CN104018696A - 一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，包括设置在卫生间墙体内表面上的保温板和取暖装置；保温板包括具有高热阻的保温隔热板和饰面板，饰面板采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖。本发明采用热容量较小的饰面板，同时饰面板背后的保温隔热板又有效地阻断了热量向墙体的泄露，保证了饰面板温度能够快速达到并且稳定在卫生间暖湿空气的露点温度之上，极大弱化了卫生间里暖湿空气中的水蒸汽在墙面上的放热冷凝析出现象，保证了卫生间空气温度、湿度的提高，提高了冬季洗浴的空气能量密度和热舒适性。

Description

一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间

技术领域

本发明涉及卫生间（淋浴房）设计技术领域，特别涉及一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间。

背景技术

从能量的角度看，传统的家庭卫生间结构，虽然经过业界的长期努力和持续改善，冬季洗浴能耗的增长得到有效控制，但仍然具有能耗高和热舒适性低的特点。

一、冬季洗浴时，卫生间墙体存在着比表面积大、热容量大、水蒸汽冷凝放热系数大的能量学特性：

1、比表面积大，卫生间墙体对室内空气温度湿度的控制力强

一个居住空间的比表面积，就是这个空间的表面积与体积的比值，反映了这个空间的围护结构对其所围空间温度湿度等物理指标的影响力、控制力。

卫生间的比表面积是最大的，达到2.5m²/m³以上，也就是每1m³的室内空气可以享受到2.5m²以上墙体的“照看”。在卫生间这种特殊结构的空间中，由于比表面积大，墙体对卫生间空气温度湿度的影响力、控制力，极其强大：墙体的温度湿度，主导着卫生间空气的温度湿度。

2、卫生间热容量大，墙体就像一个热量“黑洞”

以净面积在5m²左右的卫生间为例，其围护结构（墙体）的质量，达到10吨以上，墙体质量与比热容的乘积即墙体的热容量，非常之大，是卫生间内空气热容量的1000倍左右，难以加热升温，就像一个热量“黑洞”。如使一个净面积5m²的卫生间墙体的温度升高1℃，就需要热能8.8×10⁶J，折合电功2.44kw·h左右。

卫生间比表面积达到2.5m²/m³以上和卫生间墙体热容量是空气的一千倍的事实，造成了墙体与空气的不平等关系：卫生间墙体的温湿度，主导着、决定着卫生间内空气的温度湿度；而卫生间内空气的温湿度对墙体的影响却微乎其微。

3、冬季取暖时，热湿空气对卫生间墙体的复合漏热强度高于干燥空气的对流传热

冬季洗浴时，卫生间内既要升温又要加湿，热湿空气对墙体的对流传热，与水蒸汽在墙体上的冷凝放热，同时存在，并且水蒸汽的冷凝放热能力高于对流传热，致使总漏热系数最高可以达到20w/(m²·℃)以上；一个净面积5m²的卫生间，洗浴时暖湿空气与墙体温差达到20℃以上时，漏热功率就能达到6kw以上。

二、冬季洗浴时卫生间空气本身的升温加湿的耗能很小，但洗浴能量消耗强度已然很大

空气是易于升温加湿的。

空气密度、比热容都很小，空气的温度湿度，原本是易于调制的。

以面积1.5m²卫生间湿区（淋浴区）为例，其空气质量只有4kg左右，其加热的难易程度，只相当于1kg的自来水；将淋浴区温度为5℃、相对湿度为70%的冷空气，加热成35℃、12%的干燥空气，耗能只有0.03kwh；加热成35℃、70%的洗浴暖湿空气，耗能也只有0.1kwh；加热成45℃、60%的桑拿热湿空气，耗能也只有0.14kwh。

但由于冬季低温墙体的吸热和漏热，卫生间洗浴能量消耗强度已然很大：目前家庭卫浴使用的主流的发热能力为“12L”燃气热水器，其“12L”的涵义是指该燃气热水器每分钟能够把12L的自来水水温提高25℃，也就是说，它的额定有效发热功率为P=12*1000*25*4.187/60=20.9Kw；其燃烧器放热功率在22kw以上；在额定负荷运行时，每28分钟就消耗1m³天然气。卫生间常用灯泡式浴霸或PTC电暖器的功率为1.6～3.0Kw。

冬季，家庭洗浴卫生间能量注入总强度达到15～25kw，卫生热水占90%以上。

卫生间已然成为住宅中能量注入强度最大的单元

三、取暖时空气的相对湿度下降，降低了卫生间内空气的热舒适性

室内空气的热舒适性，由空气的温度、湿度和空气流动速度共同决定。冬季洗浴取暖时，湿度因素变得十分重要。

某个温度下空气的“相对湿度”，都是相对于这个温度下空气的“饱和湿度”而言的。空气的“饱和湿度”，也就是在一个确定温度下空气的最大含湿量。

但空气的饱和湿度值，并不恒定，随空气温度的变化而变化，并且变化很大，还是非线性的。

不同温度的饱和空气含湿量表：

从上表可以看出，在比较适合人类生存活动的温度期间，温度每上升10℃，空气的饱和湿度，也就是每千克干空气中的最大水蒸汽含量，就增加90%左右！如此，同样的相对湿度，例如都是60%，但在不同的温度下，所对应的空气的绝对湿含量并不一样。相对湿度都是60%的空气，在10℃、40℃时，空气中的（绝对）含湿量分别是4.58与29.29（g水蒸汽/kg干空气），两者相差6.4倍；空气中水蒸汽含量相差6.4倍，这对空气中氧气的分压力、空气的能量密度、人体表面液态水分的蒸发速度、空气与人体的能量交换，都会产生显著的影响，从而根本地改变着我们对空气环境的主观评价与感受。

从上表还可以看出，空气被加热升温后，空气中的绝对含湿量并没有变化，但相对湿度快速下降，成为高温干燥空气，其吸湿能力即吸收水蒸汽的能力也快速扩大。例如，我们把10℃、80%的饱和空气加热到40℃，它的相对湿度就从80%快速下降到7.63×0.8/48.8×100%=12.5%，成为高温干燥空气；同时，空气的吸收水蒸汽的能力也从10℃、80%时的1.53（g水蒸汽/kg干空气），扩大到了40℃、12.5%时的42.7（g水蒸汽/kg干空气），扩大了26.9倍。

人体对环境的舒适性体验，就是这人体体表与环境之间的能量交换的主观感受。

如果空气温度低，人体体表向空气放热；空气温度高，体表从空气吸热，这种输入性的高强度热流，刺激人体自发地产生降温性的排汗反应。

如果空气相对湿度低，也就是空气中的水蒸汽含量小，则无论空气的温度高低如何，人体体表附近的水蒸汽与周围空气中水蒸汽的浓度差就比较大，水蒸汽从体表向外围扩散的动力就得到加强，水蒸汽扩散加快，从而促进体表的水珠水膜进一步吸热蒸发汽化，使人体体表失去水分，干燥起皱。

由此可以看出，对于冬季洗浴的热舒适性，给空气加热升温的同时，注入水蒸汽使其在温度升高后的相对湿度不降低，从而减少人体体表水分蒸发的动力。这与给空气加热升温同样重要。

综上所述，如何正确应对冬季卫生间墙体热容量大、比表面积大、水蒸汽冷凝放热系数高的能量学特点，采取新的技术措施，有效阻断卫生间洗浴时暖湿空气对墙体的对流传热与水蒸汽冷凝放热，提高冬季卫生间室内空气的温度、湿度、空气能量密度和热舒适性，是一个重要的民生问题和节能减排问题，更是暖通技术领域专业人员所面临的重大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，以解决现有卫生间墙体吸热量大的问题，以及弱化传统装修的卫生间暖湿空气中的水蒸汽在瓷砖上的放热冷凝析出现象。

为了解决上述问题，本发明提供了一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，该卫生间包括保温板和取暖装置，所述取暖装置安装在所述卫生间内，用于加热所述卫生间内的空气，所述保温板设置在所述墙体的内表面上，所述保温板包括保温隔热板和饰面板，所述保温隔热板设置在所述墙体的内表面与所述饰面板之间；其中，所述饰面板采用低热容量饰面板，所述低热容量饰面板采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖。

较佳地，所述保温隔热板的保温材料采用高热阻发泡聚氨酯。

较佳地，所述保温隔热板通过一粘结层安装到所述墙体的内表面上。

较佳地，所述饰面板的边缘呈指向所述保温隔热板一侧的弯折状，且所述饰面板边缘的弯折部分覆盖所述保温隔热板的部分边缘。

较佳地，所述饰面板平行于内墙面的平面的尺寸小于所述保温隔热板平行于内墙面的平面的尺寸，相邻两所述保温板的所述保温隔热板之间相连，所述饰面板之间形成一结构缝。

较佳地，所述卫生间墙体包括四周墙壁和顶棚。

较佳地，所述取暖装置设置在所述的卫生间顶棚或墙面上。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

（1）本发明适用于任何形状卫生间，没有重复装修；没有卫生死角；不影响采光通风；

（2）本发明所采用的低热容量保温板，有效地阻断卫生间暖湿空气对墙体的漏热；同时，由于低热容量保温板饰面板的热容量小，卫生间空气升温快速，大幅节能；

（3）本发明采用的低热容量保温板饰面板的厚度大幅降低，使作为饰面板的彩钢板、彩铝板、玻璃增强热固性塑料（SMC、GRP）、瓷砖的材料消耗大幅减少；

（4）本发明通过暖风机对饰面板加热使其温度高于暖湿空气的露点温度，从而阻止了冬季洗浴时空气中水蒸汽在饰面板上的放热冷凝析出，墙体表面水蒸汽放热冷凝析出现象大为弱化，空气对墙体的对流传热大幅降低70%以上，空气中水蒸汽在低于露点温度的墙体上由于冷凝而造成的水蒸汽消耗量大幅降低70%以上，卫生间空气中绝对含湿量大幅增加，有效地保障了卫生间空气的温度、湿度和空气焓值的提高，有效保障了冬季洗浴的热舒适性，根本改善冬季洗浴的加热速度、空间温度湿度均匀性和热效果。

附图说明

图1为本发明提供的墙体表面弱水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间的结构简图；

图2为本发明保温板的侧视图；

图3为本发明保温板的正视图；

图4为本发明两块保温板之间连接处的的局部示意图。

符号说明：

01-卫生间

1-墙体

2-保温板

21-保温隔热板

22-饰面板

221-弯折部分

23-粘结层

24-结构缝

3-取暖装置

4-顶棚

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

参考图1-4，本发明提供了一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，通过在卫生间的墙体上设置保温板以及在卫生间内安装取暖装置，在阻断冬季洗浴时卫生间暖湿空气对热量“黑洞”似的大热容量墙体的热泄露的同时，大幅降低空气中水蒸汽在墙体上由于冷凝而造成的水蒸汽消耗，从而使卫生间空气中的温度和绝对含湿量大幅增加，冬季洗浴的热舒适性明显改善。

具体的，如图1所示，该卫生间01包括墙体1和保温板2，墙体1可包括四周墙壁、顶棚4和地面，保温板2设置在墙体1的内表面上；当然，本发明对保温板2具体设置在房屋内墙的哪个位置不作限制，为了保温效果等因素，优先选择保温板2设置在墙体1四周的内墙壁和顶棚4上。本发明采用在卫生间墙体的内表面上设置保温板2，在阻断冬季洗浴时卫生间暖湿空气对大热容量墙体的热泄露的同时，大幅降低空气中水蒸汽在墙体上由于放热冷凝析出而造成的水蒸汽消耗，从而使卫生间空气的温度和绝对含湿量大幅增加，冬季洗浴的热舒适性明显改善。

在本实施例中，如图2-4所示，保温板2包括保温隔热板21和饰面板22，保温隔热板21的一面通过粘结层23安装到内墙1的内表面上，饰面板22的一面与保温隔热板21的另一面相连，饰面板22的另一面朝向卫生间01内的空气。

本实施例中，饰面板22与保温隔热板21的另一面相连，具体连接方式可根据具体需要进行调整，此处不作限制。饰面板22的边缘呈指向保温隔热板21一侧的弯折状，且饰面板22边缘的弯折部分221覆盖保温隔热板21的部分边缘，如图4中所示，饰面板22的边缘进行弯折设计，具有加强保温板边缘强度的效果。饰面板22平行于内墙面的平面的尺寸小于保温隔热板21平行于内墙面的平面的尺寸；当若干低热容量内墙保温板拼接安装到内墙面上的时候，相邻两低热容量内墙保温板之间的保温隔热板紧密相连，从而形成一整片的隔热结构，以阻断热桥，阻止室内空气与墙体的热交换；另外，相邻两低热容量内墙保温板的饰面板22之间形成构造缝24，从而具有美观效果。

在本实施例中，保温隔热板21采用具有高热阻特性的聚氨酯保温材料制成，具有高热阻、低密度、无毒性、退行老化速度小等一系列优点，将热容量巨大的墙体与热容量极小的室内空气进行热分离，有效地阻断了卫生间01内的暖湿空气对墙体的漏热；当然，保温隔热板21也可选择其他具有高热阻特性的保温材料，此处不作限制。

在本实施例中，饰面板22采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖等具有低热容量特性的饰面材料。传统的饰面板的密度一般是空气的800～8000倍，其比热容与空气相当，且传统饰面板比较厚，其总热容量就比较大，比室内空气热容量大得多，从而严重影响室内空气的冬季升温和夏季降温。在本发明中，饰面板采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖等具有低热容量特性的饰面板，大幅度降低了饰面板热容量，且同时节省了原材料。

以下就饰面板22采用1.8mm厚的SMC片材为例，对饰面板22的功能进行详细说明：

在净面积为5m²的卫生间里，其室内的空气，体积大约12m³、质量大约12kg、热容量只有1.2×10⁴J/℃；卫生间的墙体，大约10吨重，其热容量是室内空气的800～1200倍。若使卫生间墙体均匀上升1℃，就需要消耗相当于2.4kwh的能量。对卫生间采用内墙内保温技术，将大热容量的墙体与小热容量的室内空气进行热分离，并且饰面板22采用1.8mm厚的SMC片材，则饰面板22的总面积在30m²左右，总质量在75kg左右，饰面板的热容量约为1.0×10⁵J/℃，大约是室内空气热容量的8倍。如果把卫生间内的空气与饰面板22提升相同的温度，例如提高20℃，只需要相当于0.62kwh的能量；饰面板22的吸热量是室内空气吸热量的8倍，就是说注入卫生间01内的热量，有0.55kwh被饰面板22吸收，有0.07kwh被空气吸收，从而大大减少了漏热现象，节约能耗；同时，由于饰面板温度大幅上升，超过室内热湿空气的露点温度，冬季洗浴时空气中的水蒸汽不会在饰面板上冷凝成液态水析出，空气的温度和绝对湿度提高，空气的能量密度提高，洗浴的热舒适性非常好。

在本实施例中，卫生间01内还设置有取暖装置3，用于对卫生间01内的空气以及与空气接触的饰面板22进行加热。本发明采用的取暖装置3是电热设备，例如PTC暖风机；本发明对取暖装置3具体设置在房屋内墙的哪个位置不作限制，优选安装在在卫生间01的顶棚4上。本发明在卫生间内安装取暖装置3，通过取暖装置3直接加热卫生间空气，通过空气来提升板饰面板的板面温度使之高于暖湿空气的露点温度，从而大幅减少水蒸汽在保温板饰面板上的冷凝析出，提高了空气的温度和绝对含湿量。

本发明提供的一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其在使用过程中的工作原理具体如下：

在冬季洗浴准备阶段，开动顶棚4上的取暖装置3加热卫生间01内的空气，升温之后的空气将热量传递给墙体1上设置的保温板2的饰面板22。由于饰面板22采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖等具有低热容量特性的饰面板，其厚度较薄、热容量很小，同时在饰面板22与内墙1之间的保温隔热板21又有效地阻断了热量向墙体泄露，从而使得饰面板22的板面升温快速，板面温度能够达到并且稳定在卫生间暖湿空气的露点温度之上。在卫生间内的热水喷淋之后，卫生间空气绝对含湿量增加，由于饰面板22的温度高于暖湿空气的露点温度，从而阻止了空气中水蒸汽在饰面板22上的放热冷凝析出，除门窗和地面还有少量水蒸汽冷凝，卫生间01的顶棚4和其它侧墙的表面均很少有水蒸汽放热冷凝析出现象产生，与瓷砖直接贴在混凝土墙体上的传统装修的卫生间相比，空气对墙体的对流传热大幅降低70%以上，空气中水蒸汽在低于露点温度的墙体上由于冷凝而造成的水蒸汽消耗量大幅降低70%以上，卫生间空气中绝对含湿量大幅增加，有效地保障了卫生间空气的温度、湿度和空气能量密度（焓值）的提高，有效保障了冬季洗浴的热舒适性，实现了家庭冬季舒适洗浴和节能洗浴。

本发明提供的一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间具有以下优点：

1、普遍适用

本发明提供的一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，适用于任何形状卫生间；没有重复装修；没有卫生死角；不影响采光通风；

2、大幅节能

本发明提供的一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，所采用的低热容量内墙保温板的保温效果好于瓷砖，导热系数＜0.03w/（m×℃），阻断卫生间暖湿空气对墙体的漏热；饰面板总热容量小，卫生间空气升温快速；大幅节能；

3、大幅节材

本发明提供的一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，所采用的低热容量内墙保温板的饰面板的厚度大幅降低，使作为饰面板的瓷砖、玻璃增强热固性塑料（SMC、GRP）、彩钢板、彩铝板的材料消耗大幅减少；

4、洗浴温湿度条件根本改善

本发明提供的一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，由于暖风机加热之后饰面板温度高于暖湿空气的露点温度，从而阻止了空气中水蒸汽在饰面板上的放热冷凝析出，卫生间的顶棚和侧墙的表面，很少有水蒸汽放热冷凝现象产生，与瓷砖直接贴在混凝土墙体上的传统装修的卫生间相比，空气对墙体的对流传热大幅降低70%以上，空气中水蒸汽在低于露点温度的墙体上由于冷凝而造成的水蒸汽消耗量大幅降低70%以上，卫生间空气中绝对含湿量大幅增加，有效地保障了卫生间空气的温度、湿度和空气焓值的提高，有效保障了冬季洗浴的热舒适性，根本改善冬季洗浴的加热速度、空间温度湿度均匀性和热效果。

综上所述，本发明提供了一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，包括墙体保温板和取暖装置，保温板设置在内墙的内表面上；保温板包括具有高热阻的保温隔热板和具有低热容量的饰面板，其中饰面板采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖。本发明采用热容量较小的饰面板，同时饰面板背后的保温隔热板又有效地阻断了热量向墙体泄露，保证了饰面板温度能够快速达到并且稳定在卫生间暖湿空气的露点温度之上，杜绝了传统装修的卫生间暖湿空气中的水蒸汽在瓷砖上的放热冷凝析出现象，在卫生间内的热水喷淋之后，卫生间空气绝对含湿量有效增加，保证了卫生间空气的绝对湿度的提高和相对湿度的稳定，保证了冬季洗浴的空气焓值和热舒适性。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管也已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (7)

1.一种墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，该卫生间包括保温板和取暖装置，所述取暖装置安装在所述卫生间内，用于加热所述卫生间内的空气，所述保温板设置在所述墙体的内表面上，所述保温板包括保温隔热板和饰面板，所述保温隔热板设置在所述墙体的内表面与所述饰面板之间；其中， 所述饰面板采用低热容量饰面板，所述低热容量饰面板采用厚度小于1mm的彩钢板、彩铝板或厚度小于3mm的玻璃纤维增强型热固性塑料（SMC、GRP）或者厚度小于5mm的薄板瓷砖。

2.如权利要求1所述的墙体表面无水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，所述保温隔热板的保温材料采用高热阻发泡聚氨酯。

3.如权利要求1所述的墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，所述保温隔热板通过一粘结层安装到所述墙体的内表面上。

4.如权利要求1所述的墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，所述饰面板的边缘呈指向所述保温隔热板一侧的弯折状，且所述饰面板边缘的弯折部分覆盖所述保温隔热板的部分边缘。

5.如权利要求4所述的墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，所述饰面板平行于内墙面的平面的尺寸小于所述保温隔热板平行于内墙面的平面的尺寸，相邻两所述保温板的所述保温隔热板之间相连，所述饰面板之间形成一结构缝。

6.如权利要求1所述的墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，所述卫生间墙体包括四周墙壁和顶棚。

7.如权利要求6所述的墙面弱化水蒸汽放热冷凝析出的节能舒适卫生间，其特征在于，所述取暖装置设置在所述的卫生间顶棚或墙面上。