太阳能碳晶电热板供暖系统的研究

太阳能碳晶电热板供暖系统的研究

邓晨宇 徐姚 杨曜歌

哈尔滨远东理工学院 黑龙江省 哈尔滨市 150025

摘要：太阳能碳晶电热板是随着科技手段和生产工艺的不断进步科技产物之一。太阳能碳晶电热板是一种新型的采暖设备,其采用效率高,均匀性好,发热均匀的制热材料采暖过程中能够实现控制温度实现,我国太阳能碳晶电热板采暖系统发展起步较晚,相关研究成果不多,为了提升太阳能碳晶电热板供暖系统的应用优势,应加强这种采暖系统的分析和研究。本文分析了太阳能碳晶电热板的制作及其优缺点,阐述了太阳能碳晶电热板采暖系统应用和目的,以及市场背景分析。

关键词:碳晶电热板;太阳能;节能环保,供暖系统

一、太阳能碳晶电热板供暖系统现状分析

目前现有的使用碳晶发热板的产品有碳晶发热暖墙,碳晶发热地热都不能同时兼顾传导热和辐射热。暖墙主要依靠辐射热采暖,传导热效果不佳;地热主要依靠热传导,浪费了碳晶板的辐射热,都降低了碳晶发热板的应用效果。现有碳晶发热板为了增加辐射散热,在其面板上开设有若干细条的小孔,这种结构方式增加了辐射散热量,但却影响了传导热,存在辐射热与传导热不能同时兼顾的技术问题。因此在保证散热的前提下,提高现有太阳能碳晶电热板的热传导能力是本领域技术人员急需解决的技术问题。

太阳能碳晶供暖系统的通过光-热-电转换制热效率高,,升温快,热能更充足。达到一定的阀值后，太阳能碳晶供暖系统可以在通过储热层维持较长时间适宜的环境温度。太阳能碳晶供暖系统的设计是根据用户的生活习惯，以室内自然生活功能区为单元，自行设计加热温度。这样，在满足正常供暖要求的前提下，可以最大限度节约能耗。

二、太阳能碳晶电热板的制作及其优缺点

太阳能碳晶电热板是由碳晶制热模块、电源线以及特有插接件组成。它包括碳晶发热板、隔热层、背板和面板,在面板上开设有辐射散热孔,辐射散热孔为贯通孔,孔内设置有传导散热立板。本实用新型热传导面积大,在保证热热辐射散热的情况下,最大限度的提高了热传导能力;碳晶发热板的辐射孔增大,辐射散热效果更好;同时因为碳晶本身的特性,可以直接连接太阳能发电装置,不必安装变频装置,大大的节约了成本,提高了应用面。

太阳能碳晶电热板是利用碳纤维经球磨处理制成碳晶粒的加热材料。其制热原理是光-热-电转换,碳晶电热板内部的碳原子之间产生并发生剧烈撞击和摩擦从而产生大量热能,并以太阳能光-热-电转换形式对外传递热量,表面温度从环境温度迅速升高,其光-热-电转换率98%以上。它利用太阳能的原理为光-热-电转换的载体进行转换，极大程度的提高了转换率。

现有的碳晶发热板是在电的引发激励下,通过碳分子热运动产生的红外线辐射热量。为了增加辐射散热,在其面板上开设有若干细条的小孔,这种结构方式增加了辐射散热量,但却影响了传导热,存在辐射热与传导热不能同时兼顾的技术问题。太阳能碳晶电热板在光照短时间内,表面温度从环境温度迅速升高,并以光-热-电转换的载体对外进行加热,大约4分钟就可达到设定温度。因此在保证辐射散热的前提下,提高现有太阳能碳晶电热板的热传导能力。

太阳能碳晶电热板作为一种利用太阳能光-热-电转换的载体制热提纯碳晶颗粒发热产品,在发热均匀性、安全性、耐火性、耐候性、光-热-电转换效率上比普通产品有很大区间的改进和提高。太阳能碳晶电热板供暖系统就是充分利用了碳晶电热板优异的光-热-电转换平面制热特性,采暖时整个室内空间墙面同时升温,连续供暖,墙面热平衡效果好。它有以下优点：

1.低能环保方面：太阳能碳晶电热板的主要制造材料是碳素颗粒,经国家环保检测中心多次检测,确认这种材料没有有毒物质的产生与排放，太阳能碳晶电热板可以释放一定量远红外线,并且对装修后的室内环境空气中的游离苯等有害成分具有一定的吸附作用,能够有效的降低和减少有害物质对人体的危害,一定量的减少装修当中的环境污染。远红外线可以促进人体的血液循环和新陈代谢，对人有一定的好处。

2.散热方面:太阳能碳晶电热板散热均匀,升温快,如果在保温效果好的条件下,碳晶电热板可以半小时达到电热板25度左右,水暖和电热板都没法比,水暖需要几个小时的时间才能达到散热的效果,而电热板需要屏蔽层,温度要穿过3公分的水泥层就可以达到散热的效果,但是散热需要一个小时以上,但是耗电情况就严重了。

3.安装费用方面:安装维护费用低，其中一般集中供热开户费高达1万元甚至上万元，要请维修人员定期对管道进行维修和清洗。而太阳能碳晶电热板的铺设会比集中供暖开户费节省费用,在普通住宅中,一般铺设价格两万元左右,平时不需要定期的维护,这就免除了安装后的一些无形维护的费用,所以通过安装、使用和维护的费用整体来看,太阳能碳晶电热板供暖系统的费用比较节省。

缺点如下：

1.不可以取生活热水：太阳能碳晶电热板供暖系统利用太阳能光-热-电转换发电的原理,其主要功能是加速供热，所以安装太阳能碳晶电热板的话是不可以单独取生活热水的,家中需要安装独立的热水器,既浪费了人力物力又浪费了安装成本。

2.使用寿命较短:太阳能碳晶电热板供暖系统有些方面在理论上是可行的，但技术上尚存缺陷。如果利用太阳能光-热-电转换装置，会导致使用寿命偏低，其次在实验室利用效率也不超过35%，总的来说，经济性发展还不能与生活常规进行能源相竞争。太阳能碳晶电热板供暖系统使用年限不长,很多用户希望太阳能碳晶电热板能够与建筑寿命相当,这样就大大减少了第二次安装对其他方面的损失。据实际使用数据反映,碳晶电热板的使用寿命小于水电热板和电热板，一般在15年左右。

3.施工工艺要求高：太阳能碳晶电热板的零散接头相对于其他电热板来说比较多,容易造成多接头损耗氧化,后期维修比较麻烦,不仅如此还会大大衰减太阳能碳晶电热板使用寿命,长时间使用过后制热能力较差，供暖效果不佳,所以对于工人安装水平的技术是有一定的要求。如果在安装的时候不严谨,那么后期的问题会很麻烦,比如耗能大，发热能力弱，室内供暖不足等等。

结束语：

综上所述,近年来,太阳能碳晶电热板供暖系统在国内的迅速发展,其通过光-热-电转换的特点展现出了良好的稳定性、经济性和稳定性,应用优势较为明显。通过分析和研究太阳能碳晶电热板供暖系统,多方面融合新技术,促进太阳能碳晶电热板供暖系统快速发展。注重供暖系统集热效果、经济效益和环境效益,在技术研发层面做好高效、节能、经济、无污染和温度可控等特点设计研发,解决能源浪费和采暖供热不足等问题。太阳能碳晶电热板供暖系统作为光-热-电转换一种新产品,既要符合国家科学发展观可持续发展的战略要求，又要遵循“节约资源、低碳环保”的政策导向,极大程度上的去满足人们对生活环境舒适度要求高的需要,对环境有着较好的效益才能发挥出太阳能碳晶电热板供暖系统的潜力。

参考文献：

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[5] 谈小灵. 浅谈电采暖系统的优越性 [J]. 煤炭工程, 2008.

项目名称：太阳能碳晶电热板供暖系统

基金项目: 黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(项目编号: 202013301013）阶段性成果。

作者简介: 邓晨宇（2000—）男,新疆省库尔勒市人,哈尔滨远东理工学院,本科在读