太阳能搪瓷内胆储热水箱问题和技术探讨
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1典型质量问题
1.1漏水
对于储热水箱而言，内胆漏水是致命的质量问题。一旦出现漏水，首先是影响到整套热水系统的使用；其次水箱内胆漏水还会存在漏电等安全隐患；再次漏水还会对用户造成经济损失。
内胆漏水的主要原因有3个。
1.1.1搪瓷缺陷导致漏水
搪瓷工艺不可避免地存在一些缺陷，搪瓷缺陷是造成搪瓷内胆水箱漏水的起因。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（如图2）、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0.15mm～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。
搪瓷缺陷引起的腐蚀导致漏水见图1：
搪瓷表面的厚薄不均见图2：
1.1.2阴极保护失效导致内胆漏水。
搪瓷内胆储热水箱在局部搪瓷不佳的情况下，钢板会暴露在气体或水中，在受到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，所以金属是阳极，遭到腐蚀。这种金属与电解质溶液间发生化学反应，反应电流越大，腐蚀越快。
为了防止搪瓷内胆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。牺牲镁阳极法是将一种电位更负的金属（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经消耗完，如图3。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内胆储热水箱中。镁合金的成分、质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。
镁棒在不到规定年限内就已经消耗完（见图3）：
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
搪瓷内胆储热水箱内胆抗“水锤”冲击的能力与设计和加工密切相关。所谓的“水锤”现象，其实就是指水箱中的水在冷热更替或者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。
设计因素———搪瓷内胆用钢板的厚度、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内胆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内胆储热水箱抗压能力的一致性。
2换热器与热源系统不匹配
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。
市场上的换热面积严重不足的夹套内胆见图4：
2.2搪瓷盘管换热器与系统不匹配
随着生活品质的提高，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见图5：
3关键原材料以及零部件的质量水准低
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后密着性能、保护电流等技术指标差异相当大。
目前国内太阳能搪瓷内胆储热水箱使用的搪瓷粉的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（见图6），优质搪瓷专用钢板如宝钢（图7）。
3.2关键安全零部件要以安全可靠为首选
安全是消费者选择热水器产品的首要考量标准。太阳能热水器主热源是太阳，辅助热源多选用电加热，电加热器的漏电、干烧以及过温等安全问题不仅会对用户人身造成伤害，还直接损坏热水系统。因此，电加热器和工作温控器、保护温控器的选择相当重要。
4技术性能指标设置建议
结合行业现阶段的发展状况，参考其他行业以及国外相关的标准要求，下文就几类热水器的热水出水率、保温性能、承压性能等技术指标，将现行产品标准要求和市场领先水平进行对比，得出对正在制定的太阳能搪瓷内胆承压储热水箱行业标准技术指标的设置建议，从而促进太阳能搪瓷内胆储热水箱行业的标准化、规范化。
4.1热水出水率（见表1）
4.2保温性能（见表2）
4.3承压性能（见表3）
4.4对太阳能搪瓷内胆储热水箱的其他建议
4.4.1换热器的性能要求（见表4）
4.4.2搪瓷性能要求（见表5）
5技术发展趋势探讨
5.1应用领域的延展
目前，随着热水器市场的兴起，原本单一的能源利用以及单一的热水使用需求已不再是未来的市场发展趋势。一种以太阳能、空气能以及天然气等能源有效组合的多能源集成系统逐渐受到市场青睐。这种多能源集成系统一方面是多种能源的有效利用，一般优选太阳能、空气能等可再生能源为主能源，辅助使用天然气等清洁能源；另一方面是满足多样化需求，如采暖+制冷生活热水的三联供系统。这也意味着太阳能搪瓷内胆储热水箱的应用领域在不断延伸，拓宽到了热水、采暖以及制冷等领域。
5.1.1多能源热水器
顾名思义，多能源热水器利用多种能源进行热水供应。一般而言有两大方式：一个是太阳能热水器+燃气热水器组合而成的太阳能+燃气热水系统（图8），另一个是太阳能热水器+热泵热水器组合而成的太阳能+热泵热水系统（图9）。这两套系统均以太阳能为优选能源方式，产品更节能，使用起来更舒适。
5.1.2承压式平板一体机
承压式平板一体机专门针对别墅、度假村、单体独栋建筑以及低层平顶建筑而设计，和传统非承压真空管太阳能热水器有着本质区别，是其升级换代的产品。
承压式平板一体机见图10：
5.2产品配置变化
针对现有太阳能搪瓷内胆储热水箱产品应用特点的不同厂家会进行不同程度的改进和革新，并不断尝试提升产品配置促进产品更新换代，满足用户各方面需求。
5.2.1阳台壁挂用储水箱趋向配置外置强制循环泵
现有阳台壁挂产品的储水箱安装在阳台上，离用水点较远，满足不了用户舒适性需求。因此GMO迈能微控·智循环阳台壁挂系统（图11）对现有阳台壁挂系统进行改进，在原有太阳能阳台壁挂系统基础上配置强制循环泵。这种微控·智循环系统既鉴了外置式交流循环泵太阳能阳台壁挂热水系统的技术优势，同时又避免了交流循环泵的运转高噪声和高功耗。系统安全可靠，维修方便，解决了传统交流泵的“大马拉小车”的匹配问题，同时，储热水箱放在厨房间、卫生间，接近用水点，更贴近用户的使用需求。
微控·智循环阳台壁挂系统见图11：
5.2.2铜盘管换热器被搪瓷盘管换热器替代
搪瓷盘管换热器（图12）与铜盘管换热器相比，在换热效率上它大约是铜盘管换热器的一半，但设计时增加搪瓷盘管的长度，加大其管径，搪瓷盘管的换热能力也可满足系统需求。搪瓷盘管降低电化学腐蚀方面具有无可比拟的优势。
5.3关注焦点理念变化
5.3.1卫生、节能、环保
欧盟对热水器等家电产品在RoHS、PAHs、WEEER、EACH、ErP方面有管控要求，我国也已经在卫生、环保、节能等方面出台类似的要求。
5.3.2用户舒适性的追求
随着生活水准的提高，用户对热水器的要求从原来节能优先向舒适优先转变。如果我们一味强调太阳能免费能源，这容易给消费者造成误解，为节能而忽略了舒适性，消费者就会认为太阳能热水系统不好用。因此，舒适度是我们这些节能产品满足消费者的首要诉求点。
5.3.3由储水箱延伸至提供热水系统解决方案
储水箱是热水系统中的一个基点，要使储热水箱的应用领域愈加广泛，则需从热水系统解决方案的高度来为用户设定。如果仅仅局限于储热水箱的研发、设计以及生产，而忽视其系统应用的匹配性以及建筑应用环境的和谐性，那么这种以产品论产品的储热水箱必定是一款失败的产品。
未来搪瓷内胆储热水箱的技术发展趋势必然是从建筑设计出发来研究产品，真正从建筑节能的角度出发，以提供系统解决方案为基本要求来进行产品的开发。
