專利名稱：一種用于地板電采暖的顯熱－潛熱蓄熱加熱管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一項應(yīng)用于地板電采暖中的新型裝置。
背景技術(shù)：
地板采暖是近幾年在我國新興的一種采暖方式。由于其具有節(jié)能環(huán)保、營造舒適環(huán)境、節(jié)省室內(nèi)空間等諸多優(yōu)點，正逐漸被人們所接受。地板采暖主要依靠輻射和地板表面與空氣間的自然對流換熱，室內(nèi)下部有效取暖空間的溫度比采用散熱器時要高1～2攝氏度。而且，傳統(tǒng)散熱器一般安置在窗前，這也加大了熱量向屋外空間的散失。一般認為，地板采暖比傳統(tǒng)采暖方式節(jié)能20％～30％。所以說，地板采暖是建筑節(jié)能的一個良好途徑。地板采暖能提高室內(nèi)有效取暖溫度，減少人體的散熱。同時，使室內(nèi)空間沿著高度方向產(chǎn)生溫度梯度，滿足人們“足暖頭寒”的需要，增強人體的舒適感?？梢哉f，地板采暖是一種接近理想的采暖方式。此種采暖方式還節(jié)省了散熱器所占有的室內(nèi)面積，使室內(nèi)空間布置顯得更加方便靈活。
現(xiàn)在常見的地板采暖系統(tǒng)一般以水作為媒介。熱量提供分為鍋爐集中供暖和電采暖兩種方式。電采暖方式減少了鍋爐煙塵的污染，避免了建造集中供暖系統(tǒng)和維護管道等麻煩，并利用了電力輸送的便捷。在我國核電、水電占總發(fā)電量的比例日益提高的背景下，可以說是一種經(jīng)濟環(huán)保的采暖方式。而且電采暖地板施工靈活，不受集中供暖的限制，在調(diào)節(jié)和能耗計量方面也更加便捷。
目前，地板采暖系統(tǒng)的管路鋪設(shè)方法已比較成熟。如圖1所示，管路4材料一般選用高分子塑料管材(如交聯(lián)聚乙烯管、交聯(lián)鋁塑復(fù)合管、聚丁烯管等)，為了使熱量向上傳，在管路4與結(jié)構(gòu)層9之間鋪設(shè)復(fù)合保溫層8，并利用卡釘2將管子固定在復(fù)合保溫層8上。在其上澆注混凝土層7的主要作用是保護管路與支撐，并能同時起到傳熱與蓄熱的作用，使得地面形成溫度較為均勻的輻射加熱面。再經(jīng)過找平層6找平，就可在上面直接鋪設(shè)地面層5(如地板革、地板磚、木地板等)。同時在施工過程中要注意加裝墻角處的邊角保溫材料1和在混凝土層中留出膨脹縫3。
電采暖地板蓄熱性能的好壞往往與舒適性能的強弱直接相關(guān)。傳統(tǒng)地板電采暖過程中存在“一關(guān)就冷”的弊端，而且頻繁調(diào)節(jié)溫度控制系統(tǒng)，會影響地板使用壽命。電采暖地板如果具有良好的蓄熱性能，可以很容易得將地板溫度控制在最佳舒適度以內(nèi)，室內(nèi)溫度波動會比較小。同時，良好的蓄熱性能可以使電采暖地板運用低谷電力蓄熱。比如，在夜間居民用電量普遍較小的時候進行地板蓄熱，白天居民用電量普遍較大的時候利用地板所積蓄的熱量取暖。這不僅可以緩解用電高峰時段電力緊張的矛盾，提高整個電力系統(tǒng)的運行效率，而且由于政府一般都實行峰谷分時計價的用電政策，從而大大降低電采暖的成本，因此蓄熱式地板電采暖技術(shù)具有重大經(jīng)濟價值和實用意義。
采用傳統(tǒng)鋪設(shè)方式的電采暖地板，不具有蓄熱功能。雖然填料層中的水泥砂漿或碎石混凝土有一定的蓄熱作用。但水泥的比熱容較小，而且完全依靠水泥溫度變化而實現(xiàn)熱量的儲存，是完全顯熱蓄熱。這顯然難以達到蓄熱電采暖地板蓄熱性能的要求。
因此，如何使電采暖地板具有良好的蓄熱性能是這一領(lǐng)域研究的新重點，也是發(fā)展的新方向。相變潛熱蓄熱與顯熱蓄熱相比具有蓄熱密度高、恒溫性能好等優(yōu)點，但由于相變蓄熱介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)小，傳熱性能差。所以，單純的相變蓄熱地板采暖蓄、放熱效率都非常低，影響了其實際應(yīng)用。因此，必須采用相應(yīng)的強化技術(shù)來強化其傳熱過程，而這樣又大大減小了其蓄熱密度，使相變潛熱蓄熱失去了其蓄熱能力高的優(yōu)勢。如何才能更好地提高電采暖地板的蓄熱性能，如何才能將相變潛熱蓄熱方法應(yīng)用于電采暖地板中，所有這些都亟待從結(jié)構(gòu)和技術(shù)上加以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型旨在解決現(xiàn)行電采暖地板蓄熱能力不足的問題，提出一種能夠克服相變潛熱蓄熱材料導(dǎo)熱系數(shù)小、傳熱性能差的缺點，有效提高電采暖地板的舒適性、經(jīng)濟性的地板顯熱一潛熱蓄熱電采暖技術(shù)。
本實用新型的中我們對現(xiàn)有技術(shù)中的加熱管段的結(jié)構(gòu)和形式進行了重新設(shè)計，在其中加入了相變蓄熱介質(zhì)和熱媒，使其具有很強的蓄熱能力。其具體方案為包括管路4和設(shè)置在管路中心的發(fā)熱電纜10，特征在于在管路4內(nèi)還設(shè)置有包圍在發(fā)熱電纜10周圍的由相變蓄熱介質(zhì)和熱媒組成的填充床。填充床可以有兩種結(jié)構(gòu)，其一為蓄熱管式，其結(jié)構(gòu)可參見圖3～圖4，也就是在管路4軸向放置充有相變蓄熱介質(zhì)的蓄熱管11，蓄熱管11之間、以及蓄熱管11與管路4之間留有充入熱媒12的縫隙。其二為蓄熱膠囊式，其結(jié)構(gòu)可參見圖5，也就是在管路4的空腔內(nèi)放置充有相變蓄熱介質(zhì)的蓄熱膠囊13，蓄熱膠囊13之間、蓄熱膠囊13與管路4之間留有充入熱媒12的空隙。
這兩種相變材料的加裝方式都能達到很好的蓄熱效果。另外要蓄熱管和蓄熱膠囊的壁厚要求不大于0.5mm，以盡量增加蓄熱材料的充裝質(zhì)量，增大單位容積的蓄熱能力。熱媒要具有良好的導(dǎo)熱性能和一定的顯熱蓄熱能力，從而將發(fā)熱電纜放出的熱量很快傳給潛熱蓄熱材料。同時，隨著溫度的升高本身也具有一定的蓄熱作用。要求相變蓄熱材料具有較高的潛熱密度和合適的相變溫度。如果蓄熱介質(zhì)的相變溫度過低，電采暖地板在升溫過程中，過早的進入潛熱蓄熱過程，必然影響熱量的傳導(dǎo)，增加響應(yīng)時間，不能達到即開即熱的效果。如果蓄熱介質(zhì)的相變溫度過高，會使地板溫度長時間維持在高值。顯然會降低地板采暖的舒適度，也不利于室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。研究和使用經(jīng)驗證明，根據(jù)建筑保溫程度和人的需求不同，地面溫度一般控制在24～30攝氏度范圍內(nèi)。溫度過低時達不到采暖要求，溫度過高影響舒適度，而且造成不必要的能源浪費。由于考慮到混凝土填料層的溫度梯度，蓄熱介質(zhì)的相變溫度以40～45攝氏度為宜。
本實用新型的基本原理將蓄熱介質(zhì)做成多孔填充床，床體空隙內(nèi)充注熱媒。蓄熱介質(zhì)被加熱/冷卻時發(fā)生相變，這是潛熱蓄熱過程。而熱媒一方面作為取熱/加熱面與蓄熱介質(zhì)之間傳熱的流體介質(zhì)，增強相變蓄熱介質(zhì)內(nèi)部的傳熱；另一方面又隨著蓄/放熱過程的進行，發(fā)生溫度變化，這是顯熱蓄熱過程。應(yīng)用這一技術(shù)，可以大大強化蓄熱介質(zhì)內(nèi)部的傳熱過程，提高容積蓄熱強度。
本實用新型對現(xiàn)有地板采暖技術(shù)中發(fā)熱管段的結(jié)構(gòu)進行了重新設(shè)計，使電采暖地板具有蓄熱性能，提高了單位容積的蓄熱能力，減小了蓄熱設(shè)備的體積。


圖1現(xiàn)有地板采暖技術(shù)的管路鋪設(shè)方法圖；圖2單螺旋型管路布置圖；圖3本實用新型技術(shù)的蓄熱管式管段示意圖；圖4圖3中的A-A視圖；圖5本實用新型技術(shù)的蓄熱膠囊式管段示意圖；圖1～圖5中標號為1.邊角保溫材料，2.卡釘，3.膨脹縫，4.管路，5.地面層，6.找平層，7.混凝土層，8.復(fù)合保溫層，9.結(jié)構(gòu)層，10.發(fā)熱電纜，11.蓄熱管，12.熱媒，13.蓄熱膠囊。
具體實施方式
首先，制造充裝相變蓄熱介質(zhì)的蓄熱管和蓄熱膠囊，充裝蓄熱介質(zhì)時要注意留出一定的空間余量，避免相變蓄熱介質(zhì)熔化時體積膨脹產(chǎn)生漲管。充裝后要對其進行嚴格密封，以免長時間使用后相變材料滲出，這會大大降低蓄熱效果。相變蓄熱介質(zhì)可以選用相變溫度在40～45攝氏度之間的有機或無機相變材料。然后，在外包管材中心安裝發(fā)熱電纜。下一步，用制造好的蓄熱管或蓄熱膠囊填滿管材中的剩余空間。其具體結(jié)構(gòu)可參見圖3～圖5。最后，將縫隙中注滿熱媒(一般選用水作為熱媒)。這樣，管路結(jié)構(gòu)的制作基本完成。管路的鋪設(shè)可以按照現(xiàn)有技術(shù)中的方法進行鋪設(shè)，具體措施可見圖1。管路的布置可以采用單螺旋型的排列方式，如圖2所示。鋪設(shè)這種電采暖地板的房間，可以實現(xiàn)晚上蓄熱，白天取熱的采暖方式。房間的居住舒適度也將大大提高。
權(quán)利要求1.一種用于地板電采暖的顯熱-潛熱蓄熱加熱管裝置，包括管路(4)和設(shè)置在管路中心的發(fā)熱電纜(10)，其特征在于在管路(4)內(nèi)還設(shè)置有包圍在發(fā)熱電纜(10)周圍的由相變蓄熱介質(zhì)和熱媒組成從而具有復(fù)合蓄熱功能的填充床。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于地板電采暖的顯熱-潛熱蓄熱加熱管裝置，其特征在于填充床的結(jié)構(gòu)為蓄熱管式，也就是在管路(4)內(nèi)軸向放置充有相變蓄熱介質(zhì)的蓄熱管(11)，蓄熱管(11)之間、以及蓄熱管(11)與管路(4)之間留有充入熱媒(12)的縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于地板電采暖的顯熱-潛熱蓄熱加熱管裝置，其特征在于填充床的結(jié)構(gòu)為蓄熱膠囊式，也就是在管路(4)的空腔內(nèi)放置充有相變蓄熱介質(zhì)的蓄熱膠囊(13)，蓄熱膠囊(13)之間、蓄熱膠囊(13)與管路(4)之間留有充入熱媒(12)的空隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于地板電采暖的顯熱-潛熱蓄熱加熱管裝置，其特征在于蓄熱管(11)和蓄熱膠囊(13)的管壁厚度均小于0.5mm。
專利摘要一種用于地板電采暖的顯熱－潛熱蓄熱加熱管裝置，屬于應(yīng)用于地板電采暖中的裝置。本實用新型在發(fā)熱管段中加入了蓄熱管或蓄熱膠囊，并在其間的空隙中充入熱媒。蓄熱介質(zhì)被加熱/冷卻時發(fā)生相變，是潛熱蓄熱過程，而熱媒一方面作為取熱/加熱面與蓄熱介質(zhì)之間傳熱的流體介質(zhì)，增強了蓄熱介質(zhì)內(nèi)部的傳熱，另一方面又隨著蓄/放熱過程的進行，發(fā)生溫度變化，是顯熱蓄熱過程。利用本實用新型技術(shù)可以明顯強化蓄熱介質(zhì)內(nèi)部的傳熱過程，與傳統(tǒng)相變潛熱蓄熱加熱管相比，可以提高單位容積的蓄熱能力，減小蓄熱設(shè)備的體積。這就使電采暖地板具有了很強的蓄熱能力，較大提高了其經(jīng)濟性，增強了舒適度。
文檔編號F24D13/00GK2834080SQ20052011822
公開日2006年11月1日 申請日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者劉中良, 張明, 李晶, 李莉, 馬重芳 申請人:北京工業(yè)大學(xué)