CN114060889B - 一种保温相变材料地暖结构及其安装方法 - Google Patents

一种保温相变材料地暖结构及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及采暖技术领域，具体公开了一种保温相变材料地暖结构及其安装方法。一种保温相变材料地暖结构包括水暖管、C型相变蓄能管、弹簧销和C型保护套管，C型相变蓄能管套接于水暖管上且C型口两端与地面贴合，弹簧销套接于C型相变蓄能管上，C型保护套管套接于弹簧销上；C型相变蓄能管内沿C型相变蓄能管长度方向开设有蓄能腔，蓄能腔一端呈封闭态，另一端设置有密封盖，蓄能腔内封装有芒硝基复合相变材料；其安装方法为：在铺设好水暖管后，依次将C型相变蓄能管、弹簧销和C型保护套管套接于水暖管表面。本申请的相变地暖结构具有节能、环保的优点；另外，本申请的安装方法方便、快捷又实用。

Description

一种保温相变材料地暖结构及其安装方法
技术领域
本申请涉及采暖技术领域，更具体地说，它涉及一种保温相变材料地暖结构及其安装方法。
背景技术
地面辐射供暖，简称地暖，是一项既古老又崭新的技术。在中国地面采暖可追溯到明朝末年，为皇宫王室才能拥有的取暖方式，如现存中国的故宫，在青砖地面下砌好烟道，冬天通过烟道传烟并合理配置出烟窗以达到把青砖温热而后传到室内，使室内产生温暖的效果。以后中国北方农村出现火墙、火炕的取暖方式，韩国、日本出现地炕。从古至今，人类不断传承文明，开拓创新，发展进步。现在随着科技时代的到来，地面供暖技术已从原始的烟道散热火炕式采暖发展成为以现代材料为热媒的地面辐射供暖。该技术早在上世纪30年代就在发达国家开始应用，中国在50年代就已将技术应用于人民大会堂、华侨饭店等工程中。
地暖是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。由于在室内形成脚底至头部逐渐递减的温度梯度，从而给人以脚暖头凉的舒适感，不仅符合中医“温足顶凉”的健身理论，而且使室内空气形成良好的循环。地面辐射供暖是目前最舒适的采暖方式，也是现代生活品质的象征。
然而，要让地暖系统有效供暖，热源系统必须消耗大量的煤炭和电力资源不断给水加热供给建筑物采暖，造成环境的污染和大量能源消耗。
发明内容
为了减少环境的污染和大量能源的消耗，本申请提供一种保温相变材料地暖结构及其安装方法。
本申请提供的一种保温相变材料地暖结构及其安装方法采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种保温相变材料地暖结构，采用如下的技术方案：
一种保温相变材料地暖结构，包括水暖管、C型相变蓄能管、弹簧销和C型保护套管，所述C型相变蓄能管套接于水暖管上且C型口两端与地面贴合，所述弹簧销套接于C型相变蓄能管上，所述C型保护套管套接于弹簧销上；所述C型相变蓄能管内沿C型相变蓄能管长度方向开设有蓄能腔，所述蓄能腔一端呈封闭态，另一端设置有密封盖，所述蓄能腔内封装有芒硝基复合相变材料。
通过采用上述技术方案，由于C型相变蓄能管C型口的设计，可直接将C型相变蓄能管套接于水暖管上，不需要费时费力地将相变管从水暖管一端穿接，实现了安装方便快捷。在水暖管上套接C型相变蓄能管，C型相变蓄能管内开设的蓄能腔中封装芒硝基复合相变材料，当开启水暖管来提供热源时，水暖管温度升高，此时蓄能腔内的芒硝基复合相变材料吸收水暖管的热量，并将热量存储起来；切断水暖管热源后，当外界温度降低到芒硝基复合相变材料相变温度时，蓄能腔内的芒硝基复合相变材料放出热量并直接传导到地面而持续供暖，直至相变结束后，温度才会继续下降；由此，可以实现水暖管和C型相变蓄能管共同供暖，进而可以减少水暖管的日常加热次数，减少环境的污染和能源的消耗。
此外，由于弹簧销具有良好的弹性及抗剪切力，当人在地面走动时，弹簧销会产生轻微的振动，进而消除芒硝基复合相变材料的过冷度，使得芒硝基复合相变材料在25-30℃吸收或释放热量，即大于30℃吸收热量，小于30℃放出热量，进而实现了芒硝基复合相变材料在人体适宜的特定温度条件下发生相变。
优选的，所述蓄能腔内装有碳海绵或碳气凝胶，所述芒硝基复合相变材料分布于碳海绵或碳气凝胶中。
通过采用上述技术方案，由于碳海绵或碳气凝胶具有高通透性的三维纳米网络结构，孔洞又与外界相通，具有良好的吸附特性；相比于直接将芒硝基复合相变材料放进蓄能腔中，先在碳海绵或碳气凝胶上吸附芒硝基复合相变材料，再将吸附有芒硝基复合相变材料的碳海绵或碳气凝胶放进蓄能腔中，实现在使用很少量的芒硝基复合相变材料，便使芒硝基复合相变材料充斥整个蓄能腔，既达到了同样的相变程度，又节约了原变材料，还能够延长芒硝基复合相变材料的稳定性。
优选的，所述蓄能腔内装有若干微胶囊，所述微胶囊中封装有芒硝基复合相变材料。
通过采用上述技术方案，将芒硝基复合相变材料封装入微胶囊中，再将微胶囊装入蓄能腔中，可极大的消除芒硝基复合相变材料“相分离”现象，提高芒硝基复合相变材料的稳定性，降低芒硝基复合相变材料的挥发性，进一步可提高芒硝基复合相变材料的耐久性，增加其使用寿命。
优选的，所述C型相变蓄能管为高分子材料软管或不锈钢软管。
通过采用上述技术方案，由于C型相变蓄能管为软管的设计，C型相变蓄能管不仅方便卡接于水暖管上，而且可根据水暖管的铺设形状灵活调整弯曲程度，可以很好地与水暖管贴合，最大限度地使蓄能腔内的芒硝基复合相变材料吸附多余的热量。
优选的，所述弹簧销为金属弹簧销或橡胶弹簧销。
通过采用上述技术方案，不论是金属弹簧销还是橡胶弹簧销都具有较大的弹力，所以当人体在地面走动时，弹簧销受力发生形变，并产生振动，从而消除芒硝基复合相变材料的过冷度。
优选的，所述碳海绵或碳气凝胶孔隙率为80％-98％。
通过采用上述技术方案，孔隙率越大，比表面积越高，吸附率越强，不仅可将芒硝基复合相变材料完全吸附，而且可使芒硝基复合相变材料的分布均匀。
优选的，所述C型相变蓄能管的长度为1-5m。
通过采用上述技术方案，将C型相变蓄能管设置在这个长度范围，不仅方便拿取、安装，而且符合室内水暖管铺设的长度，实现多根C型相变蓄能管逐一套接均匀排列的水暖管，进一步实现C型相变蓄能管内壁与水暖管贴合。
第二方面，本申请提供一种保温相变材料地暖结构的安装方法，采用如下的技术方案：
一种保温相变材料地暖结构的安装方法，其特征在于，其安装步骤为：
S1.将芒硝基复合相变材料封装于碳海绵或碳气凝胶或微胶囊中，放入到蓄能腔中，并盖紧密封盖；
S2.将水暖管均匀铺设于地面；
S3.将装有芒硝基复合相变材料的C型相变蓄能管通过C型口卡接于水暖管上；
S4.再将弹簧销卡接于C型相变蓄能管上；
S5.最后将C型保护套管卡接于弹簧销上，并用固定卡固定于地面。
通过采用上述技术方案，打开蓄能腔一端的密封盖，可将芒硝基复合相变材料装入到蓄能腔中，再将密封盖盖严实。将水暖管铺设好后，可直接将C型相变蓄能管通过C型口卡接在铺设好的水暖管上，再依次卡接弹簧销和C型保护套管，整个安装过程方便、快捷又实用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用在水暖管上卡接C型相变蓄能管，C型相变蓄能管内开设的蓄能腔中封装芒硝基复合相变材料，当水暖管温度升高时，蓄能腔内的芒硝基复合相变材料吸收水暖管的热量，并将热量存储起来；当外界温度降低到芒硝基复合相变材料相变温度时，蓄能腔内的芒硝基复合相变材料放出热量并直接传导到地面而持续供暖，直至相变结束后，温度才会继续下降；由此，可以实现水暖管和C型相变蓄能管共同供暖，进而可以减少水暖管的日常加热次数，减少环境的污染和能源的消耗。
此外，由于弹簧销具有良好的弹性及抗剪切力，当人在地面走动时，弹簧销会产生轻微的振动，进而消除芒硝基复合相变材料的过冷度，进而实现了芒硝基复合相变材料在人体适宜的特定温度条件下发生相变。
2、本申请中优选采用将芒硝基复合相变材料封装在碳海绵或碳气凝胶中，由于碳海绵或碳气凝胶具有高通透性的三维纳米网络结构，孔洞又与外界相通，具有良好的吸附特性，实现了在使用很少量的芒硝基复合相变材料，便使芒硝基复合相变材料充斥整个蓄能腔，既达到了同样的相变程度，又节约了原变材料，还能够延长芒硝基复合相变材料的稳定性。
3、本申请的安装方法，通过在铺设好的水暖管表面直接卡接C型相变蓄能管，再依次卡接弹簧销和C型保护套管，整个安装过程方便、快捷又实用。
附图说明
图1是本申请保温相变地暖结构的结构示意图。
附图标记说明：1、水暖管；2、C型相变蓄能管；21、蓄能腔；3、弹簧销；4、C型保护套管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
原料的制备例
制备例1
制备芒硝基复合相变材料
将芒硝、十水碳酸钠、硼砂、十二水磷酸二氢钠和氯化钠按质量份比为7：2：1：3：1比例混合均匀，得到芒硝基复合相变材料。
制备例2
制备微胶囊
(1)称取陶瓷前躯体树脂5g，加入乙酸乙酯20mL，搅拌混合均匀，得到陶瓷前躯体树脂溶液，然后再将得到的陶瓷前躯体树脂溶液与芒硝基复合相变材料进行混合均匀，得到混合物；(2)在步骤(1)得到的混合物中加入分散溶剂，进行超声分散，抽滤，将滤饼在烘箱中加热烘干，得到微胶囊。
实施例
实施例1
一种保温相变材料地暖结构包括水暖管1、C型相变蓄能管2、弹簧销3和C型保护套管4，C型相变蓄能管2、弹簧销3和C型保护套管4依次套接于水暖管1表面。C型相变蓄能管2沿管长开设有C型口，C型相变蓄能管2内壁沿C型相变蓄能管2长度方向开设有蓄能腔21，蓄能腔21一端呈封闭态，即与C型相变蓄能管2一端一体成型；蓄能腔21另一端设置有密封盖，密封盖与蓄能腔21通过螺纹旋紧，蓄能腔21内装有碳海绵，碳海绵上分布有芒硝基复合相变材料；碳海绵孔隙率为80％。弹簧销3也为开口弹簧销3，开口大小与C型相变蓄能管2的C型口大小适配；弹簧销3为金属弹簧销或橡胶弹簧销，其弹性都足够消除芒硝基复合相变材料的过冷度。同样C型保护套管4的C型口大小也与开口弹簧销3的大小适配。
铺设地暖时，首先将水暖管1均匀铺设于地面上，再将C型相变蓄能管2通过C型口套接于水暖管1上，C型口两端与地面贴合，然后再将弹簧销3套接于C型相变蓄能管2上，最后将C型保护套管4套接于弹簧销3上，由此完成安装。
本申请中，为使C型相变蓄能管2更好地贴合水暖管1，C型相变蓄能管2为高分子材料软管或不锈钢软管。C型相变蓄能管2的长度为1m，这样不仅方便拿取、安装，而且符合水暖管1在室内的铺设范围。
一种保温相变材料地暖结构的安装方法，其安装步骤为：
S1.将芒硝基复合相变材料封装于碳海绵中，随后将其放入到蓄能腔21中，并旋紧密封盖；
S2.将水暖管1均匀铺设于地面，并借助夹子将水暖管1暂时固定在地面；
S3.将封装有芒硝基复合相变材料的C型相变蓄能管2通过C型口卡接于水暖管1上；
S4.再将弹簧销3卡接于C型相变蓄能管2上；
S5.最后将C型保护套管4卡接于弹簧销3上，并用固定卡固定于地面，在该过程中，可边安装固定C型保护套管4边拆除步骤S2中的卡子。当相变地暖结构安装固定完毕后，可直接浇筑水泥，待凝固。
实施例2
一种保温相变材料地暖结构包括水暖管1、C型相变蓄能管2、弹簧销3和C型保护套管4，C型相变蓄能管2、弹簧销3和C型保护套管4依次套接于水暖管1表面。C型相变蓄能管2沿管长开设有C型口，C型相变蓄能管2内壁沿C型相变蓄能管2长度方向开设有蓄能腔21，蓄能腔21一端呈封闭态，即与C型相变蓄能管2一端一体成型；蓄能腔21另一端设置有密封盖，密封盖与蓄能腔21通过螺纹旋紧，蓄能腔21内装有碳气凝胶，碳气凝胶上分布有芒硝基复合相变材料；碳气凝胶孔隙率为98％。弹簧销3也为开口弹簧销3，开口大小与C型相变蓄能管2的C型口大小适配；弹簧销3为金属弹簧销或橡胶弹簧销，其弹性都足够消除芒硝基复合相变材料的过冷度。同样C型保护套管4的C型口大小也与开口弹簧销3的大小适配。
铺设地暖时，首先将水暖管1均匀铺设于地面上，再将C型相变蓄能管2通过C型口套接于水暖管1上，C型口两端与地面贴合，然后再将弹簧销3套接于C型相变蓄能管2上，最后将C型保护套管4套接于弹簧销3上，由此完成安装。
本申请中，为使C型相变蓄能管2更好地贴合水暖管1，C型相变蓄能管2为高分子材料软管或不锈钢软管。C型相变蓄能管2的长度为5m，这样不仅方便拿取、安装，而且符合水暖管1在室内的铺设范围。
一种保温相变材料地暖结构的安装方法，其安装步骤为：
S1.将芒硝基复合相变材料封装于碳气凝胶中，随后将其放入到蓄能腔21中，并旋紧密封盖；
S2.将水暖管1均匀铺设于地面，并借助夹子将水暖管1暂时固定在地面；
S3.将封装有芒硝基复合相变材料的C型相变蓄能管2通过C型口卡接于水暖管1上；
S4.再将弹簧销3卡接于C型相变蓄能管2上；
S5.最后将C型保护套管4卡接于弹簧销3上，并用固定卡固定于地面，在该过程中，可边安装固定C型保护套管4边拆除步骤S2中的卡子。当相变材料地暖结构安装固定完毕后，可直接浇筑水泥，待凝固。
实施例3
一种保温相变材料地暖结构包括水暖管1、C型相变蓄能管2、弹簧销3和C型保护套管4，C型相变蓄能管2、弹簧销3和C型保护套管4依次套接于水暖管1表面。C型相变蓄能管2沿管长开设有C型口，C型相变蓄能管2内壁沿C型相变蓄能管2长度方向开设有蓄能腔21，蓄能腔21一端呈封闭态，即与C型相变蓄能管2一端一体成型；蓄能腔21另一端设置有密封盖，密封盖与蓄能腔21通过螺纹旋紧，蓄能腔21内装有若干微胶囊，微胶囊中均封装有芒硝基复合相变材料。本申请中的微胶囊为上述制备例2中所制得的微胶囊。
弹簧销3也为开口弹簧销3，开口大小与C型相变蓄能管2的C型口大小适配；弹簧销3为金属弹簧销或橡胶弹簧销，其弹性都足够消除芒硝基复合相变材料的过冷度。同样C型保护套管4的C型口大小也与开口弹簧销3的大小适配。
铺设地暖时，首先将水暖管1均匀铺设于地面上，再将C型相变蓄能管2通过C型口套接于水暖管1上，C型口两端与地面贴合，然后再将弹簧销3套接于C型相变蓄能管2上，最后将C型保护套管4套接于弹簧销3上，由此完成安装。
本申请中，为使C型相变蓄能管2更好地贴合水暖管1，C型相变蓄能管2为高分子材料软管或不锈钢软管。C型相变蓄能管2的长度为3m，这样不仅方便拿取、安装，而且符合水暖管1在室内的铺设范围。
一种保温相变材料地暖结构的安装方法，其安装步骤为：
S1.将上述制备例2所得的微胶囊放入到蓄能腔21中，并旋紧密封盖；
S2.将水暖管1均匀铺设于地面，并借助夹子将水暖管1暂时固定在地面；
S3.将封装有芒硝基复合相变材料的C型相变蓄能管2通过C型口卡接于水暖管1上；
S4.再将弹簧销3卡接于C型相变蓄能管2上；
S5.最后将C型保护套管4卡接于弹簧销3上，并用固定卡固定于地面，在该过程中，可边安装固定C型保护套管4边拆除步骤S2中的卡子。当相变地暖结构安装固定完毕后，可直接浇筑水泥，待凝固。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (2)

1.一种保温相变材料地暖结构，其特征在于，包括水暖管(1)、C型相变蓄能管(2)、弹簧销(3)和C型保护套管(4)，所述C型相变蓄能管(2)套接于水暖管(1)上且C型口两端与地面贴合，所述弹簧销(3)套接于C型相变蓄能管(2)上，所述C型保护套管(4)套接于弹簧销(3)上；所述C型相变蓄能管(2)内沿C型相变蓄能管(2)长度方向开设有蓄能腔(21)，所述蓄能腔(21)一端呈封闭态，另一端设置有密封盖，所述蓄能腔(21)内封装有芒硝基复合相变材料；所述弹簧销(3)为金属弹簧销或橡胶弹簧销；
所述蓄能腔(21)内装有碳海绵或碳气凝胶，所述芒硝基复合相变材料分布于碳海绵或碳气凝胶中；所述碳海绵或碳气凝胶孔隙率为80％-98％；
所述蓄能腔(21)内装有若干微胶囊，所述微胶囊中封装有芒硝基复合相变材料；
所述C型相变蓄能管(2)为高分子材料软管或不锈钢软管；所述C型相变蓄能管(2)的长度为1-5m。
2.根据权利要求1所述的一种保温相变材料地暖结构，其特征在于，所述保温相变材料地暖结构的安装方法为：
S1.将芒硝基复合相变材料封装于碳海绵或碳气凝胶或微胶囊中，放入到蓄能腔(21)中，并盖紧密封盖；
S2.将水暖管(1)均匀铺设于地面；
S3.将装有芒硝基复合相变材料的C型相变蓄能管(2)通过C型口卡接于水暖管(1)上；
S4.再将弹簧销(3)卡接于C型相变蓄能管(2)上；
S5.最后将C型保护套管(4)卡接于弹簧销(3)上，并用固定卡固定于地面。
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