半导体制热实木复合地板的传热性能评价

摘要

【目的】以物理力学性能达标为前提,研究不同材料与结构组成的半导体制热多层实木复合地板的电热性能,为电热地板的优化设计提供理论依据。【方法】从电热地板的构效关系角度出发,以地板断面密度为核心,采用材种优选、正交组坯和结构对称等方式设计出4种不同的电热地板结构方案。通过分析不同结构地板断面密度对传热效果的影响,比较评价其电热性能和使用能耗。【结果】为保证传热效率,半导体电热层应置于基材和面板之间,功率密度应设置在200~300 W/m^(2)的范围内,更为科学合理。经综合评价电热地板的传热效率、保温性能和能耗等指标,基材为混合树种的C结构,即表层为2层桦木,芯层为3层桉木的对称结构为设计方案中的最优结构。C结构电热地板在功率密度为300 W/m^(2)时表面平衡温度达到47.3℃,电-热辐射转换效率为76.7%,平均自然降温幅度为29.3%。达到目标温度45.4℃所消耗的电量为1 877.4×10^(-3) kW·h。【结论】不同材种与结构的地板断面密度差异较大,对导热系数、传热过程与电热性能有显著影响。在制备电热地板基材时,采用密度高、导热系数高、强度大的材种作外层,密度低、导热系数低、强度小的材种作芯层,形成“夹芯”结构可在保证电热地板尺寸稳定性等物理力学性能的基础上有效改善电热性能与能耗。