專利名稱：具有改善的熱性能的貼磚系統(tǒng)及制造和使用該貼磚系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各種實施方式總體上涉及貼磚系統(tǒng)。具體地講，本發(fā)明的各種實施方式涉及具有改善的熱性能的貼磚系統(tǒng)及制造和使用該類貼磚系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
瓷磚由于其美觀性和耐磨性在作為諸如地面和墻面覆蓋物的應(yīng)用中得到了贊譽。與其他裝飾覆蓋材料(例如實木、塑料層壓板和地毯)相對比，瓷磚的一個缺陷是覆蓋有瓷磚的表面往往感覺較涼。在冬季的月份中，內(nèi)部空間被積極地加熱,外部和內(nèi)部的明顯溫差使內(nèi)部的熱量將通過地和墻壁流失，這就需要通過增強瓷磚產(chǎn)品的隔熱能力來減少通過地和墻壁流失的熱量。我們通常需要在地板下安裝輻射加熱系統(tǒng)來加熱地板，如果地板被積極地加熱，則瓷磚因其超強的導(dǎo)熱能力會將熱量傳導(dǎo)至瓷磚的頂面，到達瓷磚頂面的熱量可通過輻射、對流和傳導(dǎo)方式為房間及其居住者供暖。來自地面加熱系統(tǒng)的熱能從加熱元件沿各個方向擴散。通過地板向上傳遞的熱量用于供暖，而朝向下層板流動的熱量將流失。整個系統(tǒng)的效率將至少部分取決于朝向和遠離地板頂面的熱傳遞的相對速率。這樣，除了減少通過下層板的熱損失，還需要增強瓷磚從加熱元件向房間傳導(dǎo)熱量的能力。另外，下層板和地基都是起散熱作用的，所以，無論地板是否被直接加熱，如果地板被構(gòu)建為可防止或者減少下層板導(dǎo)致的熱損失，則可提高整個系統(tǒng)的效率。根據(jù)上述針對地板的說明，也可將加熱系統(tǒng)安裝于墻壁上或者使其作為墻壁的一部分，并希望通過同樣的考慮提高流入與墻壁的外表面鄰接的空間內(nèi)的熱量，而減少沿相反方向的熱損失。相應(yīng)地，這就需要一種具有改善的熱性能的貼磚系統(tǒng)。為了提供這樣的系統(tǒng)，本發(fā)明的各種實施方式也指向與該系統(tǒng)相關(guān)的制造和使用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實施方式指向具有改善的熱性能的地面和墻面貼磚系統(tǒng)。該貼磚系統(tǒng)為地面和墻面覆蓋物提供改善的熱性能。該改進的貼磚系統(tǒng)，無論是加熱應(yīng)用還是非加熱應(yīng)用，通常包括一貼磚和一相變材料，即PCM，)。該PCM可利用顯熱和潛熱儲存方法確定比熱容。根據(jù)一些實施方式，一種貼磚系統(tǒng)包括一貼磚和一與該貼磚熱連通的PCM。該PCM未包含該貼磚的一部分，并且，該PCM被配置為提高該貼磚系統(tǒng)的比熱容。該貼磚系統(tǒng)還可包括一可選擇設(shè)置的與該PCM熱連通的加熱元件，及/或一設(shè)置于該貼磚和安裝該貼磚系統(tǒng)的地面或者墻面之間的隔熱層在一些實施例中，該PCM是固態(tài)PCM。在另外的實施例中，該PCM是封裝于導(dǎo)熱容器(例如金屬容器)中的液體PCM。類似地，在一些情況下，該貼磚是瓷磚。該PCM可設(shè)置于多個區(qū)域中。例如，PCM可設(shè)置于貼磚背面內(nèi)的空穴中，也可直接設(shè)置于貼磚背面上。在一些實施方式中，該貼磚包含一浮式地磚或壁磚單元的一部分。該種貼磚單元可包括一襯底，使該貼磚設(shè)置于該襯底上或者設(shè)置于該襯底內(nèi)的空穴中。在這些情況下，除了上述的設(shè)置區(qū)域，可將該PCM設(shè)置于該貼磚的背面與該襯底的頂面之間；可將該PCM可至少部分地設(shè)置于該襯底的頂面內(nèi)的空穴中；可將該PCM完全封裝于襯底中(例如在PCM包含該襯底的一部分的情況下)；可將該PCM設(shè)置于該襯底的背面上，或者設(shè)置于該襯底的背面內(nèi)的空穴中；或者可將該PCM設(shè)置于上述位置的至少一個位置的組合位置上。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，一貼磚系統(tǒng)可包括一貼磚單兀，該貼磚單兀包括一襯底和一設(shè)置于該襯底上或該襯底內(nèi)的空穴中的貼磚；以及，一與該貼磚熱連通的PCM。該PCM未包含該貼磚的一部分，并被配置為提高該貼磚系統(tǒng)的比熱容。可將該PCM設(shè)置于該貼磚的背面內(nèi)的空穴中，直接設(shè)置于該貼磚的背面上，設(shè)置于該貼磚的背面與該襯底的頂面之間，至少部分地設(shè)置于該襯底的頂面內(nèi)的空穴中，完全由該襯底封裝，設(shè)置于該襯底的背面上，設(shè)置于該襯底的背面內(nèi)的空穴中，或者設(shè)置于包括上述至少一種設(shè)置位置的組合位置上。該貼磚系統(tǒng)還可包括一與該相變材料熱連通的加熱元件及/或一設(shè)置于該貼磚單元和安裝該貼磚單元的地面或者墻面之間的隔熱層。在某些情況下，該隔熱材料可位于加熱元件的下方，而該貼磚位于加熱元件的上方，而PCM可位于該貼磚和隔熱材料之間。在一些實施例中，該襯底可具有一與PCM及貼磚熱連通的導(dǎo)熱兀件。以該種方式，該導(dǎo)熱元件可有利于該相變材料與該貼磚間的熱傳遞的進行。其他實施方式指向該貼磚系統(tǒng)的制造方法。該改進的貼磚系統(tǒng)易于制造，具有適當(dāng)?shù)闹圃斐杀竞拖鄬唵蔚膸缀谓Y(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)。另外的其它實施方式指向該貼磚系統(tǒng)的使用方法。該貼磚系統(tǒng)可采用如針對無灌漿貼磚產(chǎn)品的傳統(tǒng)貼磚工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，或者更容易地可供選擇的允許自行安裝的技術(shù)進行安裝。該貼磚系統(tǒng)使具有改善的熱性能的貼磚表面的安裝相對簡單，這在貼磚系統(tǒng)中通常是不具有的。通過結(jié)合附圖閱讀以下的具體說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可清楚本發(fā)明實施方式的其他方面和特征。


圖I包括傳統(tǒng)高溫瓷磚的背部的示意圖(a)，及具有相變材料的相同貼磚的橫截側(cè)視示意圖(b)，其中，該相變材料根據(jù)本發(fā)明一些實施方式設(shè)置在貼磚的背后上的某些空穴內(nèi)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施方式的無灌漿陶瓷地磚；圖3a為一無灌漿陶瓷地磚的底部的平面示意圖，其中，PCM根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式設(shè)置于襯底的底部內(nèi)的空穴中；圖3b為一無灌漿陶瓷地磚的橫截側(cè)視示意圖，其中，PCM根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式設(shè)置于襯底的頂面內(nèi)的空穴中；圖4包括根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式將PCM直接設(shè)置于襯底的底面上的無灌漿陶瓷地磚的底部示意圖(a)，及根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式將PCM設(shè)置于襯底的底部內(nèi)的空穴中的無灌漿陶瓷地磚的底部示意圖(b)；圖5為具有兩個匹配在一起的無灌漿貼磚的無灌漿瓷磚地板系統(tǒng)的示意圖，其中，PCM根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式設(shè)置于瓷磚的裝飾構(gòu)件和襯底之間；圖6為具有兩個匹配在一起的無灌漿貼磚的無灌漿瓷磚地板系統(tǒng)的示意圖，其中，PCM根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式設(shè)置于襯底自身內(nèi)定義的空穴中；圖7為具有兩個匹配在一起的無灌漿貼磚的無灌漿瓷磚地板系統(tǒng)的示意圖，其中，PCM根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式作為一添加物加在聚合物框架自身內(nèi)；圖8為具有兩個匹配在一起的無灌漿貼磚的無灌漿瓷磚地板系統(tǒng)的示意圖，其中，PCM根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式設(shè)置于聚合物框架的背部上；圖9為根據(jù)本發(fā)明一些實施方式的無灌漿壁磚單元的側(cè)視圖(a)、仰視圖(b)和俯視圖(C)；圖10為根據(jù)本發(fā)明一些實施方式的安裝完的無灌漿壁磚系統(tǒng)的后視圖(a)和俯視圖(b)。
具體實施例方式現(xiàn)參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例，其中，各視圖中相似的參考標(biāo)記代表相似的零件。在說明的過程中，可能為各種構(gòu)件指定了特定的值或參數(shù)，但這些都是作為具體實施例提供。事實上，該實施例并不能用來限制本發(fā)明的各方面和觀點，因為，在應(yīng)用中可采用多種適當(dāng)?shù)膮?shù)、尺寸、范圍及/或數(shù)值。術(shù)語“第一”，“第二”等，以及“主要的”，“次要的”等并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，僅是用于區(qū)分各構(gòu)件。另外，術(shù)語“一”和“該”并不是對數(shù)量的限制，而是代表存在“至少一個”所涉及的項目。在此公開改進的貼磚系統(tǒng)及制造和使用該貼磚系統(tǒng)的方法。無論是加熱還是非加熱應(yīng)用，地面還是墻面應(yīng)用，在此說明的改進的貼磚系統(tǒng)通過增強貼磚儲存和釋放熱能的能力提高了對房屋進行加熱及/或制冷的效率，進而減小了動態(tài)溫差，而該動態(tài)溫差在通常情況下會得到擴大且是不期望有的加熱或者熱損失的驅(qū)動力。另外，獲得這些優(yōu)點的方法與建立的貼磚及其他地面或者墻面裝飾物的制造和安裝工藝相一致。本發(fā)明的各種實施方式允許產(chǎn)品具有改善的熱性能，且不會影響產(chǎn)品其他的在通常情況下所需要的性能，即耐磨性、美觀性和易于安裝性。熱量從較熱的區(qū)域或者物體傳遞至較冷的區(qū)域或者物體，傳遞熱量的總的時間(即“速率”)由“熱”和“冷”物體間的溫度差(即“溫度梯度”)及所涉及物體的輻射、對流和導(dǎo)熱性決定。對于房屋，明顯的熱量流失經(jīng)由輻射發(fā)生，特別是經(jīng)由窗戶和屋頂?shù)牧?失。在較冷的氣候下，通常要對房屋進行良好的隔熱，以減少房屋因傳導(dǎo)、對流和輻射從內(nèi)部的墻壁到達外表面的熱量。熱量也可能從房屋內(nèi)經(jīng)由地板流失，熱量在地板處通過下層板到達地基內(nèi)；或者，熱量也可能經(jīng)由墻壁流失，熱量在墻壁處以輻射或者對流方式傳遞至外墻。如果可以減少熱量的傳遞及/或可以減小受溫度調(diào)節(jié)的空間與其鄰接的環(huán)境(例如地板、墻壁和屋頂)間的溫度梯度，將可以降低與對房屋進行加熱和制冷相關(guān)的費用。為了達到該目標(biāo)，在此公開的貼磚系統(tǒng)通常包括一(即至少一個)貼磚和一相變材料(PCM)，該相變材料并不包含貼磚自身的一部分。該貼磚可以是任何類型的貼磚，包括瓷磚，大理石磚，花崗巖磚，石英磚，天然石材磚，瓷質(zhì)磚，玻璃磚，各種金屬或者聚合物磚，木板，層壓地磚(即浮式地板單元)等。另外，該貼磚可以是傳統(tǒng)的(即非浮式的)地磚或者壁磚，或者該貼磚可根據(jù)將在以下詳細說明的方式加入浮式地磚或者壁磚系統(tǒng)中?，F(xiàn)以瓷磚為參照進行說明，在此給出參照的目的是為了便于說明，而不是用于限制本發(fā)明的實施。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在以下說明的實施方式中，公開的該方案也適合利用例如是上面列出的那些貼磚的其他類型的貼磚代替瓷磚的情況。表I給出了傳統(tǒng)瓷磚與其他類型地板和壁板材料相比較的熱性能。相對大多數(shù)其他的建筑和工程材料(例如壁板、保溫材料、木鑲板、地毯、層壓地板、聚合物等)而言，瓷磚總體上具有較高的導(dǎo)熱率(即導(dǎo)熱系數(shù))。另外，瓷磚通常具有較高的吸熱系數(shù)，吸熱系數(shù)是將多種材料性能(比熱容、密度和導(dǎo)熱系數(shù))結(jié)合為單一參數(shù)的一個指標(biāo)。吸熱系數(shù)衡量較冷的物體在與較熱的物體接觸時的吸熱速率。表I中的吸熱系數(shù)的值說明了未加熱的瓷磚地板為何會比采用木材、塑料層壓板或地毯制成的地板“感覺”涼，因為，瓷磚可更快地將自身的熱量傳導(dǎo)出去。表I
權(quán)利要求
1.一種貼磚系統(tǒng),包括 一貼磚；以及， 一與該貼磚熱連通的相變材料，其中，該相變材料未包含該貼磚的一部分，并且，該相變材料被配置為提高該貼磚系統(tǒng)的比熱容。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，還包括一加熱元件，該加熱元件與該相變材料熱連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，還包括一隔熱層，該隔熱層設(shè)置于該貼磚和安裝該貼磚系統(tǒng)的地面或者墻面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，其中，該貼磚是瓷磚。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料是固態(tài)相變材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料是封裝于導(dǎo)熱容器中的液體相變材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料設(shè)置于該貼磚的背面內(nèi)的空穴中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料直接設(shè)置于該貼磚的背面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的貼磚系統(tǒng)，其中，該貼磚包含一浮式地磚或壁磚單兀的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的貼磚系統(tǒng)，其中，該浮式地磚或壁磚單元還包括一襯底，其中，該貼磚設(shè)置于該襯底上或者設(shè)置于該襯底內(nèi)的空穴中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的貼磚系統(tǒng),其中，該相變材料位于該貼磚的背面與該襯底的頂面之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料至少部分地位于該襯底的頂面內(nèi)的空穴中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料包含該襯底的一部分，并完全由該襯底封裝。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料設(shè)置于該襯底的背面上，或者設(shè)置于該襯底的背面內(nèi)的空穴中。
15.—貼磚系統(tǒng),包括 一貼磚單兀，該貼磚單兀包括一襯底和一設(shè)置于該襯底上或該襯底內(nèi)的空穴中的貼磚；以及， 一與該貼磚進行熱交換的相變材料； 其中的該相變材料未包含該貼磚的一部分； 其中的該相變材料被配置為提高該貼磚系統(tǒng)的比熱容；以及， 其中的該相變材料設(shè)置于該貼磚的背面內(nèi)的空穴中、直接設(shè)置于該貼磚的背面上、設(shè)置于該貼磚的背面與該襯底的頂面之間、至少部分地位于該襯底的頂面內(nèi)的空穴中、完全由該襯底封裝、設(shè)置于該襯底的背面上、設(shè)置于該襯底的背面內(nèi)的空穴中，或者設(shè)置于包括上述至少一種設(shè)置位置的組合位置上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的貼磚系統(tǒng)，還包括一加熱元件，該加熱元件與該相變材料熱連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的貼磚系統(tǒng)，還包括一隔熱層，該隔熱層設(shè)置于該貼磚單元和安裝該貼磚單元的地面或者墻面之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料是固態(tài)相變材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的貼磚系統(tǒng)，其中，該相變材料是封裝于導(dǎo)熱容器中的液體相變材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的貼磚系統(tǒng)，其中，該襯底包括一與該相變材料及該貼磚熱連通的導(dǎo)熱元件，其中，該導(dǎo)熱元件有利于該相變材料與該貼磚間的熱傳遞的進行。
全文摘要
本發(fā)明公開的各種實施方式指向貼磚系統(tǒng)及制造和使用該貼磚系統(tǒng)的方法。該貼磚系統(tǒng)為無論是加熱應(yīng)用還是非加熱應(yīng)用的底面和墻面覆蓋物提供改善的熱性能。該貼磚系統(tǒng)通常包括一貼磚和一離散設(shè)置的相變材料。
文檔編號E04F15/08GK102625872SQ201080020822
公開日2012年8月1日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者衛(wèi)斯理·A·金 申請人:莫赫地板公司