陶瓷太阳能房顶制造技术

本发明专利技术属于太阳能利用和建筑物房顶领域，一般房顶由结构层、保温层、防水层组成，太阳能集热器由结构层、保温层、集热体层、防水层组成，以前的太阳能房顶往往是将太阳能集热器直接安装在已建造好的房顶上，造成结构复杂、功能重复、浪费材料、提高造价的结果，“一种新型太阳能房顶的结构和材料”提出用于太阳能房顶的钒钛黑瓷太阳板、复合陶瓷太阳板、陶瓷太阳板、金属槽板、Ω型材板、土字型材板、主字型材板、土字型材、主字型材、型材槽板等新材料和尽量共用两者功能层的结构，从而达到合并功能层、简化结构、节约材料、降低造价的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑物房顶的结构和材料，具体说是太阳能房顶的结构和材料，更详细地说是关于太阳能 集热体与通常房顶相结合时所采用的结构和材料，尤其是钒钛黑瓷中空太阳能集热板或钒钛黑瓷复合陶瓷 中空太阳能集热板与通常房顶相结合时所采用的结构和材料。(二)
技术介绍
太阳能利用主要分为光电利用、光热利用方式，目前光热利用主要是太阳能热水器，太阳能热水器分 为闷晒式和循环式，循环式效率较髙，其集热体主要采用金属管板式集热体和真空玻璃管式集热体，金属 管板式集热体也称作平板式集热体。两者均存在以下不足l.金属管板式集热体主要采用铜、铝等材料， 真空玻璃管集热体结构和制造工艺相对复杂，以每平方米吸热面积计算两者的价格都比较高。2.两者均采 用低温涂覆的黑色阳光吸收涂料，在长期的阳光作用下会有一定程度的老化使阳光吸收率衰减，是导致效 率和寿命问题的原因之一。3.由于材料、结构和成本等原因难与建筑物结合为一体。以前生产黑色陶瓷必须加入Co、 Cr、 Ni、 Mn、 Fe等第四周期过渡元素，价格十分昂贵，本专利技术人申 报并取得的中国专利技术专利CN85102464 "黑色陶瓷制品原料的生产方法及其制品"、CN86104984 "—种陶粉 末"叙述了以提钒尾渣为原料之一生产各种黑色陶瓷制品的方法，这种黑色陶瓷称作钒钛黑瓷。此专利技术又 以"陶瓷粉末及其制品"(Ceramrc powder and drticles)为名称申报并己取得九国外国专利技术专利证书， 分别是美国专利4737477、日本专利1736801、英、法、德、奥地利专利(欧洲专利局)0201179、澳大利 亚专利578815、新家坡专利1009/91、芬兰专利81336。钒钛磁铁矿经熔炼得到含钒铁水，含钒铁水经吹炼得到钒渣，钒渣加入辅料进行焙烧，将焙烧料进行 湿法浸取提钒，提取钒后所剩余的作为废弃物的残渣即为提钒尾渣。目前我国年产出提钒尾渣约30万吨，主要产地是四川、河北、辽宁等，代表性企业是攀枝花钢铁公 司、承德第二化工厂、锦州钒业公司。提钒尾渣富含Fe、 Cr、 Mn、 V、 Ti等第四周期元素复杂化合物，占 总重量的80%左右，是一种十分特殊的工业废弃物，其中任何一种成分的提取和利用均远不如相应天然矿 物的经济性，而他们的集合体却是一种十分稳定的陶瓷黑色着色剂，长期以来人工配制的Co系陶瓷黑色 着色剂的制造必须经过严格的配方，精细、复杂的加工才能得到呈色稳定的陶瓷黑色着色剂，通常每吨售 价20万元左右。提钒尾渣不仅是稳定的陶瓷黑色着色剂，而且其本身也是优良的黑色瓷器原料，百分之 百的提钒尾渣就可以生产理化性能优良、光热转换性能突出的钒钛黑瓷制品。钒钛黑瓷专利技术于1984年，1985年4月1日开始申报专利，1986年通过鉴定，钒钛黑瓷可以制造中空 太阳能集热板、远红外辐射元件、艺术品、建筑装饰板等，其中目前产量最大的是钒钛黑瓷建筑装饰板， 主要产地是广东、上海，代表性企业是佛山市东鸿陶瓷厂，上海宏基特种陶瓷公司。我国陶瓷建筑装饰板 (砖)产量居世界首位，年产量占世界产量50%左右，由于钒钛黑瓷装饰板使用大量提钒尾渣，以前占用 大量堆场，成为提钒厂沉重负担的提钒尾渣目前售价已达160-300元/T。全国提钒尾渣产出厂因此获得年 纯收入数千万元，钒钛黑瓷装饰毛板年销售额数亿元，磨光后增值1至3倍。20世纪90年代初以石膏模 注浆成型方法试制300X300毫米钒钛黑瓷中空太阳板上万平方米，制造和使用钒钛黑瓷太阳能热水器数 百台，直接建造于房顶上的钒钛黑瓷太阳能热水器近千平方米，采用砖、水泥外框、菱苦土外框、水缸储 水箱和专门制造的陶瓷储水箱，目的是逐步发展成为钒钛黑瓷太阳能房顶。300X300毫米钪钛黑瓷太阳板 单板面积0.09平方米，容水量0.9kg，单层玻璃单板闷晒时水温可达10(TC，在1986年山东省太阳能热 水器全省评比中钒钛黑瓷太阳能热水器获一等奖，钒钛黑瓷太阳能热水器加热前后的水质经检测未发现可 见的变化，使用10年以上的太阳板无退色、腐蚀、老化等迹象，但是石膏模注浆成型钒钛黑瓷中空太阳 板方法，成型效率低、成型大尺寸太阳板成品率低下，小尺寸板接头过多，安装繁琐，难以发展成为大规 模工业化生产方法，难以实现大规模推广使用。专利技术人近期开发的以真空挤出法试制的大尺寸太阳板，成型效率比石膏模注浆法高出数十倍，单板尺寸可放大几倍至十几倍，可以发展形成大规模生产和应用。钒钛黑瓷最重要的特性是光热转换特性，钒钛黑瓷是典型的能源材料，为此专利技术人正在全力研究和开 发更为实用的大尺寸钒钛黑瓷太阳板和以钒钛黑瓷为表面层以普通陶瓷为基体的钒钛黑瓷复合陶瓷太阳 板，用于钒钛黑瓷太阳能房顶。全国提钒尾渣产出量可以年产实用型大尺寸钒钛黑瓷太阳板约1500万平 方米，而制造钒钛黑瓷复合陶瓷太阳板其年产量可以超过10亿平方米，光热转换过程发生于物体表面， 两者性能可以做到并无重大差别。目前一吨普通瓷质毛板的售价约600元，钒钛黑瓷毛板约700元，铸铁约3000元，钢材4500元，铝 材24000元，铜材70000元，与钢铁相比其比重相差3倍，即相同货币所购买的瓷板体积是钢铁10倍以 上，而瓷器耐蚀性寿命可以比钢铁长10倍以上，可以认为瓷质材料比任何金属更耐腐蚀，每平方米机钛 黑瓷或复合陶瓷太阳板重量可以小于40 kg。瓷质材料价格低廉是由于原料储量大、分布广泛、运距短、 加工温度可低于120(TC、加工工艺简单，金属材料价格昂贵是由于原料储量少、有效含量低、运距远、加 工温度约1600'C、或需电解冶炼、加工工艺复杂，这些因素是难以改变的。所以普通陶瓷、钒钛黑瓷或以 钒钛黑瓷为表面以普通陶瓷材料为基体适合制造太阳能集热体用于太阳能房顶，尤以后两者更适合制造太 阳能集热体用于太阳能房顶。钒钛黑瓷被阳光照射时会大量吸收阳光中的能量，阳光吸收率可达0.9，经试验，在纬度37度地区， 夏日晴天1平方米钒钛黑瓷太阳板可将10 kg水加热至100'C。钒钛黑瓷被加热时会发射远红外射线，具有 较高的红外辐射率，水是红外敏感物质，钒钛黑瓷太阳板全称钒钛黑瓷中空太阳能集热板其内壁发射的远 红外射线对提高钒钛黑瓷太阳能热水器效率是有益的，这点与通常太阳能集热体只是将黑色太阳能吸收涂 料覆盖在集热体的外表面是不同的。钒钛黑瓷是优良的光热转换材料，是新型的能源材料。钒钛黑瓷黑色 纯正，理化性能优良，目前大量用于生产实心的表面磨光的建筑装饰板，生产成本低廉，钒钛黑瓷装饰板 厚度约10毫米，不磨光的毛板售价每平方米20 30元，其销售额已达到数亿元，钒钛黑瓷装饰板只是利 用钒钛黑瓷黑色纯正、装饰效果沉稳、庄重这一特性，而其本身具有的光热转换特性尚未得到充分的开发 和利用。钒钛黑瓷强度髙、抗折强度45 100mpa，比普通瓷质砖几乎高一倍，制造成本低廉、不腐蚀、不 老化、不退色、无毒、无害、无放射性，经上千度温度烧制而成，经加速老化，未发现阳光吸收率衰减问 题，可具有几乎永久的使用寿命，非常适合制造太阳能集热体，易与建筑结合，用于太阳能房顶，其强度 是普通瓦片十倍左右，使用时间可与建筑同寿命。中国现有建筑面积400亿平方米，房顶面积约100亿平方米，每年新建建筑20亿平方米，房顶约5 亿平方米，建筑用能数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型太阳能房顶的结构和材料，其特征在于太阳能房顶建造在建筑物的向阳面上，与水平面呈一定的角度，以钒钛黑瓷复合陶瓷太阳板为集热体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹树梁，许建华，蔡滨，王启春，石延岭，许建丽，
申请(专利权)人：曹树梁，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]