[發明專利]一種基于蓄熱采暖管的可調節型相變蓄熱地板

在審

• 申請號: 201710036304.7
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106594853A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 呂石磊;唐曉磊;張力
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F24D13/02
• 分類號: F24D13/02;F24D19/10;F28D20/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及建筑節能和新能源利用技術領域，特別涉及一種基于蓄熱采暖管的可調節型相變蓄熱地板。

背景技術

當前全世界的主要能源是煤炭、石油、天然氣。石油和天然氣資源將在2050年之前罄盡。隨著經濟的發展，世界一次能源的消耗量不斷增加，而煤炭是全球消費增長最快的化石燃料。化石燃料的使用導致大量碳排放，破壞生態平衡的事實已經人人皆知。中國能源供應主要依賴于煤炭，煤炭消費占全部能源消費的76％。目前我國能源利用技術落后，效率低，大量的煤炭消費于直接燃燒，造成的大氣環境的污染，直接危及人民健康，開發新能源勢在必行。我國的可再生能源非常豐富，開發利用的潛力很大。

燃煤采暖對環境的影響巨大，最為明顯的是燃煤產生的細顆粒物造成霧霾天氣頻發。目前京津冀地區、長三角、珠三角及關中經濟帶空氣質量惡化尤為顯著，對社會正常秩序和公眾身體健康造成嚴重影響。面對日益惡化的環境，各地鼓勵“煤改電”，促進電供暖的發展。電供暖是一種安全、清潔、舒適的取暖方式，是有效控制采暖期空氣質量的一個重要途徑。煤改電工程施行以來，電力供應緊張，缺電現象日益嚴重。電網的年最大負荷、年最大峰谷差、年平均峰谷差逐年上升，各地陸續出現高峰電力短缺現象，給經濟發展和人民生活帶來了負面影響。蓄能技術可以實現電力移峰填谷，解決當前的高峰電力供應緊張問題。

可再生能源目前主要包括水能、風能、生物質能、太陽能、地熱能和海洋能等，是可循環利用的清潔能源。目前可再生能源的熱利用技術發展非常迅速，比較典型的是太陽能光熱利用、風能熱泵技術、生物質供熱技術。我國的太陽能資源豐富，太陽能的發展迅速，可稱之為“首席新能源”；目前最具競爭力的可再生能源是風能，風能熱泵系統是將風的機械能轉化為空氣的內能，進而轉化為可以使用的熱風能；然而太陽能和風能也有一定的缺陷，具有間歇性，是不連續的能源。相變蓄能技術可以解決這樣的缺陷，在能源充足時，供熱的同時將能量儲存，在能量短缺時釋放。將相變蓄能技術與可再生能源相結合，可以最大限度利用可再生能源，提高可再生能源的利用率，緩解日益緊張的能源危機。

地板輻射采暖相比傳統采暖有無可比擬的優勢，具有舒適、節能、環保等優點，漸漸被人們所接受。將相變蓄能技術與地板輻射采暖相耦合，研制出一種相變蓄熱地板末端，是最好的結合方式。相關的相變蓄熱地板研究已經很多，地板輻射采暖管與相變材料的結合方式多種多樣，地板輻射采暖管外壁和相變材料都是間接接觸，換熱效果不好，相變材料利用率低，并且地板系統供熱量不能根據熱負荷大小進行反饋調節，容易出現供暖初期和末端供熱量較大，室溫過高，而熱負荷較大時可能出現室溫不能保證的情況。因此，設計出一套可根據熱負荷反饋調節供熱量、換熱效果好、相變材料利用率高的相變蓄熱地板，對于實現我國的能源安全和經濟可持續發展具有很重要的意義。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種基于蓄熱采暖管的可調節型相變蓄熱地板，以實現冬季太陽能在建筑供暖中的高效、多元利用，緩解目前北方農村燃煤采暖污染環境問題；同時可解決高峰電力短缺問題，移峰填谷，促進“煤改電”工程的發展。

本發明所采用的技術方案是：一種基于蓄熱采暖管的可調節型相變蓄熱地板，包括由下至上依次疊加在一起的結構層、防潮層、絕熱層、填充層和裝飾面層；所述填充層內鋪設有若干組采暖管模塊，若干組所述采暖管模塊采用并聯同程式連接在分別設置在房間兩側的分水器和集水器之間，每組所述采暖管模塊進水口分別通過模塊供水管連接至所述分水器，每組所述采暖管模塊的出水口分別通過模塊回水管連接至所述集水器；所述采暖管模塊為若干個蓄熱采暖管串聯組成的環路。

其中，所述蓄熱采暖管包括電熔內管和套設在所述電熔內管外的電熔外管，所述電熔外管和所述電熔內管之間形成環形空腔，所述環形空腔內填充有相變材料；所述電熔外管和所述電熔內管的兩端部均設置有電熔異徑直通，所述電熔異徑直通的小管徑端嵌入所述電熔內管、其大管徑端嵌入所述電熔外管，所述電熔異徑直通、所述電熔內管和所述電熔外管之間通過電熔焊接密封連接使所述環形空腔的兩端封閉。

其中，所述蓄熱采暖管內填充的相變材料采用相變溫度為32～43℃的相變蓄熱材料。

所述填充層內、位于相鄰兩根所述蓄熱采暖管之間，還設置有蓄能棒。

其中，所述蓄能棒包括蓄能管和設置在所述蓄能管兩端的管堵，所述蓄能管內填充有相變材料。

其中，所述蓄能棒內填充的相變材料采用相變溫度為20～30℃的相變蓄熱材料。