專利名稱：太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能集熱系統(tǒng)，涉及太陽能集熱系統(tǒng)的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，特別涉及大面積太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)。
背景技術：
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，應用比較廣泛的太陽能集熱器是太陽能熱水器。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:曾經(jīng)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。進一步的方法是:在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)部鋪設硬質(zhì)保溫材料層，在硬質(zhì)保溫材料層上面鋪設剛性墊板，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。上述方法也有一定的缺點:所述的聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度礦渣棉板在剛性墊板、太陽能集熱體、透明蓋板(通常采用鋼化玻璃板)、太陽能集熱體中的水的長期重量的壓力下，會發(fā)生少量收縮；太陽能集熱系統(tǒng)中的長期高溫也會使聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板發(fā)生少量收縮；尤其是大面積太陽能集熱系統(tǒng)在維修時維修人員需要在鋼化玻璃板上行走和操作，也會引起聚氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度礦渣棉板的局部壓縮、變形，有時會使鋼化玻璃板之間的硅酮膠發(fā)生開裂。而泡沫水泥板在上述情況下容易斷裂、壓碎。上述方法不能采用更加廉價的軟質(zhì)保溫材料，如低密度玻璃棉、礦渣棉等。為此，提出太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明所述的大面積太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)是這樣實現(xiàn)的:在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)部由下而上依次是防水層、剛性保護層、保溫材料層、剛性墊板、太陽能集熱體、透明蓋板，在剛性墊板上安裝螺桿、螺栓，在螺桿之間安裝太陽能集熱體，螺桿支撐上面的透明蓋板，并且同時起到阻止太陽能集熱體下滑的作用，在剛性保護層與剛性墊板之間有支撐件，支撐件使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力。將所述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)頂端的高度，使頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐鋼化玻璃板的作用，在多臺風、大風地區(qū)可以用螺絲將鋼化玻璃板固定在長螺帽上。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。所述剛性保護層是指玻鎂板、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，厚度小于剛性墊板。當采用氨酯泡沫板、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)的保溫材料作為保溫材料層時，將長度與保溫材料層厚度相同的鐵釘垂直插入保溫材料層中作為支撐件，鐵釘成為剛性保護層與剛性墊板之間的支撐件，使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力，見圖1、圖2。
當采用低密度玻璃棉(板)、礦渣棉(板)等相對軟質(zhì)的保溫材料作為保溫材料時，采用通螺紋的長螺桿，用雙螺帽將長螺桿固定在剛性墊板上，剛性保護層與剛性墊板之間的螺桿長度等于保溫材料層厚度，螺桿成為剛性保護層與剛性墊板之間的支撐件，使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力，見圖3、圖4。所述太陽能集熱體是指金屬平板太陽能集熱體或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合陶瓷太陽板，全稱黑瓷復合陶瓷太陽板，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，黑瓷表面層形成陽光陷阱，陽光吸收比很高，陽光吸收比不會衰減。在螺桿上端與透明蓋板之間設置軟質(zhì)、耐老化的硅橡膠帽或塑料帽，硅橡膠帽或塑料帽套在螺桿上，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。所述的大面積太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力，使大面積太陽能集熱系統(tǒng)長期保持穩(wěn)定，減少維修量，降低維修成本，延長大面積太陽能集熱系統(tǒng)的使用壽命。


:圖1表示采用氨酯泡沫板、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)的保溫材料作為保溫材料時，將長度與保溫材料厚度相同的鐵釘垂直插入保溫材料中作為支撐件，使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力。圖2是圖1的局部放大圖。圖3表示采用低密度玻璃棉(板)、低密度礦渣棉(板)等相對軟質(zhì)的保溫材料作為保溫材料時，將螺桿換成通螺紋的長螺桿，用雙螺帽將螺桿固定在剛性墊板上，增加的螺桿長度等于保溫材料厚度，作為支撐件，使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力。圖4是圖3的局部放大圖。圖中標記的說明:1、下邊框2、螺桿、螺帽固定在剛性墊板上3、透明蓋板4、太陽能集熱體5、通螺紋長螺桿、螺帽固定在剛性墊板上6、剛性墊板7、相對硬質(zhì)的保溫材料8、房頂基礎層或荒漠、沙漠、戈壁、石漠地區(qū)的土質(zhì)、沙質(zhì)、碎石、戈壁灘、巖石基礎層9、上邊框10、螺帽11、鐵釘12、硅橡膠帽或塑 料帽13、長螺帽14、螺絲15、剛性保護層16、防水層17、相對軟質(zhì)的保溫材料
具體實施例:1、在混凝土結(jié)構(gòu)斜房頂上建造太陽能房頂，總面積600平方米，采用太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(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5毫米的玻鎂板作為剛性保護層，將厚度70毫米聚苯乙烯泡沫板與厚度20毫米硬質(zhì)聚氨酯泡沫板貼合在一起，在每平方米內(nèi)均勻分布垂直穿入長度90毫米的鐵釘5個，使兩者結(jié)合在一起，聚苯乙烯泡沫板在下，硬質(zhì)聚氨酯泡沫板在上放置在剛性保護層上，在保溫材料層上面放置事先安裝好螺桿、螺帽的12毫米厚度的玻鎂板作為剛性墊板，螺桿上部另有長螺帽，在長螺帽上套裝硅橡膠帽，旋轉(zhuǎn)長螺帽調(diào)節(jié)硅橡膠帽頂端的高度，使所有頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐作用，金屬平板太陽能集熱體放置在剛性墊板上，螺桿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，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螺桿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螺桿傳遞到12毫米厚的玻鎂板上，重力在玻鎂板上分散后通過鐵釘、剛性保護層、防水層傳遞到基礎層，保溫材料沒有承受壓力，保持了基本穩(wěn)定。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)保溫材料的支撐結(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)設防水層，在砂質(zhì)斜坡上放置厚度90毫米的密度為每立方米重量20公斤的玻璃棉板形成軟質(zhì)保溫材料層，將螺桿換成通螺紋的長螺桿，用雙螺帽將螺桿固定在剛性墊板上，剛性保護層與剛性墊板之間的螺桿長度等于保溫材料厚度，作為支撐件，使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力，螺桿上部另有長螺帽，在長螺帽上套裝硅橡膠帽，旋轉(zhuǎn)長螺帽調(diào)節(jié)硅橡膠帽頂端的高度，使所有頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐作用，陶瓷太陽板放置在剛性墊板上，螺桿在金屬平板太陽能集熱體下面，阻止陶瓷太陽板下滑，厚度3.2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螺桿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螺桿傳遞到剛性保護層、防水層傳遞到基礎層，保溫材料沒有承受壓力，保持了基本穩(wěn)定。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陶瓷太陽板中的自來水加熱到iio°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。
權利要求
1.一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)部由下而上依次是防水層、剛性保護層、保溫材料層、剛性墊板、太陽能集熱體、透明蓋板，在剛性墊板上安裝螺桿、螺栓，在螺桿之間安裝太陽能集熱體，螺桿支撐上面的透明蓋板，并且同時起到阻止太陽能集熱體下滑的作用，在剛性保護層與剛性墊板之間有支撐件，支撐件使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于當采用氨酯泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、高密度玻璃棉板、高密度礦渣棉板、泡沫水泥板相對硬質(zhì)的保溫材料作為保溫材料層時，剛性保護層與剛性墊板之間的支撐件是長度與保溫材料層厚度相同的垂直插入保溫材料層中的鐵釘。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于當采用低密度玻璃棉(板)、礦渣棉(板)相對軟質(zhì)的保溫材料作為保溫材料層時，所述的剛性保護層與剛性墊板之間的支撐件是通螺紋的長螺桿，用雙螺帽將長螺桿固定在剛性墊板上，剛性保護層與剛性墊板之間的螺桿長度等于保溫材料層的厚度，剛性保護層與剛性墊板之間的支撐件是螺桿。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的剛性保護層、剛性墊板是玻鎂板、菱鎂板、硅酸鈣板、水泥纖維板或者金屬板。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的剛性保護層是厚度5毫米的玻鎂板、菱鎂板、硅酸鈣板、水泥纖維板或者厚度1-2毫米的金屬板。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的剛性墊板是厚度12毫米的玻鎂板、菱鎂板、硅酸鈣板、水泥纖維板。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的太陽能集熱體是陶瓷太陽板或金屬平板太陽能集熱體。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的螺桿用螺帽固定在剛性墊板上，螺桿上另有長螺帽，旋轉(zhuǎn)長螺帽可以調(diào)節(jié)頂端的高度，使頂端與鋼化玻璃板接觸，起到支撐鋼化玻璃板的作用，在多臺風、大風地區(qū)用螺絲將鋼化玻璃板固定在長螺帽上。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的螺桿上端與透明蓋板之間設置軟質(zhì)、耐老化的硅橡膠帽或塑料帽，硅橡膠帽或塑料帽套在螺桿上，起到隔熱、緩沖的作用。
全文摘要
太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)涉及太陽能集熱系統(tǒng)，涉及太陽能集熱系統(tǒng)的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，特別涉及大面積太陽能集熱系統(tǒng)內(nèi)保溫材料的支撐結(jié)構(gòu)。在太陽能集熱系統(tǒng)邊框內(nèi)部由下而上依次是防水層、剛性保護層、保溫材料層、剛性墊板、太陽能集熱體、透明蓋板，在剛性墊板上安裝螺桿、螺栓，在螺桿之間安裝太陽能集熱體，螺桿支撐上面的透明蓋板，并且同時起到阻止太陽能集熱體下滑的作用，在剛性保護層與剛性墊板之間有支撐件，支撐件使剛性保護層與剛性墊板之間保持穩(wěn)定的距離，使保溫材料層不承受壓力。適用于低成本建造太陽能房頂?shù)忍柲芗療嵯到y(tǒng)。
文檔編號F24J2/46GK103216961SQ20131017322
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月13日 優(yōu)先權日2013年5月13日
發(fā)明者曹樹梁, 楊玉國, 許建華, 蔡濱, 王啟春, 修大鵬, 孫啟正, 趙之彬, 石延嶺, 許建麗 申請人:曹樹梁