CN110043992A - 基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，第一介质为流体，第一介质填充在换热管内；第二介质填充在换热管外，第二介质与外部环境进行热交换；第一介质包括第一相变材料和第二相变材料，第二介质包括第三相变材料，第一相变材料的相变温度范围记为[a,b]，第二相变材料的相变温度范围记为[c,d]，第三相变材料的相变温度范围记为[m,n]，满足n≥d＞a≥m。有益效果：第三相变材料具有良好的储热性能，能对室内温度起到良好的缓冲作用，有利于减小室内温度波动并降低总体能耗。本技术方案通过共用换热管来实现制冷和制热的一体化，有利于节约空间。本发明涉及空调系统。

Description

基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统

技术领域

本发明涉及空调系统，特别涉及地板辐射空调系统。

背景技术

建筑物的日常能耗中，空调系统占比通常是最大的。地板辐射空调系统相比一般的空调系统具有较大的舒适节能优势。

现有技术中，常见的地板辐射空调系统仅能满足冬季供暖，而夏季一般需要其他制冷输送设备来满足供冷需求。现有技术的空调系统的技术缺陷在于：制冷和制热系统需分别设置，经济成本较高且对建筑空间的占用较大；另外，现有的地板负辐射空调系统还存在着易凝露、能耗大、储热性能差、室内温度波动大等技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，可克服制冷和制热系统分体设置占用空间大的技术问题，还可克服地板辐射空调系统储热性能差的技术问题。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，包括制冷装置、制热装置、换热管、第一介质和第二介质；第一介质为流体，第一介质填充在换热管内，制冷装置和制热装置与第一介质进行热交换；第二介质填充在换热管外，第一介质在换热管内流通并与第二介质进行热交换，第二介质与外部环境进行热交换；第一介质包括第一相变材料和第二相变材料，第二介质包括第三相变材料，第一相变材料的相变温度范围记为[a,b]，第二相变材料的相变温度范围记为[c,d]，第三相变材料的相变温度范围记为[m,n]，满足n≥d＞a≥m。

作为改进，第一介质还包括微胶囊和基液，第一相变材料和第二相变材料包裹在微胶囊中，微胶囊分散在基液中并形成流体。

作为改进，第一相变材料的相变温度范围为[16℃，30℃]，第二相变材料的相变温度范围为[30℃，50℃]，第三相变材料的相变温度范围为[16℃，50℃]。

作为改进，第一相变材料选用单一种类的相变材料，第二相变材料也选用单一种类的相变材料。

作为改进，第一相变材料可选用十七烷、十二醇、十六烷、六水氯化钙或六水氯化镁。

作为改进，第二相变材料可选用石蜡、月桂酸、癸酸、芒硝或四水硝酸钙。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括温度控制器，温度控制器监控环境温度并控制制冷装置和制热装置的启动和停止。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括保温层、找平层和地板层，换热管和第二介质布置在地板层与保温层之间，找平层布置在第二介质与地板层之间。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括集水器和分水器，集水器布置在换热管的一端，分水器布置在换热管的另外一端。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括定时控制器，定时控制器使制冷装置或制热装置在预设的时间段内启动或停止。

有益效果：第一相变材料的相变温度较低，可在制冷工况下吸收环境热量，并通过制冷装置将热量排出室内环境以实现制冷。第二相变材料的相变温度较高，可在制热工况下吸收制热装置产生的热量，并将热量释放到室内环境中以实现制热。第三相变材料具有良好的储热性能，能对室内温度起到良好的缓冲作用，有利于减小室内温度波动并降低总体能耗。本技术方案通过共用换热管来实现制冷和制热的一体化，有利于节约空间。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的地板的局部剖视图。

具体实施方式

参照图1至2，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，包括制冷装置1、制热装置2、换热管3、第一介质4和第二介质5；第一介质4为流体，第一介质4填充在换热管3内，制冷装置1和制热装置2与第一介质4进行热交换；第二介质5填充在换热管3外，第一介质4在换热管3内流通并与第二介质5进行热交换，第二介质5与外部环境进行热交换；第一介质4包括第一相变材料和第二相变材料，第二介质5包括第三相变材料，第一相变材料的相变温度范围记为[a,b]，第二相变材料的相变温度范围记为[c,d]，第三相变材料的相变温度范围记为[m,n]，满足n≥d＞a≥m。

作为改进，第一介质4还包括微胶囊和基液，第一相变材料和第二相变材料包裹在微胶囊中，微胶囊分散在基液中并形成流体。

作为改进，第一相变材料的相变温度范围为[16℃，30℃]，第二相变材料的相变温度范围为[30℃，50℃]，第三相变材料的相变温度范围为[16℃，50℃]。

作为改进，第一相变材料选用单一种类的相变材料，第二相变材料也选用单一种类的相变材料。

作为改进，第一相变材料可选用十七烷、十二醇、十六烷、六水氯化钙或六水氯化镁。

作为改进，第二相变材料可选用石蜡、月桂酸、癸酸、芒硝或四水硝酸钙。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括温度控制器6，温度控制器6监控环境温度并控制制冷装置1和制热装置2的启动和停止。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括保温层7、找平层8和地板层9，换热管3和第二介质5布置在地板层9与保温层7之间，找平层8布置在第二介质5与地板层9之间。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括集水器10和分水器11，集水器10布置在换热管3的一端，分水器11布置在换热管3的另外一端。

作为改进，基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统还包括定时控制器，定时控制器使制冷装置1或制热装置2在预设的时间段内启动或停止。

关于制冷装置1和制热装置2，本技术方案的制冷装置1和制热装置2可以是现有技术中的一体化设备，包括但不限于热泵。本专利的制冷装置1和制热装置2还可以是现有技术中的分体方案，包括但不限于制冷压缩机和各种制热设备的组合。本技术方案可通过公用换热管3来实现制冷和制热，有利于简化空调系统的结构并节省空间。

关于换热管3，本实施例的换热管3为蛇形。本实施例的换热管3埋设在地板以下。

关于相变材料，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。相变材料转变物理性质的过程称为相变过程。在相变过程中相变材料吸收或释放大量的潜热。

关于第一介质4，本实施例的第一介质4为流体，第一介质4在换热管3内流动并实现热交换。

关于第一相变材料和第二相变材料，本实施例的第一相变材料和第二相变材料可选用单一相变温度的相变材料，还可选用多种现有技术中的相变材料以适应使用需求。本实施例的第一相变材料为低熔点相变材料，第二相变材料为高熔点相变材料。第一相变材料和第二相变材料具有比水更强的蓄热和蓄冷能力，有利于减少能耗。

关于第二介质5，本实施例的第二介质5为相变材料与水泥砂浆均匀混合后浇筑成的固体。第二介质5为固态，有利于使地板具有较好的结构强度。

关于第三相变材料，第三相变材料中可包括多种现有技术中的相变材料，使第三相变材料能实现宽温域，在较大的温度范围内都能吸收或释放大量的潜热。

第一相变材料的相变温度较低，可在制冷工况下吸收环境热量，并通过制冷装置1将热量排出室内环境以实现制冷。第二相变材料的相变温度较高，可在制热工况下吸收制热装置2产生的热量，并将热量释放到室内环境中以实现制热。第三相变材料具有良好的储热性能，能对室内温度起到良好的缓冲作用，有利于减小室内温度波动并降低总体能耗。本技术方案通过共用换热管3来实现制冷和制热的一体化，有利于节约空间。

关于微胶囊，本技术方案中的微胶囊还可选用微纳胶囊替代。本实施例的微胶囊为球形。微胶囊能克服相变材料泄漏、相分离和腐蚀等技术问题。在膨胀或收缩时，微胶囊能维持稳定的形态。

关于第一介质4，本实施例的第一介质4为相变微胶囊悬浮液或相变微纳胶囊悬浮液，第一相变材料和第二相变材料包裹在胶囊中。

关于基液，本实施例中的基液为水。微胶囊分散在基液中，形成固液两相传热流体，被称为潜热型传热流体。

关于相变温度范围，当微胶囊中的相变材料完全处于固态或完全处于液态时，无法起到蓄热调温作用。本技术方案中的第一相变材料和第二相变材料具有不同的相变温度范围，能在制冷和制热工况下分别起到蓄热调温作用。第三相变材料具有较宽的相变温度范围，能在制冷和制热工况下都起到蓄热调温作用，有利于提高空调系统的蓄热调温性能。

关于第一相变材料和第二相变材料，选用单一种类的相变材料，使第一相变材料和第二相变材料都具有单一的相变温度，可实现精准调温，有利于克服地板辐射空调系统容易结露的技术问题。

关于第一相变材料，可选用有机储能材料，有机储能材料包括但不仅限于熔点为24℃的十七烷、熔点为24℃的十二醇和熔点为18.2℃的十六烷。第一相变材料也可选用无机储能材料，无机储能材料包括但不仅限于熔点为25℃的六水氯化钙和熔点为25℃的六水氯化镁。

关于第二相变材料，可选用有机储能材料，有机储能材料包括但不仅限于熔点为48℃的石蜡、熔点为44℃的月桂酸和熔点为31.5℃的癸酸。第二相变材料还可选用无机储能材料，无机储能材料包括但不仅限于熔点为32.4℃的芒硝和熔点为44℃的四水硝酸钙。

关于温度控制器6，温度控制器6可精准控制室内温度。在制冷工况下，当室内温度高于预设温度时，温度控制器6发出信号启动制冷装置1向室内制冷。当室内温度达到预设值时，温度控制器6发出信号使制冷装置1停止工作。在制热工况下，当室内温度低于预设温度时，温度控制器6发出信号并启动制热装置2向室内供热。当室内温度达到预设温度时，温度控制器6发出信号并使制热装置2停止工作。

关于地板，保温层7、第二介质5、找平层8和地板层9依次由下至上布置形成地板。换热管3蛇形地埋设在第二介质5中。

关于集水器10和分水器11，本实施例的制冷装置1、制热装置2、集水器10、分水器11和换热管3组合形成空调系统。换热管3埋设在地板中，形成地板辐射空调系统。

关于定时控制器，定时控制器能控制空调系统在晚间启动并进行蓄冷或蓄热，在白天将热量或冷量释放，能有效利用晚间低谷电价，有利于实现错峰用电，有利于提升空调系统的经济性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：包括制冷装置、制热装置、换热管、第一介质和第二介质；所述第一介质为流体，所述第一介质填充在所述换热管内，所述制冷装置和所述制热装置与所述第一介质进行热交换；所述第二介质填充在所述换热管外，所述第一介质在所述换热管内流通并与所述第二介质进行热交换，所述第二介质与外部环境进行热交换；所述第一介质包括第一相变材料和第二相变材料，所述第二介质包括第三相变材料，所述第一相变材料的相变温度范围记为[a,b]，所述第二相变材料的相变温度范围记为[c,d]，所述第三相变材料的相变温度范围记为[m,n]，满足n≥d＞a≥m。

2.根据权利要求1所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：所述第一介质还包括微胶囊和基液，所述第一相变材料和所述第二相变材料包裹在所述微胶囊中，所述微胶囊分散在所述基液中并形成流体。

3.根据权利要求2所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：所述第一相变材料的相变温度范围为[16℃，30℃]，所述第二相变材料的相变温度范围为[30℃，50℃]，所述第三相变材料的相变温度范围为[16℃，50℃]。

4.根据权利要求1所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：所述第一相变材料选用单一种类的相变材料，所述第二相变材料也选用单一种类的相变材料。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：所述第一相变材料可选用十七烷、十二醇、十六烷、六水氯化钙或六水氯化镁。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：所述第二相变材料可选用石蜡、月桂酸、癸酸、芒硝或四水硝酸钙。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：还包括温度控制器，所述温度控制器监控环境温度并控制所述制冷装置和所述制热装置的启动和停止。

8.根据权利要求7所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：还包括保温层、找平层和地板层，所述换热管和所述第二介质布置在所述地板层与所述保温层之间，所述找平层布置在所述第二介质与所述地板层之间。

9.根据权利要求8所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：还包括集水器和分水器，所述集水器布置在所述换热管的一端，所述分水器布置在所述换热管的另外一端。

10.根据权利要求9所述的基于潜热型传热流体的地板辐射空调系统，其特征在于：还包括定时控制器，定时控制器使所述制冷装置或所述制热装置在预设的时间段内启动或停止。