CN1146800A - 地板加热系统 - Google Patents

Abstract

一种以组合方式提供的辐射式嵌板加热系统，该系统结构便于安装和维护，还提供了地板框架系统中底层地板嵌板所需的结构特性。该系统包括设置在一组合式几何结构内带有凹槽的结构化底层地板嵌板(2)。嵌板上覆盖有一导热表面，此表面上则模压有相匹配的凹槽结构。嵌板能以典型的底层地板嵌板的方式固定在多种地板支承结构(1)，底层地板嵌板仅在同时相互作用时才能满足结构上的要求以形成一系列大致均匀间隔的凹槽，循环或电辐射式嵌板加热过程中所使用的管道(4)或导线安装在前述凹槽内。

Description

地板加热系统

发明的背景

1.发明的领域

本发明涉及到循环或电气辐射式嵌板加热或冷却系统。

2.对先有技术的说明

有关通过加热某一空间内的地板表面来加热这一空间的这种构想的先有技术可追溯到罗马帝国。目前采用的循环式地板嵌板加热系统使用了嵌在混凝土板内的金属或塑料管道或者使用了通过多种装置而安装有铝板的管道。存在有这样一种系统(例如美国明尼苏达州AppleValley的Wirsbo公司所推出的系统)，在这种系统中，制作完地板之后，在地板连接件之间将铝板安装在胶合板的底层地板的下方。存在有这样的系统，在这种系统中，铝板和管道由放置在底层地板上方的轻型框架(例如见Shiroki的美国专利4865120号)、带槽的泡沫塑料板或(例如瑞典的Lagerstedt and Krantz AB所推出的)带槽胶合板所支承并被能受钉的材料构成的其它板片所覆盖。还存在有某些泡沫塑料系统(例如瑞典的Wirsbo AB所推出的系统)以及某些弹性砖片系统(例如见德国专利DE 3411339 A1和Williams的美国专利3037746号)，这些系统使用了组合式的凹槽结构以便于布置管道阵列。

还有多种这样的系统，它们包括独立的嵌板，这些嵌板包含有已嵌入其中的管道并且然后再连接在一起以形成一较大的辐射嵌板阵列(见例如Rapp的美国专利2681796号和日本专利57-108531、59-158919、59-95321、和59-225228号)，此辐射嵌板阵列放置在先前构成的底层地板系统上。

不存在能实现本文所述所有特征的系统，在这种系统中，将结构化的底层地板嵌板与一顶部表面结合起来，所说的顶部表面包括模压有凹槽的导热板，所述凹槽则是按组合式几何结构来加以设置的。正是这种将部件以独立的方式组合成系统的组合方式能够极大地简化辐射嵌板加热系统的安装，这就使得本发明有别于先有技术。

所有的辐射嵌板加热系统均连同其它优点一道提供了更多的舒适。但是，当前的系统只受到部分认可，这是因为：

(A)过高的成本。先有系统一般具有充分定制的结构以适应各种建筑物的结构，因此大部分都是在现场制造的。这些系统因嵌板的重量而需要额外的结构和成本。这些系统的安装是劳动密集型的并且要由专业人员来完成。这些系统会影响施工过程的时间并且常常会妨碍成品地板材料的方便安装。

(B)可靠性。在当前大多数系统中，成品地板材料的安装者看不到管道。因而，对管道来说，在安装过程中常常会受到紧固件的破坏。在改型、改变位置的过程中，内部墙壁也会造成损坏管道的巨大危险。当管道受损时，不容易查出损坏的位置，并且，修理通常需要实际拆开地板嵌板。

(C)响应时间。由于有较高的热容量和/或热阻，当前的系统一般以按小时或天计的响应时间来响应变化的热负荷。

目的和优点

因此，本发明的目的是提供：

(1)利用通常的施工方法、时间和技术来加以安装的具有组合式几何结构的底层地板系统，这种系统用一个步骤就可提供结构化的底层地板并且为加热系统提供基础。

(2)辐射嵌板加热系统的减少了的自重，该自重会减少建筑物结构系统的横向和垂直负载。

(3)一种考虑到、并且在很大程度上与墙壁位置和所使用的成品地板材料无关的系统，这种系统在开始建造或任何后续改型阶段中不易受损，并且，如果损坏了的话，也很容易地对这种系统加以修理。

(4)减少对变化的热负荷的响应时间。

(5)与上述所有目的相配合而减少材料和劳动成本并增加使用者的满意程度、从而使得辐射嵌板加热系统与其它加热系统相比的整个成本/效益更佳。发明概要

可通过以下方式实现本发明的上述目的：

在本发明的典型实施例中，建筑物的底层地板板片由特殊的底层地板嵌板构成，这种底层地板嵌板一般由胶合板、多层板或其它和胶合板一样易锯、钉、粘合以及能以与建筑工业中通行惯例相一致的方式加以利用的在结构上适当的材料构成。底层地板嵌板的表面上形成凹槽结构，对导热板进行模压使与该凹槽结构相匹配，并且，将上述导热板粘合于所说的底层地板嵌板上。

在将上述嵌板固定就位以后，将一种弹性复合物放进所说的凹槽，并按着组合式几何结构所提供的凹槽结构将管道压进凹槽。所说的复合物会将管道保持在适当位置并填满管道与导热表面之间的任何气隙，而且，将上述复合物与所述嵌板的顶面抹平，从而提供了一光滑的表面，成品地板材料可以很容易地安装在该表面上。导热表面直接与成品地板的保护层相接触并且会比通常的系统提供更快的热响应。

在构成墙壁之前，用一个步骤来安装结构化的底层地板及加热系统，从而能极大地降低成本。在将墙壁和成品地板材料固定到上述底层地板时，管道通路的清晰的可见性会使管道免遭破坏。即使受到破坏。可以很容易地确定泄漏的位置并且能很容易地进行修理。

对附图的简要说明

从以下的详细说明和附图中可以更完全地理解本发明，在附图中：

图1是在一般地板框架、底层地板以及墙壁框架系统中所使用的本发明的等角投影图；

图2是将加热嵌板组装成为一个阵列的概略俯视图，所说的阵列提供了一连续的未连接的管道通路；

图3是用于端部管道的典型组合式底层地板嵌板内的凹槽的俯视图；

图4是用于平直管道的典型组合式底层地板嵌板内的凹槽的俯视图；

图5是组装好的底层嵌板、导热表面和循环管道的剖面图；

图6是单个组合式底层地板嵌板内的凹槽的俯视图，所说的单个嵌板是图3和图4所述的几何结构的组合形式；

图7是一组从图3和图4中的几何结构中分解出来的相关组合式底层地板嵌板内的凹槽的俯视图。

详细说明

参照图1，它显示了本发明在地板框架系统中的典型应用。通常的地板连接件1包括支承系统。嵌板2(如图3所示)和3(如图4所示)以常规底层地板板片的形式固定在地板连接件上。辐射式嵌板加热过程中所使用的管道4压进组合式凹槽通路内。

在本实施例中，入口位于标号5处、出口位于标号6处。凹槽的间隔允许将外部墙壁7直接固定在嵌板上而不会破坏所说的管道。内部墙壁8跨越凹槽但不对管道施压从而不会破坏该管道。管道通路的清晰的可见性会使得在不破坏管道的情况下用钉子9将墙壁或成品地板材料固定在地层地板隔板上。

如果需要进行修理，上述不会导致扎破的可见性便于很容易地查找到泄漏的位置。只需要移去成品地板覆盖在所述故障上的那部分，而不必移去整个的底层地板部分。

所说的导热表面直接与诸如地毯、硬木地板或弹性砖片之类的地板保护层相接触。成品地板的保护层所产生的热阻抗会充分地减缓地板表面的热散失，从而减少了相邻循环管道部件之间的温度梯度。

在现有的循环系统中，混凝土板或胶合板底层地板的热容量和/或热阻决定着预热时间或热滞。在现有的系统中，这可能是数小时甚至是几天。在本发明中，较低的热容量加上较低的热阻使得在几分钟内就能测到表面温度的变化。

图2是典型的加热嵌板阵列的俯视图，它显示了如何将循环管道放置到一加热嵌板阵列内的一个实例。沿凹槽10输送热水输入5，该凹槽10与端部嵌板2的弧形相切。然后，热水传送至90度弯曲的凹槽11。此后，如图2所示，通过端部嵌板2在各端部嵌板处转过180度12并通过平直面板3，最后在90度凹槽11内作转向而将热水送至输出6，这样就形成了一个回路。

图3是一端部嵌板的俯视图，每个嵌板均使用了三个纵向凹槽。所述嵌板的尺寸与高宽比在目前使用的底层地板嵌板中具有典型性。三个凹槽13、14、15中心之间的距离为上述嵌板宽度的三分之一。凹槽13和15的中心离嵌板12长边的距离为嵌板2宽度的六分之一。凹槽13、14和15的端部在嵌板12的一端终止于一半圆弧凹槽12。此外，凹槽13、15与四分之一圆弧凹槽11相连。最后，将平直凹槽10设置成与圆弧11和12相切并且相连。上述相切的凹槽的中心离嵌板短边的距离与凹槽13和15距嵌板长边的距离相同。

对以英制测量单位为基础的美国的一般建筑来说，上述的基于每个嵌板上有三个主要管道通路的距离是最佳的。这就能垂直安装具有通常厚度的外部墙壁，同时能使外部墙壁的内表面与最近的管道通路之间有足够的距离以便安装地毯定位条。尽管如此，最好按每片底层地板有一个、两个、四个、五个或六个管道组件来制造嵌板，但仍应大致与本文所述的几何结构和组合性相协调。可以对所述单元加以选择，其中，举例来说，地毯安装的方便程度不如表面温度和管道密度之类的各种其它条件那么重要。在使用以公制为基础的木料和底层地板材料的情况下，需要根据通常建筑材料的公制尺寸来调整上述精确的距离，但该距离仍应与本文所述几何结构和组合性相协调。

图4是一平直部分的嵌板的俯视图，每个平直部分的嵌板均使用了三个纵向凹槽。三个凹槽16、17、18的中心之间的距离为嵌板3宽度的三分之一。凹槽16和18的中心离嵌板3的长边的距离为该嵌板宽度的六分之一。因每个嵌板上不同数量的管道通路、或因对图3嵌板的说明中所想像的公制计量单位而做出的调整，同样适用于前述平直嵌板。

图5是适用于本文所述所有嵌板的剖面图。凹槽19形成在底层地板嵌板上。在一个实施例中，嵌板由诸如胶合板或多层板之类的同质材料制成。在该实施例中，其中形成有凹槽的嵌板层23在结构上会受该凹槽的影响，所以，不带凹槽的另外一层嵌板24必须具有充分的结构特性以跨越标准施工方法中地板连接件1的通常间隔。另外，本发明的成本效益最好的实施例是混合式嵌板，这种嵌板带有：诸如片屑板或颗粒板之类的材料层23，这种材料的主要特征是抗压强度；以及，诸如胶合板或多层板之类的材料层24，对于横跨一定间距的结构来说，上述材料的性能是最佳的。

导热板20预制成具有与底层地板嵌板的外形相匹配的形状，然后粘合于该嵌板。在将所述嵌板安装进图1和图2所示的阵列内之后，将弹性体21放进凹槽19。将循环管道22紧紧地推进衬有弹性体的凹槽19的底部以使之与导热表面20作良好的热接触。未填进凹槽19的导热表面与循环管道22之间空隙的任何弹性体21会被挤压至循环管道22的顶部。然后，将多余的弹性体与嵌板的顶面抹平。这就能够提供一扁平的表面，可直接将地板保护层安装到该扁平表面上。

弹性体21起三个作用。它可通过减少或消除气隙而改善循环管道5与导热表面20之间的热传导。它能提供一光滑表面并支承诸如地毯、油毡或弹性砖片之类的挠性地板保护层。它可将管道保持在适当位置上。就硬木之类的刚性地板保护层而言，循环管道22与衬有导热板的凹槽19之间紧密的压入配合可以完全省去弹性体21并且在经济上可以成为一种更吸引人的施工方法。

除了仅仅偶尔于施工现场所作改动的情况之外，图3和图4所述两种类型的嵌板足以产生对本发明所能想像到的所有预定的好处。但是，为了能使两种类型的嵌板就能适应各种嵌板结构，很明显，在一给定嵌板上会出现在给定嵌板中未使用的弧形通路11和12以及相切通路10。通过将所述系统的基本几何结构分解成多个不同的嵌板而消除这些未用的通路，可以减少某些生产和安装成本，但会需要更多型号的嵌板从而增加与本发明有关的加工和投料成本。图7a、图7b、图7c、图7d和图7e显示了一套嵌板的一个实例，该实例是嵌板2和3几何结构的分解形式。

另外，因简化生产和储备要求而导致的成本降低会超过任何要减少未用通路数量的需求，并且相反地、会决定能合成如图3和图4所示的嵌板几何结构的单个嵌板具有最高的成本-效益。图6是单个嵌板的一个实例，该实例是嵌板2和3的几何结构组合成一单个嵌板的组合形式。

本发明具有另外一些潜在的应用，本技术的技术人员会发现其它的使用领域。本发明可用作墙壁嵌板或天花板嵌板，能很容易地按着石膏板表面的形式将这种嵌板做得很平滑。本发明也可用于通过使制冷液循环来进行制冷而不是加热。在另一个实施例中，嵌板电加热可使用带有较小凹槽的较小组合式嵌板以容纳这些系统中通常较小直径的导线。利用库仑制冷可实现电制冷。还可以有其它的电学或热力学应用，在这些应用中，标准化的组合式嵌板可以方便地组装作为传导表面一部分的由导线、管道或纤维构成的阵列。

Claims (16)

1.一种由加热或制冷部件构成的系统，它包括结构化的嵌板，这些嵌板带有多个凹槽以及一个导热层，该导热层模压成大致与前述凹槽相匹配并粘合于所述嵌板的表面，其中，所说的凹槽设置在一组合式几何结构内，该几何结构便于以能提供连续凹槽通路的多种形状而将上述嵌板连到一起；将中空的管道嵌在上述凹槽通路内，通过该管道可使热能传递介质进行循环，从而提供了一种加热或冷却上述嵌板表面的方法。

2.如权利要求1所述的由加热或制冷部件构成的系统，其特征在于，所说的几何结构基于两种嵌板结构，一种嵌板结构仅带有大致平行且均匀间隔的凹槽，第二种嵌板结构和第一种嵌板结构一样带有均匀间隔的平行凹槽，但这些凹槽以弧形的凹槽为其端部，第二种嵌板结构还带有一附加凹槽，此凹槽与上述平行凹槽成90°角而延伸并与所说的弧形凹槽相切，上述几何结构允许组装成管道阵列，这种管道沿平行通路延伸，所述平行通路在其延伸的端部可以以其自身换向180度而返回，或者按90度延伸至主管道方向以横跨所说的阵列，这种系统导致构成大致均匀间隔的管道回路，该回路能使导热表面上升或下降至一大致均匀的温度。

3.如权利要求2所述的由加热或制冷部件构成的系统，其特征在于，将上述两种嵌板构成的几何结构合成一个单一的嵌板。

4.如权利要求2所述的由加热或制冷部件构成的系统，其特征在于，将上述两种嵌板构成的几何结构分解成较多数量的嵌板，每个嵌板均带有唯一的凹槽图案。

5.如权利要求2所述的端部嵌板，其特征在于，其中不存在这样的凹槽，该凹槽按90度延伸延至前述主管道通路并与前述二分之一圆弧或四分之一圆弧相切，并且，它在所述嵌板表面的外侧形成管道通路的回路而无需横跨其它管道平面内阵列的管道。

6.如权利要求1所述的由加热或制冷部件构成的系统，其特征在于，制成所述嵌板的结构化基层是诸如胶合板、多层板、片屑板或其它可以按地板框架系统中底层地板的方式加以使用的适当材料之类的通常的底层地板材料，在保持嵌板能跨越木框建筑中的典型跨距的同时，在该材料上可切削、冲钻、模压或以其它方式形成凹槽。

7.如权利要求6所述的由地板加热或制冷部件构成的系统，其特征在于，所说的基层是多种材料的混合物，其中有一不带凹槽的底层，该底层具有能横跨框架结构典型跨距的结构特性，然后，在该底层上覆盖一层材料，此层材料的结构特性是具有足够的抗压强度和表面硬度，从而允许将墙壁框架或成品地板材料直接固定在该层材料上，并且，可通过切削、模压、挤压或其它有效方式易于将组合式凹槽形成在该层材料上。

8.如权利要求2所述的由地板加热部件构成的系统，其特征在于，所说的圆弧具有这样的几何形状，它虽然不是圆但却能够使管道通路的方向改变约90度或约180度。

9.如权利要求1所述的由地板加热部件构成的系统，其特征在于，所述管道的可见度和间隔可以让墙壁结构或成品地板材料固定到地板板片上而不致损坏管道，并且即使管道受损，也易于加以修理。

10.如权利要求1所述的由地板加热部件构成的系统，其特征在于，所述中空管道与导热层之间的空间包含有自硬化的填充材料以消除气隙的任何绝热效应，或者，该填充材料可沿所说的顶表面抹平以提供一基本上平滑的表面，或者，该填充材料可将管道固定在凹槽内的适当位置。

11.如权利要求10所述的由地板加热部件构成的系统，其特征在于，所说的填充材料包含用于改善其导热性能的装置。

12.如权利要求1所述的由地板加热部件构成的系统，其特征在于，可以用导线来替代管道，以及用来传递热能的装置利用电阻加热。

13.如权利要求1所述的由地板制冷部件构成的系统，其特征在于，用来传递热能的装置利用库仑制冷。

14.如权利要求1所述的由地板加热部件构成的系统，其特征在于，其中存在一种分离且独立的结构化地板系统，并且，所述嵌板的结构化特性局限于足够的抗压强度和表面硬度，从而允许将墙壁框架或成品地板材料直接固定在该嵌板上。

15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所说的嵌板包括用于成品的此后要进行加热或冷却的天花板表面的适当材料。

16.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所说的嵌板包括用于成品的此后要进行加热或冷却的墙壁表面的适当材料。

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