平板集热器保温材料材料现状

要想提高平板太阳能集热器性能与质量，可以从很多途径入手。下面我想就平板太阳能集热器的保温材料来谈谈如何提高太阳能集热器的性能与质量。

平板太阳能集热器中保温材料的作用主要是用来减少集热器向四周环境散失热量，以提高集热器的效率。所以对它的要求主要是保温性能好，即材料的导热系数小，不吸水。底部保温层一般3~5厘米厚，四周保温层的厚度为底部的一半。

平板太阳能集热器的保温材料常用的有岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨脂等。但在实际应用中，这些材料都出现了不同的问题。

聚苯乙烯在温度较高（高于70℃）时会收缩，因此在使用它作保温材料时，往往在它与吸热板之间先放一薄层岩棉或矿棉。而聚氨酯使用时温度也应长期低于100℃。

岩棉、矿棉虽然使用温度很高，但保温性能有限，导热系数一般为0.045 W/（m.k）。远低于聚氨酯导热系数为0.023 W/（m.k）。而且岩棉、矿棉等材料所含有的纤维会给生产和施工的人员的呼吸系统、皮肤及眼睛粘膜等带来危害。而且年久报废后的脱落的纤维漂浮在空中也会对人体造成伤害。

聚氨酯面临的问题除了上述的使用温度外，还有环保方面的无氟发泡技术。虽然现在一些厂家已经取得无氟发泡技术成果，但由于投资及技术问题，也只是部分具有强烈社会责任感的且有实力的企业在研发及使用这些技术。而且国家将来对太阳能行业的环保肯定会越来越重视。

由此可见，平板集热器所使用的保温材料都存在着一定的问题。这些问题肯定会对平板集热器的使用寿命及性能质量等方面产生不良影响。

平板太阳能热水器经过了几十年的发展，技术已经更趋成熟和完善，并具备了其它类型太阳能所不具备的优势特点，例如特别适合与建筑一体化要求得等。纵观世界太阳能市场，其实始终是以平板太阳能热水器为主导产品，90%以上的太阳能热水系统都采用平板太阳能集热器。为了积极参与国际竞争，开拓国内高端市场，我们必须重视平板太阳能热水器的研究与开发，提高我国太阳能热利用的技术水平和国际化水平。

一种产品选择何种原材料时，成本问题是必须考虑才一个重要环节。

这几年酚醛泡沫行业通过自身的发展，酚醛泡沫价格已基本与聚氨酯持平。而且，如上面所叙述的，如果采用酚醛泡沫夹芯板的话，不仅可以减少铺岩棉、贴铝箔等步骤，而且可以采用更薄的镀锌钢板等材料，这样整体的成本其实会有所降低。

那么有没有一种保温材料能同时克服上面岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨脂各种材料出现的各种问题呢？

被称为第三代新兴保温材料的酚醛泡沫是一个很好的选择。酚醛泡沫（Phenolic Foam， 简称PF），是以酚醛树脂和乳化剂、固化剂、发泡剂及其它助剂等多种物质，经科学配方发泡固化而成的闭孔型硬质泡沫塑料。由于其极低的导热系数，保温性能好，被誉为保温之王。

八十年代国外科学家通过酚醛树脂及其制品的研究，发现它们具有突出的难燃性、低烟、低毒性能(即FST特性)和优异的耐热性。九十年代以来包括酚醛泡沫在内的酚醛复合材料得到很大发展，在各个领域开始应用。在我国，酚醛泡沫塑料已经在中央空调系统、轻质保温彩钢板、房屋隔热材料、石油化工管道等领域大量成功应用。

如果平板集热器采用酚醛泡沫作为保温材料，将会有如下优势：

3.1 提高热效率，能将集热器背部和四周的传导换热损失降到最低程度。酚醛泡沫具有极低的导热系数，一般为0.023W/（m.k）。实际应用时，以底部保温层厚度50mm为例，计算保温层的传热系数：酚醛泡沫的传热系数为：0.46 W/（㎡·K），玻璃棉的传热系数为：0.9 W/（㎡·K）。即每m2一小时，酚醛泡沫可以比玻璃棉减少0.35W的热量损失，热损失减少近40%。（传热系数是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1℃，1小时内通过1平方米面积传递的热量。）

3.2 提高集热器的使用寿命及质量稳定性。酚醛泡沫的使用温度非常广，酚醛泡沫在-196℃到180℃（允许瞬时温度200℃）范围内均可使用。且有较好的热稳定性，几乎没有明显的收缩（变化率<1%）。酚醛泡沫长期暴露在阳光下，无明显老化现象，使用寿命明显长于其它保温材料。其实酚醛泡沫是一种不燃材料，无需加入任何阻燃剂，阻燃等级即为难燃B1级。酚醛泡沫见明火时，表面形成结构碳，无滴落物、无卷曲、无融化现象。过火后，表面形成结构碳的石墨层，有效的保护了泡沫的内结构。抗火焰能力可达1小时以上不被穿透（100毫米），且无烟，无有害气体散发。

3.3 让集热器更加环保。酚醛泡沫在发泡固化时采用无氟发泡，符合了国家的环保要求，并且酚醛树酯的原料也是达到国际环保认证标准；酚醛泡沫的边角废料可进行二次加工利用，解决了废料处理难的问题。

3.4 改进集热器的生产工艺，让保温层与框架合为一体，使集热器的整体更加牢固美观。

酚醛泡沫在流水线生产时，可利用酚醛泡沫发泡时自身的粘结性能，直接在酚醛泡沫的上下表面复合镀锌钢板、铝箔等各种不同材料。生产出来的酚醛泡沫夹芯板表面平整美观。而且，使用的镀锌钢板、彩钢板等材料非常薄（0.3mm左右），与酚醛泡沫复合后即具有很高的强度。这样安装后，保温层与框架背面合为一体，使得集热器的背面很稳定牢固，不会出现弹动现象。如果是采用铺岩棉等方法，除非采用很厚的镀锌钢板或铝板，否则背面肯定会有弹动现象。

在生产组装集热器时，由于酚醛泡沫夹芯板已经使得保温层与框架背面已经合为一体，这样就免去了铺岩棉、贴铝箔等步骤。这种工艺的简化，可以提高生产效率，有利于减少人工成本。

综上所述，可以看出，酚醛泡沫是平板太阳能集热器可以选择的一种理想的保温材料，采用酚醛泡沫夹芯板来生产平板太阳能集热器可以给厂家带来很多好处。希望能通过此文，促进酚醛泡沫与太阳能行业的合作，把我国太阳能平板集热器，甚至整个太阳能热水器行业的性能和质量提升至一个新的台阶。为我国的太阳能事业作一份贡献。