【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，人們也越來越關(guān)注生活的品質(zhì)，目前地板采暖主要有水暖和電暖兩種方式.鍋爐水暖地?zé)岽嬖谖廴经h(huán)境，浪費(fèi)水資源等問題，電鍋爐運(yùn)行費(fèi)用較高，直接加熱式電纜地?zé)犭m比水暖地?zé)峋哂懈咝�、安全，環(huán)保等特點(diǎn)，但是相對(duì)應(yīng)的電量的能耗也很大，本文淺析了新型相變儲(chǔ)能地板采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及可行性，從環(huán)保、節(jié)能的角度進(jìn)行分析，說明了一定情況下使用新型相變儲(chǔ)能地板進(jìn)行采暖更具有經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】相變儲(chǔ)能；地板采暖；采暖系統(tǒng)；
一、前言
目前，我國(guó)建筑能耗高達(dá)了總能耗的12%，其中建筑中的空調(diào)、電視等能耗高達(dá)40%，所以節(jié)能減排不管是從經(jīng)濟(jì)效益上還是環(huán)境保護(hù)上都有著重要的意義。地板的相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以很好的將電能轉(zhuǎn)換為熱能，而且電耗的強(qiáng)度僅僅是之前的25%，因此這種采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義對(duì)于環(huán)保節(jié)能來說是一個(gè)很大的突破。
二、相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用
所謂相變儲(chǔ)能材料（簡(jiǎn)稱PCM）是一種特殊的功能性材料，其能在等溫或近似等溫的情況下發(fā)生相變（多數(shù)為固液相變或氣液相變），同時(shí)伴隨有較大能量（一般稱為相變潛熱）吸收或釋放。
相變儲(chǔ)能地板采暖系統(tǒng)主要是利用相變材料這一特性，在其本身發(fā)生相變的過程中，可以通過吸收環(huán)境的熱量，并在需要的時(shí)間內(nèi)向環(huán)境釋放熱量，來達(dá)到供暖房間的溫度，把相變的材料跟地暖面層的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，制成相變儲(chǔ)能的地板采暖，通過相變的原理來增加地板之間的熱流波幅度，從而提高地板的溫度，以達(dá)到節(jié)能和舒適的目的。相變地板能轉(zhuǎn)移和利用夜間電能蓄存熱量，相變溫度在30-40攝氏度變化時(shí)，相變材料地板的蓄能要比普通地板的蓄能比大19.6%-24.2%。
三、相變儲(chǔ)能地板采暖地面結(jié)構(gòu)及工作原理
1.相變儲(chǔ)能采暖地板結(jié)構(gòu)
目前市面上所應(yīng)用的地板輻射供暖系統(tǒng)主要是低溫?zé)崴碗姛犭娎|的低溫地板輻射供暖。而相變儲(chǔ)能地板采暖是通過相變儲(chǔ)能的材料，這種材料采用的是一種相變溫度為30℃的水合鹽的儲(chǔ)熱裝模塊材料，這個(gè)材料是通過固態(tài)和液態(tài)相變變化進(jìn)行能量的儲(chǔ)存和釋放，當(dāng)需要儲(chǔ)存能量的時(shí)候材料是為液態(tài)的，為了防止PCM融化的時(shí)候泄漏會(huì)對(duì)下面的樓板進(jìn)行腐蝕，因此要對(duì)其進(jìn)行密封。敷設(shè)時(shí)，加熱盤管直接放在保溫層上面，封裝好的PCM在填充的時(shí)候放在加熱盤管的周圍，盤管上面則是地面的保護(hù)層，加熱的時(shí)候，熱量輸送到地板內(nèi)的相變材料進(jìn)行儲(chǔ)能，在需要的時(shí)候再釋放熱量，為室內(nèi)供暖。
2. 地源熱泵低溫?zé)崴钅艿匕遢椛洳膳ぷ髟恚?nbsp;
利用夜間廉價(jià)電由地源熱泵系統(tǒng)從地下土壤取熱，經(jīng)電力壓縮機(jī)對(duì)循環(huán)工質(zhì)做功，從而對(duì)輻射地板系統(tǒng)提供40～50℃的低溫?zé)崴M(jìn)入地面盤管加熱相變材料，使其產(chǎn)生相變，以潛熱形式儲(chǔ)存熱量，白天釋放給供暖房間。
3.供暖實(shí)驗(yàn)測(cè)試
�。ㄒ唬⿲�(shí)驗(yàn)選擇在2012年～2014年，東北地區(qū)的兩個(gè)采暖季節(jié)進(jìn)行的，采用的是溫度巡檢儀器來對(duì)室內(nèi)外的空氣濕度、溫度、和地板的表面溫度來控制，通過信息技術(shù)來控制系統(tǒng)的開關(guān)時(shí)間，溫度控制的開關(guān)也可以自動(dòng)的根據(jù)室內(nèi)的溫度來控制加熱的電纜，從而用電表來控制耗電量的記錄。在測(cè)試的時(shí)候?qū)Φ匕暹M(jìn)行加熱，緩慢的加溫是為削除房間內(nèi)熱慣性和空氣間濕氣的影響，考慮到實(shí)際生活中人體舒適的程度，地板的溫度一般不超過28℃。本試驗(yàn)選擇的測(cè)試時(shí)間為室外氣象條件基本滿足規(guī)范的室外采暖設(shè)計(jì)溫度進(jìn)行分析。
�。ǘ⿲�(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
相變材料的穩(wěn)定性
作為儲(chǔ)能作用的相變材料，其儲(chǔ)能不僅要取決于材料本身的凝固點(diǎn)、熔點(diǎn)、更多的應(yīng)該是看在其多次的循環(huán)使用后的性質(zhì)變化，這需要考驗(yàn)材料本身的實(shí)用性和耐用性，在實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)兩個(gè)采暖季使用的相變材料用DSC檢測(cè)之后，我們得出相變的溫度和相變的潛在熱能有一點(diǎn)的變化，再對(duì)實(shí)驗(yàn)中的材料進(jìn)行冷卻處理，在相應(yīng)的反復(fù)實(shí)驗(yàn)超過120次之后，再用DSC進(jìn)行分析，可以得出使用PCM的材料具有很好的穩(wěn)定性，熔點(diǎn)符合使用的要求，可以供應(yīng)長(zhǎng)期取暖系統(tǒng)使用。
實(shí)際運(yùn)行的分析
因?yàn)樵趯?shí)際中普通的房間一般是恒溫的控制，24小時(shí)的工作，而在裝有相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的房間里面，通過實(shí)驗(yàn)，我們可以得出相變系統(tǒng)的房間溫度變化小，通過記錄，我們可以看出相變?cè)诜块g的最高溫度是18℃，最低的溫度是14℃，在普通的室內(nèi)，最高的溫度為19℃，最低是15℃，根據(jù)人體的舒適度和感知度來說，儲(chǔ)能地板的溫度更適合人體的生理溫度。
四、節(jié)能分析
1.經(jīng)濟(jì)效益分析
由于相變材料的熔點(diǎn)與室溫相差的越小，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行越有利，這有助于保持室溫的穩(wěn)定，但是熔點(diǎn)越適合的相變材料都非常昂貴，這對(duì)廣泛使用造成了一定的阻礙，所以就需要選擇相變的熔點(diǎn)溫度相對(duì)來說低一點(diǎn)的，價(jià)格也較便宜的相變材料。不同的地板采暖系統(tǒng)都可以滿足人體的舒適度，按照時(shí)間和費(fèi)用的比例來結(jié)算的話，如果是普通的房間需要全天恒溫加熱，而相變系統(tǒng)的房間只需要夜間加熱，這樣計(jì)算的話，相變系統(tǒng)的耗電量跟普通系統(tǒng)的房間相比是降低了50%，換算成東北地區(qū)當(dāng)?shù)氐碾娰M(fèi)的話是0.176/（m2・d）。但在考慮系統(tǒng)增加的成本角度來說，相變系統(tǒng)的地板加熱的成本主要增加在相變材料上。
由于部分地區(qū)的使用時(shí)間的電費(fèi)是錯(cuò)開計(jì)費(fèi)，所以夜間的電費(fèi)一般是比較便宜，相變儲(chǔ)能地板采暖系統(tǒng)利用夜間的便宜的電來儲(chǔ)能，白天再將其轉(zhuǎn)換釋放，不但節(jié)省了白天高價(jià)電費(fèi)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且在夜間用電可以錯(cuò)開白天用電高峰，減輕耗電的負(fù)荷，使電量合理使用。
2.環(huán)境效益分析
在變相儲(chǔ)能的地板中，因?yàn)槲盏哪芰渴峭寥赖臒崮�，�?duì)電能的轉(zhuǎn)換依賴的比較少，相對(duì)于電纜加熱地板采暖系統(tǒng)使用的電能，其電量消耗大大的降低，而且因?yàn)殄e(cuò)峰使用，電能的利用和高效性更加明顯，所以相對(duì)于能量的節(jié)省來說，是對(duì)環(huán)境節(jié)能減排的一大益處。
五、相變儲(chǔ)能地板采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性
利用相變的材料，通過其內(nèi)部相變的工作原理，其潛在的熱能形式來儲(chǔ)存熱量，在需要的時(shí)候?qū)⑵溽尫牛@種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：因?yàn)橄嘧兊牟牧喜粫?huì)消耗煤、油或是天然氣等化學(xué)燃料，沒有排放污染物、沒有使用大量的電能；高效能的地源熱系統(tǒng)，在同等量輸出能的情況下，相變材料的系統(tǒng)消耗的電量?jī)H僅是40%不到的電功率；高效能的能源利用率，是相變地板采暖使用的主要原因；儲(chǔ)能地板的采暖效率高，在相同的條件下，地暖系統(tǒng)提高了室內(nèi)的溫度，同時(shí)也減少了環(huán)境對(duì)人體的冷輻射，提高了身體的舒適度，最重要的是沒有室內(nèi)的溫度層階梯形的變化，使得溫度的分布比較均勻，更符合人體的生理需求；儲(chǔ)能地板的儲(chǔ)能熱量大、穩(wěn)定性更好，尤其是在間斷性供暖的地方，更加體現(xiàn)了此系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
六、結(jié)束語
隨著人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來越強(qiáng)，相變儲(chǔ)能地板采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)越來越顯得重要，因?yàn)槠洳粌H有著節(jié)能減排的作用，又可以使得室內(nèi)的溫度均勻，熱舒適性能好，并且可以利用低估用電蓄能，使得電能合理使用，因此相變儲(chǔ)能地板采暖系統(tǒng)在我國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用效益。
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