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上海宝恒能源材料股份有限公司 电采暖材料基础知识 一、电热材料 a)发热电缆 发热电缆内芯由冷线热线组成，外面由绝缘层、接地、屏蔽层和外护套组成，发热电缆通电后，热线发热，并在4060的温度间运行，埋设在填充层内的发热电缆，加热包围在其周的水泥层，再传向地板或磁砖，然后通过对流方式加热空气，发热电缆地面辐射供暖系统的组成及工作原理：供电线路变压器低压配电装置分户电度表温控器发热电缆通过地板向室内辐射热量 b)碳晶-实际也是碳纤维 碳晶电热板将碳纤维改性后进行球磨处理制成碳素晶体颗粒，将碳晶颗粒与高分子树脂材料以特殊工艺合成制作的发热材料。其发热原理是在电场的作用下，发热体中的碳分子团产生“布朗运动”，碳分子之间发生剧烈撞击和摩擦产生热能，并以远红外辐射的形式对外传递热量。c)电热膜的种类 据不完全统计，目前市面上叫做电热膜的产品有十几种，加上具有电热膜结构以其他名字命名的类似产品，电热膜产品类别共计在20种以上。在2006年第10期的供热制冷杂志上在国内首次提出按电热膜发热体材料分类，把电热膜分为“印刷油墨型印刷油墨型、碳纤维型碳纤维型、金属丝金属丝(片片)型型、导电高分子材料型导电高分子材料型”等四种类型(以下简称四分法)。低温辐射电热膜标准征求意见稿中把电热膜分为金属基和非金属基两金属基和非金属基两类类(以下简称两分法)，而非金属基电热膜再细分为碳纤维碳纤维、碳基油墨和高分子三种类型碳基油墨和高分子三种类型。除上述两分法和四分法外，大部分电热膜生产厂家从不同角度给自己的产品命名，有的以电热膜外覆绝缘材料定义电热膜，如:聚亚酰胺电热膜，硅(橡)胶电热膜，云母电热膜，PET 电热膜；有的是以电热膜功率密度大小定义，如低温、中温、高温电热膜；有的从强调辐射热概念定义电热膜，如:辐射电热膜，远红外电热膜；有的强调发热体颗粒大小，如:叫纳米电热膜、碳纳米电热膜；也有如“生态电热膜”、“电热地膜”则分别从电热膜的环保特性和地暖应用方式上定义电热膜。而最近两年在上海、四川、重庆、武汉等地普遍叫的比较响的“硅晶、碳晶电热膜”以及最近出现的“高(超)碳晶电热膜”等等，据考察以及与相关厂家沟通后，可以断定这类电热膜是碳纤维电热膜，如果细分类型也应该在定语后面最后加上“碳纤维电热膜”。碳晶的叫法是不科学的。以下分别就两分法和四分法中共同出现的“金属基、碳基印刷油墨、碳纤维、高分子”等四种类型的电热膜发热材料、生产加工工艺和相应电热膜的基本性能特点作一介绍。碳基印刷油墨型电热膜碳基印刷油墨型电热膜 发热材料为石墨、金属粉末、金属氧化物。碳基印刷油墨电热膜的生产工艺是将上述发热材料与其他填料一起制成油墨状浆料，以丝网印刷工艺定量印刷在预先粘结有金属载流条(作为电极)的聚酯薄膜上，再上覆聚酯薄膜形成绝缘结构，故又称印刷油墨电热膜。该类电热膜的功率控制主要是通过浆料成 上海宝恒能源材料股份有限公司 分、油墨条厚度和间距等实现。碳基印刷油墨电热膜的技术核心是浆料的生产加工技术。其特点是生产工艺简单，原材料成本相对较低，国产化程度大。目前国内已有多家碳基油墨浆料生产企业，十几家碳基印刷油墨电热膜生产厂家，生产加工技术已经赶上并超过了国外同行。国外品牌以美国、韩国为主，但大都不具备地暖施工技术指导能力，甚至有些企业连什么叫泄漏电流、电热膜泄漏电流产生的机理也不清楚就敢在国内用于电地暖。金属基电热膜金属基电热膜 发热材料为纯金属或金属合金材料。金属基电热膜的生产工艺是将发热体金属或金属合金材料首先制成金属箔，在聚酯薄膜上粘接制作成电阻回路，其上再覆一层聚酯薄膜形成绝缘结构。常用的金属电热材料有铜、镍、铜镍、铁铬铝等。不同的金属和金属合金材料具有不同的电阻率即导电特性，据此可以根据不同的工作电压、单位面积功率要求选择不同的金属发热材料和设计成不同的电阻线路。而金属材料的不同也将直接影响发热体的性能(如抗氧化能力)以及成本造价。碳纤维电热膜碳纤维电热膜 发热材料：碳纤维。碳纤维是由含炭量较高(通常在90%以上)的原料纤维，放在惰性气体中，经200300的热稳定氧化、10002000的碳化及石墨化处理而成。根据基础原料不同碳纤维又可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基和粘胶基碳纤维，其中 PAN 基碳纤维在全世界的碳纤维生产中占有90%的比例。碳纤维具有耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，外形有显著的各向异性，柔软、可加工成各种织物，比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维能够与树脂、金属、陶瓷等基体复合形成多种复合材料，用于航空航天、汽车、石油钻探、体育及医疗器械等多个领域。利用碳纤维的导电特性将其做成电热材料，按发热体结构的不同可分为碳纤维发热线缆和碳纤维电热膜两种。其中碳纤维电热膜按生产加工工艺不同又分直接将碳纤维丝(小丝束或大丝束)作为经线或纬线通过纺织工艺生产的非均匀性线面状碳纤维电热膜，以及将碳纤维丝剪切成紊乱短纤维，与纸浆混合后用造纸工艺形成碳纤维电热纸。调整碳纤维比例可得到不同的功率密度。按照用途和绝缘等级要求外覆不同绝缘材料即形成碳纤维电热膜。高分子电热膜高分子电热膜 发热材料：导电高分子材料。生产工艺，首先利用不同的分子设计手法合成出功能性高分子导电复合材料，通过喷涂将上述导电高分子材料均匀涂敷于预先植入电极的基材上形成裸体电热膜，外覆不同绝缘材料即形成高分子电热膜。高分子电热膜诞生于日本，宝恒是目前国内高分子电热膜生产厂家中拥有技术领先地位的公司，拥有多项专利和专有技术，产品技术上已实现“任意幅宽和形状、任意使用电压(交、直流两用)、任意单位面积功率”等“三个任意”的技术优势，并在多个应用领域开发出不同的系列产品。高分子电热膜的功率密度是通过调整发热体材料的聚合度、正负极性基团数目和比例以及自由电数来实现，而非通过加减涂敷量。二、各种电采暖材料结构及性能对比分析 上海宝恒能源材料股份有限公司 发热电缆发热电缆 安装复杂，需要较多辅料，如丝网等，费时费工。产生电磁辐射，难以完全消除。用在干式铺装时，需要打水泥层，增加工程成本。功率恒定，每米20W 左右，每平方米约200w。印刷电热膜印刷电热膜 将导电涂层印刷在聚酯薄膜上，形成极薄的间隔平行分布的导电碳涂层（发热层），用导电浆将铜条粘合上作为电极，然后复合聚酯薄膜形成。作为标准产品，大规模生产后交付代理商，代理商在工程现场裁剪拼接，做断面绝缘处理和测试。1)碳涂层和聚酯薄膜的热膨胀系数不同，反复升温降温，极易造成碳涂层的微观裂痕，导致功率衰减，制热量下降，温度下降。2)碳涂层分布是间隔装，未涂装部分不能发热。单位面积功率相同的情况下，该发热体碳涂层部分实际功率远高于单位面积功率，导致涂装部分温度过高，未涂装部分温度低，一方面限制了单位面积功率的提升，另一方面也造成发热不均匀以及局部过热的危险。上海宝恒能源材料股份有限公司 3)导电铜条在复合过程中必须排尽所有空气，工艺要求高。如有空气残留，容易在加热过程中造成膨胀。使用积累后容易造成虚接打火。4)工程现场裁剪拼接和断面绝缘处理费时费工，对操作人员要求高，且无法现场检测，无法保证绝缘处理和线路连接处的可靠性，为产品质量埋下隐患。5)无法做静电屏蔽，因此无法使用在湿式铺装环境下（大理石和瓷砖）。工艺简单，易于形成大规模生产，价格低。金属电热膜金属电热膜 将窄的平面状合金材料回旋盘在平面上，覆膜而成。1）电磁辐射较强，且难以消除。2）难以做湿式铺装。碳晶碳晶 将碳纤维短纤复合环氧树脂 1）碳纤维本身可以耐高温，但是环氧树脂80会融化。2）只能做成硬的板，做湿式成本高。复合高分子电热膜复合高分子电热膜 将高分子材料均匀涂装在已经织入电极的基布上，然后复合防水、绝缘和静电屏蔽层而成。一般根据客户需要定制，在工厂完成生产测试，现场只需要按照图纸分模块铺膜和接线。1）基布、高分子涂层的韧度好，不会产生热胀冷缩导致的微观裂痕和功率衰减。因此产品耐弯折和屈挠。2）高分子涂层是面状均匀涂装的，发热均匀。上海宝恒能源材料股份有限公司 3）电极为织入式，连接紧密，不会出现虚接打火。4）施工现场无需裁剪拼接，省时，对操作人员要求低。5）复合高分子电热膜在中高温段（中高功率）和柔性应用上具有其他所有发热体无可比拟的优势。工艺复杂，价格相较印刷电热膜稍高。三、宝恒定位 上海宝恒能源材料股份有限公司是专业从事基础发热材料研发和生产的企业。致力于该材料的性能改进、成本降低、工艺优化、质量提升、销售支持和售后服务。在区域市场的拓展上，宝恒将100%支持和依靠代理商。我们将积极配合代理商，共同解决最终客户的疑虑，满足客户在技术和性能上的要求，提供安全无忧的解决方案。四、宝恒高分子电热膜及特点 a)电热膜的种类 按照功率是否变化来分，可分为恒功率和 PTC。恒功率就是产品一经生产，功率即恒定，不会随发热体温度高低发生变化。PTC 就是自限温，即随着发热体本身温度的升高，功率下降，发热量下降。当发热量和散热量相同时，发热体表面温度即不再上升，从而达到自限温的目的。最大功率下降可达到初始功率的25%-50%。按照铺装的环境分，分为湿式和干式两种。所谓湿式，就是已经复合静电屏蔽层，可以直接铺装在瓷砖和大理石下的水泥层内。所谓干式，就是未复合静电屏蔽层，只能铺设在木地板和复合地板下。按照产品表面温度，可分为低温段和中温段。今后还会拓展高温段。b)结构及原理 高分子碳元素电热膜是将高分子组分和碳元素按照一定比例调和成浆涂装在基布上，然后复合防水绝缘和静电屏蔽层而成。跟发热电缆和电阻丝的发热机理不同，它不是金属导体的自由电子在交直流电作用下将发生移动从而将电转化为热，而是通过半导体材料的电子在电压作用下不停穿过隧道结行程隧道效应。在隧道效应中，自由电子不停跃迁和碰撞产生元和远红外线和大量热量。因此具有无电磁辐射，高转化率的特点。与印刷电热膜相比，我们公司的产品在中高温段和柔性应用上具有突出的优势。上海宝恒能源材料股份有限公司 发热原理 远红外原理 自限温原理 c)独特性能及优势 1）中高温段。膜表面温度可达150以上，单位面积的功率可在3000W 以上。2）远红外及柔性应用。产品无电磁辐射，耐弯折和屈挠性好。3）自限温。全发热面每个发热点都具有功率对温度的负效应，岁温度升高，功率下降可以达到25-50%。更加安全。d)恶化测试及检测 1）每天8小时，10年，功率衰减在5%以内。2）每天24小时，膜表面温度100，1年，功率基本无衰减。3）工作15分钟后，样品表面发热区域均匀分布12个测试点，平均温升22+-5K.通过。4）工作30分钟后，样品表面发热区域均匀分布12个测试点，温差=10.通过。5）工作温度下，泄露电流=0.25m。电气强度承受50Hz,3750V,历时1分钟不出现闪络和击穿。6）浸水试验。将样品浸入1%NaCl 水溶液，浸入部分面积至少为有效加热面积的50%，24h 后，电源输入端与 NaCl 水溶液之间施加3750V，50Hz 正弦波电压，历时1分钟，无闪络和击穿。上海宝恒能源材料股份有限公司 7）冷折试验。样品放置于-10环境中，放置2H，将其折叠以形成压痕，试验后样品无破损。电气强度承受50Hz,3750V,历时1分钟不出现闪络和击穿。8）高温测试。样品在非工作状态下，置于65环境下24小时，样品无软化破损和起层先想。电气强度承受50Hz,3750V,历时1分钟不出现闪络和击穿。e)产品应用及范围 1）室内采暖。包括厂房、办公楼、医院、体育场馆、居民住宅、宾馆酒店、健身房、桑拿房等的地暖应用、壁挂式采暖应用和移动式采暖应用。2）工程伴热。3）行业应用。如特色种植、孵化育雏养殖、烤制等。4）室外应用。如机场道路等的融雪化雪等。5）护理保健（柔性应用）。如理疗康复护理用具等。五、功率配置及工程粗略造价 功率配置：按照 100-120W/m2（该面积为套内采暖面积）核算整个房间的功率。按照套内采暖面积的 50-65%配置发热体（发热体的功率大概为 200W/m2）。工程报价方式：可按照建筑面积、套内面积、实际采暖面积或者实际用膜面积报价。六、电热膜地暖系统施工结构图 上海宝恒能源材料股份有限公司 上海宝恒能源材料股份有限公司 七、运行成本分析 八、健康知识小贴士 上海宝恒能源材料股份有限公司 九、常见问题解答 A、通电后多长时间可以达到地面设定的温度？答：电热膜通电后即刻开始发热，20 分钟左右即可达到地面设定温度。B、每个月需要用多少电费？答：用电量是根据用户的使用习惯、房屋保温和电价有很大的关系。根据国家节能设计标准，如果房屋达到 50%的节能建筑冬季采暖耗热量为 20.6w/平米，采暖 90 天，由此运行费用如下：20.6w/平米h*24h/d*90d=44.496w/h 即 44.5 度电，电价 0.5 元/度，即每平米采暖季费用约 22.3元。上海宝恒能源材料股份有限公司 C、使用电热膜地暖温度怎么设置？答：系统运行时，人在的房间舒适运行 17-20 度，不常用的房间节能运行 14-16 度，偶尔使用的房间经济运行 10 度左右。根据科学数据温度每减少 1 度可省电 5%。D、复合高分子电热地暖的使用寿命是多久？答：根据国家标准，电热膜使用寿命为 10 万小时，每年 5 个月 24 小时不间断使用，可以使用 28 年。E、复合高分子电热地暖安全吗？答：宝恒复合高分子电热膜采用一体化工艺（即工厂一次性封边接线等，确保施工现场因施工不当引起安全隐患）；电极植入发热基材安全可靠；出厂经泄漏电流、高压、漏电等测试确保使用安全。