[发明专利]太阳能集热系统内保温材料的支撑结构

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能集热系统，涉及太阳能集热系统的内部支撑结构，特别涉及大面积太阳能集热系统内保温材料的支撑结构。

背景技术

太阳能利用包括光电利用和光热利用，光电利用主要指太阳能电池，光热利用主要指聚光太阳能发电装置、太阳能集热系统、太阳能集热器，应用比较广泛的太阳能集热器是太阳能热水器。传统平板式太阳能集热器由平板集热体、透明盖板、保温材料、金属外壳等组成，金属外壳起到支撑、固定透明盖板和平板集热体的作用，由多台平板式太阳能集热器可以组成大面积的平板式太阳能集热系统。

通常单台平板式太阳能集热器尺寸只能达到2平方米左右，主要由于以下原因：1、平板式太阳能集热器依靠周边的金属外壳起到支撑透明盖板的作用，通常透明盖板采用钢化玻璃板，为方便生产、运输、安装，适用于太阳能集热器厚度3-5毫米的钢化玻璃单板尺寸一般不超过2-3平方米2、仅仅依靠周边的金属外壳支撑透明盖板，中间没有支撑点的情况下，大尺寸玻璃板如达到3-4平方米的玻璃板中间会明显下垂。

对于大面积的太阳能集热系统，如太阳能房顶，即将整座房顶做成一个太阳能集热系统，一般面积达到几十平方米，甚至上千平方米，或者在沙漠、荒坡上建造的太阳能集热系统一般面积达到几千平方米，甚至上百平方公里，按照传统办法就是将一台一台的单台面积为2平方米左右的平板式太阳能集热器拼接起来，达到上述面积。这种情况有3个缺点：1、使用大量金属材料，造价昂贵2、金属外壳暴露在自然环境中，容易腐蚀，使用寿命短3、太阳能集热系统都需要维护，大型太阳能集热系统更需要定期维护，如果在每一台太阳能集热器周围都留维护通道，整个系统会占用很大的面积，如果将太阳能集热器密排安装，维护人员必然踩在太阳能集热器的外壳边框上进行维护操作，这种情况下要求外壳边框具有很高的强度，进一步提高系统的成本，仅仅依靠目前通用的金属外壳只能支撑玻璃板本身，无法承受操作人员的体重。

申请人曾经提出的锚桩结构太阳能集热系统是将棒状物如金属棒作为锚桩件，插入基层并与基层固定的结构，以与基层固定的锚桩支撑陶瓷太阳板和透明盖板，以与基层固定的锚桩支撑陶瓷太阳板，防止陶瓷太阳板下滑并且承担透明盖板的重量。所述“基层”对于房顶来说是指房顶的混凝土结构层，建筑上一般称作混凝土屋面板，对于沙漠、荒坡来说是指土质、沙质等软质坡面或碎石戈壁、岩石等。上述锚桩结构用于太阳能混凝土房顶，可以用传统预埋、打孔插入、孔内加入建筑结合剂固定等方法进行固定，用于荒坡、荒山、荒漠、沙漠、戈壁、石漠地区时，对于土质、沙质等软质坡面或碎石戈壁滩坡面可以采用锤击打入固定的方法。对于石漠地区，在大面积岩石上可以采用与在混凝土上打孔插入固定相同或类似的方法进行固定。

锚桩结构太阳能集热系统与传统平板式太阳能集热器相比，大幅度简化了太阳能房顶、沙漠、荒坡太阳能集热系统的结构，大幅度提高施工效率、降低了建造成本，由锚桩件支撑的钢化玻璃板可以承受操作人员的体重。但是，锚桩结构太阳能集热系统仍然存在以下不足：1、锚桩件插入、打入、预埋、固定在基层中，工作量比较大，成本比较高2、对沙漠、荒坡太阳能集热系统来说锚桩件比较长、插入的深度比较深，对不同地质条件需要采用不同的锚桩件、不同的安装固定方法，费料、费工、费时3、对太阳能房顶来说，根据建筑屋面施工规范，对于插入、打入、预埋、固定在基层中的锚桩件需要进行严格的防水处理，也比较费料、费工、费时4、在已经安装了锚桩件的基层上安装保温材料等工作效率比较低。

进一步的方法是：在太阳能集热系统边框内部铺设硬质保温材料层，在硬质保温材料层上面铺设刚性垫板，在刚性垫板上安装支撑件，在支撑件之间安装太阳能集热体，支撑件支撑上面的透明盖板，并且支撑件同时起到阻止太阳能集热体下滑的作用。所述硬质保温材料是指硬质聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度矿渣棉板、泡沫水泥板等相对硬质的保温材料。

上述方法也有一定的缺点：所述的聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度矿渣棉板在刚性垫板、太阳能集热体、透明盖板(通常采用钢化玻璃板)、太阳能集热体中的水的长期重量的压力下，会发生少量收缩；太阳能集热系统中的长期高温也会使聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板发生少量收缩；尤其是大面积太阳能集热系统在维修时维修人员需要在钢化玻璃板上行走和操作，也会引起聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度矿渣棉板的局部压缩、变形，有时会使钢化玻璃板之间的硅酮胶发生开裂。而泡沫水泥板在上述情况下容易断裂、压碎。

上述方法不能采用更加廉价的软质保温材料，如低密度玻璃棉、矿渣棉等。