一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法。其特征在于该地暖结构包括：最底层为保温层（1），在保温层（1）上方设置有卡管模块（2），地暖盘管（3）盘绕于卡管模块（2）上方的卡齿间，地暖盘管（3）及卡管模块的卡齿间填充有相变蓄热材料（4），最上层覆盖地板（5）。本发明专利技术解决了传统地暖蓄热差，热导性能差的问题，在相同实验加热工况下，该新型地暖可在无额外能量消耗情况下，持续供暖时间较普通地暖延长超100%，工艺简单，原料成本低，来源广，具有较好的经济效益和社会效益。

A kind of light phase change heat storage ground heating and its design method

【技术实现步骤摘要】
一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法
本专利技术涉及一种地暖，尤其涉及一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法。
技术介绍
随着我国经济的迅速发展，人们的生活水平的不断提高，居住条件得到改善，同时，建筑能耗快速增长，建筑用能占全社会能源消费量的比例约为30%，从而加剧了能源供应的紧张局势。在建筑能耗中，供热采暖用能约占45%，是建筑节能的重点领域。为降低建筑能耗，既要节约，又要开源，所以，我国相关科研人员正在致力于扩大可再生能源在建筑中的应用范围。太阳能是永不枯竭的清洁能源，是人类可以长期依赖的重要能源之一，利用太阳热能为建筑物供热采暖可以获得非常良好的节能和环境效益，长期以来，一直受到世界各国的普遍重视。近十余年来，欧洲、北美发达国家的太阳能供热采暖规模化利用技术快速发展，建成了大批利用太阳能的区域供热采暖工程，并编写出版了相应的技术指南和设计手册。我国很多寒冷地区的太阳能非常丰富，为充分利用这一自然能源，我国住建部和国家质量监督检验检疫总局于2009年3月19日联合发布《太阳能供暖采暖工程技术规范》（GB50495-2009），2009年8月1日实施。太阳能是一种不稳定热源，会受到阴天、雨、雪天气的影响。太阳能的供给不论在量上还是在时间上都是变化的。能够获取太阳能只能是在白天，特别是直接日照，只有在晴天时才能获得，而生活中的能源，早晨和晚上要比白天集中。如果暂时能把太阳能储存起来，在必要的时候再次回收利用的话，既可以提高能源的便利性又能扩大适用范围。因此，针对这种情况，该专利技术拟采用结合新型固体相变材料，设计出一种相变蓄热地暖，可将白天的太阳热转移到夜间采暖用。如果供热量变动超过蓄热装置能力的场合，或是供热温度低于用户端要求的场合可以设置辅助热源进行补充。无论是集热效率还是集热温度，冬季都比夏季容易下降，因此，大型的太阳热利用系统一般采用锅炉或者热泵作为辅助热源。当前，在我国的川西北、西藏、新疆等地区，昼夜温差很大，白天太阳辐射强度高，夜间温度较低。为更加合理利用太阳能以及提高太阳能资源的利用效率，针对蓄热技术在上述地区的建筑中的应用也越来越多。现阶段采用的结合太阳能供暖方式多为利用水箱蓄热方式来满足夜间供暖需求。例如公公开号为CN201910091235提供了一种利用水箱蓄热的供暖方案，但其在夜间供暖时常常为了维持水温于一定区间需消耗一定的传统能源，且输送循环水也需要动力，无法真正实现夜间零能耗供暖，且若该类系统用于高寒地区也存在着因保温措施不到位而引起水体结冻进而引起水循环停滞，甚至爆管的风险。又如公开号为CN201720323159利用水箱蓄热，将热水送入每个房间的盘管，以热风的形式供暖，但该型蓄热供暖系统同样存在着水体结冻的风险，且无法实现夜间零能耗供暖。为了更好地为高寒地区提供供暖策略，目前人们正积极探索房屋结构蓄热的供暖方法，以替代传统的水箱蓄热模式。例如公开号为CN201510524099提供了一种墙体蓄热的供暖策略，利用热源供热、墙体蓄热的方式在夜间为房间供暖，且能够实现夜间零能耗供暖，但由于其使用石蜡作为墙体相变蓄热材料，使得该专利技术在实际应用时常常面临材料密封的技术障碍以及施工的困难等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术设计了一种轻质相变蓄热地暖。该系统基本运行思路是：在白天时，地暖盘管（3）中可通入由太阳能集热器等加热装置加热的热循环水加热相变蓄热材料（4），一部分热量通过相变蓄热材料直接导入到地板（5）中用于即时加热房间，另一部分热量以相变潜热的形式储存于相变蓄热材料（4）中。到了夜间，可不再通入循环水，由相变蓄热材料（4）用在白天存储的热量继续为室内持续供暖。凭借相变蓄热材料的高效的蓄放热能力，基本可以实现房间夜间零能耗供暖，从而达到节能减排的目的。其中，所述保温层（1）是挤塑式聚苯乙烯保温泡沫板。所述的泡沫板上表面紧密贴合有铝箔反射层。其中，所述相变蓄热材料（4）为石蜡和80目膨胀石墨的混合物。所述的石蜡、80目膨胀石墨质量占比分别是：95%、5%。所述的相变蓄热材料（4）填充于绕有地暖盘管（3）的支撑骨架模块上。其中，所述地暖盘管（3）卡绕于支撑骨架模块上的卡管齿间。所述的支撑骨架模块，其特征在于表面具有长齿和短齿两种卡管齿，且交错排列。所述的长齿与短齿的间距与地暖盘管（3）的外径相等。所述的保温层为挤塑式聚苯乙烯保温泡沫板。其中，所述相变蓄热材料（4）在支撑骨架模块上的填充高度度与长齿高度持平。本专利技术的优点是：1、采用相变蓄热技术实现太阳能的差时利用，可产生明显的节能效益。2、该地暖不仅可以结合太阳能，也可以很好地与地热能、风能等其它清洁能源相结合，结构简单，可用于多种能源结构中。3、应用该地暖的系统无需设置大型的蓄热水箱，投资省。4、所使用的相变蓄热材料来源广泛，价格便宜，物理化学性质稳定，相变潜热大，可使应用该材料的供暖系统真正地实现夜间零能耗供暖。附图说明图1是相变蓄热地暖层结构示意图。图中：1保温层；2支撑骨架模块；3地暖盘管；4相变蓄热材料；5地板。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步非限制性说明。本地暖是针对高原地区气候寒冷、低温天气周期长的气候特点而设计专利技术的一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法。在白天时，地暖盘管（3）中可通入由太阳能集热器等加热装置加热的热循环水加热相变蓄热材料（4），一部分热量通过相变蓄热材料直接导入到地板（5）中用于即时加热房间，另一部分热量以相变潜热的形式储存于相变蓄热材料（4）中。到了夜间，可不再通入循环水，由相变蓄热材料（4）用在白天存储的热量继续为室内持续供暖。凭借相变蓄热材料的高效的蓄放热能力，基本可以实现房间夜间零能耗供暖，从而达到节能减排的目的。进一步，上述加热热循环水的源可以是太阳能还可以是温度较高的地热。进一步，若该地暖用于大型的建筑的供暖系统中，可增设辅助加热器，比如大型锅炉或热泵。进一步，相变蓄热材料的填充量应根据房间负荷决定。进一步，若房间对空气预热速度有较高的要求，可在上述的相变蓄热材料中添加石墨烯，按石蜡、80目膨胀石墨、石墨烯质量占比分别是：94%、5%、1%的配比制成。进一步，所述的地板，可以是木制地板、瓷砖地板或实木地板。进一步，所述的地暖盘管可按回形，双回形，蛇形的方式盘绕，具体盘绕方式应由房间空间特征决定。进一步，若该地暖应用于太阳能资源不丰富的地区，除了可以将太阳能集热器作为热源，还可以增设壁挂炉或电加热进行地面的蓄热及供暖。进一步，若该地暖应用于具有电价差的地区，可在夜间利用低价电加热循环水为房间供暖的同时给蓄热材料蓄热，到了白天电价恢复到高位时则无需耗电供暖，或者将直接将水暖改为电加热，提高能源利用效率。进一步，该地暖所使用材料也可应用多种场合，尤其应用于冬冷夏热且太阳能资源较为丰富的地区的供暖系统中时，如新疆、甘肃等省份时，在冬季可按上述应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法，其特征在于该地暖结构包括：最底层为保温层（1），在保温层（1）上方设置有支撑骨架模块（2），地暖盘管（3）盘绕于支撑骨架模块（2）上方，地暖盘管（3）上方填充有相变蓄热材料（4）覆盖，最上层覆盖地板（5）。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻质相变蓄热地暖及其设计方法，其特征在于该地暖结构包括：最底层为保温层（1），在保温层（1）上方设置有支撑骨架模块（2），地暖盘管（3）盘绕于支撑骨架模块（2）上方，地暖盘管（3）上方填充有相变蓄热材料（4）覆盖，最上层覆盖地板（5）。


2.根据权利要求1所述的轻质相变蓄热地暖及其设计方法，其特征在于，所述保温层为挤塑式聚苯乙烯保温泡沫板。


3.根据权利要求2所述的挤塑式聚苯乙烯保温泡沫板，其特征在于，泡沫板的上表面紧密贴合有铝箔薄反射层。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，刘豪，夏秋怡，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51