通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板的制作方法

专利名称：通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板及热管技术。
背景技术：
龙骨实木地板体感舒适。用采暖地板供暖可获得令人舒适的下暖上冷温度梯度， 并适合使用太阳集热器及热泵机组提供的60°C以下热能。现有湿式采暖地板在楼板上设置绝热层，绝热层上铺设埋置加热管的混凝土，混凝土上铺设地面板。加热的混凝土通过地面板向室内放热。湿式采暖地板热惯性大、结构层占用空间多、行走舒适度低、检修困难、其木质地面板容易变形。为此，又提出不用混凝土的干式采用地板。用热水的干式采暖地板将热水管暴露在结构层中通过地面板放热供暖， 干式采暖地板从加热管到地面板之间的热阻大、地面板温差也大。中国专利号200820109007. 7，披露了一种干式热水采暖地板，该采暖地板包括地面装饰层、上层金属导热膜、加热管、下层金属导热膜、保温层、木龙骨及楼板。加热管敷设于保温材料管槽内，加热管上下分别设置向四周延伸的金属导热膜，扩展了加热管加热面， 使地板表面温度均勻，且向下热损失减小。但该方案未能改变干式地暖地板传热能力差的特性。虽然将地板厚度从通常的18减至9毫米，但在保温加厚、加热管直径增加、供暖功率加大和上、下层金属导热膜从0. 2加厚至0. 6毫米情况下，因为将龙骨间距从150毫米增加到200毫米，地面温度反而降低；而通常龙骨间距为300毫米。中国专利申请号2008102(^951. 1，披露了一种直接导热式实木龙骨地暖地板采用上下两层结构的地板，在地板内设置传热介质包括在上、下层地板的燕尾槽配合面之间嵌入金属导热介质；在龙骨上开槽布置地暖管下面一半，并令地暖管上面一半与地板的导热介质接触。这一方案龙骨间距仅为地板宽度，龙骨和地暖管的使用量过多；两层结构地板上开槽过多机械强度大大降低影响使用且费料；金属材料不适合用“热压工艺”与木材连接；地暖管与地板之间的传热面积小，且因无企口和钉钉不便使地板容易变形、地暖管与地板非固定连接使两者之间的面接触换热状态难于保证；开排孔又开槽的龙骨整体强度降低，安装时容易开裂。

发明内容
本发明的目的是要提供通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板。本发明解决其技术问题所采取的技术方案用地面板、布置于地面板下表面并与地面板连接的金属导热板、与金属导热板低热阻连接的加热元件，组成通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板。金属导热板与地面板之间采用以下三种方式之一或其组合低热阻连接1)用钉状连接物连接；幻粘接；幻通过金属导热板的包边连接。地面板材料包括各种木质板、瓷砖、石板、玻璃和热塑性挤出材料。金属导热板可带有加强筋、翻边或者包裹地面板侧面端面的包边；相邻两块金属导热板可镶嵌配合。金属导热板厚度通常在 0. 4 2. 9毫米范围。金属导热板还可结合两层不同材料譬如淬火的弹簧钢板加铝型材制造。金属导热板下表面可涂制绝热层和/或者贴置红外反射膜。加热元件包括电加热元件、 热水管及热管。加热元件的传热表面可涂制充填粘结材料或者传热材料。金属导热板与楼板或地面之间设置绝热材料。地面板直接或者通过金属导热板固接于龙骨上，龙骨固定楼板或地面上；或者地面板通过蜂窝体板向楼板或地面传输重力。采用细的钉状连接物譬如螺钉，对地面板强度影响很小。复合有金属导热板的地面板可用切割机及砂轮机进行切割修整。瓷砖的侧面可以磨削出槽道以配合金属导热板包边。还可以采用热管，并令热管冷端与金属导热板低热阻连接。还可以令热管热端通过金属热熔接连接一个传热部件，并通过所述传热部件与加热元件低热阻连接。热管制作及与金属导热板低热阻连接将未充装工质的热管壳体用压板固定于金属导热板上、嵌入金属导热板的凹槽或其翻边包边的圆弧内，用钎焊材料或者通过热浸镀铝等实现热管与金属导热板的金属热熔连接，然后将热管壳体抽真空灌装工质封离。还可以令金属导热板的侧面包边带凹槽，在相邻两个包边凹槽构成的管型腔体内嵌入加热元件。还可以令金属导热板通过与其连接的一个盖板共同包裹加热元件；或者金属导热板通过传热卡槽连接加热元件；或者金属导热板与加热元件传热翅板粘结连接；或者地面板与嵌入有加热元件的传热翅板直接粘结连接。还可以令金属导热板的上表面或者下表面铆接连接和/或者焊接连接两个固定翻边；或者金属导热板含有利用翻边孔构成的两排固定翻边；或者金属导热板向下压出一个槽状物，所述槽状物含有利用翻边孔构成的两排固定翻边；所述这些固定翻边连接盖板的两个连接翻边，并且金属导热板与盖板共同低热阻包裹连接加热元件；所述这些固定翻边和盖板的两个连接翻边，具有相对于金属导热板的小倾角，倾角范围1 9°。还可以采用与金属导热板的底面和两个侧面焊接连接或者粘接或者钉状物连接的端面；或者地面板的连接端面设置密封护板或者密封涂层。还可以令金属导热板与地面板连接的传热表面或者金属导热板与加热元件连接的传热表面，含有突起的条纹和/或者含有多个突起的点状物，所述条纹或者点状物与周边平滑过渡，所述条纹或者点状物的突起高度在0. 1 1. 9毫米之间。还可以令金属导热板下表面含有多列楔形栓；在各龙骨上连接有钣金件，钣金件上含有与所述楔形栓位置镜像一致的斜插孔；所述楔形栓插入龙骨钣金件上的斜插孔。还可以在金属导热板与楼板或者地面之间设置蜂窝体板，地面板通过金属导热板和蜂窝体板向楼板或者地面传递重力。需要时可层叠布置一层以上的蜂窝体板。本发明的有益效果金属导热板与地面板之间采用钉状连接物、粘接及包边连接。 既能降低地面板与金属导热板之间的热阻，又能通过钉状连接物深入地面板加强传热；复合金属导热板还能增加地面板强度、解决地面板变形问题、可作为工程结构材料使用；并为生产龙骨安装的木粉料采暖地板、指接拼接叠层采暖地板以及单块面积3平方米以上的大面积整体采暖地板创造了条件。龙骨安装的地板体感舒适、工艺成熟、施工检修方便。金属导热板结合不同材料譬如淬火的弹簧钢板结合铝型材可以获得更高的强度、弹性和导热能力。采用带加强筋和翻边包边的金属导热板，可优化金属导热板的力学性能。包边使金属导热板与地面板的之间的连接牢固平滑。镶嵌配合的金属导热板，配合精密坚固、节省木材。金属导热板的底面和侧面与端面焊接粘接钉接；或者地面板的连接端面设置密封护板或者密封涂层，可防止白蚁侵蚀。含有突起条纹和点状物的传热表面，可利用材料的弹性形成预置的压力，在热胀冷缩时依然保持足够的接触传热面积。地面板通过金属传热件与加热元件低热阻连接，包括通过包裹热水管的盖板和卡槽连接，可扩大加热元件传热面积、令加热元件与地面板固定连接并使两者的传热距离最短。金属导热板粘结加热元件翅板适用于热水管弯曲段。地面板与嵌有加热元件的传热翅板直接粘结连接适合瓷砖石板地面板。加热元件表面涂传热材料，可进一步减小热阻。利用热管优异的传热、等温和热流密度变换能力，可大幅度提高金属导热板的传热效率、增加传热距离、减小地面板温差、减少加热元件的用量。采用电热元件供暖时，使用热管可大幅度减少膜状电热元件的使用面积、可采用可靠性和性价比更高的线状电热元件或点状电热元件代替膜状电热元件；可大大减轻因放置家具、铺盖地毯造成部分地面板放热不畅过热现象，既安全节能、又延长地面板和电热元件的使用寿命。采用瓷砖、石板、钢化玻璃和热塑性挤出材料地面板，耐侯性好、适合在卫生间铺设采暖地板，还可建造具有融雪化冰功能的人行道路。热塑性挤出材料还可循环利用。综合本发明的这些低热阻连接技术，可同比减小从加热元件到地面板的传热温度降5 10°C，使干式采暖地板的热阻降低到理想的程度。对热泵供暖系统，这意味着可使用输出温度低而能效比更高的机组，或者可使其运行于效率更高的特性曲线；更加节能。还为采用热水储热供暖方式和提高谷电利用率创造了条件。本发明的地面板复合0. 8毫米热浸镀铝钢板导热板，导热能力相当于湿式采暖地板60毫米厚混凝土。减薄60毫米混凝土结构层可减重约100千克/m2。在供暖功率45瓦 /m2和令地面板升温20°C情况下，可缩短启动时间5 8小时，尤适合办公室、幼儿园、图书馆等仅需要白天供暖的场合。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是一个通过热管与加热元件低热阻连接的采暖地板结构示意图。图2是图1中金属导热板的底视结构示意图。图3是图1中插接盖板的右视结构示意图。图4是一个通过卡槽与加热元件低热阻连接的采暖地板结构示意图。图5是一个金属导热板包边带凹槽的水电两用采暖地板结构示意图。图6是通过金属传热件与加热元件低热阻连接的大块采暖地板安装前结构示意图。图7是通过金属传热件与加热元件低热阻连接的大块采暖地板安装后结构示意图。图8是通过金属传热件与加热元件低热阻连接的蜂窝体板采暖地砖结构示意图。图中1.地面板；2.金属导热板；3.包边；4.螺钉；5.槽状物；6.翻孔边；7.固定翻边；8.盖板；9.连接翻边；10.热水管；11.热管冷端；12.复板；13.热管热端；14.倾角； 15.龙骨；16.楼板；17.绝热材料；18.卡槽；19 20.管型腔体；21.发热电缆；22.企口 23.楔形栓；24.钣金件；25.斜插孔；26.蜂窝体板；27.端面；28.螺丝钉；29.底板；30.加强筋；31.加强槽道；32.找平层；33.胶黏材料。
具体实施例方式图1 3共同给出本发明的第一个实施例。图1 3中，布置于地面板1下表面的金属导热板2用包边3从两侧包住地面板1，实现与地面板1的固定低热阻连接连接。金属导热板2与地面板1之间还采用硅胶粘结和螺钉4低热阻连接。金属导热板2向下压出一个槽状物5，槽状物5含有利用翻边孔6构成的两排固定翻边7。固定翻边7利用槽状物 5上翻边孔6翻出的材料制作，多个固定翻边7排成一列。固定翻边7向上勾住U型盖板 8的两个连接翻边9。金属导热板2上槽状物5和U型盖板8共同低热阻包裹连接热水管 10。热水管10与槽状物5和盖板8接触的传热表面也涂有导热硅胶。金属导热板2上温度最高的槽状物5脱离地面板1。令金属导热板上温度最高的部分与地面板脱离有利于减小地面板1的温差，也是一种低热阻连接。“7”字形铜-酒精热管冷端11用复板12固定于金属导热板2下方；“7”字形热管热端13穿过槽状物5的斜边段如虚线所示，并用钎焊连接其表面与热水管10相吻合、紧靠热水管10的槽状物5弧形段。热管热端13通过金属热熔接连接一个传热件再与热水管连接，可将热阻降到最低。热管热端13位置放低一些，热管对以后建筑物的倾斜会不敏感。金属导热板2上的固定翻边7和与之连接的盖板8的两个连接翻边9，均具有相对于金属导热板2约3°的倾角14。安装时，盖板8在从右面插进固定翻边7总共约90毫米的进程中，沿倾角14上升了约4. 7毫米，从而可以紧紧压住热水管10并能自锁不松动。拆卸时，拉出盖板8就能卸下热水管10。图1 3实施例安装过程龙骨15固定于楼板16上并实现找平，地面板1跨接在多根龙骨15上。将热水管10抬起贴近槽状物5的圆弧。沿热水管10轴心线方向，将盖板 8插在槽状物5的两个固定翻边7上。在金属导热板2与楼板16之间置入绝热材料17。图1 3实施例工作原理热水管10通过金属导热板2包括槽状物5及螺钉4向地面板1传热。热水管10还通过槽状物5、热管热端13、热管冷端11、与热管冷端11相连的复板12及金属导热板2向地面板1上更广大的区域传热，并使地面板1等温。图4给出本发明的第二个实施例。图4中，与地面板1连接的金属导热板2低热阻连接一个卡槽18。卡槽18带与热水管10相吻合的表面。安装时，将热水管10涂以导热材料后嵌入卡槽18。卡槽18连接方便。图5给出本发明的第三个实施例。图5中，铝型材金属导热板的包边3带凹槽，在相邻两个包边3凹槽构成的大管型腔体19内嵌入热水管10 ；在相邻两个包边3凹槽构成的小管型腔体20内嵌入发热电缆21，制成一块水电两用金属复合导热的采暖地板。包边3 采用椭圆弧形凹槽，可以增加地面板1在凹槽上面部分的厚度，使之不容易断裂。包边3带凹槽的铝型材导热水电两用采暖地板结构简单、传热能力强、导热板2各部分的厚度、表面和形状设计自由度大、传热连接可靠、安装方便牢固，由其传热的两块地面板宽度可以达到300(2*150)毫米或者更宽。水电两用采暖地板为用户提供多一种供暖方式选择。譬如白天用太阳能供暖；夜间用谷电。对于太阳能丰富、谷电充裕的地区，或者供暖季节短的地区，比用空气源热泵机组投资小并且输出功率稳定。图5中，相邻两金属导热板2的包边3含有企口 22连接界面。制造结构比较复杂精密的镶嵌式连接界面，采用铝型材最为方便。
图6和图7共同给出本发明的第四个实施例。图6和图7分别描述了安装前和安装后地面板1与龙骨15的相对位置关系。在金属导热板2下表面含有多列楔形栓23 ；在各龙骨15上连接有钣金件M，钣金件M上设置与楔形栓23位置镜像一致的斜插孔25。楔形栓23插入龙骨15钣金件M上的斜插孔25，实现地面板1与龙骨15的全面快装连接。图6和图7实施例适用于制造单体面积3平方米或者更大的采暖地板。图8给出本发明的第五个实施例。图8中，蜂窝体板沈的上面是一个平整的端面 27，金属导热板2与端面27制作成一体以增加蜂窝体板沈的强度。蜂窝体板沈下面开口。蜂窝体板沈通过螺丝钉观连接件与一个底板四连接。蜂窝体板沈还可带有加强筋 30和加强槽道31。加强槽道31内放置加热元件。底板四下面是一个找平层32。底板四可以将蜂窝体板26向下传导的重力全部均勻地向下传导给找平层32，解决蜂窝体板沈横截面小连接面受力工况差的问题。地面板1与金属导热板2之间采用胶黏材料33或者水泥浆料实现低热阻连接和后道找平。地面板1上的重力负荷通过胶黏材料33或者水泥浆料、金属导热板2、端面27、蜂窝体板26、底板四和找平层32向地面传递重力。同时，加热元件通过金属导热板2、胶黏材料33和地面板1向室内放热。蜂窝体板沈向下传热的有效面积小，蜂窝孔中的空气静止不导热；蜂窝体板沈省料且具有较高的结构强度可以均勻地向下传递重力，因此蜂窝体板26兼具绝热材料和龙骨的功能。尤其适合不方便使用龙骨钉钉的热管复合采暖地砖。其平整的端面27能确保与金属导热板2之间的面接触传热。还可以采用磨削蜂窝体板沈的开口部分来进行找平。蜂窝体板沈可以采用模压热固性树脂进行生产；其上可以含有螺纹连接界面以方便与金属导热板2及底板14连接；还可以直接将金属导热板2与蜂窝体板沈制成一体。蜂窝体板沈的横截面可以是六角形的标准蜂窝结构，也可以采用其他相似的结构以适应材料和生产工艺，只要强度和热阻合适就行。图8实施例中，金属导热板2的加强槽道31上表面也可以连接传热件并且金属导热板2与所连接的传热件共同包裹低热阻连接加热元件。
权利要求
1.通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板，由地面板、布置于地面板下表面并与地面板连接的金属导热板、与金属导热板低热阻连接的加热元件组成，地面板材料包括各种木质板、瓷砖、石板、玻璃和热塑性挤出材料；金属导热板可带有加强筋、翻边或者包裹地面板侧面端面的包边；相邻两块金属导热板可镶嵌配合；金属导热板还可结合两层不同材料譬如淬火的弹簧钢板加铝型材制造；热元件包括电加热元件、热水管及热管；加热元件的传热表面可涂制充填粘结材料或者传热材料；金属导热板与楼板之间设置绝热材料，其特征在于金属导热板与地面板之间采用以下三种方式之一或其组合低热阻连接1) 用钉状连接物连接；幻粘接；；3)通过金属导热板的包边连接。
2.根据权利要求1所述的采暖地板，其特征在于含有热管，热管的冷端与金属导热板低热阻连接。
3.根据权利要求1或者2所述的采暖地板，其特征在于所述金属导热板的侧面包边带凹槽，在相邻两个包边凹槽构成的管型腔体内嵌入加热元件。
4.根据权利要求1或者2所述的采暖地板，其特征在于金属导热板通过与其连接的一个盖板共同包裹加热元件；或者金属导热板通过传热卡槽连接加热元件；或者金属导热板与加热元件传热翅板粘结连接；或者地面板与嵌入有加热元件的传热翅板直接粘结连接。
5.根据权利要求1或者2所述的采暖地板，其特征在于金属导热板的上表面或者下表面铆接连接和/或者焊接连接两个固定翻边；或者金属导热板含有利用翻边孔构成的两排固定翻边；或者金属导热板向下压出一个槽状物，所述槽状物含有利用翻边孔构成的两排固定翻边；所述这些固定翻边连接盖板的两个连接翻边，并且金属导热板与盖板共同低热阻包裹连接加热元件；所述这些固定翻边和盖板的两个连接翻边，具有相对于金属导热板的小倾角，倾角范围1 9°。
6.根据权利要求5所述的采暖地板，其特征在于含有与金属导热板的底面和两个侧面焊接连接或者粘接或者钉状物连接的端面；或者地面板的连接端面含有密封护板或者密封涂层。
7.根据权利要求1或者2所述的采暖地板，其特征在于金属导热板与地面板连接的传热表面或者金属导热板与加热元件连接的传热表面，含有突起的条纹和/或者含有多个突起的点状物，所述条纹或者点状物与周边平滑过渡，所述条纹或者点状物的突起高度在 0. 1 1. 9毫米之间。
8.根据权利要求2所述的采暖地板，其特征在于热管热端通过金属热熔接连接一个传热部件，并通过所述传热部件与加热元件低热阻连接。
9.根据权利要求1或者2所述的采暖地板，其特征在于金属导热板下表面含有多列楔形栓；在各龙骨上连接有钣金件，钣金件上含有与所述楔形栓位置镜像一致的斜插孔；所述楔形栓插入龙骨钣金件上的斜插孔。
10.根据权利要求1或者2所述的采暖地板，其特征在于金属导热板与楼板或者地面之间含有蜂窝体板，地面板通过金属导热板和蜂窝体板向楼板或者地面传递重力。
全文摘要
通过金属传热件与加热元件低热阻连接的采暖地板，由地面板、与地面板下表面连接的金属导热板、与金属导热板低热阻连接的加热元件组成，其特征在于金属导热板与地面板之间采用以下三种方式之一或其组合低热阻连接1)用钉状连接物连接；2)粘接；3)通过金属导热板的包边连接。本发明的有益效果金属导热板与地面板之间采用钉状连接物、粘接及包边连接，既能降低地面板与金属导热板之间的热阻，又能增加地面板强度。利用热管可大幅度提高金属导热板的传热效率、增加传热距离、减小温差和加热元件的用量，可同比减小从加热元件到地面板的传热温度降5～10℃，使干式采暖地板的热阻降低到理想的程度。结合附图给出5个实施例。
文档编号E04F15/02GK102230335SQ20111005020
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者施国樑 申请人:海宁伊满阁太阳能科技有限公司