陶瓷太阳能刚性垫板及其打孔装置的制作方法

本发明涉及太阳能集热系统，陶瓷太阳板建造的太阳能集热系统，陶瓷太阳能屋面，特别涉及陶瓷太阳能屋面安装锚桩结构的刚性垫板及其打孔装置。

背景技术：

太阳能利用包括光电利用和光热利用，光电利用主要指太阳能电池，光热利用主要指聚光太阳能发电装置、太阳能集热系统、太阳能集热器，应用比较广泛的太阳能集热器是真空玻璃管太阳能集热器和金属平板式太阳能集热器。传统平板式太阳能集热器由平板集热体、透明盖板、保温材料、金属外壳等组成，金属外壳起到支撑、固定透明盖板和平板集热体的作用，大面积的平板式太阳能集热系统需由多台平板式太阳能集热器组成。

通常太阳能集热器的阳光吸收膜是常温下由阳光吸收材料颗粒聚集形成，颗粒之间、颗粒与基体之间的结合力充其量是分子键结合，阳光吸收率容易衰减，维修频繁，使用寿命短，使用成本高于常规能源。陶瓷太阳板以普通陶瓷为基体，多孔立体网状钒钛黑瓷为阳光吸收层形成阳光陷阱，1200℃左右一次烧成，全部是瓷质材料，全部是离子键和原子键结合，阳光吸收率不会衰减，效率高，维修率很低，与建筑同寿命，使用成本低于常规能源。

传统太阳能集热器采用铝合金框架结构，消耗大量铝合金型材，成本高，一般户用太阳能热水器阳光吸收面2平方米左右。

陶瓷太阳板锚桩结构太阳能集热系统通常将整座屋面做成一个太阳能集热系统，一般阳光吸收面积几十平方米，甚至上千平方米，或者在沙漠、荒坡上建造的太阳能集热系统阳光吸收面积可达到几千至几万平方米。

锚桩结构陶瓷太阳能集热系统与传统太阳能集热器相比，大幅度简化了太阳能集热系统的结构，大幅度提高施工效率、降低了建造成本。锚桩结构陶瓷太阳能集热系统主要由结构层、保温层、刚性垫板、刚性垫板上的锚桩结构、陶瓷太阳板、钢化玻璃板组成。

目前刚性垫板采用非金属的玻镁板或镀锌板，在保温层上铺玻镁板或镀锌板，根据陶瓷太阳板安装尺寸要求在玻镁板或镀锌板上划线、钻孔，在孔中安装锚桩结构，比较费工、费时、工作效率低。

技术实现要素：

已经发布、实施“陶瓷太阳能集热板”国家建材行业标准，陶瓷太阳板尺寸正在逐步标准化，基本尺寸是700毫米×700毫米的中空陶瓷板，对角线上各有一个长度25毫米的进出管口。刚性垫板上打孔安装锚桩件，每片陶瓷太阳板下面安装2个锚桩件，阻挡陶瓷太阳板下滑，同时支撑上面的钢化玻璃板。

目前陶瓷太阳板主要用于整座建筑的陶瓷太阳能屋面，提供建筑物冬天取暖，全年生活热水，进一步将用于荒坡、沙漠的太阳能淡化海水、苦咸水，太阳能热能发电等，陶瓷太阳板集热系统阳光吸收面积比较大。

工业生产市售的玻镁板基本尺寸1200毫米×2400毫米，尺寸比较小，并且各工厂及各工厂不同时期生产的玻镁板尺寸不稳定，吸水率比较高，安装时遇雨产生湿膨胀，玻镁板强度比较低，一般厚度12毫米左右，由于厚度比较大，不能随意搭接，只能拼接，使用不方便，不符合长期使用和发展需要。

经过批量试验和使用，0.5毫米镀锌板和彩钢板强度偏低，0.6毫米、0.8毫米强度适宜，镀锌板和彩钢板一般宽度1200毫米、1000毫米，有长度2米的板材和成卷的卷材，板材尺寸比较小。陶瓷太阳能屋面结构简单，保温材料、陶瓷太阳板、钢化玻璃板、锚桩件等的安装速度、效率都比较高，最费工、费时是刚性垫板在屋面上先试铺、划线、再拿下来手工打孔，安装锚桩件，再拿上去安装的过程。另外镀锌板表面反光，彩钢板有反光的黑色有光彩钢板和反光的黑色亚光彩钢板，没有不反光的黑色无光彩钢板。

为此，提出新技术方案是这样实现的：

陶瓷太阳能刚性垫板是厚度0.5至1毫米的镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板，镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板上具有与陶瓷太阳板安装尺寸要求相一致的安装锚桩结构螺杆的孔，所述的孔是由陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置在镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材上连续、自动加工的，加工后的产品是具有与陶瓷太阳板安装尺寸要求相一致的安装锚桩结构螺杆的孔的镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板的卷材，如图8所示，从卷材截取板材即为陶瓷太阳能刚性垫板。

陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置由主动轴、被动轴、多冲头冲床、钢板运行阻尼器、钢板卷材定位盘、孔距光电传感器、控制器组成，厚度0.5至1毫米的镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材安装在被动轴上，钢板穿过钢板运行阻尼器、多冲头冲床、孔距光电传感器、固定在主动轴的套筒上，控制器同时控制主动轴、多冲头冲床和钢板运行阻尼器的压力，主动轴周期性运行，每运行周期钢板前进距离是a，运行周期之间停顿时间是1.6—3秒，多冲头冲床冲孔时间是0.5—1.5秒，钢板运行时钢板运行阻尼器的摩擦力比较小，钢板运行停止前0.1秒钢板运行阻尼器的摩擦力比较大，以达到钢板运行稳定，打孔位置准确，设备运行节能的目的，如图7、图8所示。

陶瓷太阳能刚性垫板两排孔之间的中心距a是760毫米，同排孔中边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b是177.5毫米，孔间距c是355毫米，如图8所示。

陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置的钢板卷材定位盘可以移动，调整边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b，以适应不同宽度的板材，使板材利用最大化，如图8所示。

陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置还可以采用单冲头冲床，冲头在冲床上垂直于陶瓷太阳能刚性垫板运行方向的轨道上运行，控制器控制主动轴、冲头和钢板运行阻尼器，陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置在陶瓷太阳能刚性垫板上根据设计的打孔位置打孔。

上述陶瓷太阳能刚性垫板及其打孔装置适应陶瓷太阳板尺寸已经标准化和安装量不断扩大的发展方向，打孔效率提高数十倍，陶瓷太阳能屋面总体安装效率提高2—3倍。

不反光的黑色无光彩钢板是采用黑板漆作为无光黑色涂层专门制造的具有无光黑色涂层的彩钢板。黑板漆的特点是不反射光线，原用途是用于教室黑板。用于刚性垫板的好处是没有被陶瓷太阳板覆盖的部分不会反射太阳光，作为可见光的阳光可以穿过钢化玻璃板，遇黑色面转化为红外线，红外线不能穿过钢化玻璃板，进一步加热陶瓷太阳板。

附图说明：

图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、高密度矿渣棉板、泡沫水泥板等相对硬质的保温材料作为保温材料时，将长度与保温材料厚度相同的铁钉垂直插入保温材料中作为支撑件，使刚性保护层与刚性垫板之间保持稳定的距离，使保温材料层不承受压力。图2是图1的局部放大图。

图3表示采用低密度玻璃棉（板）、低密度矿渣棉（板）等相对软质的保温材料作为保温材料时，将螺杆换成通螺纹的长螺杆，用双螺帽将螺杆固定在刚性垫板上，增加的螺杆长度等于保温材料厚度，作为支撑件，使刚性保护层与刚性垫板之间保持稳定的距离，使保温材料层不承受压力。

图4是图3的局部放大图。

图5表示在混凝土结构斜房顶上建造锚桩结构陶瓷太阳能屋面，图中表示了混凝土边框、在刚性垫板上安装了锚桩结构、底层防水层、保温层、陶瓷太阳板、钢化玻璃板，钢化玻璃板是上下搭接的，钢化玻璃板是依靠不锈钢S钩上下结合的，钢化玻璃板的重量由锚桩和下面的混凝土边框共同承担。

图6是图5的俯视图，陶瓷太阳板下面是刚性垫板，锚桩件安装在刚性垫板孔的位置。

图7表示陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置由主动轴、被动轴、多冲头冲床、钢板运行阻尼器、钢板卷材定位盘、孔距光电传感器、控制器（未画出）组成，厚度0.5至1毫米的镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材安装在被动轴上，钢板穿过钢板运行阻尼器、多冲头冲床，孔距光电传感器、固定在主动轴的套筒上，控制器同时控制主动轴、多冲头冲床和钢板运行阻尼器的压力。

图8是图7的俯视图，表示主动轴周期性运行，每运行周期钢板前进距离是a，运行周期之间停顿时间是1.6—3秒，多冲头冲床冲孔时间是0.5—1.5秒，钢板运行时钢板运行阻尼器的摩擦力比较小，钢板运行停止前0.1秒钢板运行阻尼器的摩擦力比较大，以达到钢板运行稳定，打孔位置准确，设备运行节能的目的。表示钢板卷材定位盘可以移动，调整钢板卷材的位置。

图中标记的说明：

1、下边框 2、螺杆、螺帽固定在刚性垫板上 3、钢化玻璃板 4、陶瓷太阳板 5、通螺纹长螺杆、螺帽固定在刚性垫板上 6、刚性垫板 7、相对硬质的保温材料 8、房顶基础层或荒漠、沙漠、戈壁、石漠地区的土质、沙质、碎石、戈壁滩、岩石基础层 9、上边框 10、螺帽 11、铁钉 12、硅橡胶帽或塑料帽 13、长螺帽 14、螺丝

15、刚性保护层 16、防水层 17、相对软质的保温材料 18、不锈钢S钩 19、上汇集水管 20、下汇集水管 21、镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材 22、主动轴 23、有孔的镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板 24、多冲头冲床 25、钢板运行阻尼器 26、镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板 27、被动轴 28、钢板卷材定位盘 29、镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材上的孔 30、孔距光电传感器。

具体实施例：

1、陶瓷太阳能刚性垫板是专门定制的表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材作为原料板材，厚度0.6毫米，表面具有无光黑色涂层的彩钢板上具有与陶瓷太阳板安装尺寸要求相一致的安装锚桩结构螺杆的孔，所述的孔是由陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置在表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材上连续、自动加工的，两排孔之间的中心距a是760毫米，同排孔中边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b是177.5毫米，孔间距c是355毫米，在打孔的彩钢板卷材上根据陶瓷太阳能屋面的南北长度截取打孔的彩钢板作为陶瓷太阳能屋面的刚性垫板，在刚性垫板的孔中安装螺杆、螺帽、长螺帽、硅橡胶帽或塑料帽，组成锚桩结构。在别墅或农居房顶的一面坡混凝土屋面板上铺贴防水材料层，在防水层上铺装聚氨酯保温层，在保温层上铺装具有锚桩结构的无光黑色涂层的彩钢板刚性垫板，在刚性垫板上安装700毫米×700毫米的陶瓷太阳板和连接管道，将屋面的管道与水箱连接，水箱的最高点低于陶瓷太阳能屋面的最低点，当阳光照射屋面，使陶瓷太阳板的温度超过水箱水温8℃时，控制器指令水泵启动，水泵将水泵上屋面，使水在屋面陶瓷太阳板与水箱之间运行，每个运行周期是15分钟左右，水被不断加热，当陶瓷太阳板温度与水箱水温度接近时，控制器指令水泵停止运行，陶瓷太阳板中的水全部回落到水箱中，陶瓷太阳板中没有水，一般到下午15点左右，太阳西斜，上述太阳能加热过程结束，热水全部存储在保温水箱中，用于提供别墅或农居取暖和生活热水。上述全过程第二天太阳升起时，重新开始。

2、陶瓷太阳能刚性垫板的原料是厚度0.8毫米的镀锌钢板卷材，陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置由主动轴、被动轴、多冲头冲床、钢板运行阻尼器、钢板卷材定位盘、孔距光电传感器、控制器组成，厚度0.8毫米的镀锌钢板卷材安装在被动轴上，钢板穿过钢板运行阻尼器、多冲头冲床，孔距光电传感器、固定在主动轴的套筒上，控制器同时控制主动轴、多冲头冲床和钢板运行阻尼器的压力，主动轴周期性运行，每运行周期钢板前进距离是a，运行周期之间停顿时间是2秒，多冲头冲床冲孔时间是1秒，钢板运行时钢板运行阻尼器的摩擦力是100公斤力，钢板运行停止前0.1秒钢板运行阻尼器的摩擦力300公斤力，钢板运行稳定，打孔位置准确，设备运行节能。陶瓷太阳能刚性垫板两排孔之间的中心距a是760毫米，同排孔中边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b是177.5毫米，孔间距c是355毫米。

3、陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置的钢板卷材定位盘可以移动，调整边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b，以适应不同宽度的板材，使板材利用最大化，调整后的陶瓷太阳能刚性垫板两排孔之间的中心距a是760毫米，同排孔中边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b是50毫米，孔间距c是355毫米。

4、陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置采用单冲头冲床，冲头在冲床上垂直于陶瓷太阳能刚性垫板运行方向的轨道上运行，控制器控制主动轴、冲头和钢板运行阻尼器，陶瓷太阳能刚性垫板打孔装置在陶瓷太阳能刚性垫板上根据设计的打孔位置打孔，陶瓷太阳能刚性垫板两排孔之间的中心距a是660毫米，同排孔中边缘孔中心到陶瓷太阳能刚性垫板近边的距离b是100毫米，孔间距c是330毫米，此类型陶瓷太阳能刚性垫板主要用于生产数量比较少的陶瓷太阳能阳台栏板用的陶瓷太阳板和600毫米×600毫米陶瓷太阳板，镀锌钢板或表面具有无光黑色涂层的彩钢板卷材的宽度是1000毫米，卷材的利用率最高。

上述陶瓷太阳能刚性垫板及其打孔装置适应陶瓷太阳板尺寸已经标准化和安装量不断扩大的发展方向，打孔效率提高数十倍，陶瓷太阳能屋面总体安装效率提高2—3倍。