碳纤维电地暖系统在绿色节能建筑中的应用探讨

碳纤维电地暖系统在绿色节能建筑中的应用探讨

近年来随着国家对环境保护及治理的重视提高，针对于公用建筑及民用建筑，国家相应出台了政策及法规，要求各地建筑部门及开发商大力推广绿色节

能建筑，即在全寿命期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐

共生的建筑。在这种背景下，碳纤维电地暖系统作为环保节能的绿色采暖产品

更加受到人们的关注。

一、碳纤维电地暖系统性能特点

碳纤维是一种具有导电性、强度大、密度小、耐腐蚀、耐高温的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料，可以代替铝合金等金属制成推力大、噪音小、低耗能的航空飞机，广泛应用于航空航天领域。用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料具有优良的电学、热学和力学性能，用它们代替钢材

和合金，在化工、机电及航空航天领域都有着广泛的应用。

在采暖领域使用的碳纤维电热转换率高达98%以上，是一种节能、环保、安全的新型加热材料，被国家节能大纲列为推荐的节能材料之一。作为电热体，有着金属、PTC等发热体所不可比拟的诸多优异性能。同样，碳纤维电地暖系

统也具备以下优势：升温迅速；电热转换效率高，节省电能；环保，整个加热

过程中无声、无光、无任何污染物排放；抗拉强度高，重量轻；化学性能稳定，使用寿命长；碳纤维加热时大量释放远红外，远红外具有理疗保健的作用。

二、碳纤维电地暖系统工作原理

碳纤维电地暖是大量的碳纤维晶体在电场作用下，能够相互摩擦、振荡，晶体

在电场作用下作“布朗运动”，并产生大量的热量。从而实现“电能一热能”

的转换。大量的实验数据证实，碳纤维晶体的电一热转换效率达到了98%以上，比常用的镍铬合金等电热丝高出20%以上。

三、碳纤维电地暖系统能效分析

当室内风速小于0.05m/s时，平均辐射温度变化1℃对人体热感觉的影响

基本相同，由于碳纤维电地暖所产生的远红外平均辐射温度较高，而且室内沿

高度方向向上温度分布均匀，温度梯度小，人处于加热区内，而散热器供暖温

度最高区位于墙体上，使用对流加热原理，温度梯度大，当人的感觉温度相同

时，碳纤维电地暖供暖房间的室内空气平均温度要低于对流供暖房间的空气温度，降低房间热负荷。在等效热舒适条件下，碳纤维电地暖辐射采暖的室内计算温度可比传统对流散热器供暖系统低2～3℃。

四、碳纤维电地暖与燃气壁挂炉对比分析

燃气壁挂炉

原理：通常是在厨房或阳台上安装壁挂炉，由壁挂炉燃烧天燃气再把自来水加热达到供暖的目的。

优点：

1、采暖时间自由设定，每个房间温度能在一个范围内调节。

2、有些采暖炉可以同时提供生活热水。

缺点：

1、为确保生活用气，新增住宅小区没有配置燃气供暖的管道容量。

2、采暖炉使用寿命为6-8年左右，更新费用要由业主承担。

3、家中无人时，需保留4度左右的低温运行（防冻）。

4、热泵经常启动及火焰燃烧噪音较大，存在一定空气污染问题。

5、占用套内面积，影响美观。

费用：以100平米居室为例，室温保持在18度左右，平均1小时1.5个字按2.4元计算，一个采暖季约需支付3300元。

智能碳纤维电地暖系统

原理：以电为能源，主要用发热电缆加热地面向室内供暖。

优点：

1、地面温度均匀，室温自下而上递减，舒适度高，没有传统采暖的燥热感

2、空气对流减弱，有较好的空气洁净度，无污染，无噪音。

3、与其他采暖方式相比，较为节能，节能幅度约为10%-20%。

4、使用简便无须维护，分户分室智能化控制，温度、时间、费用由自己决定。

5、户内无暖气片，使用面积可增加2-3%，便于装修和摆放家具。

6、产品与建筑同寿命，耐用50年以上，终身免维护，节约使用成本。

7、配

有智能化温控器，可根据作息时间设置升降温时间及温度。

8、彻底解决了集中供暖收费难问题，在投资造价和运行费用上具备很好可比性。缺点：不能同时供应热水。

费用：以100平方计算平均13-25元/平方，一个采暖季需付1200-2250元。五、碳纤维电地暖铺装示意图

六、结语

由于碳纤维电暖在达到人体舒适温度时，室内平均温度较传统采暖平均温

度要低1-2℃，而且没有明显的空气对流，可以减少人体的辐射散热，因而舒

适等级更高。其次是低能耗，碳纤维电地暖系统有一套使用极期方便的智能温控系统，人们可根据需要的采暖温度进行分室、分时段调节，使室内温度在用户的精确控制之中。在外墙保温良好的绿色建筑中应用，室温18～20℃的情况下，冬季每天平均实际工作时间可控制在3-6小时，非常节能省电，并且可以利用国家推行的峰谷电价优惠政策，利用晚间在“谷”价期间运行，把不能储存的电力转化成热能在房间储存起来，因而可以达到移峰填谷的作用。用户可以大量减少使用费用。这些对于国家、开发商和用户来说，都是一个不错的优势，并增加楼房卖点。

济南帝隆碳纤维应用技术开发有限公司

2017.9.15