[发明专利]冷热一体化双层毛细管相变蓄能地板末端装置及应用系统

说明书

技术领域

本发明是一种将传统的毛细管辐射供冷/暖与相变蓄能技术结合在一起的一体化末端装置及应用系统，属于建筑供暖、空调新技术范畴，建筑能源优化利用及蓄能技术领域。特别涉及一种新型蓄能地板的结构设计。

背景技术

地板辐射供冷/暖发展到今天，无论从理论研究还是工程实际应用都不断成熟，取得了巨大的发展。毛细管地板辐射系统作为低温热水、高温冷水的新型的空调型式，能够更好的创造舒适的环境、提高室内空气品质，且符合节能的发展方向。而且随着全球经济的不断发展，世界各国对能源的消耗在成倍地增长。江亿院士曾撰文指出2004年我国建筑终端能耗占我国社会总能耗的25.5%。建筑能耗中最大部分为空调和采暖能耗，约占建筑总能耗的40%～50%，如何降低该方面的能耗成为重中之重。为了解决这一问题，我国政府出台了“峰谷电价政策”，并且大力提倡创新发展低谷用电节能产业。

从以上论述可知，一方面，生活水平的提高使得人们对居住环境的舒适性提出了更高的要求。另一方面，人们在追求更加舒适居住环境的同时也造成了更多的能耗和更大的电力峰谷差。蓄能技术被认为是一种解决这两者矛盾的有效方式。潜热蓄能也称相变蓄能，是最有效的蓄能方式，介质通过气、固、液三相的转换从而吸收或放出大量的热能。它能在等温或者很小的温度区间内吸收或释放大量的热量。这也是蓄能技术研究的重点。将辐射供冷/暖与相变蓄能技术结合，利用夜间低谷电蓄冷/蓄热，在白天释放所蓄的能量为房间提供制冷或采暖的模式是一种有意义的尝试。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种可以高效利用低谷电，将地板辐射供冷/暖与毛细管、相变蓄能技术、地源热泵技术结合起来，从而建立节能经济的冷热一体化双层毛细管相变蓄能地板末端装置及应用系统。

技术方案：本方案中，设计一种冷热一体化双层毛细管相变蓄能地板末端装置，该装置中的蓄能地板采用两种相变温度的相变材料，用于解决采暖和空调蓄能工况下所需要的相变温度不一致问题，分别用来冬季夜间蓄存热量和夏季夜间蓄存冷量，而后在白天释放给房间。在夜间低谷电价时段(24:00～8:00)，系统热泵机组运行，该双层相变材料用来在冬季蓄存热量和夏季蓄存冷量；在白天峰谷电时段(8:00～18:00)，机组停机，相变材料释放热量或冷量给房间采暖或供冷。与地板辐射系统无相变材料层时相比，相变材料的使用可以降低地板表面的热流波动，并且可以提高地板辐射系统在高峰负荷时段的放热量和放冷量。

地板结构如附图1所示。该末端装置的蓄能地板各层从上至下分别为地板面层、混凝土层、蓄热相变材料层、水泥砂浆找平层、蓄冷相变材料层、反射膜、保温层和楼板结构层。在蓄热相变材料层中铺设用于供热水的蓄热层毛细管网；在蓄冷相变材料层中铺设用于供冷水的蓄冷层毛细管网。

上述技术方案所述的蓄热相变材料层和蓄冷相变材料层内均铺设毛细管。蓄热时，蓄热层毛细管网通热水进行蓄热，蓄冷层毛细管网即可作为备用。

上述技术方案蓄冷时，蓄冷层毛细管网通冷水进行蓄冷，蓄热层毛细管网即可作为备用。

上述技术方案中蓄热相变材料层由长条状的蓄热相变模块拼接而成，蓄热相变模块由蓄热相变材料通过金属封装而成；蓄冷相变材料层由长条状的蓄冷相变模块拼接而成，蓄冷相变模块由蓄冷相变材料通过金属封装而成。

上述技术方案中蓄热相变材料层在上层，蓄冷相变材料层在下层；蓄热相变材料层与蓄冷相变材料层间铺设水泥砂浆找平层。

上述技术方案中蓄热层毛细管网环绕铺设在由蓄热相变模块构成的蓄热相变材料层的间隙内，蓄冷层毛细管网环绕铺设在由蓄冷相变模块构成的蓄冷相变材料层的间隙内。

上述技术方案中蓄热相变材料层相变材料的相变温度为32～38度；蓄冷相变材料层相变材料的相变温度为16～20度。

在本装置中，之所以将蓄热相变材料层放在上层，蓄冷相变材料层放在下层，是考虑到蓄冷过程中，如果地板表面温度过低，可能会出现结露现象。那么将蓄冷相变材料放在下层，增加上面的导热热阻，对于冷量的蓄存有保护作用，对冷量的释放也有缓冲作用，以降低结露的风险。

针对相变蓄能热水采暖地板在蓄能期间可能出现的蓄能能力偏低的问题，末端采用双层毛细管。毛细管与传统水管相比，具有换热面积大，换热均匀，供水温度要求低的优点，舒适安全，高效节能。毛细管埋入相变材料层中，与相变材料充分接触，增大换热面积，以确保相变材料相变完全，蓄能能力充分利用，同时另一层的毛细管也可作为备用，当负荷变化较大，或蓄能时间要求减少时，也可以通过另一层的毛细管进行辅助蓄能，加快蓄能速率。