石墨板材及其制备方法和石墨辐射吊顶板与流程

本发明属于石墨板材制备技术领域，具体涉及一种石墨板材及其制备方法和石墨辐射吊顶板。

背景技术：

目前传统的空调系统存在着两个主要的问题：一是能耗大；二是室内环境中的空气质量比较差，容易引起人的不适感。

随着生活质量水平的不断提高，人们对现在的空调系统不再简单地满足于仅仅提供合适的温度和湿度，而是在这基础上向更舒适健康、节能低碳的要求上发展。尤其是在目前较严重的空气污染下，人们对室内环境的空气品质改善提出了更迫切的要求。

在这样的背景下，辐射吊顶技术走进了人们的视野并在最近几年得到了快速的发展。和传统空调相比，辐射吊顶技术可以有效的降低风速和垂直温度梯度，特别是和独立置换新风系统结合后可以有效的提高工作区内空气的清洁度并提供极佳的热舒适性，从而提高室内的居住环境品质。而且，由于其需要处理的新风量较小，使得风机的运行和维护成本下降，更重要的是，其可以使用地下水或者冷却塔水以及太阳能加热得到的热水等作为天然冷源或热源，从而大大降低空调系统的能耗。

目前辐射吊顶中的石墨板材采用平直结构，如图1所示，在进行制热或制热时，管道2向外四处传递管道内的热能，在实际应用过程中，我们发现在板材本体1宽度方向上，热能先以平行板材本体1宽度方向辐射后再逐渐以垂直板材本体1宽度方向辐射，如图1中的箭头方向指示，这使得我们所需的在垂直板材本体1宽度方向上辐射的热能损耗非常大(比如管道2内的水温是30℃，从辐射面出来的温度只有26℃)，大大影响了热能辐射效率，且热能辐射至室内的时间长。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种石墨板材及其制备方法和石墨辐射吊顶板。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨板材，包括：板材本体；所述板材本体的一面为辐射面，与该辐射面相对的另一面上设有至少一个适于包裹管道的凸起部；以及所述凸起部呈山峰状。

进一步，所述凸起部的两侧对称设置，且从峰顶部向下依次形成峰腰部、峰底部；其中所述峰顶部、峰腰部均呈弧状曲线；以及在凸起部相邻时，峰底部相连形成一近似平摊区域。

进一步，设定板材本体的最大厚度为h、最小厚度为l；其中最大厚度h表示峰顶部的顶点至板材本体另一面的垂直距离，最小厚度l表示峰底部至板材本体另一面的垂直距离；管道的圆心与峰顶部的顶点同轴设置，且设定管道的半径为r、管道表面距离峰顶部的顶点最短长度为j1，管道表面距离板材本体另一面的最短长度为j2；其中j1的范围为1-2.5mm，j2的范围为1-2.5mm；最大厚度h与管道半径r、长度j1和长度j2之间的关系式为：h＝j1+j2+r；最小厚度l的范围为2-5mm。

进一步，设定峰顶部的曲线半径为a；其中所述峰顶部的曲线半径a与最大厚度为h、最小厚度为l之间的关系为：a＝h-l。

进一步，以峰顶部的曲线圆心为原点(0，0)，板材本体的厚度方向为y轴，板材本体的宽度方向为x轴，峰顶部、峰腰部和峰底部的曲线分别通过y与x之间的函数关系表示，且关系式为：

其中：b为峰腰部的曲线半径；

a为峰腰部与峰底部交接点距离原点(0，0)的距离；

b为峰底部的线长；

e为峰腰部与峰顶部交接点距离y轴的垂直距离；

其中：a+b＝50mm，且a的范围为30-35mm；

又一方面，本发明还提供了一种石墨板材的制备方法，包括：在板材本体上与辐射面相对的另一面设置至少一个适于包裹管道的凸起部；以及所述凸起部呈山峰状。

进一步，所述凸起部的两侧对称设置，且从峰顶部向下依次形成峰腰部、峰底部；其中所述峰顶部、峰腰部均呈弧状曲线；以及在凸起部相邻时，峰底部相连形成一近似平摊区域。

进一步，设定板材本体的最大厚度为h、最小厚度为l；其中最大厚度h表示峰顶部的顶点至板材本体另一面的垂直距离，最小厚度l表示峰底部至板材本体另一面的垂直距离；管道的圆心与峰顶部的顶点同轴设置，且设定管道的半径为r、管道表面距离峰顶部的顶点最短长度为j1，管道表面距离板材本体另一面的最短长度为j2；其中j1的范围为1-2.5mm，j2的范围为1-2.5mm；最大厚度h与管道半径r、长度j1和长度j2之间的关系式为：h＝j1+j2+r；最小厚度l的范围为2-5mm。

进一步，设定峰顶部的曲线半径为a；其中所述峰顶部的曲线半径a与最大厚度为h、最小厚度为l之间的关系为：a＝h-l；

以峰顶部的曲线圆心为原点(0，0)，板材本体的厚度方向为y轴，板材本体的宽度方向为x轴，峰顶部、峰腰部和峰底部的曲线分别通过y与x之间的函数关系表示，且关系式为：

其中：b为峰腰部的曲线半径；

a为峰腰部与峰底部交接点距离原点(0，0)的距离；

b为峰底部的线长；

e为峰腰部与峰顶部交接点距离y轴的垂直距离；

其中：a+b＝50mm，且a的范围为30-35mm；

第三方面，本发明还提供了一种石墨辐射吊顶板，包括：如前所述的石墨板材；以及所述石墨板材的下端面为辐射面，其上端面设置有与凸起部适配的保温层。

本发明的有益效果是，本发明的石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构，优化了热能的传递路径，使管道传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部，从而提高了本石墨板材的热能辐射效率，还有效缩短了热能辐射至室内的时间；同时，本石墨板材与现有的平直结构相比，在石墨材料密度相等的情况下，山峰状结构的石墨板材所用材料大大减少，从而降低了制造成本，因此本石墨板材有很大的经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有平直结构的石墨板材的结构示意图；

图2是现有平直结构的石墨板材在管道温度16°情况下的达到稳态时的温度模拟仿真图；

图3是本发明的石墨板材的结构示意图；

图4是本发明的石墨板材的标注各数据的结构示意图；

图5是本发明的石墨板材在管道温度16°情况下的达到稳态时的温度模拟仿真图。

其中：

现有技术：板材本体1、管道2；

本申请：凸起部10、峰顶部100、峰腰部101、峰底部102、管道20。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的结构作进一步详细的说明。

实施例1

如图3所示，本实施例1提供了一种石墨板材，包括：板材本体；所述板材本体的一面为辐射面，与该辐射面相对的另一面上设有至少一个适于包裹管道20的凸起部10；以及所述凸起部10呈山峰状。

进一步，所述凸起部10的两侧对称设置，且从峰顶部100向下依次形成峰腰部101、峰底部102；其中所述峰顶部100、峰腰部101均呈弧状曲线；以及在凸起部10相邻时，各峰底部102相连形成一近似平摊区域。

具体的，本石墨板材的热能辐射原理是：管道20内接入热源或冷源后，向外传递热能，且热能从峰顶部100沿着各峰腰部101分别传递至相应的峰底部102，再从峰底部102对应的板材本体的辐射面辐射出去；本石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构，优化了热能的传递路径，使管道20传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部102，且扩大了向下热能传递的面积，从而提高了本石墨板材的热能辐射效率，还有效缩短了热能辐射至室内的时间；同时，本石墨板材与现有的平直结构相比，在石墨材料密度相等的情况下，山峰状结构的石墨板材所用材料大大减少，从而降低了制造成本，并且可以使制备的石墨辐射吊顶板更加轻薄。

具体的，本实施例以设置两个凸起部10为例，利用有限元工具软件(ansys软件)模拟本石墨板材的均温性能；如图5所示，本实施例模拟的工况是管道内的水温为16℃时，本石墨板材达到稳态时的温度分布图，其中两个凸起部对应包裹管道处温度最低，为16℃，然后冷量按图中的箭头方向传递，使各凸起部的两侧温度逐渐升高，而采用山峰状结构能让冷量尽量从峰顶处高效低损地传递到峰底处，从模拟的结果可以很直观地看出两凸起部的峰底部区域形成的平摊区域的温度从模拟软件上读出约16.2℃，而如图2所示，现有平直结构的石墨板材同样在管道温度为16℃，达到稳态时，可以看出两管道之间靠近中间的区域温度约为16.8℃，因此本实施例的山峰状结构对于热能的传递有积极作用，使峰顶部与峰底部之间的温度梯度明显减小，从而提高了本石墨板材的热能辐射效率。

具体的，所述凸起部10的数量可以为一个、两个、三个或四个。

进一步，如图4所示，设定板材本体的最大厚度为h、最小厚度为l；其中最大厚度h表示峰顶部100的顶点至板材本体另一面的垂直距离，最小厚度l表示峰底部102至板材本体另一面的垂直距离；管道20的圆心与峰顶部100的顶点同轴设置，且设定管道20的半径为r、管道20表面距离峰顶部100的顶点最短长度为j1，管道20表面距离板材本体另一面的最短长度为j2；其中j1的范围为1-2.5mm，j2的范围为1-2.5mm；最大厚度h与管道半径r、长度j1和长度j2之间的关系式为：h＝j1+j2+r；最小厚度l的范围为2-5mm。

具体的，j1和j2的范围为1-2.5mm以及最小厚度l的范围为2-5mm，以防止板材本体对管道20的包裹厚度不够而发生破裂的问题。

进一步，设定峰顶部100的曲线半径为a；其中所述峰顶部100的曲线半径a与最大厚度为h、最小厚度为l之间的关系为：a＝h-l。

进一步，以峰顶部100的曲线圆心为原点(0，0)，板材本体的厚度方向为y轴，板材本体的宽度方向为x轴，峰顶部100、峰腰部101和峰底部102的曲线分别通过y与x之间的函数关系表示，且关系式为：

其中：b为峰腰部的曲线半径；

a为峰腰部与峰底部交接点距离原点(0，0)的距离；

b为峰底部的线长；

e为峰腰部与峰顶部交接点距离y轴的垂直距离；

其中：a+b＝50mm，且a的范围为30-35mm；

作为本实施例的一种实施方式：

所述凸起部10为两个，且r＝5mm，j1＝j2＝1.5mm，则h＝13mm，l＝3mm，a＝30mm，b＝20mm，因此，a＝10mm；b＝46mm；e＝5.7143mm。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种石墨板材的制备方法，包括：在板材本体上与辐射面相对的另一面设置至少一个适于包裹管道的凸起部；以及所述凸起部呈山峰状。

进一步，所述凸起部的两侧对称设置，且从峰顶部向下依次形成峰腰部、峰底部；其中所述峰顶部、峰腰部均呈弧状曲线；以及在凸起部相邻时，峰底部相连形成一近似平摊区域。

进一步，设定板材本体的最大厚度为h、最小厚度为l；其中最大厚度h表示峰顶部的顶点至板材本体另一面的垂直距离，最小厚度l表示峰底部至板材本体另一面的垂直距离；管道的圆心与峰顶部的顶点同轴设置，且设定管道的半径为r、管道表面距离峰顶部的顶点最短长度为j1，管道表面距离板材本体另一面的最短长度为j2；其中j1的范围为1-2.5mm，j2的范围为1-2.5mm；最大厚度h与管道半径r、长度j1和长度j2之间的关系式为：h＝j1+j2+r；最小厚度l的范围为2-5mm。

进一步，设定峰顶部的曲线半径为a；其中所述峰顶部的曲线半径a与最大厚度为h、最小厚度为l之间的关系为：a＝h-l；

以峰顶部的曲线圆心为原点(0，0)，板材本体的厚度方向为y轴，板材本体的宽度方向为x轴，峰顶部、峰腰部和峰底部的曲线分别通过y与x之间的函数关系表示，且关系式为：

其中：b为峰腰部的曲线半径；

a为峰腰部与峰底部交接点距离原点(0，0)的距离；

b为峰底部的线长；

e为峰腰部与峰顶部交接点距离y轴的垂直距离；

其中：a+b＝50mm，且a的范围为30-35mm；

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例3还提供了一种石墨辐射吊顶板，包括：如实施例1所述的石墨板材；以及所述石墨板材的下端面为辐射面，其上端面设置有与凸起部适配的保温层。

具体的，保温层与石墨板材的上端面适配后，在不影响保温效果的基础上，有效的降低了整个石墨辐射吊顶板的厚度，使其更加轻薄，便于安装在楼层不高的顶面。

具体的，所述石墨板材的具体结构及原理可参考实施例1的描述，此处不再赘述。

综上所述，本石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构，优化了热能的传递路径，使管道传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部，从而提高了本石墨板材的热能辐射效率，还有效缩短了热能辐射至室内的时间；同时，本石墨板材与现有的平直结构相比，在石墨材料密度相等的情况下，山峰状结构的石墨板材所用材料大大减少，从而降低了制造成本，因此本石墨板材有很大的经济效益。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。