专利名称：具有改善的热性能的贴砖系统及制造和使用该贴砖系统的方法
技术领域：
本发明的各种实施方式总体上涉及贴砖系统。具体地讲，本发明的各种实施方式涉及具有改善的热性能的贴砖系统及制造和使用该类贴砖系统的方法。
背景技术：
瓷砖由于其美观性和耐磨性在作为诸如地面和墙面覆盖物的应用中得到了赞誉。与其他装饰覆盖材料(例如实木、塑料层压板和地毯)相对比，瓷砖的一个缺陷是覆盖有瓷砖的表面往往感觉较凉。在冬季的月份中，内部空间被积极地加热,外部和内部的明显温差使内部的热量将通过地和墙壁流失，这就需要通过增强瓷砖产品的隔热能力来减少通过地和墙壁流失的热量。我们通常需要在地板下安装辐射加热系统来加热地板，如果地板被积极地加热，则瓷砖因其超强的导热能力会将热量传导至瓷砖的顶面，到达瓷砖顶面的热量可通过辐射、对流和传导方式为房间及其居住者供暖。来自地面加热系统的热能从加热元件沿各个方向扩散。通过地板向上传递的热量用于供暖，而朝向下层板流动的热量将流失。整个系统的效率将至少部分取决于朝向和远离地板顶面的热传递的相对速率。这样，除了减少通过下层板的热损失，还需要增强瓷砖从加热元件向房间传导热量的能力。另外，下层板和地基都是起散热作用的，所以，无论地板是否被直接加热，如果地板被构建为可防止或者减少下层板导致的热损失，则可提高整个系统的效率。根据上述针对地板的说明，也可将加热系统安装于墙壁上或者使其作为墙壁的一部分，并希望通过同样的考虑提高流入与墙壁的外表面邻接的空间内的热量，而减少沿相反方向的热损失。相应地，这就需要一种具有改善的热性能的贴砖系统。为了提供这样的系统，本发明的各种实施方式也指向与该系统相关的制造和使用方法。
发明内容
本发明的各种实施方式指向具有改善的热性能的地面和墙面贴砖系统。该贴砖系统为地面和墙面覆盖物提供改善的热性能。该改进的贴砖系统，无论是加热应用还是非加热应用，通常包括一贴砖和一相变材料，即PCM，)。该PCM可利用显热和潜热储存方法确定比热容。根据一些实施方式，一种贴砖系统包括一贴砖和一与该贴砖热连通的PCM。该PCM未包含该贴砖的一部分，并且，该PCM被配置为提高该贴砖系统的比热容。该贴砖系统还可包括一可选择设置的与该PCM热连通的加热元件，及/或一设置于该贴砖和安装该贴砖系统的地面或者墙面之间的隔热层在一些实施例中，该PCM是固态PCM。在另外的实施例中，该PCM是封装于导热容器(例如金属容器)中的液体PCM。类似地，在一些情况下，该贴砖是瓷砖。该PCM可设置于多个区域中。例如，PCM可设置于贴砖背面内的空穴中，也可直接设置于贴砖背面上。在一些实施方式中，该贴砖包含一浮式地砖或壁砖单元的一部分。该种贴砖单元可包括一衬底，使该贴砖设置于该衬底上或者设置于该衬底内的空穴中。在这些情况下，除了上述的设置区域，可将该PCM设置于该贴砖的背面与该衬底的顶面之间；可将该PCM可至少部分地设置于该衬底的顶面内的空穴中；可将该PCM完全封装于衬底中(例如在PCM包含该衬底的一部分的情况下)；可将该PCM设置于该衬底的背面上，或者设置于该衬底的背面内的空穴中；或者可将该PCM设置于上述位置的至少一个位置的组合位置上。根据本发明的一些实施方式，一贴砖系统可包括一贴砖单兀，该贴砖单兀包括一衬底和一设置于该衬底上或该衬底内的空穴中的贴砖；以及，一与该贴砖热连通的PCM。该PCM未包含该贴砖的一部分，并被配置为提高该贴砖系统的比热容。可将该PCM设置于该贴砖的背面内的空穴中，直接设置于该贴砖的背面上，设置于该贴砖的背面与该衬底的顶面之间，至少部分地设置于该衬底的顶面内的空穴中，完全由该衬底封装，设置于该衬底的背面上，设置于该衬底的背面内的空穴中，或者设置于包括上述至少一种设置位置的组合位置上。该贴砖系统还可包括一与该相变材料热连通的加热元件及/或一设置于该贴砖单元和安装该贴砖单元的地面或者墙面之间的隔热层。在某些情况下，该隔热材料可位于加热元件的下方，而该贴砖位于加热元件的上方，而PCM可位于该贴砖和隔热材料之间。在一些实施例中，该衬底可具有一与PCM及贴砖热连通的导热兀件。以该种方式，该导热元件可有利于该相变材料与该贴砖间的热传递的进行。其他实施方式指向该贴砖系统的制造方法。该改进的贴砖系统易于制造，具有适当的制造成本和相对简单的几何结构和建筑结构。另外的其它实施方式指向该贴砖系统的使用方法。该贴砖系统可采用如针对无灌浆贴砖产品的传统贴砖工业中标准的技术，或者更容易地可供选择的允许自行安装的技术进行安装。该贴砖系统使具有改善的热性能的贴砖表面的安装相对简单，这在贴砖系统中通常是不具有的。通过结合附图阅读以下的具体说明，本领域的技术人员可清楚本发明实施方式的其他方面和特征。
图I包括传统高温瓷砖的背部的示意图(a)，及具有相变材料的相同贴砖的横截侧视示意图(b)，其中，该相变材料根据本发明一些实施方式设置在贴砖的背后上的某些空穴内；图2示出了根据本发明一些实施方式的无灌浆陶瓷地砖；图3a为一无灌浆陶瓷地砖的底部的平面示意图，其中，PCM根据本发明的一些实施方式设置于衬底的底部内的空穴中；图3b为一无灌浆陶瓷地砖的横截侧视示意图，其中，PCM根据本发明的一些实施方式设置于衬底的顶面内的空穴中；图4包括根据本发明的一些实施方式将PCM直接设置于衬底的底面上的无灌浆陶瓷地砖的底部示意图(a)，及根据本发明的一些实施方式将PCM设置于衬底的底部内的空穴中的无灌浆陶瓷地砖的底部示意图(b)；图5为具有两个匹配在一起的无灌浆贴砖的无灌浆瓷砖地板系统的示意图，其中，PCM根据本发明的一些实施方式设置于瓷砖的装饰构件和衬底之间；图6为具有两个匹配在一起的无灌浆贴砖的无灌浆瓷砖地板系统的示意图，其中，PCM根据本发明的一些实施方式设置于衬底自身内定义的空穴中；图7为具有两个匹配在一起的无灌浆贴砖的无灌浆瓷砖地板系统的示意图，其中，PCM根据本发明的一些实施方式作为一添加物加在聚合物框架自身内；图8为具有两个匹配在一起的无灌浆贴砖的无灌浆瓷砖地板系统的示意图，其中，PCM根据本发明的一些实施方式设置于聚合物框架的背部上；图9为根据本发明一些实施方式的无灌浆壁砖单元的侧视图(a)、仰视图(b)和俯视图(C)；图10为根据本发明一些实施方式的安装完的无灌浆壁砖系统的后视图(a)和俯视图(b)。
具体实施例方式现参照附图详细说明本发明的实施例，其中，各视图中相似的参考标记代表相似的零件。在说明的过程中，可能为各种构件指定了特定的值或参数，但这些都是作为具体实施例提供。事实上，该实施例并不能用来限制本发明的各方面和观点，因为，在应用中可采用多种适当的参数、尺寸、范围及/或数值。术语“第一”，“第二”等，以及“主要的”，“次要的”等并不表示任何顺序、数量或者重要性，仅是用于区分各构件。另外，术语“一”和“该”并不是对数量的限制，而是代表存在“至少一个”所涉及的项目。在此公开改进的贴砖系统及制造和使用该贴砖系统的方法。无论是加热还是非加热应用，地面还是墙面应用，在此说明的改进的贴砖系统通过增强贴砖储存和释放热能的能力提高了对房屋进行加热及/或制冷的效率，进而减小了动态温差，而该动态温差在通常情况下会得到扩大且是不期望有的加热或者热损失的驱动力。另外，获得这些优点的方法与建立的贴砖及其他地面或者墙面装饰物的制造和安装工艺相一致。本发明的各种实施方式允许产品具有改善的热性能，且不会影响产品其他的在通常情况下所需要的性能，即耐磨性、美观性和易于安装性。热量从较热的区域或者物体传递至较冷的区域或者物体，传递热量的总的时间(即“速率”)由“热”和“冷”物体间的温度差(即“温度梯度”)及所涉及物体的辐射、对流和导热性决定。对于房屋，明显的热量流失经由辐射发生，特别是经由窗户和屋顶的流 失。在较冷的气候下，通常要对房屋进行良好的隔热，以减少房屋因传导、对流和辐射从内部的墙壁到达外表面的热量。热量也可能从房屋内经由地板流失，热量在地板处通过下层板到达地基内；或者，热量也可能经由墙壁流失，热量在墙壁处以辐射或者对流方式传递至外墙。如果可以减少热量的传递及/或可以减小受温度调节的空间与其邻接的环境(例如地板、墙壁和屋顶)间的温度梯度，将可以降低与对房屋进行加热和制冷相关的费用。为了达到该目标，在此公开的贴砖系统通常包括一(即至少一个)贴砖和一相变材料(PCM)，该相变材料并不包含贴砖自身的一部分。该贴砖可以是任何类型的贴砖，包括瓷砖，大理石砖，花岗岩砖，石英砖，天然石材砖，瓷质砖，玻璃砖，各种金属或者聚合物砖，木板，层压地砖(即浮式地板单元)等。另外，该贴砖可以是传统的(即非浮式的)地砖或者壁砖，或者该贴砖可根据将在以下详细说明的方式加入浮式地砖或者壁砖系统中。现以瓷砖为参照进行说明，在此给出参照的目的是为了便于说明，而不是用于限制本发明的实施。那些本领域的技术人员应当认识到，在以下说明的实施方式中，公开的该方案也适合利用例如是上面列出的那些贴砖的其他类型的贴砖代替瓷砖的情况。表I给出了传统瓷砖与其他类型地板和壁板材料相比较的热性能。相对大多数其他的建筑和工程材料(例如壁板、保温材料、木镶板、地毯、层压地板、聚合物等)而言，瓷砖总体上具有较高的导热率(即导热系数)。另外，瓷砖通常具有较高的吸热系数，吸热系数是将多种材料性能(比热容、密度和导热系数)结合为单一参数的一个指标。吸热系数衡量较冷的物体在与较热的物体接触时的吸热速率。表I中的吸热系数的值说明了未加热的瓷砖地板为何会比采用木材、塑料层压板或地毯制成的地板“感觉”凉，因为，瓷砖可更快地将自身的热量传导出去。表I
权利要求
1.一种贴砖系统,包括 一贴砖；以及， 一与该贴砖热连通的相变材料，其中，该相变材料未包含该贴砖的一部分，并且，该相变材料被配置为提高该贴砖系统的比热容。
2.根据权利要求I的贴砖系统，还包括一加热元件，该加热元件与该相变材料热连通。
3.根据权利要求I的贴砖系统，还包括一隔热层，该隔热层设置于该贴砖和安装该贴砖系统的地面或者墙面之间。
4.根据权利要求I的贴砖系统，其中，该贴砖是瓷砖。
5.根据权利要求I的贴砖系统，其中，该相变材料是固态相变材料。
6.根据权利要求I的贴砖系统，其中，该相变材料是封装于导热容器中的液体相变材料。
7.根据权利要求I的贴砖系统，其中，该相变材料设置于该贴砖的背面内的空穴中。
8.根据权利要求I的贴砖系统，其中，该相变材料直接设置于该贴砖的背面上。
9.根据权利要求I的贴砖系统，其中，该贴砖包含一浮式地砖或壁砖单兀的一部分。
10.根据权利要求9的贴砖系统，其中，该浮式地砖或壁砖单元还包括一衬底，其中，该贴砖设置于该衬底上或者设置于该衬底内的空穴中。
11.根据权利要求10的贴砖系统,其中，该相变材料位于该贴砖的背面与该衬底的顶面之间。
12.根据权利要求10的贴砖系统，其中，该相变材料至少部分地位于该衬底的顶面内的空穴中。
13.根据权利要求10的贴砖系统，其中，该相变材料包含该衬底的一部分，并完全由该衬底封装。
14.根据权利要求10的贴砖系统，其中，该相变材料设置于该衬底的背面上，或者设置于该衬底的背面内的空穴中。
15.—贴砖系统,包括 一贴砖单兀，该贴砖单兀包括一衬底和一设置于该衬底上或该衬底内的空穴中的贴砖；以及， 一与该贴砖进行热交换的相变材料； 其中的该相变材料未包含该贴砖的一部分； 其中的该相变材料被配置为提高该贴砖系统的比热容；以及， 其中的该相变材料设置于该贴砖的背面内的空穴中、直接设置于该贴砖的背面上、设置于该贴砖的背面与该衬底的顶面之间、至少部分地位于该衬底的顶面内的空穴中、完全由该衬底封装、设置于该衬底的背面上、设置于该衬底的背面内的空穴中，或者设置于包括上述至少一种设置位置的组合位置上。
16.根据权利要求15的贴砖系统，还包括一加热元件，该加热元件与该相变材料热连通。
17.根据权利要求15的贴砖系统，还包括一隔热层，该隔热层设置于该贴砖单元和安装该贴砖单元的地面或者墙面之间。
18.根据权利要求15的贴砖系统，其中，该相变材料是固态相变材料。
19.根据权利要求15的贴砖系统，其中，该相变材料是封装于导热容器中的液体相变材料。
20.根据权利要求15的贴砖系统，其中，该衬底包括一与该相变材料及该贴砖热连通的导热元件，其中，该导热元件有利于该相变材料与该贴砖间的热传递的进行。
全文摘要
本发明公开的各种实施方式指向贴砖系统及制造和使用该贴砖系统的方法。该贴砖系统为无论是加热应用还是非加热应用的底面和墙面覆盖物提供改善的热性能。该贴砖系统通常包括一贴砖和一离散设置的相变材料。
文档编号E04F15/08GK102625872SQ201080020822
公开日2012年8月1日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者卫斯理·A·金 申请人:莫赫地板公司