CN106679450A - 一种冷暖两用的散热片系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及暖通空调领域，具体公开了一种冷暖两用的散热片系统，包括多孔介质散热单元、金属散热单元和冷凝水收集装置。多孔介质散热单元设置直接面对室内内环境和人体，金属散热单元设置于多孔介质散热单元与墙体之间，冷凝水收集装置设置在多孔介质散热单元和/或金属散热单元下部。在制冷工况下，多孔介质散热单元上冷凝水被多孔介质散热单元本体吸收，金属散热单元上冷凝水由重力驱动坠入冷凝水收集装置并进一步排走。本发明克服了现有技术中的冷凝水问题，同时不降低散热片的传热效率，还可自动调节室内湿度。

Description

一种冷暖两用的散热片系统

技术领域

本发明涉及暖通空调领域，尤其涉及一种冷暖两用的散热片系统。

背景技术

室内用散热片又叫暖气片，是一种常见的建筑用取暖装置。散热片根据材质不同可以分为铸铁散热片、钢制散热片、铜铝复合散热片；根据形状不同可以分为柱式、板式、翅片式等等。散热片由于节能、对室内湿度影响小、安装方便等因素，在冬季制暖方面具有广泛的应用。

但是，现有的散热片只能用于冬季供暖。在夏季时，当制冷设备附近空气温度低于露点温度时，空气中的水蒸气会在制冷设备表面冷凝形成冷凝水，冷凝水会影响散热片表面传热效率，也会引起发霉，影响室内环境。散热片夏季制冷的另外一个重要制约因素是供水温差导致的效率偏低问题。在冬季制暖时，环境温度和供水温度之间可以达到40-60℃，而夏季制冷时，制冷剂一般温度为7℃左右，室内环境温度如果以25℃计算，环境温度和供水温度之间温差只有18℃左右，较小的温差要求散热片具有更高的散热效率。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种冷暖两用的散热片系统，以达到克服现有技术中的凝结水问题，同时提高散热片的散热能力。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种冷暖两用的散热片系统，包括多孔介质散热单元、金属散热单元和冷凝水收集装置，其特征在于：所述多孔介质散热单元设置在室内墙体上，所述金属散热单元设置在所述多孔介质散热单元和所述室内墙体之间，所述冷凝水收集装置设置在所述金属散热单元和/或所述多孔介质散热单元下部，所述金属散热单元的材料是金属，所述多孔介质散热单元的材料是多孔介质。

进一步地，所述多孔介质散热单元本体的多孔介质应选择具有高导热性、高吸湿性，并且具有一定的结构强度的材料，可选用的材料包括烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、混凝土、氧化锆陶瓷、硅化物、金属泡沫和岩石类中的一种或多种，以及其他具有上述多孔介质性能的新型材料。

进一步地，所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述多孔介质散热单元内设置有传热管，所述传热管材料优选为铜。

进一步地，所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述传热管截面设置为圆形、方形、椭圆形、三角形和梯形中的一种，轴向设置为直线、U型、S型和同心圆中的一种。

进一步地，所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述金属散热单元设置为板翅式换单元和管翅式换热单元中的一种。

进一步地，所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述金属散热单元材料设置为铸铁、铝、铜、钢中的一种或多种，优选为铜铝复合，即传热管或传热板设置为铜，翅片设置为铝。

进一步地，所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述板翅式换单元或管翅式换热单元表面涂覆疏水性涂层，增加冷凝水液滴与金属表面的接触角。

进一步地，所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述多孔介质散热单元上连接有水管及控制阀门。

本发明具有如下有益效果：

本发明在夏季制冷时，空气中的水蒸气能直接凝结在多孔介质散热单元上，并被多孔介质散热单元的多孔介质吸收，金属散热单元上冷凝水由重力驱动坠入冷凝水收集装置并进一步排走，这样散热片可以在冬季和夏季都能使用，而且具有很高的散热效率。此外该散热片系统冬夏季都能自动调节室内湿度，有效提高室内的舒适性。

附图说明

图1是本发明的散热片系统示意图；

图2(a)是多孔介质散热单元示意图；

图2(b)是多孔介质散热单元横截面图；

图2(c)是多孔介质散热单元另一实例的横截面图；

图3(a)是采用管翅式换热单元的金属散热单元示意图；

图3(b)是采用管翅式换热单元的金属散热单元横截面图；

图4(a)是采用板翅式换单元的金属散热单元示意图；

图4(b)是采用板翅式换单元的金属散热单元横截面图；

图5是带有多个金属散热单元的散热片系统示意图；

图6是多孔介质散热单元上带有加湿水管和控制阀的散热片系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

附图1所示为本发明的一种冷暖两用的散热片系统示意图。如图所示，本发明的散热片系统固定在室内墙体上。本发明的散热片系统包括多孔介质散热单元10、金属散热单元11、冷凝水收集装置12以及散热单元之间的连接体13。散热片系统竖向的固定在室内墙体上，其中多孔介质散热单元10设置在相对远离墙体处，并直接面对室内环境和人体；金属散热单元11设置在墙体和多孔介质散热单元10之间。冷凝水收集装置12设置在金属散热单元11的下方，根据使用环境和设计的不同，冷凝水收集装置12也可以同时设置在多孔介质散热单元10的下方。冷凝水收集装置12上设置排水口，以便利用重力进一步排走冷凝水。

多孔介质散热单元10和金属散热单元11内都设置有传热管道或传热通道，传热管道或传热通道与冷源、热源通过管道系统连接，管道系统将传热工质导入散热单元10、11内，并进一步将冷、热能量传递给室内环境和人体。多孔介质散热单元10和金属散热单元11传热管道或传热通道内的传热工质可以包括空调系统制冷剂，即氟利昂及其环保型替代物如R22、R417A、R134A、CO₂等等，也可以是水、空气或其它流体。在制暖工况下，本发明的散热片系统与常规的散热片功能一致。在制冷工况下，如果散热片附近的空气温度低于空气露点温度，空气中的水蒸气就会在散热片上冷凝形成冷凝水。在多孔介质散热单元10上的冷凝水会立刻被多孔介质吸收，使面对用户的表面上看不到冷凝水；在金属散热单元11上的冷凝水则由重力驱动坠入冷凝水收集装置12，并进一步通过排水口排放。

图2(a)-(b)为多孔介质散热单元10的结构示意图。如图所示，多孔介质散热单元10的本体由多孔介质材料22组成，内部包含有传热管道21，传热管道21与多孔介质材料22紧密接触。传热管道21内流动有传热工质，传热工质将冷、热能量由多孔介质材料22传递给室内环境。传热管道21的截面形状可以根据需要灵活设计，包括但不限于圆形、椭圆形、方形、梯形、三角形、多边形等；轴向形状也可以根据需要灵活设计，包括直线型、S形、U型、同心圆状等。传热管道21的数量、间距、分布可以根据需要灵活设计。传热管道21可以如图2(a)所示为一个连通管道，也可以采用普通暖气片的形式，通过进出口母管并联。传热管道21的材质可以为无机材料PVC、PEC，也可以为金属材料如铁、钢、铝、铜，优选为铜。

多孔介质材料22所选用的多孔介质应具备高导热性、高渗透率以及恰当的孔隙率。可选用的多孔介质包括但不限于烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、混凝土、氧化锆陶瓷、硅化物、金属泡沫和岩石类等中的一种或多种，以及其他具有上述多孔介质性能的新型材料。优选为硅化合物，如二氧化硅、沸石、多孔质玻璃、磷灰石、硅藻土、高岭石、海泡石、水铝英石、伊毛缟石、活性白土、二氧化硅-氧化铝复合氧化物、二氧化硅-二氧化钛复合氧化物、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化铝复合氧化物、二氧化硅-二氧化钛复合氧化物、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化镁、二氧化硅-氧化镧、二氧化硅-氧化钡、二氧化硅-氧化锶等复合金属氧化物等。其中作为硅化合物优选二氧化硅、海泡石、沸石等。也可以采用上述材料的一种或多种的组合。

如图2(C)所示，为进一步提高多孔介质散热单元10的散热效率，可以在各传热管道21上焊接一个或多个翅片23。翅片23的根部通过焊接固定于传热管21上，翅片23顶部靠近金属散热单元11。此时，冷凝水收集装置12延伸至翅片23下部，用于收集在制冷工况下翅片23上的冷凝水。翅片23增加了传热管21的传热面积，促进了传热管21内传热工质与室内空气的能量交换。翅片23的形式可以进一步优化，如采用波纹状、锯齿状等形式，或者将翅片23顶部用金属板相互焊接，以进一步增加传热面积。

如图3(a)-(b)所示，金属散热单元11可以采用管翅式换热单元。如图所示，管翅式换热单元包括传热管30和翅片31。为增加换热能力，可以采用多种形式的翅片，如波纹翅片、锯齿状翅片、错列式翅片等。传热管30可以与翅片31平行分布，也可以垂直分布。此外，传热管30可以为单根连通管道，也可以通过进出口母管并联。

如图4(a)-(b)所示，金属散热单元11可以采用板翅式换单元。如图所示，板翅式换单元包括传热通道40和翅片42。传热板内设置有折流板41,折流板41将整个传热板通道分隔为多个传热通道40。为增加换热能力，可以采用多种形式的翅片，如波纹翅片、锯齿状翅片、错列式翅片等。传热通道40可以串联成一个流动通道，也可以通过进出口母管并联。

金属散热单元11的材料可以为铸铁、钢、铝、铜，优选为铜铝复合材料，即传热管/传热通道为铜，翅片为铝。

为促进冷凝水向冷凝水收集装置12移动，在金属散热单元11的传热管/传热通道以及翅片表面涂覆疏水性涂层，以增加冷凝水液滴在金属表面的接触角。目前学术界和工业界对控制固体表面的润湿性已经开展广泛的应用和研究，主要的技术手段已经比较成熟，主要有降低表面能和控制表面粗糙度两类方法。具有耐氧化和低表面能等优点的有机硅、有机氟等是制备超水自清洁表面的常用物质，具体如硅树脂、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅氟改性聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚苯乙烯。此外，对金属表面可以通过打磨、铝阳极氧化形成氧化铝膜等物理方式形成具有疏水性的表面。

以下是本发明的另一实例

如图5所示，当使用散热片的室内空间充足时，可以在多孔介质散热单元10和墙体之间可以设置多个金属散热单元11，以进一步提高散热片系统的散热能力。其他方面与上述实例一致。

以下是本发明的另一实例

如图6所示，在多孔介质散热单元10上可以连接水管及控制阀门60。在冬季制暖时，调节连接水管阀门60，缓慢向多孔介质散热单元10的多孔介质材料22滴入水，并进一步向室内环境蒸发，由此调节室内湿度，提高室内环境舒适度。其他方面与上述实例一致。

对于本领域的技术人员而言，可根据以上描述的技术方案及构思，进一步如改变板翅式或管翅式换热单元翅片形式，改变金属散热单元和多孔介质散热单元传热管进出口母管形式等，以增加换热能力、降低流动阻力，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冷暖两用的散热片系统，包括多孔介质散热单元、金属散热单元和冷凝水收集装置，其特征在于：所述多孔介质散热单元设置在室内墙体上，所述金属散热单元设置在所述多孔介质散热单元和所述室内墙体之间，所述冷凝水收集装置设置在所述金属散热单元和/或所述多孔介质散热单元下部，所述金属散热单元的材料是金属，所述多孔介质散热单元的材料是多孔介质。

2.根据权利要求1所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述多孔介质材料为烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、混凝土、氧化锆陶瓷、硅化物、金属泡沫和岩石中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述多孔介质散热单元内设置有传热管。

4.根据权利要求3所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述传热管材料优选为铜。

5.根据权利要求3所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述传热管截面设置为圆形、方形、椭圆形、三角形和梯形中的一种，轴向设置为直线、U型、S型和同心圆中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述金属散热单元设置为板翅式换单元或管翅式换热单元。

7.根据权利要求6所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述金属散热单元材料设置为铸铁、铝、铜和钢中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：金属散热单元材料优选为传热管和传热板设置为铜，翅片设置为铝。

9.根据权利要求1所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述金属散热单元表面涂覆疏水性涂层。

10.根据权利要求1所述的一种冷暖两用的散热片系统，其特征在于：所述多孔介质散热单元上连接有水管及控制阀门。