碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量亦高于鋼。碳纖維的比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，碳纖維作為電熱體有著金屬、PTC等電熱體所無法比擬的諸多優(yōu)異性能。
碳纖維發(fā)熱電纜供暖原理：
碳纖維發(fā)熱線地面輻射供暖是指將可以發(fā)熱的電纜埋設(shè)在地面下，通過直接利用電流，有發(fā)熱電纜加熱地面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)由地面向房間的輻射供暖，發(fā)熱電纜表皮溫度一般不超過60度。發(fā)熱電纜輻射供暖系統(tǒng)目前在國內(nèi)常見有兩種：一種是以金屬發(fā)熱材料的電纜，另一種是碳纖維為發(fā)熱材料的電纜。
金屬發(fā)熱電纜原理：
金屬導(dǎo)線通電后，由于自身的電阻而發(fā)熱，再將熱量以熱傳到形式散出。質(zhì)量保證期一般為十年。這種發(fā)熱電纜的質(zhì)地較硬，在施工過程中如遇多次彎折會(huì)被破壞，這就是要求在施工過程中施工員非常小心，避免多次彎曲電纜。由于我國的民用電是50HZ的交流電，因此，在使用這種發(fā)熱電纜時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期變化的電磁波場，用戶則會(huì)長期處于這樣一種電磁波場中，盡管電纜成雙導(dǎo)線發(fā)熱，自成回路，有效克服電磁輻射，但畢竟會(huì)對(duì)人有微觀的不良影響。
碳纖維發(fā)熱線工作原理：
碳纖維是非金屬材料，是世界公認(rèn)的遠(yuǎn)紅外發(fā)熱產(chǎn)品，用多根同等阻值是相等的發(fā)熱線并聯(lián)，等發(fā)熱電纜被加上220V電壓后，電流在發(fā)熱線中通過，由于受到電阻值的阻礙，電能轉(zhuǎn)化為熱能并以遠(yuǎn)紅外輻射形式散發(fā)出來，碳纖維是黑體材料，電熱轉(zhuǎn)換率在99%以上。熱量首先被水泥層所吸收，通過傳導(dǎo)和遠(yuǎn)紅外輻射形式加熱房間內(nèi)物體。
碳纖維發(fā)熱線由外到內(nèi)為聚氯乙烯護(hù)套、純銅玻纖、云母層、F46氟塑料層，分別絕緣層、接地、屏蔽層和外護(hù)套組成，發(fā)熱電纜通電后，熱線發(fā)熱，并在40～60℃的溫度間運(yùn)行，埋設(shè)在填充層內(nèi)的發(fā)熱電纜，將熱能通過熱傳導(dǎo)(對(duì)流)的方式和發(fā)出的7-14um的遠(yuǎn)紅外線輻射方式傳給受熱體。
發(fā)熱電纜輻射供暖系統(tǒng)目前在國內(nèi)常見有兩種：一種是金屬發(fā)熱材料的電纜，另一種是以遠(yuǎn)紅外碳纖維為發(fā)熱材料的電纜。以金屬發(fā)熱為發(fā)熱材料的電纜，供熱原理是：金屬導(dǎo)線通電后，由于自身的電阻而發(fā)熱，再將熱量以熱傳導(dǎo)形式散出。以碳素纖維為發(fā)熱材料的電纜發(fā)熱原理是在碳素纖維兩端加以電壓，遠(yuǎn)紅外碳纖維以遠(yuǎn)紅外線方式向外輻射能量。
碳纖維發(fā)熱線在通電的時(shí)候能夠發(fā)熱，但是沒有磁場對(duì)人體沒有影響，而且能夠釋放遠(yuǎn)紅外有益健康。碳纖維的壽命很長，但是安裝的時(shí)候需要注意的是，碳纖維與導(dǎo)線的連接需要專業(yè)人員操作，否則連接處很容易發(fā)生燒斷，影響使用，還要把地板拆開很麻煩。
碳纖維發(fā)熱電纜結(jié)構(gòu)圖
碳纖維發(fā)熱電纜，采用高科技長絲碳纖維材料作為發(fā)熱元件，其電熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%以上。具有性能穩(wěn)定、安全可靠、環(huán)保節(jié)電、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)地?zé)犭娎|的替代品。碳纖維的發(fā)熱碳纖維是非金屬材料，是世界公認(rèn)的遠(yuǎn)紅外發(fā)熱產(chǎn)品，用多根同等阻值是相等的發(fā)熱線并聯(lián)，等發(fā)熱電纜被加上220V電壓后，電流在發(fā)熱線中通過，由于受到電阻值的阻礙，電能轉(zhuǎn)化為熱能并以遠(yuǎn)紅外輻射形式散發(fā)出來，碳纖維是黑體材料，電熱轉(zhuǎn)換率在99%以上，熱量首先被水泥層所吸收，通過傳導(dǎo)和遠(yuǎn)紅外輻射形式加熱房間內(nèi)物體。
1、電熱地暖高效節(jié)能 電熱輻射供暖方式采取電熱板直接發(fā)熱，無需任何輸送介質(zhì)，不存在輸送損失。碳纖維材料作為發(fā)熱體的電熱板，其電熱轉(zhuǎn)換率更是高達(dá)98％以上，比金屬絲發(fā)熱體節(jié)電30％以上。
2、電熱地暖舒適保健 低溫電熱地板輻射方式采暖，室內(nèi)地表溫度均勻，室溫由下而上逐漸遞減，給人以腳暖頭涼的良好感覺，符合人體生理需要，有效改進(jìn)足部血液循環(huán)。從而形成真正符合人體要求的熱微環(huán)境。
3、電熱地暖熱穩(wěn)定性好 由于地面層及蓄熱層蓄熱量大，因此在間歇供暖的條件下室內(nèi)溫度變化緩慢，熱穩(wěn)定性好。
4、電熱地暖節(jié)省空間 安裝，增大了房間布置的自由性、 美觀性。取消了室內(nèi)暖氣片支管，增加 了房間的使用面積和空間的使用，便于 裝修和室內(nèi)布置，減少了裝修費(fèi)用，房 間整體美觀。
5、解決分戶計(jì)量問題 現(xiàn)在，國內(nèi)大部分地區(qū)基本實(shí)現(xiàn)了一戶一表的電費(fèi)計(jì)量方式。因此，電熱地暖相應(yīng)的也是分戶計(jì)量，徹底解決了多年來供暖系統(tǒng)無法按戶正確計(jì)量收費(fèi)的難題。
6、室溫調(diào)節(jié)方便 電熱地暖系統(tǒng)配有室內(nèi)溫控器，實(shí)現(xiàn)了分室控制，可在5-30℃任意調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。用戶可根據(jù)天氣溫度的變化，人為調(diào)節(jié)室內(nèi)所需溫度。
7、電熱地暖環(huán)境衛(wèi)生 電熱采暖表面溫度低，不會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)氣流的急劇流動(dòng)和灰塵飛揚(yáng)，減少空氣中水分蒸發(fā)，減少墻面、物品和空氣的污染，并可消除熱設(shè)備和管道積塵面揮發(fā)的異味，從而改善了衛(wèi)生條件。
8、電熱采暖系統(tǒng)壽命長 由于電熱地暖密閉在地板下，與傳統(tǒng)設(shè)施相比使用壽命大幅延長，讓你無需維修便可超長使用。
由于電熱地暖系統(tǒng)具有以上一系列優(yōu)點(diǎn)，因此可應(yīng)用于下列領(lǐng)域：
1.住所及辦公地：住宅、別墅、賓館、寫字樓、醫(yī)院、商場；
2.公共活動(dòng)場所：游泳館、足球場、體育館、博物館、紀(jì)念館、幼兒園；
3.大型公用設(shè)施：機(jī)場、客運(yùn)站、停車場、高速公路 4.專業(yè)領(lǐng)域：植物園、溫室、實(shí)驗(yàn)室。
兩種發(fā)熱電纜優(yōu)劣勢對(duì)比：
1、節(jié)能性對(duì)比：
(1)電地暖因溫度要求需工作系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)電流越平穩(wěn)越節(jié)能。金屬電纜屬串聯(lián)電路、碳纖維發(fā)熱電纜屬并聯(lián)電路，所以碳纖維發(fā)熱電纜地暖系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)電流平穩(wěn)。
(2)傳熱方式：金屬電纜地暖系統(tǒng)以傳導(dǎo)方式、碳纖維發(fā)熱電纜地暖系統(tǒng)75%以上的熱能以遠(yuǎn)紅外方式，利用遠(yuǎn)紅外的趨物性可以實(shí)現(xiàn)低2度供暖(人體感知溫度一致)。
2、安全性對(duì)比：
碳纖維發(fā)熱電纜因采用并聯(lián)電路使得每一根發(fā)熱線的電流不大于0,8A,金屬電纜每一個(gè)點(diǎn)電流都是一致的是碳纖維發(fā)熱電纜過流量的十幾倍， 碳纖維發(fā)熱電纜無電磁輻射，金屬電纜有電磁輻射需采取措施。
3、保健功能：碳纖維發(fā)熱電纜地暖系統(tǒng)75%以上的熱能以遠(yuǎn)紅外方式、且波長為7-14um、當(dāng)兩段波長相等相互作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。而人體是生物體，人體70%-80％以上是由水分子組成，在共振作用下，首先激活了水分子的振動(dòng)，而產(chǎn)生一系列生理上的反應(yīng)，可促進(jìn)人體皮膚和皮下組織中的細(xì)胞溫度上升，使人體由內(nèi)至外產(chǎn)生熱傳遞，促進(jìn)和改善了人體的血液循環(huán)；有利于消除人體疲勞和肌體機(jī)能恢復(fù)；增強(qiáng)新陳代謝；提高人體免疫功能。
4、壽命：
發(fā)熱體是否出現(xiàn)氧化、出現(xiàn)氧化將出現(xiàn)功率衰減，衰減程度決定壽命長短。
碳纖維發(fā)熱電纜采用非金屬材料碳為發(fā)熱體，因而可以保證發(fā)熱體低溫下不氧化，壽命可以保證在50年以上。金屬電纜出現(xiàn)功率衰減只是廠家不同、工藝不同衰減程度不同而已。
5、工藝控制難易：
碳纖維電纜因采用并聯(lián)連接、接點(diǎn)較多、工藝控制較復(fù)雜，任何一個(gè)接點(diǎn)處理不好(是否良好接觸、是否良好絕緣)就會(huì)對(duì)整體造成影響，相對(duì)金屬電纜要繁瑣得多，這也是碳纖維電纜不如金屬電纜好推廣的主要原因。
綜上所述、碳纖維電纜比金屬電纜優(yōu)點(diǎn)還是較明顯的、只要把接頭工藝進(jìn)行改進(jìn)確保安全使用、碳纖維電纜將在工程中得到大面積使用。
如有意參與此項(xiàng)目的推廣、一定要對(duì)生產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)接頭技術(shù)進(jìn)行了解，看施工工藝、接頭工藝是否先進(jìn)。
碳纖維電熱性能的應(yīng)用
碳纖維紙、碳纖維布、碳纖維帶和碳纖維線已廣泛用于工業(yè)和民用領(lǐng)域。作為電熱元件,特別是在俄羅斯、烏克蘭等國應(yīng)用很普遍,如工業(yè)裝置的加熱器、冬季施工現(xiàn)場的大面積加熱保溫、冬季汽車行駛的加熱器(包括司機(jī)座墊、靠背及水箱保溫)、多種家用電器以及取暖保健用品等。這些電熱器材屬于低溫型,使用溫度不超過200℃。因?yàn)樘祭w維在350℃空氣中開始氧化,氧化失重導(dǎo)致電阻率變化,電熱性能不穩(wěn)定,甚至帶來危險(xiǎn)。
近年來,日本開發(fā)成功高溫型電熱器材。把碳纖維或碳?xì)址忾]在耐熱石英管中,通電后溫度可達(dá)到上千度。如日本大阪的特克(E•tec)公司,用粘膠碳纖維為元件,封閉在真空石英管中,通電后會(huì)輻射紅外波,電熱轉(zhuǎn)換效率高,實(shí)現(xiàn)節(jié)電節(jié)能。這種高工業(yè)。