內(nèi)蒙碳纖維發(fā)熱線可行性研究報(bào)告報(bào)告

1、-. z.碳纖維發(fā)熱線地面輻射采暖可行性研究報(bào)告建研節(jié)能設(shè)備2013-7-15一、研究背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提升，人們的生活水平也隨之提升。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)人居環(huán)境的要求已不僅要滿足基本的生活條件，而且要求創(chuàng)造舒適、安逸的人居環(huán)境，對(duì)室環(huán)境提出更高的要求，要求室環(huán)境滿足溫度、濕度、室風(fēng)速、污染物濃度等要求控制在一定圍之，室環(huán)境的這一要求就需要應(yīng)用暖通空調(diào)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。而國(guó)供暖系統(tǒng)大多數(shù)使用是以燃料鍋爐作熱源，生產(chǎn)低溫?zé)崴?，通過(guò)室外管網(wǎng)輸送至室散熱設(shè)備，形成采暖系統(tǒng)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)越來(lái)越暴露出一些弊端，如環(huán)境污染、鍋爐及外網(wǎng)占地、噪音、收費(fèi)難

2、及難以克服的系統(tǒng)失調(diào)等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)暖通空調(diào)設(shè)備的改進(jìn)研制以及新產(chǎn)品的研發(fā)來(lái)解決這些問(wèn)題是一種很重要的途徑。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，一種應(yīng)用現(xiàn)代宇航技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出來(lái)的高效電熱轉(zhuǎn)換材料碳纖維發(fā)熱材料，開(kāi)始被應(yīng)用于供暖系統(tǒng)。碳纖維采暖方式主要有：碳纖維電熱板、碳纖維電熱線、碳纖維壁畫(huà)、碳纖維衣服等。碳纖維電熱地板采暖系統(tǒng)就是碳纖維電熱板直接鋪設(shè)于地板表面的采暖系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)的表面或者鋪設(shè)木制地板、地毯等裝飾品，或者不用裝飾，就能夠應(yīng)用于采暖的供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)是以碳纖維為發(fā)熱材料，將熱量釋放出來(lái)，熱量直接通過(guò)表面散出來(lái)，或者通過(guò)木地板、地毯達(dá)到地板表面，然后以整個(gè)地板表面為散熱面與室環(huán)

3、境通過(guò)輻射和對(duì)流兩種傳熱方式來(lái)實(shí)現(xiàn)熱交換，其中輻射換熱占有相當(dāng)比重，從而達(dá)到采暖目的。與常規(guī)的以對(duì)流散熱為主的散熱器供暖相比，以碳纖維為發(fā)熱體的地板輻射供暖系統(tǒng)具有室溫度分布均勻、舒適性好、干凈衛(wèi)生、節(jié)約能源和計(jì)量方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，符合環(huán)保、能源的發(fā)展方向，是國(guó)際上公認(rèn)的先進(jìn)取暖方式，被譽(yù)為綠色供暖革命”。碳纖維具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗氧化（300下可長(zhǎng)期使用），質(zhì)輕、直徑細(xì)（7m），電阻溫度系數(shù)小，電熱性能穩(wěn)定，遠(yuǎn)紅外輻射，屏蔽或阻尼電磁波干擾等特點(diǎn)。其碳纖維與植物纖維均勻混合制成碳纖維紙，易于工業(yè)化規(guī)模成產(chǎn)，已在導(dǎo)電發(fā)熱材料中得到廣泛應(yīng)用。以碳纖維材料生產(chǎn)的面狀發(fā)熱體，具有大面積均勻發(fā)熱和散熱、電

4、熱轉(zhuǎn)換效率高、遠(yuǎn)紅外輻射及顯著節(jié)能等特點(diǎn)。二、我暖發(fā)展現(xiàn)狀2.1 城市環(huán)境保護(hù)的壓力越來(lái)越高我國(guó)能源的構(gòu)成狀況決定了長(zhǎng)期以來(lái)一直把煤炭作為主要能源，煤炭在一次能源中的比例約占了70以上。長(zhǎng)期以煤炭作為主要能源對(duì)我國(guó)的大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，資料顯示，90的SO2、70的TSP、60的NO*、85的CO2均來(lái)自于煤炭燃燒。雖然我國(guó)制定的空氣環(huán)境二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的同類標(biāo)準(zhǔn)，但是實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，我國(guó)絕大多數(shù)城市仍然難以達(dá)到此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。特別是對(duì)北方城市來(lái)說(shuō)，在采暖季更是大大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的好幾倍?？梢哉f(shuō)城市空氣環(huán)境問(wèn)題與我國(guó)城市采暖還主要依靠煤炭直接燃燒、絕大多數(shù)燃煤采暖系統(tǒng)管理運(yùn)行水平低下、除塵

5、消煙設(shè)施未能很好地運(yùn)行等因素息息相關(guān)。2.2 城市能源結(jié)構(gòu)正在進(jìn)行調(diào)整面對(duì)改善環(huán)境的壓力，我國(guó)正在規(guī)劃改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，計(jì)劃到2012年使我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比重降到60以下，天然氣的比重上升到8左右，其中增加的清潔燃料部分將主要用于大型、特大型城市的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，改善這些城市環(huán)境日益惡化的狀況，增強(qiáng)其可持續(xù)發(fā)展的能力。我國(guó)的電力供應(yīng)也已基本上扭轉(zhuǎn)了建國(guó)以來(lái)一直供不應(yīng)求、嚴(yán)重阻礙工農(nóng)業(yè)發(fā)展的局面。電力供需總量差不多平衡，但是突出的問(wèn)題是電力負(fù)荷峰谷差較大。雖然長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種局面會(huì)很快地消失，但是近期以來(lái)，為了優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行、保證安全供電，現(xiàn)階段對(duì)電力負(fù)荷削峰填谷還是比較重

6、要的。城市能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和能源供應(yīng)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)背景，使得采暖用能系統(tǒng)的選擇趨于多元化，從而使得優(yōu)化整個(gè)城市的采暖能源系統(tǒng)成為可能。2.3經(jīng)濟(jì)體制改革的深化迫切要求改革舊的供熱體制我國(guó)的經(jīng)濟(jì)體制正在向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制過(guò)渡，住房已經(jīng)從實(shí)物分配變?yōu)樯唐坟泿呕峙洌纱藰O大的刺激了我國(guó)的房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使之成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一只重要的帶動(dòng)力量。而與此相應(yīng)的采暖供熱制度卻一直沿用過(guò)去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)下的福利體制，供熱企業(yè)的采暖費(fèi)收繳比較困難，絕大多數(shù)供熱企業(yè)面臨困境，與房地產(chǎn)業(yè)的興旺發(fā)展形成了鮮明的對(duì)比。長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)家對(duì)采暖采取的暗補(bǔ)政策已經(jīng)與我國(guó)進(jìn)一步深化經(jīng)濟(jì)體制改革的要求不相適應(yīng)。供熱體制的改革，必然首先要求對(duì)

7、計(jì)量方式進(jìn)行改革，即改變過(guò)去供熱按面積收費(fèi)的大鍋飯”方法，改為按熱計(jì)量收費(fèi)。這就使得在評(píng)價(jià)與選擇采暖方式時(shí)，其熱計(jì)量實(shí)現(xiàn)的可能性與方便性相比以前占有更為重要的地位。2.4建筑節(jié)能的更高要求隨著我國(guó)建筑業(yè)的飛速發(fā)展，建筑能耗占總能耗的比重越來(lái)越大，已經(jīng)達(dá)到27。其中約有55為采暖能耗，是建筑能耗的最主要部分，也是浪費(fèi)最為嚴(yán)重和節(jié)能潛力最大的部分。鑒于此，選用推廣最優(yōu)化的采暖方式、對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行有效地管理、執(zhí)行合理的相關(guān)政策等來(lái)降低采暖能耗，對(duì)建筑節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至為關(guān)鍵。我國(guó)的建筑節(jié)能程度相比發(fā)達(dá)國(guó)家還很低，但是這也從另一方面說(shuō)明我國(guó)存在巨大的節(jié)能潛力，現(xiàn)階段節(jié)能的邊際成本還是比較低的，值得投入。

8、2.5多種采暖方式的出現(xiàn)隨著城市能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)調(diào)整、采暖制度改革、建筑節(jié)能等因素的要求，現(xiàn)在出現(xiàn)了多種多樣的采暖方式。如以燃?xì)鉃槟茉吹牟膳绞?，包括燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)、大型燃?xì)忮仩t房集中供熱、小型模塊化單棟建筑或單元式燃?xì)夤帷⒎謶羧細(xì)鉅t供熱等；以燃油為能源的采暖方式，包括大中型燃油鍋爐房集中供熱、商業(yè)建筑中的直燃機(jī)等；以電為能源的供熱方式，主要有直接電熱方式（包括電暖氣與電熱板采暖）和風(fēng)冷熱泵、集中和分戶水源熱泵、地源熱泵等熱泵采暖方式。多種采暖方式的出現(xiàn)，為人們進(jìn)行最優(yōu)化、最適宜地采暖方式地選擇提供了可能。綜合上述的各種背景情況，現(xiàn)在的采暖方式已經(jīng)不僅僅局限于兩三種，而是有很多種選擇；選擇時(shí)要

9、考慮的因素也越來(lái)越多，如環(huán)保能源方面、投資方面、運(yùn)行管理方面、舒適程度等等?，F(xiàn)在我國(guó)正處在基本建設(shè)加速發(fā)展的時(shí)期，許多城市迫于環(huán)境保護(hù)的壓力急需在各種采暖方式中做出選擇。而各種采暖方式在初投資、運(yùn)行費(fèi)用、環(huán)境影響、安全性、舒適性等上的綜合評(píng)判尚無(wú)定論，存在很大的爭(zhēng)議。建筑節(jié)能是關(guān)乎可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略性舉措。為創(chuàng)建一個(gè)節(jié)約生態(tài)型的社會(huì)，近年來(lái)國(guó)家大力發(fā)展綠色、節(jié)能、環(huán)保建筑”，并取得了顯著成效。2006年2月16日中國(guó)建筑節(jié)能與綠色建筑新聞發(fā)布會(huì)在召開(kāi)，建設(shè)部宣布供熱體制改革兩年完成，新房節(jié)能率不達(dá)標(biāo)將禁售新京報(bào)訊我國(guó)將改變按照面積收取采暖費(fèi)的粗放辦法，形成科學(xué)合理的價(jià)格機(jī)制的形成方式變采暖的福利化

10、為貨幣化、商品化，以暗補(bǔ)變成明補(bǔ)，誰(shuí)用熱誰(shuí)交費(fèi)為核心的北方地區(qū)供熱體制改革正式啟動(dòng)。建設(shè)部副部長(zhǎng)仇保興公開(kāi)表示，這項(xiàng)改革大致要在兩年完成。三、碳纖維發(fā)熱線地面輻射采暖系統(tǒng)3.1 碳纖維工作原理碳纖維發(fā)熱線采暖系統(tǒng)是一種新型發(fā)熱材料用于采暖系統(tǒng)。碳纖維電熱地暖發(fā)熱材料有其特殊的發(fā)熱機(jī)理，與其它靠電阻發(fā)熱的產(chǎn)品工作原理完全不同，它是在高強(qiáng)度絕緣材料部植入碳纖維作為發(fā)熱元件通電發(fā)熱，在電引發(fā)的激勵(lì)條件下，熱阻件通過(guò)晶格振動(dòng)產(chǎn)生熱效應(yīng)，通過(guò)微觀粒子在不規(guī)則的導(dǎo)體面上的布朗運(yùn)動(dòng)”，微觀粒子在熱阻件部做高速運(yùn)動(dòng)。由于大量電子不斷進(jìn)入激勵(lì)，微觀粒子不斷撞擊、摩擦，將電能轉(zhuǎn)化為熱能（此能量轉(zhuǎn)換也可用載流子的平

11、均運(yùn)動(dòng)速度的微觀結(jié)構(gòu)論證）。熱量以遠(yuǎn)紅外輻射的形式穿透介質(zhì)（導(dǎo)熱絕緣樹(shù)脂或?qū)嶙枞枷鹉z）釋放熱量。面狀發(fā)熱，屏蔽紫外線，阻燃、防潮、耐腐蝕、抗氧化、無(wú)明火、無(wú)異味、無(wú)污染、長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)，電熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)95%以上。3.2 碳纖維發(fā)熱線地面輻射采暖系統(tǒng)的組成碳纖維發(fā)熱線地面輻射采暖系統(tǒng)由供暖系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。圖 1 地面結(jié)構(gòu)圖1.采暖系統(tǒng)：采暖是由鋪設(shè)在地板層下的發(fā)熱線發(fā)熱來(lái)完成的。本采暖系統(tǒng)由地面基層、絕熱層、反射層、接地網(wǎng)、發(fā)熱線層、填充找平層和面層構(gòu)成。地面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.圖1中，1表示地面基層、2表示絕熱層、3表示反射層、4表示接地網(wǎng)、5表示發(fā)熱線層、6表示填充找平層、7表示面層。2.

12、控制系統(tǒng)：是保證室溫度適宜人們生活的控制中樞。該部分的作用是將熱量合理的輸送到室環(huán)境中去，從而實(shí)現(xiàn)建筑物始終處于適宜人們生活的溫度環(huán)境下。3.3 碳纖維發(fā)熱線地面輻射采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)1.系統(tǒng)類型簡(jiǎn)單。本采暖系統(tǒng)不需鋪設(shè)供熱管網(wǎng)，只需在需要供暖的房間敷設(shè)發(fā)熱線，系統(tǒng)簡(jiǎn)單方便，便于施工。2.初投資較低。本采暖系統(tǒng)由于系統(tǒng)形式簡(jiǎn)單，不需鋪設(shè)供熱管網(wǎng)，也沒(méi)有設(shè)備房的設(shè)置，只需進(jìn)行發(fā)熱線及相關(guān)材料的投資，初投資相對(duì)其他供暖形式有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。3.計(jì)量收費(fèi)公平合理。本采暖系統(tǒng)采用的是電采暖，用戶每個(gè)采暖季使用的電能都可以方便合理的通過(guò)電表顯示，解決了集中供暖中計(jì)量收費(fèi)難的問(wèn)題，同時(shí)也做到了收費(fèi)公平合理，按

13、用熱收費(fèi)的目的。4.控制方便靈活。本采暖系統(tǒng)可以做到分室可調(diào)可控，溫度控制方便靈活，可以間斷供暖，可以做到按需供暖，可根據(jù)每個(gè)人不同的生活習(xí)慣設(shè)定控制溫度，大大提升了人們的熱環(huán)境滿意度。5.遠(yuǎn)紅外保健。碳纖維在工作工程中，散發(fā)遠(yuǎn)紅外射線，可以有效促進(jìn)人體的血液循環(huán)，改善睡眠質(zhì)量。6.溫度分布均勻。本采暖系統(tǒng)采用地面輻射采暖，熱量大部分已紅外線輻射的形式散發(fā)出來(lái)，從而直接被人體或室物體吸收反射，可充分做到室溫度分布均勻，使室溫度從下而上逐漸降低，做到腳熱頭冷，使得人們的生活熱環(huán)境更加舒適。7.使用壽命長(zhǎng)。碳纖維是一種新型的高科技材料，利用碳纖維為發(fā)熱體的發(fā)熱線可以充分做到同建筑物同壽命，避免了供

14、暖系統(tǒng)先于建筑物老化熱缺點(diǎn)。8.維護(hù)方便。在系統(tǒng)后期的使用過(guò)程中基本不需進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)管理方便，系統(tǒng)安全可靠。9.零污染。碳纖維的電熱轉(zhuǎn)換率高達(dá)98%以上，在使用過(guò)程中無(wú)光、無(wú)聲、無(wú)污染，基本可做到零排放。四、碳纖維發(fā)熱線地面輻射采暖系統(tǒng)工程案例及經(jīng)濟(jì)性分析4.1 工程案例*小區(qū)采暖面積：約17萬(wàn)平米。熱負(fù)荷計(jì)算：根據(jù)暖通空調(diào)相關(guān)規(guī)，結(jié)合本小區(qū)實(shí)際建筑功能要求，供熱負(fù)荷指標(biāo)按45W/M2計(jì)算，則熱負(fù)荷為：17000045=7650000W，即7650KW。碳纖維發(fā)熱線計(jì)算：選用冀研GEC碳纖維發(fā)熱線，規(guī)格為150W/條。碳纖維發(fā)熱線的條數(shù)為51000條。項(xiàng)目初投資工程基本參數(shù)：1面積建筑總面積

15、170000m22負(fù)荷總熱負(fù)荷7650KW3發(fā)熱線發(fā)熱線條數(shù)51000條4擠塑板擠塑板面積170000m25反射膜反射膜面積170000m26鋼絲網(wǎng)鋼絲網(wǎng)面積170000m26消耗品成本估算表序號(hào)名稱單位數(shù)量單價(jià)（元）小計(jì)(萬(wàn)元)備注1發(fā)熱線條51000150765預(yù)估2擠塑板m21700001.220.4預(yù)估3反射膜m21700000.58.5預(yù)估4鋼絲網(wǎng)m21700000.58.5預(yù)估4消耗品10萬(wàn)10預(yù)估5電氣及安裝25萬(wàn)25預(yù)估6不可估量費(fèi)用20萬(wàn)20預(yù)估14項(xiàng)合計(jì)（元）857.4上述合計(jì)平米造價(jià)為857.4/17=50.44元/m24.3 運(yùn)行費(fèi)用1. 計(jì)算參數(shù)：1）系統(tǒng)日工作時(shí)間：冬季8小時(shí)2）系統(tǒng)的工作天數(shù)：蒙的冬季采暖期長(zhǎng)，選取120天3）電費(fèi)：0.50元/KW小時(shí)4）全年全天運(yùn)行系數(shù)0.75.2. 冬季(120天)供熱運(yùn)行費(fèi)用：0.75120 天76508小時(shí)0.50元/KW小時(shí)=2754000元，即該小區(qū)采暖季的運(yùn)行費(fèi)用為275.4萬(wàn)元，折合到平米數(shù)為：275.4萬(wàn)元/17萬(wàn)平米=16.2元/m2。4.4 同其他采暖方式的對(duì)比1. 集中供熱采暖的基本數(shù)據(jù)：項(xiàng)目初投資：100元/m2，運(yùn)行費(fèi)用（根據(jù)地域有所區(qū)別）：22元/m2。2. 水源熱泵采暖的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)目初投資：220元/m2，運(yùn)行費(fèi)用：9元/m2。同集中供熱相比，初期節(jié)省投資費(fèi)用為：（17100-1