CN202017322U - 相变蓄能调温节能地板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种相变蓄能调温节能地板，以型材制成扁长型容器，容器设有一可封闭的灌注口，容器内灌注有相变材料。其中，相变材料的灌装量小于容器内腔容积的90％；容器内沿长度方向设多条支持梁；扁长型容器为矩形且其两长边端沿规整，或者所述扁长型容器为矩形且其两长边端沿带有卯榫结构。所述卯榫结构为方头插槽或圆头卡槽；灌注口设于矩形的一短边端沿，灌注口端沿与该短边端沿平齐。多块矩形地板之间直接拼接铺设或多块带有卯榫结构的矩形地板之间用卯榫结构衔接铺设在地面上，通过密封在容器内的相变材料的吸热或放热来调节地板的温度从而调节室内空气温度，实现建筑的被动节能和创造舒适的室内环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑装饰装修领域、建筑节能领域。特别涉及一种相变蓄能调温节能地板，该地板可以在建筑装饰装修中使用，可以合理利用室内能量，铺设在地面上利用其蓄能调温作用来调节室内温度，节约能源，营造舒适家居环境。
背景技术
建筑节能是节约能源实现人类可持续发展的手段之一。现在通常改善建筑节能的措施是增加建筑外保温，减小墙体和窗户玻璃的传热系数。在我国的一些地区(如：夏热冬暖地区)除了对墙体的传热系数有要求之外，还要求墙体的热惰性达到一定值，以减小室内温度随外界环境的变化而剧烈变化。在日照较强的夏热冬暖和夏热冬冷地区还要注意遮阳和隔热以减少夏季空调费用。事实上，除了建筑的保温技术和隔热技术外，建筑物的在一定温度下的蓄能能力对建筑物节能和舒适有重要影响。
在一定温度下建筑材料具有较强的蓄热能力，对建筑节能有重要影响。例如：在北京地区当3月15日停止供暖的一周时间内，对于保温较好的建筑室内温度下降不多，较为舒适。这主要是建筑材料储存的热量在维持室内的温度。这种热量是由于材料在物象不变的情况下随温度的升高/下降而储存/释放的热量，我们称之为“显热”。显热的储存和释放与材料的比热容有关。如果在材料温度不变的情况下，材料也能储存或释放热量，这时材料会发生物象变化，如：固→液或液→固的变化，被称之为相变。这种由于材料物象变化而温度不变，储存/释放的热量我们称之为“潜热”。在一定温度下，建筑材料具有这样的行为，将可以使室内的热量进行合理利用，达到节能的目的。例如：白天太阳能进入室内可以在一定温度下储存起来，到晚上低于储存温度时再释放出来；对于天气温差比较大的地区，相变建材的应用对建筑节能和调节室内热舒适性具有重要意义：建筑材料和电供暖配合使用时，可以在晚上利用“谷期电”加热相变材料，白天相变释放，达到科学合理利用电能减少浪费的现象；和水暖配合使用可以调节室内温度的均匀性，减少热水的循环次数。
对于相变蓄能建筑材料使用的相变材料，其相变温度至关重要。(1)为了被动地利用太阳能调节房间温度，相变材料的相变温度选在18～24℃间比较合适，因为人体感觉比较舒适的温度在此范围之内，当高于此温度时，将热量储存起来，低于此温度释放，有利于能量的合理利用；(2)为了和电加热地暖配合使用，材料的相变温度选在25～30℃间比较合适，因为在一般情况下地面的温度要高于空气温度2～3℃，需特别说明的是在夏季没有供暖的情况下，可以储存较多的能量抑制室内空气温度的上升，减少空调开启，达到被动节能的效果；(3)当然，对于和地暖配合使用相变材料的相变温度也可以选择在30～50℃之间，因为地面供暖无论是水暖还是电暖，加热温度一般不高于60℃间，但选用相变材料在这个温度区间，夏季将不能发挥作用；(4)对于需要夏季蓄冷时，相变建材材料的相变温度可以选择在10～20℃之间，如：晚上利用“谷期电”进行空调制冷，当材料的蓄冷量达到一定值只时，可以完全控制整个白天的室内温度小于人体感觉不舒适的温度，也可和地下水制冷配合使用。
经过查询与本申请相关的专利申请技术如下：“保温隔热楼地面(申请号：200510200253.4)”为地暖的相变管与热水管平行放置，将相变材料密封在地暖管的周围；“相变调温储能地板(申请号：200610035970.0)”为相变材料与木纤维复合压成地板；“相变储热调温聚合木板材(申请号：200610083761.3)”将微胶囊包覆处理的相变材料和木质纤维类材料与热塑性聚合物材料混炼，热压而成；“太阳能相变地板直供采暖系统(申请号：200820080455.9)”是利用太阳能集热器、相变地板采暖装置、辅助热源、供热泵等连接而成；这些使用了相变材料的地面板材，相变材料一般均暴露在外，容易引起相变材料向空间渗漏或挥发问题，和本专利的使用方法和目的根本不同；“自调温相变储能板(申请号：201010140496.4)”是将密封的蜂窝板中密封有相变材料，由于蜂窝板的使用，其一般作为顶棚材料或墙面装饰使用，不能作为地面板材。
实用新型内容
其实用新型的主要目的是提供一种具有调温功能同时又环保、安全、结实的相变蓄能调温节能地板。
本实用新型的相变蓄能调温节能地板，以型材制成扁长型容器，容器设有一可封闭的灌注口，容器内灌注有相变材料。其中，
所述相变材料的灌装量小于容器内腔容积的90％。
所述容器内沿长度方向设多条支持梁。
所述扁长型容器为矩形且其两长边端沿规整，或者所述扁长型容器为矩形且其两长边端沿带有卯榫结构。所述卯榫结构为方头插槽或圆头卡槽。
所述灌注口设于矩形的一短边端沿，灌注口端沿与该短边端沿平齐。
多块矩形地板之间直接拼接铺设或多块带有卯榫结构的矩形地板之间用卯榫结构衔接铺设。
本实用新型相变蓄能调温节能地板的应用，是作为室内地面材料铺设在普通地面或地暖地面上直接使用，或直接铺设在所述地面上后再在表面涂刷装饰涂层使用，或直接铺设在所述地面上后在其上面铺设瓷砖、木质地板、复合木地板或地毯等材料后使用。
采用以上方案，本实用新型将相变材料能够较多地封装在制作成地板形状的空心容器中，铺设在地面，当室内环境温度高于相变材料发生相变的温度时，材料吸收热量发生固液相变，在此过程材料吸收热量而温度不变，室内空气温度降低，直至材料完全相变变成液体，材料才开始升温；反之相变材料放出热量增加室内空气温度。该地板的使用可以实现建筑的被动节能和创造舒适的室内环境。
附图说明
图1A为本实用新型一种实施例相变蓄能调温节能地板的俯视平面图；图1B为图1A的左视端面剖视图。
图2A为本实用新型另一种实施例相变蓄能调温节能地板的俯视平面图；图2B为图2A的左视端面剖视图；图2C为图2A的前视正面图。
图3A为本实用新型再一种实施例相变蓄能调温节能地板的俯视平面图；图3B为图3A的左视端面剖视图。
具体实施方式
本实用新型相变蓄能调温节能地板主要设计方案是在平板状的容器型板材的容腔中封装适量的相变材料，该板材类似于木地板，可以平铺在地面；其上面可以再直接铺设木地板、复合木地板、复合塑料材质地毯等材料形成可以直接使用的地面。其与现有使用相变材料的地面板材不同，相变材料均密封在容器型板材内腔，相变材料相变过程中的形态以及理化性能的改变均在内腔中完成而对不影响地板产品的基本功能。
平板状的容器型板材可以利用金属材料(如：铝质材料、钢铁材料或金属合金材料)或塑料材料(如：交联聚乙烯(PE-X)、聚丁烯(PB)、耐高温聚乙烯(PE-RT)、耐冲击共聚聚丙烯(PP-B)、聚氯乙烯(PVC))，或金属与塑料的复合材料(如：交联夹铝型材料(XPAPR)、铝塑复合材料(PAP)等等)制成，也可以用已有的木塑复合材料、塑料和石粉的复合材料等等其他成型材料制成。该板材可以是长方体形的无拼接结构的板材，也可以是带有卯榫结构拼接的板材，其大小尺寸为利于铺装操作为宜，厚度一般可以根据灌装相变材料量的需求在1～5厘米范围之内，也可以大于该厚度。制造该地板的材料应添加有适量的阻燃剂，使其作为室内建材具备阻燃性能。
容器型板材的容器内部灌装相变材料，主要包括：氟化盐、氯化物、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等结晶水合物，如：四水氟化钾(KF·4H2O，相变温度18.5℃)、六水硝酸锰(Mn(NO3)2·6H2O，相变温度25.8℃，)、六水氯化钙(CaCl2·6H2O相变温度29℃)、硝酸锂(LiNO3·3H2O相变温度30℃)、十水硫酸钠(Na2SO4·10H2O相变温度32.4℃)、十水碳酸钠(Na2CO3·10H2O相变温度32-36℃)、六水氟化钙(CaBr2·6H2O相变温度34℃)以及十二水磷酸氢钠(Na2HPO4·12H2O相变温度35.5℃)等等，或这些材料与其他材料复合的相变材料。无机相变材料具有更好的不燃或阻燃作用。当然也可以灌装石蜡、脂肪酸、多元醇等有机相变材料。
该地板的生产制作方法，首先成型容器式板材，然后向容器内灌装相变材料并密封，灌装量要小于其容积的的90％，留出相变材料结晶体积变大所需膨胀空间。
以下以具体实施例进一步说明本实用新型的相变蓄能调温节能地板。
实施例1
参见图1A和图1B，选用聚乙烯(PE-X)材料作为相变蓄能地板容器10的原材料，容器形板体采用挤出成型，纵向两边沿带有方头卯榫结构12(参见图1B)，两边沿的卯榫结构12开口方向相反，容器形板体横向两个端头采用注塑成型，对两端进行封端头，形成可密封容器式板材，并在容器10的一端设一可封闭的灌注口11，该灌注口11的端沿与该端边沿平齐。该板材外形尺寸：长500mm，宽200mm，厚20mm，壁厚2mm。为了加强地板的承载能力，在容器10内沿长度方向有多条支持梁13(参见图1B，显示有2条支持梁)。
该例中，通过灌注口11注入并封装的相变材料为十水硫酸钠，其相变温度为32℃。
使用中，多块板材采用图示的卯榫结构12顺序在地面上拼装形成地板。
实验验证，该地板为调节室内温度而直接铺设情形下，在夏季时当室内温度高于32℃时地板吸热，抑制室内温度上升，有效地减少空调的开启频率。该地板下地面上铺设有地暖情形下，在冬季供暖时，地面温度高于30℃时，地板吸热蓄能；当供暖被切断后，地面温度低于32℃时，开始向室内继续放热，延长维持室内舒适温度的时间，与铺装普通木地板相比，靠蓄能材料放热可以维持室内温度20℃可达到6～10个小时左右，减少地面供暖次数。
实施例2
与实施例1相似的方式制造图2A、图2B和图2C所示的相变蓄能调温节能地板：其中，选用聚氯乙烯(PVC)材料作为相变蓄能地板容器20的原材料，板体采用挤出成型，两个端头采用注塑成型后，对两端进行封端头，形成可密封容器式板材。外形尺寸：长1000mm，宽200mm，厚20mm，壁厚2mm，纵向两边沿带有圆头卯榫结构22(参见图2B)，横向一端设一可封闭的灌注口21，为了加强地板的承载能力，沿长度方向有多条支持梁23(参见图2B，显示有3条支持梁)。
该例中，通过灌注口21注入并封装的相变材料为六水氯化钙，其相变温度为29℃。
使用中，多块板材采用图示的卯榫结构22顺序在地面上拼装形成地板。
实验验证，该地板为调节室内温度而直接铺设情形下，夏季时当室内温度高于29℃时地板吸热，抑制室内温度上升，有效地减少空调的开启频率；该地板下地面上铺设有地暖情形下，在冬季供暖时，地面温度高于30℃时，地板吸热蓄能；当供暖被切断后，地面温度低于29℃时，开始向室内继续放热，延长维持室内舒适温度的时间，与没有铺装该地板相比，靠蓄能材料放热可以维持室内温度20℃可达到6～10个小时左右，减少地面供暖次数。
实施例3
参见图3A和图3B，选用金属铝作为相变蓄能地板容器30的原材料，直接加工成可密封容器式板材，纵向边沿无卯榫连接结构，横向一端设一可封闭的灌注口31，为了加强地板的承载能力，沿长度方向有支持梁32。外形尺寸：长500mm，宽，200mm，厚15mm，壁厚2mm。
通过灌注口31注入并封装的相变材料为KF·4H2O，其相变温度为18.5℃，相变潜热为231kJ/kg。
使用中，多块板材采用平面铺设方式在地面上拼装形成地板。
在日夜温差变化比较大的地区使用该地板，该地板可以被动利用日夜温差能量、调节室内温度，当夜间室内温度低于18.5℃时地板放热，抑制室内温度下降；当室内温度高于18.5℃时地板开始吸热储存热量。这样能够有效地利用太阳能量，提高室内舒适度。
实施例4
该例板材结构形式与实施例2的相同，参见图2A至图2C。其中选用金属铝作为相变蓄能地板容器的原材料，加工成可密封容器式板材。外形尺寸：长1000mm，宽，200mm，厚20mm，壁厚2mm，带有圆头卯榫结构22，灌注口21和多条支持梁23。
封装的相变材料为KF·4H2O，其相变温度为18.5℃，相变潜热为231kJ/kg。
采用平面铺设方式在地面上利用卯榫结构拼装形成地板。
在日夜温差变化比较大的地区使用该地板，该地板可以被动利用日夜温差能量、调节室内温度，当夜间室内温度低于18.5℃时地板放热，抑制室内温度下降；当室内温度高于18.5℃时地板开始吸热储存热量。这样能够有效地利用太阳能量，提高室内舒适度。
实施例5
该例板材结构形式与实施例3的相同，参见图3A和图3B。其中选用金属铝塑复合材料(PAP)作为相变蓄能地板容器的原材料，加工成可密封容器式板材。外形尺寸：长500mm，宽，200mm，厚15mm，壁厚2mm，无卯榫连接结构，有灌注口31和支持梁32。
封装的相变材料为十二水磷酸氢钠(Na2HPO4·12H2O)，其相变温度为34℃，相变潜热254J/kg。
采用平面铺设方式在地面上拼装形成地板。
该地板适宜于地面辐射供暖。在冬季供暖时，地面温度高于34℃时，地板吸热蓄能；当供暖被切断后，地面温度低于34℃时，开始向室内继续放热，延长维持室内舒适温度的时间。与没有铺装该地板相比，靠蓄能材料放热可以维持室内温度20℃可达到6～10个小时左右。对于热水供暖减少地面供暖次数，对于电加热供暖能够晚上利用谷期电加热，晚上放热合理利用能源。
实施例6
该例板材结构形式与实施例2的相同，参见图2A至图2C。其中选用耐冲击共聚聚丙烯(PP-B)材料作为相变蓄能地板容器的原材料，板体采用挤出成型，两个端头采用注塑成型后，对两端进行封端头，形成可密封容器式板材。外形尺寸：长1000mm，宽，200mm，厚20mm，壁厚2mm，带有卯榫结构22、灌注口21和支持梁23。
封装的相变材料为六水氯化钙与其他材料复合形成的混合盐水合物，其相变温度为24℃。
采用卯榫结构在地面上拼装形成地板。
该地板为调节室内温度而铺设情形下，在夏季时当室内温度高于24℃时地板吸热，抑制室内温度上升，有效地减少空调的开启频率。
该地板下地面上铺设有地暖情形下，在冬季供暖时，地面温度高于24℃时，地板吸热蓄能；当供暖被切断后，地面温度低于24℃时，开始向室内继续放热，延长维持室内舒适温度的时间，与没有铺装该地板相比，靠蓄能材料放热可以维持室内温度18～20℃可达到6～12个小时左右，减少地面供暖次数。
实施例7
该例板材结构形式与实施例3的相同，参见图3A和图3B。其中选用金属铝作为相变蓄能地板容器的原材料，加工成可密封容器式板材。外形尺寸：长500mm，宽，200mm，厚15mm，壁厚2mm，无卯榫连接结构，有灌注口31和支持梁32。
封装的相变材料为相变温度为25℃的石蜡。
采用平面铺设方式在地面上拼装形成地板。
在日夜温差变化比较大的地区使用该地板，该地板可以被动利用日夜温差能量、调节室内温度，当夜间室内温度低于25℃时地板放热，抑制室内温度下降；当室内温度高于25℃时地板开始吸热储存热量。这样能够有效地利用太阳能量，提高室内舒适度。
实施例8
该例板材结构形式与实施例2的相同，参见图2A至图2C。其中选用木塑复合材料(用木屑和聚乙烯复合成型)作为相变蓄能地板容器的原材料，板体采用挤出成型，两个端头采用注塑成型后，对两端进行封端头，形成可密封容器式板材。外形尺寸：长1000mm，宽，200mm，厚20mm，壁厚2mm，带有卯榫结构22、灌注口21和支持梁23。
封装的相变材料为六水氯化钙与其他材料复合形成的混合盐水合物，其相变温度为24℃。
采用卯榫结构在地面上拼装形成地板。
该地板为调节室内温度而铺设情形下，在夏季时当室内温度高于24℃时地板吸热，抑制室内温度上升，有效地减少空调的开启频率。
该地板下地面上铺设有地暖情形下，在冬季供暖时，地面温度高于24℃时，地板吸热蓄能；当供暖被切断后，地面温度低于24℃时，开始向室内继续放热，延长维持室内舒适温度的时间，与没有铺装该地板相比，靠蓄能材料放热可以维持室内温度18～20℃可达到6～12个小时左右，减少地面供暖次数。
实施例9
该例板材结构形式与实施例2的相同，参见图2A至图2C。其中塑料(选用聚氯乙烯)和石粉(选用石英粉与重钙)的复合材料作为相变蓄能地板容器的原材料，板体采用挤出成型，两个端头采用注塑成型后，对两端进行封端头，形成可密封容器式板材。外形尺寸：长1000mm，宽，200mm，厚20mm，壁厚2mm，带有卯榫结构22、灌注口21和支持梁23。
封装的相变材料为六水氯化钙与其他材料复合形成的混合盐水合物，其相变温度为24℃。
采用卯榫结构在地面上拼装形成地板。
该地板为调节室内温度而铺设情形下，在夏季时当室内温度高于24℃时地板吸热，抑制室内温度上升，有效地减少空调的开启频率。
该地板下地面上铺设有地暖情形下，在冬季供暖时，地面温度高于24℃时，地板吸热蓄能；当供暖被切断后，地面温度低于24℃时，开始向室内继续放热，延长维持室内舒适温度的时间，与没有铺装该地板相比，靠蓄能材料放热可以维持室内温度18～20℃可达到6～12个小时左右，减少地面供暖次数。
Claims (10)
1.相变蓄能调温节能地板，其特征在于，以型材制成扁长型容器，容器设有一可封闭的灌注口，容器内灌注有相变材料。
2.根据权利要求1所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述相变材料的灌装量小于容器内腔容积的90％。
3.根据权利要求1或2所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述容器内沿长度方向设多条支持梁。
4.根据权利要求1或2或3所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述扁长型容器为矩形且其两长边端沿规整。
5.根据权利要求1或2或3所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述扁长型容器为矩形且其两长边端沿带有卯榫结构。
6.根据权利要求5所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述卯榫结构为方头插槽或圆头卡槽。
7.根据权利要求4所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述灌注口设于矩形的一短边端沿，灌注口端沿与该短边端沿平齐。
8.根据权利要求5所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，所述灌注口设于矩形的一短边端沿，灌注口端沿与该短边端沿平齐。
9.根据权利要求4所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，多块矩形地板之间直接拼接铺设。
10.根据权利要求5所述相变蓄能调温节能地板，其特征在于，多块带有卯榫结构的矩形地板之间用卯榫结构衔接铺设。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103510680A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-15 | 黄志贵 | 相变智能调温地板 |
| CN105542320A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-04 | 上海日之升科技有限公司 | 一种低烟释放速率的无卤阻燃聚丙烯材料及其制备方法 |
| CN108426287A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-21 | 晏飞 | 换热储能装置及热泵空调 |
| CN112856564A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-05-28 | 河南筑道建筑工程有限公司 | 一种低温辐射采暖用相变蓄能材料密封模块及其施工方法 |
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2011
- 2011-03-10 CN CN2011200617056U patent/CN202017322U/zh not_active Expired - Lifetime
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