多功用普通陶瓷太阳能集热器制造技术

以普通天然泥土，粘土等无机硅酸盐为原料制造的陶瓷太阳能集热器，从根本上改变了现有一般集热器的初期投资大，经济性差，原材料短缺，结构复杂，寿命较短，缩合应用性不佳等致命症结，它直接适用于液体和气体双重工质工作，并且具备有热水器、蓄热器，预热器、采暖器、反应罐、蓄水箱，净水池、空气采热器、烘干器、有能耗和无能耗冷、暖空气调节器，以及隔热墩、保温层、遮阳板等设施的综合功能。它既符合工厂现代大生产的工艺要求，又适宜农村作坊的传统手工艺制造，而其成本仅在现行平板集热器的十分之一到二十分之一，有利于在城乡同步普及和推广。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能低温热利用
，具体地涉及到无聚焦式太阳能集热器。随着人类文明生活和生产需求的不断提高，长规能源日渐减少而环境污染又迅速增加，及时发展推广实效简易地普及型太阳能设备特别是低温热利用的太阳能集热器已成为历史的必然要求。现今研究和应用的太阳能集热器品种繁多，无聚焦式集热器按其内工作介质种类不同分为两种既工质为液体的常称为热水器，工质为气体的称为空气集热器。热水器的目的一般是直接生产40-60℃的低温生活用热水。它们现今主要形式有平板型、圆筒型、开放(水池)型，软袋型，可上述各类热水器现还均存在着不少自身缺陷，甚至可以说是致命地根本症结，虽然有些已先后发展了一百多年，但却又一直难为人们所乐意接受，比如现代应用最多的普通平板型热水器，其结构就较复杂，它得设计较精确的外壳、支架、内、外透明盖板、集热板、液流管、保温层蓄水箱等部件所组成。集热板、液流管大多选用铜、铝、不锈钢等较贵重的金属材料，但使用寿命亦仅只3-5年，再长亦在10年以内，而且，很早就会出现局部腐蚀和破损现象，就这等热水器一台的售价还比现今我国人均年收入(720元)还要多。一平方米的平板型集热器现在一般需耗费近50公斤金属材料，若要将其达到我国本世纪末的潜在市场需求量既1亿到1.2亿平方米，得耗费495-594万吨金属材料，尚若再算进正常累计破损率40%的那部分，还将加进198-273万吨，要达到全球的需求量4亿平方米，既得2772.6万吨，这个数字约合中国现行钢产量的一半，若将它仅作为满足人们生活用热水这一单项服务来说这无疑是一个开销不了的天文数字。基它类型、相圆筒型热水器虽结构较简单，但其热效率不高，材料来源和寿命等问题却和平板型一样不佳。开放型寿命较长，但它只能固定建在平顶房上，不可拆动且要求房顶防漏层要特别加强处理。不仅增加房建本身的造价、且不能保证水质卫生。软袋型只能作为短期性的使用，寿命只有一二年，又多使水中产生异味、而且这些热水器的功能都很单一，无法进行双工质工作。亦多不能作冬季运行。为了解决上述问题，有人提出真空管型热水器，但生产技术较难，价格反而增高，并且其产品自身强度很差，不利于运输和使用，另外，中国专利申请N86204415V提出用另一专利技术CN85102464所述的提钒尾渣原料来生产一种黑色陶瓷太阳能远红外开水器、它解决了(正常使用时)寿命问题，但是这种矿渣尾料中国年排出量仅十万吨、而且还要用作生产其它建筑装饰板、因此此矿渣黑瓷太阳能产品产量将很有限，不可能去及时满足我国乃至全球的市场潜在需求。本专利技术则不然，它克服了上文所综述的一些缺点，其目的是指导应用现今乃至古老的制陶和制瓷等技术、将蓄存来源无限地普通天然泥土，粘土、石英、长石等硅酸盐原料、制备成廉价实用的普及型水气双工质多功用陶瓷太阳能集热器。本专利技术的目的是通过下述方式方法实现的，既采用可塑成形法，注浆成形法等传统冶制陶瓷器皿的工艺技术来制造集热器坯体;可塑成形法，亦称提浆成形法，工作时是将泥料和成软团，放在陶车、陶钧上提车后再整形加工成类似于半椭园体的集热器坯体、其壁厚4-6毫米，其尾部有一圆切面，其顶面凸起成外拱，部分底面凹进成内拱，它分为集中开孔和分散开孔、前者、工质进出孔和恒压孔，集中开设在容器最高处，呈喇叭口状。后者分散将工质进出孔开设在容器的最低处、恒压孔开设在容器的最高处上，各孔的边缘均延伸为园锥管状，并在锥管面上设有防漏凸线或凹纹，。采用注浆成形工作法的，是将泥浆料倒注入石膏模内直接成形，具体工艺有空心，实心或真空注浆法，产品结构最佳设计为契形体，其顶面凸起呈外拱，部分底面随顶面倾斜一定角度、并凹进呈内拱、坯体整体壁厚4-8毫米，它集中开孔的孔呈喇叭口状，分散开孔的孔呈平口状。上述方法制成的坯体陶质的在800-1000℃，瓷质的在1200-1300℃的炉窑内烧结成品、产品的黑色吸热面采用原料参色、表面施釉、渗碳烧成或半成品浸涂法获取。本专利技术集热器能因地致宜，采用直接裸露使用不附加保温层、亦能根据当地需要采用透明树脂涂层来保温吸热面，深色保温涂层保护非吸热面，并可采用其它常规保温方法作辅助保温。本专利技术不仅可以自成体系，而且适用于对现行平板型集热器进行改造，暨替换其内集热芯，形体以双翼管或椭园管为主。本专利技术产品选用天然泥土、粘土、石英、长石等无机硅酸盐类原料制备的陶和瓷(本专利技术能延及到普通玻璃)都属于晶体结构，其导热能力虽不相金属材料通过电子间相互作用或碰撞来传导的那样强烈，速度那样快，但它们通过自身的晶格振动来传导热能，其作用是相当有效，导热速度亦适中，本专利技术集热器在正常持续日照下，一般2-3小时后既能达到同等容量的金属集热器的邻界平衡温度，而在间歇日照中，它比后者更加稳定。本专利技术所用材料的导热系数大都在0.8-1瓦/米.度，这在非金属物质中已是佼佼者了。当本专利技术太阳能集热器表面黑色吸收了太阳光辐射后其温度升高，并通过基体组织的晶格振动将热能传导到内壁来加热器内工质，其内壁作用工质的主要方式有直接传导和发射远红外线。另外工质也通过相互传导、对流、渗透等方式吸获热能。本专利技术所用材料有着很多优越性，首先是材料来源广泛，陶质和瓷质的集热器所用粘土的要求均不高。陶质的只要求代粘性的无严重污染的普通泥土既可生产，瓷质以较纯净一些的粘土，既高岭土为原料或再略加石英、长石等硅酸盐原料，而它们这些物质是地壳构成的主要成分，对于人类的开采量来说是取用不尽的，这些原料的成本仅在于它们的开采或运输费用。因此价格都十分低廉，而且现在农村就地开采陶质土则不需花钱，这样农民工匠就有条件在手工作坊里，以中华民族最古老的制陶技术直接完成现代太阳能科技活动，用他们身边的泥土，制造出简单却实用的太阳能集热器来，它们不腐蚀，不老化，无异味，使用寿命近乎永久，可直接用于烘干粮食，制造热水，防寒采暖等，而却不再用半点柴薪，这对保护林木资源和稿杆还田，减少对自然生态平衡的破坏有着长远地普遍意义。本专利技术有条件达到中国集热器市场的潜在要求，既1-1.2亿平方米，那么，它将因此而节约金属材料600万吨，年节约标准煤4400-5000万吨/年，减少现今城市因居民生活而带来的烟尘灰渣污染的40%，要达到世界范围的普及，那前景将更加诱人。本专利技术的安装和综合功能集中设孔的集热器不要求固定的安装地点，并适宜直接单个用手工加倒工质液体，利于农乡或无自来水的地区使用。分散设孔的集热器，多件使用时，半椭园体的用软管联接和密封，契形体的用橡胶双头软垫衔接和密封，用穿心螺丝拉紧。前文所述集热器都直接适用于有阳光照射的房顶、地面，围墙等处，在其上增设吊环、挂孔，则又能直接适用于迎阳墙面和阳台端面。多个联通使用的集热器，能与液体工质源和气体工质源联接成工作系统，当集热器与自来水源联接时它既为太阳能热水器。又因它工质容量较大和其非金属材料散热速度较慢，所以它又具有一定的蓄水蓄热能力。当它与锅炉进水管联接既成为进水预热器，与其(低压)出水汽管联接成为采暖器，与酿酒或化学工质联接而成为低温加热发酵罐或反应罐。当大量的集热器在楼顶与居民的总水源接通后，既可充当高位蓄供水箱塔、能直接解决城市供水蓄备调度难、回避用水高峰等问题，它们并且还有一定的净水作用，因它可直接沉载水中杂质和在太阳光较长辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
以表面黑色吸收太阳辐射热能的无聚焦式非金属质材的太阳能集热器、其特征在于：集热器本体是采用普通天然泥土、粘土、石英、长石等硅酸盐原料制造成的带有工质进出孔、恒压孔的扁状陶瓷器皿。集热器是将孔集中开设在容器的最高处或分散将工质进出孔开设在容器的最低处、恒压孔开设在容器的最高处上的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李恒旺，
申请(专利权)人：李恒旺，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]