deformed by beads.

Bei Verwendung derartig verformter Bleche genügt eine geringfügige Verschiebung des Boden- und des Deckbleches in Richtung des Wellen- bzw. Sickenverlaufs, um zu den gewünschten nur linienförmigen Berührungspunkten zwischen den beiden Blechen zu kommen, während im übrigen die beiden Bleche jeweils durch kanalartige Öffnungen voneinander getrennt sind. Ein durch diese Kanäle geleitetes Wärmeträgermedium benetzt dabei die innere Oberfläche.When using such deformed sheets, a slight one is sufficient Shifting the bottom and cover plates in the direction of the corrugation or corrugation, in order to get to the desired only linear contact points between the two sheets to come, while the rest of the two sheets each through channel-like openings are separated from each other. A heat transfer medium passed through these channels is wetted thereby the inner surface.

Die Bleche können miteinander nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Punktschweißung oder Rollnahtschweißung, aber auch durch Verlötung miteinander verbunden sein.The sheets can be joined together by known methods, for example by spot welding or seam welding, but also by soldering to one another be connected.

In der beigefügten Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Absorbern nach der Erfindung jeweils im Schnitt dargestellt.In the accompanying drawing are two exemplary embodiments of absorbers according to the invention each shown in section.

Und zwar zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch einen Absorber, der aus zwei wellenförmig verformten Blechen hergestellt ist u n d Figur 2 einen Querschnitt durch einen Absorber, bei dem die beiden Bleche eine Sickenform aufweisen.Specifically show: FIG. 1 a section through an absorber that consists of two wave-shaped deformed metal sheets is produced and FIG. 2 shows a cross section by an absorber in which the two sheets have a bead shape.

Das der Sonnenstrahlung 1 bzw. 11 ausgesetzte Deckblech 2 bzw. 12 berührt das gleichartig verformte Bodenblech 3 bzw. 13 jeweils nur linienformög an den mit 4 bzw. 14 gekennzeichneten Stellen. Zwischen den Blechen 2 und 3 bzw. 12 und 13 entstehen auf diese Weise Kanäle 5 bzw. 15, die mit einem Wärmeträgermedium 6 bzw. 16 gefüllt sind.The cover sheet 2 or 12 exposed to solar radiation 1 or 11 touches the similarly deformed floor pan 3 or 13 only linienformög in each case at the points marked with 4 or 14. Between sheets 2 and 3 or 12 and 13 are created in this way channels 5 and 15, which are connected to a heat transfer medium 6 and 16 are filled.

An den Berührungslinien 4 bzw. 14 sind die Bleche 2 und 3 bzw. 12 und 13 miteinander verschweißt.The sheets 2 and 3 or 12 are at the contact lines 4 and 14, respectively and 13 welded together.

Wenn. die Bleche dabei beispielsweise aus Stahl hergestellt sind, dann spielt die geringe Leitfähigkeit des Stahls deswegen eine untergeordnete Rolle, weil die innere Oberfläche der Absorber fast vollständig von dem Wärmeträgermedium bcnetzt wird. Andererseits gewährleisten die Stahlbleche aber auch die notwendige Festigkeit für den Leerlaufbetrieb, bei dem Temperaturen bis zu 350 Grad C erreicht werden können, was zu einer entsprechenden Druckerhöhung innerhalb der Absorber führt.If. the sheets are made of steel, for example, then the low conductivity of the steel therefore plays a subordinate role, because the inner surface of the absorber is almost completely covered by that Heat transfer medium is networked. On the other hand, the steel sheets also guarantee the necessary Strength for idle operation, at which temperatures reached up to 350 degrees C. can be, leading to a corresponding increase in pressure within the absorber leads.

Claims

Patent claims 1.) Solar energy collector for thermal use the solar energy with a plate-shaped absorber, thereby g e -k e n n z e i c h n e t t that the absorber consists of two similarly shaped sheets of high strength is made, the sheets being transverse to the longitudinal direction of the profiling in this way are shifted against each other that only at least almost linear contact points exist between the two sheets, while the sheets are otherwise channel-like Distances are separated from each other.

2.) solar energy collector according to claim 1, characterized g e k e n n -z e i c h n e t w that the absorber is made of two metal sheets that have a wave shape exhibit.

3.) solar energy collector according to claim 1, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that the absorber is made from two sheets of metal, one bead shape exhibit.

4.) Solar energy collector according to at least one of claims 1 to 3, it is indicated that the two plates of the absorber are attached the contact points are welded.

5.) Solar energy collector according to at least one of claims 1 to 3, it is indicated that the two plates of the absorber are attached the points of contact are seam welded to one another.

6.) solar energy collector according to at least one of claims 1 to 3, it is indicated that the two plates of the absorber are attached the contact points are soldered together.