不锈钢和搪瓷是目前太阳能热水器制造企业广泛使用,并得到市场普遍认可的水箱内胆材料。由于具有不同的材料性质和优势,前者主要应用于家用非承压式太阳能热水器,后者则主要应用于承压式太阳能热水器。大部分企业产品都采用不锈钢内胆时,皇明太阳能集团有限公司最近研发出一种新型内胆材料——纳米PP。“我们采用纳米PP内胆的太阳能热水器已经售出10万台,至今还没收到过水箱漏水的反馈。”皇明技术开发部部长张立峰对这种新型材料信心十足。
目前,家用非承压式产品占据了中国太阳能热水器市场的较大份额,而大多数企业都选用食品级不锈钢304作为水箱内胆材料。但是,不锈钢内胆仍存在一些无法回避的问题。“不锈钢内胆必须经过氩弧焊、端盖电阻焊等工序才能加工成型,而焊缝就成为不锈钢内胆的弱点。”张立峰解释说,这主要是因为焊接过程需要经过高温处理,焊料熔融并在空气中冷却,焊缝处又经历了一次金属重结晶,就相当于对不锈钢又进行了一次热处理,焊缝的金属组织和性能发生很大变化,因此成为最容易发生腐蚀的区域。同时,由于用于制造内胆的不锈钢并不厚,在采用手工焊接和电阻焊的情况下,会出现过焊情况,过焊的地方最容易发生腐蚀,导致水箱漏水。
近年来,太阳能热水器农村市场发展较快,特别是家电下乡政策实施后,农村市场的增长速度明显加快。中国农村用水条件较差,多数依靠井水或地下水,且各地水质酸碱度不一。据了解,太阳能热水器是一个光照辐射自然循环加热的装置。当受到光照时,光转化成热,使水不断升温,水箱内胆大部分时间都处于对流传热的动态过程中,这也是一个加速腐蚀的过程。“如果水质较差,水中的氯离子浓度较高,就更容易加速腐蚀。”张立峰说,太阳能热水器水箱内的水温经常可以超过80℃,而当水温超过60℃,氯离子的活性就会大大增强,对金属的腐蚀性也更强,更易出现内胆结垢、腐蚀等现象。
“任何金属材料或多或少存在电化学反应,而塑料不具有这样的反应机理,纳米PP内胆克服了金属材料在这方面的缺陷。”张立峰说。据了解,纳米pp是一种有机化合物,它将通用级材料和纳米级材料相结合,具有较高的耐腐蚀性和稳定性,可以更好地保证太阳能
热水器的寿命。
据张立峰介绍,纳米PP内胆与不锈钢内胆的制造成本基本相同,但是制造工艺更加复杂。由于能够做到整体成型,内胆的可靠性也得到相应提高。据了解,皇明纳米PP内胆的研制始于同GE塑料工艺部门的合作。“但是最后提出的解决方案比较复杂,涉及到多个工艺,难以实现量产,所以在合作结束后,皇明又与其他工程塑料厂家进行了半年的合作研究,才最终研制成功。”皇明的纳米PP内胆已于2008年底实现量产,并实现全过程的自主制造。
“除了东北地区外,其他地区的纳米PP内胆太阳能热水器的试推广工作已经基本完成。”张立峰说,纳米PP内胆太阳能热水器首先在山东一些水质较差、内胆退换率比例高的地区试用,然后向全国推广。目前,纳米PP内胆主要配备在中小容积的太阳能热水器中。
“大容积内胆的研发还在进一步探索的过程中,主要是受到设备产能的限制。”