石墨粉在電熱膜建筑供暖中的應用
石墨粉在電熱膜建筑供暖中的應用
電熱膜應用于建筑供暖在西方已有十幾年歷史，但褒貶不一。該項技術引入我國后，多年推廣無起色，自從1999年哈爾濱一家建筑開發公司首先使用，以點示范，才逐漸在遼寧，特別是大連等地開始應用。在引進外國產品（美國的凱樂瑞克和法國的尼沃牌產品）的基礎上，國產品已有上海三盟和大連環達、大連賽尼等幾家企業的同類產品上市，且性能上不亞于外國產品，但在安裝和配套技術上，均照搬西方，未考慮我國國情。在引進、消化、吸收之后，電熱膜在建筑供暖市場上的路子要想走好，必須創新，走中國人自己的路。
電熱膜是什么？
簡而言之，電熱膜就是厚度很薄的電熱塑料，為三層結構，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，一類是導電油墨，即將石墨粉或銀粉等導電粉末均勻地混合在油墨中制成導電油墨，在聚酯薄膜上印刷成導電條，通電后發熱。這種發熱體的主體是油墨，如美國的凱樂瑞克電熱膜和國產的上海三盟電熱膜；另一類是用金屬（合金）薄膜制成導電條，通電后發熱，如法國的尼沃電熱膜和國產品大連環達、賽尼電熱膜。
上述這兩類電熱膜，從其聚酯薄膜的遠紅外透過光譜圖可以看到（圖1），在6.7～1μm波段，其透過率為0。而電熱膜的表面溫度只有35～40℃左右，其輻射峰值波長應為9μm左右，可以斷定，在7～10μm波段。由于聚酯膜的紅外透過率為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，與膜內紅外輻射材料基本無關。
目前，電熱膜的安裝方式是引進國外的安裝方法，即以埋入方式將電熱膜安裝在頂棚，其結構是，最上方為保溫層，接下來依次為構架、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，實際上就是把電熱膜本身的直熱式和旁熱式的聯合輻射性能改變成了以石膏板為發熱體的旁熱式加熱機制，其實際的紅外輻射性能由石膏板表面建筑涂料的性能來決定，失去了原本具有的一定量的紅外輻射作用，此時的電熱膜只相當于一般的電加熱體。到此要問，如此安裝，不論油墨式還是金屬條式結構的電熱膜，其本身的紅外輻射涂層還有什么實際意義呢？還有，古今中外，火盆、火炕、火爐、壁爐、電暖器等采暖設備均在居室下方，為什么獨有電熱膜要安在頂棚呢？再者，這種安裝方式屬于“逆對流”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，很不舒服。難道就不能改成側壁安裝嗎？最后，本來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？
萬物生長靠太陽，靠的主要是太陽光中的紅外線。長期不見陽光的人，因為缺少紅外線輻照會變得憔悴不堪。植物不見陽光，枝不壯、葉不茂、果不實。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、黃瓜沒味兒、西紅柿惡酸。
近20年來，醫療保健品市場上出現的多種治療、理療儀器，由于其紅外輻照功能對于慢性疼痛性和類癥性疾病療效顯著，成為人們較理想的家庭保健醫生。
因此，人們所說的“綠色采暖”和“綠色保健”均系來自于紅外輻照的結果。那么，什么樣的供暖器才能算是“綠色采暖”設備呢？
從理論上講，熱量傳遞有三種方式，即傳導、對流和輻射。從技術上講，這三種方式在一般情況下是不能絕對截然分開的，以哪種供熱方式為主就稱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。如果稱其為綠色采暖器，其傳熱方式應以紅外輻射傳熱為主。根據國家標準GB8623-88的規定，其紅外輻射轉換效率應>50%，即紅外輻射傳遞的熱量過半，而傳導和對流方式傳遞的熱量總和<50%。嚴格講（理論上），凡是絕對零度（-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圍的所有物體，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，也包括傳統式的暖氣片、火爐、火炕、暖墻、壁爐等，哪個不輻射出紅外線，但不能因為都有紅外線輻射，就都稱其為“紅外輻射體（產品）”。就鍋爐供暖的暖氣片而言，當其表面溫度在90℃左右時，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）相當于電熱膜的兩倍以上，為什么不稱其為“紅外輻射暖氣片”呢？就是因為它不是以“紅外輻射傳熱”為主，而是以“對流傳熱”為主，故稱其為對流傳熱供暖方式。
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現呢？
必須創新，走中國自己的路
電熱膜采暖技術經過引進、消化、吸收后，當務之急是創新，否則不久將會被淘汰廢止。
創新的要點如下：
(1)改頂棚安裝為側壁安裝。
很容易理解，側壁安裝有許多優點：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，即溫度梯度小；⑤減少熱損，節電及不會因“逆對流”造成頂棚被熏黑。至于側面安裝后，造成“家具擋熱”之說，只是無根據的想象。
(2)采用裸露式安裝方式。把傳統的石膏板除掉，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。
(3)增加紅外輻射之本是提高電熱膜的法向全發射率。
在測試比較現有國內外電熱膜產品發射率的基礎上，研究具有高輻射性能的電熱膜專用紅外輻射層（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射率得到提高勢在必行。
伴隨電熱膜采暖技術的應用，該項技術推廣過程中的派生產業—紅外建筑涂料的研究與生產，必將有人去做，即把現有的建筑涂料通過改變配方來提高紅外發射是可行的。這樣，又一個具有綠色采暖功能的建筑涂料產品誕生了，市場用量不小。
電熱膜采暖技術必須創新，走中國人自己的路。
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