相变蓄热地砖论文和设计

全文摘要

本实用新型提供一种相变蓄热地砖，多块所述蓄热地砖拼接后设置在供暖房间的地面砖之下，所述蓄热地砖的下方设置有地暖盘管，所述地暖盘管与热泵机组连通，所述蓄热地砖包括地砖本体和若干蓄热球，其中，所述地砖本体的横截面为矩形结构，若干所述蓄热球均设置在所述地砖本体内部，所述蓄热球内填充有相变材料，所述相变材料液化温度为38～43℃，相变材料能够根据温度的变化在固态和液态之间相互转换。该相变蓄热地砖通过热泵机组并结合电价补贴优惠政策实现为供暖房间供暖，大大节省了供暖所需支出，降低了操作难度，现场施工量小，更换时间和工作强度都大大减小，同时节约了成本。

设计方案

1.一种相变蓄热地砖，多块所述蓄热地砖拼接后设置在供暖房间的地面砖之下，所述蓄热地砖的下方设置有地暖盘管，所述地暖盘管与热泵机组连通，其特征在于，所述蓄热地砖包括地砖本体和若干蓄热球，其中，

所述地砖本体的横截面为矩形结构，若干所述蓄热球均设置在所述地砖本体内部，所述蓄热球内填充有相变材料，所述相变材料液化温度为38～43℃，相变材料能够根据温度的变化在固态和液态之间相互转换。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述地砖本体的材质为硅酸盐混凝土、MgO和MgAl_{2<\/sub>O_{4<\/sub>的混合物，}}

在混合物中占比：硅酸盐混凝土为82～88wt％、MgO为7～13wt％、MgAl_{2<\/sub>O_{4<\/sub>为2～8wt％。}}

3.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述蓄热球的直径为15～30毫米。

4.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述蓄热球的材质PE或PC的塑料。

5.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述蓄热球的壁厚为0.1～0.5毫米。

6.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述相变材料的组成成分为：70～90份软石蜡，5～15份石墨丝，5～15份石脑油。

7.根据权利要求6所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述软石蜡为45～48号软石蜡。

8.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述蓄热地砖上设置有温度传感器。

9.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，所述矩形的长为60～80厘米，所述矩形的宽为60～80厘米，所述地砖本体的厚度为7-16cm厘米。

10.根据权利要求1所述的相变蓄热地砖，其特征在于，每块所述地砖本体内设置有若干个所述蓄热球，每块所述地砖本体中蓄热球的总体积小于等于所述地砖本体总体积的40％。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及供暖技术领域，特别涉及一种相变蓄热地砖。

背景技术

为了进一步减少冬季燃煤污染、改善空气质量，打赢蓝天保卫战，我国北方地区大力推广使用清洁能源供暖，这其中主要以空气源热泵为主要形式。各地也都出台了电价补贴优惠政策。以北京市为例，补贴原则为：完成“煤改电”改造任务的村庄，住户在晚21：00至次日6：00享受0.1元\/度的低谷电价，补贴用电限额为每个取暖季每户1万度，而在非低谷时间段电价仍然为0.48元\/度。这就导致用户的使用成本大大提高。

地暖以其舒适、卫生、保健、发热平稳、寿命长而越来越受到人们的喜爱。通常地暖所采用的地砖为由陶瓷制成，蓄热量小，放热时间短，无法与电价补贴优惠政策配合使用。

因此，需要一种相变蓄热地砖，通过地暖盘管对其蓄热并利用电价补贴优惠政策为供暖房间供暖。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种相变蓄热地砖，利用该相变蓄热地砖结合电价补贴优惠政策，在夜间通过吸收地暖盘管的热量进行蓄热，在白天持续为供暖房间供暖。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种相变蓄热地砖，多块所述蓄热地砖拼接后设置在供暖房间的地面砖之下，所述蓄热地砖的下方设置有地暖盘管，所述地暖盘管与热泵机组连通，所述蓄热地砖包括地砖本体和若干蓄热球，其中，所述地砖本体的横截面为矩形结构，若干所述蓄热球均设置在所述地砖本体内部，所述蓄热球内填充有相变材料，所述相变材料液化温度为38～43℃，相变材料能够根据温度的变化在固态和液态之间相互转换。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述地砖本体的材质为硅酸盐混凝土、MgO和MgAl_{2<\/sub>O_{4<\/sub>的混合物，在混合物中占比：硅酸盐混凝土为 82～88wt％、MgO为7～13wt％、MgAl _{2<\/sub>O_{4<\/sub>为2～8wt％。}}}}

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述蓄热球的直径为15～30毫米。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述蓄热球的材质PE或PC的塑料。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述蓄热球的壁厚为0.1～0.5毫米。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述相变材料的组成成分为： 70～90份软石蜡，5～15份石墨丝，5～15份石脑油。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述软石蜡为45～48号软石蜡。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述蓄热地砖上设置有温度传感器。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，所述矩形的长为60～80厘米，所述矩形的宽为60～80厘米，所述地砖本体的厚度为7-16cm厘米。

进一步地，在上述的相变蓄热地砖中，每块所述地砖本体内设置有若干个所述蓄热球，每块所述地砖本体中蓄热球的总体积小于等于所述地砖本体总体积的40％。

一种相变蓄热地砖，多块蓄热地砖拼接后设置在供暖房间的地面砖之下，蓄热地砖采用模块化设计，采用工厂预制方式制成，若干蓄热球均设置在地砖本体内部，蓄热球内填充有相变材料，相变材料液化温度为38～43℃，相变材料能够根据温度的变化在固态和液态之间相互转换。

该相变蓄热地砖通过热泵机组并结合电价补贴优惠政策实现为供暖房间供暖，大大节省了供暖所需支出，降低了操作难度，现场施工量小，更换时间和工作强度都大大减小，同时节约了成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1本实用新型一实施例的结构示意图。

图2本实用新型一实施例的蓄热地砖铺设竖向截面示意图。

图3是图1的仰视示意图。

图4本实用新型一实施例的蓄热地砖铺设示意图。

附图标记说明：1地砖本体；2蓄热球；3地面砖；4地暖盘管；5保温板；6水泥砂浆；7地暖盘管直通路径；8地暖盘管盘绕路径。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种相变蓄热地砖。多块蓄热地砖拼接后设置在供暖房间的地面砖3之下，蓄热地砖的下方设置有地暖盘管4，地暖盘管4与热泵机组连通，蓄热地砖包括地砖本体1 和若干蓄热球2，其中，

蓄热地砖采用模块化设计，采用工厂预制方式制成，地砖本体1的横截面为矩形结构，矩形的长为60～80厘米，矩形的宽为60～80厘米，地砖本体 1的厚度为7～16厘米。优选地，地砖本体1的横截面为正方形结构，其边长为60～80厘米。蓄热地砖也可按地面砖3的规格进行生产，减少现场施工量。

若干蓄热球2均设置在地砖本体1内部，蓄热球2内填充有相变材料，相变材料液化温度为38～43℃，相变材料能够根据温度的变化在固态和液态之间相互转换。如此设置使蓄热砖体能够在低谷电价的时间段内储存更多的热量，在非低谷电价的时间段内，相变材料释放热量并由液态变为固态且转变过程时间较长，进而使蓄热砖体能够在非低谷电价的时间段内为供暖房间提供充足的热量。

具体地，在低谷电价时间段内，热泵机组工作，热泵机组制备45度以上的热水，热水进入地暖盘管4，热水携带的热量经地暖盘管4的管壁传递给蓄热地砖，地砖本体1吸收热量后温度逐渐升高，蓄热球2内的相变材料吸收热量由固态转变为液态的相变过程中实现对供暖房间供暖的同时对热量的存储，即蓄热与供暖同时进行。在非低谷电价时间段内，热泵机组尽量不工作，由蓄热砖体所存储的热量为供暖房间供暖，随着热量不断散入房间，蓄热砖体内液态的相变材料慢慢散热并凝固为固态。

进一步地，地砖本体1的材质为硅酸盐混凝土、MgO、MgAl_{2<\/sub>O_{4<\/sub>的混合物。在混合物中占比：硅酸盐混凝土为82～88wt％、MgO为7～13wt％、MgAl_{2<\/sub>O_{4<\/sub>为2～8wt％。在硅酸盐混凝土中加入MgO和MgAl_{2<\/sub>O_{4<\/sub>两种添加剂能够提高地砖本体1的蓄热能力。优选地，硅酸盐混凝土为85wt％、MgO为10wt％、 MgAl _{2<\/sub>O_{4<\/sub>为5wt％。综合考虑地砖本体1的强度、蓄热能力和制造成本等得到混合物中各成分的数值。}}}}}}}}

进一步地，蓄热球2的直径为15～30毫米，蓄热球2的材质为PE(聚乙烯)或PC(聚碳酸酯)的塑料，蓄热球2的壁厚为0.1～0.5毫米。地砖本体 1的厚度越厚则选用的蓄热球2的直径应越大，地砖本体1的厚度越薄则选用的蓄热球2的直径应越小。蓄热球2采用PE或PC材质是为了耐腐蚀和降低成本，在保证蓄热球2的壳强度的前提下，尽量降低地砖本体1的壁厚以提高蓄热球2的换热性能。

进一步地，相变材料的组成成分为：70～90份软石蜡，5～15份石墨丝， 5～15份石脑油，软石蜡为45～48号软石蜡(45号的意思就是45度液化)。

软石蜡为相变基材，由于软石蜡成本低且可实现大批量生产，因此采用软石蜡作为相变材料的相变基材(70～90份)能够降低使用成本。

石脑油含量越多，液化温度越低，反之越高。加入5～15份石脑油能够降低相变材料液化的温度到38～43℃，使相变材料吸收热泵机组的热量后能够液化，进而实现蓄热。

石墨丝含量越多，固体融化越均匀。加入5～15份石墨丝是为了加快蓄热球2内部的受热，使相变材料均匀液化。

综合考虑了上述因素后将相变材料的组成成分确定为：70～90份软石蜡， 5～15份石墨丝，5～15份石脑油。

进一步地，蓄热地砖上设置有温度传感器。与温度传感器连接有控制器，控制器能够控制热泵机组开启或关闭，在控制器上用户能够对温度进行设定，温度传感器感应蓄热砖体的温度并将数据输入控制器，由控制器将数据与用户设定的温度进行比较，当蓄热砖体的温度达到设定温度时，控制器关闭热泵机组，如此设置使供暖房间拥有舒适的温度的同时节约电能。

进一步地，每块地砖本体内设置有若干个蓄热球2，为了不影响地砖本体1的强度，每块地砖本体1中蓄热球的总体积小于等于地砖本体1总体积的40％。

进一步地，地暖盘管4的下方设置有保温板5，保温板5的上表面和蓄热砖体的下表面均设置有凹槽，保温板5上表面的凹槽和蓄热砖体下表面的凹槽相对设置并形成用于放置地暖盘管4的路径。保温板5的设置能够减少蓄热砖体以及地暖盘管4的热量流失，提高供暖效果。

具体地，保温板5上表面的凹槽与蓄热砖体的下表面的凹槽配合分别形成用于放置直通管路的地暖盘管直通路径7和放置盘绕管路的地暖盘管盘绕路径8。每条直通管路均由供暖房间地面的一侧延伸至地面的另一侧，每两条直通管路的同一侧的端部通过盘绕管路连通，盘绕管路为弧线形设置，相邻的三条直通管路之间的两条盘绕管路分别相对设置在地面的两侧。

进一步地，地面砖3与蓄热砖体之间铺设有水泥砂浆6，水泥砂浆6用于固定地面砖3。

实施例1：

在该实施例中，地砖本体1为横截面的边长为60厘米的正方形结构、厚度为10厘米，蓄热球2的直径为20毫米，蓄热球2的材质PE的塑料，蓄热球2的壁厚为1毫米。蓄热球2内的相变材料的组成成分为：90份软石蜡、 5份石墨丝、5份石脑油，软石蜡为45号软石蜡，地砖本体1内设置有784 个蓄热球2。

本实施例的地砖本体1体积适中，搬运方便，蓄热量较大，蓄热球大小适中，蓄热球液化温度43度左右。

实施例2

在该实施例中，地砖本体1为横截面的边长为60厘米的正方形结构、厚度为15厘米，蓄热球2的直径为30毫米，蓄热球2的材质PE的塑料，蓄热球2的壁厚为1.5毫米。蓄热球2内的相变材料的组成成分为：85份软石蜡、8份石墨丝、7份石脑油，软石蜡为46号软石蜡，地砖本体1内设置有 360个蓄热球2。

本实施例的地砖本体1厚度大，蓄热量大，房间温度较稳定，放热时间长。蓄热球液化温度40度左右。

实施例3

在该实施例中，地砖本体1为横截面的边长为80厘米的正方形结构、厚度为10厘米，蓄热球2的直径为20毫米，蓄热球2的材质PE的塑料，蓄热球2的壁厚为1毫米。蓄热球2内的相变材料的组成成分为：80份软石蜡、 10份石墨丝、10份石脑油，软石蜡为45号软石蜡，地砖本体1内设置有1444 个蓄热球2。

本实施例的地砖本体1面积更大，铺设快速，蓄热球多，蓄热量大，蓄热球液化温度38度左右。

蓄热球直径越大及蓄热球数量越多则蓄热量越大。但蓄热球总体积不能超过总体积的40％，否则影响砖体的强度。

在低谷电价时间段内，由热泵机组制备40～45度的热水，通过地暖盘管 4对地砖本体1持续加热9小时。在非低谷电价时间段内，由蓄热砖体存储的热量能够保持供暖房间的温度在20℃以上10～12个小时。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

一种相变蓄热地砖，多块蓄热地砖拼接后设置在供暖房间的地面砖3之下，蓄热地砖采用模块化设计，采用工厂预制方式制成，若干蓄热球2均设置在地砖本体1内部，蓄热球2内填充有相变材料，相变材料液化温度为 38～43℃，相变材料能够根据温度的变化在固态和液态之间相互转换。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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