[摘 要]近年来碳纤维以其优异的热力学性能在供暖方面得到了极大应用，本文探讨优先利用谷电、平电为建筑为供暖，在保障供暖舒适性的情况下，合理减少峰电供暖的运行方式。以此达到降低运行费用的目的。

[关键词]峰谷电价 碳纤维采暖 智能分时控制 间断性加热

中图分类号：TU832.16 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0150-01

碳纤维是一种纤维状碳材料，强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、热力学性能十分优异的新型材料。

目前，碳纤维在替代采暖材料核心发热体上有良好的应用。在德国、日本等发达国家很多节能采暖设备的核心发热体已逐步升级到碳纤维材料。碳纤维材料在采暖方面的应用主要利用了材料的耐腐蚀并抗氧化，高稳定性，寿命更长，热换率高达98%以上等特点。有着金属、PTC等电热体不可比拟的优势。

一、碳纤维采暖的原理及主要特点

碳纤维采暖是利用电力通过碳纤维分子活动振荡做布朗运动取得热量。这种取暖方式充分利用了热量的三种传播方式，即：热传导，热对流和热辐射。其主要特点有：

1、升温迅速，电热转换效率达98% 以上，省电节能。2、远红外辐射率高，8—15μm 远红外低温辐射对人体有益。3、化学性能稳定，发热体抗氧化性能好，不易老化，经久耐用。4、电阻值稳定，发热均匀，发热温度、发热能量可随电线长度、电压进行调节控制；断线不起弧，有效杜绝火灾的发生。5、抗拉强度高。在相同的电流负荷面积下，碳纤维的强度比金属丝高6—10倍；重量轻，有效减轻构件重量，从而提高了构件技术性能。6、使用寿命长。

二、碳纤维采暖的节能性

以山东某公建项目为例，对碳纤维采暖方式的节能性进行介绍和测算，本项目供暖建筑面积为6905.87㎡，现利用碳纤维采暖为建筑提供冬季热源。

1、方案设计依据

1.1 负荷参数 按敷设面积85w/m2计算，碳纤维采暖总功率为：267.72kw。

1.2 使用时间 本项目冬季供暖时间为130天（11月10日至次年3月20日）。

1.3 电价政策 山东冬季电价政策如下：

高峰时段（8h）8：30-11：30，16：00-21：00，电价为1.1744元/度；平电时段（8h）7：00-8：30，11：30-16：00，21：00-23：00，0.7829元/度；低谷时段（8h）23：00-次日7：00，0.3915元/度.

效益分析按照高峰、低谷、平段电价及不同负荷情况运行的天数进行计算。

2、采暖费用分析

2.1按照峰谷电价政策制定运行方案

根据当地气候特点，划分下列四个供暖阶段

（1）室外温度在-10℃以下，约10天，碳纤维运行时间为5.5h

（2）室外温度在-10℃～-5℃，约35天，碳纤维运行时间为4.5h

（3）室外温度在-5℃～0℃，约55天，碳纤维运行时间为3.5h

（4）室外温度在0℃以上，约30天，碳纤维运行时间为2.5h

整个采暖季平均每天运行4.3h。碳纤维采暖为间断性加热，温度设定好后，有1～9℃的温控容差（可调节），不会频繁启动。按照合理避峰原则，制定各供暖阶段的运行方案：

5：00～7：00为谷电时段，最大程度为建筑升温；7：00～8：30为平电时段，继续为建筑物升温；8：30～11：30为峰电时段，保障室温良好的情况下，减少开启时间；11：30～16：00为平电时段，维持室温；16：00～23：00为峰电、平电时段，考虑到夜间公建建筑使用情况，设为防冻模式，可不开启；23：00～次日5：00为谷电时段，利用谷电维持室温至15℃。

2.2各供暖阶段的运行时间分布

（1）室外温度≦-10℃时，碳纤维采暖的运行时间分布

5：00～7：00，设定温度为20℃，运行2h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行1h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行1.5h；每天共运行5.5h。

（2）室外温度-10～-5℃时，碳纤维采暖的运行时间分布

5：00～7：00，设定温度为20℃，运行2h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行0.5h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行1h。每天共计运行4.5h

（3）室外温度-5～0℃时，碳纤维采暖的运行时间分布

5：00～7：00，设定温度为20℃，运行1.5h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行0h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行1h。每天共计运行3.5h

（4）室外温度≥0℃时，碳纤维采暖的运行时间分布

5：00～7：00，设定温度为20℃，运行1h；7：00～8：30，设定温度为20℃，运行0h；8：30～11：30，设定温度为18℃，运行0.5h；11：30～16：00，设定温度为18℃，运行0.5h；16：00～23：00，设定温度为5℃，不运行（防冻模式）；23：00～次日5：00，设定温度为15℃，运行0.5h。每天共计运行2.5h。

2.3碳纤维采暖运行费用

（1）室外温度在-10℃以下，约10天，运行费用为0.84万元；（2）室外温度在-10℃～-5℃，约35天，运行费用为2.38万元；（3）室外温度在-5℃～0℃，约55天，运行费用为2.88万元；（4）室外温度在0℃以上，约30天，运行费用为1.26万元.

整个冬季碳纤维采暖共运行130天，运行费用为：7.36万元，折合18.50元/（采暖季*平方米）.

若采用市政供暖，供暖费用为：14.68万元，折合35.94元/（采暖季*平方米）。合理应用碳纤维采暖每年可比市政供暖节约7.32万元，减少了近50%的运行费用，极大地降低了冬季采暖成本。

四、碳纤维采暖造价分析

地暖造价包括：发热主线、挤塑板、主线连接线、钢丝网、铝箔反射膜、裸铜接地线、温控器等的主辅材料费、人工费、杂费、管理费、税金等。合计碳纤维采暖每平米造价约为：116.1元/平米，总造价为 ：46.20万元

若采用市政供暖，其造价包括：市政供暖管网的建设配套费（55元/平米）、供热机房建设、水地暖敷设、辅材费、人工费、税金等。合计市政供暖每平米造价为150.8元/平米，总造价约为60万元。采用碳纤维采暖可减少初投资13.8万元。

五、结论

综上所述，碳纤维采暖较市政供暖可节约大量初投资和运行费用。碳纤维智能采暖系统可自主控制，集中控制实现分层、分户计量。温控器可智能编程，划时段分区域按需供热。可见，碳纤维采暖的分时控制特点与峰谷电价政策可有效结合，在不影响供暖效果的情况下减少峰电运行时间，合理降低采暖费用。

参考文献

[1]王春萌；张大鹏；；碳纤维发热装置控制系统的设计[J]；农业网络信息；2013年01期

[2]付玉；碳晶电热板用于室内局部辐射采暖的研究[D]；哈尔滨工业大学；2011年

作者简介：

泥振，男， 1986年8月出生，2009年毕业于中国石油大学（华东），本科，工作单位：山能置业华新房地产公司，助理工程师。