[发明专利]陶瓷太阳板向阳面壁厚的减薄方法和装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及陶瓷制造和陶瓷制品应用的技术领域，具体说是关于陶瓷太阳能集热体—陶 瓷太阳板，更详细地说是关于减薄陶瓷太阳板向阳面壁厚的方法和设备。

(二)背景技术

太阳能是煤、石油、天然气等常规化石能源以及风能、水能、海洋能、生物质能的根本 来源，辐射到地球陆地表面的太阳能是全球人类同期消耗总能量的数万倍，是全球风能总量 的一万倍，水能的十万倍。

太阳能的优点是普遍、巨大、无害，缺点是分散、随机、间歇，太阳能利用的研究主要 是对太阳能收集、转换及其装置的研究，由于太阳能是低密度能源，巨大的能量散布在广阔 的区域，所以对太阳能利用的研究更重要的是对太阳能收集器的研究，是对太阳能收集器的 成本、寿命、效率的研究。

目前太阳能收集器主要包括金属平板型、玻璃真空管型、聚光型收集器和太阳能电池等， 太阳能利用装置主要包括太阳能热水器、太阳能热水系统、太阳能热风系统、太阳灶、太阳 房，太阳能干燥装置、太阳能温室、太阳能制冷与空调系统、太阳能热发电系统、太阳能光 伏发电系统等。

目前已工业化、市场化、规模化利用的太阳能收集器主要是金属平板型、玻璃真空管型 收集器和太阳能电池。

利用太阳能的目的是为了节约和替代常规能源，关键是能量的得失，即收集器寿命期间 得到的太阳能与收集器所消耗的常规能源的比值，我们称此值为A值，由于收集器本身消耗的 能量难以计算而用该太阳能装置其寿命期间所取得的太阳能总量折合为标煤价值与装置价格 的比值，以此得出的A值不是一个严格符合定义的值，但是A值是客观存在的。A值也可看 作是一个经济指标。

目前太阳能集热器以铜、铝、硼硅玻璃、不锈钢、彩钢板为基本材料，以制作精细的低 温涂料为阳光吸收层，以复杂工艺工序制造集热体、以保持高真空度为保温措施之一，但是 这些太阳能集热器的阳光吸收比会衰减、金属材料会腐蚀、真空度随时间而下降，效率随之 降低，以此高能耗、高代价、较短寿命、较低平均效率的制品面对非常稀薄、低密度的太阳 能，不可能取得较高的A值。只有改变相关材料、制造工艺和部件结构，使现有太阳能集热 器的成本下降数倍、寿命延长数倍、阳光吸收比长期稳定，才可能取得较高的A值。

初步估算认为玻璃真空管型热水器的A值为2.16-0.864，金属平板型热水器的A值为 1.44-0.48，太阳能电池的A值为0.1左右。

目前一吨普通瓷质实心毛板约600元，铸铁3000元，钢材4500元，铝材24000元，铜 材70000元，瓷质材料价格低廉是由于原料储量大、分布广泛、运距短、烧成温度约1200℃、 烧成时间短、加工工艺简单。金属材料价格昂贵是由于原料储量少、有效含量低、运距远、 冶炼温度约1600℃、或需电解冶炼、加工工艺复杂。制造玻璃真空管的硼硅玻璃3.3是特种 玻璃，其中二氧化硅80％，氧化硼12％，熔制温度高于1600℃，加工工艺复杂，氧化硼售价 每吨约20000元，每平方米采光面玻璃真空管重约14kg，另需不锈钢汇集器，这些因素是难 以改变的。目前800×800×12mm普通陶瓷毛板生产成本约10元/m²，钒钛黑瓷装饰毛板生产 成本可低于17元/m²，中空陶瓷太阳板总厚20～60mm，连续成型时，壁厚3-5mm，从原料 种类、单位面积原料用量、成型方法和效率、干燥烧成的能耗、设备种类、相同产量的厂房 面积、用工数量等方面衡量比较，可以认为当两者均采用大规模生产时，两者的每平方米生 产成本具有可比性。

无白度要求的陶瓷材料是已知成本最低的工程材料、建筑材料之一，其不腐蚀、不老化、 不褪色、不氧化、高强度、高刚性、高硬度、高致密度、耐高温、长寿命的特性非常适合制 造太阳能集热体，其唯一缺点—脆性也由于使用时处于玻璃板覆盖下，保温材料包围中而体 现不出来，所制造的太阳能集热器与传统的太阳能集热器相比，成本可能下降几倍至十倍， 寿命可能延长几倍至十倍，保持初始阳光吸收比的时间可能延长十倍至几十倍，所以陶瓷太 阳板集热器的A值可能比传统太阳能集热器的A值大几倍至几十倍，从而可能使太阳能比常 规能源具有更低的生产成本，更少的其他资源消耗量，更好的环境保护效果。

目前科学界的共识是：到达地球陆地表面的太阳辐射能总量，比地球上同期消耗各种能 源的总量大几万倍，一旦技术上取得突破，使之在成本上具有竞争力，太阳能可以满足人类 大部分的能源需求。