Kollektorsysteme mit Kunststoffabsorber - AEE INTEC Event-Portal
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Solarthermische <strong>Kollektorsysteme</strong> <strong>mit</strong> <strong>Kunststoffabsorber</strong><br />
gmW, 2012-09-13<br />
Materialien und Eigenschaftsprofile<br />
Gernot M. Wallner, R.W. Lang, M. Povacz, K. Grabmayer,<br />
W. Koller, A. Brandstätter, D. Nitsche<br />
Institute of Polymeric Materials and Testing<br />
Johannes Kepler University Linz (JKU)<br />
gernot.wallner@jku.at<br />
Tel. +43 732 2468 6614<br />
www.jku.at/ipmt<br />
Gleisdorf SOLAR 2012<br />
September 12-14, 2012
Inhalte<br />
� Gepumpte <strong>Kollektorsysteme</strong> <strong>mit</strong> <strong>Kunststoffabsorber</strong><br />
� Stand der Technik<br />
� Kollektortypen von SolPol-2<br />
� Kunststoffe für Kollektoren<br />
− Kunststofftypen<br />
− Relevante Eigenschaften<br />
� Zusammenfassung<br />
gmW, 2012-09-13
Gepumpte <strong>Kollektorsysteme</strong> <strong>mit</strong> <strong>Kunststoffabsorber</strong><br />
Stand der Technik<br />
Hersteller Magen EcoEnergy, ISR Aventa, NOR<br />
Schaubild<br />
Aufbau Verglasung (PC-Stegplatte)<br />
Rohrabsorber <strong>mit</strong> Sammler<br />
Absorber:<br />
Werkstoff<br />
Hersteller<br />
Type<br />
gmW, 2012-09-13<br />
Polypropylen, PP<br />
Lyondell Basell, D<br />
Hostalen PP H4122<br />
Verglasung (PC-Stegplatte)<br />
Stegplattenabsorber <strong>mit</strong> Sammler<br />
Polyphenylensulfid (PPS)<br />
Chevron Philips, BE<br />
XTEL XE4500BL
Gepumpte <strong>Kollektorsysteme</strong> <strong>mit</strong> <strong>Kunststoffabsorber</strong><br />
Projekt SolPol-2 – Arbeitspakete und Kollektortypen<br />
gmW, 2012-09-13<br />
www.solpol.at
Kategorisierung von Kunststoffen – Verarbeitungsverfahren<br />
gmW, 2012-09-13<br />
Engineering<br />
polymers<br />
Commodity<br />
polymers<br />
High-performance<br />
polymers<br />
PMMA<br />
PMMI<br />
PC<br />
PEI<br />
ABS SAN<br />
PS<br />
PVC<br />
PAI<br />
PPSU<br />
PES<br />
PSU<br />
PA TR<br />
PPE<br />
PI<br />
PEEK<br />
FP<br />
LCP<br />
PPS<br />
PA 46<br />
PA 1010<br />
PA 610<br />
PBT<br />
PET<br />
PPA<br />
PA 12<br />
>> Extrusion<br />
PA 612<br />
POM<br />
sPS<br />
PA 6/66<br />
PP<br />
PE-LD PE-HD<br />
>> Spritzguss
Relevante Eigenschaften - Messmethoden<br />
1) Optische Eigenschaften<br />
Spektrometrie<br />
gmW, 2012-09-13<br />
Perkin Elmer<br />
Lambda 950<br />
<strong>mit</strong> Ulbrichtkugel<br />
3) Verhalten bei Innendruck<br />
Zeitstandinnendruckversuch (Temp., Zeit)<br />
Spannung in Rohrwand<br />
σ = p*(D i-t W)/2*t W<br />
2) Thermische Übergänge<br />
Differentialthermoanalyse (DTA)<br />
Heizrate: 10K/min<br />
Atmosphäre: Luft<br />
Perkin Elmer<br />
DSC 4000<br />
Dynamisch-mechanische Analyse (DMA)<br />
Heizrate: 3K/min<br />
Frequenz: 1Hz<br />
Prinzip: Torsion bzw. Biegung<br />
Atmosphäre: Stickstoff<br />
Anton Paar<br />
Physica MCR 501<br />
Perkin Elmer<br />
DMA 8000
Optische Eigenschaften von Kunststoffen für Solarabsorber<br />
Infrarote Emission: ~ 90%<br />
gmW, 2012-09-13<br />
Reflexionsgrad, %<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Solarer Absorptionsgrad<br />
90% PPS XE4500BL<br />
96% PP H4122<br />
500 1000 1500 2000<br />
Wellenlänge, nm
Thermische Übergänge - Schmelzbereiche<br />
DTA-Kurven – PP vs. PPS<br />
endotherm<br />
gmW, 2012-09-13<br />
PPS XE4500BL<br />
PP H4122<br />
Schmelzpeaks<br />
1. Aufheizen<br />
50 100 150 200 250 300<br />
Temperatur, °C<br />
Schmelzpeaktemperaturen:<br />
PP: 165°C<br />
PPS: 280°C<br />
Einsatztemperatur<br />
min. 20°C unter<br />
Schmelztemperatur
Thermische Übergänge - Erweichungsbereiche<br />
Modul/Temperatur-Kurven – PP vs. PPS<br />
Speichermodul E', Pa<br />
10 9<br />
10 8<br />
gmW, 2012-09-13<br />
PPS XE4500BL<br />
PP H4122<br />
0 50 100 150<br />
Temperatur, °C<br />
Glasübergang<br />
(in der amorphen<br />
Phase)
Thermische Übergänge - Erweichungsbereiche<br />
Modul/Temperatur-Kurven – PP vs. PPS<br />
Speichermodul E', Pa<br />
10 9<br />
10 8<br />
gmW, 2012-09-13<br />
PPS XE4500BL<br />
PP H4122<br />
0 50 100 150<br />
Temperatur, °C<br />
Erweichungsbereich<br />
(in der kristallinen<br />
Phase)
Verhalten bei Innendruck<br />
Zeitstandinnendruck-Kurven - Prinzipschaubild<br />
gmW, 2012-09-13<br />
R.W. Lang et al. (2005), 3R International
Verhalten bei Innendruck<br />
Zeitstandinnendruck-Kurven von PP-Rohrtypen (in Wasser)<br />
gmW, 2012-09-13<br />
http://plasticpipe.org/pdf/pprct_new_material_class.pdf
Verhalten bei Innendruck<br />
Adäquate Prüfmethoden für die Bereiche und Medien<br />
Quelle: R.W. Lang, P. Schöffel (JKU-IPMT), 2012<br />
gmW, 2012-09-13
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen<br />
� Kunststoffe erfordern aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit<br />
vollflächig durchströmte Absorber<br />
� Kunststoffe zeigen eine hohe solare Absorption und eine hohe<br />
infrarote Emission � “schwarz”<br />
� Eigenschaften von Kunststoffen sind stark von Temperatur und<br />
Zeit abhängig<br />
� Kunststoffe sind vielfältig und die Eigenschaftsprofile gezielt<br />
einstellbar<br />
� Know How-Austausch:<br />
gmW, 2012-09-13
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