CN106225513A - 一种热交换器组件 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器组件，包括铜管、进出水端、散热翅片、轮廓散热片；进出水端与铜管连接，散热翅片和轮廓散热片均开设铜管的穿孔，其中轮廓散热片是横截面为连续折叠的准方波或三角形，且准方波或三角形的角部在保持准方波或三角外平面为水平面时具有均匀旁凸，相邻的旁凸部位接触或留有窄缝，散热翅片在轮廓散热片内均匀分布；轮廓散热片的厚度在0.35‑1.5mm，轮廓散热片准方波或三角外平面同时作为散热器的外平面，散热翅片在轮廓散热片准方波或三角轮廓内。

Description

一种热交换器组件
技术领域
本发明涉及加大传热面积结构具有半强制散热的热交换设备，尤其是一种高效散热暖气片及暖气片组件。
背景技术
冬季我国住宅、商场、酒店等室内供热系统一般会采用暖气片，尤其是在北方地区，暖气片成为过冬必备的家具生活用品。目前常用的暖气片或其他散热单元体积大，并且要求安装在墙面上，成本高，占用空间大，并影响其他设施的摆放。另外，现有暖气片多采用柱状结构，散热面积小，散热效率较低。钢散热暖气片成本稍低，但加工成本其实不低，铜热交换器组件总体散热热效果好，但成本高。
为了保证首都冬季空气的洁净，电采暖尤其是热泵提供热水是优先考虑的鼓励政策，但电采暖尤其是热泵采暖对散热暖气片的要求更高，这是由于冬季热泵的采暖时热泵的热水输出到60℃已经是极优秀的指标，因此散热暖气片的面积更高，甚至需要强制散热，否则会大大影响到散热效果，因此冬季热泵采暖时的较低温的热源需要有更合适的热交换器组件尤其是散热暖气片及组件。热交换器组件也可以用于冷量的传递。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有家用热交换器(暖气片)结构存在的上述缺陷，提出了一种高效散热暖气片及暖气片组件，提供一种较低温热源需要有更合适的热交换器组件。其体积结构简明，采用自然形成的无需要能源的半强迫对流式结构，成本低，安装和维护方便，散热效率高。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种热交换器组件，包括铜管、进出水端、散热翅片、轮廓散热片；进出水端与铜管连接，散热翅片和轮廓散热片均开设铜管的穿孔，其中轮廓散热片是横截面为连续折叠的准方波或三角形，且准方波或三角形的角部在保持准方波或三角外平面为水平面时具有均匀外凸(旁凸)，相邻的旁凸部位接触或留有窄缝，散热翅片在轮廓散热片内均匀分布；轮廓散热片的厚度在0.35-1.5mm，轮廓散热片准方波或三角外平面同时作为散热器的外平面，散热翅片在轮廓散热片准方波或三角轮廓内。
所述轮廓散热片的厚度为0.5-1.2mm。
所述铜管的壁厚为0.5-1.5mm。
所述散热翅片的横截面形状采用直线形、水波纹形或者锯齿形。
所述轮廓散热片在散热暖气片及组件长度方向的两端设有平板(均为铝板)。
所述散热翅片的横截面形状可以采用直线形、水波纹形或者锯齿形，也可以采用其他形状。其增加了暖气片与外部的换热介质之间的接触面积，提高了暖气片的散热效率；同时提高了散热翅片的强度。
所述散热翅片的厚度为0.1-0.4mm，各相邻散热翅片之间的距离为1-30mm。散热翅片厚度以及散热翅片片距数值的选取，需要根据实际使用环境的需要来确定。
本发明散热翅片和轮廓散热片的上端，设有均匀的矩形格栅，矩形的长宽尺寸均为1-12cm之间，矩形孔结构利于散热。
所述散热翅片的横截面形状采用直线形、水波纹形或者锯齿形。
进一步，散热翅片和轮廓散热片的上端，更好的是，均匀的矩形格栅矩形的长宽尺寸均为1-6cm之间。矩形格栅的方格高度最好达到15-35mm以上，有助于达到类烟囱孔结构的效能。
具有散热翅片和轮廓散热片的下端，设有下大上小的风罩结构。
进一步的，在矩形格栅上端设有抽风罩。
铜管为一根或并联的若干根，热交换器组件的进出水端同一端时铜管起码有一个U型的弯曲的铜管，进出水端不同端时铜管起码有一个S形弯曲的铜管；一根铜管是口径与进出水端的口径相近，且为矩形螺旋状。
进出水端采用注塑并接器并联铜管。铜管为2根至30根直铜管，并联后进出水端采用注塑并接器连接直铜管与进出水管。
本发明使整个散热暖气片具有抽风功能，即形成半强制的风循环结构。
本发明的有益效果是：轮廓散热片的旁凸形成最好的整体性，以均匀形成烟囱抽风的半强制对流效果，(1)所述的暖气片组件体积小，散热面积是相同体积暖气片的三倍以上，可安装于室内墙壁、踢脚线、或者其它狭小的空间，只要下端留有适当空隙作为抽风口；(2)散热效率高，单位体积下的暖气片散热效率远优于现有产品，散热量达到几倍以上，降低了取暖成本，在与现有暖气片相同对比条件下，本发明轻易达到5-6平米表面积的产品，可以在45-48℃水温的条件下轻易使房间的温度达到18℃；(3)结构极为简单，加工成本远低于现有的钢制或铝制产品，材料费也便宜，质轻高效，具有良好的外形(外形与功能性散热的结合效果更好)，便于安装和维护。
附图说明
图1是本发明的主视透视图；
图2是本发明的俯视图1的剖视结构示意图；
图3是本发明的俯视图1矩形格栅图；
图4是引风罩视图；
图5是图1外观视图；
图6是图5中加上S形铜管的示意图；
图7中A、B分别是两种注塑并接器(2根与4根并联，更好为8根并联)的结构示意图；
图8中A、B、C分别是轮廓散热片横截面为连续折叠的准方波或三角形、准方波或三角形的角部凸出的三种形状结构示意图，A凸出矩形状，B凸出梯形状，C凸出了一扇形。
图9为轮廓散热片横截面为连续折叠的三角形，也能满足本发明的要求。
图10为图9的轮廓散热片横截面为连续折叠的三角形的立体图。
图中：1轮廓散热片，1-1是轮廓散热片的外平面，1-2是轮廓散热片的横截面为连续折叠的准方波或三角形、准方波或三角形的角部凸出一45度角(可为20-75度)结构，1-3端面铝板；2散热翅片；3铜管；3-1注塑并接器；4轮廓散热片形成的通风管；5矩形格栅、5-1格栅板；6为引风罩；另有连接管(即集水、分水管)接出。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1如图1-10所示，一种热交换器组件，包括铜管，散热翅片，轮廓散热片，铜管为通水热水管，散热翅片和轮廓散热片均开设铜管穿孔，其中轮廓散热片是横截面为连续折叠的准方波或三角形，但准方波或三角形的角部在保持准方波外平面为水平形时均匀外凸，散热翅片在轮廓散热片内均匀分布；轮廓散热片1的厚度在0.35-1.5mm,更好的厚度为0.5-1.0mm，同时作为散热器的外平面，散热翅片和轮廓散热片其中，所述轮廓散热片在散热暖气片及组件长度方向的两端设有平板(均为铝板)，最好仍是轮廓散热片的一体化板折角成形。1-2是轮廓散热片的横截面为连续折叠的准方波或三角形、准方波或三角形的角部旁凸出20-75度(直线的角、梯形角或圆弧线形成的)角结构(一45度角)或凸出矩形；相邻的45度(20-75度)角结构可以闭合或留有窄缝，以闭合为好，形成一个个并排的烟筒，凸出一45度角的结构也可以变化。闭合后形成的准矩形，如图2所示。角部均匀旁凸的形状如图8A-C，分别是图8A凸出矩形状，8B凸出梯形状，8C凸出了一扇形。其中轮廓散热片是横截面为连续折叠的准方波形在穿过铜管时具有更好的金属热抵触，孔与铜管的尺寸匹配，且穿过铜管时具有尺寸的变形效应(热传递效果更好)。散热翅片与铜管可以通过胀管的方式进行热接触。横截面为连续折叠的三角形时可以少二道折叠缝，但形状上形成半强制对流的气流的效果略差。
准方波或三角形的角部在保持准方波或三角外平面为水平面时具有均匀外凸(旁凸)。
本发明中，所述铜管的壁厚为0.45-1.2mm。0.8mm更为常用。所述散热翅片的横截面形状可以采用直线形、水波纹形或者锯齿形，也可以采用其他形状。其增加了暖气片与外部的换热介质之间的接触面积，提高了暖气片的散热效率；同时提高了散热翅片的强度。散热翅片亦穿铜管，在轮廓散热片是横截面为连续折叠的准方波或三角形的空间内。
所述散热翅片的厚度为0.1-0.4mm，各相邻散热翅片之间的距离为2-10mm。散热翅片厚度以及散热翅片片距数值的选取，需要根据实际使用环境的需要来确定。
本发明还散热翅片和轮廓散热片的上端，设有均匀的矩形格栅，矩形的长宽尺寸均为1-6cm之间，矩形孔结构利于散热。
具有散热翅片和轮廓散热片的下端，设有下大上小的引风罩结构，使整个散热暖气片具有抽风功能，即形成半强制的风循环结构。引风罩为注塑制备，高度为5-15cm,具有喇叭口形为好。铜管为通水热水管，可以为并联的若干根，进出水同一端用包括U型管，不同端用钖S形管，或一根口径足够大铀管时呈矩形螺旋状管。
因采用了注塑并接器，更好的方案是尤其是并联4-12根直铜管，热交换器组件更容易装配。只要直铜管直插在轮廓散热片与散热翅片预设孔内。装好后再用热融方法将铜管(如感应加热)与注塑并接器连接，而且采用PVC、增强PE甚至聚苯硫醚或尼龙制备的注塑并接器，可以保证耐温良好，由于本发明用于较低水温的暖气片组件，对材料的热性能较低，但降低了成本。
所述的暖气片组件中，进出水端采用注塑并接器通过其螺纹接头或水管接头连接外部的水循环系统(水管)，所述铜管的1壁厚为0.8mm为比较标准的结构。
所述铜管与散热翅片等均呈胀压一体式结构，可没有焊点和虚焊，减小了热阻，增大了暖气片的散热效率。但也能采用其它方式，如真空焊、导热胶等。但综合效果以胀管一体式为好。
热交换器(暖气片)的整体尺寸的范围与最佳范围：每个单元长35-100cm，宽7-20cm,高20cm以上。长35-100cm，宽10-20cm,高20cm。尤其是每个单元长45-60cm，宽8-12cm,高40cm，轮廓散热片制备成6-18个准方波，(三角形则为4-16个)，每个准方波内放置散热翅片，更好的是轮廓散热片的厚度为0.4-0.6mm,翅片厚度为0.1-0.15mm更好。轮廓散热片的面积为1.5-2.3平方米，翅片的表面积为3平方米，共为5平方米。15cm的宽度则表面积达到7.5平方米。散热翅片较薄，可以是连续折叠成任意形状的，单片排列亦可以压制成波浪、三角或任意形状，主要为了增加散热面积，轮廓散热片保证了整个产品的整体性和外观效果，均匀形成一个个烟囱。
关于铜管：DN15(4分管)、DN20(6分管)、DN25(1寸管)、Φ25×1/2外径是25。实际对应的公称直径是DN20(也就是人们常说的6分管)；而一英寸＝25.4mm；4分管的内径就是25.4/2＝12.7mm截面积为126MM2，而这就是通常所说的DN15水管的内径。
6分管的内径就是25.4*0.75＝19.05mm，截面积229MM2；铜管直径，6-6.5mm内径截面积为28.26MM2MM 4根管子；直径7-7.5mm，内径截面积40.7MM2；直径8mm，内径截面积50.4MM2 4四根。采用空调铜管：直径为6.35MM，壁厚为：0.8mm一米重量为0.124公斤，直径为9.53，壁厚为0.8MM一米重量为0.195公斤，直径为12.7MM，壁厚为：0.8MM一米重量为0.266公斤；50片翅片时，50片*50*12*0.01cm3,约6平方米表面积，重1.1KG；轮廓散热片，35片*50*14*0.07cm3,5平方米表面积,重4.6KG。进出水端采用注塑并接器3-1并联接2-12根铜管。尤其是4根，或双排4根(共8根铜管)，这样可以平衡水量和热量。采用铜管1.5KG，总散热面积达到11平方米，总重7KG。轮廓散热片与散热翅片均可进行表面处理，还可以减少散热翅片与轮廓散热片的用量。如采用16根并联的铜管则可以将暖气片的高度制备达1米以上；采用S或一个或多个U的铜管亦可,但穿制轮廓散热片或翅片的难度大。
多根并联的直管需要多只管道并联器，散热量更大，但成本略高。需要并联器件，也可以是自下至上多根S形铜管(如4-20根)成叠层排列。
本发明每平方米表面积的材料成本只需要30元左右甚至更低,且加工成本亦极低。比较现有市场的灰铸铁TZY3-5-8型650型散热片,单价在55元/片左右,散热面积只是0.195平方米/片,散热量是116W。灰铸铁散热片2平方米的面积价格达到350元以上。本发明的性价比高下立判，本发明热交换器(暖气片)的正面可以进行装饰静电喷涂(涂塑)，铝的阳极氧化装饰等。内面完全不需要，还可增大散热效果。
整体固定时可以加上下加一至三道箍将轮廓散热片与散热翅片主要是轮廓散热片固定牢固。或栅格片与轮廓散热片或轮廓散热片的叠缝铝铝焊接若干关节点使整体性提高。此外，热交换器组件的背面装有安装一对支架，通过膨胀螺钉固定在墙体。本发明可以制备宽度只有5cm左右的制品，半强制抽风加上大的表面积，可以使本发明配合热泵的冬季低温产出水的工况(即使45℃出水仍可本发明提高室温具备良好的效果，室温达到14℃以上)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种热交换器组件，其特征是包括铜管、进出水端、散热翅片、轮廓散热片；进出水端与铜管连接，散热翅片和轮廓散热片均开设铜管的穿孔，其中轮廓散热片是横截面为连续折叠的准方波或三角形，且准方波或三角形的角部在保持准方波或三角外平面为水平面时具有均匀旁凸，相邻的旁凸部位接触或留有窄缝，散热翅片在轮廓散热片内均匀分布；轮廓散热片的厚度在0.35-1.5mm，轮廓散热片准方波或三角外平面同时作为散热器的外平面，散热翅片在轮廓散热片准方波或三角轮廓内。
2.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征是轮廓散热片的厚度为 0.5-1.2mm。
3.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征是所述铜管的壁厚为0.5-1.5 mm。
4.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征是所述散热翅片的横截面形状采用直线形、水波纹形或者锯齿形。
5.根据权利要求4所述的热交换器组件，其特征是所述散热翅片的厚度为 0.1-0.4mm，各相邻散热翅片之间的距离为1-30mm。
6.根据权利要求2所述的热交换器组件，其特征是散热翅片和轮廓散热片的上端，设有均匀的矩形格栅，矩形的长宽尺寸均为1-12cm之间，矩形孔结构利于散热。
7.根据权利要求2或6所述的热交换器组件，其特征是具有散热翅片和轮廓散热片的下端，设有下大上小的风罩结构。
8.根据权利要求7所述的热交换器组件，其特征是矩形格栅上端设有抽风罩。
9.根据权利要求7所述的热交换器组件，其特征是铜管为一根或并联的若干根，铜管为2根至30直铜管，并联后进出水端采用注塑并接器连接直铜管与进出水管连接；或铜管起码有一个U 型的弯曲的铜管或S形弯曲的铜管。
10.根据权利要求1所述的热交换器组件，其特征是轮廓散热片的横截面为连续折叠的准方波或三角形、准方波或三角形的角部旁凸出20-75度角结构或凸出矩形，且为直线的角、梯形角或圆弧线形成的角。
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