一种高效板式低温暖气片及其专用组件的制作方法

本实用新型涉及暖通工程技术领域，特别是一种新型的高效板式低温暖气片及其专用组件。

背景技术：

目前的自然对流式暖气片的供水温度都较高，暖气片表面散热面积较小，一旦供水温度降低，就无法满足采暖负荷的要求。除了供水温度与采暖温度差、流量等由热源方面的因素外，制约暖气片换热的主要因素为管外部散热及管内部传热，所谓管外部散热即管外表面包括翅片表面与空气之间的换热，换热量取决于换热器表面积大小、翅片效率、表面与空气的温差、气流组织的畅通、空气流态(层流或者湍流)、边界层的破坏与重组等等，这些因素大多互相影响，复杂多变；所谓的管内部传热即散热器管内的水流动传热，其传热量取决于管内的流态、温差、内部表面积、表面特性引起的换热系数强化等因素。而暖气片的整体换热特性取决于上述的所有因素，尤其是管外部散热及管内部传热的合理匹配与平衡。传统的暖气片由于制造工艺及传热设计不合理，一般都是内流管径大，而外部比表面要么很小，要么即使外部表面积大但与内部换热不匹配，所以传统暖气片换热效率低，尤其不适合低温差换热。而目前成本很高的发达国家生产使用的低温暖气片所采用的板式换热器，水管路采用整板焊接方式而成，不仅成本高、工艺要求高，且每个流体流路的内部换热没有强化，单位面积的换热量受到很大限制，由此对应的水管外部空气换热的翅片面积受到限制，且翅片效率不高，因此板式换热器在低温供热水时外观面积较大。

技术实现要素：

本实用新型针对传统暖气片无论水管内及水管外的换热没有合理强化且内外换热无法匹配而导致在给定暖气片外观面积下暖气片的换热量低下，以及传统板式低温暖气片器成本高且工艺复杂且管内换热无法强化等问题，提供一种新型的高效板式低温暖气片，通过特定结构的板状细通道阵列强化换热板进行强化换热并在其板面复合大面积的换热翅片，实现高效采暖功能，由于管外空气换热面积、对流换热及管内液体流动换热都得到了极大的提高，因此可以在低供水温度下实现供暖，实现采暖系统的高效节能与低成本。本实用新型还涉及一种高效板式低温暖气片的专用组件——板状细通道阵列强化换热板。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型的高效板式低温暖气片，其特征在于，包括一组以上的板状细通道阵列强化换热板以及一个以上与所述板状细通道阵列强化换热板结合的换热翅片，所述板状细通道阵列强化换热板为金属材料经挤压成型的其内具有两个以上并排排列的细通道以形成细通道阵列的板状结构，所述板状细通道阵列强化换热板沿细通道长度方向具有分别连接暖气进水管道和暖气出水管道的两端且各细通道两端贯通以便与暖气进出水管道中的水相通；所述换热翅片单层或多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板的板面且所述换热翅片具有若干并排排列的空气自然对流通道，所述空气自然对流通道的四周为闭合式或开放式且各空气自然对流通道沿板状细通道阵列强化换热板的板长方向或垂直方向依次布置。

板状细通道阵列强化换热板内的各细通道的内壁面的换热总面积与板状细通道阵列强化换热板外的空气自然对流换热面积之比的范围是1/10—1，且所述板状细通道阵列强化换热板外的换热翅片面积与换热翅片复合板状细通道阵列强化换热板的面积之比的范围是1/5—1。

所述板状细通道阵列强化换热板内的细通道的等效管径为4mm—10mm，且细通道的长轴与短轴的比为0.5—2.0。

所述换热翅片单层复合于板状细通道阵列强化换热板的一侧板面或两侧板面；

或，所述换热翅片多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板的一侧板面或两侧板面；

或，所述换热翅片单层复合于板状细通道阵列强化换热板的一侧板面，换热翅片多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板的另一侧板面。

所述板状细通道阵列强化换热板的细通道内部设置有强化换热的凸起结构，所述细通道之间距离为0.3mm—1mm，所述板状细通道阵列强化换热板的外壁厚度为1mm—1.5mm。

所述板状细通道阵列强化换热板的细通道沿水平方向设置，所述换热翅片的空气自然对流通道的方向均为竖直方向且所述空气自然对流通道的横向间距为8mm—30mm，所述换热翅片的高度为10mm—50mm，所述换热翅片的厚度为0.1mm—1.0mm。

所述换热翅片的厚度为0.25mm—0.6mm。

当所述换热翅片的空气自然对流通道的四周为闭合式时，所述换热翅片的截面呈并排连接的“口”字形；当所述换热翅片的空气自然对流通道的四周为开放式时，所述换热翅片的截面呈并排连接的“几”字形。

所述换热翅片的表面积与所述板状细通道阵列强化换热板表面积比为2—20；

和/或，在采暖供水温度与室内采暖空气温度之差为30℃时，高效板式低温暖气片的单位表观面积的散热量>1000W/m²。

所述换热翅片为通过钎焊复合于所述板状细通道阵列强化换热板，所述板状细通道阵列强化换热板两端与暖气进出水管道焊接形成回路。

一种板状细通道阵列强化换热板，其特征在于，所述板状细通道阵列强化换热板为金属材料经挤压成型的其内具有两个以上并排排列的细通道以形成细通道阵列的板状结构，所述板状细通道阵列强化换热板沿细通道长度方向具有分别连接暖气进水管道和暖气出水管道的两端，各细通道为等效管径为4mm—10mm且两端贯通的结构。

所述板状细通道阵列强化换热板的细通道内部设置有强化换热的凸起结构，所述细通道之间距离为0.3mm—1mm，细通道的长轴与短轴的比为0.5—2.0，所述板状细通道阵列强化换热板的外壁厚度为1mm—1.5mm。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型涉及一种新型的高效板式低温暖气片，基于特定结构的板状细通道阵列强化换热板并在其板面复合换热翅片，板状细通道阵列强化换热板的两端连接暖气进出水管道且板状细通道阵列强化换热板内的各细通道与暖气进出水管道中的水相通，即板状细通道阵列强化换热板连通暖气进水管道的热源，暖气进水管道的水经板状细通道阵列强化换热板进行强化换热后经暖气出水管道排出，配合在板状细通道阵列强化换热板的板面复合的换热翅片同工作，通过复合的换热翅片与室内空气进行自然空气对流换热从而加热室内空气达到采暖目的。换热翅片单层或多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板的板面，两者能够实现最大程度的贴合，具体可复合如8倍以上面积的大面积换热翅片，保证换热翅片效率0.8以上，从而实现高效采暖功能。由于管外空气换热面积、对流换热及管内液体流动换热都得到了极大的提高，因此可以在低供水温度下实现供暖，实现采暖系统的高效节能与低成本。区别于传统管式暖气片及传统板式暖气片结构无法实现内部液体与外部空气换热的合理匹配的缺陷，造成要么管内流体无法充分换热或者边界层内温差大，要么外部无法充分换热或者翅片效率低下，要么工艺复杂成本高昂无法实施，本实用新型通过在板状细通道阵列强化换热板复合大面积换热翅片，这样本实用新型高效板式低温暖气片可以在采暖供水温度在30℃-45℃的条件下，即使暖气片的表观尺寸与传统暖气片相当，也可保证正常供暖。本实用新型设计的暖气末端——高效板式低温暖气片，采用板状细通道阵列强化换热板和换热翅片的独特机构设计，特定板状结构的板状细通道阵列强化换热板进行热传输和强化换热，再通过复合换热翅片并且两者紧密贴合协同工作，两者之间尽可能大面积的接触进行换热，提高了换热接触面积，进行高效热传导，将高热流密度均匀分布，快速提高室内空气温度(低温暖气片设置在室内)，散热效率高、结构紧凑、无噪声、无传动部件且能耗低，解决寒冷天气空气源热泵难以满足采暖要求的技术难题，还可以大幅提高太阳能热水采暖的太阳能利用效率，是各种清洁采暖节能的重要技术手段。

本实用新型还涉及一种板状细通道阵列强化换热板，其作为高效板式低温暖气片的专用组件，在应用时与暖气进出水管道相连，板状细通道阵列强化换热板具有特定结构其内的各细通道两端贯通，在应用时各细通道与暖气进出水管道的水相通，可配合另一组件(复合的换热翅片)与室内空气进行自然空气对流换热从而加热室内空气达到采暖目的。该板状细通道阵列强化换热板一体成型，外部比表面积大且与内部换热匹配，避免了现有的单一暖气管制造工艺及传热设计不合理导致换热效率低不适合低温差换热的问题，实现强化换热，能够大幅提高换热效率，尤其适合低温差换热。

附图说明

图1a、图1b、图1c和图1d分别为本实用新型高效板式低温暖气片的第一种优选结构的立体图、主视图、左视图和俯视图。

图2为板状细通道阵列强化换热板的优选结构示意图。

图3为图2所示板状细通道阵列强化换热板的截面结构示意图。

图4为板状细通道阵列强化换热板与暖气进出水管道的连接结构示意图。

图5为图4所示的暖气进水管道的结构示意图。

图6a和图6b分别为换热翅片的两种优选结构示意图。

图7a和图7b为本实用新型高效板式低温暖气片的第二种优选结构的立体图和俯视图。

图中各标号列示如下：

1－板状细通道阵列强化换热板；2－换热翅片；3－暖气进水管道；4－暖气出水管道；5－细通道；6－凸起结构；7－插孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

本实用新型涉及一种高效板式低温暖气片，如图1a、图1b、图1c和图1d所述的一种优选结构的立体图、主视图、左视图和俯视图，包括板状细通道阵列强化换热板1以及与板状细通道阵列强化换热板1结合的换热翅片2，板状细通道阵列强化换热板1为金属材料经挤压成型的其内具有两个以上并排排列的细通道以形成细通道阵列的板状结构，细通道的等效管径为4mm—10mm，且细通道的长轴与短轴的比为0.5—2.0，优选比为0.8—1.2，板状细通道阵列强化换热板1沿细通道长度方向具有分别连接暖气进水管道和暖气出水管道的两端，各细通道两端贯通，也就是说，板状细通道阵列强化换热板1的两端分别连接暖气进水管道3和暖气出水管道4且各细通道与暖气进出水管道中的水相通；换热翅片2可以单层复合或多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板1的板面且换热翅片2具有若干并排排列的空气自然对流通道，该空气自然对流通道的四周为闭合式或开放式且各空气自然对流通道沿板状细通道阵列强化换热板1的板长方向或垂直方向依次布置。也就是说，换热翅片2的空气自然对流通道的四周即为换热翅片2的翅片结构本身，该空气自然对流通道即为一种翅片通道，或者说是翅片形成的平行通道。本实用新型的高效板式低温暖气片可以在供水温度30℃-45℃时正常供暖。

板状细通道阵列强化换热板一体成型，其内设置若干细通道增大了换热面积，板状细通道阵列强化换热板内的各细通道的内壁面的换热总面积与板状细通道阵列强化换热板外的空气自然对流换热面积(即板状细通道阵列强化换热板外所有与空气换热的面积包括换热翅片的表面积)之比不小于1/5～1/10，或者设置两者面积之比的范围是1/10—1；板状细通道阵列强化换热板外的换热翅片面积与换热翅片复合板状细通道阵列强化换热板的面积(或者说是换热翅片根部的板状细通道阵列强化换热板外部表面积)之比不小于1/5，或者设置两者面积之比的范围是1/5—1。在采暖供水温度与室内采暖空气温度之差为30℃时，高效板式低温暖气片的单位表观面积的散热量>1000W/m²。

图1a—图1d所示实施例中的板状细通道阵列强化换热板1的细通道沿水平方向设置，换热翅片2的空气自然对流通道沿板状细通道阵列强化换热板1的垂直方向依次布置，即换热翅片2的方向均为竖直方向，空气自然对流通道的横向间距为8mm—20mm，换热翅片的高度为10mm—50mm，换热翅片的厚度为0.1mm—1.0mm，优选0.25mm—0.6mm。换热翅片2可以单层复合于板状细通道阵列强化换热板1的一侧板面，换热翅片2也可以均单层复合于板状细通道阵列强化换热板1的两侧板面；换热翅片2可以多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板1的一侧板面，换热翅片2也可以均多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板1的两侧板面；换热翅片2还可以单层复合于板状细通道阵列强化换热板1的一侧板面，多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板1的另一侧板面。图1a—图1d所示实施例即为最后一种情况，板状细通道阵列强化换热板1的一侧板面复合单层换热翅片2，另一侧板面复合双层叠加的换热翅片2。

板状细通道阵列强化换热板1为金属材料经挤压成型的其内具有两个以上并排排列的细通道以形成细通道阵列的板状结构，故板状细通道阵列强化换热板1为一次性成型的具有两个以上平行流细通道且各平行流细通道两端均连通有流动介质的板状管路，如图2所示优选结构，板状细通道阵列强化换热板1的一端与暖气进水管道3的水相通，另一端与暖气出水管道4的水相通，或者说是暖气进水管道3的水经板状细通道阵列强化换热板的各细通道流至暖气出水管道4。板状细通道阵列强化换热板的内部强化换热及其低温差换热量与外部复合的换热翅片结构大面积翅片及与空气的大温差的换热量需要匹配；自然对流换热量与正常采暖负荷相匹配。换热翅片2的表面积与板状细通道阵列强化换热板1表面积比为2—20，优选为8—15。优选地，板状细通道阵列强化换热板1内为两个以上矩形平行孔(即细通道5的截面形状为矩形)，平行孔的水力直径为3mm—10mm，既要保证细通道内壁表面积足够大以强化液体侧的换热，又保证流动阻力相对较小及不易堵塞。进一步优选地，板状细通道阵列强化换热板1内的细通道5的内壁面上设置有强化换热的凸起结构6，该凸起结构可以理解为是微翅片或者微槽结构，如图3所示，凸起结构6的高度大于细通道的边界层的厚度，凸起结构6起到进一步强化换热的作用。在应用时板状细通道阵列强化换热板1连通暖气进水管道3的热源，通过复合的换热翅片与室内空气换热从而加热室内空气达到采暖目的，暖气进水管道的水经板状细通道阵列强化换热板换热后由暖气出水管道流出。特定板状细通道阵列强化换热板结构能够实现与换热翅片的最大程度的贴合，两者可焊接连接，配合自然空气对流换热，提高了换热效率，进一步起到混合驱动式节能的效果。板状细通道阵列强化换热板的各细通道内通供热的液体介质——水，换热翅片具有空气对流通道也可理解为是平行流板且是通室内空气的平行流板，板状细通道阵列强化换热板与换热翅片的空气对流通道相互贴合且具有平行通道，即液体介质通道和空气通道，液体介质和空气之间通过板状细通道阵列强化换热板和换热翅片的空气对流通道的所有内外壁的导热及流体对流进行热交换。

换热翅片2的空气自然对流通道的四周可以闭合或非闭合(即开放)，当四周为闭合式时，如图6a所示，换热翅片的截面呈并排连接的“口”字形，呈四边形，此时换热翅片2可称为翅片通道结构；当换热翅片2的空气自然对流通道的四周为开放式时，如图6b所示，换热翅片的截面呈并排连接的“几”字形，即四边形缺少一边，此时换热翅片2可称为“几”字形翅片结构。换热翅片2也可同时包括翅片通道结构和“几”字形翅片结构，尤其在多层叠加复合于板状细通道阵列强化换热板1时，翅片通道结构和“几”字形翅片结构可理解为是均具有水平板面作为贴合面从而与板状细通道阵列强化换热板1的平板面贴合，优选设置换热翅片2的翅片间距(即空气自然对流通道的横向间距)为8mm—30mm以适合300mm—2000mm高的翅片通道内的空气浮力驱动的自然空气对流换热与烟窗效应。

针对本实用新型涉及的高效板式低温暖气片，板状细通道阵列强化换热板可以采用一组、两组、或更多组，即优选采用一组以上一体成型的板状细通道阵列强化换热板，每组板状细通道阵列强化换热板均结合有换热翅片，每组板状细通道阵列强化换热板结合的换热翅片也可以是一个、两个、或更多个，根据实际尺寸和需求进行设计。图1a—图1d所示实施例是采用三组并排设置的板状细通道阵列强化换热板1均连接暖气进出水管道，如图4和图5所示，板状细通道阵列强化换热板1连接暖气进出水管道时，暖气进出水管道上设置有与板状细通道阵列强化换热板1相对应的插孔7，板状细通道阵列强化换热板1焊接入插孔7以连接暖气进出水管道，以免泄漏，也就是说，板状细通道阵列强化换热板两端与暖气进出水管道焊接形成回路。换热翅片也通过钎焊复合于所述板状细通道阵列强化换热板。

图7a和图7b为本实用新型高效板式低温暖气片的第二种优选结构的立体图和俯视图，该实施例是板状细通道阵列强化换热板1的细通道沿竖直方向设置，换热翅片2的空气自然对流通道沿板状细通道阵列强化换热板1的板长方向依次布置，即换热翅片2的方向也为竖直方向，该实施例板状细通道阵列强化换热板1结合了四个换热翅片2，在板状细通道阵列强化换热板1的两侧板面均贴合两层——双层叠加复合的换热翅片2。

本实用新型还涉及保护一种板状细通道阵列强化换热板，其是高效板式低温暖气片的专用组件，具有特定结构：板状细通道阵列强化换热板为金属材料经挤压成型的其内具有两个以上并排排列的细通道以形成细通道阵列的板状结构，板状细通道阵列强化换热板沿细通道长度方向具有分别连接暖气进水管道和暖气出水管道的两端，各细通道为等效管径为4mm—10mm且两端贯通的结构。板状细通道阵列强化换热板的优选结构如图2和图3所示，各细通道的截面可以为矩形、椭圆形或其它形状。优选地，板状细通道阵列强化换热板的细通道内部设置有强化换热的凸起结构，细通道之间距离为0.3mm—1mm，细通道的长轴与短轴的比为0.5—2.0，所述板状细通道阵列强化换热板的外壁厚度为1mm—1.5mm。安装应用时，板状细通道阵列强化换热板的两端分别连接暖气进水管道和暖气出水管道，各细通道与暖气进出水管道中的水相通，如图4所示结构。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换亦或者变形，如高效板式低温暖气片中换热翅片除采用实施例所述的复合方式外，也可以采用在板状细通道阵列强化换热板的一侧或双侧板面呈单层、双层或多层复合方式，只要工作原理满足本实用新型技术方案的要求均可。总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。