非晶带在加热行业中的应用

非晶态合金材料作为基础性新材料，随着研究深入，新应用领域将会不断被开发。《非晶中国产业发展咨询》一直致力于对非晶态合金材料应用的新思路、新技术和新创新科普和宣传推广。今天，我们给大家推介下以色列几位高校教授开创的技术——非晶态合金带材在地热系统应用。您想到了吗？

我们希望更多学者、工程师以及企业家参与非晶态合金材料新应用的开拓。

1以色列的技术

什么是非晶合金带材？

非晶态合金，通常被称为金属玻璃，是相对较新的材料。它的制造过程是让熔融的金属合金通过快速冷却的技术设备，形成金属和金薄带，并压入一个快速旋转的铜鼓来完成。

由于薄带只有25微米左右的厚度，它可以非常快速地冷却（速率约为百万度/秒）。如此快速的固化过程，使晶体结构没有任何成形的机会。

如图所示，晶态金属原子层之间的边界结构通常是导致大部分材料断裂的主因。而非晶态金属合金拥有的均质的、非边界结构，提供了独特的机械、抗腐蚀、抗磨损和电磁特性，使得非晶态金属合金在许多方面比常规晶态金属拥有更多的优越性和更大的性能拓展空间。当通电时，非晶态合金薄带会产生远红外的辐射热量，它是用于地热系统最理想的加热元件。

2为什么非晶合金带材是地热系统最理想的加热元件？

由于不存在晶体结构，非晶态具有比相同成分的结晶固体更高的电阻。同时，由于薄带的质量与表面积比值很低的物理结构，使得薄带成为一个非常有吸引力的加热元件。为什么呢？

解释很简单：任何加热元件的能量转移是正比于它的表面面积和加热器与它的环境之间的温度差。表面面积越大，从加热器传递能量到其环境中所需要的温度差就越小。

由于非晶带的表面面积是比较大的（与传统的发热电缆的表面积相比），它能够在自身温度较低的情况下，高效率地将热传递到周围环境中。在一个家庭供暖的环境中，较低的加热元件温度意味着更健康的环境和更高的安全性和耐用性。

3非晶合金带材地热系统的室内应用

非晶态合金薄带厚度只有25微米。它拥有极高的抗拉强度（高于钛）、弹性（为原始尺寸的2%）、硬度（比传统的合金明显硬很多）、抗腐蚀耐久性（在336ORE以上，满足并符合ASTM b-117标准），热量输出恒定。室内加热垫工作温度一般为40°C左右。产品形状为超薄的扁平带状，辐射热量的散出方向与加热带表面垂直（加热垫下仅需铺设一层隔热衬底）。

非晶态电加热技术是适用于加热需求的产品。其室内加热垫可以直接或通过衬垫安装在复合或实木地板、地毯、陶瓷或大理石瓷砖下面，在干燥或潮湿的环境中均可使用。非晶态电热系统是安全、清洁的加热产品，可完全回收和重复利用，不排放任何有害的电磁辐射。

在室内应用中的优势

安全可靠的热源

由于非晶态薄带加热元件在运行时温度较低，无明火，没有氧气或粉尘燃烧带来的危险和异味、窒息等不适感觉，并且配备了安全的电控系统，为您提供更加健康、舒适、安全的取暖环境。

优越的加热性能

由于非晶态加热元件的质量轻、发热惯性小，其性能远远超过常规的加热元件。在快速转换（开/关）的使用模式下，由于薄带的传热惯性小且传热效率高，会带来明显的节能效果。而且，非晶态薄带开始加热其周围环境时，要比传统类型的加热手段更快达到理想温度。这也意味着，非晶态的电热技术比其他加热系统更加节能，从而节省电费。

使用寿命长

这个技术在使用寿命方面具有巨大优势，其主要原因是其加热元件的运行温度低，机械强度高，以及耐腐蚀性强，从而降低电地暖系统在使用过程中的损耗。

节约能源

与管道暖气相比，非晶态室内加热系统主要在三个方面可以大幅节能。一是发热速度快。二是发热效率高。三是热量持续均匀、发热损耗低。

适用于所有地点和场所

非晶态室内加热系统适用于所有类型的建筑，无论新建、翻新或改造，其室内、室外的任何场所，均可铺设非晶态加热系统。

适用于所有类型的装修地面

由于非晶合金带材热元件的工作温度低，可以铺设于自动找平的水泥或胶乳化合物下面，可以适应所有类型的干地面覆盖物包括瓷砖、木材或木地板、以及铺设墙到墙地毯，对所属颜色、油漆、粘合剂和相关物理性能不会有任何影响。

传热面积大

加热带的大传热面积意味着产品可在较低温度下达到特定的输出功率。

成本低

带状元件可以配有不同类型的聚合物绝缘材料封装，并且与线缆元件不同，可以在较低的温度下工作，因此对绝缘材料没有特殊的要求，成本低。

可忽略不计电磁影响

通过对非晶合金带材加热垫所产生的电磁场强度的测量，证明它与可接受的EMF强度相比可以忽略不计。

其他优势

在其他方面也具有明显的优势：最舒适的加热温度、最自然的加热形式、安全安静、无尘无噪、安装简便、运行成本低廉，基本上是免维护。还可以和其他节能设备配合使用 – 如冷凝式锅炉、太阳能电池板、地源热泵等。

4非晶合金带材地热系统的室外应用

非晶合金带材室外工作温度约为70°C，能够根据需求产生所需热能（高达62瓦/米），适合在任何场景下工作，是各种体育设施（足球场、橄榄球场、高尔夫球场、网球场等）、道路、桥梁、机场跑道、停车场坡道、以及短车道化雪除冰的理想工具，是农业温室加热及土壤加热的理想方法，有利于作物更好的生长。

室外加热系统

非晶合金带材融雪化冰系统是用于外部混凝土、沥青、铺路石、碎石、以及草坪、草地（运动场）等的理想方案。

加热元件的性能

加热元件用于固定的电压。高低压、交流直流均可。

几何尺寸

加热垫设计为覆盖标称加热区的20％，通常从15％至30％的区域覆盖范围都是可以的。

电气指标

每一个加热垫的正常输出功率为250 – 400瓦/平方米，每个加热垫标签上都有指定。

在室外应用中的优势

达到工作温度的速度比其它系统都快

加热带的传热面积大，并且由于加热元件和地面覆盖材料的超短距离保证了地面达到理想温度的速度比埋在地表下更深的管道水暖或发热电缆加热系统要快得多。

它产生更均匀一致的热量

非晶合金带材加热垫是由宽的金属条带构成的，它可以至少覆盖地面面积的20%（相比较，发热电缆只有1％至3％的覆盖率），这种高的覆盖率为地表面提供了均匀一致的热量。

成本优越并且运行更经济

因为非晶合金带材加热垫达到所需温度的速度快、时间短，相对于基于水暖管道以及发热电缆的系统，非晶合金带材加热系统可以减少运营时间，降低运行成本。由于非晶合金带的厚度非常小（25微米），加热元件本身不会存储热能，加热带可将所有的电能转化为热能，所有热量都会散发到周围的区域——这种状况使得能耗降低，运行成本非常经济。

它拥有超薄的截面，卓越的灵活性

加热带仅25微米厚，加热垫总的厚度，包括双重绝缘，也不到2.5毫米，适合用于新建筑，同时也用于装修、翻新及改造项目。这种境界的技术意味着在装修时，几乎不改变地面的高度，而且非常易于安装。

耐用, 符合恶劣条件下的牢固设计

因非晶加热带自身机械强度高，以及耐腐蚀性强的特性，室外产品非常可靠、耐用，并具有卓越的安全性，对于触电和电磁辐射等方面也是万无一失。

非晶合金带材电热地暖

地热供暖，最早是由一个古罗马人提出的，继而成为美国、英国和整个欧洲，从东到西的最普遍取暖方式。

地暖热能通过辐射为居住者和房屋的物体表面提供了舒适恒定、健康清洁、宁静安全的热源。

非晶合金带材电热地暖系统可以保持房间的湿度更稳定和更健康。与强制空气加热不一样，辐射加热不易造成你的鼻孔和皮肤干燥不适，并且不会造成家具的损坏。

因为空气没有被除湿和干燥，温暖的感觉比实际温度还要高几度，加热的温度就比正常所需要的温度低，从而节约了能源和花费。

与传统地暖的比较优势

①非晶合金带材加热系统覆盖了20% ~ 30%的加热区域, 而传统的电热元件只覆盖3% ~ 5%，水性供暖系统覆盖5% ~ 10%。高的覆盖率为地表面提供了均匀一致的热量。

②非晶合金带材加热系统辐射热量在25°C ~ 30°C就可有效制热, 而其他系统需达到50°C或更高才能产生足够的加热能源。

③非晶合金带材加热系统符合国际安全标准，适合在任何类型的地板下安装(实木地板、复合地板、地板砖以及地毯)。

④非晶合金带材加热系统非晶带辐射热量区别于传统加热元件散热方向的发散性，是垂直于地板方向的，更高效节能。

⑤非晶合金带材加热系统非晶带安装位置更接近于地板面，热传递损失更小。

5安全

非晶合金带材加热元件室外应用不需增加金属屏蔽。

非晶合金带材加热垫防止触电危险。可承受3000伏1分钟电冲击。