短碳纖維遠紅外低溫輻射電熱供暖系統技術經濟論證

遠紅外短碳纖維低溫輻射供暖系統，是以電力為能源，以短碳纖維為發熱體，通過遠紅外輻射的新型低溫加溫、供暖、保溫方式。以高效、環保、經濟、安全、個性化、長壽命、免維修等優良性能，將新技術實實在在地應用與人們日常生活中，改變人們傳統的采暖觀念，導致供暖技術發生革命性轉變。

1 技術論證

短碳纖維低溫輻射電熱供暖系統是根據碳纖維具有高壓強度、高壓模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱、熱膨脹系數小等一系列優良性能，將其開發成高新技術產品。其民用產品短碳纖維低溫輻射電熱毯和經濟效益，成為將碳纖維材料的諸多特性應用于發熱體制品種的成功范例。

1.1碳纖維發熱體的特征

碳纖維材料現已被廣泛應用于航天、航空、機械制造、石油化工等新技術及日常生活各個領域，由于它的優良性能，廣泛的應用領域和廣闊的發展前景，被人們稱為第三代工業材料。碳纖維作為發熱材料，自120年前愛迪生用天然纖維加工制成碳絲，使碳絲燈泡亮起，人們就開始了研究，但真正意義上的工業化研究與生產時自上世紀50年代開始的，并且用途不斷擴大，產量逐年遞增。

碳纖維是由原絲經處理而成的，目前國內生產的處理方法主要有硝酸法、硫氰酸那法、亞礬一步法三種，各有優缺點。此外，碳纖維的質量與原材料的質量直接相關。制備后的碳纖維材料方法熱體按工藝和用途的不同，可加工成繩、帶、片、布、網等形狀以適應各種需要。

（1）碳纖維的熱傳遞特性

熱的傳遞通常有三種方式：熱傳導、熱輻射、熱對流。碳纖維屬于非金屬固體材料。是非金屬材料中導熱、導電性最好的物質。固體材料中的導熱載體分為三類，即電子、聲子和光子。金屬材料的導熱傳遞，主要是靠自由電子，而碳纖維材料的導熱傳遞主要依靠晶格振動，晶格振動的實質是微觀粒子的熱運動，它符合量子力學的規律。

碳纖維的熱傳導性和熱輻射性能相當好，它可避免積蓄熱和過熱現象的發生。因此，該材料的使用壽命長，電熱轉換效率高，是制造發熱體的理想材料。

（2）碳纖維發熱元件的特點

●耐熱性能好，最高可用于3000℃高溫；

●抗熱沖擊性好，熱導率高，熱膨脹系數小；

●機械強度高，具有強度隨溫度上升而有所增加的特性；

●可加工性好，可按設計要求加工成各種幾何形狀；

●化學穩定性較高，具有一定耐酸堿性；

●輻射能較大，導熱系數較高；

●具有優異的導電及熱輻射性能，特別是紅外輻射。

1.2結構特征

短碳纖維低溫輻射電熱系統一般有電熱板、溫控器、電源線構成。其核心部分電熱板是以短碳纖維為發熱體，添加遠紅外發射劑，以特殊工藝合成核心加熱元件，然后在高真空狀態下壓封于絕緣樹脂膜內制成成品。以民用采暖電熱板為例，它具有恒溫可調，單室可控、經濟、舒適、壽命長、安全可靠且免維護等特點。

1.3電熱板發熱的基本原理

在電引發激勵的條件下，熱組件通過晶格振動產生熱效應。微觀粒子在熱組件中作高速運動。在其不規則的導體面上產生“布朗運動”，由于大量電子不斷進入激勵，微觀粒子不斷撞擊、摩擦產生熱能，即電能轉化為熱能穿透介質釋放能量。整個過程無聲、無光、無污染，輸電轉換率100%。這是該產品的主要特征。與其它靠電阻發熱的產品工作原理完全不同。

1.4產品特性

（1）效率較高：本產品元件材料是雙面傳導輻射散熱，其工作環境中的空氣同步升溫，上下空間溫差為零，節省電力、節省時間。

（2）溫度可調可控：本產品可在獨立空間配備溫度控制開關，使其供暖系統可以根據實際需要工作，解決了傳統功能暖系統不能自動控制溫度，不能根據系統內部局部需要任意調節，使供暖系統能夠滿足個性化需要。

（3）安全性能高：本產品絕緣防水、阻燃，碳纖維發熱體機械度高，康點沖擊性好，擊穿強度超過3.75KV，故不漏電、斷電，不易損壞，耐酸、堿、鹽，不腐蝕變質、不氧化、免維修，使用壽命30年。

（4）節能環保：由于本產品采用清潔能源，加之特殊的能量轉換方式，故在運行中無聲、光、電磁及其他污染，可以緩解城市空氣污染、缺水等現實問題。

（5）供熱效果好：本產品以直接方式供熱，升溫快、效果好、溫度均衡，室內使用時柔和無干燥感。

2 市場前景分析

短碳纖維遠紅外線低溫輻射電熱供暖系統作為一項具有高科技含量的新產品剛剛進入市場，雖然人們對它的認識要有一個過程，但它特有的高效、節能、無聲、光、電磁及其他污染、安全方便、智能溫控等優點已顯現出來，并受到業內人士的關注。

2.1各種采暖系統是經濟性比較分析

（1）電熱板供暖系統的初投資低于表內所供其他系統，與燃煤鍋爐、燃油鍋爐及城市熱源供暖的初投資相當，比壁掛式燃氣爐采暖的初投資低45%，是電熱膜供暖初投資的一半。

（2）電熱供暖系統的每平方米運行費用大大低于表內所列其他供暖方式，比燃煤鍋爐、市熱源供暖略高，是燃油鍋爐供暖、壁掛式燃氣分戶供暖的66.67%。

（3）電熱采暖的種類及相互比較

電熱供暖系統是將電能直接轉化成熱能。與常規散熱器供暖系統相比，最大的優點是自身幾乎沒有熱損失，且溫度控制裝置可以做到系統獨立智能控制，易于實現按需供暖、按表計量，并且不占用室內建筑面積和使用空間。目前，各種電熱供暖系統有如下幾種：電熱板供暖系統、腳踏板式電暖器、低溫輻射電熱膜、低溫電纜輻射采暖系統等。

2.2電熱板與其它電熱產品比較分析

電熱板產品與其它電熱采暖系統相比較，具有熱轉換率高，升溫時間短，初投資成本較低、運行費用較低、易于安裝、不影響裝飾裝修、較安全等特點。由于電熱膜的市場占有率較大，又與電熱板具有可比性，下面僅與低溫輻射電熱膜相比較。由于安裝于墻體表面，直接與空氣接觸，通過實地檢測，可使室內較快升溫。

2.3政策方面分析

（1）隨著我國加入WTO和申辦2008奧運會的成功，國家加大環保投入力度，鼓勵發展使用清潔能源，并不斷出臺相應政策。作為清潔能源的電力業受惠其中，電熱供暖系統構成幾乎全部運行成本是電力，其隨著國家鼓勵用電優惠政策出臺和電力市場競爭直接導致電價下調，從而刺激該產品市場份額擴大。

（2）環境保護的直接需求也呼喚該產品進入市場。只要該產品能在一次性投資上保持一個合理的價位，環保部門也會起到推廣作用。