Aktuelles


Alternative Wärmeübertragerkonzepte für die Solartechnik


Extrusion alternativer Wärmeübertragungssysteme aus gefüllten Thermoplasten für die Solar- und Anlagentechnik

In solaren und vielen anderen Wärmeanwendungen werden interne Wärmeübertrager häufig eingesetzt. Diese verwendeten Wärmeübertrager sind vorrangig aus metallischen Werkstoffen (Kupfer, Edelstahl). Aufgrund der leichten Montage in verschiedenen Speichergeometrien sind Edelstahlwellrohre oft im Einsatz. Um die Kosten zu reduzieren, bieten sich Materialien aus Kunststoff an.

Im Rahmen des BMWI-geförderten Forschungsvorhabens (07/2011- 12/2015)  "Energieoptimiertes Bauen: Grundlegende Untersuchungen zu einfachen und kostengünstigen Be- und Entladesystemen für große Brauch-Warmwasser (BWW)- Speicher" beteiligten sich neben den Fachgebieten Solar- und Anlagentechnik sowie Werkstofftechnik, Kunststofftechnik der Universität Kassel weitere Firmen (Fsave Solartechnik, Mondi, AKG, Roth Werke).

Im Projekt wurden alternative Wärmeübertragerkonzepte aus verschiedenen Materialien identifiziert. Es wurden Schläuche verschiedener Wandstärken und Materialien sowie mit und ohne leitfähige Zusatzstoffe extrudiert und in einem speziell entwickelten Prüfstand bzgl. ihres Wärmedurchgangsvermögens vermessen.

Es zeigten sich bei den hergestellten Kunststoffschläuchen ohne Füllstoffe mit sehr geringer Wandstärke (200-300 µm) ähnliche Wärmedurchgangskoeffizienten wie die der  Metallrohre. Bei größeren Wandstärken ist ein Zusatz von wärmeleitfähigen Füllstoffen von Interesse. Hierbei müssen aufgrund der Perkolationsschwelle große Füllstoffmengen eingearbeitet werden. Dies kann allerdings zu Problemen bei der Verarbeitung und der Druckstabilität der Materialien führen. Aus theoretischen Berechnungen wurde ermittelt, dass ein Kunststoffwärmeübertrager eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 bis 2 W/(m K) haben sollte. Werden niedrigere Werte erreicht, müsste mehr Wärmeübertragungsfläche in den Speicher eingebaut werden.

Weitere Informationen finden Sie hier.

Bei Fragen steht Ihnen Herr Dipl.-Ing. Ralf-Urs Giesen oder Frau Dipl.-Ing. Annette Rüppel gerne zur Verfügung.