文/孫宗偉 吉林省力天機電設備有限公司 吉林長春 130000

什么是碳纖維？碳纖維：簡稱CF，是含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。以其優(yōu)異性能，被譽為材料界的“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用進行描述。

1、與傳統(tǒng)金屬電地熱對比

1.1 顯著優(yōu)點一

眾所周知以往電地熱產(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的電費中有四分之一是沒有熱能服務的。而采用碳纖維發(fā)熱電纜電地熱采暖：電能98%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，在達到同樣采暖效果體驗的情況下，用戶會少承擔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)熱電纜的地熱房間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)低溫熱水地面輻射采暖對比

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—居民地熱的低溫熱水地面敷設采暖系統(tǒng)，高溫熱水一次網(wǎng)系統(tǒng)、換熱站構(gòu)筑物及循環(huán)水泵補水泵等設備、低溫熱水高中低區(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)設備管道復雜，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m2小區(qū)為例，據(jù)測算單采暖系統(tǒng)這一項的相關投入（包含采暖入網(wǎng)費）就可達到4000多萬，此項費用完全可以用來填補采用碳纖維電采暖強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，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100m2住宅為例：采暖費收費標準為23元/m2，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80m2，去除建筑內(nèi)墻等不能布線面積后約為65m2，按熱負荷50w/m2計算，采暖熱負荷共計65m2＊50W/m2=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）進行蓄電，峰時（21：00-次日8：00）利用蓄電池給電采暖供電則運行費用更低，約為1700元?；九c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

低溫熱水地面輻射采暖系統(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。即便碳纖維地熱供電金屬電纜設計使用壽命是20年（實際使用壽命遠遠大于此值），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用更具備科學性、合理性和經(jīng)濟性，是全面取代傳統(tǒng)熱水采暖和金屬電纜采暖的最佳選擇，在倡導環(huán)保節(jié)能的今天應大力推動該項技術的全面應用。