冬季取暖,选择取暖器的思路——节能和实用
目录冬季取暖,选择取暖器的思路,节能和实用... 1(一)取暖的要求... 1(二)热传递的方式... 2(四)取暖的方式和品种... 3一、 房间取暖... 3
目录
冬季取暖,选择取暖器的思路,节能和实用... 1
(一)取暖的要求... 1
(二)热传递的方式... 2
(四)取暖的方式和品种... 3
一、 房间取暖... 3
1、 享受补贴的燃气取暖... 3
2、 具有制热功能的新风空调... 4
3、 速热暖风机... 13
4、 改进辐射取暖炉... 15
二、 床铺取暖... 16
1、高压电热丝发热的电热毯... 16
2、低压电热丝发热的电热毯... 17
3、水暖电热毯... 17
4、改造旧电热毯... 19
三、 可穿戴的衣物取暖... 20
1、 电热暖脚垫的再利用... 21
2、石墨烯电热穿戴衣物... 22
四、 小结... 24
冬季取暖,选择取暖器的思路,节能和实用
入冬以来,北方的个别地方已经开始供暖了。尽管要连续5天≦10℃的气象标准,才是冬季。而居住在南方的人们,没有集中供暖的情况下,怎么较好的渡过冬季呢?采用燃气暖气、空调、地暖、速热炉等等,选哪种方式呢?
取暖是所有家用电器中的用能大头,长期使用,必须得从热效率的角度出发,才能减少能源费用的支出,得到最佳的经济效果。不然的话,日积月累,将是一笔可观的电费或气费。自然,电器使用的热效率最高。但目前国内电能的使用总是比燃气费用高,而燃气采暖冬季有补贴。所以,对于长期使用者来说,采用燃气介质相对经济。只不过有一次性投入价格偏高,不能移动使用,局部使用不方便等缺陷。
(一)取暖的要求
从另一个角度来说,使用的热效率,不仅要给人以温暖的效果,还要舒适。何谓舒适?就是气象预报中说的体感温度,而不是气温的高低,即舒适性。比如,干燥的地方要加湿,湿度较大的要除湿。即在干冷干热或湿冷湿热的情况中,不仅要调节温度,还要调节湿度,达到人体需要值。比如温度值在20~28℃间,相对湿度45~75%间。这样来说,就是产品本身的热转换效率,相对环境湿度,与我们使用的热效率等几个概念。这里,既要舒适性,又要热效率,是我们要达到的效果。
取暖器品种繁多,有小太阳、速热暖风机、快热炉、电热油汀、发热踢脚线等。还有电热毯、电热袋、电热鞋垫、电热袜、电热背心、热水袋、暖手宝、暖宝宝……等等!不胜枚举,继续细分下去,它们之间又会有很多区别:比如传热方式分为热辐射、热对流、热传导而不同,导热介质又有导热油、导热片、电阻丝和电热膜之分等等,不再一一列举。
这么多的产品,哪种产品既节能又使用费用最低。到底以什么理念来选取取暖产品呢?首先,肯定是确立节能理念,去构思非常实用的冬季取暖方案。暂且把热效率概念理解为就是节能吧,就是经济性。因为,这里不是专门研究,只从定性的角度来说明一些问题。
怎么节能?还得从热力学的几个概念说起。目前取暖产品产生的热能,基本来源于电力和燃气两种。在电热转换和气热转换中,投入电能的电热转化率。一般在90%左右,以石墨烯载体发热的电热转化率最高达99%。而燃气的气热转换率,就低很多了(因为烟气带走部分热量)。前面提到过,电和燃气的定价、补贴因素的影响,因地而异的施之,不在叙述范畴内。
(二)热传递的方式
那么,产生的热能怎么传出来,让人们感觉温暖和舒适呢?这就是热力学中的热传递范畴。因此,热传递就是重点认识的问题之一。传热有三种基本方式;分别是热传导,热对流,热辐射。这里,我们简单的狭隘的理解一下,不从物理学的名词概念来完美定义。
热传导——固体之间的热传递。
热对流——液体、气体之间的热传递。
热辐射——非接触式的热传递。
其实,三者之间的热传递,没有明显的区分界限,只是以哪种热传递为主导的,就认为是哪种热传递方式。例如人坐在板凳上,那么就同时存在三种热传递;1人和板凳间接触面的热传导,2人体和空气间的自然热对流,3人体和周围间的热辐射。又如温水瓶的玻璃内胆,就是针对这三种热损失,采取的对应措施。
热传递的效果比较;一般情况下,热传导>热对流>热辐射。尽管与温度温差值大小和接触表面积大小等因素有关,物理学教材中已详细阐述。另外,不同的物体之间因材质的不同,热传递的效果不同,如金属强于非金属,金属中又以金、银、铜、铝、铁等顺序不同。这里,大概以物体的三态不同而定,不再细分。因此,我们只是简单的狭隘的认定一下,记住这个结论。
另外,所有取暖产品产生的热能,均遵守能量守恒定律(热力学中的第一定律)。你投入的能量,减去损失的能量,才等于你得到的能量。因为,热熵的增加(热力学中的第二定律),即热量不断地向外扩散。我们知道,一个产品的发热,不断地向外传递热量,其自身的热量不断地减少,就需要不断地补充能量,才能维持发热的状态或温度恒定。取暖产品中不能无中生有的自发热(能量守恒定律)?也是没有热力的 “永动机”(热能会减少,即热熵的增加)。要正确了解和识别哪些自发热的产品,以及夸大产品的热性能等等。虽然这里只能简单的提出热力学中的定律,而没法诠释,但一定要认识和理解,无条件的遵守,其余的都是建议,或者是花言巧语,但决不能违背热力学定律!
(四)取暖的场地
好了,通过上面的理解,购买取暖产品时,我们需要记住两个概念。1、本身产生的热转换效率高(或者能效等级高)。2、要把热能向外传出来,即热传递效果好。再根据具体的;3、取暖产品使用时间的长短情况。4、需要取暖的位置,使用环境来确定和选取对应的取暖产品。如房间、床铺、书桌、人体等等。
一、房间取暖
房间里空间内介质是气体,自然以热对流传递为主。这里,房间主要从客厅和卧室考虑,厨房和卫生间,存在取暖时间长短的情况,另行选择。对应的取暖产品有;燃气取暖、制冷暖的空调、速热的取暖炉、辐射取暖炉等,下面分别说明。
href="">1、 享受补贴的燃气取暖
无话可说了,在有条件的情况下,尽量采用。因为,与电价相比,现阶段在含有补贴的大致费用相同的情况下,燃气获得的热能最多,还有地区价差的关系。
燃气采暖属于系统工程,由三大部分组成;
第1部分,燃气采暖热水锅炉。要选取能效等级为1、2级的锅炉,再选择具有冷凝功能的,余热烟气的热量回收效果好。再查看各种锅炉选取攻略,找到适合自己的,性价比最佳的产品。
第2部分,送水的管道。因为要求阻力最小,管径尽量大,特别是回水管道。因为,回水管道内压力比出水管道低。
管道材质上,PE比PPR好,耐热耐氧化等优点。如铝塑复合管PEX/AL/PEX- 20*2.3mm,内外层PE材质,中间为铝层。施工时,尽量减少连接头,使水流的内阻小(像PPR材质一类管道,过去采用热熔焊接方式,现在基本淘汰)。裸露在外面或阳台处的管道外表面,一定要保温包扎,包括烟道外表面也要包扎。尽管室内管道沿走线盒内布置,最好也包扎。
有可能的话,水质用蒸馏水或纯净水最好,也可引入净水器的过滤水。自然,还需定期除垢处理。
第3部分,散热器目前用压铸铝翅片散热器最好,比钢板式、钢管式散热器效果好。尽管钢管式散热器选用优质低碳钢和扁管处理,以增加导热效果,但在外形结构上,还是不如压铸铝翅片散热器好。如图一所示,左是钢管式散热器,右是压铸铝翅片散热器。钢管式散热器表面上大气美观,但还是以辐射散热为主,产生的对流散热通道很弱,不及而压铸铝翅片散热器。除了辐射散热外,还有翅片形成的热对流管道通道效果,比钢管形成的热对流通道效果强很多。压铸铝的高度越长越好,1.6米和1.8米高的比0.6米和0.9米的强很多,这是烟囱效应(这里,散热器自身产生的自然对流,或者烟囱效应,相对而言比较弱,不及加风扇吹一吹,强迫热对流的作用)。
另外,传热效果比较好的铜管铝翅片散热器,要注意那些工艺不到家的产品。在铜铝间膨胀的接触面处,多次使用后,热胀冷缩会造成内芯铜管和外面铝翅片间的分离,而影响导热效果。
(图一)
至于卫生间取暖,用“背篓式的暖气片”,不仅取暖,还可以烘干毛巾等衣物。这样,刚开始洗浴时,不至于温差太大而感觉太冷。但是,比较一下,洗浴时间和方便时间一共加起来,和未使用时间比较,好像不太划算(需要取暖时间的太短)?不如采用速热暖风机,洗浴前,先把卫生间烘热后再洗浴,而方便时有智能马桶盖的座圈加热。
同样,厨房也存在着使用时间的比例问题,只不过厨房使用时间要多些,厨房烟火气浓,温度自然也要高些,淘菜洗碗可以就近使用热水(一般取暖锅炉离厨房间比较近)。其实,提前1个多小时,把卫生间或厨房的门打开,客厅的暖气会跑过去不少,这时再进入卫生间或者厨房时,温差不是很大。
总之,燃气采暖系统的详细攻略,网上较多,此处不作详细阐述,见谅(以下皆同)。
href="">2、 具有制热功能的新风空调
在没有燃气取暖的地方,一定要配置那种带新风的冷暖无风感空调!它比目前市面上任何一种用电取暖的设备都节能!
至少,这种空调要具有那种既能制冷又能制热的功能。在制热时,与制冷作用相反,通过内部管道阀门的切换,让室内机吸冷气吹出热风,使室外机吸热吹出冷风。这样,自身不产生热能,只是把外界的热能搬进室内,这种空调,称作热能的搬运工。其投入产出效能,最高可达3倍的功率,即消耗1kwh的电功,可以得到最大相当于3kwh的热功。是目前最最节能的产品!必然首选的方案之一。
关于空调的能耗效率的新标准,了解APF能效等级对应关系,以便选择。除了产品本身的能耗效率,即能效等级越高越好。1级为最高最好,5级太低最差。2013年10月1日,国家对变频空调能效等级实施新标准,GB21455-2019。市场准入门槛也由5级提升至3级。同时,变频空调能效新标准引入了APF(AnnualPerformanceFactor),全年能源消耗效率)评价指标,既考虑了空调的制冷能力又包含制热因素,一改以往考核变频空调的能效指标,仅考核制冷季节内空调的能耗,APF考核的是全年的能耗水平,对空调性能的评估更加全面。
新能效标准 | 类型 | 额定制冷量(CC)W | 1级 | 2级 | 3级 |
分体式 | CC ≤4500 | 4.50 | 4.00 | 3.50 | |
4500<CC≤7100 | 4.00 | 3.50 | 3.30 | ||
7100<CC≤1400 | 3.70 | 3.30 | 3.10 |
使用中,担心热风使人口干舌燥,直风吹人的话,最简单的办法是,安装空调可调节挡风板,调节角度,减缓直风吹。不过,现在的空调产品,基本都具有大风口广角送风。如图二、图三所示的某款格力空调和美的空调。有的空调内置HEPA高效过滤网,以及像阳光折射一样的棱镜散射装置,使风面散射风速柔和多了。当然,技术越来越进步,现在的空调,能调节风速和散射角度,加上大冷量,参考大数据等等控制手段,使得无风感的感受,如同进了山洞或冷库,只有冷意而无风感。
(图二)
(图三)
美的无风感的原理是层递式柔化气流技术,如图四中作了一些描述。对空气动力学、机械动力学、流体动力学等技术进行了协调融会。集束和变径管道的二次增压,微孔疏散导流等方法,组成紊流系柔风微孔矩阵,让强劲冷风气流逐步柔化的散射到房间内,实现有冷源感而无风感。
(图四)
关于现在新空调的辅助加热的问题,和那种老式空调的辅助加热,用于室内温度控制的方式体不一样,注意区分;
a、过去那些依靠发热体作为辅助加热的空调,其作用和暖风机差不多,还赶不上石墨烯速热炉。现在的空调机本身的辅助发热体,只能用于消毒杀菌,而不能作为室内的加热功能。若用于室内加热,就不是热能的搬运工了,功热当量接近1比1(不计热损失的话),热效率更不及现在的石墨烯暖风机。
b、这是创新第五代专利自清洁技术;先让蒸发器等部件表面低温冷凝结霜,再升温化霜,形成水滴水流清洗表面。在此清洗的基础上,再使蒸发器、滤网、风道、出风口温度达到56℃以上,并持续30分钟左右,空调内部形成一个高温除菌区,除菌率高达99%以上。有效解决蒸发器上的积尘和霉变的问题,只吹干净风。这种自洁的功能,完全不需要用户停电后,揭开盖子去打扫空调,以减少使用的麻烦。如图五所示。
(图五)
还有室外机反转除尘技术,改变空气流动的方向,反复几次,把室外机蒸发器上积累的灰尘,吹出去了,干干净净的运行,利于节能。你想想看,高楼层的室外机,谁愿意去冒险保洁?这种自带保洁工的功能,人性化的空调,肯定大受欢迎。如图六所示。另外,再增加恒温恒湿等功能。既提高室内温度,又保持室内一定的湿度,给人以舒适度的感觉。
(图六)
C、需要注意一下,那些有“健康送风、杀菌、自清洁”字眼的不叫新风空调,真正的新风空调是要能做到,将室外的空气经过过滤净化后置换到室内,从而让室内空气干净健康。从根源上解决室内空气质量不好的问题。除了不受PM2.5和雾霾的影响,特别是O2减少CO2增多的问题,在家也能享受到真正的清新空气,减少发闷的感觉。特别是雨后那种空气,沁心润肺的感觉,被置换到室内,令人精神为之一振!人的生命和一切活动都离不开氧气,更不用说室内健身和有氧运动。对于呼吸问题形成的肺病,以及流行的病毒,消毒杀菌换新风这项重要指标,都要引起我们的高度重视!
(图七)
如图七所示的新风功能指标中的字母TVOC,是指“Total Volatile Organic Compounds”的英文缩写,意思是总挥发性有机化合物。除了甲醛和苯的挥发气体外,这种总挥发性有机化合物,是最不易察觉到有毒有害气体,一定要留意。另外,在换新鲜空气进入室内中时,虽然,损失一些热能,但都是微不足道的。实际上,好多具有新风功能的空调,还包括HEPA高效过滤网和对其新风的事先预热,弥补其损失的热量,以至于不会对室内的温度造成很大的波动。
目前空调除菌的方式,多种多样;高温除菌、银离子负离子、HEPA高效滤网等等。其实换新风的空调,也有实现杀菌的作用。类似于开窗通风,到完全置换为新鲜空气为止,稀释病毒,赶跑了病毒。没有那么复杂,只不过目前没有这种提法而已。
因此,我们需要的是;这种采用智能控制的换新风加上无风感的空调;高能效的制冷热的功能,在调节室内温度的同时,并有恒温恒湿的功能。室内空气发闷时,还具有新风换气功能,输送新鲜空气,银离子和负离子,过滤杀菌保持室内空气清新。还有的把空调、空气净化器、离心机等设备,都包含在同一台空调结构中,以全新的空气舒适度管理理念,更为舒适的综合能源一体化解决方案,始作无外机的空调。等等,这些各种各样的智能控制的新款式的换新风的无风感空调,既能调节室内温度,又舒适(风速调节、以及湿度调节),还节省能源。而过去的空调,只调节室内的温度高低值,不能调节空气的品质,而今的空调,不仅能够调节温度,还能净化空气,能够做到真正的“空气品质调节”,才应该叫住名副其实的“空调”!这才是我们所需要的;热能的搬运工,消毒杀菌的保洁工,更是大自然清新空气的搬运工,必然首选。
下面摘录几段对美的空调动人动心的描述吧;
最新款的无风感空调,更有智能主动的防冷风等模式,不管用户是在家中四处走动,还是在沙发上的“葛优躺”,系统都能识别出人体所在的区域,定点开启无风感模式,让人随时随地享受无风的凉意。老人、小孩、孕妇等敏感群体的需求也被照顾到了——在特定模式下,用户可以一边享受远端的自由吹风,一边避免近处冷风直吹的困扰,体验专为人们定制的贴心空气。
无论春夏秋冬,家中的取暖、制冷、加湿、除湿、空气净化和除菌、新风等需求,都不用再操心了。它完全融入你的家,也融入四季的变迁中,从温、湿、风、静、鲜、新等维度,营造出“森系无风感”的生活体验。所带来的360度环绕三维气流,可以让房间内的温度更均匀。
在夏天制冷时,体验全方位沐浴式的凉风,同时避免冷风直吹,使体感更舒适;而冬天制热时,暖气则会直达脚底,暖流从下而上,让你体验地毯式的暖风。智慧风感般的设计,搭配可实时感知人体位置的红外科技,真正做到了“风随人动”。
当你需要风时候,可以设置一键风吹人,迎面而来的柔风会让你瞬间舒爽;当你不需要风的时候,可以一键设置“风避人”模式;而智能全屋监测模式,则可以达到家中感知无人即自动关机节能的效果。
除了温度和风感,湿度也是空气体验的重点之一。 在湿度调节上,类似的中央空调提供了创新的“多场景加湿”功能:比如,冬天在使用空调取暖的区域,可以将加湿和制热的模式共同开启;夏天在用空调制冷的区域,也可以自动开启加湿功能以避免干燥。
总之,空气的每一个维度,都可以被智能和精细的操控。人居环境的美好设想,在科技的细节中体现得淋漓尽致……
(图八)
再看看该空调的创意画面吧,如图八所示。足不出户,让你自由呼吸体验大自然的清新空气!运筹帷幄,让你有清醒的头脑去构思去创作。不过,目前价格稍贵,3P的为1w元左右,1.5P的4k元左右。大厂大公司的办公室配置,让职能人员在舒适的环境中,提高办事效率,何乐而不为之。对于家庭个人来说,30平方米的客厅,选1.5P也可以。
风生水起,这种新概念的换新风加上无风感空调,从风水的观点来看,有风而无风感,自然清新的空气。如无雾感的调湿,亲肤润肺。一种气场,藏风聚气,这才是对人体真正有益的风和水。而过去那种空调,稍不注意,就得了空调病?特别是老人,小孩和孕妇,极易中招,中医认为这是受了“风和邪”。
“空气调节”的这种新概念的空调不是空中花园,而是实实在在的产品。选购时,回忆前面的内容,一定要注意其功能,咨询和甄别清楚。1、制冷制热的风,一定是无风感的空调。2、制冷制热时,同时有无雾感的恒湿控制。3、不能是辅助加热体制热,而只能用热能搬运工的形式制热。5、辅助加热体是用于自带保洁工的功能的,有室外机自洁功能的更好。6、新风预热换气的功能,减少室内的CO2。7、再经过内置HEPA高效过滤网,净化室内空气。8、对应上述功能的智能控制。以上等等功能应尽量完散,或者选重点选择,也或者根据自己的情况,自由组合的过度,作为权宜之计吧。也可以这样选择配置,单独的新风装置加上单独的无风感空调。再或者最差的过度方案,配一个可调节角度的挡风板,加上换新风的单机,这样花费钞票不多,等待更稳定更好的更便宜的产品出来后再更换。
国内名牌厂家和很多厂家都有售,具体品牌网上高手解剖分析的文章很多很好,这里只做了一个定性的了解,不作详细介绍和推荐。
现阶段,对于“碳达峰”、“碳中和”的目标来说,优选能效等级为1级的节能空调,且新风换气、恒温恒湿、自洁杀菌、智能控制等功能完善的空调。对于家庭来说,从一点一滴做起,节省电费,更利于国家、社会和世界!
(图九)
(图十)
在房间内采用铺设燃气水暖管道的地暖,如果是在地板下面的话,假如这样施工,如图九所示。先在混凝土地板上铺隔热泡沫,保温板等,上面铺设水暖管道,再上面浇保温混凝土等,最后是复合木地板或地板砖。若出现各层间因水暖管道的热胀冷缩发生扭曲鼓包现象,更有甚者使各种材料间的接触界面离层。这样,局部地方产生空气泡,固体间的热传导,就会变成热对流,就存在着热传递不畅的问题了。不过,水暖管道经过多种材料,以及各种材料间的接触界面,是存在一定的热传导损失的。
铺设电热膜材料,最好的电热石墨烯地热垫,铺设在地板上面,没有燃气水暖管道那么大的工程量。如图十、十一所示,是邻居家的地热垫的情况,揭开地热垫和反射膜,手摸地板砖感觉比较暖和,而没有铺地热垫的地板砖上面是凉凉的。说明,还是有一部分热能传到地板上了,没有充分辐射到室内空间里。
(图十一)
又一种电热石墨烯革垫,在使用时,先垫了一张一公分厚的泡沫垫后,再把电热石墨烯革垫,放在上面。发热一段时间后,检查石墨烯电热地垫和泡沫垫的下面,摸了摸地板上面,手感温度,比未铺设的地方暖和多了,还是逃逸部分热量到地板上了。
总之,暖气管道地暖取暖、或者把发热体藏在复合木板里的电热地板、电热地毯取暖、以及类似的产品等等,其传热方式中,设定其内部都是良好的固态传导,但最后热传递到其表面时;仍然以辐射传热为主。只有人躺卧时才与人体间发生相对的固态传导,走动时才产生热对流。所以,这种地暖式的取暖传热方式,1.以辐射为主,不及热对流。2.跑掉一部分热能到地板上了,使投入的能量功率较大,热效率不高。3.初期投入一次性成本高,工程量也大。4.万一地板内的管道发生泄漏或故障,维修是个大麻烦的事情。
为什么不改进这种铺设的方式,而铺设到地面上呢?现在已经有成熟的水暖床毯了,似乎已经有厂家做了这种电热水暖地热垫,去淘汰那种麻烦的地下工程。再进一步的话,完全可以把燃气暖气的水管道接入,做成全水管道的水暖地热垫。把复杂的地下工程搬到地面上来,问题和事情就简单多了,一定大受欢迎。
虽然,地热垫的热传递的方式不太好,但地热垫辐射的面积大,房间里也暖和。不过,现在的新房子要求是保温隔热墙和地板,逃逸到地板里的热量很少。冬季,与小朋友在地热垫上的亲子活动,或者瑜伽练习,以及接地气的活动等,都是非常适合和惬意的。客厅Party聚会,更不用说那些追求格局、大气、生活品质的人士们。实在忍不住,还是附上两张网上截图来展示一下吧。如图十二、图十三所示。
(图十二)
(图十三)
另外,关于空调取暖和燃气锅炉的暖气片取暖比较,人们的感受是,总觉得空调取暖不如燃气锅炉的暖气片取暖的方式暖和。虽然你再怎么说空调是最最节能的,但相比而言,室内温度低很多。其实,这个误区在于输入功率的大小问题上。你看看如下所示,格力和美的品牌空调的室内机的输出功率才接近3kw,布置在客厅间,适用面积30~50平方米间。
而燃气锅炉的暖气片取暖,假如中户型采暖,配备功率为24kw的壁挂式锅炉,扣除两个卧室的功率,客厅能得到多少功率呢?当然,壁挂式锅炉不会是24kw的满负荷运行。输出功率的大小,是由使用端的管道情况决定;布置在客厅里暖气片的功率大小、片数多少有关,以及使用时设置温度的高低、等等因素有关。这里,不作复杂的计算,乱假设一下,至少可能得到8kw左右的功率吧,也远远高于空调的输送功率。
那么,奢侈一点,也想要客厅达到21°至26°或更高的温度呢?那能否增大空调送热的能力吗?目前空调产品的送热能力还未达到这种需求(据说,某款空调产品能够使50m2的客厅,达到26°的室温),只能另外增加配置速热暖风机。
href="">3、 速热暖风机
目前市面上各种各样的暖风机,其结构基本上为发热体+鼓风机,就像我们使用吹头发的电吹风机。各种各样的暖风机,通过吹出的热风,以对流的方式,传递到房间的各个角落,达到温升取暖。这种,外加动力形成的对流,称谓强对流,比自然对流方式效果强。
最令笔者期望的是石墨烯速热取暖器,如图十四、十五所示的两张拼图(拼图是多产品多功能的集合,另外,拼图是为了少占用篇幅,能看清楚就行)。图中为立式外形,踢脚线也应该有一样的性能。目前的这些石墨烯速热取暖器,基本都具有;a.含有石墨烯材料作为良好的发热源、b.滤网和广角散发柔和的热风对流气体、c.对室内空气还能自动恒湿控制、d.除尘除菌净化室内空气、e.智能控制等等功能。若只具有其中部分功能,都是不太符合当前技术的完善性,应尽善尽美。
(图十四)
重点是新型石墨烯纳米材料,因为电阻率极小,其加热速度最快,电热转化高达99%,能使室内温度瞬间提升。而空调升温的速度要差些,因为,室外机开始的吸热初期过后,周围能否及时补充热能?特别是周围对流差和温度低的情况下,难以保证室内机输出近3kw的功率。而石墨烯速热取暖器的热源来自市电,源源不断的补充。因此,具有石墨烯速热取暖器产品,温度能速热,温度恒定。目前是比较红火和抢手的。但从节能的角度来说,石墨烯速热取暖器电热转化高达99%,就算1比1,而空调送热能力最大达到1比3,那空调肯定节能。但是,从使用感受来说,不及石墨烯速热取暖器快,而空调速热差很多,不能稳定的输送制热功率,受外围气温高地的影响。
(图十五)
据网上说,石墨烯的导热导电性能是目前最强的一种新型纳米材料。还据说石墨烯发射的远红外波振动频率与人体内细胞分子的6-14微米的振动频率接近,可以激发人体细胞中水分子产生共振能够迅速升温,与人体产生感应而加热的方式,传递热能。使热量均匀传递到整个身体的各个地方,真正实现由内而外的温暖,传热效率最高。如果这样说的话,像微波炉电磁炉加热效果一样,不知对人体也没有伤害呢?是否可以这样理解;石墨烯纤维材料受热,把发热体的热量转换为红外线对外释放,红外线辐射损失能量最低,因而传热效果最好,人的感觉很暖和。
石墨烯材料多以涂层形式(涂层薄5-15µm)附着在发热体表面,发热体为电阻片发热体、或云母片层发热体、或PTC陶瓷发热体等等。在高温下能长期稳定的工作,散热激素,激发金属散热器表面的共振效应,使远红外线发射的效率得到显著提高。再配以风机,对加热体和散热器表面的快速散热,形成强对流且柔和的热风。
这种石墨烯速热取暖器,在结构上还采用过滤网和散射装置,得到360°的柔和热风,无雾加湿、UV短波杀菌、负离子等功能。总的比较来说,假如在功能相同的条件下,空调还多了一个实现新风换气的功能,让室内得到新鲜的空气。但目前,大多数石墨烯速热取暖器没法实现,更不能制冷。而长虹冷暖两用石墨烯速热取暖器,利用高密度冰晶,循环使用,对室内制冷。加冷水或加冰,把冰箱制冷的功能转移出来,也是一种措施。如图十六所示。
(图十六)
对于老人小孩等,长期使用者来说,空调节能些。上班人员也可以提前遥控开机制热,又何必在乎于速热呢?在房间内没有燃气暖气取暖,也没有新风冷暖空调的情况下,特别是那种只有下班回家后,才需要取暖的人群,那就选这种多功能的石墨烯速热暖风机,即开即热,睡觉时再关机。
要识别和理解哪些夸张的广告用语,1度电暖全屋的速热取暖器(不知1度电是不是1kwh,而暖全屋是指多少平方米的房间,又是多长的时间内到达指定的温度),要找到真正的石墨烯速热炉,既调节室内温度,还能调节湿度(舒适),又相对节省能源。石墨烯速热炉确属当前最节能的电器产品,目前颇受欢迎,值得推广。
href="">4、 改进辐射取暖炉
市面上曾经先后有过电热油汀,小太阳石英发热管,红外线电热炉等,肯定这些产品,远不及现在的石墨烯速热取暖器,是被技术进步无情的抛弃了的一代产品。为什么呢?因为这些产品中,没有使用鼓风机,只依靠自身形成热对流,其自然对流的方式作用小,远不及鼓风机形成的强对流方式,还是应归结为热辐射传递热能为主的产品。自然,热能不能及时和完全传递出来,不利于能源的使用和节能。前面,已经说过这个结论(热传递的效果,一般情况下,热传导>热对流>热辐射),比较一下就知道了。
另外,这些产品自身的发热效率,根本达不到石墨烯速热取暖器99%的电热效率。既然都出现了高热转化率的产品,且成熟商品化了,为什么还要购买那些低热能的产品呢?明相宜暗贵,因为,电热产品是用电大头,长期使用节省的电费足以抵消产品的价格。也希望厂家的产品及时转向,生产更节能更进步的产品。
(图十七)
但是,对于已经拥有这些产品的使用者来说,弃之可惜,留下是鸡肋。那些年,笔者也使用过小太阳取暖炉。根据前面提到的思路,小太阳取暖炉本身的发热体,自己没法改造,只好改进传热方式。如图十七所示,在书桌下面,另外加一个小风扇,此时,电风扇开到微风档,两者互成一定角度,让热风散开,避免直吹。这样,加强小太阳取暖炉热对流的作用。小太阳取暖炉高低档发热区的选择,根据使用场景而定,若放书桌下面取暖使用,小太阳取暖炉开到低档足矣。
这样处理后,就可改进辐射炉热传递不远的缺点。并且,小太阳取暖炉光线变淡,减少光线刺眼的问题,更有利于红外线辐射。另外,现在的小太阳取暖炉价格很低,50元左右,配一个小风扇使用,比较经济。自然,对于已经拥有电热油汀,红外线电热炉等,所有无风机的炉子,能否作如此处理,而提高使用效率呢?
二、床铺取暖
电热毯是外加能源的床铺取暖方式之一,与人体接触,能使电热转换的热量,通过固体物质传热的,迅速的传递到人体,大致可以认为这种热传递的方式属于热传导。那些说自发热的产品,从能量守恒定律的角度来说,只能叫做另一种保温措施罢了。
1、高压电热丝发热的电热毯
电热毯属于早期开发的电器产品,80年代在无热炕取暖的地方,确是个好东西。电热毯最原始的结构是,在垫棉絮里穿漆包铜线,多圈盘绕后,接36伏的低压交流电。再后来变更为康铜漆包线,最后甩掉变压器,用220伏的交流电。但多年来进步不大,现在终于出现了石墨烯电热毯。在功能上、材料上克服了老式电热毯的很多缺点。特别是不口干不上火不干燥的缺点,依靠芦荟植物蛋白保湿精华,增加抑菌除螨亲肤的法兰绒面料,安全水洗,更多的分区智能控制等等,大受欢迎。如图十八所示。
有人说这种电热毯与人体接触距离太近,对人体有辐射危险?但低压的交流电对人体有辐射,是微乎其微的,还是没有?我没有查到机构的检测数据和报告。我想可否这样理解,;皮肤敏感或粗糙之人,在使用过程中,身体暖和后,首选使表面的毛细血管张开,这样慢慢的,时间稍长后就会导致,皮肤下面组织液中的水分和盐分流失,身体表现为口干、皮肤干燥、严重的还会导致咽喉肿痛、鼻出血等症状。更有甚者,蹬开被子而着凉感冒。
(图十八)
2、低压电热丝发热的电热毯
因此,针对这些情况,现在的电热毯,采用低压交流电,或者低压直流电,以石墨烯发热线,和石墨烯发热毯,来克服这种所谓的辐射影响。采用负离子隔缘技术,不耗氧气,不蒸发水分。再在被子中,采用大豆蛋白、芦荟蛋白、蚕丝纤维等动植物蛋白暖被,以保湿亲肤,控制和锁住人体中的水分、盐分的流失。就不会出现上火干燥的缺点了。所以,现在的石墨烯的电热毯,其导热性能相对比较好,比纯电加热的作用好,还会释放有益的远红外线,在使用过程中可以快速升温,加入了这种动植物蛋白纤维,控温、锁水、保暖性能等均得以提高。
3、水暖电热毯
另外,人们总是感觉电者火也,电热毯有电火的感觉,水则润也,于是又出现了水暖电热毯,水暖不上火。如图十九所示。左面是加热水箱,右面是含有水暖管道的发热毯子。电热转换后,再通过介质水循环,把热能送到被窝中。和电热油丁的传热方式一样。毯子内无加热的电器材料,不产生电磁辐射。
(图十九)
笔者还发现一种水暖电热毯,其毯子中的塑料类的水管,通过高频融化工艺,把通水暖的管道,与毯子融为一体(除了植物和蛋白纤维外,基本都属于化学纤维),毯子更加平整舒适。
这种水箱式(主机)的水暖电热毯,长期使用后,会逐渐出现水垢(采用蒸馏水或过滤的纯净水会好很多),影响传热的效果。长期运行后,循环泵电机的磨损和松动,也会逐渐出现噪音问题。
有一种螺旋磁能加热技术,所构成的即热式电热水器,不生水垢。采用的是非金属磁化绝缘材料,磁化净水。其原理是:当高速变化的电流,通过镍金线圈产生的高速变化的磁场时,与磁化绝缘材料之间形成了内在的强磁场。当水流通过旋磁发热磁场时,会产生亿万个小漩涡。迅速将水加热并磁化。同时分解各种重金属,氯等有害杂质。形成非常健康的水分子团,真正做到了美白肌肤的功效。其内部结构示意如图二十所示,这个截图比较容易理解,和电磁灶微波炉感应加热原理差不多。
(图二十)
关键是这种感应加热的方式,若用在这里,不仅不生水垢还节能,值得厂家借鉴。
介于水火之争的问题,又有水火同体的电热毯,如图二十一所示,比较两者的结构,一目了然。隔水层为水包电火,屏蔽了电磁辐射,电热转换通过水介质等传热到表层,温柔多了。
(图二十一)
4、改造旧电热毯
总之,电热毯的产品和技术也在不断地更新和进步。合理正确的电热毯,不仅是制造方面的问题,在使用中也有一些措施,可以克服那些不足的地方。正如前面的小太阳辐射取暖炉一样,弃之可惜,留下是鸡肋。
如图二十二所示的老式电热毯,明显可见加热电阻丝,电阻丝间距5cm,通过化纤毯来散热,肯定不如石墨烯毯导热散热作用强。在图中的电热毯上,人体接触到第3点,人体躺着时,被子和电热毯之间有不接触处的空间为第2点,被子和电热毯接触面为第1点。假设电阻丝上的温度为50°,电热毯上的第1点和第2点间的温度差,变化不大,因为,毯子的纤维材质为热的不良导体。而电热毯上的第3点,和人体接触,相对于电热毯的纤维材质来说,人体的导热强很多,热量被传到身体的各个部分。再假设电热毯上的第3点,温度降为40°。自然,比各自对应的4、5、6点温度要高些。
(图二十二)
这就是老电热毯发热不均匀的缺点之一,这里,提供一个温度检测点的参考,实际得靠温度传感器检测。再则,刚上床时,身体比较冷一点,与暖和后的感觉不一样。而有石墨烯导热的电热毯,发热就均匀多了。再加上智能控制,那就更好了。
要改造老电热毯之法,暂且在其上下各加一床棉絮垫。下棉絮垫用于保温,上棉絮垫用于均热,人体接触时,不至于受热不均匀。采用这种措施后,可提前半小时升温暖被窝。到上床睡觉时,被窝里已经很暖和了,就关闭电热毯睡觉。下半夜,有时若感觉很冷时,再开启电热毯。另外,劣质产品的电热毯,加了上下棉絮垫后,反而造成严重的受热不均匀而容易烫伤,严重的会引起火灾。应坚决丢弃,不再利用。
随着时间的增加,体温逐渐增高。平衡的体温被打破,人体开始对外散热。被窝里难以散热,人体便开始出汗以降低体温,大量出汗直到汉醒,这时智能控制的作用便派上用场了。设置各种取暖曲线,以适应每个人的不同需要,而实现智能控制,从而避免大量出汗,让人舒适睡觉。
若电热毯内有接触不良处的打火现象,连接电热毯处导线折断打火,等等安全隐患都应该坚决丢弃!杜绝安全事故!一定要在有人时使用,避免无人时开电热毯。
总之,电热毯确实是个好东西,提供热烘烘的被窝,又耗电不多,给你一个好睡眠。·热烘烘的被窝,比房间内其它的取暖方式都来的快。与房间数千瓦取暖相比,不足100瓦,真是又快又节能的取暖方式。至于电热毯是否对人体有辐射的危害?确实没有查到机构的检测数据和报告。就算是比较微弱的辐射,对人体没有影响吧。然而,对于胎儿的发育是否存在一些小影响呢?不要去试错!尽量自然保暖,或者只是作为暖被窝使用,而睡觉时不开电热毯。或者使用低压直流电的电热毯,再或者使用水暖毯吧。
另外,为了追求轻薄软的舒适感,有一种柔软的电热被子,电热睡袋等,实现了那种轻薄软舒适感的需求。自然,这是消耗了电能实现的。也有人说托玛琳石自发热,不消耗能量的?实际上是托玛琳石与人体的接触中,产生压电效应和热效应,使人感觉温暖而已(岂能违背能量守恒定律)。又如自热米饭中,加入焦炭粉、活性炭、盐、生石灰等发热剂,与水作用而发热。还有如吸湿发热乳胶床垫,添加了C-WARM吸湿发热纤维,吸收人体睡眠中发出的水分,将其转换为热量。一种化学反应,能否持久反复使用,使用寿命有多久呢?
三、可穿戴的衣物取暖
把电热丝织布于可穿戴的衣物里,通过电热让人得到温暖,这种传热方式,和电热毯的作用一样,也可以被看着是热传递中的热传导。
有了电热毯使用的经验,基于石墨烯的导电、导热、抗菌、防水、强度高等性能,与多种纤维复合,织成石墨烯柔性纤维产品。厂家自然就直接把研发出的石墨烯柔性纤维技术与电子电路结合,开发出石墨烯电热衣物等。在寒冷的冬天里,石墨烯发热服饰,能让人也如春天般的感觉。甚至于能够应用于室外冰雪运动等低温环境下,助力冬奥会!
1、 电热暖脚垫的再利用
早期,使用电热暖脚垫,放在书桌下面暖脚,一个垫屁股,在电脑上上网打字玩游戏,一点儿冷的感觉都没有。由于价格便宜,且消耗功率也不多,便一直留着使用。如图二十三所示。
(图二十三)
2、石墨烯电热穿戴衣物
石墨烯电热衣物的种类很多,有护颈的、护肩的、护腰的、暖背的、暖宫的、护膝的、暖脚的等等,价格都不是很贵。目前,唯有电热袜价格稍贵一点。但对于久坐办公桌而不动的人来说,或者看电视的情况下,如图二十四所示。内穿上贴腿石墨烯纤维袜,充电一次可以使用6小时以上,外穿上棉毛裤等。确实暖和不冻脚,很是舒服,值得购买。
(图二十四)
石墨烯电热衣物目前的情况;
1、发热布料,一定要石墨烯纺织布料,如石墨烯尼龙布料、石墨烯熔喷布料、石墨烯锦纶复合碳布等等,层出不穷的新材料,而不是含发热丝的布料。看图识字,如图二十五中所介绍的内容。
2、发热源基本为2W充电宝提供低压直流电,以及分区控制控温。现在充电宝材料和技术也基本过关,好像可以登机。不再担心自然和爆炸了。
3、发热产品中;有长袖薄一点的衣服,套在贴身的棉毛打底衫上面,外面再套毛衣罩衫等。坐着看书看电视,毫无冷意。无袖的背心。穿背心手背活动方便,高领背心还可以温暖肩颈,护大椎穴位。如图二十六所示。
4、发热衣料有薄型的德绒衣料,亲肤透气的法兰绒,加厚加绒氨纶衣料,羽绒服等等。穿着石墨烯发热衣服时,薄型的套在棉毛打底衫的上面,再加上外套。羽绒服自然可穿在外面,但最好外面罩一件风衣或大衣,避免对外散失热量。
(图二十五)
(图二十六)
5、发热体布置在里层,外层有足够的保温效果,隔绝对外的散热。达到锁温和保温,延长保暖的时间。不然的话,热能在外面跑掉了,充电宝使用的时间会大大的缩短。如图二十七所示,外层衣服面料含有防辐射热能外泄的反射层,防止发热体和人体的热能向外散失。
其中,第1点和第5点是关键点,其余根据个人的喜欢和使用情况而选择。
从身体结构需要的观点来说,寒从脚下来,电热袜子让脚部暖和。膝盖很重要,正好用电热褲,女性还能暖宫。风从背部来,需要护住风池与大椎穴,选有立领的电热背心。这样的一套配置下来,目前总价在400元左右。坐着用电脑看电视,再也不用担心冻脚冻手的了。不过,总是担心电热袜子的耐磨性,尽管石墨烯材料很耐磨,但与之成型的布料是否一样的耐磨呢?
(图二十七)
四、小结
通过上面的叙述,我们知道了使用能源取暖的一些常识,怎样做才能节省费用,才是最佳节能!
1、 取暖产品本身发热的热效率;越高越好!目前的技术中,石墨烯的热转化高达99%。所以,我们应该选择含有石墨烯材料的发热产品。
2、 取暖产品本身的传热递方式;热传导>热对流>热辐射,按热传递的方式顺序,逐次选择。
从上述两个观点考虑,应该优先考虑石墨烯和热传导的条件,那就是选石墨烯衣服。目前,发热衣物产品本身售价不高。使用电能也不多,不足100W。多为充电宝方式,低压直流电,基本安全,活动方便。再说冬季,人们的一切取暖活动,都是为了暖身。与其花数千瓦的能源和数千元的费用,最终也是为了暖身?更何况那些早期修建的房屋,房间里的保温性能是否是很好?门窗到处漏气,谈何节能呢?所以,石墨烯衣物和电热毯是应该和需要购买的。
3、 根据取暖时间长短的需要;朝九晚五得上班族,只有下班后使用的话,首选无风感的空调,或者石墨烯速热暖风机过度。无人取暖时自动关机,WIFI远程提前开机。待家中人员变动时。有孕妇、小孩和老人了,需长期使用者,优选燃气取暖器系统,换新风加无风感的空调。
4、 根据使用环境的需要;客厅是家人们亲密交流活动的中心,尽管燃气取暖系统,提供了稍微舒适的温度。但通风欠佳的室内,沉闷的空气难以使人振着精神,更谈不上藏风聚气的作用。唯有换新风加无风感的空调,令人心旷神怡!
冬季,与小朋友的亲子活动,瑜伽练习等,哪能在冷冰冰的地垫上呢?只有踩着地热垫,才非常舒服和惬意的。
5、 淘汰无强对流的辐射类的取暖方式。
如何选择适合自己满意的取暖器呢?也不能一味的节能,还有生活质量和品味的问题,节能和实用性。文章较长,反复看看,也许见仁见智,得到自己的答案。以上是抛砖引玉的愚见,也是笔者的心怀。
2022年冬至 向新年献礼!
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