一种用于太阳能房顶的Ω型材板制造技术

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。
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，循环式效率较高，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1.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 “一种陶粉末”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)为名称申报并已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毫米钒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100°C，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，每平方米钒钛黑瓷或复合陶瓷太阳板重量可以小于40kg。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IOkg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。钒钛黑瓷强度高、抗折强度45 lOOmpa，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，建筑用能数量巨大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能房顶的Ω型材板，安装在房顶的承重结构上，作为太阳能房顶的支撑结构，其特征在于Ω型材板是用厚度０．３～１．５毫米镀锌钢板或彩涂钢板以机械方法整体压制成型的型材，如图６所示由底边、下立边、上立边、上平台边、下平台边、支撑面组成，其总高度（Ｈ）为１６０－２５０毫米，上平台边到底面的高度（Ｈ↓［１］）为１００－２００毫米，下平台边到底面的高度（Ｈ↓［２］）为５０－１５０毫米，底边总宽度（Ｂ＋Ｂ↓［３］）为１００－２５０毫米，支撑面宽度（Ｂ↓［１］）为１０－５０毫米，上平台边总宽度（Ｂ↓［２］）为３０－１００毫米，下平台边总宽度（Ｂ↓［３］）为６０－１６０毫米；如图９所示Ω型材板的底边安装在房顶的承重结构上，在下平台边上安装集热体，集热体的下方和两侧为保温材料，在上平台边上安装透明盖板，在支撑面上放置安装和维修时用的刚性平板，施工人员在刚性平板上进行施工和维修。

【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]