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太阳能搪瓷储热水箱“典型质量问题探讨”

A太阳能工程官微2018-06-21 15:52:32

太阳能搪瓷储热水箱典型质量问题探讨

江苏迈能高科技有限公司李杰、张雪松、刘予


1典型质量问题


1.1漏水


对于储热水箱而言,内胆漏水是致命问题。一旦出现漏水,首先影响到整套热水系统的使用,其次引发漏电等安全隐患,再次给用户造成经济损失。内胆漏水的主要原因有3个。


1.1.1搪瓷缺陷导致漏水


搪瓷缺陷是内胆漏水的起因,而搪瓷工艺不可避免地存在一些缺陷。减少搪瓷缺陷就能有效降低内胆漏水故障的几率。搪瓷缺陷主要表现为:厚薄不均、鳞爆、麻点、针孔、烧缩、烧生等。根据GMO迈能多年质量检验和应用实践表明:搪瓷层厚度必须控制在0.15~0.50mm之间,太薄则搪瓷层被快速侵蚀,太厚则搪瓷层易在使用中的“水锤”冲击下开裂爆瓷。


1.1.2阴极保护失效导致内胆漏水


搪瓷储热水箱在局部搪瓷不佳情况下,钢板会暴露在气体或水中,在压力和温度等作用下,就会出现腐蚀。腐蚀的主要形式是电化学腐蚀。水中的负离子和裸露在水中的金属形成两个电极,组成腐蚀原电池。因为金属的电极电位总比氧的电极电位低,且属于阳极,与电解质溶液间发生化学反应,反应电流越大,腐蚀越快。


为了防止搪瓷储热水箱内胆的腐蚀,必须设置阴极保护措施来弥补搪瓷涂层保护的不足。根据提供阴极电流的方式不同,阴极保护分为牺牲阳极法和外加电流法两种。镁牺牲阳极法属于牺牲阳极保护法,是将一种电位负的金属(如镁、铝、锌等)与被保护的金属结构物电连接,通过电负性金属或合金的不断溶解消耗,向被保护物提供保护电流,使金属结构物获得保护。外加电流阴极保护法是将低压直流电通过辅助阳极将保护电流传递给被保护的金属结构物,从而使腐蚀得到抑制。阳极镁棒则先于铁和水中的负价离子发生化学反应。鉴于各地水质问题,镁棒有可能在不到规定年限内就已消耗完,如图1。而如果镁棒选用不合适或者用户不定期更换镁棒,镁棒被消耗后水箱内壁就容易受腐蚀。


镁牺牲阳极法由于成本和安装的优势被广泛应用在搪瓷储热水箱中。镁合金的成分、重量以及镁阳极的安装位置等对搪瓷内胆的保护效果有决定性的影响。

图1镁棒在不到规定年限内就已消耗完


1.1.3设计和加工缺陷,内胆承受不了日常使用中的“水锤”冲击


搪瓷储热水箱内胆抗“水锤”冲击的能力与设计和加工密切相关。所谓的“水锤”现象,就是指水箱中的水在冷热更替或热水使用一开一关的过程中水流发生的突然变化,这导致压强产生大幅度波动,水流冲击水箱内壁,产生的一种严重水击现象。


设计因素——搪瓷钢板的厚度、屈服强度、内胆的直径以及封头/筒体的结构形式直接决定搪瓷储热水箱的抗压能力。


加工因素——焊接的方式、焊接的质量以及筒体的圆度等直接决定了搪瓷储热水箱的抗压能力的一致性。


1.2换热器与热源系统不匹配


1.2.1夹套换热面积及膨胀空间的不足


阳台壁挂夹套式储热水箱的夹层换热面积与换热效率、换热面积与总传热系数的关系式,符合y=aX2+bX+c,即:随着换热面积的增加夹层换热器的换热效率也随之增大;随着换热面积的增加夹层换热器的总传热系数也随之增大。夹层厚度超过一定值后对换热效率和总传热系数影响很小。


在夹层长度固定时,膨胀空间与换热面积形成互相制约的关系。膨胀空间不足则在极端条件下,夹层会因承受不住系统高压而损坏。


GMO迈能独特专利技术设计的夹层换热器,其长度与内胆筒身等长,夹层面积实现最大化,通过设计和验证,合理预留膨胀空间,保证系统稳定运行。而市面上很多的夹套内胆换热面积和膨胀空间却严重不足,影响换热效率和使用寿命。如图2所示。

图2市场上换热面积严重不足的夹套内胆


1.2.2搪瓷盘管换热器与系统不匹配


随着人们生活品质的提高,南方地区的供暖需求日趋旺盛。目前应用最广的是壁挂炉系统,该系统既提供采暖又提供生活热水,同时还有太阳能光热系统接口。适应这套系统的储水装置首推搪瓷双盘管储热水箱,且其搪瓷盘管换热器的换热面积必须足够大才能与壁挂炉匹配,否则壁挂炉频繁开停,既影响其效能发挥又缩短其使用寿命。


GMO迈能的双搪瓷盘管储热水箱是遵循德国的技术路线,上下搪瓷盘管换热器的换热面积与太阳能系统和壁挂炉系统完美配合。如图3所示。

图3GMO迈能高科的双搪瓷盘管水箱内部


1.3关键原材料以及零部件的质量水准低


1.3.1关键原材料的质量得不到保证


搪瓷专用钢板和普通钢板搪瓷的密着性能、保护电流等技术指标差异相当大。


目前国内太阳能搪瓷储热水箱使用的搪瓷粉关键指标是耐热水侵蚀性指标和卫生性能。电热水器的水温是可控的,一般不超过75℃,而太阳能热水器的水温是不完全可控的,有时水温会达到95℃甚至更高。在这种应用环境下,一些采用普通搪瓷粉的搪瓷内胆使用2年后钢板表面的搪瓷就消失了。优质搪瓷粉如福禄,优质搪瓷专用钢板如宝钢。如图4,图5所示。


图4优质原材料展示:美国福禄搪瓷粉

图5 优质原材料展示:宝钢专用搪瓷钢板


随着太阳能热水器行业发展,承压式搪瓷储热水箱以其使用舒适性的特点正在快速占领市场。然而在高速发展过程中暴露出了许多质量问题,这些问题已严重影响到整个行业的健康发展。随着太阳能产业的发展,重视质量将成为太阳能光热利用发展史上的一次革命!来源:中国太阳能产业资讯网


“太阳能光热”能干啥用?

1.太阳能与建筑结合应用;

2.太阳能采暖、制冷、热水综合联供应用;

3.太阳能工业热力应用;

4.太阳能农、牧、渔业应用;

5.太阳能海水淡化应用;

6.太阳能干燥应用;

7.太阳能饮用开水应用;

8.太阳能生活热水应用;

9.太阳能中高温蒸汽、热电应用;

10.太阳能其他综合应用。

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