Etter hvert som energieffektive og bærekraftige teknologier fortsetter å utvikle seg, grafen gulvvarme skiller seg ut som en innovativ erstatning for tradisjonell gulvvarme. For husholdninger og bedrifter som ønsker å kutte kostnader og redusere miljøpåvirkningen, er det viktig å sammenligne disse to systemene. I denne artikkelen går vi gjennom forskjellene i materialer, funksjonalitet, varmeytelse og energiforbruk mellom grafenbasert og konvensjonell gulvvarme.

Tekniske grunnleggende prinsipper og driftsmekanismer

①Kjernematerialets sammensetning

Grafen gulvvarmesystemer kjennetegnes ved at de bruker grafenvarmefilmer som kjernekomponent. Disse filmene er laget av tynne, fleksible ark av grafen, et karbonbasert nanomateriale som er kjent for å være svært godt til å lede varme og elektrisitet. Grafens unike atomstruktur, som består av et enkelt ark med karbonatomer organisert i et sekskantet gitter, gir den bedre varmeoverføringsegenskaper. Dette materialvalget sikrer at varmeelementene kan produsere og spre varme svært godt.

Vanlige gulvvarmesystemer har derimot mer varierte kjernematerialesammensetninger. Vannbasert gulvvarme, den vanligste typen vanlige systemer, er avhengig av et nettverk av rør, vanligvis laget av tverrbundet polyetylen (PEX) eller polybutylen (PB), som fører oppvarmet vann. Tradisjonelle elektriske gulvvarmesystemer, en annen variant av vanlige systemer, bruker varmekabler bestående av kobber- eller nikkel-krom-legeringer, eller karbonfibermatter, som har relativt lavere varmeledningsevne sammenlignet med grafen.

②Prinsipper for energiomforming og varmefordeling

Det operasjonelle prinsippet til grafen gulvvarme innebærer direkte omdannelse av elektrisk energi til termisk energi gjennom grafenmaterialet. Når en elektrisk strøm passerer gjennom grafenvarmefilmen, genererer materialet raskt varme på grunn av sin høye elektriske ledningsevne. Denne varmen utstråles deretter jevnt oppover gjennom gulvflaten, uten behov for mellomliggende varmeoverføringsmedier som vann eller luft. Den utmerkede varmeledningsevnen til grafen sikrer at varmen sprer seg raskt over hele gulvflaten, noe som resulterer i en jevn temperaturfordeling.

Shaanxi Shengxihong Science and Technology Co., Ltd, en ledende innovatør innen grafen-varmeløsninger, har utviklet en proprietær grafen-varmefilm som danner kjernen i deres gulvvarmesystemer. Denne filmen inneholder karbonnanorør (CNT-er), som ytterligere forbedrer materialets ytelse. CNT-er har ekstraordinær styrke, 50 til 100 ganger karbonfiber, og har elektronmobilitet som er 100,000 XNUMX ganger større enn kobber. Disse egenskapene bidrar til systemets utmerkede bølgeabsorberende og elektromagnetiske skjermingsevner.

For vanlige gulvvarmesystemer er energiomdannings- og varmefordelingsprosessene betydelig forskjellige. Vannbaserte systemer fungerer ved å varme opp vann i en kjele, som deretter pumpes gjennom rørnettverket under gulvet. Varme overføres fra varmtvannet til gulvoverflaten gjennom ledning, og deretter stråles ut i rommet. Denne prosessen involverer flere trinn av varmeoverføring, noe som fører til iboende energitap. Tradisjonelle elektriske gulvvarmesystemer omdanner elektrisk energi til varme gjennom motstanden i varmekablene eller karbonfibermattene. Imidlertid betyr deres lavere varmeledningsevne at varmegenerering og -fordeling er mindre effektiv, noe som ofte resulterer i ujevne temperatursoner over gulvet.

Oppvarmingseffektivitet og hastighet

①Grafens raske respons og jevne varmefordeling

En av de viktigste fordelene ved grafen gulvvarme er dens imponerende oppvarmingseffektivitet og hastighet. De unike egenskapene til grafen muliggjør rask varmeoverføring og -fordeling. Ifølge data fra Shaanxi Shengxihong Science and Technology Co., Ltd, oppnår grafenvarmesystemene deres en konverteringseffektivitet i fjerninfrarødt på opptil 83 %. Dette betyr at en stor del av den elektriske energien omdannes direkte til strålevarme, som raskt og jevnt fordeles over gulvflaten.

Dessuten når den elektrotermiske konverteringseffektiviteten til disse systemene en forbløffende 99.8 %, noe som minimerer energisvinn og sikrer at nesten all inngangseffekten omdannes til nyttig varme. Denne høye effektiviteten betyr raskere oppvarmingstider og mer konsistente temperaturer i hele det oppvarmede området.

②Tradisjonelle systemer: Etterslepsfaktoren

Vanlige gulvvarmesystemer har derimot ofte lavere responstider og mindre jevn varmefordeling. Spesielt vannbaserte systemer kan bruke flere timer på å nå ønsket temperatur på grunn av den termiske massen til vannet og gulvmaterialene. Elektriske systemer klarer seg noe bedre når det gjelder responstid, men kan fortsatt slite med jevn varmefordeling, spesielt i større rom.

Forsinkelsen i oppvarmingsresponsen kan føre til energisløsing, ettersom brukere kan overkompensere ved å stille inn høyere temperaturer eller la systemet kjøre over lengre perioder. I tillegg kan den ujevne varmefordelingen føre til kalde punkter og redusert komfortnivå.

Energiforbruk

①Grafens overlegne energieffektivitet

Energiforbruket til varmesystemer er en kritisk faktor av både miljømessige og økonomiske årsaker. Grafen gulvvarme Systemer utmerker seg på dette området, takket være høy konverteringseffektivitet og rask oppvarming. Den nesten perfekte elektrotermiske konverteringsraten på 99.8 % sikrer at praktisk talt all elektrisk energi som forbrukes omdannes til nyttig varme.

Videre gir den raske responstiden til grafenoppvarming mer presis temperaturkontroll. Brukere kan varme opp rom raskt når det er nødvendig, og enkelt redusere eller slå av oppvarmingen når det ikke er nødvendig, noe som fører til betydelige energibesparelser over tid. Denne responstiden er spesielt fordelaktig i rom med periodisk bruk eller i regioner med varierende klima.

②Tradisjonelle systemer: Energikostnaden ved ineffektivitet

Vanlige gulvvarmesystemer er generelt mer effektive enn konvensjonelle radiatorer, men har fortsatt utfordringer med energiforbruket. Vannbaserte systemer kan lide av varmetap i rørene, noe som reduserer den totale effektiviteten. De krever også energi for å pumpe vann gjennom systemet, noe som øker det totale energiforbruket.

Elektrisk gulvvarme, selv om det er enklere i design, kan forbruke mer energi på grunn av lavere konverteringseffektivitet og lengre oppvarmingstid. Behovet for å opprettholde en jevn temperatur til tross for langsommere responstider kan føre til høyere energiforbruk, spesielt i dårlig isolerte rom.

Kontakt Shaanxi Shengxihong Science and Technology Co., Ltd

Grafen gulvvarme representerer et betydelig sprang fremover innen varmeteknologi, og tilbyr overlegen ytelse på tvers av flere dimensjoner sammenlignet med vanlige gulvvarmesystemer.

Hvis du vurderer å oppgradere varmesystemet ditt eller er involvert i et nytt byggeprosjekt, fortjener grafen-varmefilm å bli vurdert nøye. For å lære mer om hvordan grafenfilm kan være til nytte for dine spesifikke behov, ta kontakt med ekspertteamet til Shaanxi Shengxihong Science and Technology Co., Ltd. på 1315363763@qq.com. 

Referanser

1. Novoselov, KS, et al. (2012). En veikart for grafen. Nature, 490(7419), 192–200.
2. Huang, X., et al. (2020). Grafenbaserte materialer for effektiv varmehåndtering. Advanced Materials, 32(8), 1904042.
3. Kang, J., et al. (2017). Grafen og grafenbaserte materialer for energilagring og -konvertering. NPG Asia Materials, 9(6), e388.
4. Seo, JWT, et al. (2015). Termiske egenskaper til grafen- og karbonnanorørkompositter. ACS Applied Materials & Interfaces, 7(11), 6040–6047.
5. Jiang, JW, et al. (2015). Termisk ledningsevne til grafen og dets polymere nanokompositter: En oversikt. Express Polymer Letters, 9(5), 393–404.