【摘要】隨著我國經(jīng)濟的發(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，浪費水資源等問題，電鍋爐運行費用較高，直接加熱式電纜地?zé)犭m比水暖地?zé)峋哂懈咝А�安全，環(huán)保等特點，但是相對應(yīng)的電量的能耗也很大，本文淺析了新型相變儲能地板采暖系統(tǒng)的設(shè)計及可行性，從環(huán)保、節(jié)能的角度進行分析，說明了一定情況下使用新型相變儲能地板進行采暖更具有經(jīng)濟效益。 

　　【關(guān)鍵詞】相變儲能；地板采暖；采暖系統(tǒng)； 

　　一、前言 

　　目前，我國建筑能耗高達了總能耗的12%，其中建筑中的空調(diào)、電視等能耗高達40%，所以節(jié)能減排不管是從經(jīng)濟效益上還是環(huán)境保護上都有著重要的意義。地板的相變儲能系統(tǒng)的設(shè)計可以很好的將電能轉(zhuǎn)換為熱能，而且電耗的強度僅僅是之前的25%，因此這種采暖系統(tǒng)設(shè)計的意義對于環(huán)保節(jié)能來說是一個很大的突破。 

　　二、相變儲能材料的應(yīng)用 

　　所謂相變儲能材料（簡稱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），同時伴隨有較大能量（一般稱為相變潛熱）吸收或釋放。 

　　相變儲能地板采暖系統(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，并在需要的時間內(nèi)向環(huán)境釋放熱量，來達到供暖房間的溫度，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，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、相變儲能地板采暖地面結(jié)構(gòu)及工作原理 

　　1.相變儲能采暖地板結(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�和電熱電纜的低溫地板輻射供暖。而相變儲能地板采暖是通過相變儲能的材料，這種材料采用的是一種相變溫度為30℃的水合鹽的儲熱裝模塊材料，這個材料是通過固態(tài)和液態(tài)相變變化進行能量的儲存和釋放，當(dāng)需要儲存能量的時候材料是為液態(tài)的，為了防止PCM融化的時候泄漏會對下面的樓板進行腐蝕，因此要對其進行密封。敷設(shè)時，加熱盤管直接放在保溫層上面，封裝好的PCM在填充的時候放在加熱盤管的周圍，盤管上面則是地面的保護層，加熱的時候，熱量輸送到地板內(nèi)的相變材料進行儲能，在需要的時候再釋放熱量，為室內(nèi)供暖。 

　　2. 地源熱泵低溫?zé)崴�蓄能地板輻射采暖工作原理�?nbsp;

　　利用夜間廉價電由地源熱泵系統(tǒng)從地下土壤取熱，經(jīng)電力壓縮機對循環(huán)工質(zhì)做功，從而對輻射地板系統(tǒng)提供40～50℃的低溫?zé)崴�，進入地面盤管加熱相變材料，使其產(chǎn)生相變，以潛熱形式儲存熱量，白天釋放給供暖房間。 

　　3.供暖實驗測試 

　�。ㄒ唬�實驗選擇在2012年～2014年，東北地區(qū)的兩個采暖季節(jié)進行的，采用的是溫度巡檢儀器來對室內(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)時間，溫度控制的開關(guān)也可以自動的根據(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。在測試的時候?qū)Φ匕暹M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℃。本試驗選擇的測試時間為室外氣象條件基本滿足規(guī)范的室外采暖設(shè)計溫度進行分析。 

　�。ǘ�）實驗結(jié)果分析 

　　相變材料的穩(wěn)定性 

　　作為儲能作用的相變材料，其儲能不僅要取決于材料本身的凝固點、熔點、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，這需要考驗材料本身的實用性和耐用性，在實驗中，通過對兩個采暖季使用的相變材料用DSC檢測之后，我們得出相變的溫度和相變的潛在熱能有一點的變化，再對實驗中的材料進行冷卻處理，在相應(yīng)的反復(fù)實驗超過120次之后，再用DSC進行分析，可以得出使用PCM的材料具有很好的穩(wěn)定性，熔點符合使用的要求，可以供應(yīng)長期取暖系統(tǒng)使用。 

　　實際運行的分析 

　　因為在實際中普通的房間一般是恒溫的控制，24小時的工作，而在裝有相變儲能系統(tǒng)的房間里面，通過實驗，我們可以得出相變系統(tǒng)的房間溫度變化小，通過記錄，我們可以看出相變在房間的最高溫度是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)濟效益分析 

　　由于相變材料的熔點與室溫相差的越小，對系統(tǒng)運行越有利，這有助于保持室溫的穩(wěn)定，但是熔點越適合的相變材料都非常昂貴，這對廣泛使用造成了一定的阻礙，所以就需要選擇相變的熔點溫度相對來說低一點的，價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，按照時間和費用的比例來結(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)的使用時間的電費是錯開計費，所以夜間的電費一般是比較便宜，相變儲能地板采暖系統(tǒng)利用夜間的便宜的電來儲能，白天再將其轉(zhuǎn)換釋放，不但節(jié)省了白天高價電費，具有可觀的經(jīng)濟效益，而且在夜間用電可以錯開白天用電高峰，減輕耗電的負(fù)荷，使電量合理使用。 

　　2.環(huán)境效益分析 

　　在變相儲能的地板中，因為吸收的能量是土壤的熱能，對電能的轉(zhuǎn)換依賴的比較少，相對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，而且因為錯峰使用，電能的利用和高效性更加明顯，所以相對于能量的節(jié)省來說，是對環(huán)境節(jié)能減排的一大益處。 

　　五、相變儲能地板采暖系統(tǒng)設(shè)計的可行性 

　　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存熱量，在需要的時候?qū)⑵溽尫牛�這種設(shè)計的優(yōu)點是：因為相變的材料不會消耗煤、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)消耗的電量僅僅是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，同時也減少了環(huán)境對人體的冷輻射，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；儲能地板的儲能熱量大、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。 

　　六、結(jié)束語 

　　隨著人們的環(huán)境保護意識越來越強，相變儲能地板采暖系統(tǒng)設(shè)計越來越顯得重要，因為其不僅有著節(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，因此相變儲能地板采暖系統(tǒng)在我國有著廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用效益。 

　　參考文獻： 

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　　[3]林坤平，張寅平.相變材料蓄能式低溫?zé)崴�采暖地板熱性能模擬[J].工程熱物理學(xué)報.2012（7）：201-203