CN106958900A - 一种强化对流式毛细管网辐射板及其换热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化对流式毛细管网辐射板，包括辐射底板、盖板、毛细管网、回风口、风机、肋片以及送风结构；毛细管网包括进水管、回水管以及连通进水管与回水管的换热毛细管；换热毛细管包括相互连通的上层毛细管与下层毛细管，上层毛细管与进水管连通，下层毛细管与回水管连通；毛细管网设置在辐射底板与盖板所形成的对流空腔内，上层毛细管垂直穿过肋片；所述下层毛细管紧贴辐射底板上表面。本发明将辐射换热与强化对流换热结合，从而避免在供冷时辐射板吸收过多冷量而出现温度过低引起的结露；对流换热还对辐射换热起到补偿作用，提高辐射换热的换热效率和热响应速度。本发明还公开了对应的换热方法，辐射换热和强化对流换热同时进行。

Description

一种强化对流式毛细管网辐射板及其换热方法

技术领域

本发明涉及辐射供冷供暖末端技术领域，具体涉及一种强化对流式毛细管网辐射板及其换热处理方法。

背景技术

随着社会经济地发展，人们对室内舒适度的要求不断提高，对于传统空调，存在着温湿度耦合带来的损失、对流吹风感、噪声等等问题；对于地板采暖，存在着热响应慢、热泵机组冷凝温度高、能效低等问题。毛细管网空调系统是基于温湿度独立控制技术和长波辐射原理。具有室内温度分布均匀，换热能量利用率高，无吹风感，噪音低，舒适度好等特点，并且其换热介质还可以采用可再生能源作为换热能来源，有利于节能减排、环保和提升建筑物空调能效品质。

现有技术中的毛细管网空调技术是向毛细管网内通入载冷剂（冷水）或制热剂（热水）来通过辐射板或抹灰层与室内空气进行辐射换热，从而调节室内温度。在湿度大时，若载冷剂的温度过低会造成辐射板或抹灰层的制冷面结露的问题，若是通过提高载冷剂温度来解决结露的问题，又会存在热响应慢的问题。目前，毛细管网辐射板依靠空气自然对流与室内空气进行换热，换热效率低，热响应较慢。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种强化对流式毛细管网辐射板，在减少结露现象时，同时提高换热效率和热响应速度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种强化对流式毛细管网辐射板，包括辐射底板、盖板、毛细管网、回风口以及送风结构；所述毛细管网包括进水管、回水管以及连通进水管与回水管的换热毛细管；所述换热毛细管包括相互连通的上层毛细管与下层毛细管，上层毛细管与进水管连通，下层毛细管与回水管连通；所述毛细管网设置在辐射底板与盖板所形成的对流空腔内，对流空腔内还间隔设有带过孔的肋片，所述上层毛细管垂直穿过所述肋片；所述下层毛细管紧贴辐射底板上表面；所述回风口设置在肋片的一端，相邻肋片之间设有位于回风口内侧的风机。

上述技术方案中，载冷剂通过毛细管网的上层毛细管与肋片进行换热后，流入下层毛细管，再通过下层毛细管与辐射底板进行换热，载冷剂在下层毛细管的温度比上层毛细管的温度要高，这样就能保证辐射底板的温度不会过低，从而避免辐射底板外表面结露，同时，由于下层毛细管紧贴辐射底板，隔绝了空气，能够避免下层毛细管下表面结露，并且大大降低了下层毛细管与辐射板的换热热阻，提高了下层毛细管与辐射底板的换热效率；并且，上层毛细管由于向肋片传递了冷量，上层毛细管壁的温度得到提高，同时由于在肋片作用下，毛细管网增大了换热面积，提高了换热效率，从而使得在风机作用下进入辐射板对流空腔内的空气能够快速降温，这样，上层毛细管壁温度上升、对流空腔内的空气温度下降，使得空气与上层毛细管壁的温差减小，从而减少上层毛细管结露现象。

由于毛细管网分为上下两层，上层毛细管的温度比下层毛细管较低（供冷时）/较高（供热时），能够向肋片辐射较多冷量/热量，并且在风机强化对流的作用下，肋片通过对流换热的方式向空气传递冷量/热量，这样就大大提高了能源利用效率。上述技术方案是将辐射板的辐射换热与强化对流换热相结合，与单一的辐射换热相比，能够大大提高辐射板的热响应速度（向室内供冷或供热的速度统称为热响应速度），并同时减少结露现象，提高能源利用率。

优选的，所述肋片下边缘与辐射底板之间留有对流间隙。这样，肋片不与辐射底板接触，在供冷时，肋片的冷量较少向辐射底板传递，从而进一步避免辐射底板温度过低而引起结露。

优选的，上层毛细管与下层毛细管在铅锤面上形成蛇形绕旋形状；上层毛细管与下层毛细管在水平面上形成各自的蛇形绕旋形状。这样，增大了换热毛细管长度，使得换热时间延长，换热更加充分，提高冷量或热量的利用率，并且减小了供回水流量，能够减小主机及动力设备能耗。

优选的，所述辐射底板上表面对应于下层毛细管的位置设有凹槽，下层毛细管置于凹槽内并被凹槽紧密包合。这样，能够增大下层毛细管与辐射底面的换热面积，还能提高下层毛细管的防结露性能。

优选的，所述辐射板上表面对应于回水管的位置设有将回水管紧密包合的凹槽。这样，能够避免回水管下表面与空气接触，避免回水管结露。

优选的，所述肋片下边缘贴合在辐射底板上表面。这样，肋片能够直接向辐射底板传递冷量或热量，使得辐射底板的热响应速度提高。

优选的，所述送风结构为若干均布在辐射底板上的出风孔。这样，使得送风气流更加均匀，降低辐射板的吹风感。

优选的，所述盖板包括保温层，所述保温层内表面贴合有反射层。这样，保温层能使得冷量或热量集中在辐射板内，反射层使将热量或冷量向辐射底板反射，使得辐射底板获得更多的冷量或热量，从而提高辐射板的热响应速度。

综上所述，本发明的强化对流式毛细管网辐射板通过辐射换热与强化对流换热的结合，避免将毛细管网中的冷量或者热量全部传递给辐射板，而是分别由辐射换热和对流换热进行冷量或热量的输出，从而避免在供冷时辐射板吸收过多冷量而出现温度过低引起的结露；对流换热还对辐射换热起到补偿作用，提高辐射换热的换热效率和热响应速度。

相应的，本发明还提供了采用上述强化对流式毛细管网辐射板进行换热的方法，用于对室内空气进行降温或升温。为此，本发明采用如下技术方案：

用于对室内空气进行降温，将辐射板贴顶吊装或悬空吊装，其特征在于：辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管通入冷水，冷水沿着毛细管网流动，在流动过程中，冷水首先将冷量传递给上层毛细管，上层毛细管将冷量传递给肋片，冷水流至下层毛细管后从回水管流出，冷水通过下层毛细管将冷量传递给辐射底板，辐射底板向室内空气辐射冷量，辐射底板外表面周围的空气温度下降，变成冷空气，冷空气下降引起室内空气自热对流，不断通入向供水管内通入冷水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气降温；

强化对流换热过程为：在向供水管通入冷水时，同时启动风机，室内热空气从风道进入对流空腔内，热空气与肋片、毛细管网以及辐射底板进行换热，热空气吸收冷量后变成冷空气从送风结构送出，与辐射底板外表周围的冷空气一起下降引起室内空气自然对流，室内热空气上升并在风机的作用下进入对流空腔内被降温成冷空气，如此循环，使得室内热空气在被辐射底板辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。

用于对室内空气进行升温，将辐射板贴壁安装，辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管通入热水，热水沿着毛细管网流动，在流动过程中，热水首先将热量传递给上层毛细管，上层毛细管将热量传递给肋片，热水流至下层毛细管后从回水管流出，热水通过下层毛细管将热量传递给辐射底板，辐射底板向室内空气辐射热量，辐射底板外表面周围的空气温度上升降，变成热空气，热空气上升，引起空气自然对流，不断向供水管内通入热水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气升温；

强化对流换热过程为：在向供水管通入热水时，同时启动风机，室内冷空气从风道进入对流空腔内，冷空气与肋片、毛细管网以及辐射底板进行换热，冷空气吸收热量后变成热空气从送风结构送出，与辐射底板外表周围的热空气一起上升引起室内空气自然对流，室内冷空气在风机的作用下进入对流空腔内被升温成热空气，如此循环，使得室内冷空气在被辐射底板辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1中强化对流式毛细管网辐射板的结构仰视示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式1

如图1至图3所示，一种强化对流式毛细管网辐射板，包括辐射底板9、盖板、毛细管网、回风口1以及送风结构；所述毛细管网包括进水管2、回水管5以及连通进水管2与回水5管的换热毛细管；所述换热毛细管包括相互连通的上层毛细管与下层毛细管，上层毛细管与进水管2连通，下层毛细管与回水管5连通；所述毛细管网设置在辐射底板9与盖板所形成的对流空腔内10，对流空腔内10还间隔设有带过孔的肋片4，所述上层毛细管垂直穿过所述肋片4；所述下层毛细管紧贴辐射底板9上表面；所述回风口1设置在肋片4的一端，相邻肋片4之间设有位于回风口1内侧(回风口1的内侧是指朝向对流空腔内的一侧)的风机8。

上述技术方案中，载冷剂通过毛细管网的上层毛细管与肋片4进行换热后，流入下层毛细管，再通过下层毛细管与辐射底板9进行换热，载冷剂在下层毛细管的温度比上层毛细管的温度要高，这样就能保证辐射底板9的温度不会过低，从而避免辐射底板9外表面结露，同时，由于下层毛细管紧贴辐射底板9，隔绝了空气，能够避免下层毛细管下表面结露，并且大大降低了下层毛细管与辐射底板9的换热热阻，提高了下层毛细管与辐射底板9的换热效率；并且，上层毛细管由于向肋片4传递了冷量，上层毛细管壁的温度得到提高，同时由于在肋片4作用下，毛细管网增大了换热面积，提高了换热效率，从而使得在风机8作用下进入辐射板的对流空腔10内的空气能够快速降温，这样，上层毛细管壁温度上升、对流空腔10内的空气温度下降，使得空气与上层毛细管壁的温差减小，从而减少上层毛细管结露现象。

由于毛细管网分为上下两层，上层毛细管的温度比下层毛细管较低（供冷时）/较高（供热时），能够向肋片4辐射较多冷量/热量，并且在风机8强化对流的作用下，肋片4通过对流换热的方式向空气传递冷量/热量，这样就大大提高了能源利用效率。上述技术方案是将辐射板的辐射换热与强化对流换热相结合，与单一的辐射换热相比，能够大大提高辐射板的热响应速度（向室内供冷或供热的速度统称为热响应速度），并同时减少结露现象，提高能源利用率。

本具体实施方式中，所述肋片4下边缘与辐射底板9之间留有对流间隙。这样，肋片不与辐射底板接触，在供冷时，肋片4的冷量较少向辐射底板9传递，从而进一步避免辐射底板温度过低而引起结露。

本具体实施方式中，上层毛细管与下层毛细管在铅锤面上形成蛇形绕旋形状；上层毛细管与下层毛细管在水平面上形成各自的蛇形绕旋形状。这样，增大了换热毛细管长度，使得换热时间延长，换热更加充分，提高冷量或热量的利用率，并且减小了供回水流量，能够减小主机及动力设备能耗。

本具体实施方式中，所述辐射底板9上表面对应于下层毛细管的位置设有凹槽，下层毛细管置于凹槽内并被凹槽紧密包合。这样，能够增大下层毛细管与辐射底板9的换热面积，还能提高下层毛细管的防结露性能。

本具体实施方式中，所述辐射底板9上表面对应于回水管5的位置设有将回水管5紧密包合的凹槽。这样，能够避免回水管5下表面与空气接触，避免回水管5结露。

本具体实施方式中，所述送风结构为若干均布在辐射底板9上的出风孔3。这样，使得送风气流更加均匀，降低辐射板的吹风感。

本具体实施方式中，所述盖板包括保温层6，所述保温层6内表面贴合有反射层7，保温层6由挤塑式聚苯乙烯隔热保温板制成，反射层7由铝箔制成。这样，保温层6能使得冷量或热量集中在辐射板内，反射层7使将热量或冷量向辐射底板9反射，使得辐射底板9获得更多的冷量或热量，从而提高辐射板的热响应速度。

在夏季供冷时，采用本具体实施方式的强化对流式毛细管网辐射板进行换热的方法为：用于对室内空气进行降温，将辐射板贴顶吊装或悬空吊装，辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管2通入冷水，冷水沿着毛细管网流动，在流动过程中，冷水首先将冷量传递给上层毛细管，上层毛细管将冷量传递给肋片4，冷水流至下层毛细管后从回水管5流出，冷水通过下层毛细管将冷量传递给辐射底板9，辐射底板9向室内空气辐射冷量，辐射底板9外表面周围的空气温度下降，变成冷空气，冷空气下降引起室内空气自热对流，不断向供水管2内通入冷水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气降温；

强化对流换热过程为：在向供水管2通入冷水时，同时启动风机8，室内热空气从回风口1进入对流空腔10内，热空气与肋片4、毛细管网以及辐射底板9进行换热，热空气吸收冷量后变成冷空气从送风结构送出，与辐射底板9外表周围的冷空气一起下降引起室内空气自然对流，室内热空气上升并在风机的作用下进入对流空腔10内被降温成冷空气，如此循环，使得室内热空气在被辐射底板9辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。

具体实施方式的强化对流式毛细管网辐射板进行换热的方法为：用于对室内空气进行升温，辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管通入热水，热水沿着毛细管网流动，在流动过程中，热水首先将热量传递给上层毛细管，上层毛细管将热量传递给肋片，热水流至下层毛细管后从回水管流出，热水通过下层毛细管将热量传递给辐射底板，辐射底板向室内空气辐射热量，辐射底板外表面周围的空气温度上升降，变成热空气，热空气上升，引起空气自然对流，不断通入向供水管内通入热水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气升温；

强化对流换热过程为：在向供水管通入热水时，同时启动风机，室内冷空气从风道进入对流空腔内，冷空气与肋片、毛细管网以及辐射底板进行换热，冷空气吸收热量后变成热空气从送风结构送出，与辐射底板外表周围的热空气一起上升引起室内空气自然对流，室内冷空气在风机的作用下进入对流空腔内被升温成热空气，如此循环，使得室内冷空气在被辐射底板辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。

具体实施方式2

与具体实施方式1所不同的是，本具体实施方式中，所述肋片下边缘贴合在辐射底板上表面。这样，肋片能够直接向辐射底板传递冷量或热量，使得辐射底板的热响应速度提高。

在冬季供热时，采用本具体实施方式的强化对流式毛细管网辐射板进行换热的方法为：用于对室内空气进行升温，将辐射板贴壁安装，辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管通入热水，热水沿着毛细管网流动，在流动过程中，热水首先将热量传递给上层毛细管，上层毛细管将热量传递给肋片，热水流至下层毛细管后从回水管流出，热水通过下层毛细管将热量传递给辐射底板，辐射底板向室内空气辐射热量，辐射底板外表面周围的空气温度上升降，变成热空气，热空气上升，引起空气自然对流，不断通入向供水管内通入热水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气升温；

强化对流换热过程为：在向供水管通入热水时，同时启动风机，室内冷空气从风道进入对流空腔内，冷空气与肋片、毛细管网以及辐射底板进行换热，冷空气吸收热量后变成热空气从送风结构送出，与辐射底板外表周围的热空气一起上升引起室内空气自然对流，室内冷空气在风机的作用下进入对流空腔内被升温成热空气，如此循环，使得室内冷空气在被辐射底板辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。

上述具体实施方式1与具体实施方式2中的换热方法对于辐射板的安装方式是为了遵循自然对流的规律“冷空气下降，热空气上升”；以获得最佳的换热效果，在对室内空气进行降温时，也可将辐射板进行贴壁安装，在对室内空气进行升温时，也可将辐射板进行吊安装，只是那样会在辐射板周围囤积较多的冷空气或热空气，特别是热空气，当然采用本发明的辐射板在风机的作用下，囤积程度会得到减弱，为了获得更好的对流效果，可以增大风机的功率来减少囤积现象，特别是供热时，风机的功率需要大于供冷时的风机功率。

Claims (10)

1.一种强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：包括辐射底板、盖板、毛细管网、回风口以及送风结构；所述毛细管网包括进水管、回水管以及连通进水管与回水管的换热毛细管；所述换热毛细管包括相互连通的上层毛细管与下层毛细管，上层毛细管与进水管连通，下层毛细管与回水管连通；所述毛细管网设置在辐射底板与盖板所形成的对流空腔内，对流空腔内还间隔设有带过孔的肋片，所述上层毛细管垂直穿过所述肋片；所述下层毛细管紧贴辐射底板上表面；所述回风口设置在肋片的一端，相邻肋片之间设有位于回风口内侧的风机。

2.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：所述肋片下边缘与辐射底板之间留有对流间隙。

3.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：上层毛细管与下层毛细管在铅锤面上形成蛇形绕旋形状；上层毛细管与下层毛细管在水平面上形成各自的蛇形绕旋形状。

4.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：所述辐射底板上表面对应于下层毛细管的位置设有凹槽，下层毛细管置于凹槽内并被凹槽紧密包合。

5.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：所述辐射底板上表面对应于回水管的位置设有将回水管紧密包合的凹槽。

6.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：所述肋片下边缘贴合在辐射底板上表面。

7.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：所述送风结构为若干均布在辐射底板上的出风孔。

8.根据权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板，其特征在于：所述盖板包括保温层，所述保温层内表面贴合有反射层。

9.采用如权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板进行换热的方法，用于对室内空气进行降温，其特征在于：辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管通入的冷水，冷水沿着毛细管网流动，在流动过程中，冷水首先将冷量传递给上层毛细管，上层毛细管将冷量传递给肋片，冷水流至下层毛细管后从回水管流出，冷水通过下层毛细管将冷量传递给辐射底板，辐射底板向室内空气辐射冷量，辐射底板外表面周围的空气温度下降，变成冷空气，冷空气下降引起室内空气自热对流，不断通入向供水管内通入冷水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气降温；

强化对流换热过程为：在向供水管通入冷水时，同时启动风机，室内热空气从风道进入对流空腔内，热空气与肋片、毛细管网以及辐射底板进行换热，热空气吸收冷量后变成冷空气从送风结构送出，与辐射底板外表周围的冷空气一起下降引起室内空气自然对流，室内热空气上升并在风机的作用下进入对流空腔内被降温成冷空气，如此循环，使得室内热空气在被辐射底板辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。

10.采用如权利要求1所述的强化对流式毛细管网辐射板进行换热的方法，用于对室内空气进行升温，其特征在于：辐射换热和强化对流换热同时进行；

辐射换热过程为：向供水管通入热水，热水沿着毛细管网流动，在流动过程中，热水首先将热量传递给上层毛细管，上层毛细管将热量传递给肋片，热水流至下层毛细管后从回水管流出，热水通过下层毛细管将热量传递给辐射底板，辐射底板向室内空气辐射热量，辐射底板外表面周围的空气温度上升降，变成热空气，热空气上升，引起空气自然对流，不断向供水管内通入热水，室内空气不断形成对流，从而使整个室内空气升温；

强化对流换热过程为：在向供水管通入热水时，同时启动风机，室内冷空气从风道进入对流空腔内，冷空气与肋片、毛细管网以及辐射底板进行换热，冷空气吸收热量后变成热空气从送风结构送出，与辐射底板外表周围的热空气一起上升引起室内空气自然对流，室内冷空气在风机的作用下进入对流空腔内被升温成热空气，如此循环，使得室内冷空气在被辐射底板辐射换热形成室内空气自然对流的同时，还进入辐射板的对流空腔内，形成强化对流换热。