張椋 劉聽鋅 張建華
摘? ?要:可拼裝電熱板在市場(chǎng)上的缺失,使電熱板連接方式的研究沒有得到重視,導(dǎo)致電熱板結(jié)構(gòu)的單一。本文提出了一種磁吸附式的電熱板連接方式,使得電熱板具有便捷性與安全性的同時(shí)更實(shí)現(xiàn)了電熱板可拆分功能。
關(guān)鍵詞:磁吸附式連接? 可拆分式電熱板? 石墨烯
中圖分類號(hào):TM 621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1674-098X(2019)06(a)-0105-02
1? 研究背景
目前人們所接觸到的市場(chǎng)采暖產(chǎn)品中,電采暖也是全球公認(rèn)的最為舒適健康的采暖方式。且使用壽命長(zhǎng),使用方便,可通過對(duì)溫度的需要自行調(diào)節(jié)。歐洲部分國(guó)家在上世紀(jì)二十年代,就開始對(duì)電采暖進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)使用,美國(guó)也在上世紀(jì)三十年代左右追趕上歐洲的步伐?,F(xiàn)如今已有半數(shù)以上的家庭樂于使用電采暖產(chǎn)品。
在我國(guó),北方因天氣寒冷,采取集中供暖方式,但污染嚴(yán)重,南方則主要依靠空調(diào)或小型電取暖設(shè)備,但對(duì)電能的消耗過高,增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在北方取暖措施中水地暖的方式極為亮眼,北方水地暖的供熱方式主要通過集中供暖機(jī)構(gòu)將水加熱,再將熱水輸入用戶管道,地暖即是將管道盤接在充滿碎石的地板下,以此采暖。但其造價(jià)成本較高,施工需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間,所以并未大規(guī)模普及。
2? 研究意義
當(dāng)前有一種工時(shí)較少,耗資較低的地暖取熱方式,即通過對(duì)電熱板通電進(jìn)行加熱的電地暖方式,將其鋪設(shè)到地面上,若是材料使用得當(dāng),則電量耗費(fèi)較低,更加經(jīng)濟(jì)。電地暖使得南方也可以在冬天采用地暖的方式來取暖[ ]。市面上的電熱板普遍存在體積相對(duì)較大,無法拆分,不方便運(yùn)輸?shù)膯栴},用戶體驗(yàn)較差,同時(shí)安裝成本較高。
為了克服在傳統(tǒng)電熱板安裝過程中費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不易拆裝的問題,增加電地暖的適用范圍。所采用的技術(shù)方案是:提供一種易于拆裝且適用范圍廣的新型電熱板,可以有效地利用磁吸附式連接,便捷地安裝使用,從而擺脫定制及鋪設(shè)的繁瑣,也克服了小塊電熱板因不能拆裝導(dǎo)致預(yù)期使用效果無法達(dá)到的困境。
3? 常見發(fā)熱材料
現(xiàn)在市場(chǎng)中常用的發(fā)熱材料為碳晶、石墨與石墨烯。下述為其各自的特點(diǎn)與功用。
(1)碳晶在術(shù)語中并沒有這種說法,也沒有一種名為“碳晶”這樣一種材料,碳晶實(shí)際上是一種經(jīng)過改性提純過的碳素顆粒,在經(jīng)過短絲碳纖維改性后磨成球狀制成微晶顆粒,加入粘合劑與短碳纖維壓制成為板狀,但這種電熱膜的耐用性不佳,導(dǎo)致碳晶逐漸失去電熱板采暖元件的主導(dǎo)地位。
(2) 石墨,作為加熱材料具有許多優(yōu)點(diǎn),如材料的加熱速度快、能徹底的降解、材料受熱均勻、不宜腐蝕和耐用等特點(diǎn)。采用石墨作為電熱的加熱材料能保證電加熱的面積溫度均勻,且導(dǎo)熱性能越好的高純度石墨其性能效益越為優(yōu)秀。采用石墨導(dǎo)熱材料,熱傳導(dǎo)效果好,加熱時(shí)間快,節(jié)能高效,平均溫度差小。
(3)石墨烯與其他電熱膜不同,是一種由純碳原子組成的柔性膜,其顯著特征就是透明,具有極高的安全性,其結(jié)構(gòu)為單層碳原子,并且具有極高的電-熱轉(zhuǎn)化率,在其能量的轉(zhuǎn)化過程中不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),所以幾乎沒有任何的能量損失。石墨烯在與相同的單位面積中的電加熱元件電熱轉(zhuǎn)換效率,也極其強(qiáng)勁,其熱效率比甚至是超出碳纖維百分之三十三之多,又因?yàn)槠涠S結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,使石墨烯材料的使用壽命也遠(yuǎn)超同類材料。
4? 磁吸附式鏈接方法的應(yīng)用
在眾多的電熱板產(chǎn)品中,鮮見拼裝式的電熱板產(chǎn)品,充斥市場(chǎng)的占大部分額的產(chǎn)品以定制和單塊出售為主,因?yàn)槠囱b式電熱板產(chǎn)品的缺失,所以電熱板間的連接方式更無新樣,方便、安全、易于使用的電熱板連接方式研究更是空白的。
在電熱板中的創(chuàng)新性技術(shù)是利用磁吸附式使其可拼接化,將帶有調(diào)溫控制器的電源線(模塊一)與其他電熱板(模塊二)相連,模塊二之間亦各有磁吸附式連接頭連接各個(gè)電熱板(模塊二)。如圖1所示,可拼裝式電熱板由帶有調(diào)溫控制器的電源線模塊,磁吸附式電熱板模塊組成。其中帶有調(diào)溫控制器的電源線(模塊一),通過與電源相連的調(diào)溫控制器調(diào)節(jié)溫度,連接磁吸附式電熱板(模塊二),作為其他模塊的總電源使用。磁吸附式電熱板為模塊二,其作用是與其他電熱板模塊相互連接達(dá)到預(yù)期使用效果。
整個(gè)可拼接電熱板的工作流程是:以帶有調(diào)溫控制器的電源線模塊一接通電源,另一端以磁吸附式連接電熱板模塊二,按個(gè)人需求在原有電熱板上繼續(xù)增添電熱板模塊以達(dá)到預(yù)期的使用效果。拼裝多塊電熱板的連接也同樣采用磁吸附式,如圖2所示,將兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的磁吸公母頭相連接達(dá)到擴(kuò)充電熱面積。
這種磁吸附式連接的有益效果是有效地減少了傳統(tǒng)電熱板鋪設(shè)與拆分過程中的耗時(shí)耗力,也加強(qiáng)了小塊電熱板的適用范圍。例如年輕的租房群體,一般不會(huì)進(jìn)行大規(guī)模裝修,這時(shí)可拼裝電熱板就是最合適的采暖方法,既可以根據(jù)自己的需要小規(guī)模的部分取暖,也可以大規(guī)模的將房間全覆蓋,并且可以在需要的時(shí)候及時(shí)拆卸,進(jìn)行二次使用。大大加強(qiáng)了使用周期和使用壽命,也更具經(jīng)濟(jì)性。
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