黑瓷复合陶瓷太阳板

中空薄壁扁盒式太阳能集热体

黑瓷复合陶瓷太阳板（简称陶瓷太阳板也称作陶瓷太阳能板），,由山东天虹弧板有限公司董事长、国家中青年有突出贡献专家、中共十七大代表曹树梁研究员带领、组成的技术团队研发而成。

发展

黑瓷复合陶瓷太阳板技术属国内外首创，已获得28项中国发明专利和日本发明专利，美国、印度、澳大利亚发明专利申请已进入国家阶段，另有大量相关发明专利正在申请中。

黑瓷复合陶瓷太阳板是以普通陶瓷为基体，立体网状钒钛黑瓷为表面层的中空薄壁扁盒式太阳能集热体。无白度要求的普通陶瓷是已知成本最低、寿命最长、性能最稳定的工程材料之一，以工业废弃物制造的钒钛黑瓷是成本最低、寿命最长、性能最稳定的太阳能吸收材料。黑瓷复合陶瓷太阳板整体为瓷质材料，不透水、不渗水、强度高、刚性好，不腐蚀、不老化、不退色，无毒、无害、无放射性，阳光吸收率不会衰减，具有长期较高的光热转换效率。经国家太阳能热水器质量监督检验中心检测，陶瓷太阳能板的阳光吸收比为0.95，混凝土结构陶瓷太阳能房顶的日得热量为8.6MJ，远高于国家标准。陶瓷太阳能板制造、使用成本低，阳光吸收比不衰减，与建筑同寿命，可以用于与原房顶共用结构层、保温层、防水层、结构简单、保温隔热效果好于原房顶、与建筑一体化的混凝土结构陶瓷太阳能房顶、向阳墙面、阳台护栏面，为建筑提供热水、取暖、空调；为工农业、养殖业提供热能；可用于荒漠大规模太阳能热水发电、风道发电、海水淡化、苦咸水淡化、变沙漠为农田。已有4家工厂生产陶瓷太阳能板。我国陶瓷业产量占全球总产量70%以上，我国有全球最大的建筑业，我国最有条件大规模生产黑瓷复合陶瓷太阳板，用于城市建筑提供生活热水，用于农村建筑提供生活热水和冬季取暖，为工农业提供热水、热风、热能。也有助于解决全球能源、气候、淡水、耕地问题。

太阳能是大规模可替代能源的主要希望，黑瓷复合陶瓷太阳能集热系统成本低、寿命长、效率高，单位能量使用成本低于常规能源，是一种新的可以大规模使用的太阳能利用装置。

产品特点

1、制造黑瓷复合陶瓷太阳板的材料—成本低、能耗少、寿命长

黑瓷复合陶瓷太阳板基体是壁厚3毫米中空扁盒结构陶瓷板，向阳面是工业废弃物提钒尾渣做的钒钛黑瓷层，经1200℃一次烧成，阳光吸收比不会衰减，是功能型建筑材料，可以实现与建筑一体化，与建筑同寿命。

生产成本低：

普通陶瓷制品如一吨低装饰要求的陶瓷墙地砖每平方米出厂价十几元，折合每吨数百元。一吨钢材约4000元，一吨铜材约70000元。

制造能耗少：

黑瓷复合陶瓷太阳板在辊道窑中1200℃高温段的时间约5分钟。玻璃的熔制或金属材料的冶炼，通常温度1500—1700℃，历时数小时，原材料在高温段须经过熔化、流动、均化、反应、澄清等过程，一般来说，温度每提高100℃，能耗增加1倍，同时设备和耐火材料的价格、消耗也成倍提高，电解的能耗更远大于冶炼。所以，普通陶瓷烧结与玻璃的熔制或金属材料的冶炼、电解有本质区别，能耗与成本均相差几倍至几十倍。

使用寿命长：

金属材料是人类对自然物质进行还原反应的产物，自然界要在短时间内将其氧化；有机材料是人类对自然物质进行结构重组的产物，自然界要在短时间内将其分解和老化；陶瓷原料是花岗岩风化后的微粒，人类将其重新成型、烧结成为比花岗岩更加致密、强度更高的瓷器，瓷器诞生1000多年，人类尚不知道瓷器的寿命；与此相似的是混凝土诞生100多年，测定早期混凝土的强度还在不断增加，人类也不知道混凝土的寿命。

2、黑瓷复合陶瓷太阳板采用中空扁盒平板结构—太阳能是面能源、效率高

太阳能是面能源，太阳能利用就是用最便宜、最大面积的收集器将面能源转化为能量流，直通式扁盒结构是太阳能集热体中阳光与介质距离最近、接触面最大、直接加热、效率最高的结构形式。

3、太阳能集热器对比

规格

黑瓷复合陶瓷太阳板基本规格：

610×610×26、710×710×26、800×800×28、1020×1020×34 毫米中空瓷质板材，壁厚3±1毫米，瓷质基体，向阳面是立体网状钒钛黑瓷，每平方米自重17、18、19、22千克，每平方米容水量12、12、12.5、13.8公升，管口直径24、26、34、34毫米，黑瓷复合陶瓷太阳板在对角线上有2个管口，分左型、右型，大型工程可采用4个管口，更大型的工程如热水发电等可使管口直径大于板材厚度。

技术参数

重量：17-22kg/㎡

容水量：12-14 kg/㎡

吸水率：≤0.5%

阳光吸收比：0.95

系统日得热量：8.6MJ

应用

一、黑瓷复合陶瓷太阳板在建筑上的应用—提供热水、取暖、空调

1、在普通平房顶上可以采用陶瓷太阳能板以传统方法建造陶瓷太阳能热水系统。也可以在平房顶上采用钢结构建造陶瓷太阳能房顶提供热水。

2、在新建建筑上，采用锚桩结构陶瓷太阳能斜房顶与原房顶共用结构层、保温层、防水层；太阳能房顶结构简单、施工快速高效、造价低廉；提供热水、取暖、空调，使用、维护方便。

3、我国约有一半人口居住在5-30层住宅楼里，主要户均建筑面积50-120平方米，户均斜房顶面积2-24平方米，房顶是利用率最低、离人类最近、最容易得到阳光的场所，人类早晚必须充分利用房顶上的太阳能，建造太阳能房顶。太阳能是不稳定的能源，必须加以存储，以减少常规能源的使用，5-6层楼可以安装一半面积的陶瓷陶瓷太阳能斜房顶，6层楼以上应该安装全面积的陶瓷太阳能斜房顶，一般倾角15-30度。

4、我国有另一半人口居住在独立住宅—农居、城乡结合部单户住宅、别墅内，这些房屋一般没有集中供暖系统，由于经济发展、生活水平提高，我国长江流域及其以北部分都希望建立取暖系统，全面积陶瓷太阳能斜房顶可以为独立住宅提供充分的生活热水和最低限度取暖用能的大部分能量；今后当空调工业可以提供量产的小型家用吸收式空调机时，夏天陶瓷太阳能房顶提供的热水可以开动吸收式空调机，为家庭供应冷风。

5、厂房、仓库普遍是单层和低层建筑，房顶面积比较大，可以为工业生产提供热水、为办公楼提供热水、取暖、空调。

6、为宾馆、酒店、学校、医院、浴池、游泳馆等提供热水。

二、海水、苦咸水淡化

试验已经证明在我国东部地区，夏日晴天每平方米黑瓷复合陶瓷太阳能集热系统可将17—35公斤自来水加热到100—110℃；在国内外干旱、炎热的荒漠、沙漠、戈壁地区，黑瓷复合陶瓷太阳能集热系统可将更多的水加热到更高的温度。黑瓷复合陶瓷太阳板由普通陶瓷基体和黑瓷表面层组成，不腐蚀、不老化、不退色，强度大、刚性好、阳光吸收率高、使用寿命长，在阳光充沛地区，使海水或苦咸水在黑瓷复合陶瓷太阳能集热系统中加热到80—120℃，使加热的海水或苦咸水及其蒸气进入到抽真空的扩容器中，产生扩容蒸气，然后将汽和水分离、排水、输汽进入汽轮发电机中做功发电，做功后的蒸气从汽轮机排入换热器，加热新抽取的海水或苦咸水，同时蒸气逐步降温、冷却、凝结为液态淡水，被加热的海水或苦咸水进入陶瓷太阳能板集热系统中继续加热到80—120℃。重复上述过程，得到更多的电力、淡水和高浓度的海水或苦咸水，高浓度的海水或苦咸水也称作卤水是盐化工的主要原料。

传统海水或苦咸水淡化设备的主要问题是需要消耗大量能源，使用成本高。黑瓷复合陶瓷太阳能集热系统用于海水或苦咸水发电同时淡化的方法与传统发电和淡化海水或苦咸水的方法相比，设备性价比高、寿命长，使用成本低。

三、黑瓷复合陶瓷太阳能风道

“陶瓷太阳能风道”是将黑瓷复合陶瓷太阳能板和风道沿山坡和山峰安装构成，用流动的气流带动空气涡轮机发电。将陶瓷太阳能板集热器分组安装在向阳山坡和山坡下的坡地上，上下左右分组，每组分若干纵列，陶瓷太阳能板集热器纵列中的集热器上下首尾相通，下口与进风管相通，上口与热风支道相通，进风管与热风支道均与水平面成一定倾角，气流方向由下向上，进风管下口敞开，上口封闭，热风支道下口封闭，上口与总风道相通，空气从进风管下口进入在集热器中被阳光加热向上经热风支道进入总风道，从总风道上口排出，在进风管进口处和总风道出口处安装空气涡轮机，空气在压力差下形成气流，推动涡轮带动发电机发电。

四、黑瓷复合陶瓷太阳能集热场热水发电装置

“陶瓷太阳能集热场热水发电装置”，是在向阳山坡上或相对平坦的荒滩、荒地、沙漠建造陶瓷太阳能集热场热水发电装置，将相对平坦的地面修整为南北纵断面为锯齿形的向阳坡面，用大型开沟机顺东西方向挖沟，形成沟的向阳坡面，将挖出的土、石、沙堆积在沟的向阳坡面一侧的地面上，堆成堆积物坡面，沟的坡面和堆积物的坡面共同构成陶瓷太阳能集热场的向阳坡面，在挖相邻的沟时，沟的背阳坡面离开前一条沟的堆积物一段距离，中间形成一条水平通道，将坡顶、坡面、沟底整平、夯实、加固，沿坡顶敷设上水管即出水管，沿沟底敷设下水管即进水管，在上、下水管之间安装陶瓷太阳能板集热器纵列，纵列上口与上水管连通，下口与下水管连通，阳光加热陶瓷太阳能板中的水，热水沿出水管进入热水罐，热水罐中的热水进入发电装置将热能转化为动能做功发电后进入冷水罐，冷水罐中温度较低的水进入陶瓷太阳能板集热器纵列中再次被太阳能加热。利用陶瓷太阳能板吸收的太阳能加热的热水作为发电的能源，使太阳能成为可大规模利用的可替代能源。

五、黑瓷复合陶瓷太阳能板可以解决能源、气候、荒漠化、淡水、耕地问题

常规能源逐步减少、二氧化碳过度排放、淡水不足、耕地沙化是全球性问题，撒哈拉沙漠、澳洲沙漠、美洲沙漠、印度沙漠都濒临大海，只要解决使用成本问题，这些地区都可以实现大规模太阳能发电、减排二氧化碳、淡化海水、变沙漠为耕地。我国人均能源为世界人均的1/3，淡水1/4，耕地1/4，我国新疆塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠区域面积约50万平方公里，年降雨量30毫米，蒸发量3000毫米，阳光强烈，极度干旱，只要有一眼泉水，便可造就千亩良田；塔克拉玛干沙漠下面有8万亿立方米苦咸水，每年另有约500亿立方米雪山融水渗入沙漠，补充地下水，我国全国年淡水用量是5000亿立方米；在塔克拉玛干沙漠地区大规模铺设陶瓷太阳能集热系统，可以年发电上万亿度，淡化苦咸水上千亿立方米，把数亿亩沙漠变为良田。

我国年产陶瓷墙地砖80亿平方米，占世界总产量70%以上，是第二名产量的12倍以上，我国可以年产黑瓷复合陶瓷太阳能板数十亿、上百亿平方米，这是其他任何国家不可以想象的；理论上说1000亿平方米即十万平方公里太阳能等于人类消耗能源的总和，黑瓷复合陶瓷太阳能板用于海水或苦咸水发电同时淡化的方法可以为能源、气候、环境、阻止荒漠化、民生、就业、扩大内需、增加淡水资源、扩大可耕地等作出重要贡献。

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