[发明专利]一种含相变材料的新型火炕

说明书

技术领域：

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种含相变材料的新型火炕。

背景技术：

在我国有“南人习床，北人尚炕”的俗语，东北地区由于其冬季的严寒气候首先形成了这种独树一帜的火炕文化，并逐渐传播到了北方其他地区，这种火炕文化具有独特的生命力和亲和力，它是中国北方地区不容忽视的一种文化现象。火炕也是我国广大北方农村地区住宅一种十分重要且常见的取暖设备，并占据着十分重要的地位，火炕位于农村住宅的中心，因为它可以解决两个方面的问题，一是日常起居，二是防寒取暖，它一般与临间的灶台相连通，只要做饭烧水，炕就会是热的，然后炕体可以通过大面积的炕面散发热量，以保持室内较高的温度，具有舒适性和便捷性的优点。

火炕一般是用土坯或砖石堆砌而成的长方台，上面覆盖有比较平整的石板，石板上面覆盖以泥摸平，泥干后上铺炕席就可以使用。下面有炕间墙，其间为烟道，跟烟囱相通，灶台烧水做饭产生的热量在烟道间环通后由烟囱排到了室外。但是这就会产生一定程度的环境污染，例如冬季雾霾等气象性自然灾害。并且要想使冬季北方农村住宅内具有较高的温度，就需要源源不断的添加煤炭和柴火来采暖，这种化石燃料的浪费使用不利于可持续发展，使得北方农村建筑的能耗越来越大。

随着社会的发展，农村的生活水平逐渐提高，人们对于居住的舒适度要求越来越高，旧式炕也由于其不合理的结构而产生的不好烧，炕不热，屋不暖等弊病，慢慢被北方农村地区淘汰。但目前随着我国新农村的发展，新型节能火炕和新型环保吊炕层出不穷，这种新型火炕的研究也是新农村改造的重点。但这些新型火炕也存在或多或少的不足待改进，其经济性和舒适性有待考证。旧式炕的主要缺点是：炕蓄热不足，散热过快，温度下降迅速，不能持续供热；炕体受热不均，炕头热，炕梢冷。目前，相变材料越来越广泛地被用于建筑材料中，在火炕中添加相变材料，就可以利用相变材料在吸热和放热的过程中进行热能储存和温度调控的性能，有效地提高传统火炕结构的热容性和蓄热性，改善室内热舒适性。同时降低了室内供暖负荷，减少了常规能源的消耗，减少了环境污染，在一定程度上达到了节能目的，为实现我国北方地区高舒适低能耗建筑提供一条新的发展思路。并且相变材料的制造工艺简单、材料成本低廉且方便获取与储存，在广大北方农村地区广泛推广很有前景。

发明内容：

本发明弥补和改善了上述现有技术的不足之处，提供一种含相变材料的新型火炕以改良传统火炕，这种新型火炕包含相变材料层、含液态水的低压金属热管及其周围散热曲片、火墙面散热鳍片，利用相变材料在吸热和放热的过程中可进行热能储存和温度调控的性能，有效地提高传统火炕结构的热容性和蓄热性，改善室内热舒适性。

本发明采用的技术方案为：一种含相变材料的新型火炕，包括炕体和烟囱，炕体一端通过墙体内的通道与临间灶台相连通，其另一端与烟囱相连通，炕体与墙体间设有炕内保温层，炕体内及其外侧设有散热墙面；炕体包括上炕板和下炕板，上炕板与下炕板中间通过混凝土支柱支撑，上炕板和下炕板之间设有相变材料层，炕体通过均布的烟道墙支撑，烟道墙间设有均布的金属热管，金属热管顶端穿过下炕板和相变材料层置于上炕板底部，其底端与地面接触，金属热管顶部和底部分别设有上金属封堵和下金属封堵，金属热管的上段为冷凝段，其下段为蒸发段，蒸发段内装有液态水；所述的相变材料层内设有S形散热曲片，S形散热曲片插接于金属热管外部的凹槽内；所述外侧的散热墙面上镶嵌有铝制散热鳍片，铝制散热鳍片的金属散热面位于外侧的撒热墙面内，铝制散热鳍片两端连接有铝制传热片。

所述的相变材料层优选熔点为48-50℃的48号工业石蜡，相变材料层封装于上炕板和下炕板组成的封闭空腔内，且相变材料层与上炕板之间留有空隙，

所述的下炕板为混凝土预制板；

所述的金属热管为铜管，其管壁的厚度不小于8毫米。

所述金属热管的冷凝段顶部为圆锥形。

所述液态水的体积为金属热管容积的30%。