[发明专利]陶瓷太阳板

说明书

(一)技术领域

本发明涉及太阳能利用的方法，具体说是关于太阳能集热体的制造方法，更详细地说是关于用普通陶瓷原料、富含过渡元素的工业废弃物、金属矿物为原料制造陶瓷太阳能集热体的方法。

(二)背景技术

太阳能是可再生、取之不尽、不危害环境的绿色能源，又是不稳定、稀薄、低密度能源，太阳能光热利用主要采用太阳能热水器，太阳能热水器关键部件是太阳能集热体，目前主要是真空玻璃管和铜铝复合集热体，两者均存在以下不足：1.价格高——每平方米售价数百元；2.寿命短——金属易腐蚀，尤其焊缝易腐蚀，真空玻璃管存在真空寿命和管体易破碎等问题，导致两者平均寿命难以达到10年；3.平均效率不高——两者均采用低温涂层，①低温涂层几年内开始老化，阳光吸收率逐步下降，整个寿命期间平均效率不高；②铜材昂贵，管间距离大，铝板吸收太阳能后横向传递给铜管中的介质，平均传热距离30毫米左右。由于结构限制，真空玻璃管管间空隙大，黑色吸收层只占结构面积50％左右，中午阳光强烈，但是中午阳光直射时大量阳光从管间空隙中穿过，影响了集热效率。

太阳能涂料难以彻底解决阳光吸收率衰减问题，因此价格低廉，使用寿命长、具有一定的阳光吸收率的太阳能集热体应该是更具实用价值的产品。

(三)发明内容

本发明的目的是利用廉价原料、简单生产工艺制造低成本、长寿命、具有较高阳光吸收率，并且阳光吸收率不会随时间衰减的陶瓷中空太阳能集热体，称作陶瓷中空太阳能集热板，简称陶瓷太阳板。

本发明是这样实现的：

太阳能光热利用的核心部件是中空的太阳能集热体，以水为主要导热介质和加热目的物，最主要的技术经济指标是生产成本、使用寿命、工作效率。

生产成本：

主要由原材料价格、生产工艺复杂程度、制造过程中的能源消耗等因素构成，普通陶瓷原料是粘土、石英、长石，这类原料的价格与影响制品白度的Fe、Ti等杂质含量有关，制造陶瓷太阳板不要求白度，可采用廉价陶瓷原料，也可采用各种工业废弃物、采矿尾矿、金属矿物等。本发明陶瓷太阳板以采用真空练泥挤出法生产多孔通孔板为基础，这是一种连续化、大规模、高效率的成型方法，生产工艺简单。陶瓷制品具有较高的强度，陶瓷太阳板使用温度100℃左右，对强度无过高要求，可以采用较多的低熔点原料，使烧成温度降低，烧成温度可控制在1000～1250℃之间，并采用大规模连续化生产的窑炉，进一步降低烧成能耗。

制品售价反映生产成本，目前各种有关制品的大致市场售价：普通陶瓷平板500～600元/T，20～30元/m²，生铁约3000元/T，钢板4500元/T，铝材24000元/T，铜材70000元/T，陶瓷比重约为钢铁的1/3，大规模生产的陶瓷太阳板有可能实现每平方米数十元的生产成本。

使用寿命：

太阳能集热体中的水温可以达到100℃，热水比冷水更容易腐蚀金属材料，空晒时太阳能集热体内温度可以接近200℃，在上述温度下陶瓷材料完全可以做到不腐蚀、不老化、不退色，现代陶瓷工业的热处理可以使陶瓷制品具有较小的内应力，内壁水碱可以用除垢剂或酸类溶液去除，以实现数十年甚至上百年的使用寿命。

工作效率：

表面为反光面或纯白面的物体阳光吸收率较低，一般来说，对表面非反光面的物体而言表面颜色越深阳光吸收率越高，陶瓷太阳板采用廉价陶瓷原料、工业废弃物、采矿尾矿、金属矿物等，可以使陶瓷太阳板具有浅灰色、灰色、深灰色、褐色、红色、紫色、灰褐色、黑灰色、黑褐色、黑色的基体或表面层，使其具有较高的阳光吸收率，陶瓷太阳板烧成温度超过1000℃，结构十分稳定，即使长时间处于200℃左右温度下也不会退色，阳光吸收率不随时间衰减，从而使其在几十年、上百年的寿命期间始终具有较高的工作效率。