CN104193290A - 一种制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法及其吊顶板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法及其吊顶板。该方法的步骤为：1)将可膨胀石墨放入膨胀炉中进行膨化得到膨胀石墨，膨化温度大于950℃，膨化率为200-300；2)将膨胀石墨放入预置有载热管材的模具中进行压缩制得膨胀石墨板材。该膨胀石墨辐射吊顶板包括覆盖于石墨板材上表面的绝热保温材料层和安装于板材下表面的支撑面板。本发明所用的原料可膨胀石墨来源广泛，且板材制造过程中无需添加粘结剂，简化了制备工艺并降低了制造成本；压缩后的膨胀石墨具有较高的导热能力，并可将载热管完全包覆从而实现完全的接触式传热，增强了辐射吊顶板的制热及制冷能力；膨胀石墨板质量轻，更易于安装。

Description

一种制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法及其吊顶板

技术领域

本发明涉及膨胀石墨辐射吊顶板及其制造方法，属于温度调节控制系统的末端装置，是一种适用于建筑物中制冷和制热的节能空调新技术。

背景技术

目前传统的空调系统存在着两个主要的问题：一是能耗大；二是室内环境中的空气质量比较差，容易引起人的不适感。

随着生活质量水平的不断提高，人们对现在的空调系统不再简单地满足于仅仅提供合适的温度和湿度，而是在这基础上向更舒适健康、节能低碳的要求上发展。尤其是在目前较严重的空气污染下，人们对室内环境的空气品质改善提出了更迫切的要求。

在这样的背景下，辐射吊顶技术走进了人们的视野并在最近几年得到了快速的发展。和传统空调相比，辐射吊顶技术可以有效的降低风速和垂直温度梯度，特别是和独立置换新风系统结合后可以有效的提高工作区内空气的清洁度并提供极佳的热舒适性，从而提高室内的居住环境品质。而且，由于其需要处理的新风量较小，使得风机的运行和维护成本下降，更重要的是，其可以使用地下水或者冷却塔水以及太阳能加热得到的热水等作为天然冷源或热源，从而大大降低空调系统的能耗。

利用该技术制造的空调系统的主要优势如下：

1.利用辐射来进行换热有效地消除了吹风感，并使室内空气品质更高，提高人体舒适感；

2.由于无需在室内安装机械部件，从而可以不占用有限的室内空间且无噪音产生；

3.可以利用地下水、太阳能等再生资源，有效地提高能源利用率，降低能耗；

4.末端系统稳定工作后运行费用很低并极少需要维护和清洗，整个系统的使用寿命较长。

目前使用的辐射吊顶系统多采用金属吊顶，尽管在推广方面仍然存在着结露问题、制热及制冷的能力问题、一次性投资问题这三方面的障碍，但通过与独立新风系统的结合，基本上可以解决结露问题并可以进一步降低能耗，所以对后两个问题的解决目前就成了大规模推广这一节能新技术的主要研究方向。

发明内容

本发明的目的，是针对目前辐射吊顶技术的主要技术难点，提供一种制热及制冷能力更强，成本更为低廉，并且具有质量轻、安装方便、性能可靠等特点的新型辐射吊顶板。

本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的：

一种制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将可膨胀石墨放入膨胀炉中进行膨化得到膨胀石墨，膨化温度大于950℃，膨化率为200-300，经过除杂后可膨胀石墨的含碳量达到99.9％以上；

2)将膨胀石墨放入预置有载热管材的模具中进行压缩制得膨胀石墨板材。

进一步，所述步骤2)包括预压制和成型压制过程，具体为：

将步骤1)制得的膨化石墨导到模具中，施以0.05-0.2Mpa的压力，将膨化石墨预压制成密度在0.01～0.1g/cm³之间的轻质石墨块；然后将两块相同密度的轻质石墨块中间放置载热管材，在0.2～0.4Mpa的压力下将所述两块相同密度的轻质石墨块压合成一体，得到密度在0.1～0.3g/cm³之间的内嵌载热管材的块体石墨板材。

进一步，所述可膨胀石墨是经过包括洗涤、酸化、除杂、烘干的步骤提纯后得到的天然石墨粉，所述可膨胀石墨粒度为50-80目。

进一步，所述载热管材的材质为金属或者交联高分子聚合物。

进一步，所述膨胀石墨的整个压缩制备过程中不加入其他粘结剂。

一种用上述方法制备的膨胀石墨板材，所述石墨板材在平面方向上的导热系数不低于15W/m.k，在垂直方向上的导热系数不低于6W/m.k。

进一步，所述石墨板材的密度不低于0.1g/cm³，且密度越高，导热效率越好。

进一步，所述石墨板材的厚度在10mm到30mm之间。

一种膨胀石墨辐射吊顶板，包括上述膨胀石墨板材，还包括覆盖于石墨板材上表面的绝热保温材料层，所述绝热保温材料包括聚氨酯板、中密度板、玻璃纤维或者隔热纸。

进一步，还包括安装于板材下表面的支撑面板，所述支撑面板的材质为具有良好导热性能的金属。

进一步，所述支撑面板的下表面贴合有纸质材料。

本发明所具有的优点及有益技术效果如下：

1.所用的原料可膨胀石墨来源广泛，具有良好的环保性能且成本不高。

2.板材制造过程中无需添加粘结剂，简化了制备工艺并进一步降低了制造成本。

3.压缩后的膨胀石墨具有较高的导热能力，并可将载热管完全包覆从而实现完全的接触式传热，大大提高了热量的传递效率，增强了辐射吊顶板的制热及制冷能力。

4.膨胀石墨板质量轻，更易于安装。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图(未显示支撑面板和绝热保温层)。

图2为图1的横截面剖视图(带有支撑面板和绝热保温层)。

图中：1、膨胀石墨辐射吊顶板；2、膨胀石墨导热板；3、载热管材；4、保温绝热层；5、支撑面板；6、金属挂钩。

具体实施方式

下面参照附图，结合具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。

本发明一种制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，包括以下步骤：

1)将可膨胀石墨放入膨胀炉中进行膨化得到膨胀石墨，膨化温度大于950℃，膨化率为200-300，经过除杂后可膨胀石墨的含碳量达到99.9％以上；

2)将膨胀石墨放入预置有载热管材的模具中进行压缩制得膨胀石墨板材。具体过程分为预压制和成型压制两个步骤：

预压制步骤：通过膨化炉将可膨胀石墨转换成膨化石墨，由自动化导槽将制得的膨化石墨导到模具中，给予1～5吨的压力(0.05-0.2Mpa)将膨化石墨预压制成密度在0.01～0.1g/cm³之间的轻质石墨块；

成型压制步骤：然后将两块相同密度的轻质石墨块中间放置蛇形铜管，在5～10吨的压力(0.2～0.4Mpa)下压合成一体，得到密度0.1～0.3g/cm³之间的内嵌蛇形铜管的块体石墨板材。膨胀石墨的整个压缩制备过程中不加入其他粘结剂。

作为本发明的优选实施方式，载热管材的材质为金属或者交联高分子聚合物，如铜或者交联聚乙烯。载热管材具体可以是如图1所示的蛇形铜管，本发明中的铜管优选结构为蛇形，相对于螺旋形管，蛇形管更容易加工，且流体在其中流动时更易形成湍流，使得散热效果更好。。

作为本发明的优选实施方式，所用的可膨胀石墨是经过洗涤、酸化、除杂、烘干等步骤提纯后得到的天然石墨粉。可膨胀石墨粒度为50-80目。

用上述方法制备的膨胀石墨板材，在平面方向上的导热系数不低于15W/m.k，在垂直方向上的导热系数不低于6W/m.k；板材的密度不低于0.1g/cm3，且密度越高，导热效率越好；板材的厚度在10mm到30mm之间。

用上述膨胀石墨板材制成的膨胀石墨辐射吊顶板1的结构如图1和图2所示，包括膨胀石墨导热板2和载热管材3，为了更清楚地显示膨胀石墨导热板内部结构，保温绝热层4和支撑面板5未在图1中显示。膨胀石墨辐射吊顶板1的上表面覆盖有绝热保温材料，绝热保温材料包括有聚氨酯板、中密度板、玻璃纤维或者隔热纸；板材的下表面装有支撑面板，支撑面板材质为具有良好导热性能的金属，如镀锌钢，铝等；面板的下表面贴合有纸质材料，如牛皮纸等，以便于刮涂腻子工序的进行；面板的侧面装有金属卡钩。

在图1和图2所显示的实施例中，载热管材3是一端为进水口、一端为出水口的交联塑料管或者金属管。保温绝热层4覆盖在膨胀石墨导热板2的上方，减少热量向上方空间的辐射损失。支撑面板5可以是导热良好的金属材料，其侧表面装有便于吊顶板安装施工的金属挂钩6。

整个膨胀石墨辐射吊顶板及装饰面板的尺寸均可以根据装修或者安装过程中的需要来进行定制。

本发明膨胀石墨辐射吊顶板典型的工作实施过程如下：

制冷作业：夏季室温较高时，向载热管材3中通以16℃-18℃的冷水(如地下深井水)，冷量通过管壁和膨胀石墨导热板2迅速扩散至辐射吊顶板1表面，而后通过下表面的冷辐射以及部分对流换热作用起到降低室温的目的。

制热作业：冬季室温较低时，向载热管材3中通以32℃-35℃的热水(如太阳能热水)，热量通过管壁和膨胀石墨导热板2迅速扩散至辐射吊顶板1表面，而后通过下表面的热辐射以及部分对流换热作用起到提升室温的目的。

综上所述，本发明运用了膨化石墨质轻、导热系数优良及易成型等优点，将用于载热的管材通过一定工艺埋入膨胀石墨板中形成复合板材，利用载热介质在热管中的流动为该板材提供冷热源，使得板材迅速成为冷热源的辐射体，从而完成对一定空间的制冷或者加热。本发明制造的膨胀石墨辐射吊顶板适于安装在房间吊顶上，通过顶棚辐射的方式调节房间内的温度和湿度，以更低的能耗达到空调的作用。其优点在于该膨胀石墨辐射吊顶板制造工艺简单，运行能耗更低，而且方便安装和更换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将可膨胀石墨放入膨胀炉中进行膨化得到膨胀石墨，膨化温度大于950℃，膨化率为200-300，经过除杂后可膨胀石墨的含碳量达到99.9％以上；

2)将膨胀石墨放入预置有载热管材的模具中进行压缩制得膨胀石墨板材。

2.根据权利要求1所述的制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，其特征在于：所述步骤2)包括预压制和成型压制过程，具体为：

将步骤1)制得的膨化石墨导到模具中，施以0.05-0.2Mpa的压力，将膨化石墨预压制成密度在0.01～0.1g/cm³之间的轻质石墨块；

然后将两块相同密度的轻质石墨块中间放置载热管材，在0.2～0.4Mpa的压力下将所述两块相同密度的轻质石墨块压合成一体，得到密度在0.1～0.3g/cm³之间的内嵌载热管材的块体石墨板材。

3.根据权利要求1所述的制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，其特征在于：所述可膨胀石墨是经过包括洗涤、酸化、除杂、烘干的步骤提纯后得到的天然石墨粉，所述可膨胀石墨粒度为50-80目。

4.根据权利要求1所述的制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，其特征在于：所述载热管材的材质为金属或者交联高分子聚合物。

5.根据权利要求1所述的制备辐射吊顶用膨胀石墨板材的方法，其特征在于：所述膨胀石墨的整个压缩制备过程中不加入其他粘结剂。

6.一种用权利要求1至5中任一项所述方法制备的膨胀石墨板材，其特征在于：所述石墨板材在平面方向上的导热系数不低于15W/m.k，在垂直方向上的导热系数不低于6W/m.k。

7.根据权利要求6所述的膨胀石墨板材，其特征在于：所述石墨板材的密度不低于0.1g/cm³，且密度越高，导热效率越好。

8.根据权利要求6所述的膨胀石墨板材，其特征在于：所述石墨板材的厚度在10mm到30mm之间。

9.一种膨胀石墨辐射吊顶板，其特征在于：包括权利要求6至8中任意一项所述的膨胀石墨板材，还包括覆盖于石墨板材上表面的绝热保温材料层，所述绝热保温材料包括聚氨酯板、中密度板、玻璃纤维或者隔热纸。

10.根据权利要求9所述的膨胀石墨辐射吊顶板，其特征在于：还包括安装于板材下表面的支撑面板，所述支撑面板的材质为具有良好导热性能的金属。

11.根据权利要求10所述的膨胀石墨辐射吊顶板，其特征在于：所述支撑面板的下表面贴合有纸质材料。