相變材料地板蓄能采暖方式的應(yīng)用探討

李俊峰

[摘要]在當(dāng)今的熱力保護(hù)工程中，相變材料和底板采暖系統(tǒng)相互融合能夠有效保證采暖效果，同時(shí)這種方式還能夠起到節(jié)約能源和環(huán)保的作用，該系統(tǒng)能夠通過(guò)利用夜間時(shí)段對(duì)電能進(jìn)行有效的存儲(chǔ)，這些存儲(chǔ)的熱能能夠?qū)Π滋斓墓崽峁┮欢ǖ妮o助功能，從而使得系統(tǒng)運(yùn)行中所使用的能耗也大大降低，不僅如此，還能夠十分有效的節(jié)約這一過(guò)程中的資金投入。

[關(guān)鍵詞]變相材料；地板采暖；數(shù)值模擬；專(zhuān)利

文章編號(hào)：2095-4085（2016）05-0027-02

近幾年，很多科學(xué)家都在對(duì)建筑的采暖形式進(jìn)行深入研究，當(dāng)前主要有兩種主要的采暖形式，一種是對(duì)流式采暖，一種是天花板式和地?zé)崾捷椛洳膳?。在近幾年的采暖工程中，地?zé)岵膳艿搅烁嗳说臍g迎和青睞，因?yàn)檫@種采暖形式有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，這種采暖形式可以有效的節(jié)約建筑面積，為住戶(hù)提供更大的生活空間，而且這種取暖方式隨著溫度的變化也會(huì)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，更有利于身體健康，同時(shí)地?zé)崾降牟膳绞揭矔?huì)使室內(nèi)的空氣質(zhì)量更高，如果這種方式可以融合一種新型的技術(shù)，將會(huì)有非常好的發(fā)展前景。

1.相變材料地板儲(chǔ)能系統(tǒng)概述

1.1熱水盤(pán)管加熱封裝相變材料地板儲(chǔ)能系統(tǒng)

在地板采暖系統(tǒng)中，底板的建設(shè)方式都是非常關(guān)鍵的一個(gè)要素，封裝材料在實(shí)際的使用中是完全處在找平層內(nèi)部的，所以在其運(yùn)行過(guò)程中，地板的找平層扮演著分配熱能的角色，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中要將熱水管加熱，其加熱之后就會(huì)向外界釋放能量，這些熱能就會(huì)被相變材料吸收，以便能夠更好的服務(wù)于室內(nèi)的采暖。在該系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中主要有兩種方式，一種是采用相應(yīng)的模塊對(duì)地板構(gòu)造布置加熱水管的方式；一種是用雙管經(jīng)過(guò)特殊的包裝使得相變材料完成儲(chǔ)熱功能的一種方式。在該系統(tǒng)中內(nèi)管主要是對(duì)熱水進(jìn)行處理，在系統(tǒng)中小管的管壁和大管的管壁中間加設(shè)了能夠儲(chǔ)存熱量的相變材料，管的兩頭有一個(gè)起支撐作用的結(jié)構(gòu)，它能夠有效的將內(nèi)管固定在管的最中間位置，同時(shí)這種方式還能夠有效防止相變材料的滲漏現(xiàn)象。

1.2地?zé)峒訜岬姆庋b相變材料地板蓄能系統(tǒng)

在這一系統(tǒng)的運(yùn)行中可以充分的利用低電價(jià)時(shí)段促進(jìn)相變材料吸收熱能，從而更好的為室內(nèi)進(jìn)行供暖，在這一過(guò)程中要充分利用地板下面鋪設(shè)的熱膜或電纜為相變材料提供熱源，從而使其得到更好的應(yīng)用效果。在整個(gè)系統(tǒng)中，其他結(jié)構(gòu)的相似性都是很強(qiáng)的，變化的只是熱源提供的途徑，由原來(lái)的熱水管變成了電纜和電熱膜。

1.3其他相變材料地板儲(chǔ)能系統(tǒng)

上文中筆者主要介紹了兩個(gè)主要的系統(tǒng)，除了這兩個(gè)系統(tǒng)之外，在近幾年還出現(xiàn)了一種新型的超低能耗的地板采暖形式。這種形式就是將變相材料變成一種重要的填充物質(zhì)，這樣就可以在冬季時(shí)充分吸收白天的太陽(yáng)能，在晚間相變材料可以將白天儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)，同時(shí)也能夠更好的保證室內(nèi)的供暖效果。同時(shí)，采用這種方式進(jìn)行取暖，還能夠非常有效的對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行控制。

1.4相變材料地板蓄能系統(tǒng)的比較

上述三種相變材料地板蓄熱系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的對(duì)流式散熱器相比較，由于其主要利用地面輻射，因此人可以同時(shí)感受到輻射和對(duì)流的雙重效應(yīng)，使人所在區(qū)域溫度梯度較小，接近理想采暖方式，且避免了散熱器使空氣受熱上升，在頂部形成熱空氣滯留層，從而提高了熱量的有效利用率。其中電熱加熱式與熱水盤(pán)管式相變地板蓄能系統(tǒng)相比較又具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）清潔無(wú)污染，減少空氣對(duì)流引起的浮灰，使室內(nèi)空氣更清潔，且減輕了燃煤、燃油對(duì)采暖區(qū)室外空氣的污染程度。（2）容易布置，較理想的解決了大跨度空間散熱器難以合理布置的問(wèn)題。（3）運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，省去了鍋爐與熱水管道的建設(shè)、運(yùn)行管理費(fèi)用，節(jié)省了鍋爐房與散熱器所占空間，沒(méi)有供暖收費(fèi)難的問(wèn)題。（4）適合于家居與辦公室供暖，清潔美觀，安裝靈活，沒(méi)有噪音。 （5）在實(shí)行峰谷電價(jià)的地區(qū)利用低谷廉價(jià)電運(yùn)行，可降低電采暖的電費(fèi)開(kāi)支。

2.相變材料地板蓄能系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

目前有學(xué)者發(fā)明了一種新型的相變蓄能加熱地板，在使用過(guò)程中，時(shí)間控制器能夠在低谷電價(jià)的時(shí)候進(jìn)行啟動(dòng)，電熱膜會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中有效的將熱量傳遞給相變材料，在相變材料達(dá)到最高溫度時(shí)，相變材料就會(huì)產(chǎn)生一定的變化，相變材料在融化之后就會(huì)將熱能完全儲(chǔ)存起來(lái)，這樣白天就能夠起到為室內(nèi)供熱的作用，地板覆蓋層上還要安裝通風(fēng)口，這個(gè)通風(fēng)口能夠有效保證氣流的通過(guò)，這樣就能夠使得風(fēng)量產(chǎn)生一定的變化。3相變材料地板蓄能系統(tǒng)理論研究

相關(guān)人員對(duì)相變蓄能系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究，研究之后有很多的發(fā)現(xiàn)：（1）在相變貯能式地板輻射采暖系統(tǒng)中，應(yīng)選用相變溫度較接近采暖溫度的相變材料；（2）較小的相變半徑，即相變材料的純度較高可減少室內(nèi)溫度的波動(dòng)；（3）對(duì)一些地區(qū)，選擇150w/m²左右的電纜加熱功率采暖效果較好。

研究人員對(duì)新型的地板構(gòu)造進(jìn)行研究。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬對(duì)比研究得到結(jié)論為：（1）普通房間中此定形相變材料蓄熱電采暖系統(tǒng)是可行的，材料的相變溫度和空氣層厚度對(duì)系統(tǒng)使用效果的影響較大，而相變材料和木地板的厚度與導(dǎo)熱系數(shù)影響很小。因此，在保證相變材料用量足夠時(shí)，可通過(guò)改變相變溫度和空氣層厚度，設(shè)計(jì)或者控制此系統(tǒng)的熱性能。（2）在不同的熱負(fù)荷建筑中，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，此蓄熱采暖系統(tǒng)可以取得較好效果。（3）應(yīng)用合適的控制方法，可使整個(gè)采暖季的室溫基本保持在人的熱舒適范圍內(nèi)。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前的建筑采暖施工中，相變材料地板的應(yīng)用可以很大程度上保障建筑室內(nèi)供暖效果。但是目前對(duì)于相變蓄能地板采暖模型的研究和設(shè)計(jì)還并不夠成熟，各項(xiàng)專(zhuān)利的應(yīng)用也需要進(jìn)一步的規(guī)范和完善，但無(wú)論如何，相變材料地板的應(yīng)用依然有可觀的發(fā)展前景，是未來(lái)大勢(shì)所趨，值得推廣應(yīng)用。