搪瓷好坏决定搪瓷内胆储热水箱品质与寿命（二）
成本原因
中能索阳(北京)新能源科技有限公司(以下简称“索阳”)总经理申玉杰认为，太阳能采暖系统的成本与下面的因素有关：一是与采用的集热器产品有关。采暖设计时根据建筑和场地的不同，会选择平板、真空管、U型管等不同的集热器，造价不一样。二是厂家的格局不一样，给出的价格不一样。有的太阳能采暖项目为了赚钱，把价格提得很高。建筑面积不一样，太阳能采暖系统费用摊薄的程度不一样；有的项目是开发商为了出工程亮点，不计较费用。另外太阳能采暖系统的价格不透明，为捞一把就走的工程商留下了操作空间。
安装太阳能采暖系统增加的费用为200~400元/平方米，平均增加费用300元/平方米。造价是一般用户承受不了的。只有真正有钱的人，就图一片蓝天，不喜欢燃煤取暖污染大，可以考虑安装。索阳到2014年为约10万平方米建筑面积安装了太阳能采暖系统。
天普新能源科技有限公司(以下简称“天普”)技术支持部王亚龙工程师认为，目前太阳能系统的初期投资比较大，对于2000平方米以上的大型建筑造价300元/ 平方米(不包含末端取暖设施)。对于一般的用户，建筑面积在100~200平方米，造价在500元/平方米(不包含末端取暖设施)。普通的用户北京冬季4个月采暖期，大约燃煤费用3000元，所以说太阳能采暖一次性投资还是比较大。造成投资较大的主要原因：一方面是需要摆放足够的集热器，另一方面需要较大的蓄热系统。
成本回收周期
申玉杰认为，太阳能采暖系统能够收回成本的需要时间与相比较的独立采暖方式有关，与燃气采暖方式比需要8~10年，与电采暖方式比需要5~6年。北京的常规能源采暖期是4个月，安装了太阳能采暖系统的话，将采暖期向前后延长为5个月，收回成本的周期可以缩短。
王亚龙举例说，由天普设计并施工的大兴刘家铺“无煤村”改造工程，每户投资8万元，既实现全年的热水和冬季采暖，还可以夏季制冷。节省了热水设备、制冷设备的投资，基本上可在4~5年收回成本。对于如何降低工程成本我们认为，单纯的利用太阳能进行采暖，一次性投资比较大，设备利用率低，成本回收期长；如果将太阳能和其他能源结合比如地源热泵，可适当的减少集热面积，也省去了蓄热系统投资，同时还可实现制冷、采暖、热水三联供，既提高了生活品质，又降低了工程成本。
集热与采暖面积的配比
申玉杰认为，太阳能采暖集热面积与采暖面积配比的确定与太阳能贡献率和全年使用要求有关，不宜只是强调冬季采暖。只是强调冬季采暖配比取1：3比较好；关注全年太阳能利用，别墅配比取1：5比较好，多层住宅配比取1：8比较好；配比的确定与太阳能采暖系统产品类别有关系，类别不同，比值不同。
王亚龙认为，太阳能采暖系统集热面积过小，担不起储热供热的任务；过大会使造价提高，资源浪费，因此要合理配置集热器面积，根据理论推导并结合我们的实际经验，对于太阳能跨季采暖系统，即春、夏、秋季等非采暖季节收集储存太阳热能，冬季使用。在这个系统中，所需太阳能集热器的面积最小，是采用短期采暖方案的集热器面积的一半，即集热面积：建筑面积=1：6。但在实际上长期储存过程中既存在热损失，也存在由阴雨天造成的集热能力降低或丧失，这些因素必须在设计集热面积时考虑到。
农居太阳能空气集热采暖简介
北京九阳实业公司(以下简称“九阳”)总经理杨德山认为，研究适合于广大农村经济条件、可以达到基本的供热需求的可再生能源系统是可再生能源行业所面临的一项重要课题。杨德山介绍说，2011年1月5日~28日九阳的“幕墙太阳能及超低温空气能冷热机组供热/制冷示范项目”示范并试验了一种幕墙式太阳能集热器，对太阳能供热系统、低温空气源热泵采暖/制冷系统进行了示范及研究，项目结果表明在众多的可再生能源应用形式中，太阳能空气集热器供热系统为性价比较佳、适合于农村应用推广的型式。项目的实验结果将对农村中太阳能空气集热系统采暖的可行性提供有价值的参考。
在项目的低温热泵辅助系统中，太阳能承压水箱与低温空气源热泵串联，当太阳能承压水箱的出水温度未达到设定供暖温度需求时，低温空气源热泵自动运行，提升出水温度，满足建筑物的正常供暖。当承压水箱的出水温度(即热泵的进口温度)达到设定值时，热泵机组自动停止。
项目测试时间为北京地区最冷月，在此条件下，室内温度最高可升至25.6℃，采暖时间段内，室内平均温度18℃以上，室内人员感觉较舒适，可满足采暖设计要求。该项目设计的系统在非采暖季可提供充裕的生活热水，进一步达到节能减排的目的。
项目测试表明：综合考虑经济性和采暖效果，集热器面积与建筑面积配比数值1:4 较合理。该项目一个采暖季运行费用约为0.75元/ ㎡(建筑面积)，运行费用较低，该项目设计的系统较适用于不需要24h供暖的建筑。
杨德山介绍说，幕墙集热器因采用了背板保温和太阳能利用功能，可有效地减少建筑对常规不可再生能源的消耗。
避免误区
申玉杰认为,目前有一些太阳能采暖方案没有考虑全面，方案模式化，到哪里都套用。太阳能采暖方案要多种多样，区别不同背景设计不同的方案，可以确定一些规则，但具体方案不应一个模式；没有最好的方案，只有适合的方案。在多能源互补采暖系统中太阳能处于备用热源地位，不是采暖热源的主力军。不能为了签单，故意回避太阳能采暖效益的实情，以免在使用中与用户期望不符造成用户投诉。不要为了签单把太阳能采暖说得天花乱坠；太阳能采暖项目是否上马要考虑经济效益与社会效益的平衡，不是一味越多越好，要恰当；设计时要考虑全年情况，不能只考虑冬季的采暖需要。
太阳能采暖方案的确定与建筑形式有关，与用户需求有关；与投资造价有关。不应该企图用一个方案套用所有的情况。要弄清客户需求，确定太阳能贡献率要合理。客户采购太阳能采暖的需求最终要回归理性。不要过分掩盖利弊，以免造成结果与客户预期偏差太大。要把利弊摆清楚，建议用户综合衡量。
2.2 搪瓷密着对于搪瓷内胆储热水箱的意义
搪瓷密着性对于搪瓷内胆储热水箱使用寿命意义重大，受压状态下的搪瓷密着性的好坏将决定搪瓷内胆储热水箱寿命的长短。搪瓷层和内胆钢板的抗拉强度、抗压强度、延伸率、线性膨胀系数、张性模数存在很大差异，作为承压载体，钢板层抗压的韧性越强越好，而作为钢板和水的隔离层，搪瓷层最主要的作用在于阻止水中负离子和金属正离子的化学反应，避免钢板层被腐蚀穿孔。搪瓷层脆性大，如果密着性不好，在加压的状态下或者稍微遇到外界压力的撞击，搪瓷层就很容易龟裂、爆瓷，从而失去对钢板层的保护作用。
电热水器以及分体式太阳能、空气源热泵热水器内胆均承压，在热水加热过程以及冷却过程中，内胆均承受着一个循环压力，从而造成连续不断的整体微变形。水箱内胆在这个过程中的一张一收的动态变化，虽然微小，但对搪瓷密着性能是一种考验。越是温差巨大，这种变形就越厉害，对搪瓷密着性的要求也越高。
2.3 搪瓷密着的影响因素
影响搪瓷密着性能的因素比较多，其中使用的原材料和加工技术与工艺占主导。搪瓷内胆主要的原材料无外乎钢板和搪瓷粉。市面上有上百甚至上千的钢材种类，而各钢铁厂家技术与工艺又大相径庭，目前适合于搪瓷内胆的多为宝钢、梅钢等厂家生产的搪瓷专用钢板，而真正能满足搪瓷内胆性能要求的是宝钢和搪瓷内胆储热水箱厂联合技术攻关的新型多能源搪瓷专用钢板，这种钢板对于膨胀系数的要求极高，几乎和搪瓷层的膨胀系数一致，且具有很高的屈服强度。搪瓷粉的选择如下文3.2 阐述。
焊接、喷砂以及搪瓷等工艺水平对搪瓷密着性能影响巨大。焊接前需要对内胆钢板进行前处理，它其实是将钢表面的杂物、防锈剂以及氧化物等加以清洁，保证搪瓷质量。高温高压喷淋脱脂和喷砂是目前较为理想的方式，它摒弃了传统酸洗化学法，有效地解决了酸洗对搪瓷密着度的不利影响，消除了此过程所产生的废水对环境的污染。在焊接成型阶段，一般而言需要从焊接技术参数(如电流、电压等)、焊接环境等方面进行考虑，迈能柔性数控卷圆和红外线定位焊接技术是国内领先的两项工艺，高水准的自动化焊接避免了内胆内表面在搪瓷前出现裂缝、尖角以及毛边等缺陷。搪瓷阶段工艺要求如上文1.3 阐述。
3 沸水失重
3 .1 沸水失重的相关标准要求
搪瓷属于硅酸盐，在高温水中会缓慢溶解、变薄，即沸水失重。搪瓷层虽然能够隔绝水与钢板层的接触，但是水对搪瓷层也是有腐蚀的。腐蚀的速度随温度的上升而增加。从物理原理来看，搪瓷层在长期的高温下溶解、变薄，从化学原理上，它其实是瓷层中的碱离子与氢离子交换的化学变化过程。
QB/T2590-2003规定(见图3沸水失重试验)，在试验装置内注入450mL试验溶液(电导率≥1Ms/m 的去离子水)，液面应在加热器上边缘以上，离玻璃筒下边缘约高95mm开始沸腾后，调节控温装置，使回流冷凝管滴下溶液的速度控制在30滴/min~50滴/min。制件进行两次504h(21天)的热水侵蚀试验，试验溶液第一天至第五天，每24h更换一次，第六第七天连续试验不用更换，第二周第三周重复第一周程序更换试验溶液。试验最终以第二试验阶段单位面积的算术平均值作为整个试验评估依据。德国搪瓷标准也有相关的检测标准，试验步骤基本一致，最终在第二次检测完成后计算出搪瓷制件的搪瓷损耗平均值，并规定平均损耗值≤3.5g/ ㎡.
3.2 沸水失重对于搪瓷水箱的意义和影响因素
硅酸盐如果不断地受到侵蚀溶解，搪瓷层将逐渐变薄，使用时间一长钢板层就越容易暴露，和水接触，从而被腐蚀穿孔，造成漏水。由于硅酸盐的溶解受温度的影响大，温度越高搪瓷层的溶解速度就越快，温度上限越高的应用环境对搪瓷内胆性能的要求越高。这也是为什么搪瓷内胆储热水箱首先应用到电热水器中，然后再慢慢地推广应用到太阳能热水系统。太阳能热水器受自然条件的影响明显，当阳光充裕的时候，尤其在炎热的夏天，集热器会不停地将吸收到的热量传递到水箱，如果温控不好，水箱中的水可能会加热到80℃以上甚至达到100℃。这样的高温环境将会加剧沸水失重，从而缩短水箱的使用寿命。因此，抑制搪瓷损耗，延长搪瓷内胆储热水箱使用寿命的主要办法有：1)强化搪瓷内胆内部的温度控制；2)提高搪瓷内胆焊接以及搪瓷工艺水平，尽量减少搪瓷缺陷；3)保证搪瓷层的均匀度。4)完善搪瓷配方。
搪瓷配方是影响沸水失重的主要因素。美国福禄是国际著名搪瓷粉的生产厂家，他们为很多国际电热水器巨头提供搪瓷粉，并和迈能高科联合开发了多能源搪瓷保密配方，其搪瓷层的耐沸水失重率明显低于其他搪瓷釉料的制件，非常适合太阳能等高温热水系统。
4 结语
瓷层厚度、密着性以及耐沸水失重，这是检测搪瓷内胆储热水箱搪瓷性能好坏的3个主要指标，除此之外，搪瓷内胆储热水箱的耐酸、耐碱腐蚀、抗温急变等性能也是重要的衡量标准。而影响搪瓷内胆储热水箱整体使用寿命的并非只有搪瓷性能，水箱的抗脉冲压力次数指标直接反应搪瓷内胆储热水箱的使用寿命，另外搪瓷内胆结构的设计、水箱应用环境的水质特点以及用户对于水箱的保养意识对水箱使用寿命也有一定影响。
