相变材料地板蓄能采暖方式的应用探讨

李俊峰

[摘要]在当今的热力保护工程中，相变材料和底板采暖系统相互融合能够有效保证采暖效果，同时这种方式还能够起到节约能源和环保的作用，该系统能够通过利用夜间时段对电能进行有效的存储，这些存储的热能能够对白天的供热提供一定的辅助功能，从而使得系统运行中所使用的能耗也大大降低，不仅如此，还能够十分有效的节约这一过程中的资金投入。

[关键词]变相材料；地板采暖；数值模拟；专利

文章编号：2095-4085（2016）05-0027-02

近几年，很多科学家都在对建筑的采暖形式进行深入研究，当前主要有两种主要的采暖形式，一种是对流式采暖，一种是天花板式和地热式辐射采暖。在近几年的采暖工程中，地热采暖受到了更多人的欢迎和青睐，因为这种采暖形式有着十分明显的优势，这种采暖形式可以有效的节约建筑面积，为住户提供更大的生活空间，而且这种取暖方式随着温度的变化也会做出适当的调整，更有利于身体健康，同时地热式的采暖方式也会使室内的空气质量更高，如果这种方式可以融合一种新型的技术，将会有非常好的发展前景。

1.相变材料地板储能系统概述

1.1热水盘管加热封装相变材料地板储能系统

在地板采暖系统中，底板的建设方式都是非常关键的一个要素，封装材料在实际的使用中是完全处在找平层内部的，所以在其运行过程中，地板的找平层扮演着分配热能的角色，在系统运行过程中要将热水管加热，其加热之后就会向外界释放能量，这些热能就会被相变材料吸收，以便能够更好的服务于室内的采暖。在该系统运行的过程中主要有两种方式，一种是采用相应的模块对地板构造布置加热水管的方式；一种是用双管经过特殊的包装使得相变材料完成储热功能的一种方式。在该系统中内管主要是对热水进行处理，在系统中小管的管壁和大管的管壁中间加设了能够储存热量的相变材料，管的两头有一个起支撑作用的结构，它能够有效的将内管固定在管的最中间位置，同时这种方式还能够有效防止相变材料的渗漏现象。

1.2地热加热的封装相变材料地板蓄能系统

在这一系统的运行中可以充分的利用低电价时段促进相变材料吸收热能，从而更好的为室内进行供暖，在这一过程中要充分利用地板下面铺设的热膜或电缆为相变材料提供热源，从而使其得到更好的应用效果。在整个系统中，其他结构的相似性都是很强的，变化的只是热源提供的途径，由原来的热水管变成了电缆和电热膜。

1.3其他相变材料地板储能系统

上文中笔者主要介绍了两个主要的系统，除了这两个系统之外，在近几年还出现了一种新型的超低能耗的地板采暖形式。这种形式就是将变相材料变成一种重要的填充物质，这样就可以在冬季时充分吸收白天的太阳能，在晚间相变材料可以将白天储存的能量释放出来，同时也能够更好的保证室内的供暖效果。同时，采用这种方式进行取暖，还能够非常有效的对室内温度进行控制。

1.4相变材料地板蓄能系统的比较

上述三种相变材料地板蓄热系统，与传统的对流式散热器相比较，由于其主要利用地面辐射，因此人可以同时感受到辐射和对流的双重效应，使人所在区域温度梯度较小，接近理想采暖方式，且避免了散热器使空气受热上升，在顶部形成热空气滞留层，从而提高了热量的有效利用率。其中电热加热式与热水盘管式相变地板蓄能系统相比较又具有以下优点：（1）清洁无污染，减少空气对流引起的浮灰，使室内空气更清洁，且减轻了燃煤、燃油对采暖区室外空气的污染程度。（2）容易布置，较理想的解决了大跨度空间散热器难以合理布置的问题。（3）运行管理简单，省去了锅炉与热水管道的建设、运行管理费用，节省了锅炉房与散热器所占空间，没有供暖收费难的问题。（4）适合于家居与办公室供暖，清洁美观，安装灵活，没有噪音。 （5）在实行峰谷电价的地区利用低谷廉价电运行，可降低电采暖的电费开支。

2.相变材料地板蓄能系统的实际应用

目前有学者发明了一种新型的相变蓄能加热地板，在使用过程中，时间控制器能够在低谷电价的时候进行启动，电热膜会在系统运行的过程中有效的将热量传递给相变材料，在相变材料达到最高温度时，相变材料就会产生一定的变化，相变材料在融化之后就会将热能完全储存起来，这样白天就能够起到为室内供热的作用，地板覆盖层上还要安装通风口，这个通风口能够有效保证气流的通过，这样就能够使得风量产生一定的变化。3相变材料地板蓄能系统理论研究

相关人员对相变蓄能系统进行了一定的研究，研究之后有很多的发现：（1）在相变贮能式地板辐射采暖系统中，应选用相变温度较接近采暖温度的相变材料；（2）较小的相变半径，即相变材料的纯度较高可减少室内温度的波动；（3）对一些地区，选择150w/m²左右的电缆加热功率采暖效果较好。

研究人员对新型的地板构造进行研究。并且通过实验和模拟对比研究得到结论为：（1）普通房间中此定形相变材料蓄热电采暖系统是可行的，材料的相变温度和空气层厚度对系统使用效果的影响较大，而相变材料和木地板的厚度与导热系数影响很小。因此，在保证相变材料用量足够时，可通过改变相变温度和空气层厚度，设计或者控制此系统的热性能。（2）在不同的热负荷建筑中，通过合理设计，此蓄热采暖系统可以取得较好效果。（3）应用合适的控制方法，可使整个采暖季的室温基本保持在人的热舒适范围内。

4.结语

综上所述，在当前的建筑采暖施工中，相变材料地板的应用可以很大程度上保障建筑室内供暖效果。但是目前对于相变蓄能地板采暖模型的研究和设计还并不够成熟，各项专利的应用也需要进一步的规范和完善，但无论如何，相变材料地板的应用依然有可观的发展前景，是未来大势所趋，值得推广应用。