[發明專利]以單水泵運行和控制的陶瓷太陽板太陽能熱水系統

無效

• 申請號: 201110212617.6
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102331096A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 曹樹梁;許建華;蔡濱;王啟春;石延嶺;許建麗;修大鵬;楊玉國;孫啟正;趙之彬
• 申請（專利權）人: 曹樹梁
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能熱水系統，涉及太陽能熱水系統的控制，特別涉及以單水泵控制的陶瓷太陽板太陽能熱水系統。

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電裝置和太陽能集熱器，應用最廣泛的太陽能集熱器是太陽能熱水器，關鍵問題是太陽能集熱體和太陽能熱水系統的控制。我國主要采用真空玻璃管太陽能集熱體，國外主要采用銅管板式太陽能集熱體。新型太陽能集熱體是黑瓷復合陶瓷太陽板，黑瓷復合陶瓷太陽板是有進出口的中空陶瓷板材，簡稱陶瓷太陽板。

太陽能是面能源，理論和實踐都已經證明效率最高的太陽能集熱體是通孔扁盒式太陽能集熱體，也就是有進出口的中空板材，在這種集熱體中，陽光吸收面下面布滿待加熱的介質，熱交換最直接、迅速，熱傳導距離最短，但是以前主要采用銅材，這種集熱體需要使用大量銅材，銅材非常昂貴，焊縫很長，制造工藝復雜，制造成本很高，難以大規模生產和使用，所以產生了陶瓷太陽板。

真空玻璃管的主要缺點是：真空玻璃管由同軸內外玻璃管組成，一端封閉，內外管之間抽真空，外管透明，內管外表面覆蓋太陽能吸收涂料。由于必須采用真空層、密封圈、防塵圈、尾托，使黑色陽光吸收面只占采光投影面積約60％，中午陽光直射時，部分陽光穿過黑色面之間的空檔，未得到利用，在陽光最強烈的中午時段降低了集熱效率；真空度在使用中不斷下降，降低保溫效果；一頭封閉的盲管結構容易沉淀水堿和水中的雜質，減少熱交換面積；太陽能吸收涂料的陽光吸收率容易衰減，這是目前太陽能熱水器太陽能吸收涂料或稱作太陽能吸收膜的共同缺點；玻璃管用硼硅玻璃制造，熔制溫度1650℃，熔制時間數小時，制造能耗高，氧化硼價格高；這些缺點導致真空玻璃管制造成本高、制造耗能比較高，壽命比較短，一般有效使用壽命7-8年。

銅管板式太陽能集熱體的主要缺點是：太陽能吸收涂料的陽光吸收率容易衰減；銅材十分昂貴，需要電解提純，制造成本高、耗能很高；集熱銅管橫向間隔大，導熱距離遠，影響效率；焊縫容易腐蝕；一般有效使用壽命7-10年。

太陽能集熱器可以提供熱水、熱風，熱水、熱風可用于洗滌、冬季取暖、夏季空調，另外參照地下熱水發電的方式，大量廉價的高溫熱水還可以進行低成本發電，取代常規能源、保護環境。但是現有的太陽能集熱器制造成本高、有效使用壽命短，使太陽能的使用成本遠遠高于常規能源，嚴重制約了太陽能集熱器的發展，太陽能集熱器必須實現與建筑一體化，才能獲得更大的發展空間，現有太陽能集熱器受其太陽能集熱體材料和結構的制約，難以實現與建筑一體化、與建筑同壽命。太陽能集熱器的核心部件是太陽能集熱體，陶瓷太陽板是一種全新的低成本、長壽命、高效率的太陽能集熱體。

一噸硼硅玻璃或金屬材料，成本數千元至數萬元，材料成為制品還需要經過復雜的加工過程。一噸陶瓷制品如一噸陶瓷墻地磚通常成本數百元，陶瓷材料成本低廉是由于原料來源廣泛，一般就地取材，運費低；蘊藏量大，價格低；不需要選礦、富集；成型后一次燒結，即為制品；燒結時有所收縮，但不改變形狀，燒結后無加工過程；燒結溫度低、時間短，一般薄壁陶瓷制品燒結溫度約1200℃，歷時幾分鐘至十幾分鐘，而玻璃的熔制或金屬材料的冶煉，通常溫度1650-1800℃，歷時數小時，原材料須經過熔化、流動、均化、反應、澄清等過程，一般來說，溫度每提高100℃，能耗增加1倍，同時設備和耐火材料的價格、消耗也成倍提高，電解的能耗更遠大于冶煉。所以，陶瓷燒結與玻璃的熔制或金屬材料的冶煉、電解有本質區別，能耗與成本均相差10倍至100倍。陶瓷是目前已知的成本最低、使用壽命最長、性能最穩定的工程材料之一。

陶瓷材料強度大、硬度高、不腐蝕、不老化、理化性能非常穩定，使用壽命很長，可達數百年以上。黑色瓷質材料具有陶瓷通性，陽光吸收率高，陽光吸收率不會衰減。

由此近幾年出現了黑瓷復合陶瓷太陽板，黑瓷復合陶瓷太陽板的基體是普通陶瓷，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。

新能源的核心是使用成本，包括能源成本、貨幣成本、環境成本，只有使用成本低于常規能源的新能源才可能成為大規模替代能源。