[发明专利]地热铺设采暖装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采暖散热装置，特别涉及一种高效、环保的地热铺设采暖装置。

背景技术：

北方地区的采暖基本采用燃煤锅炉输送热水到住户的运行方式，水温通常在55～80 ℃，当水温为60℃时地暖散热量仅为70W/m²，按照上述水温设计的暖气片已经沿用了上 百年，而地热管散热系统也沿用了数十年，虽然水源热泵技术日趋成熟，空气源热泵技 术日益完善，但如果仍与暖气片或现有地热管路连接，水源热泵系统能效比很低，空气 源热泵系统由于最低蒸发温度要达到-20℃以下，当冷凝温度为50℃时，无论采用何种制 冷剂压缩比都大于7，远远超出了现有压缩机的工作范围，导致压缩机无法工作，这种设 备无法使用。

以水源热泵为例，根据热力学定律COP＝T_a/T_a-T₀(其中T_a为冷凝器温度，T₀为蒸发 器温度)，当冷凝温度为60℃，蒸发温度为5℃时，换算成绝对温度代入上式得 COP＝333.15/(333.15-278.15)＝6.06，而实际能效比约在4.5左右。

以空气源热泵为例，冷凝温度为52℃，室外气温-18℃，蒸发温度为-20℃，当采用 传统制冷剂R22时，蒸发温度-20℃，蒸发压力0.244Mpa，冷凝温度52℃，冷凝压力 2.03Mpa，压缩比达到8.3，当采用最环保的R410制冷剂时，蒸发温度-20℃，蒸发压力 0.4Mpa，冷凝温度52℃，冷凝压力3.2Mpa，压缩比达到8，而目前压缩机的最高压缩比 为7，所以空气源热泵在北方不能使用。

由此可见前一种设备能效比很低，后一种设备不能使用。

发明内容；

本发明人通过多年理论学习与实践检验证明，用一种新的地热铺设方法及设计理念 辅助新材料可以在水温降低的情况下大幅度提高单位面积散热量，其单位面积散热量 Q＝2S/RL(其中S代表水管面积，R代表材料热阻，L代表放热管与地砖的平均距离)， 由表达式可知，当单位面积内增加铺设管路数量时可以大幅度增加放热量；提高导热系 数降低热阻或减少管路与地砖粘接层距离，也同样提高单位面积的放热量，其中热阻R＝1/ ρ(ρ代表材料的导热系数)，石墨是最好的导热材料之一，导热系数ρ＝129W/(m·K)，远 远高于水泥沙石约为不锈钢、钛等金属的近十倍，成本与水泥相当，本发明基于上述两 个数学表达式原理使采暖水温在最低的条件下保证室内供暖，提高能效比。

当采暖水温为26℃时，散热量大于70W/m²可以满足室外-20℃气温以下的采暖需要， 用它与现有水源热泵系统连接能效比有一个质的飞跃，与空气源热泵系统连接压缩比仅 为4.6，不仅压缩机轻松工作而且能效比很高。

采用本技术应用于水源热泵系统，蒸发温度仍保持5℃，可使冷凝温度降至23-26℃， 换算成绝对温度代入上式得COP＝299.15/(299.15-278.15)＝14.25，比传统技术能效比提高 2.35倍。

本发明的目的是提供一种高效、环保的地热铺设采暖装置，它采用地热盘管紧密多 路并联盘绕，与高导热辅助材料相结合，管路上部与地砖的粘接层小于10mm，约为传统 技术的1/3，以温度较低的水进行放热，使采暖效率大幅提高。

本发明的目的是这样实现的：它包括有地热盘管，其特征在于：它由上至下设置有 粘接层，找平层，定位层，保温层，粘接层的厚度为3～15mm，在定位层上设置有地热盘 管，所述地热盘管的盘绕管距为管径的1.5～4.5倍。

所述的地热盘管为内外两层复合管，外层为石墨粉及偶联剂的PE-X或PE-RT的混 合层，内层为PE-X或PE-RT的原料层。

所述的粘接层为水泥或水泥石墨的混合物。

所述的找平层为水泥砂浆混合物或石墨粉、石墨颗粒、水泥及沙石的混合物。

所述的定位层为水泥定位层或钢网。

所述的地热盘管通过卡钉固定或预制凹槽限位在定位层上。

本发明的优点是：