專利名稱：太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能集熱系統(tǒng)，特別涉及大面積太陽能集熱系統(tǒng)的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
太陽能利用包括光電利用和光熱利用，光電利用主要指太陽能電池，光熱利用主要指聚光太陽能發(fā)電裝置、太陽能集熱系統(tǒng)、太陽能集熱器，應(yīng)用比較廣泛的太陽能集熱器是太陽能熱水器。我國太陽能集熱器或太陽能熱水器主要采用真空玻璃管集熱體，國外主要采用金屬平板式集熱體。傳統(tǒng)平板式太陽能集熱器由平板集熱體、透明蓋板、保溫材料、金屬外殼等組成，金屬外殼起到支撐、固定透明蓋板和平板集熱體的作用，由多臺平板式太陽能集熱器可以組成大面積的平板式太陽能集熱系統(tǒng)。通常單臺平板式太陽能集熱器尺寸只能達到2平方米左右，主要由于以下原因:
1、平板式太陽能集熱器依靠周邊的金屬外殼起到支撐透明蓋板的作用，通常透明蓋板采用鋼化玻璃板，為方便生產(chǎn)、運輸、安裝，適用于太陽能集熱器厚度3-5毫米的鋼化玻璃單板尺寸一般不超過2-3平方米2、僅僅依靠周邊的金屬外殼支撐透明蓋板，中間沒有支撐點的情況下，大尺寸玻璃板如達到3-4平方米的玻璃板中間會明顯下垂。對于大面積的太陽能集熱系統(tǒng)，如太陽能房頂，即將整座房頂做成一個太陽能集熱系統(tǒng)，一般面積達到幾十平方米，甚至上千平方米，或者在沙漠、荒坡上建造的太陽能集熱系統(tǒng)一般面積達到幾千平方米，甚至上百平方公里，按照傳統(tǒng)辦法就是將一臺一臺的單臺面積為2平方米左右的平板式太陽能集熱器拼接起來，達到上述面積。這種情況有3個缺點:1、使用大量金屬材料，造價昂貴2、金屬外殼暴露在自然環(huán)境中，容易腐蝕，使用壽命短
3、太陽能集熱系統(tǒng)都需要維護，大型太陽能集熱系統(tǒng)更需要定期維護，如果在每一臺太陽能集熱器周圍都留維護通道，整個系統(tǒng)會占用很大的面積，如果將太陽能集熱器密排安裝，維護人員必然踩在太陽能集熱器的外殼邊框上進行維護操作，這種情況下要求外殼邊框具有很高的強度，進一步提高系統(tǒng)的成本，僅僅依靠目前通用的金屬外殼只能支撐玻璃板本身，無法承受操作人員的體重。申請人:最近提出的錨樁結(jié)構(gòu)太陽能集熱系統(tǒng)是將棒狀物如金屬棒作為錨樁件，插入基層并與基層固定的結(jié)構(gòu)，以與基層固定的錨樁支撐陶瓷太陽板和透明蓋板，以與基層固定的錨樁支撐陶瓷太陽板，防止陶瓷太陽板下滑并且承擔透明蓋板的重量。所述“基層”對于房頂來說是指房頂?shù)幕炷两Y(jié)構(gòu)層，建筑上一般稱作混凝土屋面板，對于沙漠、荒坡來說是指土質(zhì)、沙質(zhì)等軟質(zhì)坡面或碎石戈壁、巖石等。上述錨樁結(jié)構(gòu)用于太陽能混凝土房頂，可以用傳統(tǒng)預(yù)埋、打孔插入、孔內(nèi)加入建筑結(jié)合劑固定等方法進行固定，用于荒坡、荒山、荒漠、沙漠、戈壁、石漠地區(qū)時，對于土質(zhì)、沙質(zhì)等軟質(zhì)坡面或碎石戈壁灘坡面可以采用錘擊打入固定的方法。對于石漠地區(qū)，在大面積巖石上可以采用與在混凝土上打孔插入固定相同或類似的方法進行固定。錨樁結(jié)構(gòu)太陽能集熱系統(tǒng)與傳統(tǒng)平板式太陽能集熱器相比，大幅度簡化了太陽能房頂、沙漠、荒坡太陽能集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，大幅度提高施工效率、降低了建造成本，由錨樁件支撐的鋼化玻璃板可以承受操作人員的體重。但是，錨樁結(jié)構(gòu)太陽能集熱系統(tǒng)仍然存在以下不足:1、錨樁件插入、打入、預(yù)埋、固定在基層中，工作量比較大，成本比較高2、對沙漠、荒坡太陽能集熱系統(tǒng)來說錨樁件比較長、插入的深度比較深，對不同地質(zhì)條件需要采用不同的錨樁件、不同的安裝固定方法，費料、費工、費時3、對太陽能房頂來說，根據(jù)建筑屋面施工規(guī)范，對于插入、打入、預(yù)埋、固定在基層中的錨樁件需要進行嚴格的防水處理，也比較費料、費工、費時4、在已經(jīng)安裝了錨樁件的基層上安裝保溫材料等工作效率比較低。經(jīng)過長時間研究，并對各種板材，各種厚度板材的強度、開孔后的強度、在各種方向的力矩作用下孔邊緣的破壞情況，板材耐候性、耐熱性、在長時間陽光暴曬下性能衰減的幅度和性能衰減的速率進行了測試；對各種保溫材料，各種密度的保溫材料進行了承重后的變形量的測定，提出了太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明所述的太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)是這樣實現(xiàn)的，在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)部鋪設(shè)硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面鋪設(shè)剛性墊板，在剛性墊板上安裝支撐件，在支撐件之間安裝太陽能集熱體，支撐件支撐上面的透明蓋板，并且支撐件同時起到阻止太陽能集熱體下滑的作用。所述硬質(zhì)保溫材料是指硬質(zhì)聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度礦渣棉板、泡沫水泥板等相對硬質(zhì)的保溫材料。所述剛性墊板是指玻鎂板、菱鎂板、硅酸鈣板、水泥纖維板、無機材料板、金屬板等具有一定剛性的板材。所述支撐件是指螺桿、螺栓、直角型金屬件、丁字型金屬件、金屬棒、起到支撐作用的金屬件等。在剛性墊板上安裝支撐件是指以下方式:以螺桿、螺帽固定的方式形成支撐件；用螺栓固定直角型金屬件、丁字型金屬件的方式；用木螺絲、自攻絲螺絲固定直角型金屬件、丁字型金屬件等方式在剛性墊層上安裝支撐件。所述支撐件是螺桿，用螺帽固定在剛性墊板上，螺桿另有長螺帽，旋轉(zhuǎn)長螺帽可以調(diào)節(jié)支撐件的高度，使所有支撐件的頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐作用。所述的支撐件是螺桿，螺桿上有長螺帽，螺絲將鋼化玻璃板固定在長螺帽上。所述太陽能集熱體是指金屬平板太陽能集熱體、陶瓷平板太陽能集熱體，陶瓷平板太陽能集熱體一般稱作陶瓷太陽板。陶瓷太陽板也稱作復(fù)合陶瓷太陽板，全稱黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板，基體是普通陶瓷，表面層是黑瓷，即其基體是用普通陶瓷原料制造的陶瓷中空板，表面層是黑色、粗糙、布滿微小孔洞的黑瓷的復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板，這種表面層也稱作立體網(wǎng)狀黑瓷表面層。在支撐件上端與透明蓋板之間設(shè)置軟質(zhì)、耐老化的硅橡膠帽或塑料帽，硅橡膠帽或塑料帽套在支撐件上，起到隔熱、緩沖的作用。透明蓋板之間采用搭接的方法并且采用建筑幕墻通用的硅橡膠將透明蓋板之間、透明蓋板與邊框之間結(jié)合為牢固的整體。太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)部采用硬質(zhì)保溫層，在硬質(zhì)保溫層上采用剛性墊板，在剛性墊板上安裝支撐件，形成支撐結(jié)構(gòu)可以比傳統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)大幅度簡化結(jié)構(gòu)，大幅度降低成本，透明蓋板一般采用鋼化玻璃板，維護人員及鋼化玻璃板的重量通過支撐件傳遞到剛性墊板，剛性墊板與硬質(zhì)保溫層之間有很大的接觸面積，重力在剛性墊板上分散了，壓在單位面積硬質(zhì)保溫層上的力量并不大，硬質(zhì)保溫層完全可以承受上述壓力，不能采用軟質(zhì)保溫層如低密度玻璃棉板或低密度礦渣棉板等，采用軟質(zhì)保溫層會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。上述太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)可以低成本建造大面積、大規(guī)模的太陽能集熱系統(tǒng)，只要支撐件的布置達到合理的密度，太陽能集熱系統(tǒng)的面積和規(guī)模幾乎沒有限制，可以實現(xiàn)幾十平方米、上千平方米的太陽能房頂，也可以實現(xiàn)沙漠、荒坡上建造的一般面積達到幾十萬平方米，甚至上百平方公里的太陽能集熱系統(tǒng)。太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)部采用硬質(zhì)保溫層、剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)可以解決造價昂貴、金屬外殼暴露在自然環(huán)境中，容易腐蝕，使用壽命短等問題。太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)部采用硬質(zhì)保溫層、剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)也可以解決錨樁件插入基層中，工作量大、成本高，效率低，需要嚴格處理防水問題等不足之處。目前現(xiàn)有的部分太陽能使用裝置使用太陽能的成本高于常規(guī)能源，即得到一個單位能量時，消耗多于一個單位能量的常規(guī)能源，需要更多貨幣，主要原因是目前太陽能利用裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)可以大幅度簡化太陽能集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、大幅度降低建造成本，是更加經(jīng)濟的使用太陽能的新方法和新裝置。


:圖1表示在太陽能集熱系統(tǒng)的邊框內(nèi)部鋪設(shè)硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面鋪設(shè)剛性墊板，在剛性墊板上安裝支撐件，在支撐件之間安裝太陽能集熱體，以支撐件支撐上面的透明蓋板，并且支撐件同時起到防止太陽能集熱體下滑的作用。圖2表示以螺桿、螺帽固定的方式形成支撐件；用木螺絲、自攻絲螺絲固定直角型金屬件、丁字型金屬件等方式在剛性墊層上安裝支撐件。圖3表示用作支撐件的直角型金屬件。圖4表示用作支撐件的丁字型金屬件。圖5表示支撐件是螺桿，用螺帽固定在剛性墊板上，螺桿另有長螺帽，旋轉(zhuǎn)長螺帽可以調(diào)節(jié)支撐件的高度，使所有支撐件的頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐作用，螺絲將鋼化玻璃板固定在長螺帽上。圖中標記的說明:1、下邊框 2、以螺桿、螺帽固定的方式形成的支撐件 3、鋼化玻璃板 4、太陽能集熱體 5、用木螺絲、自攻絲螺絲固定直角型金屬件形成的支撐件 6、剛性墊板
7、硬質(zhì)保溫材料層 8、房頂基礎(chǔ)層或荒漠、沙漠、戈壁、石漠地區(qū)的土質(zhì)、沙質(zhì)、碎石、戈壁灘、巖石基礎(chǔ)層 9、上邊框 10、螺帽 11、丁字型金屬件 12、硅橡膠帽或塑料帽
13、長螺帽 14、螺絲
具體實施例:1、在混凝土結(jié)構(gòu)斜房頂上建造陶瓷太陽能房頂，總面積600平方米，采用太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，用傳統(tǒng)方法建造混凝土邊框，邊框厚60毫米，兩側(cè)和上面的邊框高160毫米，最下面的邊框高170毫米，在混凝土邊框內(nèi)鋪貼防水卷材形成防水層，在防水層上放置厚度70毫米密度為每立方米重量40公斤以上的聚苯乙烯泡沫板，上面再放置厚度20毫米硬質(zhì)聚氨酯泡沫板形成硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面放置事先安裝好螺桿、螺帽固定的方式形成支撐件的10毫米厚度的玻鎂板作為剛性墊板，螺桿上部另有長螺帽，金屬平板太陽能集熱體放置在剛性墊板上，支撐件在金屬平板太陽能集熱體下面，阻止金屬平板太陽能集熱體下滑，旋轉(zhuǎn)長螺帽調(diào)節(jié)支撐件的高度，使所有支撐件的頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐作用，在支撐件上端安裝硅橡膠帽，厚度4毫米的鋼化玻璃板放置在硅橡膠帽和邊框的上面，鋼化玻璃板是上下、左右搭接的，鋼化玻璃板之間、鋼化玻璃板與混凝土邊框之間采用硅酮膠膠結(jié)，鋼化玻璃板的重量由支撐件和混凝土邊框共同承擔，鋼化玻璃板和在鋼化玻璃板上面進行維護操作人員的重量通過支撐件傳遞到玻鎂板上。重力在玻鎂板上分散了，壓在單位面積硬質(zhì)聚氨酯泡沫板上的力量并不大，不會使硬質(zhì)聚氨酯泡沫板產(chǎn)生變形。有進出管口的金屬平板太陽能集熱體通過上下匯集管、上下循環(huán)管與水箱聯(lián)通。陽光透過玻璃板照射在金屬平板太陽能集熱體上，加熱金屬平板太陽能集熱體中的水，與保溫水箱中的水不斷循環(huán)，加熱保溫水箱中的水。2、在沙漠上建造陶瓷太陽能集熱場，總面積10平方公里即1000萬平方米，每I萬平方米為一個系統(tǒng)，將沙漠推成砂質(zhì)斜坡，采用太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，用傳統(tǒng)方法建造混凝土邊框，邊框厚60毫米，兩側(cè)和上面的邊框高出地面160毫米，最下面的邊框高出地面170毫米，邊框深入地下500毫米，在混凝土邊框內(nèi)不設(shè)防水層，在砂質(zhì)斜坡上放置厚度90毫米的密度為每立方米重量80公斤以上玻璃棉板形成硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面放置事先安裝好丁字型金屬件作為支撐件的12毫米厚度的水泥纖維板作為剛性墊板，陶瓷太陽板放置在剛性墊板上，支撐件在陶瓷太陽板下面，阻止陶瓷太陽板下滑，在支撐件上端安裝硅橡膠帽，厚度5毫米的鋼化玻璃板放置在硅橡膠帽和邊框的上面，鋼化玻璃板是上下、左右搭接的，鋼化玻璃板之間、鋼化玻璃板與混凝土邊框之間采用硅酮膠膠結(jié)，鋼化玻璃板的重量主要由支撐件承擔，鋼化玻璃板和在鋼化玻璃板上面進行維護操作人員的重量通過支撐件傳遞到水泥纖維板上。重力在水泥纖維板上分散了，壓在單位面積高密度玻璃棉板上的力量并不大，不會使高密度玻璃棉板產(chǎn)生變形。有進出管口的陶瓷太陽板通過上下匯集管、上下循環(huán)管與水箱聯(lián)通。陽光透過玻璃板照射在陶瓷太陽板上，加熱陶瓷太陽板中的水，與保溫水箱中的水不斷循環(huán)，加熱保溫水箱中的水，在山東濟南、福建泉州陽光可以將封閉的陶瓷太陽板中的自來水加熱到110°C以上，在沙漠中可以達到更高的溫度，更大的壓力，進行沙漠光熱發(fā)電，淡化海水、苦咸水，變沙漠為耕地。
權(quán)利要求
1.一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)鋪設(shè)硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面鋪設(shè)剛性墊板，在剛性墊板上安裝支撐件，在支撐件之間安裝太陽能集熱體，支撐件支撐上面的透明蓋板，并且支撐件同時起到阻止太陽能集熱體下滑的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的硬質(zhì)保溫材料是硬質(zhì)聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度礦渣棉板、泡沫水泥板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的剛性墊板是玻鎂板、菱鎂板、硅酸鈣板、水泥纖維板、無機材料板、金屬板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的支撐件是螺桿、螺帽、長螺帽、直角型金屬件、丁字型金屬件構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的在剛性墊板上安裝支撐件是指以下方式:以螺桿、螺帽固定的方式形成支撐件；用螺栓固定直角型金屬件、丁字型金屬件的方式形成支撐件；用木螺絲、自攻絲螺絲固定直角型金屬件、丁字型金屬件的方式形成支撐件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的支撐件是螺桿，用螺帽將螺桿固定在剛性墊板上，螺桿上另有長螺帽，旋轉(zhuǎn)長螺帽可以調(diào)節(jié)支撐件的高度，使所有支撐件的頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的支撐件是螺桿，螺桿上有長螺帽，螺絲將鋼化玻璃板固定在長螺帽上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的太陽能集熱體是金屬平板太陽能集熱體、陶瓷平板太陽能集熱體，陶瓷平板太陽能集熱體即陶瓷太陽板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的支撐件上端與透明蓋板之間設(shè)置軟質(zhì)、耐老化的硅橡膠帽或塑料帽，硅橡膠帽或塑料帽套在支撐件上，起到隔熱、緩沖的作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述的透明蓋板之間采用搭接的方法并且采用建筑幕墻通用的硅橡膠將透明蓋板之間、透明蓋板與邊框之間結(jié)合為牢固的整體。
全文摘要
“太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)”涉及太陽能集熱系統(tǒng)，特別涉及大面積太陽能集熱系統(tǒng)的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)鋪設(shè)硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面鋪設(shè)剛性墊板，在剛性墊板上安裝支撐件，在支撐件之間安裝太陽能集熱體，支撐件支撐上面的透明蓋板，并且支撐件同時起到阻止太陽能集熱體下滑的作用。太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)剛性墊板支撐結(jié)構(gòu)可以大幅度簡化太陽能集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、大幅度降低建造成本。
文檔編號F24J2/46GK103196248SQ20131015678
公開日2013年7月10日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者曹樹梁, 孫啟正, 趙之彬, 許建麗, 王啟春, 蔡濱, 修大鵬, 楊玉國, 許建華, 石延嶺 申請人:曹樹梁