CN105465875A - 一种与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，包括基板和固定在基板上的若干翅片，每两条相邻的翅片之间设置有空气通道；基板内设置有电热管，基板侧面设置有电热管接口；翅片分布在基板的两面，基板的一面为蒸发区翅片组，另一面为通风区翅片组；扇形喷嘴位于基板上带有蒸发区翅片组的一面。本发明结构设计合理，以扇形喷嘴喷出的水雾雾型为基础，设计电热板基板上的翅片的空间结构，包括翅片的空间布局、翅片的高度、翅片的厚度、翅片的间距，保障翅片的空间结构与扇形喷嘴的水雾雾型在能量上高度耦合，确保高焓浴宝对卫浴空间空气有效进行升温和加湿，即实现温汽并行放热，全面提升卫浴空间的温度、湿度和空气的能量密度。

Description

一种与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板

技术领域

本发明涉及一种翅片式电热板，特别是一种与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，主要用于高焓浴宝。

背景技术

高焓浴宝作为卫浴取暖新产品，是灯泡式浴霸和PTC暖风机等传统卫浴取暖产品的升级换代产品。

高焓浴宝运行时，吸入卫浴空间冷空气，冷空气在风机推动下流过翅片式电热板上的主体通风区和蒸发区被加热成干热空气；同时，高焓浴宝采用扇形喷嘴喷出粒径≤5微米的水雾，水雾在风机推动下流经翅片式电热板蒸发区，并在翅片式电热板的蒸发区吸热蒸发成为水蒸汽，水蒸汽与干热空气混合后成为暖湿气流再注入卫浴空间。

高焓浴宝创造出技术上全新的空气升温与水雾蒸发同步进行即“温汽并行”放热方式、技术上全新的热湿空气自淋浴区顶部侧边顺墙而下即“附壁流动”的空气内循环方式，填补了冬季洗浴采用传统干加热方式时卫浴空间的空气出现高温干燥和水蒸汽在低温墙壁上冷凝析出的这样“两个水蒸汽缺口”，根本改善了由“温度”、“湿度”、“风速”3个指标组成的冬季卫浴热舒适性。

高焓浴宝实施通风放热与蒸发放热两种放热方式并行的“温汽并行”复合放热，在提高卫浴空间空气温度的同时，提高空气的绝对含湿量，提高空气的湿润性和能量密度。高焓浴宝与高热阻低热容量内墙保温板组合，可以提供家庭洗浴、雾浴、汗蒸3种能量状态，形成“三能态低碳集成卫浴房”。

所谓三能态低碳集成卫浴房，就是以高焓浴宝为升温加湿主机，在净面积2m²、空间体积4.4m³左右的卫浴空间里，内墙采用厚度2cm、导热系数0.026w/（m*k）左右的高热阻低热容量内墙瓷砖保温板，在户外气温0℃条件下，空气快速达到以下三种能量状态：

①高焓浴宝温汽并行运行10分钟，空气温升达到20℃以上，温度达到30℃，相对湿度≥50%，实现温暖洗浴；

②高焓浴宝温汽并行运行15分钟，空气温升达到30℃以上，温度达到35℃，相对湿度≥60%，实现雾浴；

③高焓浴宝温汽并行运行20分钟，空气温升达到40℃以上，温度达到45℃，相对湿度≥60%，实现家庭汗蒸桑拿。

高焓浴宝运行时，吸入卫浴空间冷空气，冷空气在风机推动下流过翅片式电热板上的主体通风区和主体蒸发区被加热成干热空气；同时，高焓浴宝扇形喷嘴喷出的粒径≤5微米的水雾，在风机推动下流经翅片式电热板主体蒸发区，并在翅片式电热板的主体蒸发区吸热蒸发成为水蒸汽，水蒸汽与干热空气混合后成为暖湿气流再注入卫浴空间。

三能态低碳集成卫浴房，作为一个新型家庭卫浴能量系统，具有四个特点：

1、大幅节能

冬季家庭洗浴的总能耗，由热水生产、取暖、照明等项组成，在2㎡的淋浴区，能量消耗已经达到20～25kw，成为住宅中能量注入强度最大的区域；其中卫生热水、取暖的能耗分别占90%、10%左右；卫浴节能的重点在卫生热水的节约使用。

三能态低碳集成卫浴房通过实施“高热阻低热惯性内墙保温”，大幅降低卫浴空间的暖湿空气对墙体的漏热，大幅降低了洗浴者对热水喷淋御寒的依赖，大幅降低了卫生热水温度和热水的消耗量，使冬季洗浴总能耗由20～25kw下降到10～12kw，降低50%以上。

2、热舒适性洗浴

由于采用了“温汽并行”放热技术，三能态低碳集成卫浴房既无传统浴霸的光波辐射，又无PTC暖风机的干燥热风，冬季户外0℃时，洗浴空间能够在15min达到35℃、60%以上，空气的湿润性好，空气能量密度达到90kJ/（kg空气）以上，洗浴热舒适性提高1倍。

由于采用了热湿空气“附壁流动”的空气内循环方式，卫浴空间温度和湿度的竖向均匀性改善，彻底克服了“洗浴者头顶热脚部冷”的现象，暖湿空气分布在洗浴者的受益区。

3、家庭休闲汗蒸

由于实施了“高热阻低热惯性内墙保温”技术、“温汽并行放热”技术、热湿空气“附壁流动”的空气内循环技术，卫浴空间的温湿度，能够在20min内达到45℃、60%以上，空气的湿润性好，空气焓值达到120kJ/（kg空气）以上，实现了居家休闲汗蒸。

4、综合性价比高

三能态低碳集成卫浴房，由高焓浴宝主机、低热惯性保温墙面和玻璃隔断门组成；与传统的由浴霸、吊顶、瓷砖墙面和玻璃隔断门组成的淋浴间相比，总成本上升很小，而因为热舒适性大幅提高、汗蒸功能增加和大幅节能，三能态低碳集成卫浴房的综合性价比大幅提升。

但是，高焓浴宝在温汽并行放热时，其扇形喷嘴喷出粒径≤5微米的水雾，在翅片式电热板蒸发区的流通断面上的分布，无论从扇形水雾的张角还是从扇形水雾的厚度角的方向看，都是不均匀的。

如图6～图7所示，从扇形水雾张角方向看，喷射出的水雾颗粒相对集中于扇形喷嘴中心线附近的中心区域，而在靠近张角两侧的边缘地带，水雾颗粒相对稀疏；从厚度角方向看，喷射出的水雾颗粒也是相对集中于扇形喷嘴中心线附近的中心区域，而在靠近厚度角两侧的边缘地带，水雾颗粒相对稀疏。

可见，在以喷嘴为圆心的圆弧断面上，水雾的分布不均匀，中央密集，两端稀疏；即在以喷嘴为圆心的圆弧面上，相同圆心角所对的圆弧面所接受的水雾量，自中心向两侧逐渐衰减。

如果翅片式电热板蒸发区翅片在三维空间里均匀布局，即蒸发区所有翅片的高度、厚度、长度、间距都相同，则将造成高焓浴宝在通电放热运行时蒸发区中部翅片供热能力不足、中部翅片温度降低、中部水雾不能全部蒸发汽化出现残水而同时蒸发区两侧翅片供热能力过剩、两侧翅片温度升高、两侧基板和翅片过热的问题。

要使扇形喷嘴所喷出的扇形水雾完全吸热蒸发，所供给的热量的空间分布，应与扇形水雾的空间分布相对应。需要实现翅片式电热板蒸发区中央区域的翅片组从含有电热管的基板所吸收的热量比蒸发区两侧翅片组所吸收的热量占有明显优势，实现扇形喷嘴的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场相对应，即实现扇形喷嘴的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场的“能量耦合”。

如何使翅片式电热板蒸发区翅片组的空间布局，包括翅片的数量、厚度、高度、长度等等指标构成的翅片空间指标体系，与扇形喷嘴的水雾雾型吻合，实现蒸发区翅片与扇形喷嘴水雾雾型的能量耦合，即实现蒸发区翅片组的空间热量供应能力与喷嘴的扇形不均匀水雾的空间吸热能力相匹配，是高焓浴宝产业化过程中的一个重大技术问题。

中国专利公开号：102305438，公开了一种高焓浴宝，采用小功率蓄热、高强度放热，放热初期，放热功率达到电热管功率的两倍以上，升温速度快，大幅压缩了卫生间空气预热的时间；采用通风放热、给水雾化蒸发放热并行，同时提高卫生间的温度和绝对含湿量，提高空气焓值，从而提高冬季洗浴质量和舒适性；应用广泛，易于推广。但是，对上述水雾问题依然没有解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，确保高焓浴宝对卫浴空间空气有效进行升温和加湿的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，它包括基板和固定在基板上的若干翅片，每两条相邻的翅片之间设置有空气通道；基板内设置有电热管，基板侧面设置有电热管接口，其特征在于：

所述的翅片分布在基板的两面，基板的一面为蒸发区翅片组，另一面为通风区翅片组；所述的扇形喷嘴位于基板上带有蒸发区翅片组的一面，蒸发区翅片组朝向扇形喷嘴的一侧为迎风面，另一侧为背风面。

蒸发区翅片组用于蒸发水雾，通风区翅片组用于加热空气。蒸发放热区与主体通风放热区在功能上分开，有利于保持主体通风放热区翅片的洁净，不受水垢的影响，保持通风放热系数不衰减。

所述的翅片垂直固定在基板上，翅片的形状为长条形弧形曲面。曲折的翅片能充分的与水雾接触。

所述的蒸发区翅片组包括一条一号翅片和若干条二号翅片，一号翅片位于基板的中心，二号翅片位于一号翅片的两侧并互相对称分布，二号翅片的厚度从中间到两侧依次递减。

如此布局，解决了“以喷嘴为圆心的圆弧断面上，水雾的分布不均匀，中央密集，两端稀疏”的问题；使扇形喷嘴所喷出的扇形水雾完全吸热蒸发，翅片式电热板所供给的热量的空间分布，与扇形水雾雾型的空间分布相对应，实现扇形喷嘴的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场相对应，实现扇形喷嘴的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场的“能量耦合”。

本发明所述的通风区翅片组包括若干条三号翅片，三号翅片的分布密度为中间稀疏、两侧密集。

如此布局，减少了翅片式电热板主体通风区的中部区域的翅片密度和翅片放热表面积，降低了主体通风区的中部区域的翅片的放热能力，从而在电热管总发热能力确定的条件下，增加了与主体通风区相对的基板正面蒸发区中部区域的热量供给能力，有利于解决“以喷嘴为圆心的圆弧断面上，水雾的分布不均匀，中央密集，两端稀疏”的问题；也有利于实现扇形喷嘴的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场相对应，实现扇形喷嘴的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场的“能量耦合”。

本发明所述电热管的发热中心位于基板的中心。

发热管的发热中心与一号翅片位置重叠，有利于缩短热量从发热管传输到翅片外表面的路径长度，降低发热管与翅片外表面的传热温差。

本发明所述的一号翅片中间部位向两侧凸起，一号翅片的厚度从中间到两端依次递减。中间部位的凸起可以挡住扇形喷嘴直射的水雾，使水雾充分蒸发。

本发明所述每条二号翅片位于迎风面的一端直接指向扇形喷嘴，二号翅片尖部以扇形喷嘴为圆心射线状布置。可以是扇形喷嘴喷出的水雾直接均匀地进入空气通道，使水雾吸热蒸发充分。

本发明所述二号翅片位于迎风面一侧的密度小于背风面一侧的密度。有利于适当减少蒸发区迎风面翅片对扇形水雾的拦截，使更多水雾能够穿越迎风面翅片区域到达背风面翅片区，使蒸发区迎风面翅片与背风面翅片相对均衡地发挥对水雾的蒸发作用，实现蒸发区的水雾蒸发吸热中心与基板的电热管发热中心、基板的几何中心重合。

本发明所述位于基板两侧互相对称的一对二号翅片，在背风面的一侧产生分叉，形成人字形结构。蒸发区背风面两侧翅片采用人字形结构,有利于扩大蒸发区背风面翅片对空气流动的拦阻截面的有效面积，从而增加蒸发区空气流动的沿程阻力和局部阻力，降低蒸发区的空气流通量，促使风机排出的气流的主体部分通过基板反面的通风区翅片组来实现吸热升温。

本发明与现有技术相比，具有以下明显效果：结构设计合理，以扇形喷嘴喷出的水雾雾型为基础，设计电热板基板上的翅片的空间结构，包括翅片的空间布局、翅片的高度、翅片的厚度、翅片的间距，保障翅片的空间结构与扇形喷嘴的水雾雾型在能量上高度耦合，确保高焓浴宝对卫浴空间空气有效进行升温和加湿，即实现温汽并行放热，全面提升卫浴空间的温度、湿度和空气的能量密度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1基板正面的结构示意图。

图3为本发明实施例1基板反面的结构示意图。

图4为图2的左视结构示意图。

图5为本发明实施例2基板正面的结构示意图。

图6为扇形喷嘴喷出的水雾示意图。

图7为扇形喷嘴喷出的水雾颗粒分布图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

参见图1～图4，本实施例包括基板1和固定在基板1上的若干翅片，每两条相邻的翅片之间设置有空气通道2；基板1内设置有电热管，基板1侧面设置有电热管接口3。所述的翅片分布在基板1的两面，基板1的一面为蒸发区翅片组4，另一面为通风区翅片组5；所述的扇形喷嘴6位于基板1上带有蒸发区翅片组4的一面，蒸发区翅片组4朝向扇形喷嘴6的一侧为迎风面41，另一侧为背风面42。

蒸发区翅片组4用于蒸发水雾，通风区翅片组5用于加热空气。蒸发放热区与主体通风放热区在功能上分开，有利于保持主体通风放热区翅片的洁净，不受水垢的影响，保持通风放热系数不衰减。

本实施例中，所述的翅片垂直固定在基板1上，翅片的形状为长条形弧形曲面。曲折的翅片能充分的与水雾接触。

本实施例中，所述的蒸发区翅片组4包括一条一号翅片43和若干条二号翅片44，一号翅片43位于基板1的中心，二号翅片44位于一号翅片43的两侧并互相对称分布，二号翅片44的厚度从中间到两侧依次递减。

如此布局，解决了“以喷嘴为圆心的圆弧断面上，水雾的分布不均匀，中央密集，两端稀疏”的问题；使扇形喷嘴6所喷出的扇形水雾完全吸热蒸发，翅片式电热板所供给的热量的空间分布，与扇形水雾雾型的空间分布相对应，实现扇形喷嘴6的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场相对应，实现扇形喷嘴6的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场的“能量耦合”。

本实施例中，所述的通风区翅片组5包括若干条三号翅片51，三号翅片51的分布密度为中间稀疏、两侧密集。

如此布局，减少了翅片式电热板主体通风区的中部区域的翅片密度和翅片放热表面积，降低了主体通风区的中部区域的翅片的放热能力，从而在电热管总发热能力确定的条件下，增加了与主体通风区相对的基板1正面蒸发区中部区域的热量供给能力，有利于解决“以喷嘴为圆心的圆弧断面上，水雾的分布不均匀，中央密集，两端稀疏”的问题；也有利于实现扇形喷嘴6的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场相对应，实现扇形喷嘴6的水雾雾型与电热板翅片的温度场、能量场的“能量耦合”。

本实施例中，所述电热管的发热中心位于基板1的中心。

发热管的发热中心与一号翅片43位置重叠，有利于缩短热量从发热管传输到翅片外表面的路径长度，降低发热管与翅片外表面的传热温差。

本实施例中，所述的一号翅片43中间部位向两侧凸起，一号翅片43的厚度从中间到两端依次递减。

中间部位的凸起可以挡住扇形喷嘴6直射的水雾，使水雾充分蒸发。

本实施例中，所述每条二号翅片44位于迎风面41的一端直接指向扇形喷嘴6，二号翅片44尖部以扇形喷嘴6为圆心射线状布置。

可以是扇形喷嘴6喷出的水雾直接均匀地进入空气通道2，使水雾吸热蒸发充分。

本实施例中，所述二号翅片44位于迎风面41一侧的密度小于背风面42一侧的密度。

有利于适当减少蒸发区迎风面41翅片对扇形水雾的拦截，使更多水雾能够穿越迎风面41翅片区域到达背风面42翅片区，使蒸发区迎风面41翅片与背风面42翅片相对均衡地发挥对水雾的蒸发作用，实现蒸发区的水雾蒸发吸热中心与基板1的电热管发热中心、基板1的几何中心重合。

本实施例的工作原理：

扇形喷嘴6喷出粒径≤5微米的水雾7，水雾7在风机推动下流经翅片式电热板的蒸发区翅片组4，蒸发成为水蒸汽；同时，风机推动冷空气进入翅片式电热板的通风区翅片组5，加热成为热空气；水蒸汽与热空气混合后成为暖湿气流再注入卫浴空间进行取暖。

实施例2：

参见图5，本实施例与实施例1的不同之处如下：

位于基板1两侧互相对称的一对二号翅片44，在背风面42的一侧产生分叉，形成人字形结构45。蒸发区背风面42两侧翅片采用人字形结构45,有利于扩大蒸发区背风面42翅片对空气流动的拦阻截面的有效面积，从而增加蒸发区空气流动的沿程阻力和局部阻力，降低蒸发区的空气流通量，促使风机排出的气流的主体部分通过基板1反面的通风区翅片组5来实现吸热升温。

其余结构和功能与实施例1相同。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，它包括基板和固定在基板上的若干翅片，每两条相邻的翅片之间设置有空气通道；基板内设置有电热管，基板侧面设置有电热管接口，其特征在于：

所述的翅片分布在基板的两面，基板的一面为蒸发区翅片组，另一面为通风区翅片组；所述的扇形喷嘴位于基板上带有蒸发区翅片组的一面，蒸发区翅片组朝向扇形喷嘴的一侧为迎风面，另一侧为背风面；

所述的翅片垂直固定在基板上，翅片的形状为长条形弧形曲面；

所述的蒸发区翅片组包括一条一号翅片和若干条二号翅片，一号翅片位于基板的中心，二号翅片位于一号翅片的两侧并互相对称分布，二号翅片的厚度从中间到两侧依次递减。

2.根据权利要求1所述的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，其特征在于：所述的通风区翅片组包括若干条三号翅片，三号翅片的分布密度为中间稀疏、两侧密集。

3.根据权利要求1或2所述的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，其特征在于：所述电热管的发热中心位于基板的中心。

4.根据权利要求3所述的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，其特征在于：所述的一号翅片中间部位向两侧凸起，一号翅片的厚度从中间到两端依次递减。

5.根据权利要求1或4所述的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，其特征在于：所述每条二号翅片位于迎风面的一端直接指向扇形喷嘴，二号翅片尖部以扇形喷嘴为圆心射线状布置。

6.根据权利要求5所述的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，其特征在于：所述二号翅片位于迎风面一侧的密度小于背风面一侧的密度。

7.根据权利要求6所述的与扇形喷嘴水雾雾型能量耦合的翅片式电热板，其特征在于：所述位于基板两侧互相对称的一对二号翅片，在背风面的一侧产生分叉，形成人字形结构。