水暖軟管在節能家居上的應用

章子祎 程濤

武昌實驗中學高二五班 湖北武昌 430014

從上個世紀開始，我國冬季采暖設施基本采用在建筑物內分散安裝暖氣片整體散熱，鍋爐集中供熱的方式，達到供暖的效果，但一直存在散熱效果持續時間不長，對能源利用率偏低，且燃燒化石燃料加重空氣污染的社會問題[1]。節能環保以及經濟可持續發展是我國經濟發展的重點，因此新型的采暖方式也在建筑中廣泛應用，如（1）在天花板、地板、墻壁內安裝電熱膜采暖的方式，但此方式會在室內產生灰塵漂浮，影響人體健康，且散熱面積大，采暖費和設備費用較高；（2）使用空調，利用空氣對流供暖，可單獨對需供暖的房間供暖費用和設備費用較低，但升溫速度慢，且空調長期使用容易漏氟，污染環境；（3）使用小型電熱輻射爐供暖的方式，但使用時供暖不均勻，用戶體驗不佳。

1 要解決的問題

新的環保要求和能源要求，需要一種散熱面積小，散熱均勻的供暖設備，消費者的用戶需求是需要在消費者需要采暖時提供均勻熱量的產品，目前最受消費者歡迎的無疑就是熱水袋、暖手寶、電熱毯這類供熱面積小，在消費者所需供熱的地方提供熱量的產品，但這樣的產品仍有缺陷，熱水袋、暖手寶蓄熱量小難以持續供暖，只能一人使用，電熱毯僅存在安全隱患[2-4]。

2 解決方案

水具有較高的比熱容，是蓄熱散熱的絕佳介質，為解決夏季炎熱難以入睡的問題，已有人設計睡床墊，在人臥于水床墊上休息時吸收人體熱量達到降溫的效果，若在水床墊上設置進水口和出水口。即可持續吸熱，同理水床墊也能用于冬季采暖，為此設計了一種可變形的水暖軟管，可根據需求塑造成多種家居用品如沙發墊、床墊、坐墊、桌墊，解決冬季人們在室內起居絕大部分的供暖需求點。

技術關鍵在于：

圖1.軟管外套管，11.通孔，12.海綿層，13.軟管內套管

可變形的水暖軟管基礎結構橫截面圖如圖1，軟管外套管內部設有海綿層，用于提高使用者的舒適度，也可用多孔橡膠替代，具有彈性能保型，防止由于人的壓迫造成軟管擠扁使水不流動，海綿層內側設有軟管內套管，水在軟管內套管內流動，軟管內套管上設有多個通孔，使水與海綿層結合，達到降溫或取暖的效果，軟管內套管采用PVC材料制成。

可變形的水暖軟管基礎結構組裝結構圖如圖2，家居墊主體由多個軟管外套管通過連接帶連接構成，軟管外套管外壁可設置邊條，邊條上設有通孔，連接帶可通過繩索連接兩段軟管外套管外壁的邊條，連接帶可以是不同長度的條狀充氣袋或條狀乳膠，邊條上的通孔利于家居墊主體上下兩面的透氣，不會使使用面受潮，用條狀乳膠或條狀充氣袋制成的連接帶可以支撐人體重量，避免軟管外套管被壓扁。

并且相鄰軟管外套管之間通過流道相連通，便于水的流動，使得取暖和散熱效果較好，所述家居墊主體一端的軟管外套管設有軟管外套管出水口，用于水的排出，軟管外套管出水口連接節流閥，用于家居墊主體的進出水保持平衡，家居墊主體另一端的軟管外套管設有軟管外套管進水口，軟管外套管進水口通過輸水管與水箱連接，并且輸水管上也連接節流閥，水箱的上端設有水箱進水口，水箱的外殼內部設有保溫層，用于水的保溫[5]。

水箱進水口可以連接熱水器熱水或冷水出口，用于供暖或制冷，使用時家居墊主體的進水口和出水口可與地面下方的水管連接，水管連接熱水器，較為美觀，水管上可設電磁閥，無線或有線控制閥門的開關，用于在需要時供水，節約能源。

圖1-軟管外套管、2-流道、3-連接帶、4-軟管外套管出水口、5-節流閥、6-水箱、7-水箱進水口、8-保溫層、9-輸水管、10-軟管外套管進水口、14-家居墊主體

3 結語

軟管外套管和條狀連接帶可根據需求，折疊成任意形狀的沙發墊、床墊、坐墊、桌墊，通過進水管和出水管連通熱水器或自來水后能用于采暖和制冷，具有良好的透氣性，適宜的使用溫度，可塑造性，使用安全，散熱面積小，可持續供暖制冷，在冬季蓋上被子，鋪上床墊后可長時間保溫，熱水器可變頻輸送熱水，更加節能，同時該裝置結構簡單，成本低廉利于大規模推廣使用。使用該裝置通過節約能源，可減少化石燃料燃燒控制大氣污染。