淺析炭發(fā)熱材料在供暖領域的應用

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電性能，將碳纖維加工成為微晶顆粒，同時加入遠紅外發(fā)熱劑制成的加熱元件，當通電時加熱元件能夠向外散發(fā)熱量以此達到采暖效果。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紅外發(fā)射劑，遠紅外發(fā)射劑的主要作用就是使炭發(fā)熱材料在通電時向外輻射遠紅外線，遠紅外線本身具有加熱功能，遠紅外線被室內(nèi)環(huán)境中的墻面及其它圍護結構吸收后，也能夠提高墻面及其它圍護結構的表面溫度，進而提高室內(nèi)環(huán)境的整體溫度達到供暖的效果。

1.2 熱傳導供暖

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產(chǎn)生持續(xù)的熱運動，運動規(guī)律一般是從熱能高的位置移動至熱能低的位置，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移，對外部低溫區(qū)域釋放更多熱能通過熱傳導達到整體增溫供暖的效果。

1.3 空氣對流增溫

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

2 炭發(fā)熱材料在供暖領域應用的優(yōu)勢

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

2.1 發(fā)熱效率高

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

2.2 成本造價低

碳纖維材料造價并不高，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，同時炭發(fā)熱材料使用壽命長、化學性能穩(wěn)定，一般腐蝕、磨損、高溫損耗等對于其的影響較小，在建筑的使用壽命周期內(nèi)通常不需要進行整體更換，僅在外部因素導致局部損壞時需要進行適當維護，這也就降低了炭發(fā)熱材料養(yǎng)護、更換所需要的成本，無論是對于建筑企業(yè)的整體項目施工還是對于個人小規(guī)模室內(nèi)裝修而言，都有助于降低成本造價具有著經(jīng)濟性的優(yōu)勢。

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換率，一般合格產(chǎn)品的電熱轉換率都能夠達到95%以上，部分產(chǎn)品能夠達到100%，無功損耗低，能源浪費少屬于節(jié)能型材料。同時，炭發(fā)熱材料在發(fā)熱供暖過程中不會產(chǎn)生廢水、廢氣也沒有噪音污染，并且遠紅外供熱的方式不需要消耗室內(nèi)氧氣，也基本不會產(chǎn)生電磁輻射，使用過程中無論是對于室內(nèi)環(huán)境還是室外環(huán)境都不會造成污染破壞。

3 炭發(fā)熱材料的選用要點

目前市場中流通的炭發(fā)熱產(chǎn)品種類多樣，很多產(chǎn)品外觀上差別不大但內(nèi)部材質卻有很大差異。當前一些商家為提高產(chǎn)品利潤，低價采購劣質碳纖維材料，造成市場中炭加熱產(chǎn)品的質量參差不齊。優(yōu)質產(chǎn)品能夠發(fā)揮出強大的功能優(yōu)勢，但如果所選用的炭發(fā)熱產(chǎn)品質量較差，內(nèi)部碳纖維質量性能達不到相關標準就可能導致一定安全隱患的出現(xiàn)。劣質碳纖維在應用上也會增加供熱能耗，造成能源浪費，產(chǎn)品本身使用壽命也會縮短，這就增加了使用者的經(jīng)濟成本。因此，企業(yè)或個人在選購炭加熱材料及相關產(chǎn)品時，必須要加強對其質量的辨別與把握。此外，對于企業(yè)而言由于采購量較大，在選擇碳發(fā)熱材料時也要根據(jù)自身實際需求和成本進行考慮，市場上一些性能較好的炭加熱產(chǎn)品，在價格上也可能要高于傳統(tǒng)加熱材料，企業(yè)可以多角度權衡價格與需求，選擇質量合格、價位適中的產(chǎn)品。

4 結語

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，對炭加熱材料的開發(fā)與應用也是當代建筑領域實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標的必然要求。相信隨著未來環(huán)保技術的進一步創(chuàng)新發(fā)展，還將有更多新型環(huán)保供熱材料被應用到供暖領域當中，進而更有效的促進我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。