CN1198084C - 采用片状加热板的加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用片状加热板的加热系统。所述加热板包括一上面板和一下面板，其间具有一空腔；一对液体连接器，位于所述加热板的角部；多个支撑元件和第一和第二分散元件，排列于所述上下面板之间。所述支撑元件排列于与所述加热板的长边平行的第一方向上，和与所述加热板的短边平行的第二方向上，从而按照所述第一和第二方向产生第一和第二空腔线路。所述第一分散元件位于面对所述液体连接器的第一空腔线路的一个点上，而所述第二分散元件位于面对所述液体连接器的第二空腔线路的一个点上，以便于它们可以有效地分散载热流体。

Description

采用片状加热板的加热系统

技术领域

本发明涉及一种采用片状加热板的加热系统，本发明特别涉及到的一种采用片状加热板的加热系统，其中的各加热板在上下面板之间形成有空腔，而加热是利用一通过空腔的载热流体的流动而进行的。

背景技术

传统的用于房屋内的加热系统所具有的结构是将管道布设在一泡沫混凝土层内，其被置于一混凝土厚板基底上。一载热流体例如热水通过该管道供给以得到加热的效果。然而，预计对于组装类型的加热系统的使用量将会增长，该组装类型的加热系统包括可以被彼此连接的片状加热板，以及形成在其内部的以便于液体流动的空腔。与管道式结构比较，该加热板结构易于构建并修复，并且由于不存在因混凝土造成的热损失，因此能够提供更好的热效率。

与这样的加热板结构有关的美国专利No.5,080,166公开了一种片状加热元件。该加热元件包括多个间隔元件，这些间隔元件装于上下板之间，当用于地板加热时可以抵挡作用在加热元件上的力。这些间隔元件以一种优选的、特殊的排列方式安装。

然而，根据本发明人进行模拟实验的结果，发现在控制载热流体流以一个特定的方向流动之后，该载热流体在加热元件中的分配不均衡。该结果是由于遍布整个加热元件中的间隔元件之间的空腔以一个预定的方向连接导致的。

另外，该加热元件的对角提供有液体连接器，通过它，载热流体被供入和排出于每一个加热元件。然而，在余下的两个角部(即未形成液体连接器的角部)处载热流体的流动速度会发生下降。

因此，载热流体不能通畅地流过未形成液体连接器的这些角部，造成这些面积的温度下降。并且，由于角部内的液体紊乱可能会在加热元件内产生气泡，造成载热流体流动不平稳。这些问题造成的结果是，热量不能均匀的分布和热效率的降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供片状加热板，其中供入的载热流体在加热板内均匀分布。

本发明的另一个目的是提供片状加热板，其中未形成液体连接器的角部内的载热流体的流动得到增加，从而阻止角部内的载热流体的积聚。

本发明的再一个目的是提供一加热系统，使用了一个连接多个加热板和加热板的空腔的连接结构，使得载热流体可以连续的流过各加热板。

为了获得这些目的，本发明提供了一种加热系统，该加热系统包括若干加热板，其每一个加热板包括有彼此相对安装并在其间留有一个空腔的一大体为长方形的上面板和下面板、多个用于连接上、下面板而其每一个都具有一个预定的面积并在相邻支撑元件间留有一个空间的支撑元件，和各自位于上下面板的两个正对角部之一的一对液体连接器；以及用于相互连接相邻加热板的液体连接器、以使载热流体连续地流过多个加热板的连接元件。支撑元件均匀地排列在与上下面板的长边平行的第一方向上，和与上下面板的短边平行的第二方向上，从而按照第一和第二方向界定第一和第二空腔线路，并且该加热系统进一步还包括在相对于相应的液体连接器的第一和第二空腔线路的一点处至少有一个分散元件，该分散元件分散载热流体。

支撑元件最好均匀地按液体连接器的中心轴并与其保持一预定距离排列，而且包括与液体连接器之一最接近的一第一支撑元件。分散元件位于载热流体通过第一支撑元件被分散的地方。

分散元件最好包括一位于第一空腔线路的一个点上的第一分散元件，它是液体撞击到第一支撑元件后，被重定向到第一方向上的液体第一个所遇到的；以及一位于第二空腔线路的一个点上的第二分散元件，它是液体撞击到第一支撑元件后，被重定向到第二方向上的液体第一个所遇到的。

每一个支撑元件和分散元件最好通过一对凹入面来实现，该凹入面设置在上下面板的相应部位并呈锯齿状，使得上下面板的这些部位相接触，从而形成相应的支撑元件或分散元件。

附图说明

加入并构成本说明书的一部分的附图，用于说明本发明一个实施例，并且和说明书一起来解释本发明的原理。在附图中：

图1是按照本发明的一个优选实施方案所做的一个加热系统的组装设计图；

图2是图1的一个连接部件的放大图；

图3是按照本发明的第一优选实施方案所做的一加热板的透视图；

图4是图3的加热板的局部放大图，用于说明一支撑元件；

图5是图3沿线A-A线所做的截面图；

图6是图3的加热板的局部放大图，用于说明分散元件；

图7是图3的加热板的局部放大图，用于说明载热流体的散布；

图8是按照本发明的第二优选实施方案所做的一加热板的设计图；

图9是图8的加热板的局部放大图，用于说明一个导向通道；

图10和11是分别按照本发明的其他的优选实施方案所做的加热板的设计图；和

图12是包括一个绝缘层的一加热板的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

图1是按照本发明的一个优选实施方案所做的一个加热系统的组装设计图，和图2是图1的一个连接部件的放大图。

该加热系统包括多个加热板2，其具有内部空间，即空腔(未显示)，载热流体通过它流动；以及多个连接元件4，用于将加热板2互相连接成一整体，这样就可以在加热板2之间形成液体通路。每一个加热板2最好由热塑性材料制成，该种材料比普通金属管道结构易于制造和成形。该加热板2被制造成片状，使得在加热板2内流动的载热流体可以为一地板(或一墙面或天花板)的更大面积供热。

在本发明的此优选实施方案中，该加热板2是具有长边和短边的矩形。对于每一个加热板2，两个正对角的每一个角上都安装有一液体连接器6。载热流体的供入和排出都通过液体连接器6发生。加热板2被排列成连续的图案，相邻加热板2的液体连接器6在公共的部位结合在一起。连接元件4相互连接相邻的加热面板2的两个液体连接器6。

如图2所示，每一个连接元件4包括一个中心连接管8和一对弯管10，每一个弯管10安装于该连接管8的两侧。弯管10的内部直径略大于该连接管8的外部直径和该加热板2的液体连接器6的外部直径，并且该弯管10迫使连接管8和液体连接器6保持一预定距离。该弯管10使用与加热板2相同的热塑性材料制成，使得在加热系统组装期间，在弯管10覆盖液体连接器6的状态下，通过热熔处理，弯管10可与加热板2组装成整体。

应用此结构，载热流体通过加热系统的入口加入，并通过连接元件4连续地通过一组加热板2，然后从出口排出。载热流体的流向如图2中点划线箭头标记所示。

在这样一个组装类型的加热系统内，极为重要的是每一个加热板2控制好载热流体的平滑流动，同时不能忽略热效应特性，使得不会在某些部位形成载热流体的积聚。为此，要保持整个加热板2上热的平均分配。

图3为按照本发明的第一优选实施方案所做的一加热板的透视图，图4是图3的加热板的一局部放大图，和图5是沿图3的A-A线所做的一截面图。

参照这些附图，该加热板2包括一上面板14和一下面板16，彼此相对安装，以形成内部空腔12；多个支撑元件18，具有预定的面积，以预定的间隔放置；以及一对液体连接器6。

每一个支撑元件18最好通过一对凹入面20来实现。即，在上面板14和下面板16的相应区域上提供有构成每一对的凹入面20，并且凹入面20呈锯齿状，使得上面板14和下面板16的这些面积相互接触，从而形成相应的支撑元件18。

支撑元件18防止由外力造成的上下面板14和16的变形，且由此形成许多空腔12，载热流体通过这些空腔12流动。即，该空腔12形成在各支撑元件18之间。其结果是，由任一液体连接器6供入的载热流体流经上下面板14和16之间的空腔12，从而向上面板14的外测传输热量，如图5中的点划线箭头标记所示

支撑元件18也为载热流体流动提供阻力，使得在加热板2内的载热流体均匀分布。支撑元件18的尺寸、支撑元件18分布的间隔有多大、以及支撑元件18排列的方式都会对供应到加热板2内的载热流体的流动产生极大的影响。

在本发明的此优选实施方案中，由凹入面20形成的支撑元件18大体上为具有一预定直径的圆柱形，并且支撑元件18在水平方向(图3中的x方向)和垂直方向(图3中的y方向)上都以预定的间隔排列。支撑元件18之间分别在水平和垂直方向上的间隔D1和D2，和形成支撑元件18的凹入面20的直径D最好都相同。

载热流体通过其供入和排出的每一液体连接器6的一中心轴与上下面板14和16的长和短边形成的夹角都大体呈45°的角度，其中面板14和16形成。因此，通过其中一个液体连接器6供入的载热流体由多个支撑元件18分散从而进入到加热板2中。

在本发明的此优选实施方案中，用于分散液体的分散元件相对于液体连接器6形成。图6和7是图3的加热板的局部放大图。为了便于从空腔12中区分出支撑元件18和分散元件22和24，在图中使用阴影表示支撑元件18和分散元件22和24。

分散元件22和24中的每一个最好象支撑元件18一样由一对凹入面20来实现。如支撑元件18以预定的间隔在水平和垂直方向上均匀地排列一样，空腔12相对于液体连接器6在水平和垂直方向上连续地形成。

第一分散元件22与液体连接器6相对，位于向水平方向延伸的第一空腔线路的一个点上，第一空腔线路的中心如线D所示；以及第二分散元件24与液体连接器6相对，位于向垂直方向延伸的第二空腔线路的一个点上，第二空腔线路的中心如线E所示

另外，在水平方向上第一分散元件22的中心不与其他支撑元件18在水平方向上对准，而且在垂直方向上第二分散元件24的中心也不与其他支撑元件18在垂直方向上对准。

因此，第一分散元件22阻挡了直接向液体连接器6延伸的第一空腔线路(图中的D线)，而第二分散元件24阻挡了直接向液体连接器6延伸的第二空腔线路(图中的E线)，从而分散了积聚在这些空腔的载热流体。

更具体地说，支撑元件18均匀地沿着加热板2的水平和垂直方向(x和y方向)，以及沿着液体连接器6的中心轴(图中的z方向)排列。在沿着液体连接器6的中心轴排列的支撑元件18中，最接近于液体连接器6的支撑元件被称为第一支撑元件26，在第一支撑元件26将载热流体流分开的位置上提供有第一和第二分散元件22和24。

即，第一分散元件22被置于第一空腔线路(图中的D线)的一个点上，使其首先遇到在液体撞击到第一支撑元件26之后在水平方向上再定向的液体。第二分散元件24被置于第二空腔线路(图中的E线)的一个点上，使其首先遇到在液体撞击到第一支撑元件26之后在垂直方向上再定向的液体。

参照图6，第一支撑元件26和第一及第二分散元件22和24的相对定位将被更详细地说明。与第一支撑元件26和第一分散元件22都相切的一条线(图中的点划线B)平行于水平方向，并且与第一支撑元件26和第二分散元件24都相切的一条线(图中的点划线C)平行于垂直方向。这两条切线垂直相交正好在第一支撑元件26的朝向液体连接器6方向那一边的一个点上。

作为此种结构的一个结果，参照图7，加热板2内的载热流体沿着液体连接器6的中心轴首先撞击第一支撑元件26。因此，液体的流动转向为沿着水平的方向和沿着垂直的方向。

定向于水平方向上的液体会被第一分散元件22再一次向上和向下改变方向(在图中)绕过此元件，使得沿着水平方向的液体流被分散了。撞击第一支撑元件26后定向于垂直方向上的液体会被第二分散元件24再一次向左和向右改变方向(在图中)绕过此元件，使得沿着垂直方向的液体流被分散了。接着，被第一和第二分散元件22和24分散的液体流再不断地被沿着水平和垂直方向排列的支撑元件18分散。

拥有如上所述内部结构的加热板2，载热流体流由第一支撑元件26分散后接着再分别被第一和第二分散元件22和24分散到水平和垂直方向。因此，由液体连接器6供入的载热流体可以在加热板2内更均匀地分布。

除如上所述的在与液体连接器6相对的位置布置第一和第二分散元件22和24之外，本发明的加热板2也可以在未形成液体连接器6的其余的两个角部位置包括若干导向通道。

图8是按照本发明的第二优选实施方案所做的一加热板的设计图和图9是图8的加热板的局部放大图。一加热板2’在未形成液体连接器6的角部包括有第一和第二导向通道28和30。

每一个第一和第二导向通道28和30都是由一对位于一上面板14和一下面板16相对应位置的凹入面来实现，其中各凹入面呈锯齿状，以使这些面相接触，从而形成相应的导向通道28和30。该第一和第二导向通道28和30距加热板2’的角部有一预定距离，在水平和垂直方向上具有预定宽度和长度。

导向通道28和30所具有的宽度W最好和支撑元件18的直径D基本相同，而且其在水平和垂直方向上所具有的长度L等同于3～5个支撑元件18所占用空间的量(即，长度L近似为支撑元件18的直径D的6～10倍)。

该第一和第二导向通道28和30减小了设置有导向通道的加热板2’角部对载热流体的阻力，从而提高载热流体流动速度。该第一和第二导向通道28和30还将载热流体导向载热流体排出的方向。因此，包括有第一和第二导向通道28和30的加热板2’可以防止角部内积聚载热流体和由液体紊乱导致的气泡的产生。这可以使热量更加均匀遍布在整个加热板2’内。

矩形加热板2的长边与短边的比率最好在1.5∶1到3∶1的范围内。由于下述的原因这些尺寸是必须的。因为液体连接器6的中心轴和加热板2的相应的、相邻的边呈45°角，如果加热板2形成方形，也就是非常方正，则每一个加热板2的从两个正相对液体连接器6来的液体流将近似地会聚在加热板2的中心。这样就会使加热板2内的载热流体的分配不均。

参照图10和11，除了上述矩形的加热板以外，加热板2”还可以为多边形，即，六边形或八边形。当组装加热系统时，这更便于连续地排列加热板2”。

参照图12，在上述加热板2中，一个绝缘层32(例如，泡沫聚苯乙烯)被放置在下面板16之下。这可以使在建筑，住宅等的地板上铺设加热板2更简单易行。绝缘层32也可以使加热板2的热损失最小化，并且可以补偿液体连接器6与上下面板14和16之间的高度差。

由于本发明的加热板内具有的大量的支撑元件，分散元件和导向通道，使得供应到加热板内的载热流体可以更均匀的分布，从而在遍布加热板的整个面积上获得更均衡的热分布。同时，载热流体可以在加热板内更平滑的流动并且遍布到其整个面积，使得热传输率得到改善。

虽然本发明的各优选实施方案已经在上面进行了详细地说明，但是应该可被明显地推定的是，对于本领域的那些技术人员是显然的那些对这里所传授的基本的发明概念的许多改变和/或修改，都将落入本发明的精神和范围之内，如同权利要求中所界定的范围那样。

Claims (17)

1.一种加热系统，包括：

加热板，每一个加热板包括：彼此相对安装并在其间留有一个空腔的长方形的上面板和下面板、多个用于连接所述上下面板而且每一个都具有一个预定的面积并在相邻支撑元件间留有一个空间的支撑元件、以及各自位于所述上下面板的两个正对角部之一的一对液体连接器；和

连接元件，用于相互连接相邻加热板的液体连接器，以使载热流体连续地流过多个加热板，

其特征在于，所述支撑元件沿着与所述上下面板的长边平行的第一方向以及与所述上下面板的短边平行的第二方向均匀地排列，从而按照所述第一和第二方向界定第一和第二空腔线路，并且

进一步还包括在相对于相应的液体连接器的所述第一和第二空腔线路的一点上的至少一个分散元件，所述分散元件分散载热流体。

2.权利要求1的加热系统，其特征在于，所述分散元件包括位于相对于所述液体连接器的第一空腔线路的一个点上的一第一分散元件，和相对于所述液体连接器的第二空腔线路的一个点上的一第二分散元件。

3.权利要求2的加热系统，其特征在于，所述第一和第二分散元件分别在所述第一和第二方向上不与支撑元件排成一排。

4.权利要求2的加热系统，其特征在于，所述支撑元件沿所述液体连接器的中心轴均匀排列并与其保持一预定距离，而且包括与液体连接器之一最接近的一第一支撑元件，并且

其中所述第一和第二分散元件被排列在载热流体由所述第一支撑元件所分散的位置上。

5.权利要求4的加热系统，其特征在于，所述第一分散元件被置于所述第一空腔线路的一个点上，这样其首先遇到在液体撞击到第一支撑元件后、被重定向到所述第一方向上的液体，和

所述第二分散元件被置于所述第二空腔线路的一个点上，这样其首先遇到在液体撞击到第一支撑元件后、被重定向到所述第二方向上的液体。

6.权利要求1的加热系统，其特征在于，每一个所述支撑元件通过一对凹入面来实现，所述凹入面设置在所述上下面板的相应部位并呈锯齿状，使得所述上下面板的这些部位相接触，从而形成相应的支撑元件。

7.权利要求6的加热系统，其特征在于，所述凹入面为圆柱状，并且在所述第一和第二方向上的两个相邻凹入面之间的距离与所述凹入面的直径相同。

8.权利要求2的加热系统，其特征在于，每一个所述第一和第二分散元件通过一对凹入面来实现，所述凹入面设置在所述上下面板的相应部位并呈锯齿状，使得所述上下面板的这些部位相接触，从而形成相应的分散元件。

9.权利要求1的加热系统，进一步还包括第一和第二导向通道，设置在未形成液体连接器的相对角部，其中，所述第一和第二导向通道和所述加热板的边缘具有一预定的距离、连接所述上下面板，并沿所述第一和第二方向具有一预定的宽度和一预定的长度。

10.权利要求9的加热系统，其特征在于，所述第一和第二导向通道的宽度等同为所述支撑元件的直径，而且所述第一和第二导向通道在所述第一和第二方向之一上的长度是在所述支撑元件直径的6到10倍范围内。

11.权利要求1的加热系统，其特征在于，所述加热板为矩形，并且长边和短边的比率在1.5∶1到3∶1的范围内。

12.权利要求1的加热系统，其特征在于，所述加热板为多边形，也就是，具有四个边和可能更多的边。

13.权利要求1的加热系统，进一步包括一介于所述下面板和上面安装有所述加热板的地板之间的绝缘层。

14.一加热系统，包括：

加热板，每一个加热板包括：彼此相对安装并在其间留有一个空腔的长方形的上面板和下面板、多个用于连接所述上下面板而且每一个都具有一个预定的面积的并在相邻支撑元件间留有一个空间的支撑元件，以及各自位于所述上下面板的两个正对角部之一的一对液体连接器；和

连接元件，用于相互连接相邻加热板的液体连接器，以使载热流体连续地流过多个加热板，

其特征在于，所述支撑元件沿着与所述上下面板的长边平行的第一方向和与所述上下面板的短边平行的第二方向均匀地排列，从而按照所述第一和第二方向界定第一和第二空腔线路，并且所述支撑元件沿所述液体连接器的中心轴均匀排列且包括与所述液体连接器之一最为接近的一第一支撑元件，和

进一步包括：一第一分散元件，该元件位于所述第一空腔线路的一个点上，这样其首先遇到在液体撞击到第一支撑元件后被重定向到第一方向上的液体；和一第二分散元件，该元件位于所述第二空腔线路的一个点上，这样其首先遇到在液体撞击到第一支撑元件后被重定向到第二方向上的液体。

15.一加热系统，包括：

加热板，每一个加热板包括彼此相对安装并在其间留有一个空腔的长方形的上面板和下面板、多个用于连接所述上下面板而且每一个都具有一个预定的面积的并在相邻支撑元件间留有一个空间的支撑元件，以及各自位于所述上下面板的两个正对角部之一的一对液体连接器；和

连接元件，用于相互连接相邻加热板的液体连接器，以使载热流体连续地流过多个加热板，

其特征在于，所述支撑元件沿着与所述上下面板的长边平行的第一方向和与所述上下面板的短边平行的第二方向均匀地排列，从而按照所述第一和第二方向界定第一和第二空腔线路，并且

进一步还包括在相对于相应的液体连接器的所述第一和第二空腔线路的一点上至少有一个分散元件，所述分散元件分散载热流体；以及一对导向通道，设置在未形成液体连接器的相对角部，所述导向通道连接所述上下面板，并沿所述第一和第二方向具有一预定的宽度和一预定的长度。

16.权利要求15的加热系统，其特征在于，所述分散元件包括位于相对于所述液体连接器的第一空腔线路的一个点上的一第一分散元件，和相对于所述液体连接器的第二空腔线路的一个点上的一第二分散元件。

17.权利要求15的加热系统，其特征在于，所述导向通道的宽度等同为所述支撑元件的直径，而且所述导向通道在所述第一和第二方向之一上的长度是在所述支撑元件直径的6到10倍范围内。

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