CN102661023A - 金属导热增强地板 - Google Patents

Abstract

布置于地面板5下表面的金属导热板3用包边6从两侧包住地面板5，实现与地面板5的低热阻连接。金属导热板3与地面板5之间还采用硅胶粘结和钉状物7低热阻连接。金属导热板3下表面焊接连接多付插接式连接界面4。连接界面4沿地板2宽度方向布置。连接界面4带有两条平行布置的导轨边8，和一块与热媒管道1相吻合的弧形表面9。导轨边8与一个半包裹型插接式传热片10配合连接，共同包裹连接热媒管道1。本发明的有益效果：可同比减小从加热元件到地面板的传热温度降5～10℃，降低供暖功率20％以上，使干式采暖地板的传热热阻降低到理想的程度。龙骨安装的地板体感舒适、工艺成熟、施工检修方便。

Description

金属导热增强地板

技术领域

本发明涉及地板、传热和热管技术。

背景技术

龙骨实木地板体感舒适。使用采暖地板供暖可获得令人舒适的下暖上冷室内温度梯度，并适合使用太阳能集热器及热泵机组提供的50℃以下热能。

现有湿式采暖地板在楼板上设置绝热层，绝热层上铺设埋置加热管的混凝土，混凝土上铺设地面板。加热的混凝土通过地面板向室内放热。湿式采暖地板热惯性大、结构层占用空间多、行走舒适度低、检修困难、其木质地面板容易变形。为此，又提出不用混凝土的干式采用地板。用热水的干式采暖地板将热媒管道暴露在结构层中通过地面板放热供暖，干式采暖地板从加热管到地面板之间的热阻大、地面板温差也大。

中国专利号200820109007.7，披露了一种干式热水采暖地板，该采暖地板包括地面装饰层、上层金属导热膜、加热管、下层金属导热膜、保温层、木龙骨及楼板。加热管敷设于保温材料管槽内，加热管上下分别设置向四周延伸的金属导热膜，扩展了加热管加热面，使地板表面温度均匀，且向下热损失减小。但由于该方案未能有效减小从加热管到金属导热膜，以及从导热膜到地面板之间的传热热阻，虽然将地板厚度从通常的18减至9毫米，但在保温加厚、加热管直径增加、供暖功率加大和上、下层金属导热膜从0.2加厚至0.6毫米情况下，因为将龙骨间距从150毫米增加到200毫米，地面温度反而降低。而现有龙骨铺设的地板通常龙骨间距为300毫米左右。

中国专利申请号200810202951.1，披露了一种直接导热式实木龙骨地暖地板：采用上、下两层结构的地板，在地板内设置传热介质包括在上、下层地板的燕尾槽配合面之间嵌入金属导热介质；在龙骨上开槽布置地暖管下面一半，并令地暖管上面一半与地板的导热介质接触。这一方案龙骨间距仅为地板宽度，龙骨和地暖管的使用量过多；两层结构地板上开槽过多机械强度大大降低影响使用且费料；金属材料不很适合使用“热压工艺”与木材连接；地暖管与地板之间的传热面积小，且因无企口和锤钉不便使地板容易变形、地暖管与地板非固定连接使两者之间的面接触换热状态难以保证；开排孔又开槽的龙骨整体强度降低，安装时容易开裂。

发明内容

本发明的目的是要提供金属导热增强地板，用于组成各种地板采暖或者制冷系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：用地面板、布置于地面板下面并与地面板低热阻连接的金属导热板，组成一块金属导热增强地板。金属导热增强地板在本申请中有时简称地板。金属导热板带有与外界热源的换热界面和连接界面。所述换热界面包括但不限于：a）沿长条地板宽度方向均布于金属导热板上的若干条连接界面，所述连接界面用于与一个半包裹型插接式传热片配合并共同包裹管状加热元件；b）制作于金属导热板上的搪有钎焊材料的表面，用于与外界热源焊接连接换热；c）制作于与金属导热板一体制造，或者与金属导热板低热阻连接的热管上的热端或者冷端换热表面；d）金属导热板带有凹槽的包边。地面板的材料包括但不限于如下材料：各种木质板、粘结粉状材料制作并复合有耐磨表层的复合板材、瓷砖、石板、玻璃和热塑性挤出型材。地板的金属导热板可选用相互镶嵌配合的设计。金属导热板还可以带有加强筋。金属导热板还可选用与龙骨连接的连接界面或者定位界面。金属导热板的具体设计可以多种多样。外界的换热热源包括但不限于如下形式：电加热元件、热媒管道和热管；外界热源的传热表面可涂制和充填粘结材料或者传热材料。金属导热板与承托金属导热板的楼板或者墙体之间设置龙骨、绝热材料或者蜂窝体板。金属导热板与地面板之间采用以下四种方式之一或其组合连接：1）金属导热板与地面板之间含有钉状连接物；2）金属导热板与地面板之间含有非钉状的连接物，譬如片状或者管状连接物；3）粘接；4）金属导热板的包边包裹和/或者嵌入地面板的侧面或者部分侧面。

还可以采用与金属导热板一体制作的热管；或者采用与金属导热板低热阻连接的热管。

还可以令金属导热板的弹性模量E大于等于70GN/㎡。作为参考对照，钢板的弹性模量E可达180GN/㎡；经时效处理的挤出铝型材的弹性模量E可达71GN/㎡。

还可以在金属导热板上设置一个插接式连接界面；所述插接式连接界面含有两条平行布置的导轨边。所述导轨边与一个半包裹型插接式传热片配合连接，并使金属导热板与所述半包裹型插接式传热片共同包裹连接一个管状加热元件。所述导轨边可采用焊接或者铆接的方式与金属导热板低热阻连接。

还可以在金属导热板的两侧各设置一条平行布置的导轨边；使相邻两块地板的金属导热板的总共两条所述导轨边，共同组成一个平行导轨插接式连接界面。

还可以令所述插接式连接界面与一个半包裹型插接式传热片配合连接；所述传热片上带有开孔或者带有部分向外突出的表面。

还可以令金属导热板的侧面包边带有凹槽。通常金属导热板包边凹槽的上侧边界离地面板上层表面之间保持1至5毫米的距离。

还可以令金属导热板的侧面包边带有凹槽，并且相邻两块地板的金属导热板包边凹槽，其下部分别连接一块槽状接板，所述两个相邻的包边凹槽和两块槽状接板，共同组成一个管型腔体；或者令相邻两块地板的金属导热板包边凹槽，其下部共同连接一块槽状接板，所述两个相邻的包边凹槽和一块槽状接板，共同组成一个管型腔体。所述包边凹槽与槽状接板可采用焊接、铆接或者嵌入装配的方式进行连接。

还可以令金属导热板带有压制形成的若干个凸出或者下凹的圆柱状定位凸点，并带有装配连接孔。

还可以在金属导热板底面设置有一层绝热涂层；或者在金属导热板的底面设置一层在室温条件下的发射率低于0.7的选择性涂层。

本发明的有益效果还包括：金属导热板与地面板之间采用钉状或者非钉状连接物、粘接及包边连接。既能降低地面板与金属导热板之间的热阻。复合高弹性模量的金属导热板能有效增加地板的强度、减缓或者避免地板的变形；并为生产龙骨安装的木粉料地板、及超长、超大面积地板创造条件。龙骨安装的地板体感舒适、工艺成熟、施工检修方便。采用带加强筋和包边的金属导热板，可优化其力学性能。金属导热板的侧面包边使其与地面板之间的连接牢固平滑。镶嵌配合的金属导热板，配合精密坚固。

连接界面和与之配合连接的半包裹型插接式传热片，共同包裹热媒管道，增加了与热媒管道之间的换热面积。在与插接式连接界面配合连接的传热片上开孔，或者制作部分向外突出的表面在传热片与热媒管道之间形成部分空气绝热层，可调节地板与加热元件之间的换热面积。

相邻地板的包边凹槽形成的空间可设置发热电缆、热媒管道和热管。金属导热板的侧面包边凹槽上侧边界与地面板保持数毫米距离，有利于保持地板表面材料性能的同一性。凹槽加槽状接板构成的管型腔体，可在较薄的地板上形成包裹较粗热媒管道的换热连接界面。较粗的热媒管道流道阻力更小、容水量更大、热媒温度更加稳定。

热管是一种封闭、内部抽真空并灌装有工质的两相流换热元件。利用热管优异的传热、等温和热流密度变换能力，可大幅度提高金属导热板的传热效率、增加加热元件的传热距离、减小地面板温差、减少加热元件的使用数量、减小热媒管道的流道阻力。还可以采用非金属壳体譬如塑料壳体的热管，以进一步降低成本。采用电热元件供暖时，使用热管可大幅度减少膜状电热元件的使用面积、可采用可靠性和性价比更高的线状电热元件或点状电热元件代替膜状电热元件；可大大减轻因放置家具、铺盖地毯造成部分地面板放热不畅过热现象，既安全节能、又延长地面板和电热元件的使用寿命。

瓷砖、石板、钢化玻璃和热塑性挤出材料地面板耐侯性好、适合在卫生间铺设采暖地板，还可建造具有融雪化冰功能的人行道路。

金属导热板底面带有一层绝热涂层；或者带有低发射率涂层，譬如一种低透玻璃使用的低发射率涂层，可以增强保温，降低向下传热热损。

综合本发明的这些低热阻连接技术和保温技术，可同比减小从加热元件到地面板的传热温度降5～10℃，降低供暖功率20%以上，使干式采暖地板的热阻降低到理想的程度。对热泵供暖系统，减小传热温度降意味着可使用输出温度低因而能效比更高的机组，或者可使其运行于效率更高的特性曲线。还为热水储热供暖和提高谷电利用率创造了条件。

本发明的地面板复合0.8毫米钢板导热板，导热能力相当于湿式采暖地板55毫米厚混凝土。减薄55毫米混凝土结构层可减重约90千克/㎡。在供暖功率45瓦/㎡和令地面板升温20℃情况下，可缩短启动时间5～8小时，尤适合办公室、幼儿园、图书馆等仅需要白天供暖的场合。

 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一个采用金属导热增强地板建造的室内采暖系统的底视结构示意图。

图2是一个带有沿宽度方向均布插接式连接界面的地板的局部底视结构示意图，它可以看做是图1中关于金属导热增强地板部分的放大。

图3是一个金属导热增强地板的纵向截面剖视结构示意图。

图4是一个金属导热增强地板的横向截面剖视结构示意图。

图5是一个金属导热板包边带凹槽的水电两用采暖金属导热增强地板结构示意图。

图6是一个带有一体化热管的金属导热增强地板的横向截面正视结构示意图，它可以看做是图7的B-B向剖视。

图7是一个带有一体化热管的金属导热增强地板的纵向截面正视结构示意图，它可以看做是图6的A-A向剖视。

图8是一个带有一体化热管的金属导热增强地板的底视结构示意图。

图9是一个连接有两个冷端的热管的金属导热增强地板底视结构示意图。

图中1.热媒管道；2.地板；3.金属导热板；4.连接界面；5.地面板；6.包边；7.钉状物；8.导轨边；9.弧形表面；10.传热片；11.连接折边；12.装配翻边；13.定位凸点；14.装配连接孔；15.企口界面；16.龙骨；17.调节孔；18.大直径凹槽；19.小直径凹槽；20.发热电缆；21.槽状接板；22.外层板；23.热管；24.拱形点；25.深水长槽；26.热端；27.冷端；28.覆盖板；29.翅板。

 

具体实施方式

图1至图4共同给出本发明的第一个实施例。

图1至图4中，热媒管道1均匀平行布置，从地板2上金属导热板3的插接式连接界面4内经过，并通过进出水驳接管与外界热水源连通循环，为采暖系统输入热能。

地面板5下表面的金属导热板3用包边6从两侧包住地面板5，实现与地面板5的低热阻连接。金属导热板3与地面板5之间还采用硅胶粘结和钉状物7连接。钉状物7从金属导热板3的底边及包边6钉入地面板5。包边6的弯边朝里。包边6上侧边界离地面板5约3毫米距离。

金属导热板3下表面焊接多付插接式连接界面4。连接界面4沿地板2宽度方向布置；并带有两条平行的导轨边8和一块与热媒管道1相吻合的弧形表面9。导轨边8与金属导热板3焊接连接，并与一个半包裹型插接式传热片10配合连接，共同包裹连接热媒管道1。传热片10带有两个连接折边11；传热片10的一端带有装配翻边12，方便施工作业。

图1至图4中，制作于金属导热板3上的定位凸点13、装配连接孔14以及包边6上的企口界面15，有助于提高安装精度与效率。定位凸点13和装配连接孔14需要与龙骨16上的配套部件配合，其设计制造可以利用现有技术解决。图1中的虚线和图2中虚线方框均表示龙骨16的安装位置。图1中热媒管道1在拐弯处，可以不用连接界面4。

金属导热板3与地面板5的复合可采用通过装配实现。

根据换热器具换热量的公式：

Q=K*ΔT*ΔS   ………………                                                

式

中，Q为两个换热物体，这里是指热媒管道1，与传热片10和连接界面4之间的换热量；K、ΔT和ΔS分别是两个换热物体间的换热系数、温度差和换热面积。

本实施例采用在传热片10上开调节孔17来减少其换热面积。温度越高，调节孔17的孔径越大或者开孔数目越多，传热片10的换热面积越小，从而使热媒管道1各单位长度的换热量尽可能一致。具体调节孔17的直径和开孔数，可通过试验和模拟分析来确定。

本实施例的连接界面4的两条导轨边还可以设置在相邻两块地板2上。

本实施例传热片10上的调节孔17部分还可以用向外拉伸形成部分突出表面来代替。所述部分突出表面也不参与换热同样达到减少传热片10换热面积的目的。

图5给出本发明的第二个实施例。

图5中，金属导热板3的两侧包边6分别带有大直径凹槽18和小直径凹槽19。由相邻小直径凹槽19构成的管型腔体内，置入发热电缆20。大直径凹槽18由包边6焊接一块约90度圆周角的槽状接板21构成。在相邻大直径凹槽18构成的管型腔体内，置入热媒管道1。大直径凹槽18的下部边界低于金属导热板3底面约10多毫米。

这种水电两用的金属导热增强地板，方便用户选用电能；或者太阳能集热装置、热泵机组以及燃气炉提供的热水。

本实施例中相邻两块地板包边6大凹槽18，还可以通过采用与本发明第一个实施例中插接式连接界面4那样的方式，与一块约180度圆周角的槽状接板配合连接构成一个管型腔体，并在其中置入热媒管道。嵌入装配的插接式连接界面方便地板包装和运输。

图6、图7和图8共同给出本发明的第三个实施例。

图6至图8中，在金属导热板3底面加贴一块面积比金属导热板3小一圈的外层板22，并将外层板22的四周与金属导热板3密封焊接，形成一个扁平的热管壳体，再将此壳体抽真空、灌装工质制成一个热管23。为减小外层板22厚度，采用在整个工作温度范围其蒸汽压始终低于大气压的工质，譬如乙醇，以防止热管23的壳体过度膨胀损坏。在外层板22上压制均匀分布的拱形点24。拱形点24向内部突起，其高度在0.9至3毫米范围；其曲率半径在0.9至5毫米范围。拱形点24用于抵抗负压使热管23的壳体内部形成工质蒸汽通道。拱形点24在地板2用于制冷时还可向上3输送液态工质，和与金属导热板3换热。在外层板22上压制若干条接近金属导热板3两侧边界的深水长槽25。深水长槽25向外突出，其高度在2至6毫米范围。深水长槽25用于加速液态工质向热管23热端26，并排箭头向里的部分，回流；并使热管23对现场楼面的倾斜不敏感。热端26的形状与其他部位的外层板22不同，这是为了适应与外界热源的传热连接。

本实施例中的热管23的拱形点24也可以不用。

图9给出本发明的第四个实施例。

图9中，热管23带有两个冷端27，并排箭头向外的部分。冷端27被多个均匀布置的覆盖板28压住。覆盖板28中间的U型表面与冷端27相吻合，两边两个翅板29与金属导热板3焊接连接。带有多个冷端的热管，其热端减少，与外界热源的换热紧凑简洁。

Claims (10)

1.金属导热增强地板，由地面板、布置于地面板下面并与地面板低热阻连接的金属导热板组成，金属导热板带有与外界热源的换热界面和连接界面，其特征在于金属导热板与地面板之间采用以下四种方式之一或其组合连接：1）金属导热板与地面板之间含有钉状连接物；2）金属导热板与地面板之间含有非钉状的连接物；3）粘接；4）金属导热板的包边包裹和/或者嵌入地面板的侧面或者部分侧面。

2.根据权利要求1所述的金属导热增强地板，其特征在于含有与金属导热板一体制作的热管；或者含有与金属导热板低热阻连接的热管。

3.根据权利要求1或者2所述的金属导热增强地板，其特征在于所述金属导热板的弹性模量E大于等于70GN/㎡。

4.根据权利要求1所述的金属导热增强地板，其特征在于金属导热板含有一个插接式连接界面；所述插接式连接界面含有两条平行布置的导轨边。

5.根据权利要求1所述的金属导热增强地板，其特征在于金属导热板的两侧各含有一条平行布置的导轨边；相邻两块地板的金属导热板的总共两条所述导轨边，共同组成一个平行导轨插接式连接界面。

6.根据权利要求4或者5所述的金属导热增强地板，其特征在于所述插接式连接界面与一个半包裹型插接式传热片配合连接；所述传热片上带有开孔或者含有部分向外突出的表面。

7.根据权利要求1或者2所述的金属导热增强地板，其特征在于金属导热板的侧面包边带有凹槽。

8.根据权利要求1或者2所述的金属导热增强地板，其特征在于金属导热板的侧面包边带有凹槽，并且相邻两块地板的金属导热板包边凹槽，其下部分别连接一块槽状接板，所述两个相邻的包边凹槽和两块槽状接板，共同组成一个管型腔体；或者相邻两块地板的金属导热板包边凹槽，其下部共同连接一块槽状接板，所述两个相邻的包边凹槽和一块槽状接板，共同组成一个管型腔体。

9.根据权利要求1或者2所述的金属导热增强地板，其特征在于金属导热板含有压制形成的若干个凸出或者下凹的圆柱状定位凸点，并含有装配连接孔。

10.根据权利要求1或者2所述的金属导热增强地板，其特征在于金属导热板底面带有一层绝热涂层；或者金属导热板的底面带有一层在室温条件下的发射率低于0.7的涂层。

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