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太阳能热水工程中的水垢及危害

太阳能热水工程中的水垢及危害

发布日期:2018-02-02 作者: 点击:

太阳能热水工程

一、太阳能热水工程的水垢是怎样形成的

一般来说。含有钙(Ca)、镁(Mg)盐类等矿物质的水叫做“硬水”。(水的硬度(也叫矿化度)是指溶解在水中的钙盐与镁盐含量的多少。含量多的硬度大,反之则小。1升水中含有10mmgCaO(或者相当于10mmgCaO)称为1度。软水就是硬度小于8的水)河水、湖水、井水和泉水都是硬水。自来水是河水、湖水或者井水经过沉降,除去泥沙,消毒杀菌后得到的,也是硬水。刚下的雨雪,水里不含矿物质,是“软水”。水烧开后,一部分水蒸发了,本来不好溶解的硫酸钙(CaSO4,石膏就是含结晶水的硫酸钙)沉淀下来。原来溶解的碳酸氢钙(Ca(HCo3)2)和碳酸氢镁(Mg(HCO3)2),在沸腾的水里分解,放出二氧化碳(CO2),变成难溶解的碳酸钙(CaCO3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)也沉淀下来。这就是水垢的来历。

水垢根据其形成原因和成形状态的不同大致可分为硬垢和软垢两种。当水中含有碳酸盐胶体、细菌和有机物等杂质时,碳酸盐类似于水泥沙浆中的沙石,而胶体、细菌和有机物等则相当于水泥沙浆中的水泥,当水中胶体、细菌和有机物等粘性物质和碳酸盐共同作用,在高温煮沸条件下则形成了和容器(或管道表面)粘附在一起的硬垢。而一旦胶体、细菌和有机物等粘性物质被去除(如通过超滤滤除)后,即使水中钙、镁离子和碳酸根离子浓度很高,也只生成洁白而松散的容易去除的碳酸盐软垢,而不会产生硬垢。

二、太阳能热水工程为什么要进行水处理

水垢与我们的生活形影不离。它的化学性质十分稳定,不仅会影响热交换率,消耗能源(一毫米厚的水垢能多消耗10%的能源),而且过多的水垢会堵塞水管,使水流变小,以致带来安全隐患;水垢甚至会危害人们的身体健康。

热水工程必须要进行水处理,如同金属设备行业进行的防腐工程一样。对热水工程进行适当的水处理,可以使热效率提高20%-40%左右;设备使用年限提高1-2倍;设备维修率下降20%-30%。

在西欧、北美,热水工程水处理是一个必要的环节,无论是设计院,设备供应商,用户都对热水工程水处理有足够的重视,水处理设备投入比例占整个工程量的5%-8%左右,因此而节省的能源与不发达国家比有20%-30%;设备的使用费用下降50%。水垢能耗众所周知,以法国为例,每年成垢量超过7000吨,耗费十几亿欧元,其耗能程度可想而知。

在中国,锅炉设备每年都要有一次中修,两年必须大修,在水源水质复杂的地区甚至会导致设备无法运行,一年就要进行大修;中国是一个地表水资源缺乏的国家,70%的地区以地下水为主,地下水中所含的矿物质更丰富,品种更繁杂,热水工程更需要认真的进行水处理,热水工程离不开水处理。在当今世界提倡绿色能源、节能减排的潮流中,热水工程水处理更能发挥不可或缺的作用。

三、水垢对太阳能热水器的危害

1、太阳能真空管是太阳能热水器的集热器,直接吸收太阳光线,并利用热水比重小,冷水比重大的原理,将真空管内已被太阳光加热的水和水箱中的冷水进行交换,加热水箱中的水。

集热效率是衡量太阳能热水器真空管性能的重要指标之一,太阳能热水器的集热效率体现在真空管技术上,主要由真空管的透光率、单向反射率以及真空隔热率三个指标决定。透光率决定了真空管的集热效率,也就是说:透光率越高,集热效率越高。这个问题我们从太阳能集热器能量平衡方程:Q=QI-QL和集热器效率公式:η=Q∕A*G中可以看出:透光率越高、集热器吸收的太阳辐射能QI越高、集热器吸收的有用能量Q越高、集热器效率η越高;反之亦然。但透光率是在实验室中测得的数据,而在实际应用中当连续用水半个月左右,真空管内壁上即形成可见的水垢膜,这时透光率只能达到新真空管的85%左右,使用半年后,在真空管内壁可形成1-2mm厚的垢壳,其透光率只有新真空管的50%以下,这时的集热效率较之新真空管也下降到50%以下;

2、为回避水垢问题以及因真空管破裂而漏水造成整个系统的瘫痪,有的高档太阳能热水器以及大型联排太阳能工程、阳台壁挂太阳能热水器多采用太阳能热管,并认为无需再进行水处理,但热管所产生的热量多集中于紫铜探头,因探头温度高、面积小,更容易在探头上形成一个水垢包,因热管的热量经过热媒、热传感器多次交换,对水垢更敏感,水垢对热交换的效率影响更大。

3、水垢的导热系数极低,不到金属的百分之一,它附着在太阳能的集热管内壁导致吸热管吸收的热量不能及时传递给水,造成温度过高,极易炸管,水壶烧漏了就是这个道理。同样你的太阳能水温一年比一年低,最后造成集热管报废,细心的用户会发现,家里的太阳能水温没有去年的高,就是水垢结多了。水垢用传统的方式清理很难,暖瓶里的水垢我们也清理过,是不是很硬,很难清理干净。同样真空管口径细,更难清理彻底。

4、水垢腐蚀内胆,造成漏水,破坏保温效果,减少太阳能热水器的使用寿命。以前家里用白铁制造的太阳能用不了几年就漏了,就是水垢腐蚀的原因。现在的太阳能热水器水箱一般都是采用304不锈钢制作。更多资讯请搜索微信公众号:李晓锋,在生产焊接时,虽然有氩气的保护,但受到高温影响,使焊缝附近的金属晶像发生改变,即由奥氏体转变为马氏体。含有氯离子的水在不断加热过程中,加速了焊缝周边金属的锈蚀穿孔。

5、水垢影响水温仪及电加热系统的正常使用,导致设备损坏。

6、因真空管内表面很光滑,垢壳在水流的冲击下产生脱落,造成真空管内水循环不畅乃至堵塞。

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