采暖用红外辐射电热膜存在的问题及解决方法
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ｍ 的波 段它 们 的 占 ＾值 小 ，反 而 在 Ａ ＜ １５ ｍ 一２ ．
ｍ时 占 值大 ，说 明电热膜 辐射光谱 和人 体的吸收
光谱相 匹配 ，要 求 电热膜 的导 电条在 波长 Ａ＞１５ ．
Ｉ ｍ的波段的单色发射率 占 ｘ ２Ｉ ｍ・ ｘ 大 （ 的最大值 占
光谱没有 良好 的匹配 ，辐射能 被人体 吸收 的少 ，造
３ 结 语
选择与人 体吸收光谱相 匹配 的电热 膜辐射 光谱 和对红外线高度透 明 的基体是发挥 电热膜节 能优越
性的前提条件。
w.
辐射峰值波长向短波方 向移动 。由于采暖 的特殊
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耗大。达到光谱 匹配 ，一 般有三 种方法 ：一种是 改 变电热膜的工作温度 ，从 而改变辐射源 的发射光谱 ２ １ 基 体 的作用 ． 适应人体的吸收光谱 。根据普朗克定律：温度升高， 基体一般呈膜状 ，又称 基膜 。基 膜 的作 用有 三
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｆ ｃ ｆ ｏ ｙｔｗａｄ ｔｅＩｆａｅ ｈｃ ａ ｉｔｄ ｂ ｌｃｒ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｅｆ ｔ ｄ ｏ ｒ ｈ ｎｒｒｄ ｗ ｉｈ ｒｄａｅ ｙｅｅ ｔ ｃ—ｈ ａｉｇ—ｆｍ ｏ ｆｒ ｏｔｅｐ ｉ－ ｅ ｏｂ ｉ ｅｔ ｎ ｉ ｃ ｎｏｍｓｔ ｈ ｒｎ ｌ
法的难点在 于选择适 合 的掺 杂元素和确 定精确 的掺
性 ，电热膜的工作 温度 一般在 ３ ℃ ～ Ｏ ５ ４ ℃之 间，最 匹配受到一定 的限制 ；第 二种是利用 二次辐射。所 谓二次辐射 是辐射源的辐射能被一 种物体吸 收，而 这种物体 的辐射光谱 应 和人体 的吸 收光谱 相匹 配。
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高不能超过 ８℃ ，因此通过 调节工作温度达到光谱 ５
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杂 浓度 。
２ 基体
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ａ 、表 皮 的 透 射 翠 ；ｈ 、整 层 皮 肤 的 透 射 率
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图 ２ 材料的光谱发射 率
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这种方法虽然能达到光谱匹 配，但能量传递经过 中 间物体，辐射能 的有效利 用率更低。第 三种是通过 掺杂的方法改变 电热膜 中导 电条 的辐射光谱 满足和
人体的吸收光谱 的匹配。掺 杂物质 的分子振 动频 率 影响吸收光谱 ，而 吸收光 谱和其辐射光谱 相关。掺 杂的方法可取 ，专 家经过研究 已经得 出规律 ：掺杂 物质 中化学键 的力 常数越 大 ，原 子折 合质量 越小 ，
ｍ的辐射被人体组织 中所包含的水分子全部吸收。 电热膜中导 电条的单色辐射力为 ：
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Hale Waihona Puke 式 中： 电热膜导电条的单色辐射力 ，Ｗ／ Ｉ Ｅ一 ｍ ． ｍ； ｘ 占一 电热膜导电条 的单色发射率 ； Ｅ ～同温度黑体 的单色发射率 ，Ｗ， ｍ。 “ ／ ． ｍ 因此，要达到 电热 膜的辐射光谱 和人体 的吸 收
为 １ 。由目前常用的石墨或几种金属物质的单色发 ） 射率 占 （ 见图 ２３ ）可推断，在波长 Ａ＞１５Ｉ ２ ｒ ． ｍ一 ｘ
的暖气片的还要差。 ２２ 解决方法 ．
求的基体。耐温 的聚乙烯膜及 经钢化处理 的三硫 化 二砷玻璃能进入选择之列 。由图 ３ 和 图 ４可见 ：二
为使电热膜供 暖属于辐射 供暖 ，应选择 符合要
者红外透射率相对较高。其它性能也满足。
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８ ０ —， —＼ ，一 ６ ０
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这一反映似乎和辐射采 暖节能 的观 点相矛盾 ，实际 不然。究其原 因，电热膜 的辐射光谱 和人体 的吸收
光谱匹配吸收状况不 理想 以及基 体 的透红外性 能差
收 稿 日期 ： ０ ５一 ９—１ ． ２０ ｏ ５
作者简介 ：贾瑞英 （９ ０ １７ ．６一） ，沈 阳大学 ，研究生讲 师。
个：①基膜是 导电条和 汇流条 的支撑 结构 ，并保护 电和出现短路事故 ；③是 红外线 的 良好透 明体 ，对 导电条在 电流 的作用下 产生 的红外线直接 透过 。因 此要求基膜具有 良好 的绝缘性能 、良好 的红外线透 明性能和一定 的机械 强度 ，并 且 电热膜 的最高工作 温度低于基膜的允许温度。 目前国内出现的电热膜的基体材料是聚酯薄膜 ， 它不是红外线的良好透 明体。在 ６７Ｉ ． ｍ～ｌ ｍ 波 ｘ Ｏ 段 其 透 过 率 为 ０ 。 根 据 维 恩 定 律 ：Ａ Ｔ ＝ … ２９． １ ・ ，当电热膜 的工作 温度为 ３ ℃ ～ Ｏ ８７６ ｍ Ｋ ｘ ５ ４℃ 左右时，其辐射 峰值波 长应 为 ９ ｍ左 右 ，可以断 定 ：导电条辐射的 ６７ Ｉ ． ｍ～ｌ ｍ波段能量基本被 ｘ ０ 聚酯膜吸 收，从 而造成传 热方式 的改变 ，热辐射仅 占总能量 的 ３ ％ 左右 。国家 标 准 Ｇ ８２ －８ ０ Ｂ ６ ３ ８的规 定 ：红外辐射产 品其红外辐 射能量应大 于 ５ ％ ，因 ０ 此以聚酯膜为基体的电热膜供暖并不属于辐射供暖 ， 而和传 统 的暖气 片一样 ，采用 的是对 流采 暖方 式 ， 并且由电热膜 的材 质决 定 ，其 对流供暖效 果 比传统 二者不受外界损害 ；②绝缘性 能好 ，能 防止 产生静
g.
是问题的所在。
１ 电热膜 的辐射光谱
１ １ 光谱的匹配吸收 ． 辐射能量投射到人体时，遵循可见光的规律 ：部 分被吸收 ， 部分被反射 ，透射的为零。人体对投射能
量吸收比例即吸收率越大 ，能量的利用率就越高。而
人体对投射 的能量进行选择性吸收——不 同的光谱 、 波长其吸收率不 同，遵从 匹配吸收原则。匹配吸收认 为… ： 辐射源的辐射光谱与被加热物的主吸收带波长
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分布相对应时，会 引起物体分子产生共振 吸收 ，达到
加热的目的。满足匹配吸收时 ，辐射能 的有效利用率 高。因此辐射源的工作波段应选择 与被加热物 主吸收 带相同。用于采暖的电热膜服务的主体是人 ，为 了节
能， 要求电热膜的辐射光谱和人体的吸收光谱相匹配。 由人体 的吸收光谱 图 １ 可知 ：Ａ＞１５ ｍ一 ． ２
引言
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采暖用 电热膜是 由导 电条 、汇流 条和基体 三部 分组成 ，并联 的导 电条 印刷 、热 压在 两层 基 体 中。 目 前导电条 的成分多是 石墨或金属物 质。电热 膜供 暖主要有如下优越性 ： １ ）以红外辐射形式传热 ，采 暖效果好 ，即节约 能量，又减少空气循环造成 的尘土飞扬 ； ２ ）可控性很强 。通过配温控装 置，进行分户计 量 ，分室控制 ； ３ ）投资费用低 ，运行安全可靠 ，维修量少 。 因此 电热膜供暖 得到广泛 的应 用。然而 目前 的 电热膜存 在 一定 的缺 陷 ，许 多用 户反 映耗 电量 大。
成辐射能的有效利用率低。
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图 １ 人体皮肤的光谱透射率
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１２ 达到光谱匹配吸收方法 ． 电热膜采暖 中，电热膜 辐射光谱 和人体 的吸收 光谱匹配 ，能很大程度地 节约 电能 ，否则 ，电能消
采暖 用红外辐射 电热膜存在 的问题 及解决 方法
贾瑞英
（ 阳大学 建筑学 院，辽 宁 沈 阳 １０ ４ ） 沈 １０ ４
摘要 ： 人体对电热膜所辐射的红外线遵从匹配吸收 的原则． 目前采 暖用 电热膜在通 电后产生的辐 射光 。 谱及基体的透红外性能存在着 问题，使 电热膜采暖耗 电量大。本文分析 了原因，并提 出了解决的方法。 关键词 ：电热膜 ；匹配吸收； 红外性 透 中图分类号： Ｎ １ Ｔ ２９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １ ８ １２０ ）３：８ － １０ － ９ （０ ６ ０ ４１４０ ８ ） ３
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图 ３ 聚乙烯膜 的法 向透过率
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图 ４ 三 硫化二砷玻璃 的红外透过特性
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版社 ．０４ ６第一版． ２０ ． 章熙 民， 泽霈 ． 任 传热学［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国建筑工业 出版社．０ ２ ２０．
则化学键的振动频率越 高，吸收峰 出现在短 波长区，
相反 ，出现在长波长 区 ；增加 Ｈ ９ Ｆ４—１ 高红外发 射涂料中填加剂 的阳离子质 量 ，吸收峰位置 向低 波 数方向移动 ；掺杂氧化物半导体材料 时 ，在重掺 杂情况下等离子波长都在红 外区域 ，随着 载流子浓 度的增加 ，等离子波长 向短波方 向移动 。此 种方 Ｊ
ｍ时 占 值大 ，说 明电热膜 辐射光谱 和人 体的吸收
光谱相 匹配 ，要 求 电热膜 的导 电条在 波长 Ａ＞１５ ．
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光谱没有 良好 的匹配 ，辐射能 被人体 吸收 的少 ，造
３ 结 语
选择与人 体吸收光谱相 匹配 的电热 膜辐射 光谱 和对红外线高度透 明 的基体是发挥 电热膜节 能优越
性的前提条件。
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辐射峰值波长向短波方 向移动 。由于采暖 的特殊
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耗大。达到光谱 匹配 ，一 般有三 种方法 ：一种是 改 变电热膜的工作温度 ，从 而改变辐射源 的发射光谱 ２ １ 基 体 的作用 ． 适应人体的吸收光谱 。根据普朗克定律：温度升高， 基体一般呈膜状 ，又称 基膜 。基 膜 的作 用有 三
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｆ ｃ ｆ ｏ ｙｔｗａｄ ｔｅＩｆａｅ ｈｃ ａ ｉｔｄ ｂ ｌｃｒ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅｅｆ ｔ ｄ ｏ ｒ ｈ ｎｒｒｄ ｗ ｉｈ ｒｄａｅ ｙｅｅ ｔ ｃ—ｈ ａｉｇ—ｆｍ ｏ ｆｒ ｏｔｅｐ ｉ－ ｅ ｏｂ ｉ ｅｔ ｎ ｉ ｃ ｎｏｍｓｔ ｈ ｒｎ ｌ
法的难点在 于选择适 合 的掺 杂元素和确 定精确 的掺
性 ，电热膜的工作 温度 一般在 ３ ℃ ～ Ｏ ５ ４ ℃之 间，最 匹配受到一定 的限制 ；第 二种是利用 二次辐射。所 谓二次辐射 是辐射源的辐射能被一 种物体吸 收，而 这种物体 的辐射光谱 应 和人体 的吸 收光谱 相匹 配。
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ａ 、表 皮 的 透 射 翠 ；ｈ 、整 层 皮 肤 的 透 射 率
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图 ２ 材料的光谱发射 率
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这种方法虽然能达到光谱匹 配，但能量传递经过 中 间物体，辐射能 的有效利 用率更低。第 三种是通过 掺杂的方法改变 电热膜 中导 电条 的辐射光谱 满足和
人体的吸收光谱 的匹配。掺 杂物质 的分子振 动频 率 影响吸收光谱 ，而 吸收光 谱和其辐射光谱 相关。掺 杂的方法可取 ，专 家经过研究 已经得 出规律 ：掺杂 物质 中化学键 的力 常数越 大 ，原 子折 合质量 越小 ，
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为 １ 。由目前常用的石墨或几种金属物质的单色发 ） 射率 占 （ 见图 ２３ ）可推断，在波长 Ａ＞１５Ｉ ２ ｒ ． ｍ一 ｘ
的暖气片的还要差。 ２２ 解决方法 ．
求的基体。耐温 的聚乙烯膜及 经钢化处理 的三硫 化 二砷玻璃能进入选择之列 。由图 ３ 和 图 ４可见 ：二
为使电热膜供 暖属于辐射 供暖 ，应选择 符合要
者红外透射率相对较高。其它性能也满足。
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这一反映似乎和辐射采 暖节能 的观 点相矛盾 ，实际 不然。究其原 因，电热膜 的辐射光谱 和人体 的吸收
光谱匹配吸收状况不 理想 以及基 体 的透红外性 能差
收 稿 日期 ： ０ ５一 ９—１ ． ２０ ｏ ５
作者简介 ：贾瑞英 （９ ０ １７ ．６一） ，沈 阳大学 ，研究生讲 师。
个：①基膜是 导电条和 汇流条 的支撑 结构 ，并保护 电和出现短路事故 ；③是 红外线 的 良好透 明体 ，对 导电条在 电流 的作用下 产生 的红外线直接 透过 。因 此要求基膜具有 良好 的绝缘性能 、良好 的红外线透 明性能和一定 的机械 强度 ，并 且 电热膜 的最高工作 温度低于基膜的允许温度。 目前国内出现的电热膜的基体材料是聚酯薄膜 ， 它不是红外线的良好透 明体。在 ６７Ｉ ． ｍ～ｌ ｍ 波 ｘ Ｏ 段 其 透 过 率 为 ０ 。 根 据 维 恩 定 律 ：Ａ Ｔ ＝ … ２９． １ ・ ，当电热膜 的工作 温度为 ３ ℃ ～ Ｏ ８７６ ｍ Ｋ ｘ ５ ４℃ 左右时，其辐射 峰值波 长应 为 ９ ｍ左 右 ，可以断 定 ：导电条辐射的 ６７ Ｉ ． ｍ～ｌ ｍ波段能量基本被 ｘ ０ 聚酯膜吸 收，从 而造成传 热方式 的改变 ，热辐射仅 占总能量 的 ３ ％ 左右 。国家 标 准 Ｇ ８２ －８ ０ Ｂ ６ ３ ８的规 定 ：红外辐射产 品其红外辐 射能量应大 于 ５ ％ ，因 ０ 此以聚酯膜为基体的电热膜供暖并不属于辐射供暖 ， 而和传 统 的暖气 片一样 ，采用 的是对 流采 暖方 式 ， 并且由电热膜 的材 质决 定 ，其 对流供暖效 果 比传统 二者不受外界损害 ；②绝缘性 能好 ，能 防止 产生静
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是问题的所在。
１ 电热膜 的辐射光谱
１ １ 光谱的匹配吸收 ． 辐射能量投射到人体时，遵循可见光的规律 ：部 分被吸收 ， 部分被反射 ，透射的为零。人体对投射能
量吸收比例即吸收率越大 ，能量的利用率就越高。而
人体对投射 的能量进行选择性吸收——不 同的光谱 、 波长其吸收率不 同，遵从 匹配吸收原则。匹配吸收认 为… ： 辐射源的辐射光谱与被加热物的主吸收带波长
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能， 要求电热膜的辐射光谱和人体的吸收光谱相匹配。 由人体 的吸收光谱 图 １ 可知 ：Ａ＞１５ ｍ一 ． ２
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采暖用 电热膜是 由导 电条 、汇流 条和基体 三部 分组成 ，并联 的导 电条 印刷 、热 压在 两层 基 体 中。 目 前导电条 的成分多是 石墨或金属物 质。电热 膜供 暖主要有如下优越性 ： １ ）以红外辐射形式传热 ，采 暖效果好 ，即节约 能量，又减少空气循环造成 的尘土飞扬 ； ２ ）可控性很强 。通过配温控装 置，进行分户计 量 ，分室控制 ； ３ ）投资费用低 ，运行安全可靠 ，维修量少 。 因此 电热膜供暖 得到广泛 的应 用。然而 目前 的 电热膜存 在 一定 的缺 陷 ，许 多用 户反 映耗 电量 大。
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图 １ 人体皮肤的光谱透射率
Ｆ ｇ １ Ｔ ａ ｓ ｔ ｎ ｅ ｏ ｕ ｎ ｓ ｉ ｉ． ｒ ｎ ｍｉ ａ ｃ ｆ ｍａ ｋ ｎ ｔ ｈ
１２ 达到光谱匹配吸收方法 ． 电热膜采暖 中，电热膜 辐射光谱 和人体 的吸收 光谱匹配 ，能很大程度地 节约 电能 ，否则 ，电能消
采暖 用红外辐射 电热膜存在 的问题 及解决 方法
贾瑞英
（ 阳大学 建筑学 院，辽 宁 沈 阳 １０ ４ ） 沈 １０ ４
摘要 ： 人体对电热膜所辐射的红外线遵从匹配吸收 的原则． 目前采 暖用 电热膜在通 电后产生的辐 射光 。 谱及基体的透红外性能存在着 问题，使 电热膜采暖耗 电量大。本文分析 了原因，并提 出了解决的方法。 关键词 ：电热膜 ；匹配吸收； 红外性 透 中图分类号： Ｎ １ Ｔ ２９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １ ８ １２０ ）３：８ － １０ － ９ （０ ６ ０ ４１４０ ８ ） ３
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图 ３ 聚乙烯膜 的法 向透过率
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图 ４ 三 硫化二砷玻璃 的红外透过特性
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版社 ．０４ ６第一版． ２０ ． 章熙 民， 泽霈 ． 任 传热学［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国建筑工业 出版社．０ ２ ２０．
则化学键的振动频率越 高，吸收峰 出现在短 波长区，
相反 ，出现在长波长 区 ；增加 Ｈ ９ Ｆ４—１ 高红外发 射涂料中填加剂 的阳离子质 量 ，吸收峰位置 向低 波 数方向移动 ；掺杂氧化物半导体材料 时 ，在重掺 杂情况下等离子波长都在红 外区域 ，随着 载流子浓 度的增加 ，等离子波长 向短波方 向移动 。此 种方 Ｊ