太陽能承壓系統(tǒng)成為中高層建筑、別墅等主流趨勢，太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱產(chǎn)品發(fā)揮著換熱、儲(chǔ)熱、輔熱等核心作用，其性能等直接影響系統(tǒng)的使用效果。本文主要分析太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱耐脈沖壓力、儲(chǔ)熱性能、搪瓷耐熱水侵蝕、熱水輸出率、熱交換效率等核心關(guān)鍵指標(biāo)，以及太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱生產(chǎn)過程中的前處理工藝、焊接工藝、盤管內(nèi)外涂塘工藝、整體涂塘工藝等關(guān)鍵工藝提升方向。

　　在國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的推進(jìn)與強(qiáng)制性太陽能安裝政策推動(dòng)下，太陽能承壓系統(tǒng)已經(jīng)普遍在中高層建筑、別墅等領(lǐng)域應(yīng)用，太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱產(chǎn)品發(fā)揮著換熱、儲(chǔ)熱、輔熱等核心作用，其性能等直接影響系統(tǒng)的使用效果。但是由于標(biāo)準(zhǔn)的不完善以及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)格，已經(jīng)安裝到項(xiàng)目中的很多儲(chǔ)熱水箱出現(xiàn)諸多問題，嚴(yán)重阻礙太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱行業(yè)乃至整個(gè)太陽能熱利用行業(yè)的發(fā)展。本文重點(diǎn)針對太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)以及生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝提升方向提出分析。

　　1太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱關(guān)鍵性能指標(biāo)提升分析

　　1.1耐脈沖壓力性能指標(biāo)

　　耐脈沖實(shí)驗(yàn)是影響儲(chǔ)水箱使用壽命的核心指標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28746-2012《家用太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水箱技術(shù)條件》第7.8條規(guī)定:封閉式儲(chǔ)水箱在經(jīng)過8萬次脈沖壓力試驗(yàn)后，儲(chǔ)水箱焊縫應(yīng)無滲漏，應(yīng)無明顯變形和開裂。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28745-2012《家用太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水箱試驗(yàn)方法》第5.9.2條規(guī)定：按照額定工作壓力的15%到100%±5%之間的數(shù)值交替、循環(huán)次數(shù)8萬次。國內(nèi)額定工作壓力正常為0.7MPa。

　　以上標(biāo)準(zhǔn)參考了國家電熱水器水箱的標(biāo)準(zhǔn)要求。電熱水器使用溫度可控，基本不會(huì)超過65℃。而太陽能儲(chǔ)熱水箱受氣溫、安裝地區(qū)、系統(tǒng)配置影響，水溫升降幅度較大。尤其是水溫超過65℃后，增強(qiáng)了氯離子活性，內(nèi)膽將會(huì)加速腐蝕。溫度的變化也對內(nèi)膽膨脹穩(wěn)定性提出了更高的要求。太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱目標(biāo)的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏低。由澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)和新西蘭標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)聯(lián)合頒發(fā)的澳洲標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS4692.1:2005《電熱水器能量消耗、性能與通用要求》中規(guī)定：按照額定工作壓力的15%±5%到100%±5%，脈沖次數(shù)為25~60/min、總的壓力脈沖次數(shù)為25萬次。

　　國內(nèi)企業(yè)宣傳時(shí)屢次刷新脈沖試驗(yàn)次數(shù)，從8萬次到10萬次、16萬次、25萬次乃至30萬次，值得注意的是，僅從次數(shù)無法判斷性能優(yōu)劣，應(yīng)該建立在統(tǒng)一的測試壓力標(biāo)準(zhǔn)上。要保障產(chǎn)品質(zhì)量過硬、壽命有保障，國內(nèi)水箱企業(yè)要在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上向國際標(biāo)準(zhǔn)看齊靠攏。具體可分兩步走，dy步：額定工作壓力低于0.8MPa，按照0.8MPa的15%±5%-100%±5%進(jìn)行壓力試驗(yàn)，不低于8萬次;額定工作壓力超過0.8MPa，按照額定工作壓力的15%±5%-100%±5%進(jìn)行壓力試驗(yàn)，不低于8萬次。第二步:著手提高標(biāo)準(zhǔn)到澳洲標(biāo)準(zhǔn)“0.9MPa，25萬次”遞進(jìn)。

　　1.2儲(chǔ)熱性能指標(biāo)

　　儲(chǔ)水箱的平均熱損因數(shù)決定著儲(chǔ)水箱儲(chǔ)熱性能。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28746-2012《家用太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水箱技術(shù)要求》第7.2條儲(chǔ)熱性能中規(guī)定：儲(chǔ)水箱平均熱損因數(shù)應(yīng)小于16W/(m3·K)。該熱損因數(shù)適用于中國中部、南部地區(qū)，考慮到北部地區(qū)冬季溫度較低，該平均熱損因數(shù)偏低。將平均熱損因數(shù)調(diào)整為儲(chǔ)水箱平均熱損因數(shù)應(yīng)小于14W/(m3·K)，作為水箱行業(yè)整體提升方向。

　　1.3耐熱水侵蝕性指標(biāo)

　　我國QB/T2590《貯水式熱水器搪瓷制件》中第3.3理化性能中規(guī)定耐熱水侵蝕性要求失重≤6g/m2，測試方法是2個(gè)階段，每個(gè)階段21天，測試流失量。澳洲標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS4692.1:

　　2005《電熱水器能量消耗、性能與通用要求》第5.4.5.1條款襯料的可溶性中規(guī)定：X級(jí)釉瓷損失不得超過0.03mg/mm2;Y級(jí)釉瓷損失不得超過0.015mg/mm2。測試方式是24個(gè)小時(shí)為一個(gè)循環(huán)，測試6個(gè)循環(huán)，測試流失量。結(jié)合測試方法的不同，通過分析可以得出中國標(biāo)準(zhǔn)要求是澳大利亞的1/2左右。

　　經(jīng)過測試，光芒陽臺(tái)壁掛夾套水箱企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為“失重≤4g/m2”，實(shí)測平均值在“失重≤3.2g/m2”。建議行業(yè)水箱企業(yè)搪瓷水箱耐熱水侵蝕性應(yīng)“失重≤5g/m2”乃至澳洲標(biāo)準(zhǔn)作為提升方向。

　　1.4熱水輸出率性能指標(biāo)

　　在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28746-2012《家用太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水箱技術(shù)要求》中第7.10條要求：“立式封閉式儲(chǔ)水箱的熱水輸出率不低于60%”。光芒通過產(chǎn)品實(shí)際檢測，按照標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)的產(chǎn)品，熱水輸出率普遍超過80%，乃至達(dá)到87%?？紤]到用戶的實(shí)際使用舒適性，水箱企業(yè)在生產(chǎn)水箱時(shí)應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，將立式水箱熱水輸出率不低于75%乃至更高作為提升方向。

　　在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28746-2012《家用太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水箱技術(shù)要求》中第7.10條要求：“臥式封閉式儲(chǔ)水箱的熱水輸出率不低于50%”。光芒通過產(chǎn)品實(shí)際檢測，按照標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)的產(chǎn)品，熱水輸出率普遍超過70%，乃至達(dá)到78%。考慮到用戶的實(shí)際使用舒適性，水箱企業(yè)在生產(chǎn)水箱時(shí)應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，將臥式水箱熱水輸出率不低于65%或更高作為提升方向。

　　1.5熱交換效率性能指標(biāo)

　　熱交換效率影響儲(chǔ)水箱與集熱系統(tǒng)匹配后的交換量，影響用戶使用效果。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28746-2012《家用太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水箱技術(shù)要求》中沒有規(guī)定熱交換效率指標(biāo)。該指標(biāo)直接影響著系統(tǒng)使用效果，也影響著熱交換器成本。經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)，國際標(biāo)準(zhǔn)中沒有完全明確儲(chǔ)水箱的熱交換效率，但是熱交換效率應(yīng)作為搪瓷水箱的核心因素來考量。由于沒有該要求，部分企業(yè)生產(chǎn)的夾套、盤管等熱交換器面積偏差很大，影響整體性能。為規(guī)范水箱熱交換器與集熱系統(tǒng)有效匹配，防止企業(yè)偷工減料，建議企業(yè)在生產(chǎn)和檢測系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該將熱交換效率不低于85%作為考慮因素。

　　2太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱制造工藝提升方向

　　太陽能搪瓷水箱制造工藝較多，針對前處理工藝、焊接工藝、盤管換熱器涂塘工藝、盤管與內(nèi)膽一體涂塘工藝等關(guān)鍵工藝的提升方向進(jìn)行分析。

　　2.1內(nèi)膽板材前處理工藝

　　部分企業(yè)在前期處理工藝中，對搪瓷專用碳鋼板材采用酸洗工藝，該方式較為落后。劣勢在于：存在表面處理不干凈、影響搪瓷密著性等問題，降低水箱使用壽命，并且污染環(huán)境。部分規(guī)模企業(yè)采用對原材料板材進(jìn)行拋丸工藝處理，處理之后再進(jìn)行卷圓和焊接。優(yōu)勢在于：與酸洗工藝相比，一定程度上提高了生產(chǎn)效率、密著性和產(chǎn)品質(zhì)量。但由于僅對原材料板材拋丸處理，焊縫處處理不夠，會(huì)影響焊接區(qū)的搪瓷密著性，存在質(zhì)量隱患。

　　該工藝的提升方向應(yīng)為：內(nèi)膽成型后采用整體噴丸工藝，可以確保水箱內(nèi)壁尤其是焊縫處得到全面處理。優(yōu)點(diǎn)為減少污染、提高效率、降低隱患，增加了搪瓷與鋼板的密著性，提高了水箱抗腐蝕性能。目前該工藝在江蘇光芒得到應(yīng)用推廣。

　　2.2焊接制造工藝

　　目前國內(nèi)行業(yè)中普遍采用插口式CO2保護(hù)焊接工藝。優(yōu)勢為：生產(chǎn)效率高。劣勢為：水箱內(nèi)壁在搪瓷時(shí)，插口處容易產(chǎn)生針孔，焊縫處有錯(cuò)邊量，對搪瓷與板材的密著性產(chǎn)生影響。該工藝提升有兩個(gè)方向：一是借鑒德國、日本等國家制造工藝，采用自熔對接不添絲氬弧焊接工藝。與插口式CO2保護(hù)焊接工藝相比，沒有針孔，焊縫無錯(cuò)邊量，焊縫的抗拉能力強(qiáng)，不添絲確保焊縫處膨脹系數(shù)變化不大。二是采用等離子對接自熔添絲焊接工藝。優(yōu)點(diǎn)為工藝穩(wěn)定、效率高、質(zhì)量優(yōu)。

　　2.3盤管換熱器雙壁涂塘工藝

　　目前國內(nèi)外企業(yè)針對搪瓷鋼盤管換熱器均采用盤管外壁涂塘工藝，內(nèi)壁沒有做處理。水箱在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于內(nèi)壁沒有搪瓷，必須要求采用封閉式系統(tǒng)，換熱介質(zhì)要求具有防腐性，否則存在被腐蝕的隱患。針對該問題應(yīng)該研究搪瓷鋼盤管內(nèi)外雙壁搪瓷工藝。優(yōu)勢為：提高盤管抗腐性能，提高水箱及系統(tǒng)使用壽命。劣勢為：工藝難度要求高，產(chǎn)品成本增加。

　　2.4盤管與內(nèi)膽一體涂塘工藝

　　目前美國及國內(nèi)諸多企業(yè)基本采用內(nèi)膽和盤管分開搪瓷，然后再進(jìn)行焊接組裝。優(yōu)勢為：操作簡便，效率高。劣勢為：焊縫處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生腐蝕隱患。這種技術(shù)多應(yīng)用在電熱水器領(lǐng)域，尤其是大容量電熱水器領(lǐng)域。由于溫度可控不超過65℃，且落地式安裝，水箱底部封頭板材較厚，一定程度上緩解了腐蝕隱患。如果應(yīng)用在太陽能系統(tǒng)中，這種工藝存在焊縫處被腐蝕的隱患。需要行業(yè)提升的方向是研究盤管與內(nèi)膽焊接完畢后一體涂塘，涉及到的因素很多，可以作為課題研究。

　　3結(jié)語

　　要提升太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱質(zhì)量水平，涉及到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)工藝、工裝設(shè)備、專業(yè)技能人才、行業(yè)監(jiān)測與監(jiān)管等多方面的因素。期待在行業(yè)共同努力下，推進(jìn)國內(nèi)儲(chǔ)熱水箱產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不斷提升、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，推進(jìn)我國太陽能搪瓷儲(chǔ)熱水箱與國際接軌，提升我國太陽能儲(chǔ)熱水箱產(chǎn)業(yè)綜合競爭實(shí)力。