平板集熱器保溫材料

國內首家自主研發酚醛泡沫套用於平板集熱器保溫的只有廈門高特高新材料有限公司一家，目前多家知名太陽能熱水器製造廠家已開始嘗試使用酚醛泡沫用於平板集熱器保溫，市場前景廣闊。

市場背景

平板太陽能熱水器經過了幾十年的發展，技術已經更趨成熟和完善，並具備了其它類型太陽能所不具備的優勢特點，例如特別適合與建築一體化要求得等。縱觀世界太陽能市場，其實始終是以平板太陽能熱水器為主導產品，90%以上的太陽能熱水系統都採用平板太陽能集熱器。為了積極參與國際競爭，開拓國內高端市場，我們必須重視平板太陽能熱水器的研究與開發，提高我國太陽能熱利用的技術水平和國際化水平。

材料現狀

要想提高平板太陽能集熱器性能與質量，可以從很多途逕入手。下面我想就平板太陽能集熱器的保溫材料來談談如何提高太陽能集熱器的性能與質量。

平板太陽能集熱器中保溫材料的作用主要是用來減少集熱器向四周環境散失熱量，以提高集熱器的效率。所以對它的要求主要是保溫性能好，即材料的導熱係數小，不吸水。底部保溫層一般3~5厘米厚，四周保溫層的厚度為底部的一半。

目前平板太陽能集熱器的保溫材料常用的有岩棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂等。但在實際套用中，這些材料都出現了不同的問題。

聚苯乙烯在溫度較高（高於70℃）時會收縮，因此在使用它作保溫材料時，往往在它與吸熱板之間先放一薄層岩棉或礦棉。而聚氨酯使用時溫度也應長期低於100℃。

岩棉、礦棉雖然使用溫度很高，但保溫性能有限，導熱係數一般為0.045 W/（m.k）。遠低於聚氨酯導熱係數為0.023 W/（m.k）。而且岩棉、礦棉等材料所含有的纖維會給生產和施工的人員的呼吸系統、皮膚及眼睛黏膜等帶來危害。而且年久報廢后的脫落的纖維漂浮在空中也會對人體造成傷害。

聚氨酯面臨的問題除了上述的使用溫度外，還有環保方面的無氟發泡技術。雖然現在一些廠家已經取得無氟發泡技術成果，但由於投資及技術問題，目前也只是部分具有強烈社會責任感的且有實力的企業在研發及使用這些技術。而且國家將來對太陽能行業的環保肯定會越來越重視。

由此可見，目前平板集熱器所使用的保溫材料都存在著一定的問題。這些問題肯定會對平板集熱器的使用壽命及性能質量等方面產生不良影響。

套用優勢

那么有沒有一種保溫材料能同時克服上面岩棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂各種材料出現的各種問題呢？

被稱為第三代新興保溫材料的酚醛泡沫是一個很好的選擇。酚醛泡沫（Phenolic Foam， 簡稱PF），是以酚醛樹脂和乳化劑、固化劑、發泡劑及其它助劑等多種物質，經科學配方發泡固化而成的閉孔型硬質泡沫塑膠。由於其極低的導熱係數，保溫性能好，被譽為保溫之王。

八十年代國外科學家通過酚醛樹脂及其製品的研究，發現它們具有突出的難燃性、低煙、低毒性能(即FST特性)和優異的耐熱性。九十年代以來包括酚醛泡沫在內的酚醛複合材料得到很大發展，在各個領域開始套用。在我國，酚醛泡沫塑膠目前已經在中央空調系統、輕質保溫彩鋼板、房屋隔熱材料、石油化工管道等領域大量成功套用。

如果平板集熱器採用酚醛泡沫作為保溫材料，將會有如下優勢：

3.1 提高熱效率，能將集熱器背部和四周的傳導換熱損失降到最低程度。酚醛泡沫具有極低的導熱係數，一般為0.023W/（m.k）。實際套用時，以底部保溫層厚度50mm為例，計算保溫層的傳熱係數：酚醛泡沫的傳熱係數為：0.46 W/（㎡·K），玻璃棉的傳熱係數為：0.9 W/（㎡·K）。即每m2一小時，酚醛泡沫可以比玻璃棉減少0.35W的熱量損失，熱損失減少近40%。（傳熱係數是指在穩定傳熱條件下，圍護結構兩側空氣溫差為1℃，1小時內通過1平方米麵積傳遞的熱量。）

3.2 提高集熱器的使用壽命及質量穩定性。酚醛泡沫的使用溫度非常廣，酚醛泡沫在-196℃到180℃（允許瞬時溫度200℃）範圍內均可使用。且有較好的熱穩定性，幾乎沒有明顯的收縮（變化率<1%）。酚醛泡沫長期暴露在陽光下，無明顯老化現象，使用壽命明顯長於其它保溫材料。其實酚醛泡沫是一種不燃材料，無需加入任何阻燃劑，阻燃等級即為難燃B1級。酚醛泡沫見明火時，表面形成結構碳，無滴落物、無捲曲、無融化現象。過火後，表面形成結構碳的石墨層，有效的保護了泡沫的內結構。抗火焰能力可達1小時以上不被穿透（100毫米），且無煙，無有害氣體散發。

3.3 讓集熱器更加環保。酚醛泡沫在發泡固化時採用無氟發泡，符合了國家的環保要求，並且酚醛樹酯的原料也是達到國際環保認證標準；酚醛泡沫的邊角廢料可進行二次加工利用，解決了廢料處理難的問題。

3.4 改進集熱器的生產工藝，讓保溫層與框架合為一體，使集熱器的整體更加牢固美觀。

酚醛泡沫在流水線生產時，可利用酚醛泡沫發泡時自身的粘結性能，直接在酚醛泡沫的上下表面複合鍍鋅鋼板、鋁箔等各種不同材料。生產出來的酚醛泡沫夾芯板表面平整美觀。而且，使用的鍍鋅鋼板、彩鋼板等材料非常薄（0.3mm左右），與酚醛泡沫複合後即具有很高的強度。這樣安裝後，保溫層與框架背面合為一體，使得集熱器的背面很穩定牢固，不會出現彈動現象。如果是採用鋪岩棉等方法，除非採用很厚的鍍鋅鋼板或鋁板，否則背面肯定會有彈動現象。

在生產組裝集熱器時，由於酚醛泡沫夾芯板已經使得保溫層與框架背面已經合為一體，這樣就免去了鋪岩棉、貼鋁箔等步驟。這種工藝的簡化，可以提高生產效率，有利於減少人工成本。

成本分析

一種產品選擇何種原材料時，成本問題是必須考慮才一個重要環節。

這幾年酚醛泡沫行業通過自身的發展，目前酚醛泡沫價格已基本與聚氨酯持平。而且，如上面所敘述的，如果採用酚醛泡沫夾芯板的話，不僅可以減少鋪岩棉、貼鋁箔等步驟，而且可以採用更薄的鍍鋅鋼板等材料，這樣整體的成本其實會有所降低。

評價總結

綜上所述，可以看出，酚醛泡沫是平板太陽能集熱器可以選擇的一種理想的保溫材料，採用酚醛泡沫夾芯板來生產平板太陽能集熱器可以給廠家帶來很多好處。希望能通過此文，促進酚醛泡沫與太陽能行業的合作，把我國太陽能平板集熱器，甚至整個太陽能熱水器行業的性能和質量提升至一個新的台階。為我國的太陽能事業作一份貢獻。