建筑一体化屋面瓦太阳能集热器及安装方法与流程

本发明主要涉及太阳能利用领域，涉及一种新型屋面建材及安装方法，具体是指建筑一体化屋面瓦太阳能集热器及安装方法。

背景技术：

发展低碳经济，绿色能源利用将发挥重要的推动作用。太阳能因其节能、环保、可再生的特点越来越受到各国政府的高度重视。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的主要方向。目前，太阳能光热与建筑一体化主要特点在于：1、把太阳能利用纳入环境的总体设计,把建筑、技术和美学融为一体,太阳能设施成为建筑的一部分,相互间有机结合,取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑外观形象的影响；2、利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层,可减少成本,提高效益；3、可用于平屋顶或斜屋顶,一般对平屋顶而言用覆盖式,对斜屋顶用镶嵌式；4、太阳能热水器完全纳入建筑部品体系，成为建筑体系不可分割的一部分，与建筑同步设计、同步施工、同步后期物业管理。

在此基础上，本专利创新性地提出将基于微热管技术的太阳能光热应用与屋面瓦结合，让太阳能光热组件与屋面一体化设计，将太阳能设备(如热水等)与整体建筑有机结合，利用微热管快速传热特性，将屋面瓦上获得的太阳能光热通过微热管快速传递到传热水管至用户，用于满足冬季供暖和全年生活热水所需，降低建筑能耗，提高效益。

技术实现要素：

一种建筑一体化屋面瓦太阳能集热器，其特征在于：结构从上到下依次是表面树脂层、瓦型结构吸热板、微热管导热板、换热金属管、保温层以及屋顶钢结构；

所述表面树脂层为平板或瓦型结构；所述平板或瓦型结构的树脂层背部设有多个带状加强筋结构；

第二层为镀膜金属板构成的瓦型结构吸热板，镀膜金属板为铝板或钢板，并在表面镀有太阳能光谱选择性吸热材料；镀膜金属板总厚度为0.3～1mm，膜厚度300～800nm；表面太阳能光谱选择性吸热材料为黑铬、黑钛或蓝钛；镀膜金属吸热平板经由模具压成瓦型结构吸热板；

第三层为微热管导热板；该微热管导热板与瓦型结构吸热板通过导热胶粘结；导热胶其导热系数为1.5-15w/m·k；

第四层为换热金属管；所述换热金属管为异型圆管，材质为铝或铜；换热金属管与微热管导热板通过导热胶粘接；换热金属管正面为平面，换热金属管背面为一根圆管，圆管里面是水介质；

在微热管导热板与换热金属管之间的导热胶要做到无气泡；换热金属管平面用机床加工出多条厚度和宽度与微热管匹配的沟槽，使微热管全部贴合于换热金属管的沟槽内，构成平面；瓦型结构吸热板与该平面通过导热胶紧密粘贴；

第五层为保温层，厚度为30～60mm；

第六层为钢结构；钢结构包括横向檩条和纵向屋脊，在檩条上安装有钢丝网。

安装所述的一种建筑一体化屋面瓦太阳能集热器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在檩条上安装钢丝网，并固定；

2)在钢丝网上面铺设保温层；

3)在保温层上依次顺序铺设换热金属管、微热管导热板和瓦型结构吸热板，组成集热瓦组件；

在微热管导热板反面涂导热胶，用螺钉紧固在换热金属管上，搭接安装；

在微热管与换热金属管之间的导热胶要做到无气泡；首先，换热金属管平面用机床加工出多条厚度和宽度与微热管匹配的沟槽，使微热管全部贴合于换热金属管的沟槽内，构成平面；其次，瓦型结构吸热板底面与该平面通过导热胶紧密粘贴；

太阳能集热器的每个单元中有一个换热金属管，多个单元就有多个换热金属管，多个换热金属管中的异性圆管并联设计，多个换热金属管连接至进水管和出水管；

4)将上述的集热瓦组件用自攻钉安装到檩条上；

5)多个集热瓦组件沿屋檐依次平行搭接安到屋脊；

6)在集热器组件的最上层瓦型结构吸热板表面上粘胶条，用于连接表面树脂层；在表面树脂层上用压条压紧；

7)在集热器组件四周进行安装包边，形成密封结构。

本发明的有益效果在于：

本专利创新性将屋面建材与太阳能光热应用相结合，在吸热面层表面镀有太阳能光谱选择性吸热材料，吸收太阳能辐照能量，并基于微热管高效传热技术，将热量传递到传热水管并入用户热水系统。相较于普通屋面复合瓦，不但提高了其耐候性和保温隔热性能，同时增加了一项全新太阳能光热利用功能，具有吸热率高导热快的特性，充分利用建筑的屋顶面积，有效采集太阳能热量，提升建筑本身的能源利用水平。

附图说明

图1是建筑一体化屋面瓦太阳能集热器示意图

图2是本发明安装方法示意图

图3是换热金属管示意图

1、表面树脂层2、瓦型结构吸热板3、微热管导热板4、换热金属管5、保温层6、钢结构8、包边9、铝合金压条

具体实施方式

本发明目的在于提供一种重量轻、耐候好、耐腐蚀、隔热保温效果佳，寿命长以及适用范围广的建筑一体化屋面瓦太阳能集热器及安装方法。

1、所述表面树脂层为平板或瓦型结构{可平板也可瓦型，指通用屋面瓦形状}起到透光、防雨、耐候、隔热、保温的作用。所述平板或瓦型结构的树脂层背部设有多个带状加强筋结构。加强筋高度为5～40mm，加强筋宽度0.5～2mm。上述带有加强筋的平板或者瓦型树脂层是通过挤出机挤出并压制一体成型。所述树脂材料为asa、pmma、tpu、pc、pvdf或etfe。

2、第二层为镀膜金属板构成的瓦型结构吸热板，镀膜金属板为铝板或钢板，并在表面镀有太阳能光谱选择性吸热材料。镀膜后吸热板总厚度为0.3～1mm，膜厚度300～800nm。表面太阳能光谱选择性吸热材料为黑铬、黑钛或蓝钛。镀膜金属吸热平板经由模具压成所需屋面瓦型结构。{该吸热板必须为瓦型}。

3、第三层为微热管导热板。该微热管导热板单片长度100-5000mm，宽度10-120mm，厚度0.8-4mm，与瓦型结构吸热板通过导热胶粘结。导热胶可为市场面常见的导热胶，可购置。导热胶为导热硅脂、导热粒子与粘合剂的混合物，其导热系数为1.5-15w/m·k。上述瓦型结构吸热板与微热管导热板粘接安装时，吸热板涂有导热胶与吸热金属板粘接。

4、第四层为换热金属管。所述换热金属管为异型圆管，材质为铝或铜。

换热金属管与微热管导热板顶端粘接，导热胶粘接。导热胶与上述导热胶相同。换热金属管正面为平面，长度为5～20厘米；换热金属管背面为圆管，设计原因：有利于排气，不会使管内憋气。连接时可使用通用孔径。圆管结构参数要求：通用管径dn15、dn20。

5、第五层为保温层。材质为铝箔玻璃棉，也可选取其他保温材质。厚度要求为30～60mm。

6、第六层为钢结构。钢结构由为横向檩条和纵向屋脊构成，檩条间距600或1200mm，纵向为屋脊。

本专利还提供一种建筑一体化屋面瓦太阳能集热器的安装方法，包括以下主要步骤：

1)安装上述底层钢结构。在檩条上安装钢丝网，用自钻自攻螺钉+大平垫固定。

2)在钢丝网上面铺设上述第五层结构保温层。材质为铝箔玻璃棉。

3)在保温层上层依次顺序铺设换热金属管、微热管导热板和瓦型结构吸热板。在微热管导热板反面涂导热胶，用螺钉紧固在换热金属管上，搭接安装，组成集热瓦组件。该集热瓦组件安装过程为难点步骤，在微热管与换热金属管之间的导热胶要做到无气泡。首先，换热金属管平面用机床加工出多条厚度和宽度与微热管匹配的沟槽，使微热管全部贴合于换热金属管的沟槽内，构成平面。其次，瓦型结构吸热板底面与该平面通过导热胶紧密粘贴。

4)将上述的集热瓦组件用自攻钉安装到檩条上。

5)集热瓦组件沿图中箭头方向依次搭接安到屋脊。保温层和钢丝网在集热瓦组件的最下层。

6)在集热器组件上吸热板表面上粘胶条，用于连接表面树脂层。在表面树脂层上用铝合金压条压紧。

7)在集热器组件四周进行安装包边，形成密封结构。

专利创新点：

1、首次利用微热管传热来制作具有太阳能光热利用的屋面瓦。

2、建筑一体化，及起到屋面的作用，又是高效的太阳能集热器。与屋面瓦同时安装成型，不占用额外空间。

3、屋面瓦太阳能集热器的吸热导热层为全金属材料，不含液体流道，没有漏液风险，基本免维护，寿命可长达20年以上。

4、该太阳能瓦具有耐候、保温、高强度、轻薄化的特点，高效利用太阳能光热资源，可提供全年生活热水和冬季供暖所需热量。

5、表面的耐候树脂层具有耐候透光的特性，通过加强筋与瓦型结构吸热板隔开并形成气体空腔，起到“温室作用”增加隔热保温性能。