石墨粉在電熱膜建筑供暖中的應(yīng)用
石墨粉在電熱膜建筑供暖中的應(yīng)用
電熱膜應(yīng)用于建筑供暖在西方已有十幾年歷史，但褒貶不一。該項(xiàng)技術(shù)引入我國(guó)后，多年推廣無(wú)起色，自從1999年哈爾濱一家建筑開(kāi)發(fā)公司首先使用，以點(diǎn)示范，才逐漸在遼寧，特別是大連等地開(kāi)始應(yīng)用。在引進(jìn)外國(guó)產(chǎn)品（美國(guó)的凱樂(lè)瑞克和法國(guó)的尼沃牌產(chǎn)品）的基礎(chǔ)上，國(guó)產(chǎn)品已有上海三盟和大連環(huán)達(dá)、大連賽尼等幾家企業(yè)的同類(lèi)產(chǎn)品上市，且性能上不亞于外國(guó)產(chǎn)品，但在安裝和配套技術(shù)上，均照搬西方，未考慮我國(guó)國(guó)情。在引進(jìn)、消化、吸收之后，電熱膜在建筑供暖市場(chǎng)上的路子要想走好，必須創(chuàng)新，走中國(guó)人自己的路。
電熱膜是什么？
簡(jiǎn)而言之，電熱膜就是厚度很薄的電熱塑料，為三層結(jié)構(gòu)，中間層為電熱體，上下兩層為具有阻燃和絕緣性能的聚脂薄膜，起到密封和保護(hù)作用。
電熱膜由電熱體和紅外輻射體兩部分組成。目前大致可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是導(dǎo)電油墨，即將石墨粉或銀粉等導(dǎo)電粉末均勻地混合在油墨中制成導(dǎo)電油墨，在聚酯薄膜上印刷成導(dǎo)電條，通電后發(fā)熱。這種發(fā)熱體的主體是油墨，如美國(guó)的凱樂(lè)瑞克電熱膜和國(guó)產(chǎn)的上海三盟電熱膜；另一類(lèi)是用金屬（合金）薄膜制成導(dǎo)電條，通電后發(fā)熱，如法國(guó)的尼沃電熱膜和國(guó)產(chǎn)品大連環(huán)達(dá)、賽尼電熱膜。
上述這兩類(lèi)電熱膜，從其聚酯薄膜的遠(yuǎn)紅外透過(guò)光譜圖可以看到（圖1），在6.7～1μm波段，其透過(guò)率為0。而電熱膜的表面溫度只有35～40℃左右，其輻射峰值波長(zhǎng)應(yīng)為9μm左右，可以斷定，在7～10μm波段。由于聚酯膜的紅外透過(guò)率為0，那么電熱體在該波段的紅外輻射均被聚酯膜吸收后，再由電熱膜，從傳熱機(jī)制上可視為旁熱式和直熱式兩種傳熱方式的疊加，但其紅外輻射性能主要由聚酯膜決定，與膜內(nèi)紅外輻射材料基本無(wú)關(guān)。
目前，電熱膜的安裝方式是引進(jìn)國(guó)外的安裝方法，即以埋入方式將電熱膜安裝在頂棚，其結(jié)構(gòu)是，最上方為保溫層，接下來(lái)依次為構(gòu)架、電熱膜和石膏板，最后在石膏板表面涂刷一層建筑涂料。這樣，實(shí)際上就是把電熱膜本身的直熱式和旁熱式的聯(lián)合輻射性能改變成了以石膏板為發(fā)熱體的旁熱式加熱機(jī)制，其實(shí)際的紅外輻射性能由石膏板表面建筑涂料的性能來(lái)決定，失去了原本具有的一定量的紅外輻射作用，此時(shí)的電熱膜只相當(dāng)于一般的電加熱體。到此要問(wèn)，如此安裝，不論油墨式還是金屬條式結(jié)構(gòu)的電熱膜，其本身的紅外輻射涂層還有什么實(shí)際意義呢？還有，古今中外，火盆、火炕、火爐、壁爐、電暖器等采暖設(shè)備均在居室下方，為什么獨(dú)有電熱膜要安在頂棚呢？再者，這種安裝方式屬于“逆對(duì)流”傳熱，不僅熱阻大、熱損大，且室溫上高下低。溫度梯度大，給人以一種“上漲下涼”感覺(jué)，很不舒服。難道就不能改成側(cè)壁安裝嗎？最后，本來(lái)紅外輻射占比例就不大的電熱膜，非得用石膏板覆蓋嗎？能否用帶縫隙的裝飾物取而代之？
萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，靠的主要是太陽(yáng)光中的紅外線。長(zhǎng)期不見(jiàn)陽(yáng)光的人，因?yàn)槿鄙偌t外線輻照會(huì)變得憔悴不堪。植物不見(jiàn)陽(yáng)光，枝不壯、葉不茂、果不實(shí)。特別是冬季果蔬大棚中栽培的瓜果蔬菜，由于缺少紅外線，造成了辣椒不辣、草莓不甜、黃瓜沒(méi)味兒、西紅柿惡酸。
近20年來(lái)，醫(yī)療保健品市場(chǎng)上出現(xiàn)的多種治療、理療儀器，由于其紅外輻照功能對(duì)于慢性疼痛性和類(lèi)癥性疾病療效顯著，成為人們較理想的家庭保健醫(yī)生。
因此，人們所說(shuō)的“綠色采暖”和“綠色保健”均系來(lái)自于紅外輻照的結(jié)果。那么，什么樣的供暖器才能算是“綠色采暖”設(shè)備呢？
從理論上講，熱量傳遞有三種方式，即傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。從技術(shù)上講，這三種方式在一般情況下是不能絕對(duì)截然分開(kāi)的，以哪種供熱方式為主就稱(chēng)其為該種傳熱方式的供暖器。百分之百地以一種傳熱方式傳熱的供暖器是不存在的。如果稱(chēng)其為綠色采暖器，其傳熱方式應(yīng)以紅外輻射傳熱為主。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8623-88的規(guī)定，其紅外輻射轉(zhuǎn)換效率應(yīng)>50%，即紅外輻射傳遞的熱量過(guò)半，而傳導(dǎo)和對(duì)流方式傳遞的熱量總和<50%。嚴(yán)格講（理論上），凡是絕對(duì)零度（-273℃）以上的物體都輻射紅外線，從天上飛的，水中游的，陸地上跑的以及我們生活周?chē)乃形矬w，如人體（其輻射性能不亞于電熱膜）、大地、植物以及房間中的墻壁、地板、家具、衣服等，也包括傳統(tǒng)式的暖氣片、火爐、火炕、暖墻、壁爐等，哪個(gè)不輻射出紅外線，但不能因?yàn)槎加屑t外線輻射，就都稱(chēng)其為“紅外輻射體（產(chǎn)品）”。就鍋爐供暖的暖氣片而言，當(dāng)其表面溫度在90℃左右時(shí)，特別是那些表面氧化生銹的暖氣片，其紅外輻射出射度（表面輻射功率密度）相當(dāng)于電熱膜的兩倍以上，為什么不稱(chēng)其為“紅外輻射暖氣片”呢？就是因?yàn)樗皇且浴凹t外輻射傳熱”為主，而是以“對(duì)流傳熱”為主，故稱(chēng)其為對(duì)流傳熱供暖方式。
人體的表面溫度同電熱膜相同，均在37℃左右，雖有紅外輻射存在，能稱(chēng)其為“紅外輻射人”或“紅外輻射電熱膜”嗎？“綠色采暖”效果又從何談起呢？如果再用石膏板蓋上，紅外輻射效果又如何實(shí)現(xiàn)呢？
必須創(chuàng)新，走中國(guó)自己的路
電熱膜采暖技術(shù)經(jīng)過(guò)引進(jìn)、消化、吸收后，當(dāng)務(wù)之急是創(chuàng)新，否則不久將會(huì)被淘汰廢止。
創(chuàng)新的要點(diǎn)如下：
(1)改頂棚安裝為側(cè)壁安裝。
很容易理解，側(cè)壁安裝有許多優(yōu)點(diǎn)：①使用安全，不遭水淹；②維修方便；③便于居民裝修；④上、下溫差小，即溫度梯度?。虎轀p少熱損，節(jié)電及不會(huì)因“逆對(duì)流”造成頂棚被熏黑。至于側(cè)面安裝后，造成“家具擋熱”之說(shuō)，只是無(wú)根據(jù)的想象。
(2)采用裸露式安裝方式。把傳統(tǒng)的石膏板除掉，以帶縫隙裝飾物代之，既美觀，又能使電熱膜本身的紅外線直接輻射到居室內(nèi)。
(3)增加紅外輻射之本是提高電熱膜的法向全發(fā)射率。
在測(cè)試比較現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外電熱膜產(chǎn)品發(fā)射率的基礎(chǔ)上，研究具有高輻射性能的電熱膜專(zhuān)用紅外輻射層（材料）是提高電熱膜“綠色采暖效果”之本。
(4)研究一種新型建筑涂料使其紅外發(fā)射率得到提高勢(shì)在必行。
伴隨電熱膜采暖技術(shù)的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)推廣過(guò)程中的派生產(chǎn)業(yè)—紅外建筑涂料的研究與生產(chǎn)，必將有人去做，即把現(xiàn)有的建筑涂料通過(guò)改變配方來(lái)提高紅外發(fā)射是可行的。這樣，又一個(gè)具有綠色采暖功能的建筑涂料產(chǎn)品誕生了，市場(chǎng)用量不小。
電熱膜采暖技術(shù)必須創(chuàng)新，走中國(guó)人自己的路。
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