CN217604212U - 一种相变蓄能室内供暖层 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相变蓄能室内供暖层，包括在建筑面外侧依次铺设的保温层、反射膜、电热膜、相变蓄能层、填充层和装饰层，所述电热膜为导电油墨和金属载流条热压在两层绝缘PET聚酯薄膜之间形成，所述相变蓄能层由无机相变材料填充，其相变温度为35℃～60℃。本实用新型的技术方案利用多层结构实现保温、防潮、相变蓄能供暖的室内供暖需求，铺设安装方便，尤其适用于南方老旧城区或现有建筑进行直接供暖改造；利用夜间电网废弃能源，降低尖峰时期电网总负荷，宏观上达到节能减排的效果。

Description

一种相变蓄能室内供暖层

技术领域

本实用新型涉及建筑节能技术领域，具体涉及一种相变蓄能室内供暖层。

背景技术

随着全球气候变化、居民生活水平的不断提高，南方城市供暖需求越来越迫切。如果进行集中供暖，供暖设备建造成本比较高，供暖能耗高，很难实现规模化的供暖。调研结果显示，目前南方集中供暖地区主要为经济较为发达的省会城市。因为老旧城区铺设供热管道难度大、建设成本高，集中供暖则以新建城区居多。而老旧城区则多采用空调、电暖器、燃气壁挂炉等分散式供暖设备，存在资源受限，供暖效率较低，舒适度不足，设备安全性低等问题。如果都采用电加热的采暖方式，则又会在很大程度上增加城市电网压力。90％以上的南方城市家庭拥有使用煤炭、电及燃气的分散式供暖设备，常用供暖设备有空调、电暖器、燃气壁挂炉等，存在资源受限，供暖效率较低，舒适度不足，设备安全性低等问题。

地暖是通过地面均匀地向室内辐射散热的一种采暖方式，由于热量是从地面向上辐射加热房内空气，解决传统散热片局部温度高、均热效果差的问题，使人体感觉更加温暖、舒适。传统的水地暖是以温度不高于60℃的热水加热地板向室内供暖，主要适用于北方集中供暖的地区，后期仍需要对盘管及锅炉进行维护和保养。与北方地区相比，南方每年的供暖周期较短，采用水地暖的形式意味着供暖成本较高，设备利用率低，容易造成资源浪费，因此分散式供暖更适合于南方地区。

近几年来大多数城市电网压力明显增加，高峰电力不足、低谷电力过剩的现象日益严重。各省市正大力推行峰谷电价政策，鼓励用户利用夜间谷电蓄能，实现用电负荷的移峰填谷，将一部分峰电期间负荷转移到谷电期间，从而缓解城市电网压力。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题及不足，本实用新型的目的在于提供一种相变蓄能室内供暖层，一方面通过电暖满足南方地区分散式舒适供暖需求和方便实现南方地区老旧城区及现有建筑的快速供暖节能改造；另一方面充分利用峰谷电价政策进行夜间蓄能，实现移峰填谷、降低峰电期间电网负荷的效果。

本实用新型为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种相变蓄能室内供暖层，包括在建筑面的外侧依次铺设的保温层、反射膜、电热膜、相变蓄能层、填充层和装饰层，所述电热膜为导电油墨和金属载流条热压在两层绝缘PET聚酯薄膜之间形成，所述相变蓄能层由无机相变材料填充。

进一步地，所述相变蓄能层的相变温度为35℃～60℃。

进一步地，所述反射膜为无纺布基铝箔材料或真空镀铝膜与玻璃纤维复合材料。

进一步地，所述保温层为聚苯乙烯发泡板、泡沫混凝土或无金属贴面玻璃棉毡。

进一步地，铺设于建筑面的地面上，在相变蓄能层和装饰层之间还铺设填充层，所述填充层为豆石混凝土，所述装饰层采用石材或复合地板。

进一步地，地面与建筑面墙面连接处的墙面外层竖向铺设边界保温条。

进一步地，边界保温条采用EPE珍珠棉材料。

进一步地，铺设于建筑面的墙面上，其底边距地面10cm以上，所述填充层为聚苯乙烯发泡板，所述装饰层采用竹木纤维板材料。

进一步地，同时铺设于建筑面的地面和墙面上。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案利用多层结构实现保温、防潮、相变蓄能供暖的室内供暖需求，铺设安装方便，尤其适用于南方老旧城区或现有建筑进行直接供暖改造；利用夜间电网废弃能源，降低尖峰时期电网总负荷，宏观上达到节能减排的效果。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的铺设于地面的结构示意图；

图3为本实用新型的铺设于墙面的结构示意图；

图4为本实用新型的铺设于地面和墙面的结构示意图。

图中，1-建筑面；11-地面；12-墙面；2-保温层；3-反射层；4-电热膜；5-相变蓄能层；6-填充层；7-装饰层；8-边界保温条。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图4所示，本实用新型的一种相变蓄能室内供暖层，包括在建筑面1外侧依次铺设的保温层2、反射膜3、电热膜4、相变蓄能层5、填充层6和装饰层7，电热膜4为导电油墨和金属载流条热压在两层绝缘PET聚酯薄膜之间形成，相变蓄能层5由无机相变材料填充，其相变温度为35℃～60℃。

优选的，相变蓄能层5的相变温度为40℃～50℃。反射膜3为无纺布基铝箔材料或真空镀铝膜与玻璃纤维复合材料。保温层2为聚苯乙烯发泡板或者泡沫混凝土。

优选的，铺设于建筑面的地面11上，在相变蓄能层5和装饰层7之间还铺设填充层6，填充层6为豆石混凝土；装饰层7采用石材或复合地板。地面11与建筑面墙面12连接处的墙面12外层竖向铺设边界保温条8。边界保温条8采用EPE珍珠棉材料。

优选的，铺设于建筑面1的墙面12上，其底边距地面10cm以上；填充层6为聚苯乙烯发泡板；装饰层7采用竹木纤维板材料。进一步优选的，同时铺设于建筑面1的地面11和墙面12上。

实施例1

如图2所示，本实用新型的相变蓄能室内供暖层铺设于建筑面的地面11上。地面11为水泥找平地面，上方首先铺设保温层2，保温层2用来防止和减少热量向下导热，提高热利用率，主要采用聚苯乙烯发泡板(导热系数低于0.03W/(m·K)，厚度20mm-40mm)或者泡沫混凝土(导热系数低于0.08W/(m·K)，厚度40mm-60mm)。保温层上方敷设反射膜3，反射膜3(厚度3-5mm)用来阻止向下辐射传热，主要采用无纺布基铝箔材料，结合保温层2来保证热量只向室内单向传递。

反射膜3上方铺设电热膜4，电热膜4由可导电油墨、几十种金属元素混合物、金属载流条经加工、热压在两层绝缘PET聚酯薄膜之中而制成，整体厚度在1mm-1.5mm之间。工作时以电热膜4为发热体，触发自身产生远红外线，将热量以红外线辐射的形式送入空间，其综合效果优于传统的暖气片对流供暖方式，在满足室内供暖需求的同时提高室内人体热舒适性，并且使用安全可靠，没有传统水地暖的跑冒滴漏的困扰。电热转换率大于98％，最高可达99.69％，功率密度100W/㎡-150W/㎡，工作温度在60℃～70℃。

电热膜4上方铺设相变蓄能层5，相变蓄能层5由高效无机蓄热材料填充。相变蓄热材料是指温度不变的情况下而改变物理状态并能提供潜热的物质。本材料采用纯无机材料配方调配而成，具有环境友好，可回收，可生物降解，无毒性的特点，同时具有较大的相变潜热和热导率，循环次数大于7000次。应用时可通过由高密度聚乙烯、聚氯乙烯、不锈钢和其他材料封装成板式结构，厚度控制在25mm-30mm，同时在相变材料中添加纳米金属和碳素材料能够很好提高内部的导热系数。相变蓄热材料的温度选取决定了整个蓄热系统是否能够达到预期效果。正常工作时电热膜4表面温度一般在60℃～70℃，为保证室内人员的热舒适性，装饰层7表面温度宜控制在25～30℃，为保证仅由相变蓄热材料放热阶段室内能够保持很好的热舒适性，相变蓄热材料的相变点控制在40～45℃，相变潜热大于220J/g，导热系数大于0.5W/(m·K)。

填充层6铺设于相变蓄能层5之上，一般采用豆石混凝土浇制，一方面用于保护电热膜4及相变蓄能材料和使装饰层7外表面温度均匀，另一方面能够储热及控制相变材料与装饰层间的透热功率。通过调整填充层的厚度，在夜间开启电热膜蓄热时，保证相变材料在其相变点附近获得的热量不易散失至室内环境，避免夜间蓄热效果不佳的现象。豆石粒径宜为5-12mm，厚度不宜小于30mm。最后上方铺设以石材或复合地板为主的装饰层7，厚度为8-12mm，热阻应小于0.05(㎡·K)/W。

如图2所示，地面11与建筑面墙面12连接处的墙面12外层竖向铺设边界保温条8，边界保温条8主要原料为EPE珍珠棉。一方面不让地面温度传给墙面，减少热损失，另一方面对地面受热后填充层6的膨胀起到缓冲作用。

实施例2

如图3所示，本实用新型的相变蓄能室内供暖层铺设于建筑面的墙面12上。墙面15外侧首先铺设保温层2，保温层2采用聚苯乙烯泡沫板(导热系数0.03W/(m·K)，厚度30mm)或无金属贴面玻璃棉毡(导热系数0.043W/(m·K)，厚度50mm)，防止和减少热量向下传递，保证热利用率，同时起到抗压、抗水、防潮的作用。特别的，安装在非冷山墙时可不设保温层2。

保温层2外侧敷设厚度为3-5mm的反射膜3，反射膜3由真空镀铝膜和玻璃纤维复合加工而成，可阻止高达97％的辐射热，防止热量向地下散失，有效的提高热量反射和辐射能力，结合保温层2来保证热量只向室内传递，确保室内温度的恒定。

反射膜3外侧敷设电热膜4，电热膜4主要是由聚脂薄膜、可导电的特殊油墨及金属载流条结合而成，整体厚度在1mm-1.5mm之间。工作时通过高效电热转换率产生远红外线，将热量以辐射供暖的形式送入空间，起到均匀温暖房间的供暖效果，相较于传统的壁挂暖气片，综合热舒适性更强。电热膜4的电热转换率大于98％，最高可达99.69％，功率密度100W/㎡-200W/㎡，工作温度在60℃～70℃。

电热膜4外侧铺设相变蓄能层5，相变蓄能层5由高效无机蓄热材料填充而成。相变材料是一种在温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。当其物理状态发生变化时，材料吸收或释放大量的潜热并且保证温度几乎维持不变，能够与建筑结构相结合，很好的应用在建筑节能领域，具有环境友好，无毒性等特点，同时具有较大的相变潜热和热导率，循环次数大于7000次。应用时可通过由高密度聚乙烯、聚氯乙烯、不锈钢等材料封装成板式，厚度控制在25mm-30mm，同时在相变材料中添加纳米金属和碳素材料能够提高内部导热系数；相变材料的温度选取决定了蓄能系统是否能够正常运行。正常工作时装饰层7表面温度宜控制在35℃以内，因此相变材料的相变温度控制在45～50℃，相变潜热最佳180J/g-220J/g，导热系数大于0.5W/(m·K)。

相变蓄能层5与装饰层7之间增加填充层6，填充层6采用聚苯乙烯泡沫板(导热系数0.03W/(m·K))，其作用是通过调整保护层厚度，控制相变材料与装饰层间的透热功率。在夜间开启电热膜蓄热时，保证相变材料在其相变温度点附近，室内温度为舒适室温(比如18-22度)时，相变材料的相变过程能够充分实现，热量不易从相变蓄能层直接散失至室内环境，避免夜间蓄热效果不佳的现象。装饰层7可由厚度为10-15mm的石膏板制成，也可由散热性能好的竹木纤维板等制成壁画形式，在不占用室内空间的同时起到一定的装饰作用，热阻应小于0.114(㎡·K)/W，安装高度应距地面200mm-2000mm。

人体感受到的最舒适的采暖形式则是自下而上的供暖方式。墙暖虽然在热舒适性上弱于地暖，但是整体占用空间极小，安装非常简单，可以随时进行拆卸安装，因此墙暖非常适合对南方地区老旧城区的现有建筑进行直接供暖改造。

如图4所示，另一实施例中，相变蓄能室内供暖层可以同时铺设于建筑面1的地面11和墙面12上。

本实用新型的实施流程：夜间谷电期间，开启电热膜4进行电热转换，电热转换率最高可达99.69％，相变蓄能层5内部材料温度升高至其相变点，材料由固态融化吸热进行蓄热。日间平电期间开启电热膜4，热量从电热膜4传递至相变蓄能层5再到装饰层7表面，最后辐射到室内环境中，此时相变蓄热材料全部融化处于液态，由电热膜4来满足室内供暖需求。

日间峰电期间关闭电热膜4，相变蓄能层5内部的相变蓄热材料温度高于装饰层7表面温度，相变蓄热材料温度逐渐降至其相变点，材料由液态凝固放热，此时热量由相变蓄能层5直接传递至装饰层7表面，从而满足室内供暖需求，且整个建筑在电网尖峰时段内采暖用电量可实现完全为0。

通过使用本实用新型的相变蓄能室内供暖层，在建筑内部直接进行谷电蓄热峰电放热，在不增加尖峰电网负荷的情况下，既保证了室内供暖需求，降低室内温度波动，也很大程度上移峰填谷节省电费超过50％，节能幅度约为30％。同时本系统利用夜间电网废弃能源，降低尖峰时期电网总负荷，宏观上达到节能减排的效果。

本实用新型中的具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，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，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种相变蓄能室内供暖层，其特征在于，包括在建筑面(1)的外侧依次铺设的保温层(2)、反射膜(3)、电热膜(4)、相变蓄能层(5)、填充层(6)和装饰层(7)，所述电热膜为导电油墨和金属载流条热压在两层绝缘PET聚酯薄膜之间形成，所述相变蓄能层由无机相变材料填充。

2.根据权利要求1所述的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，所述相变蓄能层的相变温度为35℃～60℃。

3.根据权利要求1所述的相变蓄能室内供暖层，所述反射膜为无纺布基铝箔材料或真空镀铝膜与玻璃纤维复合材料。

4.根据权利要求1所述的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，所述保温层为聚苯乙烯发泡板、泡沫混凝土或无金属贴面玻璃棉毡。

5.根据权利要求1的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，铺设于建筑面的地面(11)上，所述填充层为豆石混凝土，所述装饰层采用石材或复合地板。

6.根据权利要求5所述的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，地面与建筑面墙面(12)连接处的墙面外层竖向铺设边界保温条(8)。

7.根据权利要求6所述的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，边界保温条采用EPE珍珠棉材料。

8.根据权利要求1的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，铺设于建筑面的墙面上，其底边距地面10cm以上，所述填充层为聚苯乙烯发泡板，所述装饰层采用竹木纤维板材料。

9.根据权利要求1-8任一所述的相变蓄能室内供暖层，其特征在于，同时铺设于建筑面的地面和墙面上。

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