浅析太阳能专用导热介质及性能与优劣衡量

《浅析太阳能专用导热介质及性能与优劣衡量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、浅析太阳能专用导热介质的性能与优劣衡量济南鼎隆化工科技有限公司田胜军山东力诺瑞特新能源有限公司马保林近年来随着世界能源价格的不断上涨和全世界环保意识的增强，面对严峻的节能减排形势，我国正在大力发展和利用清洁的可再生资源，太阳能热水器与建筑一体化是一个极为重要选项。结合我国的实际情况，城镇化过程中高层建筑的兴建是应对我国人口众多和土地紧张的重要举措，从而带动了壁挂式太阳能热水器的蓬勃发展，近几年来随着平板式太阳能热水器的技术提高和成熟，国内平板太阳能行业进入了高速发展期，年均增长率同比增长在50%以上。据上所述，相关的配件及原料需求量大增，其中壁挂式

2、太阳能专用导热介质作为影响热水器热效率的关键环节却被众多壁挂式太阳能热水器生产厂家忽视，简单的拿汽车防冻液加注到系统中，这样会带来诸多隐患（具体内容请见《不同体系导热介质的对比》）。目前关于太阳能专用导热介质没有国标或者行业标准可参考，本文结合2009版《美国供暖制冷与空调工程师学会手册》将对太阳能专用导热介质所应具备的性能和产品的优劣衡量标准进行简要分析，以期能引起行业内有识之士关注和重视。1、对环境友好出于环境保护和对人身安全的考虑，对环境友好这一特性是对导热介质的最基本要求，这包括两方面的要求：一方面是产品必须环保，对外界环境不会造成污染或者

3、不利影响，比如配方中尽量避免使用磷酸盐以免造成水资源的富氧化；另一方面是产品必须安全无毒，作为与人们日常生活密切相关的产品，万一泄漏时不能危害人的身体，这就要求生产导热介质的原料做到无毒或者低毒，因此配方中不得含有铬酸盐、亚硝酸盐等剧毒物质。该项性能的衡量指标应该符合LD50>22000mg/kg（大鼠经口）。2、适宜的抗冻剂防冻性能是导热介质的基础指标，与该项指标密切相关的是抗冻剂，抗冻剂是指能溶于水中而又能降低水的冰点物质，这些物质主要分为无机盐和有机醇两大类：无机盐类比如氯化钠、氯化钙等等，该类溶液缺点是冰点降低有限，更严重的是具有很大的腐蚀

4、性，不适于太阳能系统使用。有机醇类包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、甘油和其它低碳多元醇，其中由于甲醇和乙醇沸点和闪点都太低，易挥发，热稳定性和抗冻能力也较差；甘油作为抗冻剂时浓度高、粘度大、泡沫多等缺点也限制了其应用，因此生产中不宜采用甲醇、乙醇和甘油；乙二醇和丙二醇是最适宜的两种抗冻剂，其中由于丙二醇无毒的特性，目前丙二醇体系的水溶液是欧美等发达国家应用最广的采暖、制冷以及空调等专用的制冷剂。目前，市面上有针对汽车防冻液的冰点测定仪，该种仪器是利用光学原理对防冻液中乙二醇含量进行测定，误差较大，对于其他体系或者非纯乙二醇型防冻液的冰点无法测量，因

5、此，科学的冰点测定方法如下：将产品试样45ml注入试管中，装好螺旋搅拌棒和低温标准温度计，并用软木塞塞好，置入制冷器的冷阱中，试管底部距冷阱底面不少于20mm，接通电源，将制冷温度调至所需数值，即可测定冰点。3、长效性能导热介质应用于壁挂式太阳能闭式循环系统内有其特殊性，不可能像汽车防冻液那样一两年内就要更换，必须做到8-10年内不会变质和各种性能的衰减，亦即产品要具备长效性。本性能的测定可以通过保持高温下（180℃）三个月的方法进行加速氧化、酸化实验，测定导热介质各种性能的变化和衰减情况以衡量产品是否具备长效性能。4、缓蚀性能该性能是衡量导热介质

6、优劣的主要指标之一，壁挂式太阳能热水器的闭式循环系统金属材质为碳钢和黄铜，因此，导热介质应该针对性的对这两种金属长效缓蚀，并不能像汽车防冻液那样针对多种金属进行全面的短效缓蚀，从技术的角度来讲就是集中优势兵力解决好关键问题。参考美国材料与试验学会（ASTM）的试验方法，该性能的检测方法如下：将平板式太阳能热水器闭式循环系统中常用的四种金属黄铜片、紫铜片、304不锈钢片和碳钢片（25cm×5cm）浸泡在导热介质中，在88℃下不断通空气336小时，试验结束后，测定试片的重量变化，观察试片及导热介质的外观变化，质量损失应≤10mg/片。5、阻垢性能导热介

7、质在长期运行过程中必须要做到不能产生污垢，否则，污垢沉积在管道内或夹套壁上，造成三个弊端：首先管道变窄阻力增大，导致导热介质流速降低影响换热效率；其次水中的各种离子以盐类或碱类形式附着在金属表面，增加了锈蚀的风险；最后金属表面沉积一层黄白色水垢后，影响金属的导热效果，降低导热效率。碱性条件下，水中的垢常有含Ca2+、Mg2+的CaCO3、MgCO3及Mg（OH）2沉淀，也有Ca2+、Mg2+、Na+的氯盐，还含有Ca2+、Mg2+的硫酸盐、硅酸盐等。因此要提高导热介质的阻垢性能可从两方面入手：一是配制溶液时使用去离子水，降低Ca2+、Mg2+在水中

8、的含量是阻垢的最直接的途径，其硬度要控制在15ppm以下，同时也要控制水的电导率（减少水中电解质的含量）；二是添加适宜的阻