电加热地板在轨道列车应用前景浅析

曹安斌 郭立春

摘要：通过对动车组传统电阻加热器供暖与新型电加热地板比较：分析目前电加热地板供暖方式及优点；探讨电加热地板材料导热性、膨胀系数对地板寿命的影响；分析电加热地板在轨道列车的应用前景。

关键词：动车组；电加热地板；高效、节能、环保；热辐射；温度均匀性；电加热地板应用

随着动车组的高速发展及高铁速度的提高，乘客对车辆舒适度要求日益提高。如果在低温条件或极寒环境下运行，高速动车组等轨道列车上必须设置供暖系统，现有的轨道列车一般是通过传统电阻加热形式进行供暖。传统电阻加热供暖存在一些缺陷：电阻加热设计结构上占用空间大、散热不均匀，工作过程中会产生较大的噪音，影响乘坐的舒适性；另外电阻加热效率低，不利于节能环保。鉴于此，经过科研人员不懈的实践和技术攻关，研制出新型电加热地板。下面详细介绍电加热地板：

电加热地板是一种高效、节能、环保、低碳的地板，加热地板结构简单，不占用客室空间，散热均匀，无噪音，能够切实提高乘客的舒适性。设备成本和维护成本均较低。

一、电加热地板概述

电加热地板是以地板为载体的地面取暖材料；简单理解为一种功能性地板，地板外观与普通地板没有区别，只是在地板结构集成加热功能。

它的明显特征：地板通电后，整个地板作为散热面，能源源不断的产生热量，向客室空间辐射热量。

二、电加热地板的加热方式

对于轨道列车市场，目前加热地板的采暖形式主要以电为媒介的发热方式，电加热地板主要有以下三种形式：

1）电缆加热地板，以发热电缆敷设供暖，发热电缆为发热体，将电能转化为热能，以加热地板为发热载体，借助地板热辐射，以辐射对流的传热方式向车内供暖的加热方式；

2）加热膜加热地板，以低温辐射电加热膜为发热介质的采暖方式，将电能转化为热能，通过电加热膜产生的热能，借助地板热辐射，以低温辐射对流向车内供暖的加热方式；

3）碳纤维电加热地板，以碳纤维纸作为电热转换媒介，将其嵌入地板，使地板与碳纤维发热成一体，电源接通后，在微电流作用下，碳晶分子做“布朗运动”，产生不规则碰撞摩擦，将电能转成热能，借助地板热辐射，向车内供暖的加热方式。

三、对比传统电阻加热，电加热地板具有以下优点

1）电加热地板散热均匀，升温快，高效节能。电加热地板对比传统加热供暖方式热效率更高，整个地板作为散热面，通电加后加热地板产生热能，再通过地板热辐射和空气自然对流的传热方式，热量直接辐射面对乘客区域，传送过程中热量损失小，能有效节约能耗。

2）电加热地板的智能温控系统，能给乘客提供均匀、恒定的温度。电加热地板设置温控开关，通过安全可靠的控制逻辑，实现车内均匀加热。当温度超过设定温度，会自动断开电源，停止供热，以免温度继续升高，当温度不足设定温度时，温控开关会自动接通电源，开始供热，地板表面维持舒适温度。整个过程智能控制，无须人工操作，省心省力，维持车内稳定的温度。

3）电加热地板能给客室提供均匀热辐射。加热地板提供向上热辐射，客室中顶板提供向下的新风，从而形成有效的冷热自然对流，从而保证客室温度均匀，避免传统电加热器集中热辐射，造成局部冷热不均匀，消耗过多能量。

4）电加热地板能有效增加客室空间。由于地板内部集成加热功能，有效增加客室的使用面积，给乘客提供宽敞的空间。传统电阻加热一般固定在侧墙下部，乘客站立时需要与电加热器保持至少5cm左右的距离，使紧张的客室空间更加局促；而加热地板加热功能与地板集成，能有效节省电加热安装空间及乘客5cm安全距离。

5）电加热地板的使用，车内空间温度呈梯形均匀变化，能更好提高乘客舒适度。以整个加热地板为散热面向车内辐射热量，使得车内空间温度随着高度的增加呈梯度形式自下而上不断递减变化形式呈现下降趋势，地板表层温度稍高，头部温度稍低。按照中医“ 热从头生，寒从足入”的理论可知，脚底温暖，益于健康。人的脚底在达到一定温度时，能促进足部血液循环，从而改善全身血液循环，促进新陈代谢，提高人体免疫力，增强抵抗力，进而使人体舒适度达到最高；同时，电加热地板呈现的温度阶梯变化满足中医理论，给车内乘客以舒适感。

四、电加热地板材料导热性、膨胀系数对地板寿命的影响

对于轨道列车，电加热地板实际使用过程中，地板存在频繁的高低温变化，电加热地板反复的热胀冷缩与固定約束点之间存在应力，这会直接影响电加热地板的使用寿命。针对热胀冷缩的影响，如果有导热性能好，热膨胀系数小的地板核心材料，可以有效的降低电加热地板热胀冷缩对地板寿命的影响，同时地板实际使用过程中的固定更加有效。

五、加热地板应用前景分析

综上，电加热地板高效、节能、环保，能够有效改善车辆客室空间，保持客室室温均匀性，切实提高乘客乘坐的舒适度，具有较好的发展前景。目前电加热地板在国外双层车已经成功使用，在国内A型市域车上有成功应用案例。电加热地板对于铁路列车，尤其空间紧张的双层车、城际车及市域车具有很大的吸引力；如果能够找寻导热性能好，热膨胀系数小的地板核心材料，切实降低热胀冷缩对于地板的寿命影响，加热地板在动车组上会具有很大的应用潜力。

作者简介：曹安斌（1978-），男，汉族，工程师，本科，从事动车组内装设计工作。

郭立春（1970-），女，汉族，工程师，本科，从事动车组工艺工作。

（作者单位：青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司）