CN110123070A - 一种冷暖两用型床体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷暖两用型床体，主要包括两部分，一是下部床体主体结构，二是床体上部床板层结构，床体两对角处分别设置槽体及并预留管道接头，床体外部冷热水管通过接管进入床体上板层结构内，通过盘管将热量或冷量输送至床体四周表面，起到供冷供热的目的，同时结合人体上半身和下半身对冷和热的特殊需求，冬季密端盘管对应腿部设置、夏季密部对应人体上部分进行冷却，实现人体头凉腿热的基本热舒适需求。

Description

一种冷暖两用型床体

技术领域

本发明属于建筑室内热环境调节、暖通空调新型末端技术领域，具体涉及一种冬夏两用型床体结构。

背景技术

随着城镇化快速发展，人们对室内卫生要求不断提高，对睡眠舒适性要求以及睡眠质量要求不断提高，目前新型床体结构主要分为两几类：(1)仅满足冬季供暖或者夏季供冷，无法兼顾冬夏热舒适需求；(2)冬季使用保暖性好的毛绒材料，夏季使用保暖性低的光床板或者冰丝席，该种床体主要依靠人体自身调节，无法满足极端环境下的人体热舒适需求。目前尚无合理方案结构可以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种冷暖两用床，解决目前的床体结构无法同时兼顾冬夏温度舒适度的技术问题。

为此，本发明采用的技术手段如下：

一种冬夏两用的冷暖床，包括床体以及中空的床板，床板盖于床体上，床板内部设置有两路水平的盘管，盘管沿床板的宽度方向迂回排布并且盘管的两端在床板内的位置呈对角线，盘管排布时具有疏部和与梳部对接的密部，疏部的管路之间的间距为180mm-200mm，密部的管路之间的间距为80mm-100mm，并且疏部与密部的管路之间的间距比例为2:1，疏部所占床板的面积为密部所占床板面积的1.4-1.6倍；两路盘管的排布完全相同；

床体的上表面加工有两个槽体，两个槽体处在床体的对角线位置，槽体的位置与盘管的两端所处的处置对应，其中一个槽体内设置有U型管，另一个槽体内设置有供水管和回水管；床板与床体可分离式连接，U型管的两端可与盘管两端的任意一端分别接通，供水管和回水管与盘管的剩余的一端分别接通。

其中，可选的，床板与床体可分离式连接实现手段包括：床板的下表面加工有凸起，床体的上表面加工有与凸起相配合的凹槽。

优选的，床板与床体可分离式连接包括：床板的下表面加工有十字凸起，床体的上表面加工有与十字凸起相配合的十字凹槽。

其中，可选的，U型管的两端可与盘管两端的任意一端分别接通，供水管和回水管可与剩余的盘管的一端分别接通实现手段包括：通过设置在U型管两端的活接头将U型管两端与盘管两端的任意一端分别接通，将供水管和回水管分别通过活接头与盘管的剩余的一端分别接通。

优选的，活接头中设置软垫片。

可选的，盘管的两端处分别设置有熔接阀门，供水管和回水管上设置有阀门。

可选的，盘管下设置有多个支架，支架宽度为0.22m，支架间距依盘管设定，支架之间间距比盘管间距大，支架上设置管卡固定盘管。

此外，本发明的冷暖床还包括床头，供水管和回水管均由床头位置引出。

在此基础上，本发明的冷暖床还包括控制系统，控制系统包括床面温度感应器、盘管温度感应器、流量调节泵以及处理器，床面温度感应器和盘管温度感应器分别设置在床板层上表面和盘管上，流量调节泵设置在回水管上，处理器接收床面温度感应器和盘管温度感应器传递的电信号并进行信号对比后再将信号传递给流量调节泵进行流速调节。

本发明与现有技术相比，具有以下技术特点：

1.本发明的床体不仅满足人体冬夏对床体温度的要求，同时盘管设计还能满足人体热舒适要求且温度易控制：

本发明床体克服了现有床体无法同时满足冬夏使用或者使用极简单方式获得冷热感的床体缺点，创造性地提出了一种可同时冬夏使用的冷暖床，冬夏季使用时只需将床板前后调换，实现供暖和供冷模式转换，既可在冬季对床面进行加热，又可夏季对床面进行冷却；同时，根据人体上半身和下半身对冷和热的特殊需求，结合盘管的疏密部设计，满足不同季节人体的舒适度需求。此外床面温度可智能调节，能够满足四季人体对睡眠温度的要求。

2.本发明的盘管整体性好：

一方面，盘管具有合理设计的疏密部，满足人体热舒适性要求，另一方面，本发明盘管一端使用活接头与外部供回水管进行连接，另一端使用活接头与U型管进行连接，盘管除伸出床板层部分设置阀门外，内部无其他连接部件，并且设置阀门采用与盘管熔接，此种连接方案与传统的通过阀门及三通等部件连接相比，可极大程度上消除接口损坏、渗漏的风险，极大避免因接口渗漏弄湿床铺、避免产生浸湿床板，滋生细菌，大大减少了对使用者造成的不便。此种连接方式还提高了装置的整体性、稳定性、可靠性，设置灵活，方便检修，连接方便。

3.操作简单易控制，经济性好：

因为设置了十字槽，可进行冬夏季转换使用。设置两套盘管，冬夏季采用不同的盘管满足人体需求，使用时，一套盘管被闲置，易造成盘管老化，盘管长期不使用，内部不易清洗，且占用床空间，降低了床体美观性与床体结构稳定性，增加造价，浪费资源；使用同一套盘管，通过床板层旋转，与内部疏密盘感配合，灵活解决了此问题。同时，根据不同的床面温度要求，通过温度显示器设置不同的温度，整体采用自动化完成，操作灵活方便。该冬夏两用冷暖床，采用盘管对床面进行加热和冷却，动力系统除了水泵外，无其他动力设备，使用的温度控制器，价格低廉，因此成本造价低。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明整体拆分图；

图3为本发明后视图；

图4为本发明右视图；

图5为本发明床板层内部盘管冬季排列图；

图6为本发明右剖视图；

图7为本发明进出水管与盘管连接件大样图；

图8为本发明盘管外端熔接阀门大样图。

图中的标号为：1、床体，2、床板，3、十字凹槽，4、十字凸起，5、槽体，6-1供水管，6-2回水管，7、U型管，8、盘管(其中8-1，8-2分别为盘管进水端与盘管出水端)，9、盘管与U型管连接端(其中9-1，9-2分别为进水端与出水端)，10、支架，12、活接头连接件，13、熔接阀门，14、管槽，15、控制系统(15-1床面温度感应器，15-2盘管温度感应器，15-3处理器，15-4流量调节泵)，16、床头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在人体睡眠过程中，床面温度对冷热舒适有着重要的作用，所以需要充分考虑床面各部分温度分布与人体不同部位冷热需求的匹配度，资料表明，在冬季人体小腿部分需要更多热量，夏季人体上部需要更多冷量，进行散热，才能使人体在睡眠期间更加舒适，本发明的冬夏两用床，盘管设置疏密不同部分，冬季旋转床板层，使盘管密集部分对应人体小腿部分，夏季使盘管密集部分对应人体上部分，满足人体热舒适需求；盘管采用双管往复式进行设计，既可保证使床一端温度高一些，另一端温度低一些，又在此前提下保证温度差别不太大，符合人体热舒适要求。与传统的使用材料进行冬夏两用的床相比，此床体采用温度控制器进行床面温度信号采集，通过将收集到的温度信号传递给微型静音水泵，与预设的温度信号进行对比，调节盘管流速，使床面温度满足人体需求。

本发明中，人体在睡眠时向周围环境的散热量公式按下式计算：

Q＝K·A·Δt

式中，Q——人体睡眠状态下向周围环境的散热量(W)；

K——床褥系统的传热系数，W/(㎡·K)；

A——人体的表面积，取1.7㎡；

Δt——人体皮肤表面与室内温度的温差(℃)。

盘管平均水温计算公式：

t_p＝(t_g+t_h)/2

式中，t_p——盘管平均水温，℃；

t_g,t_h——设计供回水温度，℃。

衣服热阻与传热系数换算关系按下式计算：

1clo＝0.155㎡·K/W

本发明中，冬季人体向周围环境散热量大于人体自身代谢产热量时，额外热量由盘管提供；夏季人体向周围环境散热量小于人体自身代谢产热量时，额外冷量由盘管提供。

另外，本发明所指的两路盘管的排布位置完全相同，意思是其中一路盘管紧挨着另一路盘管，并与另一路盘管的排布方式，在床板的位置，盘管间距等完全相同。

实施例1：

本发明的冬夏两用型冷暖床体，主要包括两部分，一是下部床体主体结构，二是床体上部床板层结构。床体两对角设置两个槽体5，靠近床头部分槽体，可将外部进出水管通过床底进出水管槽14垂直固定在床体槽5内，室外进出水管与槽体垂直部分用弯管连接；远离床头部分槽体，内部固定一个U型管7，U型管7开口垂直向上，并固定在槽内，床体主体中心部分设置十字凹槽3，使可旋转层十字凸起4嵌入，可在冬夏使用时抬起一定高度后旋转，将床板2前后对调，并起到固定床板2作用；内部中空设有支架10，支架上方固定设置疏密不同的双管盘管8，根据人体上半身和下半身对冷和热的特殊需求，冬季密端盘管对腿部进行加热，夏季对人体上部分进行冷却散热，实现人体头凉腿热的基本热舒适需求，满足人体热舒适，双管盘管两端8、9，通过弯头透出床板层底面与槽体垂直设置的外部进出水管与U型管7分别通过活接头连接，构成回路；所述的盘管8上设置有温度感应器15-2，床面设置温度感受器15-1，信号通过智能化控制装置处理后传递给设置在床头16的微型静音水泵调节流速。

参见图1、图2、图6，使用时将床板层密部跟人体睡眠部位进行对应放置，冬天使床板层中盘管密部对应人体腿部放置，夏季将床板层密部对应人体上部设置，设置完毕，将床板层十字凸起嵌入床体十字凹槽，即可完成冬夏季转换。

更具体的，冬季使用时，将供水管6-1，回水管6-2通过设置在床头16的供回水管槽14(即槽体5)中，分别通过活接头连接件12与盘管进水端8-1和回水端8-2连接，将盘管另一端出水端9-1和进水端9-2与U型管7的两端分别进行连接，同时打开熔接阀门13，将床板2的十字凸起4嵌入床体1的十字凹槽3中；更具体的，嵌入床板2时，使盘管8的密度对应人体小腿部位放置。

更具体的，在回水管6-2上设置流量调节泵15-4，本发明采用微型静音水泵，通过接收温度信号的床面温度感应器15-1和盘管8上设置的温度感受器15-2传递电信号控制装置，控制装置将信号对比后，传递信号给微型静音水泵，调节流速使得温度为设定温度，微型静音水泵工作噪声小，盘管动力装置使用微型静音水泵，工作声音在25db左右，外包吸声减震材料后，进一步降低噪声，满足人体睡眠的声音要求。进一步的，微型静音水泵上包裹隔音减震材料，进一步地较少噪声；进一步地供回水管端设置滤网，防止杂质进入系统，使系统堵塞。当床面温度与设定温度不符合，温度感受器15-1和15-2接收温度信号变为电信号，传递给信号处理装置，信号处理装置经处理后，传递信号给微型静音水泵调节水流速，从而调节床面温度至设定值。

参见图3、图4，供水管6-1，回水管6-2从供回水管槽体14接入，上下平行设置，与设置在床体主体的槽体(尺寸为0.2m*0.1m，与床外边距离各0.1m)中的供水管6-1和回水管6-2的部分同面垂直，使用弯头进行连接；进一步地槽体中垂直设置的供水管6-1和回水管6-2，使用支架等进行固定，保证其位置不偏移。

参见图5，床板2内部设置盘管8，盘管管径为16－20mm。盘管固定在支架10上方，支架宽度为0.22m，支架间距依盘管安装。进一步地支架10上方设置管卡固定盘管8，防止盘管8移动，支架10固定在床板2下部，一路支架10上固定两路盘管，支架之间间距比盘管间距稍大，支架采用铝合金制作，质量轻，方便床板层抬起移动。

参见图7、图8，图7所述为活接头连接件12，连接床板2中盘管8端部与床体1设置的槽体5中的供水管6-1和回水管6-2与U型管7，活接头连接件12中设置软垫片，可使连接更紧密，降低漏水。冬夏转换使用时关闭外部进出水管阀门，关闭盘管端部的熔接阀门13，将床板2抬起并转换方向，转换完成，连接活接头连接件12与盘管端部，打开熔接阀门13，并使外部供水管6-1和回水管6-2阀门打开，系统开始工作。活接头连接装置12与设置在盘管端部的启闭阀门，采用熔接的方式与设置在槽体5内的外部进出水管熔接，减少漏水性。

优选的，床板层上方可设置蓄热蓄冷床垫，该床垫由混合耐热树脂制成，借助于内部晶格转变进行保温，可在盘管提供热量冷量不佳时，给使用者提供较长时间的原来热舒适的感觉，进一步地床垫各部分硬度与人体各部分契合，增加使用者睡眠舒适感。

实施例2：

以下给出本发明技术方案的效果验证：

以西安市为例：

冬季工况：假定床褥系统包括床体、垫褥、被子及睡衣。床板为杨木制多层板，厚1.6cm，床面尺寸1.8m*2m；被子和垫褥外表面采用100％纯棉，内部填充100％聚酯纤维，被子单位重量为0.5612kg/㎡，床单采用100％纯棉；取被子覆盖率为79.9％。根据文献研究，床褥系统总热阻为1.98clo；设定床上休息人员为成人男性1人，冬季房间温度为16℃，夜间人体睡眠人体皮肤表面平均温度34.5℃。此套盘管系统，可同时满足冬夏季对床面供热和冷却，冬季在睡眠过程中，盘管密部对应小腿部分设置，腿部可以获得更舒适温度，得到更多热量；夏季使用时，将盘管密部对应人体上部，胸部以上获得更多冷量，更加满足人体热舒适感，大幅度提高睡眠质量。

根据换算，床褥系统传热系数为3.26W/(㎡·K)，由人体向周围环境散热公式，冬季人体在夜晚睡眠时散热量为103W，人体睡眠时自身代谢率取65W，额外热量由盘管提供，同时假定稳定传热状态下，床体四周保温性能好，热量大部分通过床面散发，只有小部分通过床体四周向室内其他物体进行辐射换热，根据《辐射供暖供冷技术规程》规定热量损失，取盘管散热量为床面散热量的1.1倍，盘管单位面积床面散热量为49.2W/㎡，设盘管进口温度为40℃，出口温度为30℃，所以盘管平均水温为35℃。

根据《辐射供暖供冷技术规程》规范可知：本发明中加热管的敷设管间距由盘管散热量、室内计算温度、平均水温及盘管到床面传热热阻确定。在盘管平均水温为35℃，室内温度16℃，床面铺被褥，盘管使用PE-X管条件下,查附录B.1.2-4，盘管间距为200mm时，加热管散热量为51.8W/㎡>49.2W/㎡，满足要求。

综上，优选的，疏部盘管间距取200mm，密部盘管间距取100mm，疏密比例为2：1，热管散热量略大于计算值，通过微调静音水泵使其满足要求。

夏季工况：夏季床体保持不变，被褥系统包括薄垫褥以及薄凉被。被子和垫褥外表面采用100％纯棉，内部填充100％聚酯纤维；床单采用100％纯棉；根据睡眠习惯，取被子覆盖率为67％；根据文献研究，床褥系统总热阻为1.3clo；假定床上休息人员为成人男性1人，房间温度为28℃，夜间人体睡眠人体皮肤表面平均温度34.5℃。

根据换算，被褥系统传热系数为4.96W/(㎡·K)，由人体向周围环境散热公式，人体向周围环境的散热量为55W，睡眠时人体代谢率取70W，额外的冷量由盘管提供，考虑损失，盘管提供冷量为床面提供冷量的1.1倍，则盘管单位面积床面需提供的冷量为19.4W/㎡。

根据《辐射供暖供冷技术规程》规定：辐射供冷系统的供水温度应高于室内空气露点温度0.5℃以上，并小于20℃；供回水温差宜为2℃～4℃，不应小于2℃。考虑我国不同地区温湿度差异比较大的实际情况，为了减少结露的情况发生，将标准测试工况定为进水温度14℃，出水温度17℃。同时在供冷管间距为200mm时，床上铺薄垫褥条件下，查表4，供冷量为22.7W/㎡>19.4W/㎡，满足要求。

上文具体实施方式和实例仅为本发明之常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下，在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。

Claims (10)

1.一种冷暖两用型床体，包括床体(1)以及中空的床板(2)，床板(2)盖于床体(1)上，其特征在于：

床板(2)内部设置有两路水平的盘管(8)，盘管(8)沿床板(2)的宽度方向迂回排布并且盘管(8)的两端在床板(2)内的位置呈对角线，盘管(8)排布时具有疏部和与梳部对接的密部，疏部的管路之间的间距为180mm-200mm，密部的管路之间的间距为80mm-100mm，并且疏部与密部的管路之间的间距比例为2:1，疏部所占床板(2)的面积为密部所占床板(2)面积的1.4-1.6倍；两路盘管(8)的排布位置完全相同；

床体(1)的上表面加工有两个槽体(5)，两个槽体(5)处在床体(1)的对角线位置，槽体(5)的位置与盘管(8)的两端所处的处置对应，其中一个槽体(5)内设置有U型管(7)，另一个槽体(5)内分别设置有供水管(6-1)和回水管(6-2)；床板(2)与床体(1)可分离式连接，U型管(7)的两端可与盘管(8)两端的任意一端分别接通，供水管(6-1)和回水管(6-2)与盘管(8)的剩余的一端分别接通。

2.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：床板(2)与床体(1)可分离式连接包括：床板(2)的下表面加工有凸起，床体(1)的上表面加工有与凸起相配合的凹槽。

3.如权利要求1或2所述冷暖两用型床体，其特征在于：床板(2)与床体(1)可分离式连接包括：床板(2)的下表面加工有十字凸起(4)，床体(1)的上表面加工有与十字凸起(4)相配合的十字凹槽(3)。

4.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：U型管(7)的两端可与盘管(8)两端的任意一端分别接通，供水管(6-1)和回水管(6-2)可与剩余的盘管(8)的一端分别接通包括：通过设置在U型管(7)两端的活接头连接件(12)将U型管(7)两端与盘管(8)两端的任意一端分别接通，将供水管(6-1)和回水管(6-2)分别通过活接头连接件(12)与盘管(8)的剩余的一端分别接通。

5.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：活接头连接件(12)中设置软垫片。

6.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：盘管(8)的两端处分别设置有熔接阀门(13)，供水管(6-1)和回水管(6-2)上设置有阀门。

7.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：盘管(8)下设置有多个支架(10)，支架(10)宽度为0.22m，支架(10)间距依盘管(8)设定，支架(10)之间间距比盘管(8)间距大，支架(10)上设置管卡固定盘管(8)。

8.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：所述冷暖两用型床体还包括床头(16)，供水管(6-1)和回水管(6-2)均由床头(16)位置引出。

9.如权利要求1所述冷暖两用型床体，其特征在于：所述冷暖两用型床体还包括控制系统(15)，控制系统包括床面温度感应器(15-1)、盘管温度感应器(15-2)、流量调节泵(15-4)以及处理器(15-3)，床面温度感应器(15-1)和盘管温度感应器(15-2)分别设置在床板(2)层上表面和盘管(8)上，流量调节泵(15-4)设置在回水管(6-2)上，处理器(15-3)接收床面温度感应器(15-1)和盘管温度感应器(15-2)传递的电信号并进行信号对比后再将信号传递给流量调节泵(15-4)进行流速调节。

10.如权利要求9所述冷暖两用型床体，其特征在于：流量调节泵(15-4)上包裹隔音减震材料，供水管(6-1)和回水管(6-2)端设置滤网。