CN105115020B - 一种加热地板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加热地板，包括：铝板，上层环氧树脂板，加热膜，中层环氧树脂板，芳纶蜂窝板和下层环氧树脂板，周边采用封边型材密封，并使用胶水填补空缺；该加热地板的一侧边缘设置有通孔，该通孔内设置有接线端子PCB板，该接线端子PCB板上表面设置有PT100热电阻和热熔断器，内嵌入式上盖板覆盖在接线端子PCB板的顶部；该接线端子PCB板下表面设置有PT100接线端子和加热线接线端子，PT100接线端子和加热线接线端子之间设置有过电流保护器，外露式下盖板设置在接线端子PCB板的底部，该外露式下盖板中心部设置有中空槽，中空槽内部灌注防水胶；该外露式下盖板的侧面设置有电源引线孔和PT100热电阻引线孔，该外露式下盖板的上表面设置有防水胶垫。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热地板，属于地面装饰和温控电器交叉技术领域。
背景技术
传统的加热地板包括加热元件和布置于其上的地板材料。加热元件通常包括电气类型的加热元件和热水类型的加热元件。电气类型的加热元件例如使用加热电缆(例如镍铬丝)形式或用碳基纤维和碳黑制成的平面加热元件；热水类型的加热元件是指使用热水在热水管内循环从而加热地板系统。与热水类型的地板加热系统相比较，电气类型的地板加热系统具有易于安装的优点。
为了将房间保持在舒适的温度下，需要根据房间的热负荷控制来自于地板加热器的热辐射量。通常，使用室温传感器、地板温度传感器或其组合来控制房间温度。在房间的热负荷较小的情况下，即使地板加热器的每单位面积的热辐射量较小，也可将房间保持在一个舒适的温度下。如果房间的热负荷增加，为了将房间保持在舒适的温度下，就要求地板加热器每单位面积上的热辐射量大，因此地板表面温度随之增加，此时如何避免地板对人体造成伤害是一个长期没有得到很好解决的问题。另外，对于电气类型的加热元件来说，确保不漏电，避免触电伤害使用者的人身安全也是本领域长期需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种新型的加热地板。
本发明所述的加热地板包括：铝板，上层环氧树脂板，加热膜，中层环氧树脂板，芳纶蜂窝板和下层环氧树脂板，周边采用封边型材密封，并使用胶水填补空缺；该加热地板的一侧边缘设置有通孔，该通孔内设置有接线端子PCB板，该接线端子PCB板上表面设置有PT100热电阻和热熔断器，内嵌入式上盖板覆盖在接线端子PCB板的顶部；该接线端子PCB板下表面设置有PT100接线端子和加热线接线端子，PT100接线端子和加热线接线端子之间设置有过电流保护器，外露式下盖板设置在接线端子PCB板的底部，该外露式下盖板中心部设置有中空槽，中空槽内部灌注防水胶；该外露式下盖板的侧面设置有电源引线孔和PT100热电阻引线孔，该外露式下盖板的上表面设置有防水胶垫。
所述的内嵌入式上盖板内部注入导热硅胶进行热传递。
所述的加热地板采用总厚度为19.5±0.2mm的三明治夹层结构，其中所述的铝板厚度为2mm，上层环氧树脂板厚度为0.5mm，加热膜厚度为0.3mm，中层环氧树脂板厚度为1.5mm，芳纶蜂窝板厚度为13.5mm，下层环氧树脂板厚度为1.5mm。
所述的加热膜采用碳纤维加热膜，通过温控器集中控制，当地板温度超过35℃时温度开关自动断开，当地板温度低于25℃时温控开关闭合地板重新开始加热。
在PCB板卡槽中设置有弹簧式接线端子；PCB板卡槽上面设有上层防水密封胶垫和内嵌入式上盖板；侧面设置有电加热器火线接口，电加热器地线接口，PT100温度传感器接口和热熔断器接口；下面设置有下层防水密封胶垫和外露式下盖板，外露式下盖板中心部设置有中空槽，中空槽内部灌注防水胶；外露式下盖板侧面设置有电加热地板火线进控制柜接口，电加热地板零线进控制柜接口，电加热地板地线进控制柜接口和PT100温度传感器进控制柜接口。
内嵌入式上盖板为60mm*30mm*5mm内嵌盖板，用密封圈进行防水密封。
所述的加热地板还设置有总漏电断路器，总漏电断路器通过交流接触器与多个区域漏电断路器连接；总漏电断路器还通过工频隔离变压器与PLC和温度检测模块连接，PLC和温度检测模块与人机交互平台连接；多个区域漏电断路器分别与各自对应的区域固态继电器连接，各区域固态继电器分别与各自对应的区域加热地板连接；多个区域漏电断路器并联在交流接触器上。
所述的PLC和温度检测模块通过PWM脉冲控制各个区域固态继电器，并通过PT100模拟信号控制各个区域加热地板。
所述的总漏电断路器为100毫安0.04秒动作时间的总漏电断路器；区域漏电断路器为30毫安0.04秒动作时间的区域漏电断路器。
所述的工频隔离变压器额定容量为50W-200KW；绝缘耐压AC2KV/1min；绝缘阻抗大于100MΩ；所述的区域漏电断路器额定电流为6A-125A；灵敏度为30MA；最大动作时间为0.04秒；所述的区域固态继电器进行恒温PID调节，额定电压为AC230V，额定电流为6A-125A；所述的区域加热地板内部采用PT100热传感器进行温度检测控制，当温度传感器或温控系统出现故障导致热量上升到70℃时，过热熔断器进行过热熔断；当加热膜电流大于正常电流1.5倍时，加热膜过电流熔断器自动切断加热膜电源；所述的区域加热地板的额定功率为480W/M2；额定电压AC220V，过热熔断丝在70±2℃时熔断。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明所述的加热地板结构合理，能够实现当地板温度超过35℃时温度开关自动断开，当地板温度低于25℃时温控开关闭合地板重新开始加热，使空间保持在一个恒定温度，保证舒适性；同时具有隔音降噪功能，良好的隔热性能，有效的阻隔电磁干扰，自带过热保护功能，当温度控制器失效温度过高，加热地板内部的熔断丝将会自动熔断，避免发生火灾等风险；采用总漏电保护器和分区域漏电保护器，双重保护使用者的人身安全，大大提高了安全系数。
附图说明
图1为本发明所述的加热地板的结构示意图。
图2为本发明所述的加热地板的电器布局安装示意图。
图3为本发明所述的加热地板的引线方式示意图。
图4为本发明所述的加热地板的电气框图。
其中，1-铝板，2-上层环氧树脂板，3-加热膜，4-中层环氧树脂板，5-芳纶蜂窝板，6-下层环氧树脂板，7-内嵌入式上盖板，8-接线端子PCB板，9-PT100热电阻，10-热熔断器，11-PT100接线端子，12-加热线接线端子，13-过电流保护器，14-通孔，15-外露式下盖板，16-防水胶垫，17-中空槽，18-电源引线孔，19-PT100热电阻引线孔，31-弹簧式接线端子，32-PCB板卡槽，33-上层防水密封胶垫，34-下层防水密封胶垫，35-电加热器火线接口，36-电加热器地线接口，37-PT100温度传感器接口，38-热熔断器接口，39-电加热地板火线进控制柜接口，40-电加热地板零线进控制柜接口，41-电加热地板地线进控制柜接口，42-PT100温度传感器进控制柜接口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明所述的加热地板包括：铝板1，上层环氧树脂板2，加热膜3，中层环氧树脂板4，芳纶蜂窝板5和下层环氧树脂板6，周边采用封边型材密封，并使用胶水填补空缺；该加热地板的一侧边缘设置有通孔14，该通孔14内设置有接线端子PCB板8，该接线端子PCB板8上表面设置有PT100热电阻9和热熔断器10，内嵌入式上盖板7覆盖在接线端子PCB板8的顶部；该接线端子PCB板8下表面设置有PT100接线端子11和加热线接线端子12，PT100接线端子11和加热线接线端子12之间设置有过电流保护器13，外露式下盖板15设置在接线端子PCB板8的底部，该外露式下盖板15中心部设置有中空槽17，中空槽17内部灌注防水胶；该外露式下盖板15的侧面设置有电源引线孔18和PT100热电阻引线孔19，该外露式下盖板15的上表面设置有防水胶垫16。
所述的内嵌入式上盖板7内部注入导热硅胶进行热传递。
所述的加热地板采用总厚度为19.5±0.2mm的三明治夹层结构，其中所述的铝板1厚度为2mm，上层环氧树脂板2厚度为0.5mm，加热膜3厚度为0.3mm，中层环氧树脂板4厚度为1.5mm，芳纶蜂窝板5厚度为13.5mm，下层环氧树脂板6厚度为1.5mm。
环氧树脂板具有强度大、重量轻、隔热、隔音降噪、防水、绝缘等性能；芳纶蜂窝板是由瓦楞原纸用胶粘结方法连接成无数个空心立体正六边形，形成一个整体的受力件——纸芯，并在其两面粘合面纸而成的一种新型夹层结构的环保节能材料，具有重量轻、强度大等优异性能。
加热膜3采用碳纤维加热膜，采取端部串联，单个并联模式，通过温控器集中控制，当地板温度超过35℃时温度开关自动断开，当地板温度低于25℃时温控开关闭合地板重新开始加热，使空间保持在一个恒定温度，保证使用者的舒适性。碳纤维加热膜是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料并且具有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、膨胀系数小等一系列优异性能。
封边型材采用铝型材，具有强度大、耐腐蚀性好、等优良性能，铝合金挤压型材力学性能符合EN 755—2：2008标准。
本发明所述的加热地板的引线方式如图3所示。在PCB板卡槽32中设置有弹簧式接线端子31，防止线在震动时松动；PCB板卡槽32上面设有上层防水密封胶垫33和内嵌入式上盖板7；侧面设置有电加热器火线接口35，电加热器地线接口36，PT100温度传感器接口37和热熔断器接口38；下面设置有下层防水密封胶垫34和外露式下盖板15，外露式下盖板15中心部设置有中空槽17，中空槽17内部灌注防水胶；外露式下盖板15侧面设置有电加热地板火线进控制柜接口39，电加热地板零线进控制柜接口40，电加热地板地线进控制柜接口41和PT100温度传感器进控制柜接口42。
内嵌入式上盖板7为60mm*30mm*5mm内嵌盖板，方便从正面维修，上盖板7用密封圈进行防水密封。
如图4所示，所述的加热地板还设置有总漏电断路器，总漏电断路器通过交流接触器与多个区域漏电断路器连接；总漏电断路器还通过工频隔离变压器与PLC和温度检测模块连接，PLC和温度检测模块与人机交互平台(触摸屏)连接；多个区域漏电断路器分别与各自对应的区域固态继电器连接，各区域固态继电器分别与各自对应的区域加热地板连接；多个区域漏电断路器并联在交流接触器上。
所述的PLC和温度检测模块通过PWM脉冲控制各个区域固态继电器，并通过PT100模拟信号控制各个区域加热地板。
做为优选的实施方式，所述的总漏电断路器为100毫安0.04秒动作时间的总漏电断路器；区域漏电断路器为30毫安0.04秒动作时间的区域漏电断路器。总漏电断路器不但保护电箱内漏电带来的安全隐患，还能对加热地板进行二次保护。区域漏电断路器30毫安的漏电电流和0.04秒的切断时间能很好的保护使用者的人身安全，避免触电的发生。
做为优选的实施方式，所述的工频隔离变压器额定容量为50W-200KW；绝缘耐压AC2KV/1min；绝缘阻抗大于100MΩ；防护等级为IP20(CE标准)；所述的区域漏电断路器额定电流为6A-125A；灵敏度为30MA；最大动作时间为0.04秒；符合IEC 60947-2/GB14048.2标准，防止加热地板漏电。所述的区域固态继电器进行恒温PID调节，额定电压为AC230V，额定电流为6A-125A；所述的区域加热地板内部采用PT100热传感器进行温度检测控制，当温度传感器或温控系统出现故障导致热量上升到70℃时，过热熔断器进行过热熔断(为可靠，设置2个热熔断器)，防止灾害进一步发生。当加热膜电流大于正常电流1.5倍时，加热膜过电流熔断器自动切断加热膜电源，防止灾害发生。所述的区域加热地板的额定功率为480W/M2；额定电压AC220V，过热熔断丝在70±2℃时熔断。
下面介绍本申请所述的加热地板的主要性能指标：
加热功率：
单个加热膜的功率为350W/㎡以上，整体功率大于等于7kw，接入电压为220VAC
机械性能：
静载：
6.5KN/m2的均匀垂直载荷,2KN在300mm×300mm面积上的集中载荷。
动载：
地板的蜂窝与铝板之间、铝板与铝梁之间、地板接头处能经受160kg/m2载荷密度下2Hz、100万次疲劳试验，铝板及铝梁变形不允许超过外形指标；芯子不允许有芯子断裂、节点脱开、芯子收缩、芯子皱折、芯子压皱、芯子拼接缝脱开等缺陷。
(参考标准GJB130.9-1986，170±10N 10Hz 50万次，交变载荷无损坏，样件大小76X500，跨距236mm)
疲劳强度：
1000±350N，10Hz，500000次交变载荷无损坏，试验方法按照ASTM C393的四点弯曲试验方法，样件大小为76mm×500mm，跨距为236mm。
板-芯剥离强度：
根据GB/T 1453-2005：≥45N·mm/mm；
板-板剥离强度
根据GB/T 1453-2005：≥45N·mm/mm，
抗压强度：
根据GB/T 1453-2005：≥2Mpa；
抗拉强度：
符合标准GB/T 1452-2005：≥3.5Mpa；
剪切：
符合标准GB/T1455-2005标准，≥0.5mp；
抗冲击：
实验标准ISO 4211-4：1998，满足冲击等级4级以上；
隔音性能：
产品具有隔音降噪功能，能有效的阻挡噪声的向上传递。
隔热性能：
产品具有良好的隔热性能，能有效的阻挡热能的向下传递。
隔磁性能：
因电器元件均在产品的内部预埋，上层由2mm的铝板覆盖，因此有效的阻隔了电磁干扰。
漏电、过热保护性能：
漏电：因电器元件均在产品的内部预埋，加热地板的材料均为绝缘材料，外部使用胶水将其密封，因此漏电现象极少，为进一步防止漏电，需要在控制线路中增加漏电断路器。
过热保护：复合加热地板中自带过热保护功能，当温度控制器失效温度过高，加热地板内部的熔断丝将会自动熔断，避免发生火灾等风险。
防水性能：
整体产品需防水，因未能找到防水方面的国家规范，我公司将产品在水中浸泡72h，待风干后接通电源，产品没有失效。
防火性能：
所做产品满足TB/T3237动车组用内装材料阻燃技术条件(中华人民共和国铁道行业标准)；
本发明所述的加热地板不仅适用于房间供暖，还适用于火车特别是时速250公里以上的动车组做为加热地板使用。
所述的加热地板的工作过程为：
1接通规定电源，稳定电压输入。
2温控组成箱开始工作，继电器接通地板电源线。
3地板升温，温控开关开始工作。
4到达设定温度范围，温控开关切断控制电路。
5继电器不工作，地板停止升温。
6地板温度低于设定范围，温控开关接通控制电路。
7继电器再次工作，地板再次升温，周而复始。
综上所述，即为本发明实施例内容，而显然本发明的实施方式并不仅限于此，其可根据不同应用环境，利用本发明的功能实现相应的需求。
Claims (10)
1.一种加热地板，其特征在于，包括：铝板，上层环氧树脂板，加热膜，中层环氧树脂板，芳纶蜂窝板和下层环氧树脂板，周边采用封边型材密封，并使用胶水填补空缺；该加热地板的一侧边缘设置有通孔，该通孔内设置有接线端子PCB板，该接线端子PCB板上表面设置有PT100热电阻和热熔断器，内嵌入式上盖板覆盖在接线端子PCB板的顶部；该接线端子PCB板下表面设置有PT100接线端子和加热线接线端子，PT100接线端子和加热线接线端子之间设置有过电流保护器，外露式下盖板设置在接线端子PCB板的底部，该外露式下盖板中心部设置有中空槽，中空槽内部灌注防水胶；该外露式下盖板的侧面设置有电源引线孔和PT100热电阻引线孔，该外露式下盖板的上表面设置有防水胶垫。
2.根据权利要求1所述的加热地板，其特征在于，所述的内嵌入式上盖板内部注入导热硅胶进行热传递。
3.根据权利要求2所述的加热地板，其特征在于，所述的加热地板采用总厚度为19.5±0.2mm的三明治夹层结构，其中所述的铝板厚度为2mm，上层环氧树脂板厚度为0.5mm，加热膜厚度为0.3mm，中层环氧树脂板厚度为1.5mm，芳纶蜂窝板厚度为13.5mm，下层环氧树脂板厚度为1.5mm。
4.根据权利要求3所述的加热地板，其特征在于，所述的加热膜采用碳纤维加热膜，通过温控器集中控制，当地板温度超过35℃时温度开关自动断开，当地板温度低于25℃时温控开关闭合地板重新开始加热。
5.根据权利要求4所述的加热地板，其特征在于，在PCB板卡槽中设置有弹簧式接线端子；PCB板卡槽上面设有上层防水密封胶垫和内嵌入式上盖板；侧面设置有电加热器火线接口，电加热器地线接口，PT100温度传感器接口和热熔断器接口；下面设置有下层防水密封胶垫和外露式下盖板，外露式下盖板中心部设置有中空槽，中空槽内部灌注防水胶；外露式下盖板侧面设置有电加热地板火线进控制柜接口，电加热地板零线进控制柜接口，电加热地板地线进控制柜接口和PT100温度传感器进控制柜接口。
6.根据权利要求5所述的加热地板，其特征在于，内嵌入式上盖板为60mm*30mm*5mm内嵌盖板，用密封圈进行防水密封。
7.根据权利要求6所述的加热地板，其特征在于，所述的加热地板还设置有总漏电断路器，总漏电断路器通过交流接触器与多个区域漏电断路器连接；总漏电断路器还通过工频隔离变压器与PLC和温度检测模块连接，PLC和温度检测模块与人机交互平台连接；多个区域漏电断路器分别与各自对应的区域固态继电器连接，各区域固态继电器分别与各自对应的区域加热地板连接；多个区域漏电断路器并联在交流接触器上。
8.根据权利要求7所述的加热地板，其特征在于，所述的PLC和温度检测模块通过PWM脉冲控制各个区域固态继电器，并通过PT100模拟信号控制各个区域加热地板。
9.根据权利要求8所述的加热地板，其特征在于，所述的总漏电断路器为100毫安0.04秒动作时间的总漏电断路器；区域漏电断路器为30毫安0.04秒动作时间的区域漏电断路器。
10.根据权利要求9所述的加热地板，其特征在于，所述的工频隔离变压器额定容量为50W-200KW；绝缘耐压AC2KV/1min；绝缘阻抗大于100MΩ；所述的区域漏电断路器额定电流为6A-125A；灵敏度为30MA；最大动作时间为0.04秒；所述的区域固态继电器进行恒温PID调节，额定电压为AC230V，额定电流为6A-125A；所述的区域加热地板内部采用PT100热传感器进行温度检测控制，当温度传感器或温控系统出现故障导致热量上升到70℃时，过热熔断器进行过热熔断；当加热膜电流大于正常电流1.5倍时，加热膜过电流熔断器自动切断加热膜电源；所述的区域加热地板的额定功率为480W/M2；额定电压AC220V，过热熔断丝在70±2℃时熔断。
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