CN105444252B - 一种高导热石墨膜地暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高导热石墨膜地暖系统。该系统包括石墨电热板，高导热石墨膜，反射膜，高导热石墨膜铺设在反射膜的上面，并延伸至墙面，形成立体结构；高导热石墨膜的上方铺设有至少一块石墨电热板，高导热石墨膜与石墨电热板的接触面进行背胶加工，以使紧密贴合。高导热石墨膜为三明治结构，其中间设置有一层50目‑150目的玻璃纤维层。高导热石墨膜垂直方向的导热系数应高于5W/m·K，水平方向的导热系数应高于400W/m·K。工作时，高导热石墨膜热源所产生的热量迅速向整个地面以及墙面传递，实现立体散热效果。该地暖系统具有散热面积大、热能利用效率高、成本低、施工方便等诸多优点，在工业建筑地暖领域拥有十分广阔的应用前景。

Description

一种高导热石墨膜地暖系统

技术领域

本发明涉及一种高导热石墨膜地暖系统，特指是一种用于建筑地暖领域，采用高导热石墨膜作为均热材料，以石墨电热板为热源的地暖系统。

背景技术

地暖是地板辐射采暖的简称，是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热源，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，达到取暖的目的。

目前国内安装的地暖主要包括水地暖和发热电缆地暖。水地暖是在地面下铺设水管，利用水管中流动的热水加热地面，这种方式为局部线发热，且水管的材料导热性差。发热电缆地暖多使用碳纤维发热电缆，安装成本高。这两种方式都属于线发热，有热量分布不均、发热慢、能耗高的缺点。此外，目前的地暖达到理想温度所需的时间也很长，水暖大概需要两天时间，电地暖也需要两到三个小时。

地暖的施工方式有湿铺和干铺两种。采用湿铺的方式，其结构大多如图2所示。在湿铺的方式中，在保温板8与热源4的中间铺设有反射膜7。水泥砂浆5的功能主要是承重和找平，即防止热源受压和填平热源之间的空隙，以便铺设地板。热源属于局部发热，热量传导慢，故除了造成整个地暖系统升温慢之外，地面温度也会出现升温不均现象。近年来，我国也出现了一些干铺式地暖结构，即将热源铺设在带有预制沟槽的保温板中。但其多没有均热层，或使用金属作为均热层，铺设在热源的下方。由于没有均热层，不可避免的造成热源上方的区域，因距热源较近，直接受热，该区域温度会明显高于其它位置。

发明内容

针对目前建筑地暖领域中，热源的发热方式多是线发热等局部发热，均热、散热能力差，热量传导慢，或使用金属均热层导致的成本过高等问题，本发明提出一种基于高导热石墨膜的地暖系统。该系统充分利用高导热石墨膜柔软、易弯曲、高导热、耐高温、耐腐蚀等特性，选择高导热石墨膜作为导热、散热材料，工作时，高导热石墨膜将热源所产生的热量迅速向整个地面以及墙面传递，实现立体加热效果。该系统具有加热面积大、热能利用效率高、成本低、施工方便等诸多优点。

本发明的目的在于提供一种基于高导热石墨膜的地暖系统，解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高导热石墨膜地暖系统，该系统包括石墨电热板、高导热石墨膜、反射膜等部分，高导热石墨膜铺设在反射膜的上面，并延伸至墙面，形成立体加热结构；高导热石墨膜的上方铺设有至少一块石墨电热板，高导热石墨膜与石墨电热板的接触面进行背胶加工，以使紧密贴合。

高导热石墨膜垂直方向和水平方向的导热系数分别高于5W/m·K、400W/m·K，以便将石墨电热板的热量快速传导至石墨膜，达到均热和整体加热效果。因为石墨电热板具有升温快、控温精确、耐高温、耐腐蚀、使用安全、寿命长等诸多优点，本发明选择石墨电热板作为加热元件，确保热源稳定可靠。高导热石墨膜为三明治结构，其中间设置有一层50目-150目的玻璃纤维层，使之具有较高的抗拉强度(大于5MPa)，便于施工。反射膜能防止地暖系统的热损失。总之，反射膜、高导热石墨膜、石墨电热板等组成层状结构，使得整个地暖系统具有加热效率高、室温速度快、节能、环保、施工便捷等优点。

高导热石墨膜上还铺设有水泥砂浆，水泥砂浆覆盖在高导热石墨膜与石墨电热板上，铺设的水泥砂浆的厚度300-500mm，且其厚度超过石墨电热板，水泥砂浆上铺设有地板。

所述的反射膜下还设置有保温板，反射膜为铝板，保温板为挤塑板。

石墨是一种优良的导热材料，由石墨制成的导热石墨膜导热散热的效果非常明显。导热石墨膜目前有两种，一种是天然石墨，一种是人工合成石墨。两种导热石墨膜的导热性能都超过了铜、铝等金属，且都具有导热异向性。导热石墨膜水平方向的导热系数远大于垂直方向的导热系数，导热石墨膜在垂直方向的导热系数为5～20W/m·K，在水平方向的导热系数可以达到400W/m·K～1500W/m·K。石墨膜在水平方向有很高的导热系数，可以将局部的热量迅速扩散到整个面，使得整个地面受热均匀。导热石墨膜柔软性好，可以制成卷材，由于其材质柔软，易于与其它材料表面贴合。

人工合成石墨的导热石墨膜导热性能优越、机械性能良好，但人工合成石墨的成本较高，因此它的应用范围受限。天然石墨膜的水平方向的导热性能超过铜、铝等金属，而且价格低廉，故适合大面积使用。

附图说明

图1为现有地暖系统湿铺铺设结构的剖视图，其中，3’.第一地板，4’.第一热源，5’.第一水泥砂浆，7’.第一反射膜，8’.第一保温板。

图2为本发明实施方法的地暖系统铺设结构剖视图，其中，1.温控器，2.楼板或地面，3.第二地板，4.第二热源，5.第二水泥砂浆，6.高导热石墨膜，7.第二反射膜，8.第二保温板。

具体实施方式

本发明并不局限于下面或是图示的结构和实施细节，本发明还可以有其它的具体实施例。由于天然石墨膜价格低廉，故在本发明的实施例中优先选用。

实施例1：

如图2所示，本发明的实施方法是将第二保温板8铺满整个地面2，第二反射膜7铺在第二保温板8上。使用挤塑板作为第二保温板8的材料，第二反射膜7用铝箔。第二保温板8与第二反射膜7一起作用，阻止热量向下传递，从而达到保温的效果。

将高导热石墨膜6铺设在第二反射膜7的上面，并延伸到墙面上，形成立体的结构。在需要与第二石墨电热板4接触的高导热石墨膜6的部分区域需要进行背胶处理，使高导热石墨膜6与第二石墨电热板4能良好接触，以提高热传导效率并减少热损失。系统使用的高导热石墨膜6在垂直方向的导热系数为7.6W/m·K，在水平方向的导热系数为420W/m·K。此外，高导热石墨膜6还需进行增强处理。高导热石墨膜6具有三明治结构，即石墨膜中间包含有一层玻璃纤维网(80目)，使之具有较高的抗拉强度，实施例所使用高导热石墨膜6抗拉强度为5.3MPa。由于高导热石墨膜6柔软易弯曲，可以将其延伸到墙面上，呈立体结构，实现空间导热散热效果。立体铺设的高导热石墨膜6能快速的导热散热，到达快速升温和节能的目的。

第二石墨电热板4功率为3KW，第二石墨电热板4的数量需要根据房间的大小去选择，本实施例的房间面积约为22平米，只需一块第二石墨电热板4即可满足房间热量的需求。系统所使用的石墨电热板外形是立方体，尺寸为450×350×240mm，克服普通热源因长时间连续工作而易损坏的弊端，控温精度高，可达±1.0℃，表面平整，长期使用不变形。

温控器1与第二石墨电热板4连接，安装在墙壁上的高度与电灯开关类似，大约为1.5m的位置。系统使用温控器1来控制系统的工作情况。在温控器1上，用户可以设置房间所需的温度，温控器1实时监控系统的温度并控制石墨电热板4的工作情况。

采用第二水泥砂浆5作为填充材料，第二水泥砂浆5覆盖在高导热石墨膜6与第二石墨电热板4上。为了保证表面的平整，第二水泥砂浆5铺设的厚度应该超过第二石墨电热板4的厚度，本实施例铺设厚度是400mm。最后在凝固后的第二水泥砂浆5上面铺设第二地板3。

系统工作时，热量从热源处传到至铺有石墨膜的地方，再经过第二水泥砂浆5、第二地板3扩散到空气中，达到同步升温的目的。由于石墨膜的导热系数很高，可以将热源产生的热量迅速传到出去，避免热量的浪费，达到节能的目的。本实施例将室温10℃加热到25℃用时约为1个小时，升温速度快、节能。

实施例2：

如图2所示，本发明的实施方法是将第二保温板8铺满整个地面2，第二反射膜7铺在第二保温板8上。使用挤塑板作为第二保温板8的材料，第二反射膜7使用铝箔。第二保温板8与第二反射膜7一起作用，阻止热量向下传递，从而达到保温的效果。

将高导热石墨膜6铺设在第二反射膜7的上面，并延伸到墙面上，形成立体的结构。在需要与第二石墨电热板4接触的高导热石墨膜6的部分区域需要进行背胶处理，使高导热石墨膜6与第二石墨电热板4能良好接触，以提高热传导效率并减少热损失。系统使用的高导热石墨膜6在垂直方向的导热系数为7.6W/m·K，在水平方向的导热系数为420W/m·K。此外，高导热石墨膜6还需进行增强处理。高导热石墨膜6具有三明治结构，即石墨膜中间包含有一层玻璃纤维网(80目)，使之具有较高的抗拉强度，实施例所使用高导热石墨膜6抗拉强度为5.3MPa。由于高导热石墨膜6柔软易弯曲，可以将其延伸到墙面上，呈立体结构，实现空间导热散热效果。立体铺设的高导热石墨膜6能快速的导热散热，到达快速升温和节能的目的。

第二石墨电热板4功率为3KW，第二石墨电热板4的数量需要根据房间的大小去选择，在本实施例中，房间大小约50平米，选择铺设两块石墨电热板。系统所使用的石墨电热板外形是立方体，尺寸为450×350×240mm，采用特殊工艺制作，克服普通热源因长时间连续工作而易损坏的弊端，控温精度高，可达±1.0℃，表面平整，长期使用不变形。

温控器1与第二石墨电热板4连接，安装在墙壁上的高度与电灯开关类似，大约为1.2m的位置。系统使用温控器1来控制系统的工作情况。在温控器1上，用户可以设置房间所需的温度，温控器1实时监控系统的温度并控制石墨电热板4的工作情况。

采用第二水泥砂浆5作为填充材料，第二水泥砂浆5覆盖在高导热石墨膜6与第二石墨电热板4上。为了保证表面的平整，第二水泥砂浆5铺设的厚度应该超过第二石墨电热板4的厚度，本实施例铺设厚度是300mm。最后在凝固后的第二水泥砂浆5上面铺设第二地板3。

系统工作时，热量从热源处传到至铺有石墨膜的地方，再经过第二水泥砂浆5、第二地板3扩散到空气中，达到同步升温的目的。由于石墨膜的导热系数很高，可以将热源产生的热量迅速传到出去，避免热量的浪费，达到节能的目的。本实施例将室温从10℃加热到25℃用时约为1个小时30分钟，升温速度快、节能。

以上实施例均选用高导热天然石墨膜，施工方便、成本低。

Claims (3)

1.一种高导热石墨膜地暖系统，该系统包括石墨电热板（4），高导热石墨膜（6），反射膜（7），其特征在于，高导热石墨膜（6）铺设在反射膜（7）的上面，并延伸至墙面，形成立体结构；高导热石墨膜（6）的上方铺设有至少一块石墨电热板（4），高导热石墨膜（6）与石墨电热板（4）的接触面进行背胶加工，以使紧密贴合，所述的高导热石墨膜（6）为三明治结构，其中间设置有一层50目-150目的玻璃纤维层，高导热石墨膜（6）垂直方向的导热系数高于5W/m·K，水平方向的导热系数高于400W/m·K。

2. 根据权利要求 1 所述的高导热石墨膜地暖系统，其特征在于，高导热石墨膜（6）上还铺设有水泥砂浆（5），水泥砂浆（5）覆盖在高导热石墨膜（6）与石墨电热板（4）上，铺设的水泥砂浆（5）的厚度 300-500mm，且其厚度超过石墨电热板（4），水泥砂浆（5）上铺设有地板（3）。

3. 根据权利要求 1 所述的高导热石墨膜地暖系统，其特征在于，所述的反射膜（7）下还设置有保温板（8），反射膜（7）为铝板，保温板（8）为挤塑板。