(1)工程概況
杭州師范大學(xué)倉前校區(qū)總占地面積3250畝，總建筑面積220萬平方米左右，地上建筑面積200萬平方米左右，分成A、B、C、D四個區(qū)塊，所有學(xué)生宿舍及食堂、賓館、外籍人員公寓樓、辦公樓、后勤用房等總共30棟樓房均采用太陽能熱水系統(tǒng)供熱水，其中A區(qū)塊博文苑1-10號宿舍樓采用全玻璃真空管集熱器太陽能熱水系統(tǒng)形式，B區(qū)塊4棟學(xué)生公寓樓采用全玻璃真空管集熱器太陽能熱水系統(tǒng)形式。 杭州師范大學(xué)倉前校區(qū)所有太陽能熱水工程由總包單位（安裝單位）負責(zé)安裝（不是廠家經(jīng)銷商安裝），質(zhì)保期后系統(tǒng)維保經(jīng)公開招投標(biāo)，我司憑借多年的工程設(shè)計、施工、維保經(jīng)驗及良好資質(zhì)條件，順利中標(biāo)，目前由我司負責(zé)提供維修保養(yǎng)大包干服務(wù)。
（2）故障現(xiàn)象
系統(tǒng)在運行過程中，全玻璃真空管不斷出現(xiàn)炸管現(xiàn)象。每隔十天半月，使用單位就會打電話過來，說全玻璃真空管破掉了，漏水了，甚至有次半夜打電話給我司維保單位，說整個屋面被水淹沒了。使用單位曾懷疑太陽能設(shè)備質(zhì)量問題，影響極壞。
（3）故障排查
我司維保單位單位派技術(shù)人員及維修人員去現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)炸管的地方均集中在廊架結(jié)構(gòu)上的太陽能集熱器上，而炸管常出現(xiàn)一個地方，說明那個部位的全玻璃真空管內(nèi)沒水或水少，由于貯熱水箱低于太陽能集熱系統(tǒng)，當(dāng)太陽能系統(tǒng)循環(huán)泵停止工作或者不工作時，廊架結(jié)構(gòu)上的太陽能集熱器內(nèi)的水倒流進貯熱水箱內(nèi)，太陽能集熱器內(nèi)水很少，陽光暴曬，系統(tǒng)運行再受冷熱沖擊，易出現(xiàn)炸管的情況。
（4）原因分析
首先，我司維保技術(shù)人員分析了炸管的原因：一方面因為夏天陽光強烈，太陽能全玻璃真空管吸收大量的熱量，管內(nèi)水溫極高，如果突然進入冷水，熱漲冷縮的原理，管子里容易炸裂！另一方面是由全玻璃真空管的制造應(yīng)力或系統(tǒng)運行時受力引起的，而退火工藝中沒有完全消除應(yīng)力，在安裝及運行過程中表現(xiàn)為應(yīng)力釋放。引起全玻璃真空管炸管。
全玻璃真空管炸管原因具體分析
一、使用不當(dāng)?shù)脑?/span>
具有手動上水功能的太陽能熱水工程系統(tǒng)應(yīng)選擇早晨或傍晚上水，避開陽光直射的中午上水，因為冷熱沖擊易造成炸管。即不合理的上水時間、方式會造成系統(tǒng)炸管。
二、安裝質(zhì)量的原因
1、系統(tǒng)排氣閥或排氣管安裝位置不正確導(dǎo)致排氣不暢，產(chǎn)生氣阻，系統(tǒng)上水后其管口最大應(yīng)力將接近許用應(yīng)力，可能造成破管發(fā)生。
2、系統(tǒng)安裝角度不正確，太陽能集熱器沒有安裝在同一的平面上，導(dǎo)致全玻璃真空管和連箱之間產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)達到應(yīng)力極限時，全玻璃真空管就易破裂炸管。
三、設(shè)計缺陷的原因
1、系統(tǒng)沒有設(shè)計上水保護功能，即陽光直射的中午上水，導(dǎo)致冷熱沖擊造成炸管。
2、系統(tǒng)沒有設(shè)計防倒流裝置，系統(tǒng)循環(huán)泵停止工作后，真空集熱管內(nèi)的水倒流至儲熱水箱內(nèi)，使真空集熱管處于缺水或少水的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)泵再次工作時，全玻璃真空管就易破裂炸管。
3、系統(tǒng)循環(huán)泵設(shè)計與太陽能集熱面積規(guī)模不匹配，即系統(tǒng)循環(huán)泵流量、揚程不能夠滿足集熱循環(huán)要求，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力過大，全玻璃真空管就易破裂炸管。
4、系統(tǒng)沒有設(shè)計防凍循環(huán)功能，冬季夜間溫度較低的情況下，即使管路作了保溫或加裝了電伴熱帶，但不能保證全玻璃真空管內(nèi)的“死水”因溫度下降而結(jié)冰，將全玻璃真空管脹破。所以在北方地區(qū)的太陽能熱水系統(tǒng)工程設(shè)計中，一定要有防凍循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用防凍液作為循環(huán)介質(zhì)的除外。
四、全玻璃真空管本身存在隱患的原因
為保證全玻璃真空管的集熱效率和壽命，一般選用硼硅玻璃，此玻璃具有制造全玻璃真空管必須的熱穩(wěn)定性、機械加工性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)秀的膨脹系統(tǒng)和較好的透光性，然而膨脹系統(tǒng)大于3.4*10-6的硼硅玻璃就不易加工成全玻璃真空管，由于玻璃組成和結(jié)構(gòu)的變化，性能發(fā)生了突變，即由于析晶溫度升高無法機械成型，產(chǎn)生分相，抗水性和機械性能大幅度下降，從而造成炸管，因此一般選用硼硅玻璃3.3。因此選擇全玻璃真空管時應(yīng)選擇大廠家，質(zhì)量優(yōu)良的全玻璃真空集熱管。
五、流通環(huán)節(jié)的原因
也有一些全玻璃真空管是在運輸、搬運過程中，尾部彈簧卡松動或脫落，形成炸管隱患。
六、水垢方面的原因
水中的雜質(zhì)進入系統(tǒng)后，隨著水溫不斷的升高或者蒸發(fā)，濃縮在連箱和全玻璃真空管內(nèi)表面上，生成的固體附著物，稱之為水垢。水垢的導(dǎo)熱系統(tǒng)較小，在全玻璃真空管的內(nèi)壁上形成致密的水垢層，隨著水垢層的加厚，使全玻璃真空管的吸熱體和管內(nèi)的導(dǎo)熱流體熱交換受阻，在水垢的內(nèi)外表面形成一定的溫度差，當(dāng)太陽輻射較好時，水垢的外層溫度較高，與內(nèi)層形成較大的溫差，造成水垢裂紋，管內(nèi)的冷液沿裂紋進入達到內(nèi)玻璃管內(nèi)壁上，易造成炸管。
(5) 維修辦法與效果
根據(jù)現(xiàn)場查看、分析，排除了全玻璃真空管質(zhì)量、支架安裝、水垢等方面的原因，該太陽能安裝公司經(jīng)技術(shù)人員討論后決定在太陽能集熱器出熱水端加”U”型管，避免水倒流進貯熱水箱，改造后，系統(tǒng)運行過程中再沒有出現(xiàn)炸管問題了。
(6) 案例啟示
實際太陽能熱水工程設(shè)計中，我們應(yīng)該采取相應(yīng)的對策避免全玻璃真空管炸管，要合理地選擇系統(tǒng)上水時間和方式；強化系統(tǒng)設(shè)計、安裝質(zhì)量；加強設(shè)計人員學(xué)習(xí)、安裝人員培訓(xùn)等工作；選擇質(zhì)量優(yōu)良的真空集熱管作為太陽能工程的集熱元件；全玻璃真空管安裝前應(yīng)認真檢查，若質(zhì)量有缺陷應(yīng)處理掉；水質(zhì)差的地方，系統(tǒng)應(yīng)安裝除垢裝置。