I. Karakteristike materijala i efikasnost toplotne provodljivosti
Osnovna prednost grafenskih cijevi za podno grijanje leži u njihovoj materijalnoj strukturi nanorazmjera. Toplotna provodljivost grafena je čak 5300 W/(m·K), što je više od 10 puta više od bakra. Ovo omogućava brzo prenošenje toplote bez ikakvih gubitaka. U praktičnim primenama, cevi za podno grejanje od grafena mogu postići ravnomerno grejanje tla u roku od 3-5 minuta nakon uključivanja, a efikasnost toplotnog zračenja je preko 30% veća od one kod tradicionalnih sistema za grejanje vode. Njegova jedinstvena karakteristika "planarnog grijanja" izbjegava lokalni problem pregrijavanja uzrokovan "linearnim prijenosom topline" tradicionalnih cijevi.
PERT cijev za podno grijanje (polietilen otporan na-temperaturu) oslanja se na prijenos topline kroz cirkulaciju tople vode, sa toplotnom provodljivošću od samo 0,4 W/(m·K). Iako se ujednačenost odvođenja toplote može poboljšati povećanjem gustine cevi (obično na razmaku od 15-20 cm), sistem treba da prethodno zagreje vodu do zadate temperature, što obično traje 1-2 sata. Eksperimentalni podaci iz Zhihu kolone pokazuju da je pod istom snagom površinska temperatura grafenskog podnog grijanja 3-5 stepeni viša od temperature PERT sistema.
II. Trajnost i troškovi održavanja
Materijal PERT cijevi pokazuje izvanrednu otpornost na visoke-temperature, sposoban je raditi na dugotrajnoj-temperaturi od 60 stepeni i izdržati do 90 stepeni u kratkim periodima. Njegova molekularna struktura je vrlo stabilna i ima odličnu otpornost na puzanje. Projektovani vijek trajanja obično prelazi 50 godina. Međutim, sistem ima dva potencijalna rizika: prvo, verovatnoću curenja spojeva cevovoda (godišnja stopa kvarova oko 0,3%), i drugo, potrebu za redovnim čišćenjem kamenca, uz stručno održavanje koje je potrebno svake 2-3 godine u područjima sa tvrdom vodom.
Grafensko podno grijanje ima potpuno zatvoreno kolo i nema pokretnih dijelova. Teoretski vijek trajanja je u skladu sa životnim vijekom zgrade (više od 30 godina). Njegova kristalna struktura ugljenika ne pokazuje degradaciju performansi ispod 200 stepeni, ali treba obratiti pažnju na pitanje elektromagnetne zaštite u praktičnim primenama. Neki rani proizvodi imali su slučajeve lokalnog pregrijavanja što je dovelo do starenja materijala za enkapsulaciju. Posljednjih godina ovo je značajno poboljšano tehnologijom višeslojnog premaza.
III. Potrošnja energije i ekonomsko poređenje
Sa stanovišta troškova instalacije, PERT sistem ima značajnu cjenovnu prednost. Cijena postavljanja sistema u običnu rezidenciju od 100-kvadratnih metara je približno 15,000 - 20,000 juana, dok grafensko podno grijanje, zbog složenog materijala i procesa, košta oko 25,000 - 35},000 juana za istu površinu. Međutim, razlika u potrošnji energije na duži rok je izuzetna:
- Kada se PERT sistem oslanja na plinski kotao, cijena po kvadratnom metru za grijnu sezonu je približno 25 - 35 juana.
- Grafensko podno grijanje koristi inteligentnu-kontrolisanu regulaciju temperature, a potrošnja energije se može smanjiti na 15 - 20 juana po kvadratnom metru. Ako se kombinuje sa fotonaponskom proizvodnjom energije, može se dodatno smanjiti.
IV. Primjenjivi scenariji i posebni zahtjevi
PERT sistem podnog grijanja je pogodniji za:
1. Velike-nekretnine koje zahtijevaju kontinuirano grijanje (preko 120 kvadratnih metara)
2. Projekti renoviranja koji već imaju instaliran plinski kotao
3. Posebne lokacije sa elektromagnetskom osjetljivošću (kao što su medicinske ustanove)
Grafensko podno grijanje ima sljedeće prednosti u sljedećim scenarijima:
1. Povremeno grijanje u malim-prostorijama (može se brzo uključiti i isključiti)
2. Stanovi sa ograničenom visinom plafona (debljina polaganja je samo 3mm u odnosu na 8cm PERT)
3. Sistemi pametne kuće koji zahtijevaju preciznu kontrolu temperature.
