DE2638032A1

DE2638032A1 - Verfahren zur herstellung von konzentrierenden sonnenkollektoren

Info

Publication number: DE2638032A1
Application number: DE19762638032
Authority: DE
Inventors: Martin Poell; Rat Daniel Swarovski
Original assignee: D Swarovski KG
Current assignee: D Swarovski KG
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1976-08-24
Publication date: 1978-03-16

Description

Verfahren zur Herstellung von konzentrierenden
Sonnenkollektoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierenden Sonnenkollektoren unter Verwendung einer reflektierenden Schicht und einer im wesentlichen selbsttragenden Schale.
Bei konzentrierenden Sonnenkollektoren wird die einfallende Sonnenstrahlung konzentriert. Dadurch können wesentlich höhere Temperaturen erzielt werden als mit Flachkollektoren. Im wesentlichen sind zwei Formen von konzentrierenden Kollektoren im Gebrauch, nämlich zylindrische Parabolkollektoren und kreisförmige Parabolspiegel.
Es ist bekannt, konzentrierende Sonnenkollektoren in der Weise herzustellen, dass eine Kollektorschale gefertigt wird und in diese von Hand eine reflektierende Schicht eingeklebt wird.
Nachteilig an dieser bekannten Herstellungsweise ist, dass diese sehr arbeitsintensiv und daher unwirtschaftlich ist. Bei Verwendung von reflektierenden Schichten aus Glas besteht ferner die Gefahr, dass das Glas zu Bruch geht.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, mit dem konzentrierende Sonnenkollektoreinheiten, insbesondere solche mit einer reflektierenden Glasschicht, in wirtschaftlicher Weise hergestellt werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass die reflektierende Glasschicht beschädigt wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass eine biegsame reflektierende Schicht auf einen Formkern aufgelegt wird und mit einer selbsttragenden Schale ummantelt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierenden Sonnenkollektoren unter Verwendung einer reflektierenden Schicht und einer im wesentlichen selbsttragenden Schale, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine biegsame reflektierende Schicht auf einen Formkern aufgelegt wird, auf die reflektierende Schicht gegebenenfalls eine Bindemittelschicht aufgebracht wird, auf die reflektierende Schicht oder die Bindemittelschicht das die selbsttragende Schale bildende Material in flüssiger Form, gegebenenfalls zusammen mit festen Verstärkungsmitteln aufgebracht wird, die selbsttragende Schale sowie die gegebenenfalls vorgesehene Bindemittelschicht verfestigt werden, und der solchermassen hergestellte Gesamtkörper in Sonnenkollektoreinheiten oder Teile derselben unterteilt wird.
Vorzugsweise wird als reflektierende Schicht eine biegsame, verspiegelte Glasschicht verwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, konzentrierende Sonnenkollektoreinheiten mit geringem Arbeitsaufwand und daher äusserst wirtschaftlich herzustellen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Verfahren kontinuierlich oder halbkontinuierlich durchgeführt werden kann. Eine Beschädigung der reflektierenden Schicht wird beim erfindungsgemässen Verfahren weitgehend ausgeschalten. Dies ist insbesondere beim Einsatz von reflektierenden Schichten aus verspiegeltem Glas von wesentlicher Bedeutung. Die Sonnenkollektoreinheiten können mit exakten Abmessungen gefertigt werden. Dadurch wird ihre hohe Leistung sichergestellt.
Das erfindungsgemässe Verfahren eigenet sich sowohl zur Herstellung von Parabolzylinderkollektoren als auch kreisförmigen Parabolspiegeln.
Vorzugsweise wird als reflektierende Schicht eine biegsame, verspiegelte Glasschicht eingesetzt. Die Verspiegelung kann gewünschtenfalls mit einer Schutzlackschicht versehen sein.
Als biegsame Glas schichten kommen insbesondere segmentierte Glasschichten in Betracht. Eine solche segmentierte Glasschicht besteht im wesentlichen aus einer Glasmatte, die aus einzelnen,nebeneinander liegenden Glasstreifen aufgebaut ist, wobei die Glasstreifen eine reflektierende Schicht und gegebenenfalls eine Schutzschicht tragen.
Die Glasmatte ist mittels einer Haftschicht auf einer Trägerfolie vorgesehen. Die einzelnen Glasstreifen sind zwar nicht biegbar, in ihrer Gesamtheit ist diese segmentierte Glas schicht jedoch als biegsame Glasschicht anzusprechen.
Eine solche segmentierte Glas schicht kann beispielsweise in der Weise hergestellt werden, dass eine Glasplatte auf einer Seite mittels einer Haftschicht mit einer Trägerfolie verbunden wird, danach die Glasplatte zum Ritzen und Brechen'in Glasstreifen unterteilt wird und auf die Glasstreifen eine reflektierende Schicht und gegebenenfalls darauf eine Schutzschicht aufgebracht werden.
Solche segmentierte Glasspiegelschichten sind leicht herstellbar und transportierbar und zeichnen sich durch gute Temperaturbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit sowie ein hohes Reflexionsvermögen aus.
Die Dicke der Glasplatte kann beispielsweise 0,3 bis 2 mm betragen. Die Trägerfolie kann aus jedem geeigneten biegsamen Foliematerial bestehen. Die Breite der einzelnen Streifen kann beispielsweise 0,5 bis 3 cm betragen.
Schmale Streifen werden gewählt, wenn die segmentierte Glas schicht einer starken Krümmung unterworfen werden soll. Die Länge der Streifen kann beispielsweise 5 bis 50 cm betragen.
Die Unterteilung der Glasplatte kann auch in anderer Form als Streifenform erfolgen. Beispielsweise ist für kreisförmige Sonnenkollektoren eine Segmentierung in trapezförmige Stücke vorteilhaft.
Als reflektierende Schicht kann in üblicher Weise eine dünne Silber- oder Aluminiumschicht aufgebracht werden. Zum Schutz der reflektierenden Schicht wird überlicherweise eine Lackschutzschicht vorgesehen.
Ferner sind als reflektierende Schicht Glasspiegelfolien bestens geeignet.
Unter Glasspiegelfolien werden verspiegelte Glasplatten so geringer Stärke verstanden, dass diese biegsam sind.
Nach unten ist der Stärke der Glasfolie theoretisch keine Grenze gesetzt. Sie kann beispielsweise nur wenige ßm betragen. Die Herstellung sehr dünner Glasfolien ist jedoch schwierig. Die Stärke der verwendeten Glasfolien hängt daher von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ab.
Glasfolien mit einer Stärke zwischen 0,1 und 1 mm sind geeignet. Vorzugsweise werden solche mit einer Stärke zwischen 0,1 und 0,5 mm verwendet.
Die Glasfolie ist mit einer reflektierenden Schicht, beispielsweise einer Silberschicht oder Aluminiumschicht versehen. Anstelle der üblichen Verspiegelung kann die Glasfolie mit einer reflektierenden Metallfolie versehen werden. Die reflektierende Schicht wird gegebenenfalls zu deren Schutz mit einer Schutzschicht, üblicherweise einer Lackschicht, versehen.
Zur Erleichterung der Handhabung der Glasfolie kann diese mittels einer Haftschicht mit einer Trägerfolie, beispielsweise aus Kunststoff, verbunden sein.
Glasspiegelfolien zeichnen sich durch hohes Reflexionsvermögen sowie durch gute Witterungsbeständigkeit aus.
Glasspiegelfolien eignen sich sowohl für Parabolzylinderspiegei als auch kreisförmige Parabolspiegel. Zur Herstellung von kreisförmigen Parabolspiegeln kann auch eine Segmentierung der Glasfolie in trapezförmige oder kreisausschnittförmige Abschnitte vorgenommen werden.
Anstelle von biegsamen verspiegelten Glas schichten kommen jedoch auch andere reflektierende Schichten in Betracht, wie beispielsweise reflektierende Metallfolien, z.B.
Aluminiumfolien, oder reflektierende Kunststoffolien.
Der Formkern, auf den die reflektierende Schicht aufgelegt wird, gibt der selbsttragenden Schale ihre Form. Der Formkern kann feststehend oder drehbar ausgebildet sein.
Geeignet sind längliche rotierende Wickelkerne.
Der Querschnitt des Wickelkerns ist vorzugsweise doppelparabelförmig. Der entstehende Gesamtkörper wird durch anschliessendes Schneiden in Längsrichtung in zwei längliche Kollektorwannen mit parabelförmigem Querschnitt geteilt. Alternativ kann ein länglicher Formkern eingesetzt werden, dessen Querschnitt aus mehreren Parabelsegmenten, beispielsweise sieben Halbparabelsegmenten, zusammengesetzt ist. Die Länge des Formkerns kann ein vielfaches der Länge der gewünschten Kollektoreinheit betragen. Auf diese Weise können mehrere Kollektoreinheiten gleichzeitig geformt werden. Die einzelnen Kollektoreinheiten oder Teile derselben werden durch anschliessendes Zerschneiden erhalten.
Zur Herstellung von kreisförmigen Parabolspiegeln kann ein Formkern eingesetzt werden, der die Gestalt eines Doppelparaboloids aufweist.
Die reflektierende Schicht wird auf den Formkern vorzugsweise solchermassen aufgelegt, dass diese auf dem Formkern haftet. Die Haftung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Innere des Formkerns mit Unterdruck beaufschlagt wird. Am Formkernumfang sind in Abständen angeordnete kleine Löcher vorgesehen. Der Formkerninnenraum kann in Segmente unterteilt sein.
Alternativ kann die Haftung durch eine selbstklebende Schicht bewirkt werden, die auf dem Formkern oder der reflektierenden Schicht vorgesehen wird.
Es ist jedoch auch möglich, die reflektierende Schicht auf dem Formkern auf andere Weise zu befestigen. Beispielsweise können auf dem Formkern kleine Stifte vorgesehen werden, in die die reflektierende Schicht mit einer auf dieser vorgesehen Perforation eingehängt wird.
Nachdem der Formkern mit der reflektierenden Schicht belegt ist, wird als erstes gegebenenfalls ein Bindemittel aufgebracht, das eine feste Verbindung zwischen reflektierender Schicht und Schale gewährleistet. Beispiele für geeignete Bindemittel sind Acrylharze, Epoxidharze, Siliconkautschuk und Asphalt. Es wird bevorzugt, als Bindemittel einen elastischen Klebstoff einzusetzen. Bei Verwendung von segmentierten Glas schichten als reflektierende Schicht ist es vorteilhaft, wenn das Bindemittel in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Segmenten eindringt.
Das Bindemittel wird vorzugsweise durch Aufsprühen oder Aufstreichen auf die reflektierende Schicht aufgebracht.
Das Vorsehen einer Bindemittelschicht kann jedoch entfallen, wenn die Bindung zwischen reflektierender Schicht und der selbsttragenden Schale aufgrund des für die selbsttragende Schale verwendeten Materials ausreichend ist.
Die selbsttragende Schale besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Insbesondere haben sich Schalen aus verstärkten Polyesterharzen bewährt. Als Verstärkungsmittel sind insbesondere Glasfasern geeignet.
Das Aufbringen der mit Glasfasern verstärkten Polyesterschicht erfolgt vorzugsweise derart, dass das Polyestermaterial auf die reflektierende Schicht bzw. das gegebenenfalls vorgesehene Bindemittel, die auf dem rotierenden Wickelkern aufgebracht sind, kontinuierlich aufgesprüht oder aufgetragen wird und gleichzeitig ein Garn aus Polyesterfasern um den sich drehenden Formkern gewickelt wird. Alternativ können Glasfasermatten oder Glasfaserbänder als Verstärkungsmittel aufgebracht werden.
Es kommt auch in Betracht, ein Gemisch aus Polyestermaterial und Glasstapelfasern aufzuspritzen.
Die selbsttragende Schale kann auch aus Polyurethan hergestellt werden. In diesem Fall ist eine geschlossene Form zum Ausschäumen des Polyurethans erforderlich.
Anstelle von Kunststoffen können für die selbsttragende Schale auch andere Materialien verwendet werden, beispielsweise Asbestzement und Glasfaserzement.
Das Aushärten des Materials kann bei Raumtemperatur erfolgen. Um die Aushärtung zu beschleunigen, wird es jedoch bevorzugt, Wärme zuzuführen. In Betracht kommt Warmluft,vorzugsweisemit einer Temperatur von 60 bis 700C. Alternativ kann mit Infrarotstrahlung bestrahlt werden.
In Abhängigkeit von dem für die Schale verwendeten Material und der Wandstärke der Schale, die beispielsweise 2 bis 10 mm betragen kann, sind die Kollektoreinheiten selbsttragend und formstabil. Es ist jedoch auch möglich, dünnere Wandstärken zu wählen und integrale oder nachträglich vorgesehene Versteifungselemente anzubringen. Auch Befestigungselemente können integral mit der Schale verbunden werden.
Der ausgehärtete Gesamtkörper wird nach Abnehmen vom Formkern oder auf demselben durch Schneiden in die gewünschten Kollektoreinheiten oder Teile derselben zerlegt. Bei der Herstellung von Kollektorteilen, beispielsweise Halbwannen, werden diese anscliessend zu Kollektoreinheiten zusammengesetzt. Beispielsweise können zwei Halbwannen in eine Leiste eingeschoben werden, die den Scheitel der Kollektorwanne mit parabelförmigem Querschnitt bildet.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich Kollektoreinheiten gewünschter Abmessungen, beispielsweise Parabolzylinderspiegel mit einer Länge von 3 bis 5 m, in wirtschaftlicher Weise herstellen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von konzentrierenden Sonnenkollektoren unter Verwendung einer reflektierenden Schicht und einer im wesentlichen selbsttragenden Schale, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass eine biegsame reflektierende Schicht auf einen Formkern aufgelegt wird, auf die reflektierende Schicht gegebenenfalls eine Bindemittel schicht aufgebracht wird, auf die reflektierende Schicht oder die Bindemittelschicht das die selbsttragende Schale bildende Material in flüssiger Form, gegebenenfalls zusammen mit festen Verstärkungsmitteln, aufgebracht wird, die selbsttragende Schale sowie die gegebenfalls vorgesehene Bindemittelschicht verfestigt werden, und der solchermassen hergestellte Gesamtkörper in Sonnenkollektoreinheiten oder Teile derselben unterteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass als reflektierende Schicht eine biegsame, verspiegelte Glasschicht verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass als reflektierende Schicht eine auf einer Unterlage haftende, segmentierte Glasspiegelschicht verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass als reflektierende Schicht eine biegsame Glasspiegelfolie verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein länglicher Formkern mit doppelparabelförmigem Querschnitt verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein länglicher Formkern mit aus mehreren Parabelsegmenten zusammengesetztem Querschnitt verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüch 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Formkörper in Gestalt eines Doppelparaboloids verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die biegsame reflektierende Schicht auf dem Formkern zur Haftung gebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Haftung der reflektierenden Schicht auf dem Formkern durch Beaufschlagen des Formkörpers mit Unterdruck bewirkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Haftung der reflektierenden Schicht auf dem Formkern mittels einer selbstklebenden Schicht bewirkt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass als Material für die selbsttragende Schale ein Kunststoff, insbesondere Polyester, verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass gleichzeitig mit dem Aufbringen des Materials für die selbsttragende Schale ein Verstärkungsmittel, insbesondere Glasfasern, aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass während des Aufbringens des Materials für die selbsttragende Schale der Formkern gedreht wird.