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浅谈分体式太阳能导热液

 导热液作为分体太阳能的“血液”,作用至关重要,选择不当会直接影响分体太阳能的使用效果和寿命,甚至影响消费者的身体健康。那么,该如何选择太阳能导热液?下面我们来浅谈一下导热液知识。

 一、导热液的作用  

  导热作用:集热器利用太阳热能升高导热液温度,与水箱中水产生温差,通过循环,不断发生热交换,从而达到升高水温目的。  防腐作用:导热系统中集热器、循环管路、水泵和水箱等部件是由钢、铸铁、黄铜、紫铜、铝和不锈钢组成,由于不同金属电极电位不同,在电解质作用下易发生电化学腐蚀,同时导热液中醇类物质分解后形成的酸性产物,也促进导热系统腐蚀。致使循环不畅、堵塞管道,水温升温慢或不升温现象。若腐蚀穿孔,导热液渗入水箱,会给使用者带来健康隐患。因而导热液中需加入一定量的防腐蚀添加剂,防止导热系统产生腐蚀。  防垢作用:导热液系统中的水垢来源于水中钙镁等阳离子,这些碱土金属阳离子在热负荷条件下,容易与水中阴离子发生反应生成水垢。水垢能磨损水泵密封件,降低循环速度,并覆盖在循环管道内壁使金属绝热而降低导热率。因此,导热液中一定要使用经过软化的去离子水或蒸馏水,防止水垢生成。  防冻作用:水具有良好的导热性,同时水的比热容大,具有很好的吸热性能,是导热液最理想的组分选择。但水的冰点高,在0℃以下就开始结冰并且体积膨胀,在北方及其他冬天处在0℃以下地区,就无法使用。因此,在导热液中加入一些能够降低水冰点的物质作为防冻剂,保持在冬天时导热系统不冻结,能持续使用。

 二、导热液的组成成分 

  1. 水 水是导热液中重要组成部分,不仅因为水具有良好的导热性能,而且二元醇防冻剂只有和水配成一定浓度的水溶液时才能充分发挥其防冻作用,并具有良好流动性。我们日常使用的自来水、河水、泉水和井水中含有大量溶解性物质,如钙、镁、钾、钠和铁等金属离子,还含有很多阴离子如硫酸根、磷酸根、硅酸根、碳酸根和氯离子等,加热条件下,这些阴阳离子会生成水垢,堵塞管道,降低导热效率,影响导热液质量,且氯离子和硫酸根离子达到一定浓度时,会严重加剧导热系统的腐蚀。因此水质非常重要,在生产导热液时必须使用软化去离子水或者蒸馏水。  水的比热容较大且热传导快,因此水本身就是最好的导热介质。其实,在南方长年无霜冻地区,纯净水加上防腐剂是最理想的导热介质,既经济又保证质量。 

  2. 防冻剂  防冻剂是指与水混合后能降低冰点的物质,通常包括一元醇、二元醇和三元醇。  一元醇包括甲醇和乙醇。甲醇和乙醇降低冰点的效果最好,但沸点低、易挥发,同时闪点低,易燃,带来很多不安全因素,甲醇毒性大,对生产和使用者的身心健康有一定危害,所以不论是汽车防冻液和工业设备导热液都禁止使用。 二元醇包括乙二醇和丙二醇。乙二醇具有优异的降低冰点效果,同时具有沸点高、黏度适中、毒性低的特点,在汽车防冻液中使用时又和人体接触不紧密而得到广泛应用。但是,用在与人体接触密切的太阳能产品中,一旦循环管路发生泄漏,就会产生健康隐患。乙二醇本身属低毒物质,但其代谢产物毒性较高,如乙醛酸、草酸和乳酸。对人体肾脏和大脑损伤很大,沉积过量会危及生命。所以我们建议在分体太阳能导热液中应禁止使用乙二醇作为防冻剂,防止可能性隐患发生。丙二醇也具有非常优异的防冻性能,与水具有很好的相容性,沸点高、黏度适中且无毒,对人体和环境影响较小,应作为分体太阳能换热介质的首选材料。丙二醇自身沸点190℃、冰点负60℃,用它还可以做高沸点导热液,所以导热液虽重要,但它不是万能的,我们不要盲目相信一些防冻液公司夸大其词,吹嘘导热液的神奇功效,它只是个换热介质而已。  丙三醇与水混合后也有很好防冻性能,高沸点,无毒,成本比丙二醇低,也可以作为导热液的防冻剂。但其运动粘度和抗氧化性要比丙二醇差。  防冻剂的成本决定着导热液的成本,冰点越低,防冻剂的添加剂量就越多,成本就越高,所以不同冰点、不同防冻剂的导热液价格也不同。  在这里,简单介绍一下冰点、倾点和凝点的区别。以-25℃导热液为例,把它放入冷域中持续降温,当液体中出现第一例冰棱时的温度(-25℃),叫导热液的冰点,此时导热液是冰水混合物,具有流动性,再持续降温,当液体不具有流动性但液面可以倾斜时的温度(-29℃)点,叫倾点,再继续降温,至液体完全凝固时的温度(-34℃),叫凝点。我为什么要讲这个问题,因为现在市场有一些防冻液公司把自己的导热液产品规格标注成凝点,与标注冰点的规格产品比较价格,蒙骗太阳能企业。  实际上标注凝点-35℃的导热液,冰点只有-25℃,在严寒地区是要出大问题的。  以丙二醇作为防冻剂的导热液价格比丙三醇型要高很多。一些缺乏诚信的防冻液生产商以丙三醇型冒充丙二醇型,牟取暴利,所以太阳能厂商应有必要的进厂检测。  在导热液中,如果含有两种以上防冻剂,叫做多元醇或混醇。其实,导热液中只含有一种防冻剂时质量最稳定,也容易检测,相关检测标准中的物理特性指标只针对单一一种醇类。多元醇无论对导热液或防冻液来说,都是伪命题,目的只有一个,隐瞒成本,以次充好,牟取暴利。

 3. 添加剂  添加剂主要由缓蚀剂、缓冲剂、防垢剂、消泡剂和着色剂组成。添加剂也是导热液的核心技术,去掉添加剂,导热液也就没什么技术可言了。导热系统的管路及水泵主要由金属零件组成,主要金属有:铸铝、钢、铸铁、紫铜、黄铜和不锈钢等。同种金属内部、不同金属之间的接触电位不同,在导热液组成的电解液中会产生电化学腐蚀。同时醇类在高温热负荷运转条件下会氧化,金属元件也会促进醇类氧化生成甲酸,这种混合溶液更会加剧腐蚀。试验表明,如不加添加剂,醇水混合溶液腐蚀速度比只使用水时还要快。因此,导热液中一定要加入一定剂量的添加剂,工作液中一般不超过3%。 


综上所述,太阳能导热液应选用丙二醇或丙三醇作为防冻基液,配以有机羧酸添加剂,才能最大限度满足优质、无毒、长寿命等特点,更好地服务于太阳能行业


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