非晶帶在加熱行業(yè)中的應(yīng)用

非晶態(tài)合金材料作為基礎(chǔ)性新材料，隨著研究深入，新應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩啾婚_發(fā)?！斗蔷е袊a(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢》一直致力于對非晶態(tài)合金材料應(yīng)用的新思路、新技術(shù)和新創(chuàng)新科普和宣傳推廣。今天，我們給大家推介下以色列幾位高校教授開創(chuàng)的技術(shù)——非晶態(tài)合金帶材在地熱系統(tǒng)應(yīng)用。您想到了嗎？

我們希望更多學者、工程師以及企業(yè)家參與非晶態(tài)合金材料新應(yīng)用的開拓。

1以色列的技術(shù)

什么是非晶合金帶材？

非晶態(tài)合金，通常被稱為金屬玻璃，是相對較新的材料。它的制造過程是讓熔融的金屬合金通過快速冷卻的技術(shù)設(shè)備，形成金屬和金薄帶，并壓入一個快速旋轉(zhuǎn)的銅鼓來完成。

由于薄帶只有25微米左右的厚度，它可以非?？焖俚乩鋮s（速率約為百萬度/秒）。如此快速的固化過程，使晶體結(jié)構(gòu)沒有任何成形的機會。

如圖所示，晶態(tài)金屬原子層之間的邊界結(jié)構(gòu)通常是導(dǎo)致大部分材料斷裂的主因。而非晶態(tài)金屬合金擁有的均質(zhì)的、非邊界結(jié)構(gòu)，提供了獨特的機械、抗腐蝕、抗磨損和電磁特性，使得非晶態(tài)金屬合金在許多方面比常規(guī)晶態(tài)金屬擁有更多的優(yōu)越性和更大的性能拓展空間。當通電時，非晶態(tài)合金薄帶會產(chǎn)生遠紅外的輻射熱量，它是用于地熱系統(tǒng)最理想的加熱元件。

2為什么非晶合金帶材是地熱系統(tǒng)最理想的加熱元件？

由于不存在晶體結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)具有比相同成分的結(jié)晶固體更高的電阻。同時，由于薄帶的質(zhì)量與表面積比值很低的物理結(jié)構(gòu)，使得薄帶成為一個非常有吸引力的加熱元件。為什么呢？

解釋很簡單：任何加熱元件的能量轉(zhuǎn)移是正比于它的表面面積和加熱器與它的環(huán)境之間的溫度差。表面面積越大，從加熱器傳遞能量到其環(huán)境中所需要的溫度差就越小。

由于非晶帶的表面面積是比較大的（與傳統(tǒng)的發(fā)熱電纜的表面積相比），它能夠在自身溫度較低的情況下，高效率地將熱傳遞到周圍環(huán)境中。在一個家庭供暖的環(huán)境中，較低的加熱元件溫度意味著更健康的環(huán)境和更高的安全性和耐用性。

3非晶合金帶材地熱系統(tǒng)的室內(nèi)應(yīng)用

非晶態(tài)合金薄帶厚度只有25微米。它擁有極高的抗拉強度（高于鈦）、彈性（為原始尺寸的2%）、硬度（比傳統(tǒng)的合金明顯硬很多）、抗腐蝕耐久性（在336ORE以上，滿足并符合ASTM b-117標準），熱量輸出恒定。室內(nèi)加熱墊工作溫度一般為40°C左右。產(chǎn)品形狀為超薄的扁平帶狀，輻射熱量的散出方向與加熱帶表面垂直（加熱墊下僅需鋪設(shè)一層隔熱襯底）。

非晶態(tài)電加熱技術(shù)是適用于加熱需求的產(chǎn)品。其室內(nèi)加熱墊可以直接或通過襯墊安裝在復(fù)合或?qū)嵞镜匕?、地毯、陶瓷或大理石瓷磚下面，在干燥或潮濕的環(huán)境中均可使用。非晶態(tài)電熱系統(tǒng)是安全、清潔的加熱產(chǎn)品，可完全回收和重復(fù)利用，不排放任何有害的電磁輻射。

在室內(nèi)應(yīng)用中的優(yōu)勢

安全可靠的熱源

由于非晶態(tài)薄帶加熱元件在運行時溫度較低，無明火，沒有氧氣或粉塵燃燒帶來的危險和異味、窒息等不適感覺，并且配備了安全的電控系統(tǒng)，為您提供更加健康、舒適、安全的取暖環(huán)境。

優(yōu)越的加熱性能

由于非晶態(tài)加熱元件的質(zhì)量輕、發(fā)熱慣性小，其性能遠遠超過常規(guī)的加熱元件。在快速轉(zhuǎn)換（開/關(guān)）的使用模式下，由于薄帶的傳熱慣性小且傳熱效率高，會帶來明顯的節(jié)能效果。而且，非晶態(tài)薄帶開始加熱其周圍環(huán)境時，要比傳統(tǒng)類型的加熱手段更快達到理想溫度。這也意味著，非晶態(tài)的電熱技術(shù)比其他加熱系統(tǒng)更加節(jié)能，從而節(jié)省電費。

使用壽命長

這個技術(shù)在使用壽命方面具有巨大優(yōu)勢，其主要原因是其加熱元件的運行溫度低，機械強度高，以及耐腐蝕性強，從而降低電地暖系統(tǒng)在使用過程中的損耗。

節(jié)約能源

與管道暖氣相比，非晶態(tài)室內(nèi)加熱系統(tǒng)主要在三個方面可以大幅節(jié)能。一是發(fā)熱速度快。二是發(fā)熱效率高。三是熱量持續(xù)均勻、發(fā)熱損耗低。

適用于所有地點和場所

非晶態(tài)室內(nèi)加熱系統(tǒng)適用于所有類型的建筑，無論新建、翻新或改造，其室內(nèi)、室外的任何場所，均可鋪設(shè)非晶態(tài)加熱系統(tǒng)。

適用于所有類型的裝修地面

由于非晶合金帶材熱元件的工作溫度低，可以鋪設(shè)于自動找平的水泥或膠乳化合物下面，可以適應(yīng)所有類型的干地面覆蓋物包括瓷磚、木材或木地板、以及鋪設(shè)墻到墻地毯，對所屬顏色、油漆、粘合劑和相關(guān)物理性能不會有任何影響。

傳熱面積大

加熱帶的大傳熱面積意味著產(chǎn)品可在較低溫度下達到特定的輸出功率。

成本低

帶狀元件可以配有不同類型的聚合物絕緣材料封裝，并且與線纜元件不同，可以在較低的溫度下工作，因此對絕緣材料沒有特殊的要求，成本低。

可忽略不計電磁影響

通過對非晶合金帶材加熱墊所產(chǎn)生的電磁場強度的測量，證明它與可接受的EMF強度相比可以忽略不計。

其他優(yōu)勢

在其他方面也具有明顯的優(yōu)勢：最舒適的加熱溫度、最自然的加熱形式、安全安靜、無塵無噪、安裝簡便、運行成本低廉，基本上是免維護。還可以和其他節(jié)能設(shè)備配合使用 – 如冷凝式鍋爐、太陽能電池板、地源熱泵等。

4非晶合金帶材地熱系統(tǒng)的室外應(yīng)用

非晶合金帶材室外工作溫度約為70°C，能夠根據(jù)需求產(chǎn)生所需熱能（高達62瓦/米），適合在任何場景下工作，是各種體育設(shè)施（足球場、橄欖球場、高爾夫球場、網(wǎng)球場等）、道路、橋梁、機場跑道、停車場坡道、以及短車道化雪除冰的理想工具，是農(nóng)業(yè)溫室加熱及土壤加熱的理想方法，有利于作物更好的生長。

室外加熱系統(tǒng)

非晶合金帶材融雪化冰系統(tǒng)是用于外部混凝土、瀝青、鋪路石、碎石、以及草坪、草地（運動場）等的理想方案。

加熱元件的性能

加熱元件用于固定的電壓。高低壓、交流直流均可。

幾何尺寸

加熱墊設(shè)計為覆蓋標稱加熱區(qū)的20％，通常從15％至30％的區(qū)域覆蓋范圍都是可以的。

電氣指標

每一個加熱墊的正常輸出功率為250 – 400瓦/平方米，每個加熱墊標簽上都有指定。

在室外應(yīng)用中的優(yōu)勢

達到工作溫度的速度比其它系統(tǒng)都快

加熱帶的傳熱面積大，并且由于加熱元件和地面覆蓋材料的超短距離保證了地面達到理想溫度的速度比埋在地表下更深的管道水暖或發(fā)熱電纜加熱系統(tǒng)要快得多。

它產(chǎn)生更均勻一致的熱量

非晶合金帶材加熱墊是由寬的金屬條帶構(gòu)成的，它可以至少覆蓋地面面積的20%（相比較，發(fā)熱電纜只有1％至3％的覆蓋率），這種高的覆蓋率為地表面提供了均勻一致的熱量。

成本優(yōu)越并且運行更經(jīng)濟

因為非晶合金帶材加熱墊達到所需溫度的速度快、時間短，相對于基于水暖管道以及發(fā)熱電纜的系統(tǒng)，非晶合金帶材加熱系統(tǒng)可以減少運營時間，降低運行成本。由于非晶合金帶的厚度非常小（25微米），加熱元件本身不會存儲熱能，加熱帶可將所有的電能轉(zhuǎn)化為熱能，所有熱量都會散發(fā)到周圍的區(qū)域——這種狀況使得能耗降低，運行成本非常經(jīng)濟。

它擁有超薄的截面，卓越的靈活性

加熱帶僅25微米厚，加熱墊總的厚度，包括雙重絕緣，也不到2.5毫米，適合用于新建筑，同時也用于裝修、翻新及改造項目。這種境界的技術(shù)意味著在裝修時，幾乎不改變地面的高度，而且非常易于安裝。

耐用, 符合惡劣條件下的牢固設(shè)計

因非晶加熱帶自身機械強度高，以及耐腐蝕性強的特性，室外產(chǎn)品非?？煽?、耐用，并具有卓越的安全性，對于觸電和電磁輻射等方面也是萬無一失。

非晶合金帶材電熱地暖

地熱供暖，最早是由一個古羅馬人提出的，繼而成為美國、英國和整個歐洲，從東到西的最普遍取暖方式。

地暖熱能通過輻射為居住者和房屋的物體表面提供了舒適恒定、健康清潔、寧靜安全的熱源。

非晶合金帶材電熱地暖系統(tǒng)可以保持房間的濕度更穩(wěn)定和更健康。與強制空氣加熱不一樣，輻射加熱不易造成你的鼻孔和皮膚干燥不適，并且不會造成家具的損壞。

因為空氣沒有被除濕和干燥，溫暖的感覺比實際溫度還要高幾度，加熱的溫度就比正常所需要的溫度低，從而節(jié)約了能源和花費。

與傳統(tǒng)地暖的比較優(yōu)勢

①非晶合金帶材加熱系統(tǒng)覆蓋了20% ~ 30%的加熱區(qū)域, 而傳統(tǒng)的電熱元件只覆蓋3% ~ 5%，水性供暖系統(tǒng)覆蓋5% ~ 10%。高的覆蓋率為地表面提供了均勻一致的熱量。

②非晶合金帶材加熱系統(tǒng)輻射熱量在25°C ~ 30°C就可有效制熱, 而其他系統(tǒng)需達到50°C或更高才能產(chǎn)生足夠的加熱能源。

③非晶合金帶材加熱系統(tǒng)符合國際安全標準，適合在任何類型的地板下安裝(實木地板、復(fù)合地板、地板磚以及地毯)。

④非晶合金帶材加熱系統(tǒng)非晶帶輻射熱量區(qū)別于傳統(tǒng)加熱元件散熱方向的發(fā)散性，是垂直于地板方向的，更高效節(jié)能。

⑤非晶合金帶材加熱系統(tǒng)非晶帶安裝位置更接近于地板面，熱傳遞損失更小。

5安全

非晶合金帶材加熱元件室外應(yīng)用不需增加金屬屏蔽。

非晶合金帶材加熱墊防止觸電危險?？沙惺?000伏1分鐘電沖擊。