大尺寸黑瓷复合陶瓷太阳能板（下）

山东天虹弧板有限公司 曹树梁

九、陶瓷太阳能房顶和热水容器

    普通太阳能热水器由集热器、支架、水箱构成，将普通太阳能集热器换成陶瓷太阳板集热器或陶瓷太阳板集热器纵列，即为陶瓷太阳能热水器。
    房顶是最容易被阳光照射、离人类最近、面积{zd0}、目前综合利用率{zd1}、最容易采集、利用太阳光的场所，房顶的高度与人类热水使用点的位置形成自然落差，也是适合放置热水箱的地方，与其将大量热水器放置在已建好的房顶上而引发各种问题，不如将整座房顶建成太阳能房顶，在保持房顶原有的防风雨、日晒、隔热、隔音等一切功能的前提下增加太阳能收集的功能。向阳墙面也可以实现类似的改进。我国现有房顶约100亿平方米，每年新建约5亿平方米，向阳墙面约50亿平方米，每年新建约2.5亿平方米。我国高层民居设平均为20层，户均占有房顶约5平方米、南墙面约5平方米，6层民居，户均房顶约15平方米，乡村民居1-3层，户均房顶约60-100平方米，办公楼人均占有房顶约10平方米。
    陶瓷太阳能房顶的结构和安装方法：将陶瓷太阳板集热器纵列，整齐的排放在覆盖防水层的房顶结构层上，安装上下连接管和水箱，透明盖板之间的接缝上涂复防水材料，间隔一定距离安装Ω型材板、水泥棱条或钢化玻璃作为支撑面，即构成陶瓷太阳能房顶，陶瓷太阳板集热器底部的保温层同时也是房顶的保温层，两者共用保温层，透明盖板既是集热器的透光、保温、防水层也是房顶的上防水层，夏天太阳能房顶产生的热水可以开动吸收式空调，为建筑致冷，冬天将陶瓷太阳能房顶中的水放掉，阳光加热陶瓷太阳板集热器中的空气，将热空气经过或不经过水箱中的螺旋管泵入建筑物为房间提供暖气，可将水箱中的水作为储能介质。春、夏、秋、冬，陶瓷太阳能房顶都可以提供热水。
    所述的透明盖板是指玻璃板、透明塑料板等。
    所述的连接管是指耐老化、耐腐蚀的软质的硅橡胶管、塑料管、橡塑管等，硬质的铜管、不锈钢管、陶瓷管、塑料管等，软质管的固定和密封可采用不锈钢管箍、铜卡箍、卡簧、热收缩带等，硬质管的固定和密封可采用有机、无机的胶粘剂、胶凝材料等。
    所述Ω（欧米咖）型材板是指镀锌钢板或彩涂钢板加工成的Ω形状的型材板，其横断面底边宽度60～200㎜，棱高80～250㎜，棱宽1～30㎜，其底边的两翼固定在屋顶或坡面上，对陶瓷太阳板集热器起到保护和围护作用，安装和维修时可作为操作者的支撑点，相邻Ω型材板之间可以放置数列陶瓷太阳板集热器。
    通常房顶的功能是防风、雨、日晒，对建筑物起保温、隔热、隔音等作用，主要由结构层、保温层、防水层构成，为达到采光目的也常在房顶上设置玻璃天窗。真空玻璃管式集热器由于外层玻璃为管状，难以与房顶结合为一体成为房顶组成的一部分，金属管板式集热器表面有一层玻璃板，可以起到防风、雨、保温、隔热、隔音的作用，可以成为房顶组成的一部分，但是金属管板式集热体本身刚性差，每件集热体都需要由金属外壳提供刚性，并且与玻璃真空管相似，最长寿命为15年左右，其间由于涂层性能衰减、真空度下降等因素，集热效果会受到影响，也由于两者价格较高等原因，导致xxx难以被建筑业普遍接受，实际上目前真正意义的太阳能房顶并不多见。
    陶瓷太阳板结合承插接口、汇集端口可以在房顶上形成上下直通式水流循环，本身刚性好、成本低、寿命长、效率高，制造、安装方法相对简单，我国有全世界最庞大的陶瓷工业，可以实现大规模生产，我国至少在近二十年内仍处于大规模建设期，所以陶瓷太阳板、以陶瓷太阳板建造的陶瓷太阳能房顶可能形成大规模产业链。
    太阳能热水器系统或太阳能房顶的热水容器一般为大型容器，一般采用不锈钢焊接而成，不锈钢板价格昂贵，而普通钢板容易腐蚀、寿命短、污染水质，为此提出以无机非金属材料制造的太阳能房顶热水容器。
    以无机非金属材料制造太阳能房顶热水容器，以达到制造安装成本低、使用寿命长、不老化、不腐蚀、不会污染水质的目的。
    太阳能房顶热水容器可以设置在建筑物房顶上，房顶上太阳能集热器中的流体流经或流入该容器，该容器由水泥管和封头或带封头的水泥管或两个以上并上下相互连通的陶瓷水缸或两个以上并上下相互连通的陶瓷坛与保温材料、外墙壁组成，所述的水泥管是钢筋混凝土排水管、预应力混凝土输水管、预应力钢筒混凝土管、为减轻重量而专门制造的薄壁混凝土管、无筋水泥管或纤维水泥管，所述的组成热水容器的保温材料是指在装有封头的水泥管或有盖板的陶瓷水缸或有盖板的陶瓷坛的四周，填充散状或加入胶凝剂的保温材料，所述的外墙壁是以普通建筑材料建造的普通建筑墙壁，南北墙壁之间有起到联结作用的拉筋或构件。
    通常房顶具有几十至几千平方米的面积，太阳能房顶可以产生几吨至几百吨的热水，由于建筑物本身具有几千吨至几万吨或更大的重量，所以设计合理或改造合理的建筑物可以承担热水及其容器的重量。
    太阳能房顶热水系统大致可分为自然循环和强制循环系统，采用自然循环系统时热水容器放在集热器的上方，被加热的水不断流经热水容器，使容器中的水逐步升温，采用强制循环时热水容器可放在房顶最上端的下方，温度传感器和电磁阀实现定温放水使达到一定温度的水流入热水容器，也可将容器置于集热器最下端的下方，太阳下山时可使集热器中的热水流入容器，取得更多热水，并避免气温下降时冻坏集热器。
    水泥管、水泥容器用于输水、输气、输油、盛装热水已有许多年的历史，目前工业生产的水泥管的规格直径为0.3-4m，单管长度1-5m，不腐蚀、不老化、无有害物溶出而价格低廉，其连接和密封均已有相应的配件和施工方法，可适应制造各种容量的热水容器，现行标准要求水泥管具有较高强度，以抵抗如载重车辆等的碾压，若用于太阳能房顶热水容器，可进一步减薄壁厚，以减轻重量。陶瓷水缸和陶瓷坛是传统的冷、热水的容器，受制造工艺和市场需求的限制，目前批量产品单件容量一般为200至1000升，用于太阳能房顶热水容器时可以将多件制品上下连通，以加大容量，陶瓷水缸价格低廉，用作热水容器时也很容易分组使用，陶瓷太阳板系直通式结构，也容易分组，所以采用陶瓷水缸、陶瓷坛作为太阳能房顶热水容器可以适应住宅楼的分户使用。
水泥管、串通的陶瓷水缸、陶瓷坛在房顶上构成长条形的容器，其外墙壁一般东西方向为长壁 、南北方向为短壁，为增加结构稳定，平行的长壁之间应设置拉筋或连接的构件，水泥管的月牙形承重底座可设计成为具有承重和连接构件双重作用的形式，在陶瓷水缸或陶瓷坛之间可设置长壁之间的连接构件。长条形的容器和外墙壁在房顶上构成条块状，其外观与墙壁无异，按建筑美学观点之一，整齐就是美观的观点，所述太阳能房顶热水容器可以使太阳能建筑具有美观、整齐的外形。
    在水泥管、陶瓷水缸、陶瓷坛与外墙壁之间填充保温材料，以实现热水容器的保温，为实现更经济、有效的梯度保温效果，可在容器外壁覆盖一层密度相对较高、保温效果好的保温材料，如聚氨脂泡沫塑料等，在其他空间填充价格十分低廉的其他保温材料，如膨胀珍珠岩、蛭石粉、矿棉之类保温材料，也可加入一定量的胶凝材料以保持保温材料长期体积稳定性，达到长效保温的目的。
    一般观点认为金属管板式集热体、真空玻璃管式集热体等最长使用寿命为15年左右。以陶瓷太阳板、陶瓷承插接口、陶瓷汇集端口为主要构件，以硅橡胶、耐老化接合剂、无机胶粘剂、高性能水泥等为接合、密封材料构建的陶瓷太阳能房顶，理论上具上数十年以上的使用寿命，所以水泥管、陶瓷水缸、陶瓷坛为主要部件的太阳能房顶热水容器与陶瓷太阳能房顶具有更好的适应性。
    水泥制管机多采用悬辊式、离心式、挤压式等，在模具筒内壁的适当位置安装柱状、管状零件，即可使水泥管壁上形成通孔，用以安装流体的连接管。

十、陶瓷太阳能集热场发电系统

    典型的低温发电可以参考地热发电，地热发电的成本可以接近采用常规能源的火力发电，地热发电可分为地热蒸汽发电和地热水发电。
    地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的xx蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电。这样可以避免xx蒸汽对汽轮机的腐蚀和结垢。为了避免腐蚀以及地热流体对环境的污染，采用双循环发电系统，如用异丁烷和氟里昂涡轮机。高温地热流体用泵压入换热器蒸发异丁烷以后，直接回灌至地下；异丁烷则通过换热器、涡轮机和凝结器做密封循环。第二种含义是，将从{dy}次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容产生二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。
    利用地下热水发电就不像利用地热蒸汽那么方便，因为用蒸汽发电时，蒸汽本身既是载热体，又是工作流体。但地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。目前对温度低于100℃的非饱和态地下热水发电，有两种方法：一是减压扩容法。利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽，然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使汽轮机的单机容量受到很大的限制。这种方法发电还存在结垢问题。不过减压扩容方式发电，虽然发电机组容量小，但运行过程中比较安全，所以至今中国仍保留下来两个小发电站，以80-92℃地下热水进行发电，单机容量为300KW。另一种是利用低沸点物质，如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速汽化，利用所产生气体进入汽轮机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。近年来美国已成功采用71℃地下热水进行发电。
    自1904年意大利在拉德瑞罗建造起世界{dy}个地热试验电站以来，世界其他各国地热发电事业大多滞后到20世纪60年代后才开始发展起来。1966年进行地热发电的国家除意大利外只有新西兰、美国和墨西哥4个国家，总的发电量仅385.7MW电功率。到了1969年就增至6个国家，新加入的有日本和前苏联，总发电量达673.35MW电功率。到了1980年时增至13个国家，其中包括中国。地热总发电量达2885.8MW电功率。1987年增到5004MW，1999年已发展到20多个国家有地热电力生产基地，发电装机增加到7974.06MW。
    尽管地热发电发展较快，但全世界装机总容量仅约8000MW，不及一座大型水电站，地热发电装机总容量的发展受制于下述因素：
    1. 陆地表面有地热露头的区域稀少，并多已得到开发。
    2. 深层地热资源勘探成本高，钻井成功率低。
    3. 钻井深度往往超过1000m，为保持产能和维护环境须实现{bfb}回灌，提高了成本。
    4. 通常地热流体具有腐蚀性、并容易结垢，增加了操作成本和设备成本。
    我们可以在阳光充沛的荒滩、荒地、荒山、沙漠、砾漠、岩漠地区建造大规模的陶瓷太阳能集热场，在沙漠集热场四周建防风沙林带，阻滞风沙侵入，陶瓷太阳能集热场优先建造在有一定倾斜度的荒滩、荒山的向阳坡面上，倾角接近当地的纬度，试验表明当坡面倾角与纬度有一定差距时，对综合造价和效率来说也能取得较好的效果，当地势比较平坦时，可用大型开沟机开沟，挖出的土石与沟坡共用构成向阳坡面，所挖土方可为坡面整体体积约四分之一，沟底建排水沟槽，在陶瓷太阳能集热场附近低洼处建水库，在某些地区陶瓷太阳能集热场也是雨水收集场，向阳坡面的背阳面留有水平通道，用于陶瓷太阳板集热器、材料等运输、安装和陶瓷太阳能集热系统的巡视、检查、维修。
    将荒滩、荒地、荒漠修整为南北纵断面为锯齿形的向阳坡面，将坡面整平、夯实、加固，坡面倾角为5～55度，在中国为15-45度，坡面南北斜长为5～50m，坡面东西长50～200m放置一组陶瓷太阳板集热器，每组由若干纵列组成，纵列中的太阳板集热器上下首尾相通，下口与进水管相通，上口与出水管相通，进水管与冷水罐连通，出水管与热水罐连通，根据阳光强度自动调节进水管给水量，出水管中的水温可达到80～100℃，热水罐中的热水经过热交换器，使低沸点物质汽化推动汽轮机作功发电，或者采用抽真空的“减压扩容法”以蒸汽推动汽轮机作功发电，或者经聚光设备进一步加热以高压蒸汽做功发电，热水或蒸汽作功降温后进入冷水罐循环使用，系统中的水经事先处理达到不结垢，不腐蚀热交换器和设备的要求，在阳光充沛地区每平方米陶瓷太阳板集热器可将10㎏以上的水加热到100℃，可将20～30㎏的水加热到80～90℃，合理保温的大型热水罐24小时内温降可小于1℃，在冬夜寒冷的地区，冬天太阳落山前温度传感器控制电磁阀使系统停止工作并自动将集热器中的水排入保温罐，以防夜间冻裂陶瓷太阳板集热器，第二天阳光晒热集热器，系统自动恢复工作，合理设计陶瓷太阳板集热器面积、热水箱容量、发电机功率，使白天加热的热水可以供应发电机组连续、不间断发电，陶瓷太阳能集热场中陶瓷太阳板集热器的总面积应该为10～1000平方公里，等于1000万至10亿平方米，以实现规模效益。
    与地热水发电相比，用陶瓷太阳能集热场获取热水，其流量可以大于任何一座已知的地热田供应的热水流量，并且不必进行风险很大的地热资源勘探，不需进行耗资巨大的钻井和废水回灌，所取得热水不会结垢和腐蚀设备，所以陶瓷太阳能集热场热水发电装置的发电成本有可能低于地热水发电成本。 

十一、陶瓷太阳能风道发电系统

    近年来一些国家开展了一种称之为“太阳能烟囱”的太阳能热发电方式的研究试验。太阳能烟囱发电系统，主要由烟囱集热器（平面温室）和发电机及储能装置组成，由被温室加热的空气经温室中心和烟囱底部产生气流，带动发电机而发电。1982年德国科研人员在西班牙马德里南部的Manzanaries建成一座50KW太阳能烟囱示范项目，首次把大型温室热气流推动涡轮机发电的概念变为现实。这之后，在此基础上，Eviro Mission公司开始计划在澳大利亚悉尼以西600km处，建造200MW的太阳能烟囱发电站。它的烟囱高1000m、直径130m，建于直径为7000m的平面温室的中心。其关键技术，是在温室的内外创造一定的温差，使大型圆形玻璃温室内的空气定向运动到中心的倾斜天花板处产生一个近恒速的风流，通过安装在烟囱底部的32个闭式叶轮机昼夜连续发电。计划投资5～7亿澳元。这种方式的{zd0}特点是没有聚光系统，不但可利用漫射光，而且避免了因聚光带来的各项技术难题。设计效率1.38%，设计者认为其发电成本可以低于相对便宜的煤炭发电成本。
    “太阳能烟囱”依靠平面温室进行集热，依靠高xx囱中的上升气流和进出口压力差造成风流，可能存在以下不足：
    1.通常温室内外温差约30℃，而对太阳能集热器进行空晒时，内外温差可达到 80℃左右，相比之下，“太阳能烟囱”的集热效率较低，但是，现有的太阳能集热器造价过高，其中真空玻璃管集热体为一头封闭的盲管难以形成通畅的气流，也使应用造成困难。
    2.直径130m、高1000m的烟囱是目前{zg}的人造建筑物，其建造过程中技术和施工难度可能会形成较高的造价。
    陶瓷太阳能风道发电装置：将陶瓷太阳板集热器纵列分组安装在向阳山坡和山坡下的坡地上，上下左右分组，每组分若干纵列，陶瓷太阳板集热器纵列中的太阳板上下首尾相通，下口与进风管相通，上口与热风支道相通，进风管与热风支道均与水平面成一定倾角，气流方向由下向上，进风管下口敞开，上口封闭，热风支道下口封闭，上口与总风道相通，空气从进风管下口进入在集热器中被阳光加热向上经热风支道进入总风道，从总风道上口排出，进风管进口处形成负压，总风道出口处形成正压，在进风管进口处和总风道出口处安装空气涡轮机，空气在压力差下形成气流，推动涡轮带动发电机发电，或者去掉进风管，在热风支道和总风道内逐级安装空气涡轮机。
    通常温室内外温差约30℃，陶瓷太阳板集热器纵列内外温差可以超过80℃，陶瓷太阳能风道可能比太阳能烟囱具有更高的效率，陶瓷太阳板集热器纵列的造价低于玻璃温室，热风支道和总风道倚山势而建造价也可以低于烟囱，因此陶瓷太阳能风道可能具有更低的发电成本。

十二、陶瓷太阳板用作陶瓷远红外辐射板

    将大尺寸多孔陶瓷板通孔内穿入常规电发热体，在侧面和背面覆盖硅酸铝纤维毡、岩棉毡、矿棉毡、玻璃纤维毡等耐高温无机保温隔热材料，则形成陶瓷远红外辐射板。在大管口大尺寸中空陶瓷板纵列中通入高温燃气等高温气流在其两侧和背面覆盖上述保温隔热材料，则形成大尺寸中空陶瓷远红外辐射板纵列，两者的黑瓷面为远红外辐射面，可用于隔歇式的远红外干燥炉和连续式的远红外干燥隧道，比传统远红外元件成本更低、寿命更长，寿命期间平均效率更高。

十三、陶瓷太阳板用作陶瓷建筑暖气散热板

    将大尺寸封口陶瓷板或大尺寸中空陶瓷板纵列的进出口改造为与建筑暖气系统的接口相一致，通入热水或蒸汽，则成为大尺寸陶瓷建筑暖气散热板，这种散热板将大部分能量以远红外射线形式向外辐射，减少了空气对流，即减少了灰尘和xx在室内对流循环扩散，远红外射线有利于增加人体血液循环，有益健康，并且这种散热板具有较低的成本和很长的使用寿命，这种陶瓷建筑暖气散热板也可用整体钒钛黑瓷制造，将外表面磨光，以达到良好的装饰效果。

十四、陶瓷太阳板的原料、生产工艺、设备、成本

    1. 原料
    多数陶瓷制品都有一定的外观、白度、原料含铁量、原料纯度方面的要求，黑瓷复合陶瓷太阳板表面为黑色，几乎没有外观、白度、原料纯度方面的要求，只要批量原料基本稳定，泥料具有适当的塑性，陶瓷太阳板的基体可以采用含铁量较高、含杂质较多的原料，从而使原料来源更为广泛，原料成本更低。表面黑瓷层优先采用钒钛黑瓷。
    2. 生产工艺
    粉碎→球磨→滤泥→练泥→陈腐→真空挤制成型→干燥→喷涂黑瓷素坯层→烧成→磨（切）边→检验→成品
    上述生产工艺各部分都是传统陶瓷基本的生产工艺。其关键之处是要尽量减小成型应力、干燥应力、烧成应力和结合应力，减小结合应力是指使结合剂与瓷质材料的膨胀系数尽量接近，或采用柔性、弹性接合剂。
    3. 设备
    除太阳板连续成型模具、自动耐压检测设备外，均为陶瓷业传统设备，其中有的部分可以通过实验后有所改进，如：
    （1）为防止带入铁质，传统陶瓷球磨机采用石材或橡胶内衬、石球或瓷球，由于太阳板基体无外观、白度要求，少量小孔和渣点也不会影响使用和质量，所以若经过实验、试用，可采用钢衬、钢球，{zh0}采用全钢连续球磨机，从而可能成倍改变球磨的效率和成本。
    （2）塑性成型的素坯通常采用烘干隧道或烘房，相对慢速干燥，大尺寸陶瓷太阳板目前素坯壁厚为3mm，随工业化进程和发展，壁厚可以达到1-2mm，对于大尺寸板状中空薄壁制品，应进行孔内通风、红外干燥、微波干燥等实验，使其实现单层连续快速干燥，从而建立高效率、自动化生产线。
    陶瓷太阳板生产设备应该包括：①塑性泥料制备设备②塑性成型设备——真空挤制机和模具③塑性成型中空板状素坯干燥设备④板状产品烧成设备⑤切（磨）边设备⑥自动耐压检测设备⑦聚氨脂浇铸发泡设备及模具、工装等。
    4. 成本
    大尺寸黑瓷复合陶瓷太阳板尚未进入工业化阶段，更没有运行多年成熟的大规模生产线提供成本核算的依据，所述成本是在相似产品、工艺、设备、能耗等条件下进行对比、估算的成本。主要与陶瓷墙地砖、外墙砖、钒钛黑瓷装饰毛板等产品的生产成本进行对比和估算。
   （1） 原料
    ① 陶瓷太阳板无外观、白度要求，可以采用最普通、来源最广泛、储藏量{zd0}、价格{zd1}一类的原料，有些地区可以实现进厂价几十元/吨。
    ② 目前陶瓷太阳板制品壁厚2.6-3mm,重量约23kg/㎡，耐压＞0.4Mpa,今后可以实现壁厚1-2mm，重量约10-15kg/㎡，耐压＞0.3Mpa，绝大多数太阳能系统与大气相通，根据标准承压要求是系统内水位差的1.5-2倍，即几米至十几米。薄型制品原料用量在相同面积前提下可比墙地砖减少一半左右。
   （2） 原料处理
    ① 原料处理量可能比陶瓷墙地砖减少一半左右
    ② 墙地砖生产中喷雾塔将泥浆中近40%的水分蒸发至约4-6%，耗能较大，陶瓷太阳板生产中，滤泥机将泥浆水分挤出，泥料中剩余的约18%水分将在素坯干燥中蒸发，总耗能量较少。
    ③ 湿法处理对环境的影响小于喷雾塔，可以实现零排放。
    （3） 成型
以面积计算两者产量相同时，成型成本应该相近，真空挤出机的投资可能少于自动压机。
    （4） 烧成
    ① 单位面积陶瓷太阳板质量较小，烧成耗能可能少于陶瓷墙地砖。
    ② 陶瓷太阳板为通孔薄壁制品，今后成熟的烧成工艺可能会取得更快的烧成速度和更高的烧成效率。
    （5） 黑瓷层
    黑瓷层是钒钛黑瓷瓷质材料不是玻璃相，但其操作与最简单的釉面相同，其原料和操作成本相当于最廉价的陶瓷墙地砖釉面。
    （6） 磨（切）边
与墙地砖相同
    （7） 耐压检测
    水压或气压（加安全罩），主要是水泵或压缩机的动力成本。
    （8） 承插接口、汇集端口
    每片太阳板配一件承插接口，每列纵列配二件汇集端口，原料与太阳板相同，注浆或干压成型，在总成本中比例较小。
    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、加工温度可低于1200℃、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、加工温度约1600℃、或需电解冶炼、加工工艺复杂。硼硅玻璃3.3是特种玻璃，其中氧化硅80%，氧化硼12%，熔制温度高于1600℃，氧化硼售价每吨约20000元，每平方米采光面真空玻璃管重约14kg，另需不锈钢汇集器，这些因素是难以改变的。目前800×800×12㎜钒钛黑瓷装饰毛板生产成本可低于17元/㎡，大尺寸中空陶瓷板总厚20～26㎜，壁厚1～3㎜，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，两者的生产成本具有可比性。
    设今后大规模生产的陶瓷太阳板成本为700-1000元/吨，陶瓷太阳板重量为15-25kg/㎡，则陶瓷太阳板纵列的生产成本可能为10.5-25元/㎡。

十五、真空管、平板太阳能集热系统的造价和A值

    我国年产太阳能集热器约1500万平方米，超过全世界产量的一半，主要用作放在房顶上的太阳能热水器和安装在房顶上的太阳能热水系统。前文提到三类地区全年太阳能相当于160kg标准煤，15年折合1440元。
    真空玻璃管太阳能热水器单台采光面多为1.4-6平方米，每平方米配水箱容积50-80升，单台售价一般为1000-10000元，折合每平方米采光面714-1700元。
    真空玻璃管太阳能热水系统由真空玻璃管、密封件、不锈钢汇集器、支架、管道、水箱等构成，一般以储水箱吨位计价，大致每吨20000元，10吨以下有现成水箱，水箱内壁为不锈钢板，外层可为彩钢板，中间是聚氨脂泡沫，10吨系统造价16-20万元，采光面120-160平方米，折合每平方米1000-1600元，其中采光面包括玻璃管、不锈钢汇集器、密封件、支架，通常占50%造价，即每平方米500-800元，A值为1.44-0.9。
    金属平板太阳能热水器价格一般高于真空玻璃管太阳能热水器，折合每平方米采光面1000-3000元。
    金属平板太阳能热水系统由集热器、支架、管道、水箱等构成，其中集热器由铜、铝制造的集热板、保温材料、平板玻璃、金属外壳组成，一般也以储水箱吨位计价，大致每吨30000元，水箱同上，10吨系统造价20-30万元，采光面100-120平方米，折合每平方米1600-3000元，其中集热器占造价一半以上，即每平方米高于800-1500元，A值为0.9-0.48。
采用进口金属集热板的太阳能热水系统，如青岛奥体中心集热系统采光面1300平方米，造价约800万元，折合每平方米6000余元，A值＜0.24。
    以上计算尚不包括水箱至用水点的管道费用、15年中的维修费用、15年中抵御冰冻通电保温的费用等，这些费用将进一步降低A值。另外，如果本文所述无机材料水箱经试验可以适用的话，同样也可适用于现有太阳能热水系统，将使A值有所提高。

十六、陶瓷太阳板集热系统的组成、特点、成本、造价和A值

    1.系统的组成
    陶瓷太阳板集热系统由陶瓷太阳板集热器纵列（采光面），无机材料储热水箱、回水管和下汇集管、支撑棱条等组成。集热器纵列由陶瓷太阳板、陶瓷承插接口、陶瓷汇集端口、无机结合剂、聚氨脂保温材料、珍珠岩保温材料、玻璃板（钢化玻璃板）等构成。
    2.系统的特点
    现代建筑出于节能考虑，大量采用聚氨脂、聚苯乙烯、珍珠岩等保温材料用于墙壁、房顶等建筑的主体结构，这些材料是典型的建筑材料，其使用年限可能与建筑物同寿命。
    （1） 陶瓷太阳能集热系统主要部件的使用年限可能与建筑同寿命。
    （2）由于采用黑瓷层作为阳光吸收层，其保持高阳光吸收比的时间可与建筑同寿命。
    （3）采用直通式结构，具有很小的循环阻力和很高的循环效率，并且无论其采光面有多大，采光面（房顶面）上可以没有汇集器、汇集管和连接管。
    （4）陶瓷太阳板具有很高的强度、刚性，所以没有通常平板式太阳能集热器的金属外壳、简化结构、降低成本。
    （5）陶瓷太阳板集热系统具有低成本、长寿命、在很长的寿命期间始终能够保持稳定的较高的阳光吸收率和热效率。
    3.系统的成本、造价和A值
    如上所述，陶瓷太阳板纵列的成本可能为10.5-25元/㎡。硬质聚氨脂泡沫塑料700元/m3 ,陶瓷太阳板背面结合聚氨脂厚约15mm，侧棱宽25mm，高30mm，每平方米太阳板需聚氨脂约15元，珍珠岩100元/ m3 ，每平方米太阳板需珍珠岩约10-15元（珍珠岩和下层防水层可计入原房顶材料开支）。4mm普通玻璃板约15元/㎡，3mm约12元,2mm约8元，4mm钢化玻璃＜30元/㎡，3mm钢化玻璃＜25元/㎡，2mm钢化玻璃＜20元/㎡。
    容水量220kg的陶瓷水缸，零售价40元/个，135kg,27元/个，75kg，17元/个，20kg,5元/个，折合182元/吨水容量。
    内径Φ600长度2米的钢筋混凝土管，每节零售价130元，折合230元/吨水容量。混凝土管埋在地下，需承受载重车辆的重量，一般壁厚50-120mm，将其壁厚降低1/3-1/2，并在壁上事先留孔，其成本应无重大变化。
    综上所述，若在房顶上建立10吨容水量的陶瓷太阳能房顶集热系统（不计房顶结构层造价），则通常需要120-150平方米采光面，其大致成本约（20+15+30）元/㎡×150㎡+230元/吨×10吨=12050元，另计施工费及其他费用，实际造价可能为2-3万元，折合每平方米133-250元，若其寿命也以15年计则A值为10.8-5.76。若以45年，60年，75年，100年计，则A值分别为：32.4-17.28；43.2-23.04；54-28.8；72-38.4。

十七、关于A值的讨论

    A值的本意是一台太阳能装置其寿命期间所取得的太阳能与其本身消耗的常规能量的比值，由于本身消耗的能量难以计算而取地区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值不可能是一个准确符合定义的值，但是A值是客观存在的。A值也可看作是一个经济指标。
目前的太阳能集热器以铜、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。
    无白度要求的陶瓷材料是已知成本{zd1}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{wy}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，所以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长十几倍至几十倍，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成本，更少的其他资源消耗量，更好的环境保护效果，成为取之不尽，用之不竭的大规模可替代能源、可再生能源。

十八、陶瓷太阳板及其太阳能集热系统的主要技术突破和设想

    1．初步研制成功大尺寸、连续成型、低应力、低成本、长寿命、前后贯通、薄壁、瓷质扁盒式的陶瓷太阳板的制造方法。
    2.研制成功以低成本、具有较高并长期稳定的阳光吸收比的钒钛黑瓷作为陶瓷太阳板的阳光吸收层。
    3.初步研制成功陶瓷太阳板附件及与陶瓷太阳板组成纵列的方法和密封连接方法。
    4.提出以无机材料容器尤其以薄壁带孔混凝土管作太阳能集热系统储水箱的方案。
    5.提出以陶瓷太阳板建造陶瓷太阳板房顶及以陶瓷太阳能风道、陶瓷太阳能集热场用于发电的设想。 
    以上技术突破和设想可能使太阳能装置大幅度提高A值，使太阳能与常规能源相比在经济上可能具有竞争力，使太阳能可能成为大规模可替代能源。