陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板技术领域
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、一面坡陶瓷太阳能房顶，涉及在装配式整体房屋的房顶时采用的陶瓷太阳能屋面锚桩
结构保温复合板，特别涉及陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板产品及其制造和使用方
法。
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
是太阳能热水器，包括传统平板式太阳能集热器和真空玻璃管式太阳能集热器。传统平板
式太阳能集热器或真空玻璃管式太阳能集热器由真空玻璃管、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，由多台真空玻璃管式太阳能集热器或平板式太
阳能集热器可以组成大面积的太阳能集热系统。主要问题是安装在已经建造好的房顶上，
没有与建筑结构一体化；采用铝合金框架结构；成本高；寿命短；维修频繁；使用成本高于常
规能源。
近几年发展了陶瓷太阳板、陶瓷太阳能屋面、一面坡陶瓷太阳能房顶、锚桩结构陶
瓷太阳能集热系统、太阳能集热系统内刚性垫板支撑结构、太阳能集热系统内保温材料的
支撑结构等，实现了太阳能系统与建筑结构一体化，以少量M10螺栓形成的锚桩结构取代大
量铝型材形成的框架结构；成本低；主要部件陶瓷太阳板与建筑同寿命；维修量很小，维修
率是传统太阳能热水器十分之一左右或以下；使用成本低于常规能源。
但是以前锚桩结构陶瓷太阳能屋面、陶瓷太阳能房顶仍然建立在传统房屋基础
上，其房顶主要由结构层、保温层、防水层组成，房顶的混凝土等刚性板构成结构层，结构层
上是保温层，保温层上安装刚性垫板，锚桩结构安装在刚性垫板，上面安装陶瓷太阳板、钢
化玻璃板，陶瓷太阳能屋面、陶瓷太阳能房顶与传统房顶共用结构层、保温层、防水层，在现
场逐层安装锚桩结构陶瓷太阳能屋面、陶瓷太阳能房顶，其现场安装过程如图1、图2、图3、
图4所示，锚桩结构是施工现场安装在保温材料上面的刚性垫板上的。
最近几年装配式整体房屋发展迅速，在工厂预先制造保温复合墙板、保温复合屋
面板、楼面板，在建筑工地现场装配式安装，建造速度快，建筑成本低，正在逐步普及。锚桩
结构陶瓷太阳能屋面、陶瓷太阳能房顶也必须顺应建筑发展潮流，提高在工厂的预制率，减
少建筑工地现场安装工序，提高效率，进一步降低成本，争取在工厂制造陶瓷太阳能屋面锚
桩结构保温复合板。
发明内容
以前锚桩结构陶瓷太阳能屋面、陶瓷太阳能房顶的锚桩结构是施工现场安装在保
温材料上面的刚性垫板上的，其现场安装过程如图1、图2、图3、图4所示。锚桩结构安装在刚
性垫板上。
装配式整体房屋是在工厂预先制造保温复合墙板、保温复合屋面板、楼面板，在建
筑工地现场装配式安装。保温复合板是上下两层面板与保温材料夹芯层组成，将原房顶的
结构层、保温层、防水层合为一体，简化结构、提高效率、降低成本，与房屋的钢支架连接为
一体，增加安全性、可靠性。
目前保温复合屋面板主要是钢筋水泥岩棉夹芯复合板、钢筋水泥聚氨酯夹芯复合
板、彩钢板岩棉夹芯复合板、彩钢板聚氨酯夹芯复合板等，统称保温复合屋面板。由于岩棉
夹芯耐火度可达到800℃，密度可达到100—220kg/m3，密度和耐压强度比以前大幅度高，目
前大量采用钢筋水泥岩棉夹芯复合板和彩钢板岩棉夹芯复合板作为保温复合屋面板。
现在陶瓷太阳板已经根据“陶瓷太阳能集热板”国家建材行业标准生产，主要规格
是600mm×600mm和700mm×700mm，也为锚桩结构模数化安装提供了条件。
本发明所述的陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板是用于陶瓷太阳能集热系统
或陶瓷太阳能屋面或陶瓷太阳能房顶的具有锚桩结构的保温材料夹芯复合板，上下两面是
水泥板或金属板，两板之间是保温材料，复合板上有通孔或附有套管的通孔，通孔的数量和
位置按照陶瓷太阳板尺寸的安装要求，通孔或套管中穿有通螺纹长螺杆、两端螺帽将通螺
纹长螺杆固定在保温复合板上，螺帽与保温复合板之间有非金属垫片，在保温复合板上平
面的通螺纹长螺杆上安装调整高度的长螺帽，如图5、图6所示。锚桩结构保温复合板用于陶
瓷太阳能集热系统或陶瓷太阳能屋面或一面坡陶瓷太阳能房顶等。
所述的水泥板是钢筋水泥板，金属板是彩钢板。
所述的保温材料是硬质保温材料或高密度保温材料，包括硬质聚氨酯泡沫板或密
度为100kg—220kg/立方米的岩棉板或矿渣棉板或玻璃棉板。
所述的通孔的数量和位置按照陶瓷太阳板安装要求，是指每片陶瓷太阳板下面可
以有两个通孔，每个通孔安装长螺杆、螺帽、非金属垫片、长螺帽组成锚桩结构，锚桩结构阻
挡陶瓷太阳板下滑，并且支撑钢化玻璃板，通孔的中心距按照陶瓷太阳能的安装尺寸要求，
如图5、图6、图1、图3所示。
所述的非金属垫片是石棉垫或橡胶垫或橡胶石棉垫或聚四氟乙烯垫等。
所述的调整高度的长螺帽，是指旋转长螺帽调整长螺帽上端面高度支撑钢化玻璃
板或以其上端的硅橡胶帽或塑料帽支撑钢化玻璃板，如图5、图6所示。
陶瓷太阳板以普通陶瓷为基体，以工业废弃物为原料的立体多孔钒钛黑瓷为阳光
吸收层，普通陶瓷是成本最低、寿命最长、性能最稳定的工程材料，钒钛黑瓷是是成本最低、
寿命最长、性能最稳定的太阳能吸收材料。阳光普照房顶，屋面能源化是建筑发展的方向。
陶瓷太阳能房顶、屋面成本低、寿命长、效率高、与建筑一体化，与建筑同寿命，正在被社会
逐步接受和普及。一面坡锚桩结构陶瓷太阳能房顶的整座农居的单位面积造价与传统建筑
单位面积造价相当已有实例，陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板可望进一步降低造价。
陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板比现有技术大幅度简化了结构，取消刚性垫
板、刚性保护层、保温材料中的铁钉或支撑部分，减少陶瓷太阳能集热系统或建筑工地现场
施工量，在工厂生产线上制造，生产效率高，生产成本更低，为陶瓷太阳能集热系统或装配
式整体房屋提供模块化的组合件，安装效率高，进一步降低建造、施工成本。
附图说明：
图1—图4是锚桩结构安装在刚性垫板上现有技术的说明。图5—图6是本发明将锚桩结
构安装在保温复合板上组合成为陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板的技术方案的说明。
图1表示采用氨酯泡沫板、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表示陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板是用于太阳能集热系统的整体集热
板或用于陶瓷太阳能屋面的具有锚桩结构的保温材料夹芯复合板，上下两面是水泥板或金
属板，两板之间是保温材料，板上有通孔，通孔的数量和位置按照陶瓷太阳板安装要求， 通
孔中穿有通螺纹长螺杆、两端螺帽将通螺纹长螺杆固定在保温复合板上，螺帽与保温复合
板之间有非金属垫片，在保温复合板上平面的通螺纹长螺杆上安装调整高度的长螺帽。两
端螺帽拧紧将通螺纹长螺杆固定在保温复合板上。螺帽拧紧的压力通过水泥板或金属板由
大面积硬质保温材料或高密度保温材料承担，单位面积受到的压力不大，根据计算和试验
固定通螺纹长螺杆时拧紧螺帽所需的压力不至使硬质保温材料或高密度保温材料发生永
久性、不可恢复的压缩变形。采用非金属垫片可以减少热量的金属面之间的面接触热传导，
减少热量损失。
图6表示陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板是用于陶瓷太阳能屋面的具有锚桩
结构的保温材料夹芯复合板，上下两面是水泥板或金属板，两板之间是保温材料，板上有附
有套管的通孔，通孔的数量和位置按照陶瓷太阳板安装要求， 套管中穿有通螺纹长螺杆、
两端螺帽将通螺纹长螺杆固定在保温复合板上，螺帽与保温复合板之间有非金属垫片，在
保温复合板上平面的通螺纹长螺杆上安装调整高度的长螺帽。两端螺帽拧紧将通螺纹长螺
杆固定在保温复合板上，螺帽拧紧的压力由套管承担。
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 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、非金属垫片 19、上水泥板或金属板 20、下水泥板或金属板 21、硬质保温材料
或高密度保温材料 22、套管。
具体实施例：
1、工厂化生产陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板是在标准彩钢板岩棉夹芯复合板
按照规定中心距打孔，在孔中安装通螺纹长螺杆、安装非金属垫片、螺帽、长螺帽、部分硅橡
胶帽或塑料帽，形成锚桩结构保温复合板。在新农村建筑工地现场房顶以23度倾角安装锚
桩结构保温复合板形成屋面，在锚桩结构保温复合板四周安装边框，在锚桩结构保温复合
板上安装陶瓷太阳板、管道、钢化玻璃板、密封钢化玻璃板，即形成与建筑结构一体化的锚
桩结构保温复合板一面坡陶瓷太阳能屋面。连接管道至保温水箱，另有水泵、自动控制仪
表，当屋面陶瓷太阳板温度超过水箱水温8℃时，自动控制仪表指令水泵启动，水泵将水泵
上屋面经过中空的陶瓷太阳板加热回到水箱，反复循环加热，循环周期20分钟左右；到下午
15:00左右阳光减弱，陶瓷太阳板温度与水箱水温度接近时，自动控制仪表指令水泵停止运
行，屋面陶瓷太阳板中水由于重力全部流回水箱，平时屋面陶瓷太阳板中没有水，不会发生
夜间或无阳光时热水在陶瓷太阳板中冷却浪费热能，更不会在冬天夜间水在陶瓷太阳板中
结冰膨胀冻裂陶瓷太阳板，在自然环境、正常使用情况下陶瓷太阳板具有比建筑物更长的
使用寿命，热水循环系统最高点有高于房顶的进出气管，正确设计选择的水泵的流量、扬程
使热水不会喷出系统最高点的进出气管；热水存储在保温水箱中，夏天晴天水温80—90℃，
冬天晴天水温60—70℃，热水用于冬天取暖，全年生活热水。
2、工厂化生产陶瓷太阳能屋面锚桩结构保温复合板，是在标准水泥板聚氨酯夹芯
复合板按照规定中心距打孔，在孔中安装套管、通螺纹长螺杆、安装非金属垫片、螺帽、长螺
帽、部分硅橡胶帽或塑料帽，形成锚桩结构保温复合板。在纺织印染厂建筑工地现场房顶以
17度倾角安装锚桩结构保温复合板形成屋面，在锚桩结构保温复合板四周安装边框，在锚
桩结构保温复合板上安装陶瓷太阳板、管道、钢化玻璃板、密封钢化玻璃板，即形成与建筑
结构一体化的锚桩结构保温复合板陶瓷太阳能厂房屋面。热水用于纺织物印染热水、厂房
冬天取暖，职工生活热水。
3、在住宅楼的平房顶上安装陶瓷太阳能集热系统，在平房顶上安装10—30度倾角
支架，在支架上安装锚桩结构保温复合板，在锚桩结构保温复合板上安装陶瓷太阳板，另外
安装管道、水箱、控制器，形成陶瓷太阳能集热系统，为住宅楼提供全年热水。
4、在住宅楼的平房顶上安装陶瓷太阳能集热系统，在平房顶上安装25度倾角支
架，在支架上安装锚桩结构保温复合板，在锚桩结构保温复合板上安装陶瓷太阳板，另外安
装管道、水箱、控制器，形成陶瓷太阳能集热系统，为住宅楼提供全年热水。
5、在别墅的斜房顶上安装陶瓷太阳能集热系统，在斜房顶上安装与斜房顶倾角一
样的支架，在支架上安装锚桩结构保温复合板，锚桩结构保温复合板与原屋面相距200毫
米，在锚桩结构保温复合板上安装陶瓷太阳板，另外安装管道、水箱、控制器，形成陶瓷太阳
能集热系统，为别墅提供冬天取暖，全年热水。