CN105222207B - 一种防感应漏电的碳晶地暖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防感应漏电的碳晶地暖，包括标准三相电和三组碳晶板单元，每组碳晶板单元包含数量、规格相同或接近的碳晶地暖辐射板，每只碳晶地暖辐射板包括上下层叠的导热层和碳晶板，三组碳晶板单元的导热层连通接地，所述标准三相电的每相电源火线和零线之间联接一组碳晶板单元的供电端，以减小碳晶地暖对地之间的感应漏电电流。本发明使得最终作用至碳晶地暖上的感应电相互抵消，从而解决了禽畜养殖中的感应漏电问题。

Description

一种防感应漏电的碳晶地暖

技术领域

本发明属于供暖产品技术领域，涉及一种基于碳晶材料的地暖系统。

背景技术

目前碳晶地暖已经在家庭住宅得到大规模应用，碳晶材料的工作原理是纳米碳晶通电后，在电场作用下，碳晶分子团产生大量波长在8～15um的远红外线。远红外线如同太阳光线的辐射能，极易被人体或物体吸收，使体温迅速升高，实现了电能向热能的转换。经国家远红外检测中心检测，碳晶板单位产生的远红外波强度达30％以上。因此碳晶板100％的电能输入被转换成了超过69％的热能和超过30％的远红外辐射能。这种双重制热传热原理，使周围物体升温的速度更快，吸收的热量更充足。

在碳晶地暖用于禽畜养殖场中，当采用220V单相交流供电时，碳晶发热板周围包围的绝缘层和非绝缘层材料在养殖场潮湿的环境作用下，使得包围碳晶发热板的面层产生感应电压，当面层与大地相接会产生较大的漏电电流直接入地，尤其是养殖场所用的碳晶板数量较多时，会因漏电流过大而导致电源前端的空气隔离开关超过漏电额定值而频繁跳闸，并耗费大量能源；如果将感应电压的面层与大地绝缘时，又会因禽畜身体接触到大地时，漏电流通过禽畜身体连通大地，导致禽畜经常被感应电击，影响到禽畜正常生活。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种静电感应漏电解决方案，可有效消除碳晶地暖在应用中的感应漏电。

本发明的技术方案如下：

一种防感应漏电的碳晶地暖包括标准三相电和三组碳晶板单元，每组碳晶板单元包含数量、规格相同或接近的碳晶地暖辐射板，每只碳晶地暖辐射板包括上下层叠的金属或非金属导热层和碳晶板，三组碳晶板单元的导热层连通接地，所述标准三相电的每相电源火线和零线之间联接一组碳晶板单元的供电端，以减小碳晶地暖对地之间的感应漏电电流。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，每组碳晶板单元的碳晶地暖辐射板并联设置在电源供电端。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，碳晶地暖辐射板还包括隔热层和防水层，所述的隔热层设置在碳晶板的下方，所述的防水层沿360°环形包裹碳晶板和隔热层一周，且在整个碳晶板的上端面区域双层重叠，所述的导热层设置在防水层(6)上部。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，防水层采用聚氯乙烯薄膜制成，所述的隔热层由塑料或橡胶制成。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，碳晶地暖辐射板还包括设置在碳晶板和隔热层之间的反射层，反射层为铝箔纸或压合在碳晶板背面的反射膜。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，导热层采用0.3mm-0.5mm的不锈钢制成。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，导热层表面设置有防滑凸纹。

上述防感应漏电的碳晶地暖中，隔热层为ABS或XPS挤塑板。

本发明具有以下技术效果：

一、本发明分析了常规220V供电中碳晶地暖感应漏电的原因，并提出了一种巧妙的解决方案：在导热层导通接地的条件下，采用380V标准三相电对地暖供电，并将碳晶地暖分成三组规格和数量相同的碳晶板单元，确保在应用环境条件下，每组产生的感应电压幅值接近相等、相位相差约120°，最终流入大地的感应电流相互抵消，从而解决了禽畜养殖地暖的感应漏电问题，消除了能量耗费。

二、本发明将碳晶材料设置隔热层上，并采用防水层沿360°环形包裹，且在上端面区域双层重叠，使得地暖辐射板具有了较好的防水效果，避免了应用与禽畜饲养中尿液粪便对于养殖区域的污染。隔热层防止了热向底部区域的传播，并对碳晶材料起支撑作用，解决了其实用化问题，使得其方便制成各种结构的产品应用至不同技术领域，而且具有轻便结实的效果。

三、本发明在地暖辐射板的上部设置了导热层，使得碳晶材料的辐射热可以尽快出射至目标区域，起到节能、快速制热的作用，同时具有防腐的作用，延长了地暖辐射板的使用寿命。

四、本发明在碳晶板和隔热层之间设置了反射层，反射层为铝箔纸或压合在碳晶板背面的反射膜，使用中将碳晶材料的发热进行反射至加热区，提高了热能使用效率，降低了功耗。

五、本发明在导热层上增加了防滑凸纹，提高了保温板沿长度方向上的强度，对于应用至禽畜养殖领域，也具有防滑作用。

附图说明

图1为本发明碳晶地暖辐射板的剖面结构示意图；

图2为本发明碳晶地暖辐射板导热层表面结构示意图。

图3为本发明碳晶地暖的供电系统示意图；

图4为三相感应电压相互抵消作用的原理示意图。

其中：1—导热层；2—碳晶板；3—反射层；4—隔热层；5—防滑凸纹；6—防水层；10—标准三相电；11—第一组碳晶板单元；12—第二组碳晶板单元；13—第三组碳晶板单元；14—控制中枢。

具体实施方式

如图1所示，本发明的碳晶地暖辐射板，包括自上而下设置的导热层1、碳晶板2和隔热层4，碳晶板2和隔热层4之间包裹有防水层6，导热层1采用金属或非金属材料制成，碳晶板2采用碳晶材料制成，隔热层4采用塑料或橡胶制成，防止了热向底部区域的传播，并对碳晶材料起支撑作用。

防水层6采用聚氯乙烯薄膜制成，可以单层敷设，也可以沿360°环形包裹整个碳晶板2和隔热层4一周，且在整个碳晶板2的上端面区域双层重叠。这种双层防水结构使得地暖辐射板具有了较好的防水效果，避免了应用与禽畜饲养中尿液粪便对于养殖区域的污染。

导热层1处于表层，材质为304不锈钢，起到保护内部结构和导热双重功能，并具有防腐蚀，导热性能好等特点。碳晶板2处于中层，材料为远红外碳晶发热板，在禽畜养殖中代替高耗能的电热丝保温板或保温灯，其独特的发热原理，决定了其节能高效、有益健康的特质。

隔热层4设置在碳晶板2下部，材料为ABS或XPS挤塑板，作用为承重及保护其他功能层。碳晶板2和隔热层4之间设置有反射层3，反射层3为铝箔纸或压合在碳晶板2背面的反射膜，反射膜可为金膜、银膜、铝膜或铜膜，将碳晶板2向下传输的热量反射回碳晶板2自身，起到保温的作用，并提高了热能使用效率，同时减小了器件数量，便于系统的集成。反射层也可以采用在碳晶板2和隔热层4之间的夹有铝箔等金属薄膜，可达到同样的效果。

在禽畜饲养中，地暖辐射板需要承载禽畜的走动，需要一定的强度并充当热源。本发明的导热层1采用0.3mm-0.5mm不锈钢，大大提高了热量传输效率，从而降低功耗，比市场同类产品塑料导热层节能40％，且通电后1分钟内达到使用温度。其中不锈钢选用304#，硬度高，防腐性能优越，避免了传统塑料导热层的老化问题，提高了产品强度和使用寿命，同时导热层1的表面，由冲床冲压或其他方式形成防滑凸纹5(如图2所示)，提高了产品的纵向强度，对于禽畜活动也具有防滑作用。

在上述碳晶地暖辐射板应用至禽畜养殖行业中，往往需要数十块标准的地暖辐射板拼接在一起，作为养殖区的地板承受禽畜在其上进行活动。使用中禽畜的大小便会导致整个地暖板处于潮湿的环境，碳晶板和相邻的非绝缘或潮湿的绝缘面层会形成寄生电容，在220V供电情况下，使得导热层1的表面产生较强的感应电压，当地暖辐射板的数量较多时，如果将导热层1直接接地，则流入大地的漏电流过大，超出了电源开关的额定漏电流值，导致开关频繁跳闸，影响禽畜正常生活并浪费了大量能源。如果导热层1悬空而不接地，当禽畜在生活中身体接触到墙壁时，会导致感应电流由导热层1和禽畜身体而流入大地，导致其被电击。

为了克服此问题，如图3和图4所示，本发明的思路是将碳晶地暖按照数量和规格平均分成三组，三组碳晶板单元的导热层1连通接地，每组中的每块板并联后分别接至380V标准三相电源其中的一相火线和零线之间，由于380V供电自身每相电压幅值相等、相位相差120°，由此可保证三组地暖单元带来的感应电压的幅值相等，相位也是相差120°，在感应面层及导热层1接地的情况下，流入大地的感应电流会相互抵消中和，从而解决了禽畜养殖地暖的感应漏电问题，消除了能量耗费。

如图3所示，本发明防感应漏电的碳晶地暖，包括标准三相电10和三组碳晶板单元，分别是第一组碳晶板单元11、第二组碳晶板单元12和第三组碳晶板单元13；其中A、B、C、N分别代表380V电源的第一相火线、第二相火线、第三相火线和零线，QS为隔离开关，KM1、KM2、KM3为控制开关，NTC为温度传感器，14为控制中枢。标准三相电的每相电源和零线之间联接一组碳晶板单元，导热层1接地保护。为了确保三路感应电压的幅值相等，相位相差120°，每组单元包括的碳晶地暖辐射板数量和规格相同，在标准的380V作用下，达到相互抵消或中和作用。

在实际应用中由于碳晶地暖辐射板个体差异原因，也不可能使得漏电电流完全中和抵消，故每组单元包括的碳晶地暖辐射板数量和规格相同或接近，只要电源开关的流出电流和流入电流总和相等或相差在20mA以内，也就是漏电电流在20mA以内，就可正常工作。

本发明的地暖辐射板具体参数为：长度1000mm，宽度520mm，厚度5-10mm，重量1.5-2.5kg，导热层采用0.3mm-0.5mm的不锈钢，碳晶板2为0.3-0.4mm的远红外碳晶材料，本发明已经成功用于禽畜饲养领域。

Claims (8)

1.一种防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：包括标准三相电(10)和三组碳晶板单元，每组碳晶板单元包含数量、规格相同或接近的碳晶地暖辐射板，每只碳晶地暖辐射板包括上下层叠的导热层(1)和碳晶板(2)，三组碳晶板单元的导热层(1)均连通接地，所述标准三相电(10)的每相电源火线和零线之间联接一组碳晶板单元的供电端，以减小碳晶地暖对地之间的感应漏电电流；所述每组碳晶板单元的碳晶地暖辐射板并联设置在电源供电端。

2.根据权利要求1所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的碳晶地暖辐射板还包括隔热层(4)和防水层(6)，所述的隔热层(4)设置在碳晶板(2)的下方，所述的防水层(6)沿360°环形包裹碳晶板(2)和隔热层(4)一周，且在整个碳晶板(2)的上端面区域双层重叠，所述的导热层(1)设置在防水层(6)上部。

3.根据权利要求2所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的导热层(2)采用金属制成，所述的防水层(6)采用聚氯乙烯薄膜制成，所述的隔热层(4)由塑料或橡胶制成。

4.根据权利要求2所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的碳晶地暖辐射板还包括设置在碳晶板(2)和隔热层(4)之间的反射层(3)。

5.根据权利要求4所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的反射层(3)为铝箔纸或压合在碳晶板(2)背面的反射膜。

6.根据权利要求1或3所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的导热层(1)采用0.3mm-0.5mm的不锈钢制成。

7.根据权利要求1或3所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的导热层(1)表面设置有防滑凸纹(5)。

8.根据权利要求2或3所述的防感应漏电的碳晶地暖，其特征在于：所述的隔热层(4)为ABS或XPS挤塑板。