一种酚醛碳纤维复合材料加热地板的制作方法

1.本实用新型属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种酚醛碳纤维复合材料加热地板。


背景技术：

2.目前，国内严寒地区已经运营和在建轨道交通的城市有沈阳、长春、哈尔滨、乌鲁木齐、呼和浩特等。严寒地区轨道交通如地铁、轻轨等冬季运行时，列车“活塞效应”使得车站出入口、风井、隧道洞口等位置大量进入外部冷空气，引起地铁内部温度急剧降低，尤其是靠近洞口的隧道段，温度常常低于gb50157—2013《地铁设计规范》中的5℃要求。低温可能引起地铁内部的设备、水管等冻损，影响地铁系统正常运营，安全隐患较大。
3.另外，由于轨道交通具有便捷性，站点几乎覆盖全区域，使得其启停的次数非常多，现有通过空调或者电暖气加热的形式，空调大多设置于出入口上方位置，能够缓和进入口处的温度差，但并不足以带动整车温度提升，而电暖气由于车内空间紧凑，所以一般设置于两排座位中间车壁上，面积很小，仅能保证两排座位上的人群腿部的热舒适度。鉴于此，座椅加热的形式，在一定程度上解决了上述问题，但是，由于安装结构的限制，导致外侧边缘位置的座椅不能够被安装加热结构，且其他加热座椅上方空间被乘客覆盖，阻挡了其进一步散热，所以车厢内温度并没有大幅度提升，由于乘坐的人次较多，大多数乘客都采用站立的姿势进行乘车，那么并不足以保持室内温度恒定，依然不能满足站立乘客对热舒适性的要求。


技术实现要素：

4.为解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种酚醛碳纤维复合材料加热地板，技术方案如下：
5.一种酚醛碳纤维复合材料加热地板，包括上层酚醛树脂层、碳纤维发热层、轻型钢竖排芯层、下层酚醛树脂层和高密度封边层，所述碳纤维发热层粘接在轻型钢竖排芯层上端面上，通过温控系统控制其发热，所述上层酚醛树脂层粘接在碳纤维发热层上端面上，所述下层酚醛树脂层粘接在轻型钢竖排芯层下端面上，所述高密度封边层粘接在整体结构的外侧边缘位置。
6.作为本实用新型的优选，所述碳纤维发热层包括上层绝缘层、上层固化层、远红外发热层、下层固化层、下层绝缘层，所述上层固化层和下层固化层分别粘接在远红外发热层的上下两个端面上，所述上层绝缘层粘接在上层固化层的上端面上，所述下层绝缘层粘接在下层固化层的下端面上。
7.作为本实用新型的优选，所述远红外发热层为导电铜片及碳纤维编织物构成；所述上层绝缘层和下层绝缘层为预浸料构成；所述上层固化层和下层固化层为树脂构成。
8.作为本实用新型的优选，所述温控系统包括电源和温控器，所述电源的in 端口与车辆供电端口连接，所述电源的out端口能够输出36v的直流电；所述温控器上设置有与电
源的out端口连接的电源接口、温度调节拨码开关、时间调节拨码开关、温度回路及控制端口工作指示灯、远程启停控制开关、对外输出接口、温度采集接口以及控制器，所述对外输出接口与远红外发热层电连接，所述温度采集接口与温度传感器电连接，所述温度传感器设置在远红外发热层的上端，所述温度调节拨码开关用于设置远红外发热层的加热目标温度，所述时间调节拨码开关用于设置远红外发热层的加热运行时间，所述远程启停控制开关用于远程控制温控器，所述温度回路及控制端口工作灯用于指示控制器内部及与外部连接回路是否正常，所述控制器用于实时修正温控器输出给远红外发热层的电加热输出功率，以此线性控制远红外发热层维持在加热目标温度。
9.作为本实用新型的优选，所述温控器的额定功率为800w，每路所述对外输出接口的额定电流为2.87a。
10.作为本实用新型的优选，所述温度传感器为数字信号采集式高敏电子温度传感器，且自带1米线缆。
11.作为本实用新型的优选，所述电源和温控器的防护等级为ip54，电源的out 端口通过对外连接器与温控器的电源接口连接。
12.作为本实用新型的优选，所述对外连接器带有上下孔弹簧端子。
13.本实用新型的有益效果如下：
14.(1)本实用新型提供的酚醛碳纤维复合材料加热地板，结构简单，厚度较薄，不会过多的占用车内空间，以热传导及热辐射两种发热形式向外释放热量，以地板的形式安装在地铁或轻轨上，加热方式环保并高效，能够有效的维持车厢内整体的温度恒定。
15.(2)本实用新型提供的酚醛碳纤维复合材料加热地板，通过温控器来设定加热目标温度和加热运行时间，安全可靠，也可以通过遥控器来控制温控器实现加热过程，智能化同时控制方式多样化，能够满足使用者各异的需求。
附图说明
16.通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
17.图1为本实用新型的整体结构简图。
18.图2为本实用新型中碳纤维发热层的结构简图。
19.图3为本实用新型中温控器的逻辑框图。
具体实施方式
20.为使本领域技术人员能够更好的理解本实用新型的技术方案及其优点，下面结合附图对本技术进行详细描述，但并不用于限定本实用新型的保护范围。
21.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
22.参阅图1所示：一种酚醛碳纤维复合材料加热地板，包括上层酚醛树脂层1、碳纤维发热层2、轻型钢竖排芯层3、下层酚醛树脂层4和高密度封边层5及灰体铝板屏蔽层6，碳纤
维发热层2复合在轻型钢竖排芯层3上端面上，通过温控系统控制其发热，上层酚醛树脂层1复合在碳纤维发热层2上端面上，灰体铝板屏蔽层6粘接在轻型钢竖排芯层3下端面上，下层酚醛树脂层4粘接在灰体铝板屏蔽层6下端面上，高密度封边层5粘接在整体结构的外侧边缘位置。
23.参阅图2所示：其中，碳纤维发热层2包括上层绝缘层21、上层固化层22、远红外发热层23、下层固化层24、下层绝缘层25，上层固化层22和下层固化层24分别粘接在远红外发热层23的上下两个端面上，上层绝缘层21粘接在上层固化层22的上端面上，下层绝缘层25粘接在下层固化层24的下端面上，远红外发热层23为导电铜片及碳纤维编织物构成；上层绝缘层21和下层绝缘层25为预浸料构成；上层固化层22和下层固化层24为树脂构成。
24.参阅图3所示：其中，温控系统包括防护等级为ip54的电源61和温控器 62(额定功率为800w)，电源61的in端口与车辆供电端口连接，电源61的 out端口能够输出36v的直流电；温控器62上设置有电源接口621、温度调节拨码开关622、时间调节拨码开关623、温度回路及控制端口工作指示灯624、远程启停控制开关625、对外输出接口626(额定电流为2.87a)、温度采集接口 627以及控制器(图中未示出)；温控器62的电源接口621通过对外连接器与电源61的out端口连接，对外连接器选用带有上下孔弹簧端子；对外输出接口 626与远红外发热层23连接；温度采集接口627与温度传感器7连接，温度传感器7设置在远红外发热层23的上端，温度传感器7为数字信号采集式高敏电子温度传感器，且自带1米线缆；温度调节拨码开关622用于设置远红外发热层23的加热目标温度，时间调节拨码开关623用于设置远红外发热层23的加热时间，远程启停控制开关625用于远程控制温控器62，温度回路及控制端口工作灯624用于指示控制器62内部及与外部连接回路是否正常，控制器用于实时修正温控器62输出给远红外发热层23的的电加热输出功率，以此线性控制远红外发热层23维持在加热目标温度。
25.本实用新型提供的酚醛碳纤维复合材料加热地板厚度可达20mm，额定功率为501w/m2，温度调节拨码开关的调温范围为30～100℃。酚醛碳纤维复合材料加热地板的物理参数见下表1，酚醛碳纤维复合材料加热地板加热元电气及红外参数见下表2。
26.表1
27.28.[0029][0030]
表2
[0031]
序号名称数值1可长期使用温度＜80℃2绝缘电阻ω1x10
13
3电气强度v37504冷态泄漏电流ma0.015工作温度下的泄漏电流ma0.0126输入功率偏差＜5％7表面最大温差5c
°
8防水等级ipx79发向全发热率0.8710能谱波长5-15μm11工作寿命＞100000小时12输入电压dc36v
[0032]
以下将结合附图3对本实用新型的工作原理进行说明：
[0033]
利用车辆供电端口为电源61提供ac220v交流电，经电源61转换为dc36v 直流电，由对外连接器输出至温控器62的电源接口621；
[0034]
在温控器62上设定目标加热温度和加热运行时间，通过电源接口621内的分线端子与对外输出接口626连接，将dc36v直流电分别通过对外输出接口626 输出给远红外发热层23，远红外发热层23内碳纤维中的碳离子在封闭的远红外发热层23里做布朗运动发热并释放红外线，经过热传导和热辐射对地板进行加热；
[0035]
控制器根据设定的目标加热温度，采用pid算法拟算输出功率，以控制对应数量的对外输出接口626开启，同时，根据开启的对外输出接口626数量，计算出对应的极限保护温度；
[0036]
加热运行时间结束时，控制器接收温度传感器7反馈回来地板的实时温度，并与设定的目标加热温度进行对比，计算温度差；
[0037]
如果实时温度超过极限保护温度，则控制器控制所有对外输出接口626关闭，如果实时温度未超过极限保护温度，则控制器根据温度差计算功率差，在原有的基础上控制关闭一定数量的对外输出接口626；
[0038]
当实时温度降至目标温度以下时，加热运行时间再次开启，重新进入循环。
[0039]
当启用远程启停控制开关625时，操作人员可以通过使用远程控制开关遥控器控制温控器62切换运行模式。
[0040]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。