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技术知识

碳纤维地暖简介与施工设计

 (一)碳纤维复合材料在地板采暖中的应用及发展

    碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料,具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能,被称为“纤维中的软黄金”,正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外,在民品的发展上有着更加广阔的空间,并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。

    碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的。80年代初期,高性能及超高性能的碳纤维相继出现,这在技术上是又一次飞跃,同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。经过二十多年的发展,碳纤维及其复合材料已从初创期转入增长发展期,其工业地位已基本确立,美、日、英、法、德等国的碳纤维产量已经占世界产量的绝大部分,并已逐步形成垄断优势。

    碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好,沿纤维轴方向表现出很高的强度,且碳纤维比重小。

    碳纤维是一种纤维状的碳素材料。碳素材料是化学性能稳定性极好的物质。  除强氧化性酸等特殊物质外,在常温常压附近,几乎为化学惰性。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用,很难观察到碳纤维发生化学变化。从碳素材料的化学性质分析,在≤250℃环境下,碳素材料既没有明显的氧化发生,也没有生成碳化物和层间化合物生成。由于碳素材料具有气孔结构,因此气孔率高达25%左右,在加热过程易产生吸附气体脱气情况,这样的过程更有利于稳定电气性能和在电热领域的应用。

    碳纤维发热电缆辐射的远红外线波长在医学界被称为”生命之光”,对生物生长有极为密切的关系,能活化组织细胞促进血液循环,增进新陈代谢,增强免疫力,消除疲劳,同时也有除湿、抗菌效果,对关节炎、腰腿疼病有很好辅助理疗作用。

    碳纤维热传导机理是依靠晶格振动导热,因此,不符合金属所遵循的维德曼一夫兰兹定律。普通的碳素材料导热系数极高,平行于晶粒方向的导热系数可与黄铜媲美。

    以金属材料为发热体的电加热技术已在各个领域得到了广泛的应用。但是金属丝在高温状态下表面易氧化,由于氧化层不断的增厚,造成了有效通过电流的面积减小,增大了电流的负荷,因此易烧断。在相同的允许的电流负荷面积下,金属丝的强度比碳纤维低6—10倍,在使用过程中易折断。

    碳纤维发热电缆具有以下优点:

    1.耐压、抗折性强

    碳纤维发热电缆采用碳纤维丝,弹性及绝缘强度好、导热系数高的外包覆多种绝缘材料编织而成,工艺复杂,安全性能高。在工作电流50A通电回路工作状态下,50000次弯折碳纤维及包覆材料无任何破损,特种实验也表明,载重12吨的卡车直接压10万次外皮没有任何损害。

    2、绝缘性好

    碳纤维发热电缆绝缘性远大于规定值。在绝缘性测试中,发热电缆浸入在0.8%20℃常温盐水中通电,绝缘电阻大于1000兆欧,在4500V(AC)lmin50hz耐压,无闪烁击穿,泄漏电流≤0.002mA,更具安全性。

    3.节能性好

    金属发热电缆在启动或者关闭时,由于金属本身材质决定,会产生一个瞬间最大功率(即冲击电流),可以达到额定功率的2倍以上。达到额定工作状态后、电流方能趋于稳定。碳纤维发热电缆为非金属材料,在启动关闭时,会一直保持额定工作功率,不会产生瞬间大电流,减少大量的无功消耗,因而在节能效果上也远远高于金属电缆。

    4.使用寿命长

    碳纤维发热电缆采用非金属碳为原料,保证发热体寿命为1000年,外绝缘保护层选用高性能防水、耐热等级高的护套材料,寿命可以保证50年。在同等使用条件下,碳纤维发热电缆的使用寿命要比金属电缆的长的多。碳纤维加热电缆广泛应用于:地板采暖系统、恒温育雏箱、花房、苗圃、蔬菜大棚等保温采暖,道路、机场跑道化雪;管道、罐体保温防冻;足球场草坪、公共绿地土壤保温。 

(二)碳纤维远红外发热电缆电地暖设计与施工设计原则;

    根据《采暖通风与空气调节设计规范》4.1—4.1.14计算房间需补充热量为115W/m2(使用面积)。计算方法为

    单位地面的散热量q(W/m2)按下式计算:

    q=qf+qd

    单位地面面积辐射传热量:

    qf=5x108<(tpj+273)4—(AUST+273)4>单位地面面积对流传热量:

    Qd=α(tpj-tn)n

    式中:tpj一 地面的表面平均温度(℃);

    AUST一 室内非加热表面的面积加权平均温度(℃);(详见附录B)

    α一常数,向上传热时,α=2.17;  向下传热时,α=0.14;    ·

    n一指数,向上传热时,n=1.31;  向下传热时,n=1.25;

    tn--室内计算温度(℃)。确定地面所需的散热量时,应将第三节计算的房间供暖热负荷扣除来自上层地板向下的散热量。

    地面单位面积所需的散热量应按下式计算:

    q=Q/F

    式中:q一一地面单位面积所需的散热量(W/m’)  ;

    Q——房间所需的有效散热量(W)  ;

    F——敷设发热电缆的地面面积(m2)。确定地面散热量时,必须校核地面的表面平均温度,确保其不高最高限值;否则应改善建筑热工性能或设置其它辅助供暖设备,减少辐射供暖系统负担的热负荷。则与单位地面面积所需散热量之间,近似关系为:

    tpj=tn+9(qx/100)0.909℃

    式中:tn--室内计算温度(℃)  ;

    Qx一单位地面的散热量,W/m"。

    发热电缆的发热功率计算,应包括地面向上的散热量和向下层或向土壤传热的热量损失。发热线选12K铁氟龙双层绝缘加编织铜网屏蔽层的远红外自限热电缆。连接冷线选用2.5平铜镀锡高温导线(耐温280℃)。保温材料使用20mm不低于30kg标准挤塑板。反射层使用无纺布基铝箔。固定发热线用10*10cm冷拔点焊钢网。

    施工方法

    施工过程中,应防止油漆、沥青或其它化学溶剂接触污染管线的表面。

    地面辐射供暖工程施工过程中,不宜进人踩踏电缆。不宜与其它工种进行交叉施工作业,所有地面留洞应在填充层施工前完成。

    安装前应进行发热电缆的标称电阻检测和通断测试。

    所有进场的材料必须进行检验验收,包括产品的技术文件、标志、外观检查,必要时应抽样进行相关检测。温控器的外观不能有划痕,标记清晰,面板扣合、开启自如,温度调节部件使用正常。

    铺设绝热层的地面应平整、干燥、无杂物。墙面根部应平、直且无积灰现象。绝热层的铺设应平整,边沿绝热层相互间的搭接应严密。

    发热电缆应严格按照电缆间距和走向敷设,发热电缆应保持平、直。发热电缆敷设前,应对照施工图纸核定发热电缆的选型是否满足设计要求;并对电缆的外观质量等进行认真检查,确认不存在任何问题后再进行安装。

    发热电缆敷设前必须先检查外观质量,有外伤、破损不准敷设。

    发热电缆安装前应测量发热电缆的标称电阻和绝缘,并做自检记录。

    在发热电缆施工前,应确认电缆电源冷线预留管、温控器接线盒、地温传感器预留管、采暖配电箱等预留、预埋工作已完毕。

    发热电缆必须按设计图纸要求敷设,安装时应禁止电缆拧劲,弯曲电缆时,圆弧的顶部应加以限制(顶住),并进行固定,防止出现“死折”电缆的弯曲半径不应小于100mm。

    发热电缆设在隔热材料上时,发热电缆下必须铺设钢丝网或金属固定带,以保证发热电缆不被压入隔热材料中。

    发热电缆定位后,用扎带在钢丝网上固定,或采用金属固定带。

    发热电缆的热线部分不应进入冷引线预留管。发热电缆安装完毕,应进行发热电缆的标称电阻、绝缘电阻检测,并进行记录。

    发热电缆地面辐射采暖系统的电气施工应符合《电气装置安装工程施工验收规范》  (GB50254—96及GB50258—96)的规定。温控器宜安装在距室内地面1.4m的墙面上

    连接导线截面及开关配合,应满足过负荷保护和短路保护要求,零线截面不得小于等于相线截面。

    配电箱中应设过流保护和漏电保护功能,每个供电回路应设带漏电保护装置的双极开关。

    填充层施工应在发热电缆经通断检测和绝缘性能检测合格后进行。浇捣混凝土填充层时,必须在发热电缆上部架设操作板,保持施工人员在板上操作,严禁踩踏发热电缆;施工人员应穿软底鞋,采用平头锹。混凝上填充层的养护周期不应少于21天。养护期满后,对地面应妥加保护,严禁在地面上运行重载、高温烘烤、直接放置高温物体和高温加热设备。填充层在养护期内,严禁对发热电缆系统进行通电加热。

    发热电缆地面辐射供暖装饰地面宜采用以下材料:

    1.水泥砂浆、混凝土地面

    2.磁砖、大理石及水磨石地面

    3.符合国家标准的复合木地板、实木复合地板。 

河北东丽电热科技有限公司主要产品:碳纤维发热电缆,碳纤维电暖器,碳纤维电地暖,电地暖安装。北京,天津,沈阳,石家庄,邢台,邯郸,保定,秦皇岛,唐山,承德,张家口,廊坊,阜新,朝阳,大同,朔州,忻州,晋中,阳泉,吕梁,德州,滨州,东营,潍坊,淄博,济南,烟台,威海,青岛,莱芜,泰安,济宁,临沂,日照,枣庄,聊城,濮阳,武安,长治,晋城,安阳,鹤壁,新乡,焦作,济源,洛阳,开封,菏泽,许昌,南阳,平顶山,阜阳,商丘,毫州,徐州,连云港,三门峡,运城,临汾,延安,铜川,商洛,包头,鄂尔多斯,榆林,乌海,巴彦淖尔,石嘴山,中卫,吴忠,白银,武威,金昌,张掖,酒泉,嘉峪关,汉中,安康,沙河,冀州,辛集,河间,定州,安国,高碑店,哈尔滨,长春,合肥,南京,武汉,长沙,南昌,拉萨,新疆,乌鲁木齐,盘锦,辽阳,本溪,营口,大连,葫芦岛,铁岭,四平,辽源,长春,吉林,哈尔滨通辽,赤峰,杭州,上海,南京

点击次数:  更新时间:2012-08-28  【打印此页】  【关闭