碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。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，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。

碳纖維電地暖的原理

其工作原理是在電的引發(fā)激勵(lì)下，通過碳分子團(tuán)產(chǎn)生"布朗運(yùn)動(dòng)"，由碳分子間的互相撞擊和摩擦從而產(chǎn)生熱能，生成大量的紅外線輻射，其電能與熱能轉(zhuǎn)換率達(dá)98%以上。

"控溫系統(tǒng)"的主要部件為電采暖溫控器。溫控器通過感應(yīng)采暖室內(nèi)環(huán)境溫度的變化，來控制碳纖維電地暖所提供的熱量。合理的采暖溫度的設(shè)定可大大提高系統(tǒng)的有效工作效率，并減少能耗;

近年來安裝地暖的消費(fèi)者多為高知理性人群占大多數(shù)，這類消費(fèi)者普遍嚴(yán)謹(jǐn)、理性，他們在決定安裝地暖前都會(huì)搜集相關(guān)技術(shù)背景資料，為選擇做參考背景。并且往往會(huì)進(jìn)行必要的實(shí)地體驗(yàn)，聽取碳纖維電地暖和水暖工作人員的講解。最后，就是這些高知理性消費(fèi)者會(huì)運(yùn)用自己所掌握的物理電學(xué)及數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，來推斷廠家是否在說真話。

地暖運(yùn)行費(fèi)用一定和房屋的保暖狀況有關(guān)系，同時(shí)也和使用習(xí)慣有關(guān)系。正是這些不確定因素，所以運(yùn)行費(fèi)用就成了一個(gè)復(fù)雜問題，一些不良經(jīng)營者正是利用這一不確定因素進(jìn)行一些不誠信的推薦和解說。但事實(shí)上從專業(yè)的角度來看，如果是要認(rèn)證水暖和碳纖維電地暖誰更省錢？這個(gè)問題，卻是和以上因素沒有任何關(guān)系的。因?yàn)槲覀兛梢约僭O(shè)同一套住宅，分別安裝水暖和碳纖維電地暖，這時(shí)住宅的保溫情況和使用情況是完全一致的，這時(shí)只需要設(shè)定相同的供熱總量即可，在這樣的情況下，這一問題就真的轉(zhuǎn)變成成先生的數(shù)學(xué)題。我們不妨一起來完成這道數(shù)學(xué)題。

組數(shù)據(jù)：

民用能源      單位        單位能量(兆焦)        市場價(jià)格(元)         能量單價(jià)比1

電         千瓦時(shí)      3.60                0.52                    0.14

天然氣        方         35.5                 2.5                     0.07

在 組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，下一步我們要將碳纖維電熱轉(zhuǎn)換率和天然氣燃燒率及天然氣熱能有效利用率計(jì)算進(jìn)來。天然氣燃燒率在93%-97%，熱能有效利用率在60%-80%。長絲碳纖維電能轉(zhuǎn)換為熱能的轉(zhuǎn)換率在98%以上。這樣我們能得到第二組數(shù)據(jù)。

第二組數(shù)據(jù)

能源          單位         單位能量(兆焦)        市場價(jià)格(元)       能量單價(jià)比 2

電           千瓦時(shí)       3.60*98%              0.52                0.147

天然氣         方       35.5*95%*70%             2.5                  0.106

數(shù)學(xué)題進(jìn)行到這一步，我們需要將水暖和碳纖維地暖使用率計(jì)算進(jìn)來。碳纖維地暖在其他區(qū)域不使用時(shí)完全關(guān)閉，約占全套65%，而水暖則需24小時(shí)開啟，無人或不使用區(qū)域也必須在壁掛爐更低 功率下開啟，使用率約為90%。于是我們可以得到第三組數(shù)據(jù)。

第三組數(shù)據(jù)：

能源    單位      單位能量(兆焦)       市場價(jià)格      能量單價(jià)比2    實(shí)際使用

電     千瓦時(shí)     3.60*98%            0.52         0.147 *65%      0.096

天然氣    方        35.5*95%*70%        2. 5         0.106*90%        0.095

從以上數(shù)據(jù)來看，有很多人會(huì)覺得碳纖維電地暖和水暖運(yùn)行中，電費(fèi)和天然氣的成本基本持平。其實(shí)不然，水暖系統(tǒng)中除天然氣的開支外還隱藏著一筆不小的電費(fèi)開支。原來壁掛爐在維系水暖系統(tǒng)時(shí)，天然氣只是負(fù)責(zé)熱量提供的作用，而整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)的還需要加壓以滿足水循環(huán)動(dòng)力，這部分功能由壁掛爐中的增壓循環(huán)泵，增壓循環(huán)泵通過電能工作，一般功率為300w，這就是說24小時(shí)水暖系統(tǒng)運(yùn)行，增壓循環(huán)泵需耗電7200w。這一筆費(fèi)用開支，往往會(huì)在銷售和講解中被有意的隱瞞，但開支卻實(shí)實(shí)在在的發(fā)生著，這筆單獨(dú)的電費(fèi)在一個(gè)采暖季大約為600元左右。這樣我們就能很清楚的看出水暖和碳纖維電暖的運(yùn)行費(fèi)用純電費(fèi)和 氣的開支，碳纖維電地暖更省錢。

同時(shí)，從第三組數(shù)據(jù)我們也不難發(fā)現(xiàn)在面積越大住宅，無人使用或者不經(jīng)常性使用的區(qū)域越大，使用碳纖維地暖就越節(jié)約，而水暖則相反供暖面積越大則費(fèi)用越高，且其中無人區(qū)域浪費(fèi)的費(fèi)用就越高。尤其是在南方城市，冬季短、氣候變化周期短，南方家庭需要快速制熱、冷即開、暖即停的使用習(xí)慣，碳纖維電地暖的優(yōu)勢將會(huì)體現(xiàn)的更加明顯。就能很容易的洞穿所謂電暖適合做小面積地暖言論的不良動(dòng)機(jī)。如果考慮天然氣作為不可再生能源的能源危機(jī)因素，使用天然氣的費(fèi)用將會(huì)越來越高。

此題進(jìn)行到這，大多數(shù)人可能覺得這道數(shù)學(xué)題已經(jīng)完全解答完畢。這種觀點(diǎn)只對了一半，那就是安裝碳纖維地暖的運(yùn)行成本就此結(jié)束了，但安裝水暖的家庭，這道數(shù)學(xué)題遠(yuǎn)沒結(jié)束，這點(diǎn)我想那些安裝了水暖的業(yè)主一定有深刻的感受。接著往下解這道數(shù)學(xué)題。

水暖非天然氣開支（20年使用期維護(hù)開支）

水地暖的鍋爐使用壽命為6-10年左右，所以20年內(nèi)至少還要換2臺(tái)，平時(shí)還要經(jīng)常維修，分集水器的使用壽命為5-8年，所以20年內(nèi)至少要換4個(gè)，這是固定要更換的大件，光這些支出就是安裝水地暖初期投入的2-3倍。還有溫控器和其他的彎頭配件等更換。再加上鍋爐的保養(yǎng)費(fèi)用，水管的清洗除圬費(fèi)用等，都是一筆不小的開支，且費(fèi)心操心。

長絲碳纖維發(fā)熱電纜可用50年，不需要任何維護(hù)與保養(yǎng)的， 要換的就是溫控器。

水暖潛在故障可能發(fā)生的損失

水地暖的漏滴是一個(gè)普遍存在的問題，特別是地暖管的開裂、隱蔽漏水，一處漏水整個(gè)房間都不能使用，不僅對自家造成損失，還有可能禍及鄰居。

燃?xì)忮仩t大都是靠近房屋安裝，排出的廢氣對空氣的污染很大，嚴(yán)重?fù)p害人身體健康。（電暖的開支：安裝加電費(fèi)，水暖的開支：安裝、天然氣費(fèi)、電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)）