CN206469332U - 一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，包括结构层、防潮层、绝热层、填充层和装饰面层；所述填充层内铺设有若干组采暖管模块，若干组所述采暖管模块采用并联同程式连接在分别设置在房间两侧的分水器和集水器之间，每组所述采暖管模块进水口分别通过模块供水管连接至所述分水器，每组所述采暖管模块的出水口分别通过模块回水管连接至所述集水器；所述采暖管模块为若干个蓄热采暖管串联组成的环路；所述填充层内还设置有蓄能棒。本实用新型可实现冬季太阳能在建筑供暖中的高效、多元利用，缓解目前北方农村燃煤采暖污染环境问题；同时可解决高峰电力短缺问题，移峰填谷，促进“煤改电”工程的发展。

Description

一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板

技术领域

本实用新型涉及建筑节能和新能源利用技术领域，特别涉及一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板。

背景技术

当前全世界的主要能源是煤炭、石油、天然气。石油和天然气资源将在2050年之前罄尽。随着经济的发展，世界一次能源的消耗量不断增加，而煤炭是全球消费增长最快的化石燃料。化石燃料的使用导致大量碳排放，破坏生态平衡的事实已经人人皆知。中国能源供应主要依赖于煤炭，煤炭消费占全部能源消费的76％。目前我国能源利用技术落后，效率低，大量的煤炭消费于直接燃烧，造成的大气环境的污染，直接危及人民健康，开发新能源势在必行。我国的可再生能源非常丰富，开发利用的潜力很大。

燃煤采暖对环境的影响巨大，最为明显的是燃煤产生的细颗粒物造成雾霾天气频发。目前京津冀地区、长三角、珠三角及关中经济带空气质量恶化尤为显著，对社会正常秩序和公众身体健康造成严重影响。面对日益恶化的环境，各地鼓励“煤改电”，促进电供暖的发展。电供暖是一种安全、清洁、舒适的取暖方式，是有效控制采暖期空气质量的一个重要途径。煤改电工程施行以来，电力供应紧张，缺电现象日益严重。电网的年最大负荷、年最大峰谷差、年平均峰谷差逐年上升，各地陆续出现高峰电力短缺现象，给经济发展和人民生活带来了负面影响。蓄能技术可以实现电力移峰填谷，解决当前的高峰电力供应紧张问题。

可再生能源目前主要包括水能、风能、生物质能、太阳能、地热能和海洋能等，是可循环利用的清洁能源。目前可再生能源的热利用技术发展非常迅速，比较典型的是太阳能光热利用、风能热泵技术、生物质供热技术。我国的太阳能资源丰富，太阳能的发展迅速，可称之为“首席新能源”；目前最具竞争力的可再生能源是风能，风能热泵系统是将风的机械能转化为空气的内能，进而转化为可以使用的热风能；然而太阳能和风能也有一定的缺陷，具有间歇性，是不连续的能源。相变蓄能技术可以解决这样的缺陷，在能源充足时，供热的同时将能量储存，在能量短缺时释放。将相变蓄能技术与可再生能源相结合，可以最大限度利用可再生能源，提高可再生能源的利用率，缓解日益紧张的能源危机。

地板辐射采暖相比传统采暖有无可比拟的优势，具有舒适、节能、环保等优点，渐渐被人们所接受。将相变蓄能技术与地板辐射采暖相耦合，研制出一种相变蓄热地板末端，是最好的结合方式。相关的相变蓄热地板研究已经很多，地板辐射采暖管与相变材料的结合方式多种多样，地板辐射采暖管外壁和相变材料都是间接接触，换热效果不好，相变材料利用率低，并且地板系统供热量不能根据热负荷大小进行反馈调节，容易出现供暖初期和末端供热量较大，室温过高，而热负荷较大时可能出现室温不能保证的情况。因此，设计出一套可根据热负荷反馈调节供热量、换热效果好、相变材料利用率高的相变蓄热地板，对于实现我国的能源安全和经济可持续发展具有很重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，以实现冬季太阳能在建筑供暖中的高效、多元利用，缓解目前北方农村燃煤采暖污染环境问题；同时可解决高峰电力短缺问题，移峰填谷，促进“煤改电”工程的发展。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，包括由下至上依次叠加在一起的结构层、防潮层、绝热层、填充层和装饰面层；所述填充层内铺设有若干组采暖管模块，若干组所述采暖管模块采用并联同程式连接在分别设置在房间两侧的分水器和集水器之间，每组所述采暖管模块进水口分别通过模块供水管连接至所述分水器，每组所述采暖管模块的出水口分别通过模块回水管连接至所述集水器；所述采暖管模块为若干个蓄热采暖管串联组成的环路。

其中，所述蓄热采暖管包括电熔内管和套设在所述电熔内管外的电熔外管，所述电熔外管和所述电熔内管之间形成环形空腔，所述环形空腔内填充有相变材料；所述电熔外管和所述电熔内管的两端部均设置有电熔异径直通，所述电熔异径直通的小管径端嵌入所述电熔内管、其大管径端嵌入所述电熔外管，所述电熔异径直通、所述电熔内管和所述电熔外管之间通过电熔焊接密封连接使所述环形空腔的两端封闭。

其中，所述蓄热采暖管内填充的相变材料采用相变温度为32～43℃的相变蓄热材料。

所述填充层内、位于相邻两根所述蓄热采暖管之间，还设置有蓄能棒。

其中，所述蓄能棒包括蓄能管和设置在所述蓄能管两端的管堵，所述蓄能管内填充有相变材料。

其中，所述蓄能棒内填充的相变材料采用相变温度为20～30℃的相变蓄热材料。

此外，所述分水器上、对应每组所述采暖管模块的进水口处分别设置有阀门；所述集水器上、对应每组所述采暖管模块的出水口处分别设置有阀门。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型蓄热采暖管的使用对相变材料加热均匀，并且封装严密，无泄漏和腐蚀，相变材料的利用率有了较大的提高，可达100％。

2、本实用新型中，可根据房间热负荷大小调节供热量：房间的地板辐射采暖管分成若干个平行型采暖管模块，可根据热负荷大小开启不同数量的采暖管模块，热负荷较大时，将所有采暖管模块开启，热负荷较小时，可开启少数的采暖管模块。

3、本实用新型中，由于蓄热采暖管内的相变材料与采暖管外壁直接接触，换热效果好，所选用的相变材料的相变温度较高，在32～43℃之间，潜热蓄热量大，从而放热时间长，完全可以满足夜间室内需热要求，室内温度差较小，昼夜最高温差在2℃左右。

4、本实用新型中，采暖管之间的空隙用蓄能棒填充，由于蓄能棒内相变材料和采暖管外壁间接接触(隔有填充层材料)，蓄能棒内填充的相变材料相变温度较低，在20～30℃之间，以便于相变材料能够完全相变，提高相变材料利用率，增加潜热蓄热。

5、本实用新型中，相变材料的使用极大增加了房间的热惰性。每天蓄热6-7h，可满足房间24h温度达到设计要求，热惰性效果显著。

6、本实用新型可以缓解高峰电力短缺，移峰填谷，并且节约采暖费，也可以与部分可再生能源相结合，提高可再生能源利用率，最大限度地节约能源，对于实现我国的能源安全和经济可持续发展具有很重要的意义。

附图说明

图1：本实用新型基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板俯视结构示意图；

图2：本实用新型基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板纵剖面结构示意图；

图3：本实用新型蓄热采暖管结构示意图；

图4：本实用新型蓄能棒结构示意图。

附图标注：1、采暖管模块；2、模块供水管；3、模块回水管；4、分水器；5、集水器；6、蓄热采暖管；7、蓄能棒；8、结构层；9、防潮层；10、绝热层；11、填充层；12、装饰面层；13、电熔异径直通；14、电熔内管；15、相变材料；16、电熔外管；17、管堵；18、相变材料；19、蓄能管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1至图4所示，一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，包括由下至上依次叠加在一起的与土壤相邻的结构层8、防潮层9、泡沫塑料绝热层10、豆石混凝土填充层11和装饰面层12。

所述填充层11内铺设有若干组采暖管模块1，若干组所述采暖管模块1采用并联同程式连接在分别设置在房间两侧的分水器4和集水器5之间，每组所述采暖管模块1的总长度一致，占的房间面积也均等，供热均匀。每组所述采暖管模块1进水口分别通过模块供水管2连接至所述分水器4，每组所述采暖管模块1的出水口分别通过模块回水管3连接至所述集水器5，若干根所述模块供水管2和若干根所述模块回水管3均分别布置在房间两侧。所述分水器4上、对应每组所述采暖管模块1的进水口处分别设置有阀门，所述集水器5上、对应每组所述采暖管模块1的出水口处分别设置有阀门，以便于对每个采暖管模块1的单独控制，实现根据房间热负荷大小调节供热量。

其中，所述采暖管模块1为若干个蓄热采暖管6串联组成的环路。如图3所示，所述蓄热采暖管6包括小管径电熔内管14和套设在所述电熔内管14外的大管径电熔外管16。所述电熔内管14的长度大于所述电熔外管16，并伸出下述电熔异径直通13一段距离，以便和其它蓄热采暖管6相连接。所述电熔外管16和所述电熔内管14之间形成环形空腔，所述环形空腔内填充有相变材料15，所述相变材料15采用相变温度为32～43℃的相变蓄热材料，严寒地区热负荷较大，可采用相变温度较高的相变蓄热材料，寒冷地区热负荷相对较小，可采用相变温度较低的相变蓄热材料。所述电熔外管16和所述电熔内管14的两端部均设置有电熔异径直通13，所述电熔异径直通13的小管径端嵌入所述电熔内管14，其大管径端嵌入所述电熔外管16，所述电熔异径直通13、所述电熔内管14和所述电熔外管16之间通过电熔焊接密封连接使所述环形空腔的两端封闭。

本实用新型中，所述填充层11内、位于相邻两根所述蓄热采暖管6之间，还设置有蓄能棒7。如图4所示，所述蓄能棒7包括蓄能管19和设置在所述蓄能管19两端的管堵17，所述蓄能管19内填充有相变材料18。由于蓄能棒7与蓄热采暖管6间接接触，距离较远，所述蓄能棒7内填充的相变材料18采用相变温度为20～30℃的相变蓄热材料，以便蓄能棒7内相变材料18和封闭在蓄热采暖管6内的相变材料15同时蓄能完毕。

本实用新型采用上述结构的蓄热采暖管6作为基本组件。所蓄热采暖管6主要由内外两层电熔管(电熔内管14和电熔外管16)组成，导热系数大，电熔内管14为热媒管路，两端分别与其它蓄热采暖管6连接组成平行型采暖管模块1；电熔外管16两端用电熔异径直通13封闭，电熔内管14和电熔外管16之间填充有相变材料15。相变材料15和热媒管壁(电熔内管14管壁)直接接触，并且以圆环形均匀分布在热媒管路外壁周围。

本实用新型可根据房间热负荷大小调节供热量。房间的蓄热采暖管6分成若干个平行型采暖管模块1，可根据热负荷大小开启不同数量的采暖管模块1，热负荷较大时，将所有采暖管模块1开启，热负荷较小时，可开启少数的采暖管模块1。

本实用新型可调节相变材料的填充量。(1)通过调节蓄热采暖管6的电熔内管14和电熔外管16的管径大小，控制相变材料15的填充量：减小电熔内管14管径或者增大电熔外管16管径，可以增加环形空腔的容积，进而可以增加相变材料15的填充量。(2)通过改变蓄热采暖管6之间的管间距，控制相变材料15用量：加大管间距，可减少蓄热采暖管6的环绕长度，进而减小相变材料15用量，反之亦然。(3)蓄热采暖管6的管间空隙可放置一个或多个蓄能棒7，蓄能棒7内填充有相变材料18，充当填充层11，从而增加相变材料用量，增加潜热蓄热。

本实用新型蓄热地板可与多种热源相匹配。(1)可以与电采暖炉相结合，利用夜间谷价电蓄热，白天用电高峰释放储存的热量；(2)可以与可再生能源相结合，白天阳光充足时，利用太阳能光热作用对相变蓄热地板蓄热，在傍晚和夜间没有太阳的情况下释放白天储存的太阳能；(4)可以将电能和可再生能源相结合，根据当地太阳能资源的情况，可适当减小太阳能集热器的面积，降低初投资，白天利用太阳能集热器对地板的部分采暖管模块1进行蓄热并且向室内供暖，晚上利用谷价电对地板其余部分的采暖管模块1进行蓄热以及供暖；(4)也可以利用其它的能源形式单独使用或者匹配使用(空气能热泵、燃气炉等)。

实施例1

本实施例中，本实用新型蓄热地板采用三组采暖管模块1，其工作过程如下所示：

在室外设置温度传感器，感应室外温度。采暖期内，当室外温度高于0℃时，只开启一组采暖管模块1的阀门，关闭其余两组采暖管模块1的阀门；当室外温度在-10～0℃时，开启两组采暖管模块1的阀门，关闭第三组采暖管模块1的阀门；当室外温度在-10℃以下时，开启三组采暖管模块1阀门。开启热源及循环泵对室内进行供暖及蓄能，蓄能完毕后，其余时间靠储存在地板的能量维持室内温度。

Claims (7)

1.一种基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，包括由下至上依次叠加在一起的结构层、防潮层、绝热层、填充层和装饰面层；所述填充层内铺设有若干组采暖管模块，若干组所述采暖管模块采用并联同程式连接在分别设置在房间两侧的分水器和集水器之间，每组所述采暖管模块进水口分别通过模块供水管连接至所述分水器，每组所述采暖管模块的出水口分别通过模块回水管连接至所述集水器；所述采暖管模块为若干个蓄热采暖管串联组成的环路。

2.根据权利要求1所述的基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，所述填充层内、位于相邻两根所述蓄热采暖管之间，还设置有蓄能棒。

3.根据权利要求1所述的基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，所述蓄热采暖管包括电熔内管和套设在所述电熔内管外的电熔外管，所述电熔外管和所述电熔内管之间形成环形空腔，所述环形空腔内填充有相变材料；所述电熔外管和所述电熔内管的两端部均设置有电熔异径直通，所述电熔异径直通的小管径端嵌入所述电熔内管、其大管径端嵌入所述电熔外管，所述电熔异径直通、所述电熔内管和所述电熔外管之间通过电熔焊接密封连接使所述环形空腔的两端封闭。

4.根据权利要求1或3所述的基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，所述蓄热采暖管内填充的相变材料采用相变温度为32～43℃的相变蓄热材料。

5.根据权利要求2所述的基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，所述蓄能棒包括蓄能管和设置在所述蓄能管两端的管堵，所述蓄能管内填充有相变材料。

6.根据权利要求2或5所述的基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，所述蓄能棒内填充的相变材料采用相变温度为20～30℃的相变蓄热材料。

7.根据权利要求1所述的基于蓄热采暖管的可调节型相变蓄热地板，其特征在于，所述分水器上、对应每组所述采暖管模块的进水口处分别设置有阀门；所述集水器上、对应每组所述采暖管模块的出水口处分别设置有阀门。