一、电采暖行业发展背景

为取代化石燃料、消除雾霾等环境污染，近年国家出台多项政策，推进北方地区清洁能源供暖。国家发改委等八部委联合发布：发改能源[2016]1054 号文件《关于推进电能替代的指导意见》，在能源消费终端推广“电能替代”战略，在已确定的替代项目中，电采暖位居前列。

2016 年10 月25 日，中共中央、国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》，纲要指出健康服务业总规模2020 年大于8 万亿元，2030 年将达到16 万亿元。因此，石墨烯红外电采暖行业及红外健康将迎来良好的发展机遇，前景广阔。

二、电采暖行业系统及基本原理

（一）现阶段采暖系统的类型

 

（A）供暖末端热量输出方式——

▲辐射（光暖）：低温大面积、高温小面积

▲对流（风暖）

（B）制热能源——

▲化石燃料（原煤、石油、天然气）

▲电能（热电、水电、核电、风电、光伏等）

（C）电采暖——

▲热泵式（空气源、地源、水源）

▲电阻直热式（电热地板、电热膜、发热电缆、红外取暖器、家用小型电锅炉等）

采暖系统选择的基本原则：因地制宜发展多元化采暖系统。针对特定的应用场景，所选择的采暖系统应具有显著的综合比较优势。

（二）红外技术基本原理

1、红外线（红外辐射）的定义

根据在电磁波谱中的位置，红外线被定义为：“波长范围介于可见光和微波之间的电磁波”。从电磁波谱图上看，它正好位于可见光的红光之外，因而被称为红外线。红外线的波长范围为0.75～1000 μm。波段划分：0.75～2μm：短波红外（近红外）；2～4μm：中波红外（中红外）；大于4μm：长波红外（远红外）。

2、红外发射的发现

1800 年，英国天文学家F.W.Herschel（威廉·赫歇尔）在研究太阳光谱的热效应过程中发现红外线。

                威廉·赫歇尔（英国天文学家）

3、红外技术基本原理

红外辐射的基本属性：由于红外辐射与可见光本质相同，因此，凡可见光所具有的基本属性，红外辐射也具有。

 

包括以下属性：

a) 在均匀介质中沿着直线传播；

b) 在两种不同介质的交界面产生反射、折射；

c) 在不均匀介质中传播时出现散射；

d) 在一定条件下产生干涉、衍射和偏振；

e) 在真空中以光速传播（每秒30 万公里）。

4、红外辐射的特点：

（1）不可见性

人眼的视觉细胞只敏感可见光，因而无法观察到红外辐射。若要观察红外辐射，必须依赖专业仪器设备进行测量。

（2）具有显著的热效应

自然界的绝大多数物质（包括人体）对红外辐射具有良好的吸收特性，能在接受辐射后加剧其分子运动，并立即转化为热能、温度迅速升高，这就是红外线的热效应。

物理学研究表明，温度（热能）是物体分子运动剧烈程度的宏观度量。宏观上看，如果一个物体的温度比较高，那么在微观上则表现为该物体分子运动得比较剧烈。

红外辐射与物质分子的热运动有着内在的密切联系，物体接受红外辐射后，可以改变分子的热运动状态，使分子的动能增加（包括转动和振动），因而热效应显著。

5、红外辐射的产生

热辐射（thermal radiation）—— 物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。

本质：由组成物体的微观粒子（分子、原子、离子）的热运动激发电磁辐射；

产生条件：一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射；辐射能量与温度的4 次方、发射率成正比；

辐射光谱：连续谱，波长范围理论上从0 直至8；

主波段：通常热辐射（物体温度低于2000 度）的辐射能量主要分布在可见光和红外线波段。早期又称红外辐射为热辐射。

传播条件：可在真空和大气中传播。

6、红外加热机理

“加热和干燥”是现代工农业生产、医疗卫生及日常生活中常见的过程。

红外电热——可有效控制加热能耗与质量。

红外加热装置将输入的能量（电能）主要转换成红外辐射能量，作用于被加热物体，充分利用红外辐射的热效应，从而达到加热或干燥的目的。

由于红外辐射传播迅速，不需要中间介质（空气等），因而作为传热途径与热对流相比效率更高，红外加热也因此被作为节能技术在国民经济各部门的加热干燥领域得到日益广泛的应用。

7、红外加热装置工作的三个步骤

（1）首先是利用装置中的一组红外发射器将输入的电能尽可能多地转换为红外辐射能；

（2）其次通过适当设计装置的结构，将红外辐射能量尽可能多地传递到被加热表面；

（3）最后通过光谱匹配等技术途径使被加热物体更多地吸收红外辐射，升高温度，达到加热、水分蒸发干燥、溶剂挥发固化及其它目的（非热效应）。

                石墨烯发热膜地暖红外热图

三、红外电热供暖产品领域现状

1、概况

起步较晚：上世纪80 年代从国外引入；

发展迅猛：自2008 年以来快速增长；

品种繁多：

多功能化：采暖+装饰+艺术欣赏+保健+物品干燥+其它固有功能

仍处于培育阶段：集中供暖系统的补充、市场占有率低（小众产品）；

质量控制及标准化工作相对薄弱：重仿制、重销售、轻质量、轻创新。

2、红外电热采暖产品分类

2.1 红外电热采暖系统

低温辐射石墨烯电热膜（电热布）

石墨烯电热墙裙

低温辐射石墨烯电热片（低压可穿戴）

发热电缆

内置电热层电采暖瓷砖

内置电热层电采暖木质地板（电热地板）

2.2 红外取暖器

2.3 红外采暖用品：包括石墨烯发热桌椅、发热床垫、电热炕

                             石墨烯地暖                 石墨烯电热墙裙及电热炕

四、红外电热供暖技术优势

特点——符合理想供暖系统的基本条件

1、使用的能源：无污染、少污染（环保）；

2、需要的设备：技术先进、热效率高（节能）；节能原则——节能就是在满足人体热舒适的前提下尽量节约能源！也就是：节能和舒适二者并存！

3、对系统的要求：调控性能好、计量方便、设计规范、维护方便；（利于行为节能）；

4、对终端的要求：加热速度快、自动控温；

5、经济性：性价比高，费用合理；

6、安全、可靠性：符合安全规范、使用寿命长；

7、人性化：舒适、美观；

8、节约资源：包括水资源、空间等；

9、环境适应性：适合不同地质、区域、建筑；

10、满足用户其它潜在需求：（多功能等）。

五、石墨烯红外电热供暖产品的特点

1、节能

（1）辐射传热效率高——以红外辐射方式向外传递能量（热量）、传热迅速、无需中间介质；红外线是波长范围介于可见光和微波之间的电磁波，具有传播迅速、热效应显著的特点。

 

（2）减少路径损耗——电热转换部件即为散热终端；

（3）设置温度较低——与对流加热相比，达到同等体感，室温设置可低2 度。

热泵系统：能效比COP 比较高，但限制条件很多。须不时进行化霜处理，增加能耗。

2、环保

（1）使用清洁能源，对环境无污染、无破坏；

（2）无对流供暖形成的扬尘污染、无噪音；

（3）红外辐射一定的消毒灭菌功效。

空气源热泵：向室外排热（吸热）造成“热岛（冷岛）”效应；排放污染物；噪声较大。

地源热泵：如果使用地下水源热泵，对地下水和地质有不良影响，保护不好会污染地下水，回灌不好会导致地基下沉。

3、便捷

（1）调控方便（利于行为节能）；

（2）分户计量；

（3）工程设计、安装施工及维修保养便捷。

地源热泵系统——

设计难度大：属非稳态传热现象，尚无统一的设计规范、设计周期长；设计时必须考虑土壤热平衡。

施工难度大：施工工艺待完善，无专用施工设备。

维修难度大：地源工程质量要求高，由于设计和施工难度较大加上施工人员素质问题，一旦出现故障，基本不能维修。后期运行管理、维修服务要求较高，往往成为用户的后顾之忧。

4、经济性

（1）投资少；

（2）节约资源（水资源、节省空间：提高建筑物的空间利用率等）。

地源热泵——一次性投资价格高：比中央空调投资高约40%；对建筑结构有影响：将管道埋入楼板层，增加楼板的厚度和重量，不可避免要降低层高；水源热泵：占用宝贵的地下水资源；一旦出现问题实施维修：代价十分巨大。

 

5、环境适应性——在任何环境条件下均可使用。

空气源热泵：机组性能随室外气候变化明显，特别在冬季环境温度较低时，制热效率显著下降；

地源热泵：需要足够的地热资源；使用受到场地限制，热交换在地下进行，没有足够的场地满足不了能量交换需求；

目前地源热泵工程建设，主要采用“单体工程”的开发模式，由于受地热资源条件、施工条件等的限制，在建筑物密集地区，无法采用地源热泵系统，主要适用于热负荷较小的别墅区等场合。

6、安全

（1）具有完备的电器安全规范；

（2）红外线对人体无副作用。

7、可靠

（1）系统在较低的工作温度下运行；

（2）工作寿命更长。

8、舒适性——红外辐射加热体感舒适、人性化。

9、多功能—— 采暖+装饰+保健功能+…
 

六、石墨烯远红外辐射的保健功效

1、热效应：红外辐射对人体的基本作用表现为：当人体接受红外辐射后，可改变细胞分子的运动状态，温度升高，即产生热效应（一次效应）；

2、生理效应——与此同时，由于人体是一个结构非常复杂的生物系统，还将产生一系列对人体有益的生理效应（二次效应或“非热效应”），包括：二次效应或“非热效应”——

（a）激活核糖核酸、蛋白质等生物大分子的活性；

（b）促进并改善局部和全身的血液循环、疏通经络；

（c）增强新陈代谢和组织的再生能力（使体内外物质交换处于平衡状态），排除有害物质；

（d）提高免疫能力、消除“亚健康”状况；

（e）消炎、镇痛（对于慢性疼痛性和炎症性疾病疗效显著）；

（f）调节神经和呼吸系统。

                  石墨烯智能光波浴房

七、结语

综上分析，石墨烯低温红外电热产品在建筑供暖及红外健康领域具有显著的综合比较优势，我们需要进一步完善质量管理体系，严格控制并持续提升产品质量；不断开拓创新，为市场提供优良的多功能石墨烯采暖及红外健康理疗产品。

创新的着眼点——用户新的需求；对现有不足的改进完善。

关注质量的三个方面——理所当然的质量、一元质量、魅力质量。重点在挖掘、提升产品的魅力质量方面下功夫。