随着我国经济水平的不断发展,人民生活水平的提高,“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念成为我国走可持续发展道路的核心理念之一,绿色建筑成为城市以及农村发展的重中之重。近年来,由于寒潮影响,我国南方冬季温度普遍较低,给人们生活带来不便,因此,南方冬季采暖问题引起了普遍关注。相比于北方而言,南方地区有着供暖周期短,城镇地区分散的特点,不适合集中供暖。所以,一种舒适、绿色、经济的室内取暖方式对改善冬季人们的居住环境具有重要的意义。碳纤维带电热地暖是使用碳纤维带作为生热材料的地暖,碳纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀、体积电阻率小、电热转化率高的特点,由于碳纤维材料已经市场化,所以使用碳纤维作为生热材料设计地暖具有可行性。本文以碳纤维带为生热材料,设计了一种可装配式的地暖,主要开展了以下研究工作:(1)完成水泥砂浆配合比和铜电级的设计;研究了碳纤维带砂浆试件的耐久性:包括在长时间循环加热下的电阻稳定性以及碳纤维带的生热对砂浆收缩性能的影响。设计单块地暖块的尺寸为600 × 600 × 40 mm,将碳纤维带以串联的方式连接后进行预试验,测试地暖块的生热效果。(2)根据基本的传热学理论,得出了碳纤维带地暖块的生热过程为有内热源的非稳态热传导计算问题,运用ANSYS建立三维模型,进行热分析,将分析结果与试验结果作对比,以三维模型为基础,通过改变碳纤维带宽度和间距两个参数,得到不同碳纤维带分布形式的模型,计算并对其温度分布情况进行对比分析。(3)在24 V安全电压下,测试单条碳纤维带和双条碳纤维带的生热效率;对单个地暖块的制作过程进行了详细的介绍,对单个地暖块的升温情况进行测试和分析。(4)对装配式碳纤维带地暖块进行足尺试验,测试装配式地暖块在分别在控制地暖块表面温度和控制室内空气温度条件下整个房间的升温、保温效果,对房间不同高度和相同高度的温度传感器进行分析,研究整个房间的温度分布情况;分析该地暖的造价成本和使用成本,并与市面上常见的三种采暖方式进行经济上的对比,为碳纤维带地暖的使用提供参考作用。