1背景 平板太陽能熱水器經(jīng)過了幾十年的發(fā)展,技術已經(jīng)更趨成熟和完善,并具備了其它類型太陽能所不具備的優(yōu)勢特點,例如特別適合與建筑一體化要求得等?？v觀世界太陽能市場,其實始終是以平板太陽能熱水器為主導產(chǎn)品,90%以上的太陽能熱水系統(tǒng)都采用平板太陽能集熱器。為了積極參與國際競爭,開拓國內(nèi)高端市場,我們必須重視平板太陽能熱水器的研究與開發(fā),提高我國太陽能熱利用的技術水平和國際化水平. 2保溫材料現(xiàn)狀 要想提高平板太陽能集熱器性能與質(zhì)量,可以從很多途徑入手。下面我想就平板太陽能集熱器的保溫材料來談談如何提高太陽能集熱器的性能與質(zhì)量 平板太陽能集熱器中保溫材料的作用主要是用來減少集熱器向四周環(huán)境散失熱量,以提高集熱器的效率。所以對它的要求主要是保溫性能好,即材料的導熱系數(shù)小,不吸水。底部保溫層一般3~5厘米厚,四周保溫層的厚度為底部的一半。 目前平板太陽能集熱器的保溫材料常用的有巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂等。但在實際應用中,這些材料都出現(xiàn)了不同的問題。 聚苯乙烯在溫度較高(高于70℃)時會收縮,因此在使用它作保溫材料時,往往在它與吸熱板之間先放一薄層巖棉或礦棉。而聚氨酯使用時溫度也應長期低于100℃。 巖棉、礦棉雖然使用溫度很高,但保溫性能有限,導熱系數(shù)一般為0.045 W/(m.k)。遠低于聚氨酯導熱系數(shù)為0.023 W/(m.k)。而且?guī)r棉、礦棉等材料所含有的纖維會給生產(chǎn)和施工的人員的呼吸系統(tǒng)、皮膚及眼睛粘膜等帶來危害。而且年久報廢后的脫落的纖維漂浮在空中也會對人體造成傷害。 聚氨酯面臨的問題除了上述的使用溫度外,還有環(huán)保方面的無氟發(fā)泡技術。雖然現(xiàn)在一些廠家已經(jīng)取得無氟發(fā)泡技術成果,但由于投資及技術問題,目前也只是部分具有強烈社會責任感的且有實力的企業(yè)在研發(fā)及使用這些技術。而且國家將來對太陽能行業(yè)的環(huán)?？隙〞絹碓街匾?。 由此可見,目前平板集熱器所使用的保溫材料都存在著一定的問題。這些問題肯定會對平板集熱器的使用壽命及性能質(zhì)量等方面產(chǎn)生不良影響。 3酚醛泡沫及其應用優(yōu)勢 那么有沒有一種保溫材料能同時克服上面巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂各種材料出現(xiàn)的各種問題呢? 被稱為第三代新興保溫材料的酚醛泡沫是一個很好的選擇。酚醛泡沫(Phenolic Foam, 簡稱PF),是以酚醛樹脂和乳化劑、固化劑、發(fā)泡劑及其它助劑等多種物質(zhì),經(jīng)科學配方發(fā)泡固化而成的閉孔型硬質(zhì)泡沫塑料。由于其極低的導熱系數(shù),保溫性能好,被譽為保溫**。 八十年代國外科學家通過酚醛樹脂及其制品的研究,發(fā)現(xiàn)它們具有突出的難燃性、低煙、低毒性能(即FST特性)和優(yōu)異的耐熱性。九十年代以來包括酚醛泡沫在內(nèi)的酚醛復合材料得到很大發(fā)展,在各個領域開始應用。在我國,酚醛泡沫塑料目前已經(jīng)在中央空調(diào)系統(tǒng)、輕質(zhì)保溫彩鋼板、房屋隔熱材料、石油化工管道等領域大量成功應用。 如果平板集熱器采用酚醛泡沫作為保溫材料,將會有如下優(yōu)勢: 3.1 提高熱效率,能將集熱器背部和四周的傳導換熱損失降到**程度。酚醛泡沫具有極低的導熱系數(shù),一般為0.023W/(m.k)。實際應用時,以底部保溫層厚度50mm為例,計算保溫層的傳熱系數(shù):酚醛泡沫的傳熱系數(shù)為:0.46 W/(㎡·K),玻璃棉的傳熱系數(shù)為:0.9 W/(㎡·K)。即每m2一小時,酚醛泡沫可以比玻璃棉減少0.35W的熱量損失,熱損失減少近40%。(傳熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1℃,1小時內(nèi)通過1平方米面積傳遞的熱量。) 3.2 提高集熱器的使用壽命及質(zhì)量穩(wěn)定性。酚醛泡沫的使用溫度非常廣,酚醛泡沫在-196℃到180℃(允許瞬時溫度200℃)范圍內(nèi)均可使用。且有較好的熱穩(wěn)定性,幾乎沒有明顯的收縮(變化率