一種智能溫控的電暖氣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采用直流電加熱的電暖氣，特別是涉及一種采用石墨烯加熱作為加熱元件的受控電暖氣。
【背景技術(shù)】
[0002]冬季室內(nèi)取暖在我國(guó)大部分地區(qū)都是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，在中部和南部地區(qū)沒(méi)有集中供暖的地區(qū)，家庭自助供暖經(jīng)常會(huì)用到。取暖方式有自裝燃?xì)忮仩t、電熱油汀以及空調(diào)等。自裝燃?xì)忮仩t涉及較大的工程，不很方便?？照{(diào)和電熱油汀是自主取暖的主要方式，其中電熱油汀使用比例更高。電熱油汀的缺點(diǎn)是散熱面積小，熱效率不高，需要將內(nèi)部的導(dǎo)熱油加熱到較高的溫度來(lái)獲得所需要的取暖效果。這里隱含著泄露燙傷的危險(xiǎn)。此外，這兩種電取暖方式都是用交流市電供電，非安全電壓，安規(guī)要求嚴(yán)格。
[0003]中國(guó)專利CN201320660203公開(kāi)了一種碳纖維超導(dǎo)電暖掛畫(huà)，用銅板畫(huà)作為散熱器，緊貼碳纖維導(dǎo)熱板，對(duì)碳纖維導(dǎo)熱板通電加熱，再通過(guò)銅畫(huà)板輻射熱量出去。還設(shè)計(jì)了中空的畫(huà)框，內(nèi)充超導(dǎo)液提升散熱效果。這一方案相對(duì)電熱油汀，可實(shí)現(xiàn)低溫取暖，安全性比較好，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也不會(huì)低。
[0004]在直流安全電壓加熱技術(shù)方面有金屬電熱絲網(wǎng)膜、金屬箔型電熱膜、厚膜電熱膜以及碳纖維電熱膜等。由于這些電熱元件的內(nèi)阻偏高，一般都需要都需要加比較高的電壓，而電熱絲盤(pán)繞的加熱方式，也存在發(fā)熱面分布不均勻的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提出了一種可以使用更低電壓，甚至低至1.5V的干電池也可以工作的智能溫控的電暖氣。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn):
[0007]—種智能溫控的電暖氣，電加熱膜層固定于框內(nèi)，包括溫度控制模塊和溫度傳感器，以對(duì)加熱溫度進(jìn)行控制；所述電加熱膜層由一個(gè)低電壓透明電熱膜構(gòu)成，或由多個(gè)低電壓透明電熱膜通過(guò)導(dǎo)線串聯(lián)或并聯(lián)在一起構(gòu)成，最終通過(guò)溫度控制模塊與電源電連接；低電壓透明電熱膜通入低壓直流電后，對(duì)外產(chǎn)生熱輻射，實(shí)現(xiàn)電暖氣功能。一般來(lái)說(shuō)，這種熱輻射為紅外熱輻射。
[0008]優(yōu)選的，所述電暖氣還設(shè)置有表面裝飾層和背部覆蓋保護(hù)層，電加熱膜層位于表面裝飾層和背部覆蓋保護(hù)層中間，表面裝飾層、中間電加熱膜層和背部覆蓋保護(hù)層被畫(huà)框框住。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述中間電加熱膜層與表面裝飾層之間或中間電加熱膜層與背部覆蓋保護(hù)層之間設(shè)有導(dǎo)熱層；所述導(dǎo)熱層由填充于中間電加熱膜層與表面裝飾層之間或中間電加熱膜層與背部覆蓋保護(hù)層之間的導(dǎo)熱膠質(zhì)或?qū)嶂|(zhì)構(gòu)成。更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱層的材料為導(dǎo)熱硅脂。
[0010]表面裝飾層采用散熱性好的材料，比如金屬材料。
[0011]優(yōu)選的，所述低電壓透明電熱膜，包括透明基材、透明導(dǎo)電層、電極；電極由匯流條和內(nèi)電極構(gòu)成，內(nèi)電極由匯流條相向延伸形成叉指電極；匯流條接電源的正極或負(fù)極，使得兩相鄰的內(nèi)電極極性相反，通電時(shí)正極匯流條提供的電流由各正極內(nèi)電極流入對(duì)應(yīng)負(fù)極內(nèi)電極最終全部匯入負(fù)極匯流條；電極位于透明導(dǎo)電層上且與透明導(dǎo)電層電接觸；
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述低電壓透明電熱膜可以在透明導(dǎo)電層兩面分別設(shè)置正、負(fù)兩套電極，這兩套電極的內(nèi)電極錯(cuò)開(kāi)一定距離，即正、負(fù)叉指電極分別置于透明導(dǎo)電層兩側(cè)，形成被透明導(dǎo)電層隔開(kāi)的叉指電極，保證電流均勻通過(guò)透明導(dǎo)電層，這樣可進(jìn)一步保證加熱的均勻性。
[0013]透明導(dǎo)電層的材料包含但不限于石墨烯、碳納米管、ΙΤ0、FT0、ΑΖ0等；優(yōu)選地，電極材料包含但不限于銀、銀漿、銅、銅漿、鋁、ΙΤ0、石墨烯等導(dǎo)電性能良好的材料；優(yōu)選地，電極可由透明導(dǎo)電材料制成，其中，更優(yōu)選的電極材料為石墨烯；最佳電極材料為銅箔；優(yōu)選地，電極被形成于透明導(dǎo)電層上；優(yōu)選地，電極位于石墨烯層上且與石墨烯層一體形成；優(yōu)選地，電極可形成于透明基材與透明導(dǎo)電層之間；優(yōu)選地，透明基材可為玻璃或聚合物，透明基材包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜；更優(yōu)選地，聚合物可為:PET，PMMA, PVDF，PANI，或者其組合物；優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電層為單層或多層石墨烯，最佳優(yōu)選單層石墨烯;
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的，石墨烯層可使用摻雜劑；更優(yōu)選地，摻雜劑可為無(wú)機(jī)/有機(jī)摻雜劑；優(yōu)選地，可在電極和石墨烯層上覆蓋保護(hù)層；更優(yōu)選地，保護(hù)層可采用柔性透明材料；優(yōu)選地，透明覆蓋層的材料包含但不限于PET、PVC、PE、PC等薄膜。
[0015]優(yōu)選的，所述內(nèi)電極為直線形、波浪形或鋸齒形，所述匯流條和內(nèi)電極組成的圖案形狀根據(jù)電熱膜的形狀和應(yīng)用需求，可呈直線形、曲線形，也可圍成圓形、橢圓形或任意形狀。
[0016]優(yōu)選的，透明電熱膜最終升溫溫度、起始溫度、供電電壓、兩內(nèi)電極間距和透明導(dǎo)電層的方塊電阻符合如下公式:
[0017]T = kU2/d2R+t (1)
[0018]其中:
[0019]t一一起始溫度，單位為。C;
[0020]T一一電熱膜升溫所至最終升溫溫度，單位為。C ;
[0021]U——供電電壓，單位為V，U彡12V;
[0022]d——內(nèi)電極間距，單位為cm ；
[0023]R——透明導(dǎo)電層方塊電阻，單位為Ω / □;
[0024]k——常數(shù)，取值范圍為10-200，k取值范圍根據(jù)電熱膜與空氣之間的傳導(dǎo)系數(shù)會(huì)有不同，與電熱膜與空氣之間的傳導(dǎo)系數(shù)成反比。
[0025]優(yōu)選的，透明電熱膜的匯流條的設(shè)置應(yīng)保證內(nèi)電極設(shè)置在匯流條的不同位置最高電壓和最低電壓相差不超過(guò)10%，滿足如下公式(2):
[0026]n (n+1) 1 P j/WHR < 1/5 (2)
[0027]其中:
[0028]n一一內(nèi)電極使匯流條圍成的面積內(nèi)共產(chǎn)生了 η個(gè)間隔；
[0029]ρ !一一匯流條材料電阻率，單位為Ω.m ;
[0030]1——內(nèi)電極每根長(zhǎng)度，長(zhǎng)度不等時(shí)按其中最長(zhǎng)內(nèi)電極計(jì)算，單位為m ；
[0031]ff一一匯流條寬度，單位為m ;
[0032]Η--匯流條厚度，單位為m ；
[0033]R——透明導(dǎo)電層方塊電阻，單位為Ω / 口。
[0034]所述電源電壓為1.5V，可采用干電池作為電源。
[0035]優(yōu)選的，所述一個(gè)或多個(gè)低電壓透明電熱膜上集成有作為溫度傳感器的薄膜熱敏電阻，與溫度控制模塊電連接，以檢測(cè)電熱膜的溫度，提供給溫度控制模塊以實(shí)現(xiàn)反饋控制。
[0036]溫度控制模塊通過(guò)控制對(duì)低電壓透明電熱膜的供電電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)低電壓透明電熱膜的發(fā)熱溫度控制；溫度傳感器，集成于低電壓透明電熱膜上，并與溫度控制模塊電連接，實(shí)時(shí)檢測(cè)電熱膜的溫度并反饋至溫度控制模塊，溫度控制模塊根據(jù)當(dāng)前溫度和溫度控制目標(biāo)，調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率和占空比，實(shí)現(xiàn)所需目標(biāo)溫度的恒溫加熱控制。
[0037]優(yōu)選的，溫度控制模塊設(shè)置了手動(dòng)和無(wú)線智能遙控兩種模式，可適應(yīng)不同的應(yīng)用條件的需要；
[0038]其中，
[0039]優(yōu)選的，手動(dòng)操作通過(guò)設(shè)置在控制模塊上的一個(gè)或多個(gè)按鍵操作，提供一定的時(shí)序邏輯控制，使電加熱膜層的供電按照預(yù)設(shè)的規(guī)律和強(qiáng)度進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的加熱；
[0040]優(yōu)選的，無(wú)線智能遙控可以通過(guò)在溫度控制模塊外設(shè)有一個(gè)專用的遙控器，遙控器與設(shè)置在電暖氣的溫度控制模塊通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)單向或雙向通訊，通過(guò)遙控器的按鍵操作，控制電加熱膜層按照預(yù)設(shè)的