碳纖維發(fā)熱電纜地面輻射采暖應(yīng)用淺談

【摘要】環(huán)保節(jié)能是大勢所趨，環(huán)保節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品將日益普及，本文將碳纖維發(fā)熱電纜供暖與傳統(tǒng)的熱水供暖和金屬電纜電供暖進(jìn)行綜合比較，列舉碳纖維發(fā)熱電纜供暖的顯著優(yōu)點，希望與同行同仁共同探討綠色供熱方式，使環(huán)保技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用得以推動。

【關(guān)鍵詞】碳纖維發(fā)熱電纜；供熱方式綜合比較；顯著優(yōu)點；節(jié)能環(huán)保

什么是碳纖維？碳纖維：簡稱CF，是含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。以其優(yōu)異性能，被譽(yù)為材料界的“黑色黃金”。碳纖維材料是比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強(qiáng)度是鐵的20倍的材料，被《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《中國制造2025》列為重點新型材料。

碳纖維發(fā)熱電纜即為基于此種材料經(jīng)外包絕緣防水導(dǎo)熱材料而制成的可用于發(fā)熱的電纜。本文主要針對碳纖維發(fā)熱電纜在采暖供熱方面應(yīng)用進(jìn)行描述。

1、與傳統(tǒng)金屬電地?zé)釋Ρ?/p>

1.1顯著優(yōu)點一

眾所周知以往電地?zé)岙a(chǎn)品是通過傳統(tǒng)金屬電纜通電后發(fā)熱取得熱量，原理是電流通過有電阻的電纜產(chǎn)生的光電能量而發(fā)熱，過程中有75%電能轉(zhuǎn)化為熱能，能量損失25%，也就是說用戶采用金屬電纜采暖而承擔(dān)的電費中有四分之一是沒有熱能服務(wù)的。而采用碳纖維發(fā)熱電纜電地?zé)岵膳弘娔?8%以上轉(zhuǎn)化為熱能，碳纖維發(fā)熱電纜所接收的電能基本上在沒有什么損失的情況下全部被轉(zhuǎn)化為熱能。淺而易見，傳統(tǒng)金屬發(fā)熱電纜電熱轉(zhuǎn)化率低是沒有得到大范圍普及和應(yīng)用的重要原因。而采用碳纖維發(fā)熱電纜電熱轉(zhuǎn)化率高，居民利益得到充分保障，在達(dá)到同樣采暖效果體驗的情況下，用戶會少承擔(dān)1/4的采暖費用。

1.2顯著優(yōu)點二

傳統(tǒng)金屬電纜通電后將伴隨著電磁波產(chǎn)生，雖然雙導(dǎo)金屬電纜電磁波較小，但長期處于電磁輻射環(huán)境中，這對人體不利。碳纖維發(fā)熱電纜是非金屬材料，通電后的碳纖維中的碳分子做“布朗運(yùn)動”、無電磁輻射、穩(wěn)定無衰減，產(chǎn)生的是4-17μm紅外線，而不是電磁波，并且該波段紅外線對人體極為有益，在醫(yī)學(xué)上被稱為“生命之光”。常用來做人體理療效果非常理想。也可以說采用碳纖維發(fā)熱電纜的地?zé)岱块g本身自成一個紅外線理療室。另外，同等線功率碳纖維發(fā)熱電纜線通電表面溫度比金屬發(fā)熱電纜高3～6度、同等表面溫度每米線功率比金屬發(fā)熱電纜低3瓦，更節(jié)能；在市電220V電壓正常工作狀態(tài)下，即便是在水中人體觸碰通電碳絲也無任何感知，更安全。

2、與傳統(tǒng)低溫?zé)崴孛孑椛洳膳瘜Ρ?/p>

2.1顯著優(yōu)點一

目前，東北地區(qū)建筑采暖普遍采用鍋爐房—換熱站—居民地?zé)岬牡蜏責(zé)崴孛娣笤O(shè)采暖系統(tǒng)，高溫?zé)崴淮尉W(wǎng)系統(tǒng)、換熱站構(gòu)筑物及循環(huán)水泵補(bǔ)水泵等設(shè)備、低溫?zé)崴咧械蛥^(qū)二次網(wǎng)系統(tǒng)、樓體管井內(nèi)高、中、低區(qū)采暖立管等眾多組成，系統(tǒng)設(shè)備管道復(fù)雜，占用室內(nèi)外地上地下大量空間，資金投入較高；而且大量采暖系統(tǒng)用水將會以污染廢水形式出現(xiàn)，浪費水資源且排放后易對環(huán)境造成二次污染。以建筑面積30萬㎡小區(qū)為例，據(jù)測算單采暖系統(tǒng)這一項的相關(guān)投入（包含采暖入網(wǎng)費）就可達(dá)到4000多萬，此項費用完全可以用來填補(bǔ)采用碳纖維電采暖強(qiáng)電容量增加帶來的電纜成本增加而產(chǎn)生的費用，而且還會節(jié)省成本約1000余萬，并大量節(jié)省內(nèi)外空間。

2.2顯著優(yōu)點二

1）用戶體驗角度，城市集中供熱對居民來說當(dāng)采暖期前根據(jù)面積繳納固定的采暖費后，采暖期時間是固定的，采暖期前后非采暖時間段內(nèi)室溫較低時無法享受供暖服務(wù)，東北的居民常常有這樣的體會；同時供熱效果也是取決于供熱單位的運(yùn)行情況，室溫高可以調(diào)節(jié)閥門減少流量降溫，但室溫低時卻無法實現(xiàn)溫度的提升。整體來說采暖費用固定但享受的供熱服務(wù)卻十分被動、沒有選擇權(quán)。且水系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象不能避免，往往會造成一些不必要的損失。而采用碳纖維發(fā)熱電纜地面輻射采暖系統(tǒng)可完全實現(xiàn)無燃燒、安全環(huán)保、無時間限制自主供暖，整體及分室室溫控制，采暖費用自行控制，居民無需被室溫低所困擾。碳纖維發(fā)熱電纜本身的穩(wěn)定性杜絕了水采暖系統(tǒng)常出現(xiàn)的問題，同時建筑核心筒設(shè)計也減小了管道井規(guī)格，減少公攤面積。

2）用戶使用成本角度，以長春地區(qū)建筑面積100㎡住宅為例：采暖費收費標(biāo)準(zhǔn)為23元/㎡，業(yè)主需繳納采暖費2300元，為固定數(shù)額；戶內(nèi)實際使用面積約為80㎡，去除建筑內(nèi)墻等不能布線面積后約為65㎡，按熱負(fù)荷50w/㎡計算，采暖熱負(fù)荷共計65㎡*50W/㎡=3.25KW。常用24K碳纖維發(fā)熱電纜發(fā)熱量為16W/m，共需發(fā)熱電纜200m，以每組發(fā)熱電纜發(fā)熱功率240W、 15m長計算，共需14組，電功率3.5KW。以24小時加熱計算3.5KW*12h*0.562元（峰時電價）+3.5KW*12h*0.329元（谷時電價）=37元/d，采暖季180d*37元/d=6660元。數(shù)值上看電采暖費用較高，但實際運(yùn)行情況是：電采暖無需24小時全天候加熱，一般采暖供熱只需每天運(yùn)行6-9個小時即可滿足室內(nèi)供暖溫度需求，每天按加熱8小時計算，電采暖運(yùn)行費用在2220元左右。若合理配套蓄電池采用谷時（21：00-次日8：00）進(jìn)行蓄電，峰時（21：00-次日8：00）利用蓄電池給電采暖供電則運(yùn)行費用更低，約為1700元。基本與集中供熱采暖費用持平或更省，同時業(yè)主會享受更高的自由度和舒適性。

2.3顯著優(yōu)點三

低溫?zé)崴孛孑椛洳膳到y(tǒng)中使用的管材中除PPR、PERT等塑料管材能夠長期使用外（按供熱水質(zhì)塑料管也需定期清洗，清洗周期2年左右），系統(tǒng)中其他鋼管等隨著使用年限的增加，會漸漸被銹蝕失去其使用功能，平均周期在12-15年左右，在住宅樓50年使用年限中平均更換次數(shù)為3.3-4.2次。碳纖維發(fā)熱電纜以碳為發(fā)熱體，穩(wěn)定、壽命長 、耐腐蝕、不衰減、不氧化，壽命可以保證在50年以上。即便碳纖維地?zé)峁╇娊饘匐娎|設(shè)計使用壽命是20年（實際使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值），金屬電纜更換次數(shù)也僅為2.5次，減少了更換成本和金屬管道的維護(hù)維修成本。

結(jié)語：

綜上所述碳纖維發(fā)熱電纜在民用采暖供熱的應(yīng)用更具備科學(xué)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性，是全面取代傳統(tǒng)熱水采暖和金屬電纜采暖的最佳選擇，在倡導(dǎo)環(huán)保節(jié)能的今天應(yīng)大力推動該項技術(shù)的全面應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》

作者簡介：

孫宗偉（1978.10.13），男，籍貫：吉林省長春市，畢業(yè)院校：長春工程學(xué)院，民族：漢族，研究方向：建筑環(huán)境與設(shè)備。