碳晶暖氣：供暖的時(shí)代變革

易 簡(jiǎn)

碳素微晶平面發(fā)熱材料,取代傳統(tǒng)電熱材料的重大發(fā)明

我國(guó)能源消費(fèi)總量位居世界第二,能源總量人口平均水平不足世界平均值的50%,建筑能耗的總量逐年上升,九成以上屬于高能耗建筑,已經(jīng)占到能源消費(fèi)總量的27.45%,建筑能耗是西方國(guó)家的3倍以上。在建筑能耗中,有將近55%是采暖和空調(diào)能耗,且這個(gè)數(shù)字仍在上升中。

我國(guó)采暖業(yè)現(xiàn)狀是,全國(guó)約1/4的煤被用于取暖。燒煤取暖,特別是家用小型鍋爐,大部分為直排式的,未對(duì)廢氣進(jìn)行任何處理,致使每年產(chǎn)生數(shù)千萬(wàn)噸的粉塵污染(二氧化硫),一到冬天,一些北方地區(qū)的天空和大地一片“昏天黑地”。

寒冷地區(qū)的取暖是必須的,我們能否用更清潔的能源來(lái)取暖?能否用更高效節(jié)能的采暖設(shè)備來(lái)取暖?采暖業(yè)的變革刻不容緩。

碳晶是一種改性提純碳素顆粒發(fā)熱產(chǎn)品,是加入遠(yuǎn)紅外發(fā)射劑,以特殊工藝合成制作的加熱組件,是一種比鋼硬、比鋁輕、導(dǎo)電性比銅更好的非金屬材料,耐高溫(理論上可耐3000℃)、耐腐蝕、抗疲勞,電熱轉(zhuǎn)換比率在98%以上。它比目前廣泛采用的金屬絲、PTC(陶瓷)、石英管、鹵素管等電熱材料熱效率高30%～40%,更節(jié)能環(huán)保,正逐步取代傳統(tǒng)電熱材料,產(chǎn)品已申請(qǐng)20多項(xiàng)國(guó)家專利。

碳晶的發(fā)射原理,是在電的引發(fā)激勵(lì)下,通過(guò)碳分子團(tuán)的熱組件中產(chǎn)生“布朗運(yùn)動(dòng)”,由碳分子間的互相撞擊和摩擦從而產(chǎn)生熱能,生成大量的紅外線輻。通電幾十秒內(nèi),發(fā)熱體表面溫度從環(huán)境溫度迅速升高,并將熱能傳遞給碳晶電熱材料表面的覆蓋物,以及碳晶電熱材料背面的隔熱材料。隔熱材料不斷地把熱能反射到發(fā)熱體表面的覆蓋物,使其表面溫度不斷升高。2～4分鐘后,發(fā)熱體以及隔熱材料之間達(dá)到熱態(tài)平衡,以恒定的溫度進(jìn)行熱輻射。

紅外輻射不會(huì)產(chǎn)生高頻輻射,既無(wú)紫外線,又無(wú)可見(jiàn)光,不僅對(duì)身體無(wú)害,還可以改善人體的微循環(huán),促進(jìn)新陳代謝,提高人體免疫力,有益于健康。紅外輻射的波長(zhǎng)在8-18微米之間。

由尚諾電器制造(上海)有限公司研發(fā)的電熱新材料——碳素微晶平面發(fā)熱材料,是一項(xiàng)電熱材料,特別是平面發(fā)熱材料技術(shù)的重大突破:

長(zhǎng)效和穩(wěn)定。碳是一種極其穩(wěn)定的元素,用碳晶加工成的碳晶電熱板,平均使用壽命突破10萬(wàn)小時(shí),消除了同類產(chǎn)品壽命短的致命缺陷,如陶瓷、電熱摸、碳纖維電熱板等(此類產(chǎn)品一般壽命2000～10000小時(shí))。

熱效率高。電熱轉(zhuǎn)換率達(dá)到98%以上。

保健。碳晶電熱板所產(chǎn)生的遠(yuǎn)紅外線波長(zhǎng)在8～18μm區(qū)域內(nèi),人長(zhǎng)期處在這樣的環(huán)境中可以改善體內(nèi)微循環(huán),促進(jìn)新陳代謝,調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng),有舒筋活血、提高人體免疫力等功能。對(duì)腰腿疾病、關(guān)節(jié)炎,有明顯的舒緩和改善作用。

碳晶電熱板在低溫大面積應(yīng)用上具有極廣泛的用途和無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。如:空間采暖(地暖、電熱暖氣片)、曬衣、保健理療、極寒地區(qū)的設(shè)備保溫、屋頂化雪,等等。

高效高溫,適用于爐灶、熱水器等,可以實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)的所有加熱功能:燒菜做飯、洗澡沐浴、御寒取暖、保健理療;可以在城市地下、建筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)煤氣管道,所有建筑物只有水和電兩路管道,節(jié)約資源,消除安全隱患。

在漫漫長(zhǎng)夜,電燈給人類帶來(lái)光明;在寒冷之地,碳晶給人類帶來(lái)溫暖。

節(jié)能環(huán)保的碳晶電采暖,將成為“煤改電”采暖的上佳選擇

電的來(lái)源是多樣的,核電、水電、風(fēng)電等都是清潔能源,即使火力發(fā)電,現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以做到廢氣廢水的回收處理,做到低害排放。但是電采暖的問(wèn)題是,市場(chǎng)缺少既節(jié)能又環(huán)保的好產(chǎn)品,現(xiàn)有產(chǎn)品普遍電功率高,單位能耗偏高。平均能耗在120～180瓦/平方米。

由中國(guó)人自行研發(fā)的碳晶電熱技術(shù),將徹底解決這一難題。

碳晶電熱材料主要靠晶格振動(dòng)的格波傳熱,克服了金屬絲、PTC、碳化硅等電熱體強(qiáng)度低、高溫易氧化、易損壞、使用壽命短等致命缺陷。碳晶發(fā)熱材料采用特殊加工工藝,為面狀發(fā)熱,且發(fā)熱均勻,功率不衰減,使用更安全。因其平面大面積發(fā)熱,更適合采暖使用。

由尚諾電器制造(上海)有限公司自主研發(fā)的碳晶鋁合金暖氣片(散熱器),是目前碳晶采暖的代表產(chǎn)品,在電采暖領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯——

可以完全取代傳統(tǒng)水暖(如集中供熱和獨(dú)立燃?xì)?、燃油壁掛爐供熱等);安裝方便,無(wú)管道,一掛即可;節(jié)能省電,功率為同面積空調(diào)的60%左右;使用費(fèi)用只有獨(dú)立壁掛爐供熱的1/2左右(集中供熱有國(guó)家補(bǔ)助);美觀、高檔,鋁合金材質(zhì),設(shè)計(jì)新穎大方?？膳浜细鞣N風(fēng)格、檔次的裝修;對(duì)環(huán)境濕度影響極小,不干燥;使用壽命長(zhǎng),長(zhǎng)期使用功率不衰減,經(jīng)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè),正常工作壽命大于10萬(wàn)小時(shí)(11年以上);具有保健理療作用,波長(zhǎng)在8-18微米,人長(zhǎng)期處在此環(huán)境中,有利于身體健康。無(wú)污染,不產(chǎn)生任何廢氣廢水,經(jīng)檢測(cè),電磁輻射接近于零;價(jià)格實(shí)惠,僅為同功率國(guó)產(chǎn)空調(diào)的60～70%。

如果我國(guó)50%的建筑用上節(jié)能環(huán)保的碳晶電采暖,每年可減少排放數(shù)千萬(wàn)噸的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳。如果我們長(zhǎng)期堅(jiān)持減少燃煤(氣)采暖,改用節(jié)能環(huán)保的碳晶電采暖,我們的天空將越來(lái)越藍(lán)、大地將越來(lái)越綠、江河湖泊將越來(lái)越清。

碳晶電采暖產(chǎn)品:安全、便捷,實(shí)際應(yīng)用前景廣闊

一、空間采暖產(chǎn)品:

1、地暖。舒適、快速(30分鐘)、節(jié)能(節(jié)能至少50%)、方便、可控;50～60W/平方米建筑面積(以上海為例),快速達(dá)到設(shè)定溫度后,通過(guò)溫控器的閉啟維持恒定溫度。主要產(chǎn)品:地暖模塊、自發(fā)熱木地板、自發(fā)熱瓷磚等。2、暖氣片。對(duì)流+輻射+傳導(dǎo),熱能利用率極高;3、其他取暖產(chǎn)品。壁掛式碳晶暖氣片、碳晶屏風(fēng)、移動(dòng)式碳晶取暖器等。

二、精確采暖產(chǎn)品:

精確采暖,加熱被加熱對(duì)象,只加熱人體或者人體的局部,不去加熱無(wú)關(guān)的物體,比如:家具、電器、植物、地板、墻體等,避免浪費(fèi)巨大的能量。主要產(chǎn)品有:暖可貼、沐足寶、屏風(fēng)、低電壓床墊、低電壓地毯、局部地?zé)岬取?/p>

三、保健理療產(chǎn)品:鍵腿箱、頸椎理療枕、腰椎理療帶、護(hù)膝理療器。

四、加熱、干燥產(chǎn)品:干衣柜、烘箱、模具保溫、化學(xué)原料保溫等。

五、其他用途:寒冷地區(qū)的設(shè)備保溫;機(jī)場(chǎng)化雪、屋頂化雪;軍事、遠(yuǎn)洋、航空、航天等;高溫小面積:燒菜做飯、洗澡沐浴等。

由碳晶電熱新材料誕生的

精確采暖理念

第一,可以定時(shí)制熱。由于升溫速度慢(集中供需預(yù)熱3～4天,獨(dú)立供熱也要6小時(shí)以上),目前北方的集中供熱做不到定時(shí)供熱,整個(gè)采暖季節(jié)每天24小時(shí)全開(kāi)。采暖主要是讓人體舒適,應(yīng)該是人到哪熱到哪。白天離開(kāi)家,應(yīng)該把家里暖氣關(guān)掉;下班離開(kāi)單位,應(yīng)該把單位暖氣關(guān)掉。如果能做到這一點(diǎn),就可以省下50%左右的能源。

第二,可以定點(diǎn)制熱。采暖主要是讓人體舒適,那么,加熱人體或人體周圍的一立方米的局部空間即可。一個(gè)10平方米的房間需要1.2千瓦的電功率,但加熱一個(gè)人體或人體周圍的一立方米的局部空間,只需要0.12千瓦。局部采暖只需整個(gè)空間采暖10%左右的能源。

如果能做到以上兩點(diǎn),從理論上講我們?cè)诓膳峡梢怨?jié)省95%的能源。這可不是一個(gè)小數(shù)字,它將是革命性的,每年可以節(jié)省十幾座三峽電廠(三峽水庫(kù)年均發(fā)電量847億KW.H)。

要大力倡導(dǎo)精確取暖這一理念,人在床上睡覺(jué),只要床鋪熱,或者周圍1立方米的空間熱即可,無(wú)須床底、墻角也達(dá)到20℃。更不需要人在家里睡覺(jué),單位的暖氣還開(kāi)著,單位的廁所還有20℃。這種浪費(fèi)是巨大的。

精確取暖是需要有這種技術(shù)和產(chǎn)品做支持的。值得欣慰的是,碳晶采暖技術(shù)和產(chǎn)品已將精確采暖化變?yōu)榍袑?shí)可行的成果。而且,碳晶采暖產(chǎn)品使用的是無(wú)污染的清潔能源——電能。

隨著碳晶取暖產(chǎn)品的普及,人類將進(jìn)入一個(gè)便捷高效、節(jié)能無(wú)污、精確采暖的時(shí)代。

現(xiàn)在,一片小小的碳晶電熱板,給我們帶來(lái)的,就是一場(chǎng)人類社會(huì)精確制熱和采暖的時(shí)代變革,以及生活、工作等人類文明方式的進(jìn)步與升級(jí)。

讓我們?cè)賮?lái)看一看尚諾電器制造(上海)有限公司開(kāi)發(fā)的“碳晶暖可貼”、“碳晶沐足寶”、碳晶床墊等幾款精確制熱產(chǎn)品。

比如,在桌面底部貼一張45×60厘米、60～100W的“碳晶暖可貼”,就可以實(shí)現(xiàn)腿部和手的取暖(桌面溫?zé)崾孢m)。

在腳底再加一塊45×60厘米、60～100W“碳晶沐足寶”,形成一個(gè)微型空調(diào),局部可以升溫接近20℃。而且符合人對(duì)采暖舒適的需要——頭稍涼、腳最熱、身體適中。以上兩款產(chǎn)品,適合伏案工作者,如學(xué)生、辦公室文員等。

低電壓碳晶床墊,15～20W,可以實(shí)現(xiàn)您睡眠所需要的舒適溫度,而且24V,安全無(wú)憂,適合所有人群。

如果這幾款精確制熱采暖方案能夠普及,節(jié)省的能源是驚人的。

碳晶精確采暖技術(shù)隨“雪龍”號(hào)科考船遠(yuǎn)赴南極

繼碳晶精確采暖產(chǎn)品在民用取暖節(jié)能性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性等方面取得了重大突破后,碳晶精確采暖產(chǎn)品還遠(yuǎn)赴南極,在南極新建的通訊衛(wèi)星項(xiàng)目中發(fā)揮了舉足輕重的作用。

2007年11月初,我國(guó)南極第24次科考隊(duì)員乘“雪龍”號(hào)起程。此次科考除在南極建設(shè)我國(guó)第三個(gè)考察站外,還有一個(gè)新項(xiàng)目:建設(shè)南極第一個(gè)通訊衛(wèi)星站,以解決我國(guó)南極考察中通訊不便的問(wèn)題。其中一個(gè)較大難題是部分衛(wèi)星設(shè)備的保溫問(wèn)題,其中兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)施——衛(wèi)星天線的磁浮跟蹤系統(tǒng)和主機(jī)機(jī)柜,需要適當(dāng)溫度才能正常工作。

如果采用傳統(tǒng)的鍋爐水暖系統(tǒng),需要投入上百萬(wàn)元,還需要后續(xù)的維護(hù)投入,其他電采暖更不可行。

由尚諾電器制造(上海)有限公司研發(fā)的碳晶電熱材料,在平面電熱材料上取得了多項(xiàng)重大突破:碳晶產(chǎn)品以其熱效率高(98%以上)、使用壽命超長(zhǎng)(10萬(wàn)小時(shí)以上)、適溫大面積、升溫快速以及可控性強(qiáng)等特點(diǎn),比傳統(tǒng)采暖產(chǎn)品節(jié)能50%以上。碳晶產(chǎn)品還可以實(shí)現(xiàn)局部加熱,即精確制熱。

利用碳晶產(chǎn)品可控性強(qiáng)的特點(diǎn),尚諾電器制造(上海)有限公司的技術(shù)人員對(duì)南極通訊衛(wèi)星需要保溫的兩個(gè)設(shè)施進(jìn)行了局部精確加熱,配合溫控器,做到了精確保溫(精確度在±1～2℃),配置用電功率僅0.7千瓦,如果整體保溫需要20千瓦以上,節(jié)省96.5%,且免維護(hù)。

此外,該項(xiàng)技術(shù)在軍事、航空航天航海、極寒地區(qū)的機(jī)場(chǎng)化雪、屋頂化雪、野外保溫取暖等均有極廣的應(yīng)用前景。

我國(guó)必須扭轉(zhuǎn)高能耗、高污染、高浪費(fèi)的取暖方式

在我國(guó),用于采暖的能源占全國(guó)能源總量相當(dāng)大的比重。

先說(shuō)集中供熱。

由于集中供暖地區(qū)的供應(yīng)體制是典型的大鍋飯,按面積交納采暖費(fèi)(相當(dāng)部分由國(guó)家財(cái)政貼補(bǔ)),存在普遍浪費(fèi)現(xiàn)象,開(kāi)高溫、開(kāi)著窗戶取暖等現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。

70%以上的住宅集中供暖系統(tǒng)是串聯(lián)結(jié)構(gòu),整幢樓要開(kāi)全開(kāi),要關(guān)全關(guān),這種不能每戶單體關(guān)閉供暖的結(jié)構(gòu)性弊端,無(wú)法制約個(gè)別惡意拒交采暖費(fèi)用的用戶。據(jù)調(diào)查,個(gè)別小區(qū)甚至有40%的用戶多年不交采暖費(fèi),但還在享受著暖氣供應(yīng)。

如果每戶獨(dú)立計(jì)量供暖,蒸汽熱能計(jì)量難度極大,系統(tǒng)復(fù)雜,投入較大,推廣極慢。新建住宅僅有部分使用智能獨(dú)立計(jì)量供暖。

北方地區(qū)集中供暖最致命的缺陷在于:按面積計(jì)量收費(fèi),在面積內(nèi)放開(kāi)使用,節(jié)省個(gè)人無(wú)直接好處;浪費(fèi)沒(méi)有處罰(不增加費(fèi)用)。這種收費(fèi)方式造成的不良后果是極其嚴(yán)重的——

溫度基本不控制,盡量開(kāi)高,“不開(kāi)白不開(kāi)”。還有這樣的怪事發(fā)生:開(kāi)著窗戶取暖。更有甚者,一邊將溫度調(diào)得很高,一邊開(kāi)著電風(fēng)扇降溫。即使出臺(tái)相關(guān)法規(guī),限定溫度,但實(shí)際執(zhí)行起來(lái)難度極大。

人走不關(guān)暖氣,長(zhǎng)期不住人的房間也開(kāi)著。不常待人的地方(廚房、衛(wèi)生間等),也長(zhǎng)開(kāi)不關(guān),或者開(kāi)高溫不減。

僅上述兩項(xiàng)行為,每年浪費(fèi)的能源,保守估計(jì)就在數(shù)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

解決上述現(xiàn)狀的思路是:必須按市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律辦事,精確計(jì)量,用多少(熱能量),個(gè)人支付多少費(fèi)用。

比如,電燈就是一個(gè)很好的例子,即離即關(guān)。有位居民傍晚出門(mén)訪友,走到小區(qū)門(mén)口,忽然想起家中廚房電燈未關(guān),馬上折回,不辭辛苦爬上6樓關(guān)燈。因?yàn)殡娰M(fèi)是自己的。相信這樣的例子會(huì)很多。

再來(lái)看使用壓縮機(jī)空調(diào)取暖的非集中供暖。

對(duì)于氣溫極低的東北、西北地區(qū),部分設(shè)施的計(jì)算機(jī)控制主機(jī)、自來(lái)水管等需要保溫的問(wèn)題,解決方案是:

部分設(shè)施的計(jì)算機(jī)控制主機(jī),可以對(duì)其采取局部保溫處理,用碳晶暖氣或其他加熱設(shè)施局部加熱,可以參考中國(guó)南極科考衛(wèi)星通訊設(shè)施的保暖辦法——碳晶暖氣保暖。

自來(lái)水管的保暖問(wèn)題。由于自來(lái)水管涉及范圍大,但其對(duì)溫度要求低,2℃以上即可,因此,解決方案有以下兩種:

一、集中供熱+精確制熱取暖。有集中供暖的建筑物,利用原有的集中供熱系統(tǒng),開(kāi)低溫供熱,使建筑物的整體溫度在2℃稍上,維持2℃和20℃所需能源是相差巨大的,大概相差8～10倍。因?yàn)?第一,空氣作為一種媒介,溫度越高所需要的能量越大。第二,建筑物的保暖性能有限,建筑物內(nèi)部溫度不可能無(wú)限上升。人體取暖用上述精確制熱方式取暖。

二、碳晶暖氣+精確制熱取暖。在沒(méi)有集中供暖的建筑物,可以安裝碳晶暖氣開(kāi)低溫。低溫所需要的電能極省,其原理同上。人體取暖同樣采用上述精確制熱方式取暖。