陶瓷太陽(yáng)能板功能結(jié)構(gòu)

陶瓷太陽(yáng)能板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁盒式太陽(yáng)能集熱體。無(wú)白度要求的普通陶瓷是已知成本最低、壽命最長(zhǎng)、性能最穩(wěn)定的工程材料之一，以工業(yè)廢棄物制造的釩鈦黑瓷是成本最低、壽命最長(zhǎng)、性能最穩(wěn)定的太陽(yáng)能吸收材料。陶瓷太陽(yáng)能板整體為瓷質(zhì)材料，不透水、不滲水、強(qiáng)度高、剛性好，不腐蝕、不老化、不退色，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)放射性，陽(yáng)光吸收率不會(huì)衰減，具有長(zhǎng)期較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。經(jīng)國(guó)家太陽(yáng)能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，陶瓷太陽(yáng)能板的陽(yáng)光吸收比為0.95，混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽(yáng)能房頂?shù)娜盏脽崃繛?.6MJ，遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。陶瓷太陽(yáng)能板制造、使用成本低，陽(yáng)光吸收比不衰減，與建筑同壽命，可以用于與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、保溫隔熱效果好于原房頂、與建筑一體化的混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽(yáng)能房頂、向陽(yáng)墻面、陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄面，為建筑提供熱水、取暖、空調(diào);為工農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)提供熱能;可用于荒漠大規(guī)模太陽(yáng)能熱水發(fā)電、風(fēng)道發(fā)電、海水淡化、苦咸水淡化、變沙漠為農(nóng)田。已有4家工廠生產(chǎn)陶瓷太陽(yáng)能板。我國(guó)陶瓷業(yè)產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量70%以上，我國(guó)有全球最大的建筑業(yè)，我國(guó)最有條件大規(guī)模生產(chǎn)陶瓷太陽(yáng)能板，用于城市建筑提供生活熱水，用于農(nóng)村建筑提供生活熱水和冬季取暖，為工農(nóng)業(yè)提供熱水、熱風(fēng)、熱能。也有助于解決全球能源、氣候、淡水、耕地問(wèn)題。

太陽(yáng)能是大規(guī)?？商娲茉吹闹饕Ｍ沾商?yáng)能集熱系統(tǒng)成本低、壽命長(zhǎng)、效率高，單位能量使用成本低于常規(guī)能源，是一種新的可以大規(guī)模使用的太陽(yáng)能利用裝置。

1、制造陶瓷太陽(yáng)能板的材料-成本低、能耗少、壽命長(zhǎng)

陶瓷太陽(yáng)能板基體是壁厚3毫米中空扁盒結(jié)構(gòu)陶瓷板，向陽(yáng)面是工業(yè)廢棄物提釩尾渣做的釩鈦黑瓷層，經(jīng)1200℃一次燒成，陽(yáng)光吸收比不會(huì)衰減，是功能型建筑材料，可以實(shí)現(xiàn)與建筑一體化，與建筑同壽命。

生產(chǎn)成本低:

普通陶瓷制品如一噸低裝飾要求的陶瓷墻地磚每平方米出廠價(jià)十幾元，折合每噸數(shù)百元。一噸鋼材約4000元，一噸銅材約70000元。

制造能耗少:

陶瓷太陽(yáng)能板在輥道窯中1200℃高溫段的時(shí)間約5分鐘。玻璃的熔制或金屬材料的冶煉，通常溫度1500-1700℃，歷時(shí)數(shù)小時(shí)，原材料在高溫段須經(jīng)過(guò)熔化、流動(dòng)、均化、反應(yīng)、澄清等過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，溫度每提高100℃，能耗增加1倍，同時(shí)設(shè)備和耐火材料的價(jià)格、消耗也成倍提高，電解的能耗更遠(yuǎn)大于冶煉。所以，普通陶瓷燒結(jié)與玻璃的熔制或金屬材料的冶煉、電解有本質(zhì)區(qū)別，能耗與成本均相差幾倍至幾十倍。

使用壽命長(zhǎng):

金屬材料是人類(lèi)對(duì)自然物質(zhì)進(jìn)行還原反應(yīng)的產(chǎn)物，自然界要在短時(shí)間內(nèi)將其氧化;有機(jī)材料是人類(lèi)對(duì)自然物質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組的產(chǎn)物，自然界要在短時(shí)間內(nèi)將其分解和老化;陶瓷原料是花崗巖風(fēng)化后的微粒，人類(lèi)將其重新成型、燒結(jié)成為比花崗巖更加致密、強(qiáng)度更高的瓷器，瓷器誕生1000多年，人類(lèi)尚不知道瓷器的壽命;與此相似的是混凝土誕生100多年，目前測(cè)定早期混凝土的強(qiáng)度還在不斷增加，人類(lèi)也不知道混凝土的壽命。

2、陶瓷太陽(yáng)能板采用中空扁盒平板結(jié)構(gòu)-太陽(yáng)能是面能源、效率高

太陽(yáng)能是面能源，太陽(yáng)能利用就是用最便宜、最大面積的收集器將面能源轉(zhuǎn)化為能量流，直通式扁盒結(jié)構(gòu)是太陽(yáng)能集熱體中陽(yáng)光與介質(zhì)距離最近、接觸面最大、直接加熱、效率最高的結(jié)構(gòu)形式。

3、太陽(yáng)能集熱器對(duì)比

陶瓷太陽(yáng)能板基本規(guī)格:

610×610×26、710×710×26、800×800×28、1020×1020×34 毫米中空瓷質(zhì)板材，壁厚3±1毫米，瓷質(zhì)基體，向陽(yáng)面是立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷，每平方米自重17、18、19、22千克，每平方米容水量12、12、12.5、13.8公升，管口直徑24、26、34、34毫米，陶瓷太陽(yáng)板在對(duì)角線上有2個(gè)管口，分左型、右型，大型工程可采用4個(gè)管口，更大型的工程如熱水發(fā)電等可使管口直徑大于板材厚度。

重量:17-22kg/㎡

容 水 量:12-14 kg/㎡

吸 水 率:≤0.5%

陽(yáng)光吸收比:0.95

系統(tǒng)日得熱量:8.6MJ

一、陶瓷太陽(yáng)能板在建筑上的應(yīng)用-提供熱水、取暖、空調(diào)

1、在普通平房頂上可以采用陶瓷太陽(yáng)能板以傳統(tǒng)方法建造陶瓷太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。也可以在平房頂上采用鋼結(jié)構(gòu)建造陶瓷太陽(yáng)能房頂提供熱水。

2、在新建建筑上，采用錨樁結(jié)構(gòu)陶瓷太陽(yáng)能斜房頂與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層;錨樁結(jié)構(gòu)陶瓷太陽(yáng)能房頂取消找平層，取消濕法施工，以3.2毫米鋼化玻璃代替瓦片，可以簡(jiǎn)化普通房頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化空氣太陽(yáng)能房頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，減少材料消耗，提高施工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低房頂成本。錨樁結(jié)構(gòu)陶瓷太陽(yáng)能房頂由低值防水層、保溫層(70mm苯板、20mm聚氨酯板、8mm纖維水泥板)、陶瓷太陽(yáng)板、3.2毫米超透鋼化玻璃板、錨樁件、連接配件、管路、控制器、水泵、保溫水箱組成。陶瓷太陽(yáng)能房頂采用保溫水箱放在房頂下面的單水泵控制系統(tǒng)，解決了防凍問(wèn)題，減少了熱能損失，經(jīng)過(guò)幾年冬天使用，證明安全可靠。太陽(yáng)能房頂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工快速高效、造價(jià)低廉;提供熱水、取暖、空調(diào)，使用、維護(hù)方便。

3、我國(guó)約有一半人口居住在5-30層住宅樓里，主要戶(hù)均建筑面積50-120平方米，戶(hù)均斜房頂面積2-24平方米，房頂是目前利用率最低、離人類(lèi)最近、最容易得到陽(yáng)光的場(chǎng)所，人類(lèi)早晚必須充分利用房頂上的太陽(yáng)能，建造太陽(yáng)能房頂。太陽(yáng)能是不穩(wěn)定的能源，必須加以存儲(chǔ)，以減少常規(guī)能源的使用，5-6層樓可以安裝一半面積的陶瓷陶瓷太陽(yáng)能斜房頂，6層樓以上應(yīng)該安裝全面積的陶瓷太陽(yáng)能斜房頂，一般傾角15-30度。

4、我國(guó)有另一半人口居住在獨(dú)立住宅-農(nóng)居、城鄉(xiāng)結(jié)合部單戶(hù)住宅、別墅內(nèi)，這些房屋一般沒(méi)有集中供暖系統(tǒng)，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活水平提高，我國(guó)長(zhǎng)江流域及其以北部分都希望建立取暖系統(tǒng)，全面積陶瓷太陽(yáng)能斜房頂可以為獨(dú)立住宅提供充分的生活熱水和最低限度取暖用能的大部分能量;今后當(dāng)空調(diào)工業(yè)可以提供量產(chǎn)的小型家用吸收式空調(diào)機(jī)時(shí)，夏天陶瓷太陽(yáng)能房頂提供的熱水可以開(kāi)動(dòng)吸收式空調(diào)機(jī)，為家庭供應(yīng)冷風(fēng)。

5、廠房、倉(cāng)庫(kù)普遍是單層和低層建筑，房頂面積比較大，可以為工業(yè)生產(chǎn)提供熱水、為辦公樓提供熱水、取暖、空調(diào)。

6、為賓館、酒店、學(xué)校、醫(yī)院、浴池、游泳館等提供熱水。

二、海水、苦咸水淡化

試驗(yàn)已經(jīng)證明在我國(guó)東部地區(qū)，夏日晴天每平方米陶瓷太陽(yáng)能板集熱系統(tǒng)可將17-35公斤自來(lái)水加熱到100-110℃;在國(guó)內(nèi)外干旱、炎熱的荒漠、沙漠、戈壁地區(qū)，陶瓷太陽(yáng)能板集熱系統(tǒng)可將更多的水加熱到更高的溫度。黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)板由普通陶瓷基體和黑瓷表面層組成，不腐蝕、不老化、不退色，強(qiáng)度大、剛性好、陽(yáng)光吸收率高、使用壽命長(zhǎng)，在陽(yáng)光充沛地區(qū)，使海水或苦咸水在黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)能板集熱系統(tǒng)中加熱到80-120℃，使加熱的海水或苦咸水及其蒸氣進(jìn)入到抽真空的擴(kuò)容器中，產(chǎn)生擴(kuò)容蒸氣，然后將汽和水分離、排水、輸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)中做功發(fā)電，做功后的蒸氣從汽輪機(jī)排入換熱器，加熱新抽取的海水或苦咸水，同時(shí)蒸氣逐步降溫、冷卻、凝結(jié)為液態(tài)淡水，被加熱的海水或苦咸水進(jìn)入陶瓷太陽(yáng)能板集熱系統(tǒng)中繼續(xù)加熱到80-120℃。重復(fù)上述過(guò)程，得到更多的電力、淡水和高濃度的海水或苦咸水，高濃度的海水或苦咸水也稱(chēng)作鹵水是鹽化工的主要原料。

傳統(tǒng)海水或苦咸水淡化設(shè)備的主要問(wèn)題是需要消耗大量能源，使用成本高。黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)用于海水或苦咸水發(fā)電同時(shí)淡化的方法與傳統(tǒng)發(fā)電和淡化海水或苦咸水的方法相比，設(shè)備性?xún)r(jià)比高、壽命長(zhǎng)，使用成本低。

三、陶瓷太陽(yáng)能風(fēng)道

"陶瓷太陽(yáng)能風(fēng)道"是將陶瓷太陽(yáng)能板和風(fēng)道沿山坡和山峰安裝構(gòu)成，用流動(dòng)的氣流帶動(dòng)空氣渦輪機(jī)發(fā)電。將陶瓷太陽(yáng)能板集熱器分組安裝在向陽(yáng)山坡和山坡下的坡地上，上下左右分組，每組分若干縱列，陶瓷太陽(yáng)能板集熱器縱列中的集熱器上下首尾相通，下口與進(jìn)風(fēng)管相通，上口與熱風(fēng)支道相通，進(jìn)風(fēng)管與熱風(fēng)支道均與水平面成一定傾角，氣流方向由下向上，進(jìn)風(fēng)管下口敞開(kāi)，上口封閉，熱風(fēng)支道下口封閉，上口與總風(fēng)道相通，空氣從進(jìn)風(fēng)管下口進(jìn)入在集熱器中被陽(yáng)光加熱向上經(jīng)熱風(fēng)支道進(jìn)入總風(fēng)道，從總風(fēng)道上口排出，在進(jìn)風(fēng)管進(jìn)口處和總風(fēng)道出口處安裝空氣渦輪機(jī)，空氣在壓力差下形成氣流，推動(dòng)渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

四、陶瓷太陽(yáng)能集熱場(chǎng)熱水發(fā)電裝置

"陶瓷太陽(yáng)能集熱場(chǎng)熱水發(fā)電裝置"，是在向陽(yáng)山坡上或相對(duì)平坦的荒灘、荒地、沙漠建造陶瓷太陽(yáng)能集熱場(chǎng)熱水發(fā)電裝置，將相對(duì)平坦的地面修整為南北縱斷面為鋸齒形的向陽(yáng)坡面，用大型開(kāi)溝機(jī)順東西方向挖溝，形成溝的向陽(yáng)坡面，將挖出的土、石、沙堆積在溝的向陽(yáng)坡面一側(cè)的地面上，堆成堆積物坡面，溝的坡面和堆積物的坡面共同構(gòu)成陶瓷太陽(yáng)能集熱場(chǎng)的向陽(yáng)坡面，在挖相鄰的溝時(shí)，溝的背陽(yáng)坡面離開(kāi)前一條溝的堆積物一段距離，中間形成一條水平通道，將坡頂、坡面、溝底整平、夯實(shí)、加固，沿坡頂敷設(shè)上水管即出水管，沿溝底敷設(shè)下水管即進(jìn)水管，在上、下水管之間安裝陶瓷太陽(yáng)能板集熱器縱列，縱列上口與上水管連通，下口與下水管連通，陽(yáng)光加熱陶瓷太陽(yáng)能板中的水，熱水沿出水管進(jìn)入熱水罐，熱水罐中的熱水進(jìn)入發(fā)電裝置將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能做功發(fā)電后進(jìn)入冷水罐，冷水罐中溫度較低的水進(jìn)入陶瓷太陽(yáng)能板集熱器縱列中再次被太陽(yáng)能加熱。利用陶瓷太陽(yáng)能板吸收的太陽(yáng)能加熱的熱水作為發(fā)電的能源，使太陽(yáng)能成為可大規(guī)模利用的可替代能源。

五、陶瓷太陽(yáng)能板可以解決能源、氣候、荒漠化、淡水、耕地問(wèn)題

常規(guī)能源逐步減少、二氧化碳過(guò)度排放、淡水不足、耕地沙化是全球性問(wèn)題，撒哈拉沙漠、澳洲沙漠、美洲沙漠、印度沙漠都瀕臨大海，只要解決使用成本問(wèn)題，這些地區(qū)都可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電、減排二氧化碳、淡化海水、變沙漠為耕地。我國(guó)人均能源為世界人均的1/3，淡水1/4，耕地1/4，我國(guó)新疆塔里木盆地的塔克拉瑪干沙漠區(qū)域面積約50萬(wàn)平方公里，年降雨量30毫米，蒸發(fā)量3000毫米，陽(yáng)光強(qiáng)烈，極度干旱，只要有一眼泉水，便可造就千畝良田;塔克拉瑪干沙漠下面有8萬(wàn)億立方米苦咸水，每年另有約500億立方米雪山融水滲入沙漠，補(bǔ)充地下水，我國(guó)全國(guó)年淡水用量是5000億立方米;在塔克拉瑪干沙漠地區(qū)大規(guī)模鋪設(shè)陶瓷太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，可以年發(fā)電上萬(wàn)億度，淡化苦咸水上千億立方米，把數(shù)億畝沙漠變?yōu)榱继铩?/p>

我國(guó)現(xiàn)在年產(chǎn)陶瓷墻地磚80億平方米，占世界總產(chǎn)量70%以上，是第二名產(chǎn)量的12倍以上，我國(guó)可以年產(chǎn)黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)能板數(shù)十億、上百億平方米，這是其他任何國(guó)家不可以想象的;理論上說(shuō)1000億平方米即十萬(wàn)平方公里太陽(yáng)能等于人類(lèi)消耗能源的總和，陶瓷太陽(yáng)能板用于海水或苦咸水發(fā)電同時(shí)淡化的方法可以為能源、氣候、環(huán)境、阻止荒漠化、民生、就業(yè)、擴(kuò)大內(nèi)需、增加淡水資源、擴(kuò)大可耕地等作出重要貢獻(xiàn)。

陶瓷太陽(yáng)能集熱器主要有陶瓷太陽(yáng)能板、透明蓋板、保溫層和外殼等幾部分組成。用陶瓷太陽(yáng)能集熱器組成的熱水器即陶瓷太陽(yáng)能熱水器。

當(dāng)陶瓷太陽(yáng)能集熱器工作時(shí)，太陽(yáng)輻射穿過(guò)透明蓋板后，投射在陶瓷太陽(yáng)能板上，被陶瓷太陽(yáng)能板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出。陶瓷太陽(yáng)能板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁盒式太陽(yáng)能集熱體。其整體為瓷質(zhì)材料，不透水、不滲水、強(qiáng)度高、剛性好，不腐蝕、不老化、不退色，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)放射性，陽(yáng)光吸收率不會(huì)衰減，具有長(zhǎng)期較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。