精選太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)與汽車防凍液的區(qū)別

1、精選太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)與汽車防凍液的區(qū)別PAGE PAGE 8太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)與汽車防凍液的區(qū)別山東小鴨新能源科技有限公司 王 剛濟南鼎隆化工科技有限公司 李 剛眾所周知，在我國的太陽能行業(yè)中真空管式太陽能熱水器占有絕對優(yōu)勢，分體式太陽能市場份額很小，據(jù)統(tǒng)計，目前平板式太陽能熱水器市場占有率僅有10%左右，這一特點不同于全球太陽能市場中平板式太陽能熱水器占據(jù)主流的現(xiàn)象，十分具有中國特色。但近幾年來這一局勢正在發(fā)生著深刻變化，平板式太陽能得到了快速開展，而普通的真空管式太陽能下滑速度非常之快超乎尋常，綜其原因有以下幾點：一是我國的地少人多的國情決定了城鎮(zhèn)化過程中必須要走高層住宅的道路，既保障了

2、住房這一民生需要，又實現(xiàn)了節(jié)約用地，提高了土地的利用效率，高層住宅的大量興建必然限制了太陽能一體機的使用，只能在平板式或分體式太陽能這一選項上做出抉擇；二是我國空氣污染嚴重，太陽能與建筑一體化是節(jié)能減排和改善大氣環(huán)境的一項重要舉措，因平板式太陽能具有平面結(jié)構(gòu)、良好的承壓性能、系統(tǒng)穩(wěn)定、平安耐用、易與建筑物美觀性相統(tǒng)一等特點，決定了其將取代一體機占據(jù)主流的必然趨勢；三是平板太陽能熱水器經(jīng)過了幾十年的開展，技術(shù)已經(jīng)更趨成熟和完善，熱效率有了大幅度的提高，我國的平板式太陽能熱水器迎來了長足開展的黃金時期。在眾多平板太陽能生產(chǎn)廠家不斷改進生產(chǎn)技術(shù)和提高系統(tǒng)換熱效率的過程中，在諸如保溫、吸熱膜層、金屬材

3、料等方面采取了積極有效的措施以保證產(chǎn)品的市場競爭力，但很多廠家沒有關(guān)注導(dǎo)熱介質(zhì)這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)的影響，認為導(dǎo)熱介質(zhì)只要滿足防凍這一要求就可以了，因此，在市場上采購了汽車防凍液加注到系統(tǒng)中去，或者找到某些汽車防凍液廠家讓其根據(jù)汽車防凍液的配方提供導(dǎo)熱介質(zhì)，更有甚者在化工市場采購乙二醇加水稀釋并不添加任何助劑后直接作為導(dǎo)熱介質(zhì)，這些做法存在諸多缺乏或隱患。相信太陽能行業(yè)的廣闊同仁都了解或者聽說過近三年內(nèi)幾起太陽能工程出現(xiàn)水箱銹蝕發(fā)生泄漏的情況在此不便一一贅述，其中最主要的原因選擇了劣質(zhì)的導(dǎo)熱介質(zhì)大局部為產(chǎn)品質(zhì)量良莠不分、參差不齊的汽車防凍液，非但沒有起到緩蝕的效果，反而加速了水箱夾套和銅管的銹蝕，最終

4、釀成了“千里之堤毀于蟻穴的質(zhì)量事故。本文將從多種視角分析不同類型的導(dǎo)熱介質(zhì)對平板太陽能熱水器系統(tǒng)的影響，以期給大家提供有益的參考。1、抗凍劑的比照抗凍劑的選擇直接決定了導(dǎo)熱介質(zhì)的檔次和質(zhì)量，目前，在市場上采購到的導(dǎo)熱介質(zhì)大局部為諸多類型的-25汽車防凍液，在這些防凍液中符合行業(yè)標準的原料以乙二醇為主，不符合標準的防凍液之原料可謂五花八門，這其中可能包含甲醇、甘油或者低分子醇一種價格低廉、比重可達1.35的不明物質(zhì)，報價也很低，從3.3元/kg至5.5元/公斤都有，假設(shè)以甘油為原料還好點，除了有一定缺點外還可以用可見此前文章?淺析導(dǎo)熱介質(zhì)的性能及優(yōu)劣衡量?，但假設(shè)用其他兩種物質(zhì)，防凍液質(zhì)量就另當(dāng)

5、別論了。在此我們以-25的汽車防凍液為例簡單的核算一下本錢，現(xiàn)在乙二醇的價格含運費到廠價約為7200元/噸，乙二醇比例約在45%，包裝本錢約在1000元/噸，各種助劑總本錢約在800元/噸，其他本錢人工、設(shè)備、廠房等約在500元/噸，在不加利潤的情況下總本錢已接近了5500元/噸，那低于這個價格的產(chǎn)品原料是否為乙二醇不言而喻了。實驗說明，防凍液中一旦含有甲醇有以下隱患：一是甲醇的存在增大了防凍液的腐蝕性；二是防凍液的沸點只有80-90，根本不適于太陽能系統(tǒng)使用；三是假設(shè)傳熱系統(tǒng)為密閉模式，甲醇揮發(fā)后，夾套或者銅管內(nèi)的壓力在高溫下迅速增大，容易使水箱或者銅管變形直至損壞泄漏；四是在系統(tǒng)非密封的情

6、況下，甲醇常溫下就易揮發(fā)，更不用說高溫下的揮發(fā)速度，加注到太陽能系統(tǒng)中后，隨著甲醇的揮發(fā)，導(dǎo)熱介質(zhì)的冰點也隨之升高，本來冰點是-25，但冰點最終可能上升至零下十幾度，整個系統(tǒng)凍裂的風(fēng)險性非常大。至于低分子醇，不知其到底是何物，無法評價防凍液的各種性能及隱患。太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)應(yīng)該是無毒或者微毒，常用的原料應(yīng)該是丙二醇或者乙二醇，乙二醇的毒性大于丙二醇，丙二醇屬于平安無毒原料LD5020000mg/kg，從長遠來講，丙二醇型導(dǎo)熱介質(zhì)是無毒環(huán)保的產(chǎn)品，符合今后的開展方向，但是現(xiàn)在丙二醇市場價格處于高位運行，本錢高影響了產(chǎn)品的推廣。乙二醇型導(dǎo)熱介質(zhì)在不添加劇毒的亞硝酸鈉和鉻酸鹽的前提下，屬于微毒產(chǎn)品，由

7、于價位適中，產(chǎn)品有一定的市場占有率。2、冰點的比照如將汽車防凍液作為太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)，目前在市場上能夠采購到的產(chǎn)品規(guī)格根本為-25和-35兩種，在針對不同地區(qū)時無法進行細致的劃分。我們在長期實踐的根底上，根據(jù)經(jīng)驗提出如下觀點：作為太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)不同于汽車防凍液，汽車是可移動物體，其活動范圍大，具有不確定性，所以要求汽車中加注的防凍液冰點適用區(qū)域必須遼闊，留出的冰點冗余要大；但是分體式太陽能固定好后是不可移動的，冰點冗余要根據(jù)太陽能熱水器使用的地區(qū)而確定，因此有必要對導(dǎo)熱介質(zhì)的使用區(qū)域和冰點進行細分；我們建議進行如下劃分僅供參考，還可以因地制宜進行更細致的劃分：1珠三角地區(qū)使用冰點為-10的導(dǎo)熱介

8、質(zhì)；2長江以南區(qū)域使用冰點為-15的導(dǎo)熱介質(zhì)；3黃河以南區(qū)域使用冰點為-20的導(dǎo)熱介質(zhì)；4北京以北黃河以南區(qū)域使用冰點為-25的導(dǎo)熱介質(zhì)；5東三省根據(jù)不同地區(qū)特點確定更低冰點的導(dǎo)熱介質(zhì)。進行如此劃分，我們基于如下兩點考慮：1冰點越低，導(dǎo)熱介質(zhì)中水的含量越低；反之，水的含量越高。眾所周知，水的含量越高，導(dǎo)熱介質(zhì)的換熱效率越高，因此使用高冰點的導(dǎo)熱介質(zhì)，太陽能系統(tǒng)的熱效率更高，在市場競爭慘烈的今天，可以使產(chǎn)品在換熱效果方面處于領(lǐng)先地位；2同種品質(zhì)的導(dǎo)熱介質(zhì)，冰點越高，其乙二醇或者丙二醇的含量越低，本錢越低，因此可以降低采購本錢，這是所有太陽能生產(chǎn)廠家都希望看到和得到的皆大歡喜之結(jié)果。3、針對材質(zhì)的

9、比照根據(jù)常識我們知道，汽車發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)等部件材質(zhì)為壓鑄鋁合金、鑄鐵、鋼、黃銅、紫銅、焊錫等，其中鑄鋁是系統(tǒng)中的大局部零件的材質(zhì)，鑄鋁件是最易受腐蝕和容易損壞的環(huán)節(jié)，因此，汽車防凍液的緩蝕和pH值設(shè)計主要針對鑄鋁，并且還要全面的對其他金屬腐蝕進行預(yù)防。目前，在分體式太陽能系統(tǒng)中金屬材質(zhì)為碳鋼、黃銅、紫銅和不銹鋼，因此，太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)的緩蝕和pH值設(shè)計應(yīng)針對其系統(tǒng)本身使用的金屬材質(zhì)進行專業(yè)預(yù)防，而不能以汽車發(fā)動機和冷卻系統(tǒng)的金屬材質(zhì)為標準和依據(jù)。鑒于以上情況，可能大家以為汽車防凍液或者基于汽車防凍液配方所做的太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)對金屬材質(zhì)的緩蝕要比太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)更加全面，但事實并非如此：一是

10、汽車冷卻系統(tǒng)和太陽能換熱系統(tǒng)所用金屬材料不同，對防凍液的緩蝕和pH值具體差異見隨后內(nèi)容的要求也不同，選用適宜的專用產(chǎn)品才是王道；二是在防凍液中添加各種助劑的總量是有限的，在太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)中添加各種專用助劑就應(yīng)該僅限于系統(tǒng)中的金屬材質(zhì)，而不能參加與系統(tǒng)金屬無關(guān)的助劑，這樣有利于增大專用助劑的添加量，也就是說集中優(yōu)勢力量解決關(guān)鍵問題，使導(dǎo)熱介質(zhì)的緩蝕效率和使用時限得到更大的提高。4、緩蝕助劑的比照緩蝕助劑是導(dǎo)熱介質(zhì)的重要組分，對產(chǎn)品的緩蝕性能起著決定性作用。據(jù)前述內(nèi)容，汽車防凍液或基于汽車防凍液配方所做的太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)，其緩蝕助劑選擇上主要針對鑄鋁和黑色金屬，根據(jù)中華人民共和國石油化工行業(yè)標準

11、NB/SH/T 0521-2023?乙二醇型和丙二醇型發(fā)動機冷卻液?的要求可知，配方中添加的緩蝕助劑主要是偏硅酸鈉和亞硝酸鈉，這兩種是最廉價和最容易得到無機緩蝕劑，偏硅酸鈉雖然是有效的鋁緩蝕劑，但受熱很容易形成絮狀膠體并且沉淀下來，造成如下后果：1防凍液中的緩蝕助劑已形成沉淀析出無法起到緩蝕作用；2太陽能系統(tǒng)因為污垢附著在夾套或者管道內(nèi)降低了導(dǎo)熱介質(zhì)的流速，降低換熱效率，并增加了銹蝕風(fēng)險。亞硝酸鈉是有效的黑色金屬緩蝕劑，劇毒，在汽車防凍液中應(yīng)用沒有太多限制，但是作為民用的太陽能產(chǎn)品，應(yīng)該限制其使用。目前，很多太陽能廠家就是用汽車防凍液作為導(dǎo)熱介質(zhì)加注到系統(tǒng)中，結(jié)果就是緩蝕助劑不對路，出現(xiàn)了前述

12、現(xiàn)象，非但起不到緩蝕效果，更加劇了腐蝕的發(fā)生，太陽能換熱系統(tǒng)很容易發(fā)生腐蝕從而泄漏損壞。太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)應(yīng)該有針對性的對系統(tǒng)中的金屬材質(zhì)進行專業(yè)緩蝕，因此配方中必須添加如下助劑：紫銅專用緩蝕劑、黃銅專用緩蝕劑、碳鋼專用緩蝕劑和不銹鋼專用緩蝕劑，這些助劑必須做到如下幾點：1助劑毒性低毒或者無毒；2助劑與溶液有良好的相溶性，無論在低溫、常溫或者高溫下，都不得析出；3助劑具有高效緩蝕性能，并且具有長久的緩蝕效果；4盡量防止使用穩(wěn)定性差的無機緩蝕助劑。另外針對目前有個別太陽能廠家選用鋁壓鑄集熱板的情況，配方中應(yīng)該添加高效的國外進口有機鋁專用緩蝕劑，但不能添加穩(wěn)定性差的偏硅酸鈉，以便起到良好的緩蝕效果

13、。5、毒性的比照在討論導(dǎo)熱介質(zhì)的毒性之前，讓我們先了解一下毒性衡量標準以及分級。通常物質(zhì)的毒性通過急性毒性來測定，以大鼠經(jīng)口LD50值為指標判定毒性大小，大鼠經(jīng)口LD50值是指把不同劑量的被試驗物質(zhì)經(jīng)口注入大鼠體內(nèi)，在14天內(nèi)足以使占全體數(shù)量50%的個體在試驗條件下致死的劑量稱為LD50(致死量50%)，一般用每公斤體重所使用的毒物毫克數(shù)表示即mg/kg。根據(jù)我國?工業(yè)化學(xué)品毒性鑒定標準及實驗方法?并參考美國科學(xué)院對毒性物質(zhì)的劃分，可將毒性分級如下：劇毒 LD50大鼠經(jīng)口5mg/kg高毒 5mg/kgLD50大鼠經(jīng)口50mg/kg中等毒性 50mg/kgLD50大鼠經(jīng)口500mg/kg低毒 5

14、00mg/kgLD50大鼠經(jīng)口5000mg/kg微毒 5000mg/kgLD50大鼠經(jīng)口15000mg/kg無毒 LD50大鼠經(jīng)口15000mg/kg太陽能專用導(dǎo)熱介質(zhì)不同于汽車防凍液，與老百姓的日常生活密切相關(guān)，萬一發(fā)生泄露時有與水、飲食和個人皮膚等混合或接觸的風(fēng)險存在，因此要求產(chǎn)品必須無毒或微毒。最常用的防凍劑是乙二醇和丙二醇，乙二醇的毒性是微毒大鼠經(jīng)口LD50為5900mg-13400mg/kg，丙二醇的毒性是無毒大鼠經(jīng)口LD50為20000mg/kg，兩者與水混合制備成導(dǎo)熱介質(zhì)后在不添加有毒的助劑前提下均能到達微毒或無毒的要求。但是，用汽車防凍液直接作為太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)或者基于汽車防凍液

15、配方所做的太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)，根據(jù)NB/SH/T 0521-2023?乙二醇型和丙二醇型發(fā)動機冷卻液?的要求，配方中參加了大量的劇毒物質(zhì)亞硝酸鈉，有的還參加另一種劇毒物質(zhì)重鉻酸鹽，最終產(chǎn)品的LD50大鼠經(jīng)口在10-15mg/kg，屬于高毒物質(zhì)，用在太陽能換熱系統(tǒng)中存在很大的平安風(fēng)險，很顯然是不適宜和不應(yīng)該使用的。另外，丙三醇的毒性是無毒，LD50大鼠經(jīng)口為26000mg/kg，其水溶液也是平安無毒的。6、密度差異導(dǎo)熱介質(zhì)或者防凍液的密度雖然不能直接反映產(chǎn)品的各種性能，但是通過密度我們可以根本判斷出產(chǎn)品的類型及組分，我們通過表1可了解到常用的抗凍劑的原始密度。表1 常用的根底抗凍劑密度比照表25，g

16、/cm3抗凍劑甲醇乙醇乙二醇丙二醇丙三醇密度0.7910.7891.1171.041.263根據(jù)2023版?美國供暖制冷與空調(diào)工程師學(xué)會手冊?提供的技術(shù)參數(shù)并結(jié)合我們的實踐數(shù)據(jù)，我們總結(jié)出不同類型的導(dǎo)熱介質(zhì)在冰點-10到-45范圍內(nèi)密度區(qū)間，請參考表2。表2 不同類型的導(dǎo)熱介質(zhì)密度區(qū)間冰點：-10至-45，20，g/cm3導(dǎo)熱介質(zhì)密度乙二醇型1.04-1.09乙二醇為根底多元醇型1.06-1.13丙二醇型1.03-1.06丙二醇為根底多元醇型1.05-1.10丙三醇型1.08-1.16注：具體冰點下某一類型導(dǎo)熱介質(zhì)密度的詳細數(shù)據(jù)可向濟南鼎隆化工科技有限公司的技術(shù)人員咨詢。根據(jù)表1和表2數(shù)據(jù)，我

17、們應(yīng)該能斷定出但凡密度小于1.00g/cm320的防凍液或?qū)峤橘|(zhì)，是絕對的假冒偽劣產(chǎn)品，根本上為甲醇溶液，其作為汽車防凍液不符合行業(yè)標準NB/SH/T 0521-2023的要求，作為太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)更是不可能和不可接受的。我們從某一著名平板太陽能生產(chǎn)廠家拿到其使用的-25導(dǎo)熱介質(zhì)，據(jù)說是乙二醇型的，經(jīng)檢測密度與乙二醇型防凍液比較接近，但是沸點只有85，并且沸點不固定持續(xù)升高，根據(jù)化學(xué)常識我們知道，當(dāng)溶液到達沸點時溫度根本保持不變，直至大局部溶液揮發(fā)掉后溫度才會發(fā)生明顯變化，因此我們判定該產(chǎn)品應(yīng)該為甲醇水溶液和甘油水溶液的混合物或者甲醇水溶液和密度大的多元醇水溶液的混合物此類產(chǎn)品的危害前文已有交

18、代，足以到達以假亂真的目的?？梢?，我們一定對導(dǎo)熱介質(zhì)的各項性能指標進行全面的檢測，不能被一些外表現(xiàn)象所迷惑而斷定是哪一類產(chǎn)品。7、pH值的比照pH值是表示水溶液 HYPERLINK /view/1212447.htm t _blank 酸性或 HYPERLINK /view/771396.htm t _blank 堿性程度的數(shù)值，在常溫下25：1中性水溶液，pH=7；2酸性水溶液，pH7，pH值越小，表示酸性越強；3堿性水溶液，pH7，pH值越大，表示堿性越強。從根本的化學(xué)常識我們知道，鋁是兩性金屬，既容易與酸發(fā)生反響，又容易與堿發(fā)生反響，在中性環(huán)境中較穩(wěn)定；金屬紫銅、黃銅、碳鋼和不銹鋼易在酸

19、性環(huán)境中發(fā)生反響導(dǎo)致銹蝕，而在中性或弱堿性環(huán)境中穩(wěn)定不易發(fā)生反響。因此，在僅添加無機鋁緩蝕劑偏硅酸鈉的汽車防凍液，其pH值僅能做到7.0-7.5，以保證不對汽車冷卻系統(tǒng)發(fā)生銹蝕，雖然說短期內(nèi)不會發(fā)生腐蝕，但是經(jīng)過長期高溫運行，溶液很容易發(fā)生酸化，pH值轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝裕黾恿税l(fā)生銹蝕的風(fēng)險，這是建議廣闊車主使用1-2年后就要更換汽車防凍液的主要原因。針對太陽能換熱系統(tǒng)的特點，導(dǎo)熱介質(zhì)的pH值在8-11為宜；對于使用鋁壓鑄集熱板的平板式太陽能，建議導(dǎo)熱介質(zhì)配方中添加高效的有機鋁緩蝕劑，這樣也可以做到在堿性環(huán)境中整個換熱系統(tǒng)不易被銹蝕。8、沸點的比照導(dǎo)熱介質(zhì)沸點的上下直接反映了整個換熱系統(tǒng)的耐高溫性能，

20、這是保障整個系統(tǒng)平安運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵指標。在此我們有必要對導(dǎo)熱介質(zhì)的沸點進行一下剖析，決定產(chǎn)品沸點上下的是抗凍劑的沸點和助劑的添加情況，常用抗凍劑的沸點請參閱表3。表3 常用的根底抗凍劑沸點比照表1個標準大氣壓下，抗凍劑甲醇乙醇乙二醇丙二醇丙三醇沸點64.578.4197.4188.2290.9根據(jù)2023版?美國供暖制冷與空調(diào)工程師學(xué)會手冊?提供的技術(shù)參數(shù)并結(jié)合我們的實踐數(shù)據(jù)，我們總結(jié)出不同類型的導(dǎo)熱介質(zhì)在冰點-10到-45范圍內(nèi)沸點區(qū)間，請參考表4。表4 不同類型的導(dǎo)熱介質(zhì)沸點區(qū)間冰點：-10至-45，1個標準大氣壓，導(dǎo)熱介質(zhì)沸點乙二醇型104-110乙二醇為根底多元醇型105-113丙二醇型103-108丙二醇為根底多元醇型105-112丙三醇型110以上注：具體冰點下某一類型導(dǎo)熱介質(zhì)沸點的詳細數(shù)據(jù)可向濟南鼎隆化工科技有限公司的技術(shù)人員咨詢。根據(jù)表3和表4數(shù)據(jù)，我們應(yīng)該能斷定出但凡沸點低于100的防凍液或?qū)峤橘|(zhì)，是絕對的假冒偽劣產(chǎn)品，根本上為甲醇溶液或為甲醇水溶液與甘油水溶液的混合物因乙醇的價位較高，接近于乙二醇的價格，可以排除乙醇溶液，既不符合行業(yè)標準NB/SH/T 0521-2023的要求，也不能用作太陽能導(dǎo)熱介質(zhì)，此種類型的