相變材料地板蓄能采暖方式的應用探討

李俊峰

[摘要]在當今的熱力保護工程中，相變材料和底板采暖系統相互融合能夠有效保證采暖效果，同時這種方式還能夠起到節約能源和環保的作用，該系統能夠通過利用夜間時段對電能進行有效的存儲，這些存儲的熱能能夠對白天的供熱提供一定的輔助功能，從而使得系統運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約這一過程中的資金投入。

[關鍵詞]變相材料；地板采暖；數值模擬；專利

文章編號：2095-4085（2016）05-0027-02

近幾年，很多科學家都在對建筑的采暖形式進行深入研究，當前主要有兩種主要的采暖形式，一種是對流式采暖，一種是天花板式和地熱式輻射采暖。在近幾年的采暖工程中，地熱采暖受到了更多人的歡迎和青睞，因為這種采暖形式有著十分明顯的優勢，這種采暖形式可以有效的節約建筑面積，為住戶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做出適當的調整，更有利于身體健康，同時地熱式的采暖方式也會使室內的空氣質量更高，如果這種方式可以融合一種新型的技術，將會有非常好的發展前景。

1.相變材料地板儲能系統概述

1.1熱水盤管加熱封裝相變材料地板儲能系統

在地板采暖系統中，底板的建設方式都是非常關鍵的一個要素，封裝材料在實際的使用中是完全處在找平層內部的，所以在其運行過程中，地板的找平層扮演著分配熱能的角色，在系統運行過程中要將熱水管加熱，其加熱之后就會向外界釋放能量，這些熱能就會被相變材料吸收，以便能夠更好的服務于室內的采暖。在該系統運行的過程中主要有兩種方式，一種是采用相應的模塊對地板構造布置加熱水管的方式；一種是用雙管經過特殊的包裝使得相變材料完成儲熱功能的一種方式。在該系統中內管主要是對熱水進行處理，在系統中小管的管壁和大管的管壁中間加設了能夠儲存熱量的相變材料，管的兩頭有一個起支撐作用的結構，它能夠有效的將內管固定在管的最中間位置，同時這種方式還能夠有效防止相變材料的滲漏現象。

1.2地熱加熱的封裝相變材料地板蓄能系統

在這一系統的運行中可以充分的利用低電價時段促進相變材料吸收熱能，從而更好的為室內進行供暖，在這一過程中要充分利用地板下面鋪設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用效果。在整個系統中，其他結構的相似性都是很強的，變化的只是熱源提供的途徑，由原來的熱水管變成了電纜和電熱膜。

1.3其他相變材料地板儲能系統

上文中筆者主要介紹了兩個主要的系統，除了這兩個系統之外，在近幾年還出現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，這樣就可以在冬季時充分吸收白天的太陽能，在晚間相變材料可以將白天儲存的能量釋放出來，同時也能夠更好的保證室內的供暖效果。同時，采用這種方式進行取暖，還能夠非常有效的對室內溫度進行控制。

1.4相變材料地板蓄能系統的比較

上述三種相變材料地板蓄熱系統，與傳統的對流式散熱器相比較，由于其主要利用地面輻射，因此人可以同時感受到輻射和對流的雙重效應，使人所在區域溫度梯度較小，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管式相變地板蓄能系統相比較又具有以下優點：（1）清潔無污染，減少空氣對流引起的浮灰，使室內空氣更清潔，且減輕了燃煤、燃油對采暖區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題。（3）運行管理簡單，省去了鍋爐與熱水管道的建設、運行管理費用，節省了鍋爐房與散熱器所占空間，沒有供暖收費難的問題。（4）適合于家居與辦公室供暖，清潔美觀，安裝靈活，沒有噪音。 （5）在實行峰谷電價的地區利用低谷廉價電運行，可降低電采暖的電費開支。

2.相變材料地板蓄能系統的實際應用

目前有學者發明了一種新型的相變蓄能加熱地板，在使用過程中，時間控制器能夠在低谷電價的時候進行啟動，電熱膜會在系統運行的過程中有效的將熱量傳遞給相變材料，在相變材料達到最高溫度時，相變材料就會產生一定的變化，相變材料在融化之后就會將熱能完全儲存起來，這樣白天就能夠起到為室內供熱的作用，地板覆蓋層上還要安裝通風口，這個通風口能夠有效保證氣流的通過，這樣就能夠使得風量產生一定的變化。3相變材料地板蓄能系統理論研究

相關人員對相變蓄能系統進行了一定的研究，研究之后有很多的發現：（1）在相變貯能式地板輻射采暖系統中，應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溫度的波動；（3）對一些地區，選擇150w/m²左右的電纜加熱功率采暖效果較好。

研究人員對新型的地板構造進行研究。并且通過實驗和模擬對比研究得到結論為：（1）普通房間中此定形相變材料蓄熱電采暖系統是可行的，材料的相變溫度和空氣層厚度對系統使用效果的影響較大，而相變材料和木地板的厚度與導熱系數影響很小。因此，在保證相變材料用量足夠時，可通過改變相變溫度和空氣層厚度，設計或者控制此系統的熱性能。（2）在不同的熱負荷建筑中，通過合理設計，此蓄熱采暖系統可以取得較好效果。（3）應用合適的控制方法，可使整個采暖季的室溫基本保持在人的熱舒適范圍內。

4.結語

綜上所述，在當前的建筑采暖施工中，相變材料地板的應用可以很大程度上保障建筑室內供暖效果。但是目前對于相變蓄能地板采暖模型的研究和設計還并不夠成熟，各項專利的應用也需要進一步的規范和完善，但無論如何，相變材料地板的應用依然有可觀的發展前景，是未來大勢所趨，值得推廣應用。