硬度高的水质对平板太阳能热水器集热器会产生多方面的损害,主要包括以下几个具体方面:
影响热传递
水垢附着:硬水中的钙、镁离子(以碳酸钙、碳酸镁等形式为主)在集热器受热时,会从水中析出并形成水垢,大量附着在吸热板和集热器管道内壁。水垢的导热系数极低,远低于金属等集热器材料,就像在吸热板和水之间形成了一层隔热层,极大地阻碍了热量的传递,导致集热器吸收的太阳能无法有效传递给循环水,使集热效率显著下降。

局部过热:由于水垢的不均匀分布,会使集热器各部位的热传递情况不同,导致局部温度过高。例如,在水垢较厚的部位,热量难以散发,温度会不断升高,这不仅会进一步降低集热器的性能,还可能对集热器材料造成损害。
导致管道问题
管道堵塞:随着时间的推移,不断生成的水垢会逐渐积累,使管道内径变小,甚至完全堵塞。管道堵塞后,热水循环受阻,集热器内的热水无法顺利流出,冷水也不能及时补充,影响热水器的正常使用。而且,为了维持系统运行,水泵需要承受更大的压力来推动水流,这会增加水泵的能耗,甚至可能导致水泵损坏。

管道破裂:在管道堵塞或局部过热的情况下,集热器内的压力会异常升高。过高的压力会对管道产生巨大的应力,长期处于这种高压状态下,管道容易出现疲劳裂纹,最终导致管道破裂,造成集热器漏水等严重问题,使整个系统无法正常运行。
降低材料寿命
材料腐蚀:硬度高的水中往往还含有其他一些离子,如氯离子等,这些离子会与水垢共同作用,加速集热器金属材料的腐蚀。在水垢和离子的双重影响下,金属表面的保护膜被破坏,金属与水直接接触,发生电化学反应,导致金属材料被腐蚀,出现锈斑、坑洼等现象,使材料的强度和耐腐蚀性下降。

热应力破坏:由于水垢导致的局部过热,会使集热器材料产生热应力。热应力的反复作用会使材料出现疲劳损伤,降低材料的使用寿命。特别是对于一些焊接部位和应力集中的区域,热应力更容易引发裂纹的产生和扩展,最终导致集热器结构损坏。