DE3703856A1 - Tubular solar collector and method for its manufacture - Google Patents

Tubular solar collector and method for its manufacture

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Abstract

In a tubular solar collector, comprising a plastic flexible tube that is transparent over at least part of its circumference, provision is made for it to be manufactured in one piece from a transparent plastic and a dark, absorbent one by co-extrusion, in order to achieve improved weather resistance, good absorption properties and high mechanical strength combined with inexpensive production.

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Solar-Schlauchkol­ lektor umfassend einen über wenigstens einen Teil seines Umfanges transparenten Kunststoffschlauch, welcher über den verbleibenden Teil seines Umfanges dunkel eingefärbt ist.The invention is directed to a solar hose piston lecturer comprising at least one part its circumference transparent plastic tube, which over the remaining part of its scope is colored dark.

Derartige Schlauchkollektoren werden verwendet, um ein flüssiges oder gasförmiges, durch den Schlauch geleitetes Medium dadurch zu erwärmen, daß die durch den transparenten, der Sonne zugewandten Teil des Schlauchs eintretende Strahlung im dunklen Teil des Schlauches absorbiert wird, so daß das durchgeleitete Medium eine Erwärmung erfährt.Such hose collectors are used to a liquid or gaseous, through the hose heated medium by heating the through the transparent part of the Radiation entering the dark part of the tube Hose is absorbed, so that the passed Medium is heated.

Im einfachsten Fall bestehen derartige Schlauchkollek­ toren aus transparenten Folienschläuchen von 0,1 bis 0,3 mm Dicke, die an der Unterseite eine das Sonnenlicht absorbierende Schwärzung aufweisen. In the simplest case there are hose collectors of this type gates made of transparent film tubes of 0.1 up to 0.3 mm thick, the one at the bottom Have sunlight absorbing blackening.  

Der Querschnitt derartiger Schlauchkollektoren kann rund oder oval sein, wobei sich letzteres von selbst dann ergibt, wenn Wasser als Wärmeübertragungsflüssig­ keit gewählt wird und durch dessen Eigengewicht eine Deformation des Schlauches bedingt ist.The cross section of such hose collectors can be round or oval, the latter by itself then results when water is used as a heat transfer fluid is selected and by its own weight Deformation of the hose is caused.

Die dunkle Einfärbung der Schlauchunterseite kann durch Lackieren, Kaschieren oder Aufkleben hergestellt werden. Im Prinzip kann auch ein völlig transparenter Folienschlauch auf eine dunkle Unterlage gelegt werden. Derartige Schlauchkollektoren sind z.B. in dem Buch "Heliotechnik", Hans Rau, Seite 94, Verlag Udo Pfriemer, München, 1975, beschrieben.The dark coloring of the bottom of the hose can manufactured by painting, laminating or gluing will. In principle, a completely transparent one Foil tube are placed on a dark surface. Such hose collectors are e.g. in the book "Heliotechnik", Hans Rau, page 94, publisher Udo Pfriemer, Munich, 1975.

Als Werkstoffe für derartige Schlauchkollektoren werden herkömmlicherweise solche Kunststoffe eingesetzt, welche niedrige Anschaffungskosten ermöglichen, also z.B. PVC, Polyethylen (PE), Polypropylen (PP). Aller­ dings zeigten diese Werkstoffe bei längerem Einsatz trotz einer herstellungsseitigen UV- und Wärmestabi­ lisierung keine zufriedenstellende Witterungsbeständig­ keit.As materials for such hose collectors such plastics are conventionally used, which enable low acquisition costs, so e.g. PVC, polyethylene (PE), polypropylene (PP). Everything However, these materials were shown over a long period of use despite a UV and heat bar manufactured by the manufacturer unsatisfactory weather resistance speed.

Mit der Entwicklung von Folien aus Fluorpolymeren, insbesondere aus dem Copolymerisat ETFE aus Ethylen­ und Tetraflourethylen-Einheiten ist es nun gelungen, ein hochfestes, witterungs- und wärmebeständiges Material zu schaffen, welches eine gute optische Transparenz bei hoher Festigkeit und Witterungs­ und Wärmebeständigkeit aufweist.With the development of foils from fluoropolymers, in particular from the copolymer ETFE from ethylene and tetrafluoroethylene units have now succeeded a high strength, weather and heat resistant To create material that is good optical Transparency with high strength and weather and has heat resistance.

Der grundsätzlich vorteilhaften Anwendung derartiger Materialien zur Herstellung von Schlauchkollektoren steht jedoch das sehr ausgeprägte antiadhäsive Verhalten dieser Stoffe gegenüber, so daß sich erhebliche Probleme bei der Anbringung einer Absorberschicht durch Lackie­ ren, Beschichten, Kaschieren oder Verkleben ergeben würden, d.h. es wäre in jedem Fall eine relativ auf­ wendige Vorbehandlung erforderlich, um eine auch nur hinlängliche Haftung zu erzielen. Dies würde aber wiederum einer kostengünstigen Herstellbarkeit entgegenstehen.The basically advantageous application of such Materials for the manufacture of hose collectors there is, however, the very pronounced anti-adhesive behavior of these substances, so that there are significant problems  when applying an absorber layer by Lackie coating, laminating or gluing would, i.e. it would definitely be a relative on Agile pretreatment required to get one too only to achieve sufficient liability. This would but again an inexpensive to manufacture oppose.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Solar-Schlauchkollektor der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er bei kostengün­ stiger Herstellbarkeit eine hohe Beständigkeit, insbe­ sondere gegen Witterungseinflüsse, bei sehr guter thermischer Absorptionswirkung aufweist.Proceeding from this, the object of the invention based on a solar hose collector at the beginning mentioned type so that it is cost-effective Stiger manufacturability a high resistance, esp especially against weather influences, with very good has thermal absorption effect.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einem Solar-Schlauchkol­ lektor, der aus einem transparenten und einem dunklen, absorbierenden Kunststoff durch Koextrusion einstückig hergestellt ist. Durch eine derartige Koextrusion entfällt jegliche nachträgliche Vorbehandlung zur Anbringung von dunklen Beschichtungen und das Aufbrin­ gen dieser Beschichtungen selbst. Es ist darüber hinaus sichergestellt, daß auch bei einer sehr langen Verwendung unter wechselnden Witterungsbedingungen ein Ablösen der Absorberbeschichtung zuverlässig vermieden wird.This task is solved with a solar hose piston editor consisting of a transparent and a dark, absorbent plastic in one piece by coextrusion is made. Through such a coextrusion any subsequent pretreatment for Applying dark coatings and applying against these coatings themselves. It's about it also ensured that even with a very long Use under changing weather conditions reliable removal of the absorber coating is avoided.

Besonders vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der transparente Kunststoff aus Fluorpolymeren und der absorbierende Kunststoff ebenfalls aus mit Absorber­ pigmenten versehenen Fluorpolymeren besteht.It is particularly advantageously provided that the transparent plastic made of fluoropolymers and the absorbent plastic also made with absorber pigment-containing fluoropolymers.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird die hervorra­ gende Witterungsbeständigkeit und optische Durchlässig­ keit von Fluorpolymeren ausgenutzt und gleichzeitig eine sehr gute Absorptionswirkung im z.B. durch Ruß­ zusatz dunkel getönten Teil des Schlauchumfanges etwa entsprechend dem Auflagebereich auf einer Unterlage erzielt.With such a configuration, the highlight weather resistance and translucent  of fluoropolymers exploited and at the same time a very good absorption effect in e.g. through soot additional dark-tinted part of the tube circumference approximately according to the support area on a surface achieved.

Durch die Verwendung prinzipiell gleich aufgebauter Kunststoffe bei der Koextrusion wird eine gute Haftung derselben aneinander sowohl bei der Extrusion als auch über die spätere Lebensdauer hinweg erzielt.By using basically the same structure Plastics in coextrusion will have good adhesion the same against each other both during extrusion and also achieved over the later service life.

Alternativ hierzu ist es grundsätzlich allerdings auch möglich, daß der transparente und der absorbierende Kunststoff aus unterschiedlichen, jedoch kompatiblen Polymeren hergestellt sind.In principle, however, it is an alternative to this also possible that the transparent and the absorbent Plastic made of different, but compatible Polymers are made.

Auch bei einer solchen Ausführungsform wird der grund­ sätzliche herstellungstechnische Vorteil gewahrt, es muß dann jedoch darauf geachtet werden, daß die verwendeten Kunststoff-Komponenten miteinander kompar­ tibel und dementsprechend für eine Koextrusion geeignet sind.The reason also becomes in such an embodiment additional manufacturing advantages however, care must then be taken to ensure that the used plastic components are compatible with each other tible and therefore suitable for coextrusion are.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Solar-Schlauchkollektors durch Extrusion eines Schlauches aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei vorgesehen ist, daß zur Extrusion sich zwei zu einem Ring ergänzende Ringsegment-Düsen verwendet werden, wobei durch die eine Ringsegmentdüse ein transparenter Kunststoff und gleichzeitig durch die andere Ringsegmentdüse ein dunkler, absorbierender Kunststoff derart extrudiert werden, daß sich die extrudierten Stränge zu einem geschlossenen Schlauch­ körper mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt vereinen. The invention is also directed to a method for the manufacture of a solar hose collector Extrusion of a tube from a thermoplastic Plastic, it being provided that for extrusion two ring segment nozzles complementing a ring be used, with the one ring segment nozzle a transparent plastic and at the same time through the other ring segment nozzle is a dark, absorbent Plastic are extruded so that the extruded strands into a closed tube body with circular or oval cross-section unite.  

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Extrusionsdüse gesehen aus der Extru­ sionsrichtung.Other features, advantages and details of the Erfin dung result from the following description different embodiments and based on the Drawing. The drawing shows a schematic Representation of the extrusion nozzle seen from the extru direction.

Die in der Zeichnung dargestellte Düse ermöglicht die Herstellung eines Folienschlauches im sogenannten, an sich bekannten Blasverfahren.The nozzle shown in the drawing enables the production of a film tube in the so-called known blowing process.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schlauchkollektors liegt darin, daß die Düse aus zwei Ringsegmentdüsen 1, 2 gebildet ist, welche durch zwei sich radial erstreckende Trenn­ flächen 3, 4 getrennt sind. In Umfangsrichtung werden die Ringsegmentdüsen 1, 2 in an sich bekannter Weise einerseits durch einen zentralen Dorn 5 und anderer­ seits durch ein äußeres, rohrförmiges Werkzeug 6 begrenzt.The special feature of the method according to the invention for producing a hose collector is that the nozzle is formed from two ring segment nozzles 1 , 2 , which are separated by two radially extending separating surfaces 3 , 4 . In the circumferential direction, the ring segment nozzles 1 , 2 are delimited in a manner known per se on the one hand by a central mandrel 5 and on the other hand by an outer, tubular tool 6 .

Durch die eine Ringsegmentdüse 1 wird ein erster Kunststoff, z.B. ein transparentes Fluorpolymer extru­ diert, während gleichzeitig durch die andere Ringseg­ mentdüse 2 ein Fluorpolymer extrudiert wird, welches die grundsätzlich gleiche Zusammensetzung aufweist jedoch z.B. durch den Zusatz von Ruß schwarz gefärbt ist.Through the one ring segment nozzle 1 , a first plastic, for example a transparent fluoropolymer, is extruded, while at the same time a fluoropolymer is extruded through the other ring segment nozzle 2 , which has the fundamentally the same composition but is colored black, for example, by the addition of carbon black.

Hierdurch entsteht ein zunächst runder Folienschlauch mit einer Dicke von z.B. 50 bis 150 µm, der über einen Umfangsbereich von z.B. 0 bis 180° transparent und über einen Umfangsbereich von 180 bis 360° schwarz und dementsprechend lichtabsorbierend ausgebildet ist. This creates an initially round film tube with a thickness of e.g. 50 to 150 µm, the over a circumferential range of e.g. 0 to 180 ° transparent and black over a circumferential range of 180 to 360 ° and accordingly designed to absorb light is.  

Grundsätzlich sind für eine derartige Koextrusion alle Fluorpolymere geeignet, die thermoplastisch verarbeitet werden können. Besonders geeignet sind ETFE, FEB, TFA, PFA, PVDF, ECTFE. Weiterhin können Copolymere des Vinylidenfluorid (VDF) und Hexafluor­ propens (HFP) oder ein Fluorkunststoff verwendet werden, der aus TFE-HFP-VDF-Einheiten aufgebaut ist.Basically are for such a coextrusion all fluoropolymers suitable, the thermoplastic can be processed. Are particularly suitable ETFE, FEB, TFA, PFA, PVDF, ECTFE. Can continue Copolymers of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluor propens (HFP) or a fluoroplastic used be made up of TFE-HFP-VDF units.

Wenn nicht beide Extrusionsstränge, was grundsätzlich vorteilhaft ist, aus dem gleichen Kunststoff bestehen, müssen zumindest kompatible Kunststoffkombinationen verwendet werden, wie z.B. die Kombinationen FEP-TFA, FEP-PFA und die verschiedenen ETFE-Polymeren.If not both extrusion strands, basically is advantageous to consist of the same plastic, must at least have compatible plastic combinations be used, e.g. the combinations FEP-TFA, FEP-PFA and the various ETFE polymers.

Claims (4)

1. Solar-Schlauchkollektor umfassend einen über wenig­ stens einen Teil seines Umfanges transparenten Kunst­ stoffschlauch, welcher über den verbleibenden Teil seines Umfangs dunkel eingefärbt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er aus einem transparenten und einem dunklen, absorbierenden Kunststoff durch Koextrusion einstückig hergestellt ist.1. Solar tube collector comprising a least a part of its circumference transparent plastic hose, which is dark colored over the remaining part of its circumference, characterized in that it is made in one piece from a transparent and a dark, absorbent plastic by coextrusion. 2. Solar-Schlauchkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Kunststoff aus Fluorpolymeren und der absorbierende Kunststoff eben­ falls aus mit einem Absorberpigment versehenen Fluor­ polymeren besteht.2. Solar hose collector according to claim 1, characterized characterized in that the transparent plastic Fluoropolymers and the absorbent plastic if made of fluorine provided with an absorber pigment polymer exists. 3. Solar-Schlauchkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente und der absor­ bierende Kunststoff aus unterschiedlichen, jedoch kompatiblen Polymeren hergestellt sind. 3. Solar hose collector according to claim 1, characterized characterized in that the transparent and the absorber beier plastic from different, however compatible polymers are made.   4. Verfahren zur Herstellung eines Solar-Schlauchkol­ lektors durch Extrusion eines Schlauches aus einem thermoplastischen Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß zur Extrusion zwei sich zu einem Ring ergänzende Ringsegment-Düsen verwendet werden, wobei durch die eine Ringdüse ein transparenter Kunststoff und gleich­ zeitig durch die andere Ringsegment-Düse ein dunkler, absorbierender Kunststoff derart extrudiert werden, daß sich die extrudierten Stränge zu einem geschlos­ senen Schlauchkörper vereinen.4. Process for the production of a solar hose piston by extrusion of a hose from a thermoplastic, characterized in that for extrusion two complementary to a ring Ring segment nozzles are used, whereby through the a ring nozzle a transparent plastic and the same through the other ring segment nozzle a dark, absorbent plastic are extruded in such a way that the extruded strands closed into one Unite his hose body.
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