基本介紹
- 中文名：制熱地板
- 外文名：Heating floor
- 技術原理：碳纖維低溫輻射發熱原理
- 別名：採暖地板
- 載體：木質地板
簡介,發展歷史,技術原理,原材料,技術運用,系統構成,質量檢測,安裝方法,鋪設方法,注意事項,使用及保養,特點,遠紅外功能,常見問題,市場現狀,行業發展,
簡介
制熱地板是在傳統地暖產品上發展出的一種新型建材產品，將廣泛運用於航空航天、汽車機械等碳纖維加熱原理及其材料，運用於家庭地面採暖，運用方式有長絲碳纖維發熱（碳纖維發熱電纜）、短纖碳纖維發熱（導電油墨，碳晶發熱），具體運用則是將發熱產品內置於木質地板內或者鋪設與水泥夾層中，再鋪設地磚或地板。使用時利用控制器對加熱溫度和加熱時間進行控制，可以使人們根據需要設定適合自己的溫度，使用安全方便；而且控制器還可以設定時間段，控制地板在規定的時間段加熱，更人性化。
發展歷史
地面輻射供暖（簡稱地暖）是一項既古老又嶄新的技術。在中國地面採暖可追溯到明朝末年，為皇宮王室才能擁有的取暖方式，如現存中國的故宮，在青磚地面下砌好煙道，冬天通過煙道傳煙併合理配置出煙窗以達到把青磚溫熱而後傳到室內，使室內產生溫暖的效果。以後中國北方農村出現火牆、火炕的取暖方式，韓國、日本出現地炕。從古至今，人類不斷傳承文明，開拓創新，發展進步。隨著科技時代的到來，地面供暖技術已從原始的煙道散熱火炕式採暖發展成為以現代材料為熱媒的地面輻射供暖。該技術早在上世紀30年代就在已開發國家開始套用，中國在50年代就已將技術套用於人民大會堂、華僑飯店等工程中。
進入60年代，歐美國家開始採用電能發熱材料上敷設水泥層、然後鋪設木質地板方式的地面採暖，經過多年發展，到20世紀末期已經比較成熟，取代了水暖採暖，是主流的地暖採暖方式，其中主要以發熱電纜、電熱膜方式為主。
21世紀初期，隨著碳纖維材料及技術的快速發展，使用使用碳纖維製作發熱材料的技術和產品也逐漸進入軍用和民用領域，碳纖維制熱產品迅速成為主流。
2000年，中國採用濕法紡絲技術生產碳纖維成功，國產碳纖維開始小批量生產。
2005年碳纖維項目被批准為國家重大基礎研究項目（九七三項目），由此拉開了在地暖及採暖領域運用碳纖維發熱的序幕，碳纖維發熱產品，碳纖維採暖產品，碳纖維遠紅外理療產品也越來越多的走入尋常百姓家庭。
2006年，我國在短纖碳纖維運用技術上獲得突破，以短切碳纖維作為運用技術的相應產品開始出現。
2007-2011年，我國研發出將短纖碳纖維與木漿紙結合的技術，在小範圍內展開了實驗性運用。但受制於生產能力及運用技術限制，在發展最快的地面裝飾材料行業，我國眾多企業仿製進口電熱膜技術，運用碳纖維開發出外置式發熱產品，並與地板、地磚等產品結合，稱之為碳晶地暖板/片、碳晶發熱板、碳纖維發熱絲等等。
由於技術的不成熟，已經成為世界最大木質地板生產國的中國，依然少有大型企業開發此類產品。
2012年，利用長纖碳纖維絲作為發熱材料與木質地板結合的產品出現，採取了實木地板中心穿孔引線、強化複合地板底部開槽布線、多層實木地板中心開槽布線等方式，這類技術大幅提高了制熱木質地板的安裝效率，並降低了產品厚度，與傳統的水暖產品相比在使用、鋪裝、裝飾效果上有著明顯優勢。
但上述技術大多不是由熟悉木質地板生產的企業所開發，在木質地板的生產、運輸、安裝、使用、售後等方面存在不足，與木質地板的物理特性存在隱患與衝突，還未能成為市場主流。而強化複合地板、實木地板、多層實木地板是主要的家庭地面裝飾材料，與木質地板的有效結合是地板採暖技術發展的必然趨勢，同時也是最有效方式。
2013年1月，中央電視台1月8日就南方冬季採暖問題所進行的專題新聞報導，再次引起熱議，隨後國家從政策層面給出了引導，在南方集中供暖將在有條件地區實行，重點推行分戶式採暖解決南方冬季採暖問題。
2013年3月，美多科技研發團隊首次成功將碳纖維微晶結構完整的融入到木質纖維中，並形成均勻分布的網狀結構，所產生的具有極高穩定性的特種發熱木質板材實現了工業化生產。
2013年5月，第一張碳纖維木質複合地板基材試生產成功，並進行了制熱試驗。
2013年6月，第一片以碳纖維為熱媒的強化複合制熱地板生產下線。
2013年7月，三層實木、多層實木製熱地板製造技術試生產成功。
技術原理
碳纖維低溫輻射發熱原理
碳纖維分子團在電場作用下作“布郎運動“， 分子團間相互摩擦、震盪，由此產生大量的熱能釋放，產生的熱能以遠紅外輻射和對流的形式對外傳遞，從而實現“電能→熱能”的轉換。大量實驗數據證實，碳纖維發熱板的”電---熱“轉換效率達到了99%以上。是至今為止發現的“電---熱”轉換效率最高的材料。
發射輻射能是各類物質的固有特性，物質是由分子、原子、電子等基本粒子所組成，當原子內部的電子受激和振動時，產生交替變化的電場和磁場，發出電磁波向空間傳播，這就是輻射，由於激發的方法不同，所產生的電磁波波長就不相同，它們投射到物體上產生的效應也不同。如果由於自身溫度或熱運動的原因而激發產生的電磁波傳播，就稱熱輻射。通常把波長λ=0.1～100μm的電磁波稱為熱輻射線，其中包括可見光，部分紫外線和紅外線，它們投射到物體上能產生熱效應。
家庭採暖的熱輻射主要是紅外輻射，輻射換熱與導熱、對流換熱不同，它不依靠物質的接觸而進行熱量傳遞，如陽光能夠穿越遼闊的太空向地面輻射，導熱和對流換熱都必須由冷、熱物體直接接觸或通過中間介質接觸才能進行。輻射換熱過程伴隨著能量形式的兩次轉化，即物體的部分內能轉化為電磁波能發射出去，當此波能射及另一物體表面而被吸收時，電磁波能又轉化為內能。一切物體只要其溫度T>0 K，都在不斷的發射熱射線，當物體間有溫差時，高溫物體輻射給低溫物體的能量大於低溫物體輻給高溫物體的能量，因此總結果是高溫物體將能量傳給低溫物體，即使各物體的溫度相同，輻射換熱仍在不斷進行，只是每一物體輻射出去的能量等於吸收的能量，從而處於動平衡狀態。
電採暖系統通電後，熱量就會主要以輻射熱的形式進入房間，使人體和物體首先得到溫暖。低溫輻射電採暖在全球已有超過一億平方米的用戶採用該方式加熱供暖。
原材料
碳纖維（carbon fiber），是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹係數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。
碳纖維融合技術
主要是指將碳纖維與多種材質進行融合、添加使用技術，鑒於碳纖維的物理特性，目前碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成複合材料。碳纖維增強的複合材料可用作飛機結構材料、電磁禁止除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學術研究，使用碳纖維製作發熱材料的技術和產品也逐漸進入軍用和民用領域。
制熱地板木質纖維與碳纖維融合技術
納米碳纖維分子團需要通過載體才能運用，不能直接運用到木質地板中，大多制熱地板技術的運用受限於此，只能採取外置發熱方式。
技術運用
1、短纖碳纖維
又稱短切碳纖維或碳纖維短切絲，是由碳纖維長絲經過短切機械切制而成，長度一般以mm為單位，其基本性能主要取決於其原料——碳纖維長絲的性能。由於外形為一定長度的絨須，較長絲而言，短纖維在工業使用中具有分散均勻，餵料方式多樣，工藝簡單的優點，所以可以套用於長絲所不能適合的領域。
碳纖維短切絲具有輕質、高強、高模、耐腐蝕、導電、禁止性能好、吸波性高等特點，主要套用于軍工、航空航天等高科技領域。
短切碳纖維在制熱地板領域的主要套用形式：
油墨電熱晶片，與電熱膜類似，由可導電的特製油墨、金屬載流條經加工、熱壓在絕緣聚酯薄膜間或聚酯片間製成，導電油墨的成分主要包括導電材料(金屬粉體，金屬氧化物，非金屬和其他複合粉體)，連結料(主要有合成樹脂，光敏樹脂，低熔點有機玻璃等)，溶劑(主要有芳烴，醇，酮，酯，醇醚等)和助劑(主要有分散劑， 調節劑，增稠劑，增塑劑，潤滑劑，抑制劑等) 。
2、長纖碳纖維
長纖碳纖維在制熱地板領域的主要套用形式：
3、納米碳纖維
納米碳纖維(Carbon nanofibers, CNFs)，是直徑為50∼ 200nm，長徑比為100 ∼ 500的新型碳材料。它填補了常規碳纖維（直徑為7 ∼10µm）和單壁碳納米管（SWNTs）（直徑約為1nm）及多壁碳納米管（MWNTs）（直徑為1∼50nm）尺寸上的缺口，具有較高的強度、模量、長徑比、熱穩定性、化學活性、導電性導熱性高等特點。
在複合材料（包括增強、導電及電磁禁止添加劑等）、門控場發射器件、電化學探針、超電容、催化劑載體、過濾材料等領域都有廣闊套用前景。
納米碳纖維在制熱地板領域的主要套用形式：
系統構成
制熱載體
根據載體運用不同，還可分為外置式、內置式兩類。
電氣系統
溫控系統
制熱地板的使用與控制必須由溫控系統來完成，目前在溫控器的設計製造方面，我國以及有了成熟的運用，並結合我國不同地區的使用需求，做出了細緻的調整。市場上常見的溫控器，一般都具有程式設定、分組記憶、分區控制、分時控制等功能。
輔助材料
制熱地板的輔助材料種類比較多，根據不同制熱產品的運用，有著多種配置與選擇，除開地板必須的地腳線、壓條外，主要的輔料有：
木龍方：建議採用含水率較低的木龍方（≥5-7%），在層高允許的情況下，儘量選擇較大尺寸的。
質量檢測
安全核心
區別於普通木質地板，制熱地板內置了制熱芯材以及連線電器件，因此制熱地板除與普通地板有相同的生產、檢測、質量標準外，還有電器性能檢測標準。
制熱地板的使用安全必須通過均勻制熱、防水絕緣、防火阻燃、漏電保護四大核心技術進行保障，並且所有生產工序、安裝過程可重複檢測。
質檢標準
木地板相關標準：
《實木地板技術要求》GB/T 15036.1-2009
《浸漬紙層壓木質地板》GB/T 18102-2007
《實木複合地板》GB/T 18103-2000
《浸漬紙層壓板飾面多層實木複合地板》GB/T 24507-2009
《地採暖用木質地板》LY/T 1700-2007
《室內裝飾裝修材料 人造板及其製品中甲醛釋放限量》GB 18580
電器類相關標準：
《紅外輻射加熱器試驗方法》GB/T 7287-2008
《外殼防護等級》GB 4208
《家用和類似用途電自動控制器 第1部分：通用要求》GB 14536.1
《家用和類似用途電自動控制器 溫度敏感控制器的特殊要求》GB 14536.10
《額定電壓300/500V生活設施加熱和防結冰用加熱電纜》GB/T20841-2007
《低溫輻射電熱膜》（JG/T 286-2010）
建築類相關標準：
《建築材料及製品燃燒性能分級》GB 8624
《公共場所阻燃製品及組件燃燒性能要求和標識》GB 20286
《採暖通風與空氣調節設計規範》GB50019-2003
《民用建築電氣設計規範》JGJI6-2008
《地面輻射供暖技術規程》JGJI42-2004
《輻射供暖供冷技術規程》JGJ142-2012
質檢項目
質檢設備
安裝方法
制熱地板的安裝相對簡單，而安裝檢測設備只需要萬用表、低壓電感應筆、紅外熱成像儀即可。
紅外熱成像儀：運用紅外熱成像技術，探測目標物體的紅外輻射，並通過光電轉換、信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備。對於因遮蔽而無法直接看到的部分，則可以根據其熱量傳導到外面的部件上的情況，來發現隱患。以保證制熱地板均勻制熱，不存在熱隱患，同時在安裝完畢檢測時可清楚的看到制熱地板的整體工作情況，檢測是否有漏接未接、未通電未發熱的產品，保障安裝品質。
提示：制熱地板是面狀制熱，合格的產品制熱均勻，不允許出現局部過熱或不均勻情況出現，而測溫槍是點狀測溫，只能顯示檢測點上的溫度，不能全面顯示制熱面的發熱情況，因此不能使用簡易的醫用或工業用測溫槍進行檢測。
鋪設方法
制熱地板的鋪裝，隨著工業設計的最佳化，目前已經簡化，與強化複合地板安裝方式一致，可以做到輕鬆安裝，具體安裝方式分為懸浮式安裝、龍骨架安裝、保溫層安裝三種，具體要點如下：
懸浮式安裝
在已找平的毛地坪上鋪設珍珠棉地墊（厚度2-3mm），然後直接鋪設制熱地板，安裝時注意溫控器安裝位置，預留程控線纜位置。安裝時注意集成線纜插頭需插緊。此類方式目前僅限自身集成保溫材料的制熱地板，比如美多第二代集成制熱地板。
保溫層安裝
在毛地坪上鋪設防潮膜，然後鋪設厚度2-125px的保溫層，一般採用聚乙烯胺材料製作的地墊寶（又稱XPS擠塑板，B1級阻燃，密度大於30kg/m3），在保溫層上鋪設強化複合制熱地板或多層實木製熱地板，此方式適合目前大部分種類的制熱地板。
龍骨架安裝
在毛地坪上架設木龍方，在木龍方間隙鋪設2-100px保溫層，可採用聚乙烯胺材料製作的地墊寶（又稱XPS擠塑板，B1級阻燃，密度大於30kg/m3），或者聚氨酯保溫棉。以木龍方為基礎鋪設制熱地板，此方式可適用多種木質制熱地板的鋪裝。
注意事項
制熱地板的鋪設，重點是注意預先規劃電源及溫控器位置，以方便操作，避開門窗位置為宜。制熱地板的安裝雖然簡單，但仍然需要由經過培訓的專業安裝人員進行，美多制熱地板安裝後需要使用熱成像儀進行檢測，可以大面積整體檢測制熱效果以及確認制熱是否均勻，不能使用測溫槍進行點狀測溫。
使用及保養
程式設定
制熱地板最大優點是即開即用，人離即停，能源損耗低，其開關使用均採用溫控器進行控制，市場常見溫控一般都採取5+2或多組程式記憶功能，能實現分時分區控制，並且設定比較簡單，針對家庭使用，按照不同時間段的使用需求可隨意設定開關時間、使用溫度、使用區域等，一次設定即可長期自動執行，無需來回調整。
日常使用
制熱地板日常使用簡單，經過程式設定的溫控器，僅需一個開關按鍵操作即可實現開光操作，溫控器在程式運行期間可自動執行，無需人工操作也可以實現自動開關控制，且溫控器待機能耗極小，一般只有幾個毫瓦。在溫控器程式執行中，可以根據需要臨時對溫度進行提升或降低。
日常保養
制熱地板是地暖地板二合一的產品，特別是強化複合制熱地板，日常幾乎不需要保養打理，正常打掃衛生時，拖地拖把儘量把水擰乾，其他無特殊要求。而多層實木地板和三層實木地板的使用保養，由於實木的特性需要進行一定的養護。
制熱地板的溫控器是關鍵器件，在非制熱季節一般建議斷電。在制熱季節來臨前通知產品生產廠家進行使用前檢測和維護。
特點
快速升溫 制熱地板啟動後，一般5-15分鐘就可提升地板溫度，平均30分鐘左右就能提高室內溫度。相對水暖漫長的升溫時間，使用方便。
分戶採暖 制熱地板採取電熱形式，可以根據家庭為單位進行採暖設定，並可以做到室內的分區分房採暖，有效節約能源。無需按照水暖方式進行全房升溫。
分時分區 根據使用習慣的不同可以進行不同時間段、不同使用區域的分時分區取暖控制。並且做到人離可停，遠比水暖節約能源。
新房首選 地暖地板二合一，新房裝修首選，一步到位。
改造方便 制熱地板的一體化設計大幅度降低了對房屋改造以及房屋層高的限制，特別適合老房採暖加裝和改造。
維護方便 如因意外造成制熱地板損壞，可以進行快速維修更換，哪裡壞換哪裡，不影響整體採暖，更無需大拆大動。
壽命超長 制熱地板的熱媒使用壽命超過10萬小時，使用年限與建築壽命接近。
科技保健 制熱地板所發射的遠紅外波是對人體有益的波段，能起到一定的保健功能。
遠紅外功能
遠紅外線是太陽光的一部分，通常我們用肉眼所能看到的光波為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色，其波長為0.4-0.75微米稱為可見光，而超過此範圍無法讓人類肉眼看見的從0.75-1000微米的光波為紅外線，稱為不可見光。紅外線又分為近、中、遠紅外線。“遠紅外線”中，對人體最有益的是5-15微米的光波（根據美國醫療協會1981年8月7日的報導指出，人體可發出波長最高為9.6微米的能量），我們稱之為“生命之光”。這種“生命之光”對生物的生育有密切的關係。因構成生物有機種的細胞，其主要分子為水及高分子化合物。生命之光能使水分子集團因縮小而活性化，因其頻率與細胞體構成之分子、原子間的運動頻率一致時，其能量即被生物細胞所吸收，造成共鳴、共振，使分子內的震動加大，活化組織細胞使血性良好，促使血液循環，並加速供給養分和酵素增進新陳代謝，加強免疫力外，亦有防臭、乾燥、除濕、抗菌等效果。
1、放射性：與光線一樣，不需要藉由空氣或其他媒介接觸，而以輻射的方式傳導能量。
2、滲透性：具強烈的滲透性，能深入皮下組織，從內部溫暖身體，給予生物細胞活力。
3、共振吸收：與物質分子的原子和原子間的振動頻率幾乎在同一範圍；當物質接近遠紅外線時，原子間的振動會變得越激烈，原子間因激烈振動而產生的能量部分轉為熱能流失掉，部分轉為“活化性能量”能使人體各部的技能更加活絡，這就是“共振吸收”。
遠紅外線為身體有什麼好處？
1、令水分子活性化，提高身體的含氧量
人體約70%是水分．血液的水分比率更高達80%若血氣不足，血液中的水分子便集結成惰性水（即四個氫分子和一個氧分子結合），不能通過細胞膜。遠紅外線能使水分子產生共振，變成獨立水分子（即兩個氫分於和一個氧分子結合），提高身體的含氧量，細胞因而能恢復活力，精神更暢旺、頭腦更靈活．進而能提高抗病能力，延緩衰老。
2、改善微循環系統
獨立水分子可自由出入細胞之間，再透過共鳴共振，轉化為熱能，令皮下深層的溫度微升，血流速度加快，微絲血管擴張；微絲血管開放愈多，心臟的壓力便可減少，微絲血管的功能是向人體60兆個細胞供應氧氣和營養，同時將新陳代謝產生的廢物排出體外。若微循環系統出現毛病，會導致多種毛病，包括高血壓、心血管疾病、腫瘤、關節炎、四肢冰冷麻痹等。成年人微絲血管的總長度可圍繞地球三周，被稱為人體的第二個心臟，可見其重要。
3、促進新陳代謝
4、平衡身體的酸鹼度
遠紅外線能淨化血液，改善皮膚質素、預防因尿酸過高而引致骨絡關節疼痛。
常見問題
1、制熱地板鋪裝成本高不高？
2、制熱地板使用成本如何？
制熱地板在使用中，能夠採取分時分區控溫，即開即用，人離即停，沒有空置能耗，遠比傳統採暖與空調取暖使用成本更低。
3、制熱地板維護是否方便？
市場現狀
概念混亂
制熱地板屬於新型產品，在碳纖維技術運用上沒有統一的標準，也由此造成相關產品的名稱、定義混亂，容易被一些不良商家進行混淆炒作。目前常見的一些產品名稱有：自熱地板、發熱地板、自發熱地板、地暖地板、暖芯地板、電熱地板、採暖地板、地熱地板、碳纖維地暖地板、碳纖維地暖、碳晶地暖等等，這些產品都存在很多共性，但在運用方式有不同，目前整體都可以歸類為制熱地板。
良莠不齊
碳纖維運用技術在我國處於繁簡共存、門檻低廉、沒有規範的狀態，利用碳纖維特性發展出來的採暖產品五花八門，一般分為導電油墨電熱膜、長絲碳纖維發熱線、碳纖維發熱板幾大類，由於具體運用技術要求的不同，加之沒有大型企業進行開發引導，上述技術生產的出採暖產品良莠不齊。
無廠無牌
我國碳纖維產業一致在高速增長，碳纖維生產、加工企業也在快速增加，隨著進口與國產碳纖維價格的降低，以及長絲碳纖維運用技術的低廉門檻，促成了我國在碳纖維發熱線項目上的產能膨脹，並由此引出很多無生產、無廠址、無商標的地暖公司，用簡易的碳纖維發熱線運用技術大肆招商，加劇了市場的混亂與消費者的不信任。
