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常见问题

自限温电伴热带故障的几种情况及原因分析

一、自限温电伴热带的工作原理

自限温电伴热带利用自身导电后发热补充太阳能热水器管路的热量散失,维持管路温度在0℃以上不结冰。其带芯是一种复杂的高分子复合物,由多种材料和导电介质复合而成,经过特定的加工工艺成型在两条平行的导线之间。在通电过程中,高分子复合材料发生复杂的正温度系数变化(简称PTC效应)。当环境温度升高时,带芯中的高分子复合物微分子膨胀,导电颗粒被逐渐分开,两个导线之间的带芯电阻升高,单位长度的伴热带输出功率降低,发热量减少;当环境温度降低时,高分子复合物微分子缩小,导电颗粒逐渐接近,两个导线之间的带芯电阻降低,单位长度的伴热带输出功率增大,发热量增大。当环境温度达到某一动态的稳定状态时,伴热带发出的热量和散失的热量达到平衡,保持在动态的相对稳定状态即所谓的温度自限性。自限温的高低可以通过带芯的材料配方进行选择。这种自限温的特性,保证管路的温度不会过高,也不会过低。由于带芯均匀的分布在两根平行导线之间,所以在伴热带的任何局部都具有单独适应环境温度变化的自动调节功能。因为自限温伴热带具有以上的特性,所以非常适合北方太阳能热水器管路的保温防冻或化冻使用,也成为北方太阳能热水器安装管路防冻的最主要的技术手段和方式。

 

二、自限温电伴热带不热或断热的原因

自限温伴热带在使用的过程中,经常出现局部不热的现象,甚至有的整根都不热了,这是什么原因呢?

这是和自限温伴热带本身的结构有关。自限温电伴热带的发热靠两根导线之间的带芯,如果带芯由于某种原因,其导电微粒游离到其他地方,这个地方的功率就会降低,严重时就完全变成了一个绝缘体,彻底不再发热。

或者由于外力或自身的质量问题,带芯和导线之间脱离,那么脱离的部分就不会再有电流流过,这段伴热带也就不能再发热。

再好的伴热带,经过长时间的使用,都会发生这样的故障。质量好的,发生的几率小一些,质量差些的,发生地概率就要多。

 

三、自限温电伴热带“着火”及原因

现在困扰广大太阳能经销商的很苦恼的一个问题就是:很多时候伴热带会自己“燃烧”了,甚至会引起保温、水管等的损毁。最近几年,每年各地都会发生伴热带起火引燃房屋的恶性事故发生。为什么具有自限温功能的电伴热带会“燃烧”了呢?行业内也流行很多说法,比如局部温度升高,引起着火等等。本人认为都没有说到根本,经过多年的观察和实验发现,其实伴热带起火的根本原因是:带芯的微分子结构发生了根本性的改变,原本游离状态的导电微粒,在某一个点相互之间发生了放电现象,导致附近的高分子复合材料碳化失去了绝缘性,放电由此从一个微观的点逐渐蔓延开来,最终致使伴热带损毁。所以说:所谓的伴热带“着火”,并不是伴热带真的热到燃烧起来了,对于阻燃的伴热带,是内部放电导致带芯和绝缘层的碳化;对于非阻燃的伴热带,是由于内部的放电引起带芯和绝缘层的碳化或燃烧。由于实际使用过程中,伴热带外面包裹着严实的保温层,里面的空气有限,这一点点空气里的氧气是不足以支持长时间燃烧的,大的事故基本都是放电引起的。

为了证明这一判断的正确性,我们做过一个测试,将一段曾经“着火”的伴热带放入一个密闭的容器,将空气尽可能的抽出,封好,伴热带再次通电后会发现:伴热带会继续放电,如果不切断电源,它会一直蔓延下去,就像是在燃烧一样,但此时如果切断电源,它会马上“熄灭”停止蔓延。在一个密闭的容器里,空气里的氧气是有限的,如果伴热带是燃烧,经过一段时间氧气耗尽会自行熄灭,但实际情况并不是这样。我们看到的火花实际是伴热带的带芯导电颗粒放电过程中产生的光,并且放电将高分子材料碳化后冒黑烟。

我们还可以做另外一个实验,在大气中将放过电的不是阻燃的伴热带通电,伴热带会继续放电并且蔓延开,此时切断电源,伴热带的放电会马上停止,但由于带芯和绝缘材料不阻燃,它会继续燃烧,但火势明显的减小,并且可以吹灭。如果通电状态,是吹不灭的,因为此时是在放电。

同样我们将一段放过电的带芯和绝缘护套都是阻燃材料的伴热带通电,它会马上放电蔓延,带芯和绝缘护套碳化并冒黑烟。但我们切断电源后,它会马上停止蔓延,带芯和绝缘护套也不继续碳化燃烧。这也证实了,阻燃的伴热带确实阻燃,但它解决不了伴热带故障后的放电蔓延,这也解释了,为什么阻燃的伴热带也会发生火灾,因为如果所用的保温或胶带易燃,在伴热带放电蔓延的时候,同样会引燃这些材料,阻燃伴热带也就失去了它的效力。如果我们用了阻燃的伴热带,再配合用上阻燃的保温、不燃的铝箔胶带。这样,只要伴热带出现放电故障后,我们及时切断伴热带电源,就不会有次生事故发生。很多的火灾都是由于伴热带放电后,继续通电,放电一直蔓延下去,最终造成了严重的后果。

 

四、如何防范伴热带故障,安装使用时的注意事项

自限温电伴热带因为具有自限温的特性,使得它易于控制,使用方便,但由于它自身的特殊结构,使得它也存在种种缺陷,这就要求在使用中要特别小心。有以下几点要特别注意:

A、 不能打硬弯,因为自限温伴热带的发热时靠PTC带芯,所以,不能改变其物理结构,如果做硬弯处理,就有可能导致带芯与导线之间接触不良或带芯本身局部遭到破坏,造成局部高温、不热甚至放电等现象发生。电伴热带安装时的最小弯曲半径原则上应不小于其厚度的五倍。

B、要注意保护自限温电伴热带的外护套,由于两个平行的导线及带芯与外界的绝缘完全靠外护套实现,所以施工和放置过程中,一定不要破坏绝缘护套,否则将会引起漏电甚至打火等事故。

C、首端的连接及处理:要注意首端即与导线的连接端。导线一定要选择纯铜线,线径要和使用的电伴热带长度相适应,线径不可过细。外接的电源线和电伴热带的导线紧密连接,绝缘处理好,带芯的切口一定平整,不要有毛刺。接头放在保温的外面,并且不要靠近烟道的出口侧,要靠近机器侧,防止潮气进入。

D、尾端剪成平口或钝角型,再用热缩管进行绝缘,热塑管要超出伴热带,多出的部分折回后再用另一段热缩管收缩,保证绝缘和密封性,不要让水汽进入带芯。

E、自限温电热带在易燃物附近安装时,例如平房的木结构附近或有易燃物的棚内,最好避开这些地方,如果实在没有办法避开,一定要用阻燃的产品和阻燃保温材料,伴热带最好再套上阻燃的软管。

F、最好选用阻燃的自限温电伴热带、阻燃性能好的保温材料进行管路的保温处理。

G、选用具有检测伴热带状态的太阳能控制仪表,在伴热带出现放电故障的时候,及时切断电源,发出报警信息,锁死仪表的保温键,不再送电给伴热带,这样就可以阻止放电继续蔓延,避免长时间放电引燃保温和水管等材料,防止事故扩大。海诚电子公司新推出的专利技术产品,G4就是一款能够检测伴热带状态,并能及时切断保温电源,同时发出报警并锁死保温功能的全新仪表。

H、伴热带敷设好后,最好要通电几分钟,测试全部发热并且没有其他问题后再铺设保温材料。

按以上方式处理后,自限温电伴热带应该可以放心使用了。由于经验有限,欢迎与大家交流沟通,共同将太阳能热水器的安装使用做到安全放心。

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点击次数:  更新时间:2013-04-12 23:18:54  【打印此页】  【关闭