一种相变蓄热集管型冷凝式辐射板的制作方法

本发明涉及一种挂于壁面的采暖装置，具体地说，涉及一种用于冬夏双末端空气源热泵系统冬季室内采暖的新型的相变蓄热集管型冷凝式辐射板装置。

背景技术：

随着能源短缺及环境污染问题的日益严重，国家针对北方非集中供热区域，提出以电采暖设施作为补充供暖方式替代原有化石能源分散燃烧设施，以减少因散煤燃烧造成的环境污染问题。在已有电供暖设施中，电驱动的空气源热泵从空气中取热，将低品位热能转化为高品位热能进行供暖，是最节能、最易行的供暖设施。

传统空气源热泵制冷和供暖均使用室内机作为换热末端，但是冬季采用室内机送热风进行供暖要求较高的送风温度且容易产生吹风感，影响室内热舒适性。为提高舒适性，一种以辐射供暖形式向室内进行供热的空气源热泵热水供暖系统被提出并已投入生产应用。但是，该系统运行时需要与水进行二次换热，造成一定的热量损失且该系统仅用于冬季供暖，无法兼顾夏季空调制冷问题。与此同时，空气源热泵室外机蒸发器表面结霜会影响空气源热泵系统冬季运行效率与室内热舒适性，亦成为上述两种供暖系统冬季运行存在的难题。

技术实现要素：

针对上述现有技术，为了进一步节约能源提高系统性能，本发明提出了一种新型高效的相变蓄热集管型冷凝式辐射板，可以利用已有建筑条件，结合空气源热泵制冷剂直通式蓄热辐射供暖技术，在墙壁侧增设相变蓄热集管型冷凝式辐射板，将从压缩机排出的高温制冷剂气体直接通入辐射板中的加热管，利用制冷剂的冷凝放热向室内供暖，在保留传统辐射供暖方式节能及热舒适性强等优势的基础上，可以进一步降低冷凝温度，提高空气源热泵的cop，实现节能减排。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种相变蓄热集管型冷凝式辐射板,包括供热管路与集管型辐射板，所述供热管路包括供热干管和回热干管，所述供热干管和回热干管上均设有温度压力传感器和控制调节阀门；所述集管型辐射板连接在供热干管和所述回热干管之间；所述集管型辐射板包括镀锌钢板壳体，所述镀锌钢板壳体的两端均由镀锌钢板分隔后形成有气液腔，两端的气液腔之间并联有多条加热管，所述加热管与所述镀锌钢板壳体的内壁相切；所述加热管内填充有制冷剂，所述加热管的外壁与所述镀锌钢板壳体之间的空间内填充有相变蓄热层，所述气液腔内设有多个隔板，两侧的气液腔内的隔板在高度上相错，从而在两侧的气液腔内通过隔板划分出多个气液通道，与每个加热管首尾相连的两侧的气液通道，按照隔板的布置将若干个相邻的加热管串联形成加热管束；所述镀锌钢板壳体的外表面涂覆有辐射涂料层。

进一步讲，本发明中，所述镀锌钢板壳体的背面与墙壁之间设有空气夹层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)制冷剂直接进入辐射板中的加热管，无二次换热，减少输送能耗和能量损失，降低冷凝温度，提高系统能效。

(2)加热管与镀锌钢板相切接触，强化换热，同时蓄热层的存在减缓由直接接触造成的热线现象，使辐射板整体温度均匀，相比于传统壁挂辐射板装置，提高了热效率。供热管道回路较短，减少阻力，降低能耗。

(3)在壳体与加热管之间填充蓄热材料，并安装时，在辐射板与墙壁之间设均热的空气夹层，从而可以减少墙体与辐射护墙板之间安装间隙的反向传热量，增强换热，提高供热均匀性，蓄热材料存储的热量在高峰期起到削峰填谷作用，同时为冬季室外机除霜提供热量，在保证室内热舒适的同时，解决空气源热泵冬季运行除霜问题。

(4)模块化生产，现场拼接安装，降低施工难度，对建筑基础设施和室内布局改动小，减少工程量，降低成本。

附图说明

图1(a)是本发明相变蓄热集管型冷凝式辐射板的结构示意图；

图1(b)是图1(a)中c部局部放大图；

图1(c)是图1(a)中d部局部放大图；

图2(a)是图1(a)中a-a剖切位置的剖面图；

图2(b)是图1(a)中b-b剖切位置的剖面图；

图3是本发明相变蓄热集管型冷凝式辐射板纵向剖面图；

图4是本发明相变蓄热集管型冷凝式辐射板的立面局部剖视图。

图中：1-加热管，2-相变蓄热层，3-隔板，4-气液通道，5-镀锌钢板，6-辐射涂料层，7-空气夹层，8-墙壁，9-供热干管，10-温度压力传感器，11-调节控制阀，12-回热干管

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1(a)所示，本发明提出的一种相变蓄热集管型冷凝式辐射板,包括供热管路与集管型辐射板，所述供热管路包括供热干管9和回热干管12，所述供热干管9和回热干管12上均设有温度压力传感器10和控制调节阀门11；所述集管型辐射板连接在供热干管9和所述回热干管12之间。

如图1(a)所示，所述集管型辐射板包括镀锌钢板壳体5，所述镀锌钢板壳体5的两端均由镀锌钢板分隔后形成有气液腔，两端的气液腔之间并联有多条加热管1，所述加热管1与所述镀锌钢板壳体5的内壁相切，蓄热材料层2吸收热量后传递给外层的镀锌钢板壳体5，加强换热；如图1(b)、图2(a)和图2(b)所示；所述加热管1内填充有制冷剂，所述加热管1的外壁与所述镀锌钢板壳体5之间的空间内填充有相变蓄热层2，所述气液腔内设有多个隔板3，两侧的气液腔内的隔板3在高度上相错，如图1(a)和图4所示，从而在两侧的气液腔内通过隔板3划分出多个气液通道4，在气液通道4的加热管一侧的镀锌钢板上开设圆孔，加热管1与对应位置的圆孔焊接，使得每条加热管1均与气液腔贯通，并保证了辐射板整体的气密性，如图1(c)和图3所示，与每个加热管1首尾相连的两侧的气液通道4，按照隔板3的布置将若干个相邻的加热管1串联形成加热管束，如图4所示；所述镀锌钢板壳体5的外表面涂覆有辐射涂料层6，加强室内辐射换热，辐射板正面通过辐射对流方式向室内空气换热，安装时，所述镀锌钢板壳体5的背面与墙壁8之间设有空气夹层7，通过纯辐射方式与墙壁面8进行热交换；如图2(a)和图2(b)所示。

如图1和图4所示，本发明辐射板的工作原理是，当在供热工况下运行时，空气源热泵机组制备的高压高温气态冷媒工质经过供热干管9进入相变蓄热集管型辐射板中，通过气液通道4送至由并联的若干个加热管1形成的加热管束进行放热，放热后冷凝成为液体，再经过气液通道4汇入回热干管12返回系统室外机进行吸热，形成供热循环回路，向室内供热。

如图2(a)和图2(b)所示，相变蓄热集管型辐射板可以是模块化生产，每个辐射板均垂直安装于墙面表面，通过2厘米的空气夹层7对室内悬挂侧墙体表面进行辐射热交换，减小了直接贴壁安装时往相邻房间的导热量。相较于传统湿式安装的辐射板，本发明利用安装形成的空气间隙进行双向传热。为了保证该辐射板承压能力，选用镀锌钢板作为辐射板外壳，如图2(a)所示，在集管型辐射板左右两端开设气液通道4，各个气液通道4之间通过隔板3划分，加热管1并联连接组成加热管管束，不同加热管管束之间通过气液通道4串联连接，如图4所示，为了保证气液通道4之间的气密性，隔板3与镀锌钢板焊接。如图2(b)所示，在各个加热管1外敷设相变蓄热层2，相变蓄热层2与加热管1表面、镀锌钢板壳体5的内壁均紧密接触。填充的相变蓄热层2吸收加热管1的热量后通过相变存储用户低用热量时期的热量，在供暖负荷需求大的时候释热起到一定削峰填谷的效果，在供暖工况下，由加热管1释放的热量，部分传递给镀锌钢板5，以对流、热辐射的形式供给室内，另一部分则通过导热传递给相变蓄热层2进行蓄热，同时相变蓄热层2减缓了加热管1与镀锌钢板相切形成的热线造成的温度不均，如图3所示，加热管1与镀锌钢板壳体5相切，加强了对热传导，加快了室内温度的提升速度，而相变蓄热层2不仅在强化了室内对流传热的同时使整体辐射板温度均匀，能更好的满足人体热舒适性要求。相变蓄热层2在供暖时吸收的热量可以供给热泵机组在冬季反向运转除霜时的热量，在除霜工况下，储蓄的热量传递给加热管1，避免机组直接从室内吸热，从而保证了室内温度的稳定，缓解除霜室内温度降低问题。安装使用本发明辐射板，在供暖时使无需添加其他热源或除霜装置，在保证室内热舒适的同时解决除霜问题。由于该相变蓄热集管型冷凝式辐射板在镀锌钢板壳体外表面涂覆有辐射材料，可以加强室内辐射换热。

如图1(b)和图1(c)的局部示意图所示，为了更好的排出冷凝后的制冷剂液体，划分气液通道4的隔板3与加热管管束中最后一根加热管1的底端相切，同时最后与回热干管12连接的加热管管束也与镀锌钢板底部相切。加热管1穿过镀锌钢板上开设的圆孔与气液通道4相连。

本发明中的集管型辐射板可以实现模块化生产，可根据室内负荷需求在现场直接进行拼接安装或在已有设施的基础上进行改造，降低施工及检修难度，更易推广实施。

本发明一种相变蓄热集管型冷凝式辐射板，在冬季运行该装置，将空气源热泵与辐射板供暖系统进行匹配衔接，制冷剂通入辐射板中的加热管，通过辐射对流的方式向室内供暖，降低冷凝温度，利用清洁能源，无污染物排放，无二次换热，减少系统能量损失与运输能耗；在辐射板的结构中加入蓄热材料，提高温度分布均匀性、增强传热，由蓄热材料蓄热为除霜提供热量，除霜的同时维持室内温度，保证热舒适性。该相变蓄热集管型辐射板安装时与墙壁留有2厘米的空气夹层，相比于壁挂式辐射板与传统湿式辐射板减少了对其他房间的反向传热量；降低冬季工况冷凝温度，提高空气源热泵能效比；针对不同房间使用功能对系统运行进行智能优化控制，满足室内热舒适的同时降低系统能耗；模块化生产，根据室内负荷需求进行选型及现场拼接安装，降低施工难度，可在已有设施基础上进行改造，减少工程量，降低成本。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。