不銹鋼在太陽能熱水器中的應用
熱水一直是不可或缺的生活必需品。解決人們熱水需求的途徑很多。早期用鍋灶或者爐子燒熱水,即燒即用。后來有了熱水瓶,可以隨時用上熱水。隨著我國經濟的不斷發(fā)展和人們收入水平的不斷提高,從20世紀90年代起,熱水器慢慢成了城鄉(xiāng)居民必備的生活電器。太陽能熱水器作為可再生能源商業(yè)化產品,自1996年以來,發(fā)展迅猛。2006年,太陽能熱水器銷售總額超過200億元,各地太陽能熱水器的生產廠家達5 000多家。太陽能熱水器產品越來越受到人們的關注。太陽能熱水器具有白天可以持續(xù)加熱的特性,在產品結構上可以明顯地分為太陽能集熱器和儲熱水箱兩部分,是一種典型的儲熱式熱水器。 太陽能熱水器的儲熱水箱一直是非常關鍵的部件之一。對于熱水器而言,水箱漏水是不可修復的故障。熱水器的發(fā)展史幾乎就是一部水箱防腐技術的發(fā)展史。水箱的防腐技術,對于太陽能熱水器而言,無疑是非常重要的。太陽能熱水器從結構上可以分為一體式和分體式。隨著太陽能熱利用技術的發(fā)展,太陽能熱水器已經被越來越多的消費者所接受。雖然市場上仍以一體式非承壓太陽能熱水器為主,但是隨著市場的發(fā)展,消費者的要求越來越高,承壓太陽能熱水系統(tǒng)將越來越被用戶和生產廠家所關注。尤其是城市高層和小高層的用戶,由于安裝位置的限制,非承壓太陽能熱水器已經無法滿足這些客戶的需求。太陽能熱水器的發(fā)展,必然和電熱水器一樣,承壓太陽能將會成為市場的主導。
當初,不少電熱水器制造商曾嘗試用不銹鋼焊接承壓內膽,但短短的幾年時間,不銹鋼內膽便淡出了電熱水器市場。究其原因,不銹鋼焊接時,焊接熱影響區(qū)往往會發(fā)生相變和成分偏析。在這些區(qū)域,水箱的耐壓和防腐能力被極大的削弱。由于絕大多數(shù)太陽能廠家都在使用不銹鋼水箱,這個的難題,限制了不銹鋼在電熱水器上的應用,也限制了眾多大小太陽能企業(yè)在承壓太陽能熱水器上的發(fā)展?,F(xiàn)在,幾大電熱水器廠家無一例外,均采用了搪瓷內膽技術生產電熱水器。國外使用此項技術制造熱水器的歷史可以追溯到二戰(zhàn)時期。經過60余年的發(fā)展,這項技術已經非常成熟并被市場廣泛認可。電熱水器的這些經驗對于太陽能熱水器水箱制造,尤其對于承壓式太陽能熱水器水箱的制造,無疑是有指導意義的。分體承壓式太陽能熱水器對水箱的要求非常高。首先,各地自來水的水質不盡相同,有些地區(qū)已經成了熱水器的雷區(qū)。其次,在極端情況下,承壓太陽能熱水器極限水溫會超過120℃,壓力可能超過10kg。資料顯示,在10kg壓力下75℃的熱水對鋼板的腐蝕速度是常壓下室溫自來水對鋼板腐蝕速度的20倍。大多數(shù)太陽能熱水器廠家都采用不銹鋼內膽。對于普通非承壓的太陽能熱水器而言,如果選用好的(當然也是貴的)板材,不銹鋼的水箱的確可以使用相當長的時間。但是對于承壓式的太陽能熱水器而言,不銹鋼水箱卻很難適應苛刻的使用環(huán)境。這種內膽已經讓很多推廣承壓式太陽能熱水器廠家和經銷商吃盡了苦頭。痛定思痛,很多太陽能熱水器的生產廠家,在研發(fā)承壓熱水器時已經將搪瓷水箱作為其標準配置。近,也有一些熱水器制造商采用復合材料來處理內膽。涂層的老化問題是防腐是否成功的關鍵。復合材料通常是一種高分子有機材料,其在常溫下能表現(xiàn)出各種非常優(yōu)異的性能,但是,其在高溫環(huán)境下的表現(xiàn)往往不盡如人意,其廣泛應用還需要技術的改進和市場的驗證。
太陽能熱水器廠家投入搪瓷水箱生產線,目前尚有兩大障礙:一、資金投入回報問題。北京有一家太陽能熱水器廠家曾經投入巨資引進搪瓷水箱生產線,幾年后,仍未能收回投資。二、搪瓷技術問題。國內廠家引入的搪瓷水箱技術,往往只是引入了設備,其搪瓷的關鍵技術,如瓷釉的配方等,還被相關公司壟斷。因此搪瓷水箱生產成本居高不下。眾多的電熱水器廠家?guī)缀醵加凶约旱奶麓伤渖a線,這些廠家完全可以成為太陽能熱水器廠家的水箱生產基地。目前,承壓太陽能系統(tǒng)中配置的水箱有兩個系。在南方沒有防凍要求的時候,太陽能系統(tǒng)中配置的水箱往往可以在電熱水器的基礎上,簡單增加與太陽能的循環(huán)口就可以了。這里,太陽能是否能被充分利用,熱水是否足夠,要求產品設計師對系統(tǒng)的設計、匹配、驗證、以及對安裝調試的嚴格把關。水箱本身的好壞,則要看水箱制造廠家的技術積累和工藝水平。在承壓系統(tǒng)里,用的更多的還是盤管水箱。應該說盤管水箱能有效地簡化太陽能熱水系統(tǒng)。這就提高了太陽能熱水系統(tǒng)的可靠性,拓寬了太陽能熱利用的可能性。在北方,用防凍液避免了夜間低溫對系統(tǒng)的損害;在陰雨地區(qū),輔助電熱或其他熱源,保證系統(tǒng)可以全天候提供熱水。通過盤管水箱,太陽能系統(tǒng)也能在提供熱水的同時用做采暖。盤管水箱的利用,帶來的不僅僅是產品的更新?lián)Q代,更是太陽能熱利用觀念上的變更。目前盤管水箱的技術也有很多種。其中,搪瓷內膽加搪瓷盤管是國際流行的做法,也是多年來被驗證的確實有效的一項技術。銅盤管因其成本和技術上的難點,正逐漸被取代。預計,不久的將來,鋼盤管水箱會成為太陽能熱水器的一個標準配置。
不銹鋼在太陽能熱水器中的應用