1、制造陶瓷太阳能板的材料-成本低、能耗少、寿命长
陶瓷太阳能板基体是壁厚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:
陶瓷太阳能板在辊道窑中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,目前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、陶瓷太阳能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
太阳能集热器对比 | 真空管型 | 金属平板型 | 陶瓷中空平板型 | 注 |
集热体主要原料 | 石英、硼矿 | 铜矿、铝土矿 | 瓷泥、提钒尾渣 | 储量、运距等差别大 |
集热体主要材料 | 硼硅玻璃 | 铜、铝 | 无白度要求的普通陶瓷 | 熔制冶炼烧结差别大 |
集热体主要结构 | 双层中空盲管 | 铜管焊接、铜铝翅板、平板状 | 陶瓷中空平板 | 结构与材料工艺相关 |
集热体强度 | 低、易碎、无保护 | 高、弹性、受保护 | 中、刚性、受保护 | 指产品不是材料 |
运行原理 | 外层玻璃透过阳光, 阻挡热辐射, 单管、盲管循环 | 外层玻璃透过阳光, 阻挡热辐射,上下管循环 | 外层玻璃透过阳光, 阻挡热辐射,上下管循环 | 均为温室效应, 不同结构形成不同运行 方式 |
集热体热传导 | 材料导热差、 导热距离短 | 材料导热好、导热距离远 | 材料导热差、导热距离短 | 由材料、结构主导 |
占用单位面积阳光利用率 | 中午约50% | 中午>80% | 中午>80% | 结构决定真空管黑色面 之间空隙大 |
热水可利用率 | 75-80% | 100% | 100% | 盲管中水不能放出 |
集热体自保温效果 | 好 | 差 | 差 | 平板无真空保温 |
制造能耗 | 中 | 高 | 低 | 烧结熔炼本质不同 |
制造成本 | 中 | 高 | 低 | 陶瓷无加工过程 |
寿命 | 10-15年 | 15-25年 | 主要部件>50年 | 陶瓷、水泥无寿命期限, 结构似天然矿物 |
涂层 | 涂层易老化 | 涂层易老化 | 黑瓷层不老化 | 陶瓷性能稳定 |
腐蚀 | 金属支架、外壳易腐蚀 | 通道焊接处、金属支架、 外壳易腐蚀 | 无机材料不腐蚀 | 无机材料不氧化、 使用环境基本无化学反应 |
减容堵塞 | 盲管中水垢、杂质易造成沉淀、 减容、堵塞 | 铜管贵、通道细、 通道曲折、通道容易变窄 | 通道宽、直通道、 循环阻力小、水垢影响小 | 循环最低处设絮状水碱、 悬浮物沉淀罐 |
外力损坏 | 无保护、易损坏 | 可用钢化玻璃保护 | 可用钢化玻璃保护 | 钢化玻璃强度高 |
效率 | 30-50% | 30-50% | 30-50% | 初期综合对比相近 |
新集热体效率 | 高 | 中 | 中 | 以单位黑色面积对比 |
系统效率 | 初期三者效率相当 | 初期三者效率相当 | 初期三者效率相当 | 初期效率三者相近 |
效率衰减 | 因涂层老化、 真空度下降、 盲管中沉淀物, 长期使用效率下降 | 因涂层老化,水道细、 水垢有影响、 长期使用效率下降 | 黑瓷层不老化、通道宽、 水垢影响小,效率不易下降 | 受材料、结构、 制造工艺影响, 玻璃、金属难耐成瓷温度 |
介质双循环 | 能量转换影响效率、 提高成本,不得已而采用 | 能量转换影响效率、提高成本,不得已而采用 | 集热体中热水可放出使用,可不采用双循环 | 热管原理、低沸点相变物质、防冻液体 |
单位采光面产热量 | 初期高,后期减少 | 初期高,后期减少 | 初期高,产热量始终相对稳定 | 前两者会老化、衰减 使产热量减少 |
与建筑一体化 | 因结构、寿命、造价原因, 难与建筑一体化 | 结构可与建筑一体化, 造价、寿命难与建筑协调 | 结构、寿命、造价, 均适合与建筑一体化 | 普通建筑的造价 有一定承受限度 |
与原房顶共用保温层 | 不能与原房顶共用 保温层 | 可以与原房顶共用保温层 | 可以与原房顶共用保温层 | 原房顶和平板集热器都有保温层可共用 |
与原房顶共用防水层 | 不能与原房顶共用 防水层 | 可以与原房顶共用防水层 | 可以与原房顶共用防水层 | 钢化玻璃板可代替原房顶防水层 |
是否与建筑同寿命 | 寿命短,不能同寿命 | 寿命不够长,不能同寿命 | 可以与建筑同寿命 | 陶瓷、水泥寿命长 |
造价 | 中 | 高 | 低 | |
集热体造价 | 中 | 高 | 低 | 铜铝玻璃陶瓷的差别 |
系统造价 | 中 | 高 | 低 | 无机材料储水箱 |
大规模应用(荒漠热水发电、荒漠风道发电) | A值小、造价高、 寿命短、 能量得不偿失、 不经济 | A值小、造价高、寿命不够长、 能量得不偿失、不经济 | A值大、造价低、寿命长、 能量得多失少,值得试验, 应该可行 | A值=装置寿命期间得到 太阳能量/ 制造使用消耗 常规能量 |