淺析炭發(fā)熱材料在供暖領(lǐng)域的應(yīng)用

張永華

（山東興港建筑安裝有限公司，山東 臨沂 276000）

1 炭發(fā)熱材料的概念與供熱方式

炭發(fā)熱材料是指利用碳的良好導(dǎo)電性能，將碳纖維加工成為微晶顆粒，同時(shí)加入遠(yuǎn)紅外發(fā)熱劑制成的加熱元件，當(dāng)通電時(shí)加熱元件能夠向外散發(fā)熱量以此達(dá)到采暖效果。炭發(fā)熱材料的供熱方式主要有三種：

1.1 輻射發(fā)熱

在炭發(fā)熱材料的制作過程中加入了遠(yuǎn)紅外發(fā)射劑，遠(yuǎn)紅外發(fā)射劑的主要作用就是使炭發(fā)熱材料在通電時(shí)向外輻射遠(yuǎn)紅外線，遠(yuǎn)紅外線本身具有加熱功能，遠(yuǎn)紅外線被室內(nèi)環(huán)境中的墻面及其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收后，也能夠提高墻面及其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度，進(jìn)而提高室內(nèi)環(huán)境的整體溫度達(dá)到供暖的效果。

1.2 熱傳導(dǎo)供暖

炭發(fā)熱材料在建筑中的使用一般都是較大面積的，如炭發(fā)熱板材的使用，在通電時(shí)炭發(fā)熱材料板材的供熱并不是完全均勻的，板材不同位置受到環(huán)境溫度差異的影響，其表面溫度也不完全相同，通電后炭發(fā)熱板材中的分子受到熱能影響會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的熱運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般是從熱能高的位置移動(dòng)至熱能低的位置，在外部發(fā)熱效果上就表現(xiàn)為內(nèi)部能量從溫度高的位置向溫度低的位置轉(zhuǎn)移，對(duì)外部低溫區(qū)域釋放更多熱能通過熱傳導(dǎo)達(dá)到整體增溫供暖的效果。

1.3 空氣對(duì)流增溫

室內(nèi)環(huán)境中的空氣本身也能夠作為熱傳導(dǎo)的介質(zhì)，由于空氣導(dǎo)熱速度較慢，一般炭發(fā)熱材料通電后會(huì)首先對(duì)發(fā)熱板及墻面附近的空氣進(jìn)行加熱，而遠(yuǎn)離發(fā)熱板和墻面的空氣溫度相對(duì)較低，這樣就會(huì)產(chǎn)生空氣溫差，發(fā)熱板及墻面附近的熱空氣會(huì)逐漸上升，而遠(yuǎn)離加熱板和墻面的冷空氣則會(huì)下降，隨著空氣流動(dòng)，冷空氣會(huì)補(bǔ)充到加熱板和墻面附近在加熱作用下升溫，這樣會(huì)形成持續(xù)的空氣對(duì)流，保持室內(nèi)空氣的整體溫度，達(dá)到增溫供暖的效果。

2 炭發(fā)熱材料在供暖領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

炭發(fā)熱材料制造的關(guān)鍵原材料是碳纖維，碳纖維本身具有著導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、強(qiáng)度高、抗形變能力強(qiáng)、耐磨耐高溫、耐腐蝕等功能優(yōu)勢(shì)，炭發(fā)熱材料也繼承了碳纖維的強(qiáng)大性能，在實(shí)際的應(yīng)用中展現(xiàn)出一系列良好的性能特征，這些都使炭發(fā)熱材料擁有了強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1 發(fā)熱效率高

炭發(fā)熱材料利用碳纖維和遠(yuǎn)紅外發(fā)射劑，在通電情況下釋放遠(yuǎn)紅外線達(dá)到發(fā)熱效果，碳纖維材料導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好，在通電后能夠快速激發(fā)遠(yuǎn)紅外發(fā)射劑的輻射功能釋放遠(yuǎn)紅外線，遠(yuǎn)紅外線波長(zhǎng)在8μm－15μm 之間，正是人體能夠感到最舒適的波長(zhǎng)范圍，通過遠(yuǎn)紅外線的熱能補(bǔ)充能夠快速使人體感到溫暖，結(jié)合炭發(fā)熱材料自身良好的導(dǎo)熱性能，也能夠有效將發(fā)熱材料產(chǎn)生的熱量散發(fā)到環(huán)境當(dāng)中提高環(huán)境溫度，保證較高的發(fā)熱效率。

2.2 成本造價(jià)低

碳纖維材料造價(jià)并不高，利用碳纖維作為原料制造炭發(fā)熱材料，能夠在一定程度上有效的降低建筑供熱施工的原材料成本，同時(shí)炭發(fā)熱材料使用壽命長(zhǎng)、化學(xué)性能穩(wěn)定，一般腐蝕、磨損、高溫?fù)p耗等對(duì)于其的影響較小，在建筑的使用壽命周期內(nèi)通常不需要進(jìn)行整體更換，僅在外部因素導(dǎo)致局部損壞時(shí)需要進(jìn)行適當(dāng)維護(hù)，這也就降低了炭發(fā)熱材料養(yǎng)護(hù)、更換所需要的成本，無論是對(duì)于建筑企業(yè)的整體項(xiàng)目施工還是對(duì)于個(gè)人小規(guī)模室內(nèi)裝修而言，都有助于降低成本造價(jià)具有著經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)。

2.3 節(jié)能環(huán)保

炭發(fā)熱材料本身耗電量低、發(fā)熱效率高，相較于傳統(tǒng)的金屬發(fā)熱材料有著更高的電熱轉(zhuǎn)換率，一般合格產(chǎn)品的電熱轉(zhuǎn)換率都能夠達(dá)到95%以上，部分產(chǎn)品能夠達(dá)到100%，無功損耗低，能源浪費(fèi)少屬于節(jié)能型材料。同時(shí)，炭發(fā)熱材料在發(fā)熱供暖過程中不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢氣也沒有噪音污染，并且遠(yuǎn)紅外供熱的方式不需要消耗室內(nèi)氧氣，也基本不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，使用過程中無論是對(duì)于室內(nèi)環(huán)境還是室外環(huán)境都不會(huì)造成污染破壞。

3 炭發(fā)熱材料的選用要點(diǎn)

目前市場(chǎng)中流通的炭發(fā)熱產(chǎn)品種類多樣，很多產(chǎn)品外觀上差別不大但內(nèi)部材質(zhì)卻有很大差異。當(dāng)前一些商家為提高產(chǎn)品利潤(rùn)，低價(jià)采購(gòu)劣質(zhì)碳纖維材料，造成市場(chǎng)中炭加熱產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊。優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品能夠發(fā)揮出強(qiáng)大的功能優(yōu)勢(shì)，但如果所選用的炭發(fā)熱產(chǎn)品質(zhì)量較差，內(nèi)部碳纖維質(zhì)量性能達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就可能導(dǎo)致一定安全隱患的出現(xiàn)。劣質(zhì)碳纖維在應(yīng)用上也會(huì)增加供熱能耗，造成能源浪費(fèi)，產(chǎn)品本身使用壽命也會(huì)縮短，這就增加了使用者的經(jīng)濟(jì)成本。因此，企業(yè)或個(gè)人在選購(gòu)炭加熱材料及相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，必須要加強(qiáng)對(duì)其質(zhì)量的辨別與把握。此外，對(duì)于企業(yè)而言由于采購(gòu)量較大，在選擇碳發(fā)熱材料時(shí)也要根據(jù)自身實(shí)際需求和成本進(jìn)行考慮，市場(chǎng)上一些性能較好的炭加熱產(chǎn)品，在價(jià)格上也可能要高于傳統(tǒng)加熱材料，企業(yè)可以多角度權(quán)衡價(jià)格與需求，選擇質(zhì)量合格、價(jià)位適中的產(chǎn)品。

4 結(jié)語(yǔ)

炭加熱材料在高效性、安全性、環(huán)保性等方面都有著自身的優(yōu)勢(shì)，對(duì)炭加熱材料的開發(fā)與應(yīng)用也是當(dāng)代建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的必然要求。相信隨著未來環(huán)保技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，還將有更多新型環(huán)保供熱材料被應(yīng)用到供暖領(lǐng)域當(dāng)中，進(jìn)而更有效的促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。