陶瓷太陽能剛性墊板及其打孔裝置的制作方法

本發明涉及太陽能集熱系統，陶瓷太陽板建造的太陽能集熱系統，陶瓷太陽能屋面，特別涉及陶瓷太陽能屋面安裝錨樁結構的剛性墊板及其打孔裝置。

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、太陽能集熱系統、太陽能集熱器，應用比較廣泛的太陽能集熱器是真空玻璃管太陽能集熱器和金屬平板式太陽能集熱器。傳統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，大面積的平板式太陽能集熱系統需由多臺平板式太陽能集熱器組成。

通常太陽能集熱器的陽光吸收膜是常溫下由陽光吸收材料顆粒聚集形成，顆粒之間、顆粒與基體之間的結合力充其量是分子鍵結合，陽光吸收率容易衰減，維修頻繁，使用壽命短，使用成本高于常規能源。陶瓷太陽板以普通陶瓷為基體，多孔立體網狀釩鈦黑瓷為陽光吸收層形成陽光陷阱，1200℃左右一次燒成，全部是瓷質材料，全部是離子鍵和原子鍵結合，陽光吸收率不會衰減，效率高，維修率很低，與建筑同壽命，使用成本低于常規能源。

傳統太陽能集熱器采用鋁合金框架結構，消耗大量鋁合金型材，成本高，一般戶用太陽能熱水器陽光吸收面2平方米左右。

陶瓷太陽板錨樁結構太陽能集熱系統通常將整座屋面做成一個太陽能集熱系統，一般陽光吸收面積幾十平方米，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陽光吸收面積可達到幾千至幾萬平方米。

錨樁結構陶瓷太陽能集熱系統與傳統太陽能集熱器相比，大幅度簡化了太陽能集熱系統的結構，大幅度提高施工效率、降低了建造成本。錨樁結構陶瓷太陽能集熱系統主要由結構層、保溫層、剛性墊板、剛性墊板上的錨樁結構、陶瓷太陽板、鋼化玻璃板組成。

目前剛性墊板采用非金屬的玻鎂板或鍍鋅板，在保溫層上鋪玻鎂板或鍍鋅板，根據陶瓷太陽板安裝尺寸要求在玻鎂板或鍍鋅板上劃線、鉆孔，在孔中安裝錨樁結構，比較費工、費時、工作效率低。

技術實現要素：

已經發布、實施“陶瓷太陽能集熱板”國家建材行業標準，陶瓷太陽板尺寸正在逐步標準化，基本尺寸是700毫米×700毫米的中空陶瓷板，對角線上各有一個長度25毫米的進出管口。剛性墊板上打孔安裝錨樁件，每片陶瓷太陽板下面安裝2個錨樁件，阻擋陶瓷太陽板下滑，同時支撐上面的鋼化玻璃板。

目前陶瓷太陽板主要用于整座建筑的陶瓷太陽能屋面，提供建筑物冬天取暖，全年生活熱水，進一步將用于荒坡、沙漠的太陽能淡化海水、苦咸水，太陽能熱能發電等，陶瓷太陽板集熱系統陽光吸收面積比較大。

工業生產市售的玻鎂板基本尺寸1200毫米×2400毫米，尺寸比較小，并且各工廠及各工廠不同時期生產的玻鎂板尺寸不穩定，吸水率比較高，安裝時遇雨產生濕膨脹，玻鎂板強度比較低，一般厚度12毫米左右，由于厚度比較大，不能隨意搭接，只能拼接，使用不方便，不符合長期使用和發展需要。

經過批量試驗和使用，0.5毫米鍍鋅板和彩鋼板強度偏低，0.6毫米、0.8毫米強度適宜，鍍鋅板和彩鋼板一般寬度1200毫米、1000毫米，有長度2米的板材和成卷的卷材，板材尺寸比較小。陶瓷太陽能屋面結構簡單，保溫材料、陶瓷太陽板、鋼化玻璃板、錨樁件等的安裝速度、效率都比較高，最費工、費時是剛性墊板在屋面上先試鋪、劃線、再拿下來手工打孔，安裝錨樁件，再拿上去安裝的過程。另外鍍鋅板表面反光，彩鋼板有反光的黑色有光彩鋼板和反光的黑色亞光彩鋼板，沒有不反光的黑色無光彩鋼板。

為此，提出新技術方案是這樣實現的：

陶瓷太陽能剛性墊板是厚度0.5至1毫米的鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板，鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板上具有與陶瓷太陽板安裝尺寸要求相一致的安裝錨樁結構螺桿的孔，所述的孔是由陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置在鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材上連續、自動加工的，加工后的產品是具有與陶瓷太陽板安裝尺寸要求相一致的安裝錨樁結構螺桿的孔的鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板的卷材，如圖8所示，從卷材截取板材即為陶瓷太陽能剛性墊板。

陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置由主動軸、被動軸、多沖頭沖床、鋼板運行阻尼器、鋼板卷材定位盤、孔距光電傳感器、控制器組成，厚度0.5至1毫米的鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材安裝在被動軸上，鋼板穿過鋼板運行阻尼器、多沖頭沖床、孔距光電傳感器、固定在主動軸的套筒上，控制器同時控制主動軸、多沖頭沖床和鋼板運行阻尼器的壓力，主動軸周期性運行，每運行周期鋼板前進距離是a，運行周期之間停頓時間是1.6—3秒，多沖頭沖床沖孔時間是0.5—1.5秒，鋼板運行時鋼板運行阻尼器的摩擦力比較小，鋼板運行停止前0.1秒鋼板運行阻尼器的摩擦力比較大，以達到鋼板運行穩定，打孔位置準確，設備運行節能的目的，如圖7、圖8所示。

陶瓷太陽能剛性墊板兩排孔之間的中心距a是760毫米，同排孔中邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b是177.5毫米，孔間距c是355毫米，如圖8所示。

陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置的鋼板卷材定位盤可以移動，調整邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b，以適應不同寬度的板材，使板材利用最大化，如圖8所示。

陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置還可以采用單沖頭沖床，沖頭在沖床上垂直于陶瓷太陽能剛性墊板運行方向的軌道上運行，控制器控制主動軸、沖頭和鋼板運行阻尼器，陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置在陶瓷太陽能剛性墊板上根據設計的打孔位置打孔。

上述陶瓷太陽能剛性墊板及其打孔裝置適應陶瓷太陽板尺寸已經標準化和安裝量不斷擴大的發展方向，打孔效率提高數十倍，陶瓷太陽能屋面總體安裝效率提高2—3倍。

不反光的黑色無光彩鋼板是采用黑板漆作為無光黑色涂層專門制造的具有無光黑色涂層的彩鋼板。黑板漆的特點是不反射光線，原用途是用于教室黑板。用于剛性墊板的好處是沒有被陶瓷太陽板覆蓋的部分不會反射太陽光，作為可見光的陽光可以穿過鋼化玻璃板，遇黑色面轉化為紅外線，紅外線不能穿過鋼化玻璃板，進一步加熱陶瓷太陽板。

附圖說明：

圖1表示采用聚氨酯泡沫板、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5表示在混凝土結構斜房頂上建造錨樁結構陶瓷太陽能屋面，圖中表示了混凝土邊框、在剛性墊板上安裝了錨樁結構、底層防水層、保溫層、陶瓷太陽板、鋼化玻璃板，鋼化玻璃板是上下搭接的，鋼化玻璃板是依靠不銹鋼S鉤上下結合的，鋼化玻璃板的重量由錨樁和下面的混凝土邊框共同承擔。

圖6是圖5的俯視圖，陶瓷太陽板下面是剛性墊板，錨樁件安裝在剛性墊板孔的位置。

圖7表示陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置由主動軸、被動軸、多沖頭沖床、鋼板運行阻尼器、鋼板卷材定位盤、孔距光電傳感器、控制器（未畫出）組成，厚度0.5至1毫米的鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材安裝在被動軸上，鋼板穿過鋼板運行阻尼器、多沖頭沖床，孔距光電傳感器、固定在主動軸的套筒上，控制器同時控制主動軸、多沖頭沖床和鋼板運行阻尼器的壓力。

圖8是圖7的俯視圖，表示主動軸周期性運行，每運行周期鋼板前進距離是a，運行周期之間停頓時間是1.6—3秒，多沖頭沖床沖孔時間是0.5—1.5秒，鋼板運行時鋼板運行阻尼器的摩擦力比較小，鋼板運行停止前0.1秒鋼板運行阻尼器的摩擦力比較大，以達到鋼板運行穩定，打孔位置準確，設備運行節能的目的。表示鋼板卷材定位盤可以移動，調整鋼板卷材的位置。

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、鋼化玻璃板 4、陶瓷太陽板 5、通螺紋長螺桿、螺帽固定在剛性墊板上 6、剛性墊板 7、相對硬質的保溫材料 8、房頂基礎層或荒漠、沙漠、戈壁、石漠地區的土質、沙質、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、相對軟質的保溫材料 18、不銹鋼S鉤 19、上匯集水管 20、下匯集水管 21、鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材 22、主動軸 23、有孔的鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板 24、多沖頭沖床 25、鋼板運行阻尼器 26、鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板 27、被動軸 28、鋼板卷材定位盤 29、鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材上的孔 30、孔距光電傳感器。

具體實施例：

1、陶瓷太陽能剛性墊板是專門定制的表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材作為原料板材，厚度0.6毫米，表面具有無光黑色涂層的彩鋼板上具有與陶瓷太陽板安裝尺寸要求相一致的安裝錨樁結構螺桿的孔，所述的孔是由陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置在表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材上連續、自動加工的，兩排孔之間的中心距a是760毫米，同排孔中邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b是177.5毫米，孔間距c是355毫米，在打孔的彩鋼板卷材上根據陶瓷太陽能屋面的南北長度截取打孔的彩鋼板作為陶瓷太陽能屋面的剛性墊板，在剛性墊板的孔中安裝螺桿、螺帽、長螺帽、硅橡膠帽或塑料帽，組成錨樁結構。在別墅或農居房頂的一面坡混凝土屋面板上鋪貼防水材料層，在防水層上鋪裝聚氨酯保溫層，在保溫層上鋪裝具有錨樁結構的無光黑色涂層的彩鋼板剛性墊板，在剛性墊板上安裝700毫米×700毫米的陶瓷太陽板和連接管道，將屋面的管道與水箱連接，水箱的最高點低于陶瓷太陽能屋面的最低點，當陽光照射屋面，使陶瓷太陽板的溫度超過水箱水溫8℃時，控制器指令水泵啟動，水泵將水泵上屋面，使水在屋面陶瓷太陽板與水箱之間運行，每個運行周期是15分鐘左右，水被不斷加熱，當陶瓷太陽板溫度與水箱水溫度接近時，控制器指令水泵停止運行，陶瓷太陽板中的水全部回落到水箱中，陶瓷太陽板中沒有水，一般到下午15點左右，太陽西斜，上述太陽能加熱過程結束，熱水全部存儲在保溫水箱中，用于提供別墅或農居取暖和生活熱水。上述全過程第二天太陽升起時，重新開始。

2、陶瓷太陽能剛性墊板的原料是厚度0.8毫米的鍍鋅鋼板卷材，陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置由主動軸、被動軸、多沖頭沖床、鋼板運行阻尼器、鋼板卷材定位盤、孔距光電傳感器、控制器組成，厚度0.8毫米的鍍鋅鋼板卷材安裝在被動軸上，鋼板穿過鋼板運行阻尼器、多沖頭沖床，孔距光電傳感器、固定在主動軸的套筒上，控制器同時控制主動軸、多沖頭沖床和鋼板運行阻尼器的壓力，主動軸周期性運行，每運行周期鋼板前進距離是a，運行周期之間停頓時間是2秒，多沖頭沖床沖孔時間是1秒，鋼板運行時鋼板運行阻尼器的摩擦力是100公斤力，鋼板運行停止前0.1秒鋼板運行阻尼器的摩擦力300公斤力，鋼板運行穩定，打孔位置準確，設備運行節能。陶瓷太陽能剛性墊板兩排孔之間的中心距a是760毫米，同排孔中邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b是177.5毫米，孔間距c是355毫米。

3、陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置的鋼板卷材定位盤可以移動，調整邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b，以適應不同寬度的板材，使板材利用最大化，調整后的陶瓷太陽能剛性墊板兩排孔之間的中心距a是760毫米，同排孔中邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b是50毫米，孔間距c是355毫米。

4、陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置采用單沖頭沖床，沖頭在沖床上垂直于陶瓷太陽能剛性墊板運行方向的軌道上運行，控制器控制主動軸、沖頭和鋼板運行阻尼器，陶瓷太陽能剛性墊板打孔裝置在陶瓷太陽能剛性墊板上根據設計的打孔位置打孔，陶瓷太陽能剛性墊板兩排孔之間的中心距a是660毫米，同排孔中邊緣孔中心到陶瓷太陽能剛性墊板近邊的距離b是100毫米，孔間距c是330毫米，此類型陶瓷太陽能剛性墊板主要用于生產數量比較少的陶瓷太陽能陽臺欄板用的陶瓷太陽板和600毫米×600毫米陶瓷太陽板，鍍鋅鋼板或表面具有無光黑色涂層的彩鋼板卷材的寬度是1000毫米，卷材的利用率最高。

上述陶瓷太陽能剛性墊板及其打孔裝置適應陶瓷太陽板尺寸已經標準化和安裝量不斷擴大的發展方向，打孔效率提高數十倍，陶瓷太陽能屋面總體安裝效率提高2—3倍。