用于为建筑物提供加热的模块化加热板的制作方法

本实用新型涉及用于地板或墙壁的加热板，特别是涉及用于为建筑物提供加热的模块化加热板。

背景技术：

典型的系统可以包括电或水的加热系统，其被安装在地板下方或墙后，并且通常需要绝缘层。

电的加热系统可以包括由使用者布置在地板下方的单个加热组件或包括多个加热组件的预成型垫，其在板被安装之前须已简单地放下。

水的加热系统可以包括连接到锅炉的管道网络并且使用热水流动将热量传递到房间。

电和水的加热系统都要求在安装电或水加热组件之前已完成放置绝缘层，并且在将线放下面板之前已需要完成安装两个系统，于安装面板底下的空间。

此外，本领域已知纳米碳纤维层存在的缺点在于随着时间的推移，细丝的完整性可于出现磨损，并且在热点出现的面板的表面上可以看到烧痕。并且存在不明显的目视下，热量非一致的传递到面板表面。

期望有用于加热地板和/或墙板的系统，其易于安装并且不需要单独的绝缘层。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少能解决这些问题。

因此，本实用新型的一个方面提供了一种用于为建筑物提供加热的模块化加热板，该加热板具有上层，第一和第二中间层和下层；其中：所述上层包括第一材料；第一中间层层包括具有形成在其中的一个或多个凹槽或通道的第二材料，加热组件被容纳在凹槽或通道内；所述第二中间层包括作为热和/或电绝缘材料的第三材料，所述第一中间层在所述上层和所述第二中间层之间；并且下层包括具有形成在其中的一个或多个凹槽或通道的第四材料，所述通道或凹槽接收两个供电导体，其中导体被配置为使得导体可连接到电源，加热组件连接到电源导体从导体接收电力，导体可从加热板的外部接入，并且导体可释放地连接到另一相同地板单元的导体。

本实用新型的另一方面提供了一种用于为建筑物提供加热的模块化加热板，所述加热板具有上层和下层；其中：所述上层包括第一材料，并且所述下层包括具有形成在其中的一个或多个凹槽或通道的第二材料，加热组件和两个供电导体容纳在所述凹槽或通道内；其中所述导体被配置为使得所述导体可连接到电源，所述加热组件连接到所述电力导体以从所述导体接收动力，所述导体可从所述加热板的外部接入，并且所述导体可释放地连接到另一第二相同地板单元的导体。

可取地最好，加热组件是纳米碳加热组件。

可取地最好，所述加热组件包括至少一个由多个碳纳米管组成的复合链，由多个碳纳米管被扭曲而成。

可取地最好，扭转在一起形成复合链的碳纳米管的数量在500和1,500 之间。

可取地最好，扭转在一起以形成复合链的碳纳米管的数量约为1,000。

可取地最好，容纳加热组件的槽或通道在它们之间具有0.5厘米或大于 0.5厘米的间距。

可取地最好，容纳加热组件的槽或通道在它们之间具有8厘米或小于8 厘米的间距。

可取地最好，导体与模块化加热板的至少一层是合成一体的。

可取地最好，加热组件通过与导体的物理连接来供电。

可取地最好，第二中间层具有形成的一个或多个孔，以允许加热组件和导体之间的物理连接。

可取地最好，加热组件是通过感应回路供电。

可取地最好，第一中间层的槽或通道的深度是小于第一中间层的深度的一半。

可取地最好，一个或多层中有插端和接端编排并装配往接合连接板的底系在一起。

可取地最好，当中连接器组成包括在一个单元组合内的插端和/或接端，而此组合置于及封闭于板材末端转入空位。

可取地最好，模块化加热板是防水的，使得液体不能到达电子器件。

可取地最好，包含在加热板内的至少一些电子器件是防水的。

可取地最好，前述的第一材料，第二材料，第三材料或第四材料中的至少一个是木材。

可取地最好，前述的第一材料，第二材料，第三材料或第四材料中的至少一个是陶瓷。

可取地最好，前述的第一材料，第二材料，第三材料或第四材料中的至少一个是聚合物。

可取地最好，第一材料是石板。

可取地最好，第一材料是大理石。

可取地最好，模块化加热板的至少一部分由榆树，枫树或核桃制成。

可取地最好，电源是外来电源。

可取地最好，至少一部分的能源由发电机供应。

可取地最好，所述加热板还包括压力传感器，所述压力传感器被配置为可关闭加热组件当在检测到压力超过门槛值。

可取地最好，所述加热板组成还包括接合装置，其中：连接排列组成包括在接合装置的同一侧上的两对连接器，该两对连接器被构造配置成接收第一模块化加热板的第一对导体和第二模块化加热板的第二对导体；所述接合装置被配置为从所述第一模块化加热板的导体向所述第二模块化加热板导电，使得仅需要一个电源来为所述第一和第二模块化加热板供电。

可取地最好，接合装置被置于模块化加热板的第一和/或第二侧上并且平行于上层模板。

本实用新型还可以涉及一种用于根据上述任一项的模块化加热板的接合装置，其中：连接排列组成包括在接合装置的同一侧上的两对连接器，该两对连接器被构造配置成接收第一模块化加热板的第一对导体和第二模块化加热板的第二对导体；所述接合装置被配置为从所述第一模块化加热板的导体向所述第二模块化加热板供电，使得仅需要一个电源来为所述第一和第二模块化加热板导电。

本实用新型的另一方面可以涉及一种组成包括两个或更多个根据上述任一项的加热板的套件，结合与上述接合装置。

本实用新型还可以提供一种制造模块化加热板的方法，组成包括以下步骤：提供第一表面层，提供第二层，作成凹槽层，放置一个导热组件于第二层凹槽内连接第一层和第二层，提供第三绝缘层，将所述第三层接合到所述第一层和第二层，提供构造成接收电力电缆的第四层，将所述第四层连接到第一层，第二层和第三层。

附图说明

为了更容易理解本实用新型，现在将通过举例的方式以及参照附图描述，其中：

图1是本实用新型的实施例的加热板的示意概略图。

图2是本实用新型的实施例的具有加热组件的加热板层的示意概略图。

图3是本实用新型的实施例的用于容纳加热组件的加热板层的示意概略图。

图4是本实用新型的实施例的加热板下侧的示意概略图。

图5是本实用新型的实施例的电力电缆连接器的示意概略图。

图6是本实用新型的实施例的加热板和连接部分室的示意概略图。

图7是本实用新型的另一个实施例的加热板和接合部分室的示意概略图。

图8是本实用新型的另一个实施例的加热板的示意概略图。

图9是本实用新型的实施例的具有加热组件的加热板层的示意概略图。

图10是本实用新型的另一个实施例的连接器单元的示意概略图。

具体实施方式

图1所示的实施例组成包括多层加热板，根据本实用新型其由第一层(即最上层)5，第二层1，第三层6和第四层(即最下层)层构成，所有层5, 1,6,7优选地具有相同的长度和宽度。尽管加热板可以制成任何合适的尺寸，在一个实施例中，加热板是1,210毫米长，165毫米宽和18.5毫米深厚。一个或多个层可有插端部分，即如一凸肋沿板边13及一相对接端部分，如一凹槽沿板另一边(在此没有图示)。这些插端及接端部分可以将两个相邻的条板连接在一起，和/或帮助将相邻条板保持在相对位置，使得加热板的第一层5处于相同的水平。

图8所示的另一个实施例组成包括由第一(即最上层)层16和第二(即最下层)层17组成的双层加热板。根据本实用新型，层16,17基本上是长度和宽度相同，但此一或多层可以制成任何合适尺寸。在一个实施例中，加热板为1,210毫米长，165毫米宽和18.5毫米厚，但是加热板可以制成任何合适的尺寸。这些插端及接端部分可以将两个相邻的条带连接在一起，和/或有助于将相邻条板条保持在相对位置，使得加热板的第一层16处于相同的水平。

在多层和双层加热板中，层5,1,6,7,16,17彼此紧密地逼接另一加热板，并且通过任何合适的接合方法连接，例如胶水。

在多层和双层加热板中，第一层5,16组成通常包括坚固且可呈现的材料，例如木材，石板，大理石，陶瓷，聚合物或适用于地板或墙板的任何其它材料。使用中，第一层5,16将组成包括加热板的可见表面。在优选实施例中，第一层5,16为高密度木材。

在多层加热板中，第二层1的组成包括诸如木材，陶瓷或聚合物的绝热材料，并且保持诸如纳米碳加热组件的加热组件。下面更详细地描述第二层1。在优选实施例中，第二层1的组成包括工程木材，例如夹板或中密度纤维板。在一些实施方案中，其中第二层1组成包括由木制成的层，第二层1的纹路相对于第一层5成90°。

在多层加热板中，第三层6的组成包括电绝缘材料和/或隔热材料，例如木材，陶瓷或聚合物。在优选实施例中，第三层6组成包括工程木材，例如夹板或中密度纤维板。在一些实施例中，其中第三层6组成包括由木制成的层，第三层6的纹路与第二层1成90°。

在多层加热板中，第四层7组成包括诸如木材，陶瓷或聚合物的材料，并且还组成包括用于接收电力电缆的至少一个通道8。下面将更详细地描述第四层7。在优选实施例中，第四层7组成包括工程木材，例如夹板或中密度纤维板。在一些实施例中，其中第四层7包括由木材制成的层，第四层7的纹路与第三层6成90°。

在双层加热板中，第二层17组成包括诸如木材，陶瓷或聚合物的绝热材料，并且保持诸如纳米碳加热组件和电力电缆的加热组件。以下会更详细地描述第二层17。在优选实施例中，第二层17的组成包括工程木材，例如夹板或中密度纤维板。在一些实施例中，其中第二层17组成包括由木制成的层，第二层17的纹路在第一层5上成90°。

具有层次的木材的颗粒在上述层上成90°的层的优点是它减少了木材可膨胀或收缩的量，并增加了板的整体强度。

图2更详细地示出了多层加热板的第二层1。第二层1的组成包括具有第一主表面(这里示为上表面)的基本固定厚度的矩形层2，矩形层2在矩形层2的上表面中具有一个或多个凹槽4，足够深以容纳纳米碳加热组件 3。

在所示的实施例中，凹槽4由第二层1的一端沿着第二层的1的长边至第二层1末端，以垂直方向至第二层1的长边，然后转回向第二层1的开端。凹槽在第二层1的长度上，以便允许加热组件3，长度比基本上比第二层1的长度长，被放置在槽4中。所以，凹槽4跨越第二层1的上表面呈“Z 字形”。应当理解，任何其它合适的凹槽布置也可使用。在图2所示的实施例中，纳米碳加热组件3的长度是穿过第1层的长度的六倍，但是其他倍数，例如二，九，十二和二十倍亦可。在一些实施例中，较宽的加热板将具有较大的纳米碳加热组件倍数。在其它实施例中，纳米碳加热组件的长度倍数与加热板的宽度无相关依赖。

使用纳米碳加热组件的优点是，加热板可以在比纳米碳加热层更受控的方式分配热量，并且防止由于老化的丝层而发生热点。

在所示的实施例中，加热组件3具有两个自由端。电源可以在透过自由端提供，如下所述。

图3示出了多层加热板的第二层1的横截面图,示没有加热组件3。在该示例中，用于容纳加热组件3的凹槽4小于第二层1的深厚度的一半。在优选实施例中，凹槽4明显小于第二层1的深度。

图4更详细地示出了多层加热板的第四层7。第四层7的组成还包括具有基本上固定厚度的矩形层9，具有沿着第四层7的整个长度延伸的两个通道10，在第四层7的任一端处的开口8之间延伸，在所示的实施例中，通道10基本上是直的并且平行的。在该示例中，通道10在第四层7的下侧开口。通道10足够宽并且足够深以接收用于为加热组件3供电的电缆。下面更详细地描述电缆。

图5更详细地示出了多层加热板的电缆11。电缆11定位在第四层7的通道10中。在第一通道10中存在正电力电缆，在第二通道10中存在负电力电缆。电缆11用于将电力输送到加热组件3。在电缆11的每一端，有连接器12，用于将加热板中的电缆11的一端连接到第二个这样的加热板中的电缆的端部，从而可以将多个加热板连接到一起并且将电力流过电缆11和加热板的连接器12，从单个电源传送到多个加热板的加热组件。在其他实施例中，每个加热板可以附接到其自身的电源。

图9更详细地示出了双层加热板的第二层17。第二层17的组成包括具有第一主表面(这里示为上表面)的基本上固定的厚度的矩形层，并且矩形层在矩形层的上表面中具有一个或多个加热组件槽，其深度足够以接收纳米碳加热组件20。还有另外的电缆槽足够深以接收电缆18,19。

在所示的实施例中，加热组件槽从第二层17的第一端沿着第二层17的长度延伸到第二层17的第二端，沿垂直于第二层的长度的方向行进17，然后朝向第二层17的第一端返回。加热组件槽沿着固定层17的长度上下升降，以便允许加热组件20的长度大大长于第二层17的长度第二层17放置在加热组件槽中。所以，加热组件凹槽跨越第二层17的上表面呈“Z字形”。应当理解，加热组件凹槽的任何其它合适布置也可使用。在图9所示的实施例中，纳米碳加热组件20是第二层17的长度的五倍，但是也可考虑其他倍数，例如二，九，十二和二十倍亦可。在一些实施例中，较宽的加热板将具有较大的纳米碳加热组件倍数。在其它实施例中，纳米碳加热组件的长度倍数与加热板的宽度无相关依赖关系。

在所示的实施例中，第二层17还有两条沿着第二层17的整个长度延伸的电缆槽，在第二层17的任一端处的开口之间延伸。在所示的实施例中，电力电缆槽基本上是直的及平行的。在该示例中，电缆槽在第二层17的顶侧开口。电缆槽足够宽并足够深以接收用于为加热组件20供电的电缆。

在所示的实施例中，加热组件20具有两个自由端。

将加热组件20和电缆18,19置于同一层中的优点是它允许生产更薄的加热板。

将加热组件20和电力电缆18,19同时在同一层中的另一个优点是该布置可与任何数量的层互相兼容。

在使用中，加热板通常用作地板或墙板。图6和图7示出了放置在房间的地板上的加热板。单元加热板是组合式的并且被连接成条带状，使得房间的整个或部分地板或房间的墙壁可以被覆盖成连接成加热板条带状。当加热板的电缆11彼此连接并且加热板被放置成条状时，每个条的一端仅需要电源或与电源的连接，如图6所示。在其他实施例中，接合装置15将加热板条的端部连接在一起，使得仅需要一个电源来为所有加热板条提供动力，如图7所示。接合装置15包括连接器和电缆，一个加热板的电源线与相邻的平行加热板的电源线。

接合装置15可以位于加热板的第一和/或第二侧上并且平行于上层。这种电力布置的优点是不需要放置分离的电缆来为加热组件供电，并且加热板可以安全地铺成条带。

在一些实施例中，电缆运行板条的整个长度，一个加热板的电缆连续地连接到另一个加热板的电缆。在其他实施例中，电缆与加热板的更多层或一个层是一体的，并且不在加热板下方形成“子层”。

图10示出了用于连接两个或更多个加热板的电缆22的另一连接器单元 21。加热板一端的插端和/或接端附接在一个单一的单元中。该单元可以例如由塑料制成。连接器单元21可以位于加热板端部的凹部中。连接器单元 21可以通过例如树脂被密封在凹部内。连接器单元21的组成可以包括两个插端连接器，两个接端连接器或一个插端连接器和一个接端连接器。连接器单元21的组成可以包括交流面，交流面的组成包括连接器单元21的第一侧和插端连接器和/或接端连接器。在使用中，可以将两个交流面放置在一起，使插端连接器和/或接端连接器相遇并电接合。这种连接器单元21 的优点在于它比简单地具有离开加热板的两个连接器有更好的阻水能力。

当安装加热板时，如图6所示，每个带连接的加热板可以终断在端部连接器13中。端部连接器接收电力电缆11的端部，使得它们不被暴露。端部连接器13可以具有与其他加热板相同的标准长度，或者可以是半长度或四分之一长度或任何其它合适的长度，使得地板加热板适合于安装它们的房间。在优选实施例中，没有加热组件的地板加热板用作端部连接器13。这种端部连接器13的优点在于，如果例如端部连接器13的区域14需要被移除，使得地板适合非规则形状的房间，用户不需要担心切割加热组件3 或电源线11。

如果加热板覆盖房间的墙壁和地板，则端部连接器13,接合装置15可以将墙壁上的加热板和地板上的加热板连接起来，使得房间仅需要一个电源便可。

在组成包括多层加热板的实施例中，第三层6组成包括绝缘层，其将加热组件3与电力电缆11分开。在电力电缆11出现故障的情况下，绝缘层3 提供附加保护给用户。同样，如果用户例如在加热板上溢出液体，则绝缘层3为使用者提供额外的保护以免受到电击。在其它实施例中，在加热层和功率层之间可以有两个，三个，四个或任何其它数量的绝缘层。例如，一层可以是绝热层，并且第二层可以是电绝缘层，在其它实施方案中，可以使用热和电绝缘的一个或多个层。

整个地板加热板可以是防水的，使得液体不能到达电子部件(正确来说是连接器)，因此暴露于甚至浸没在液体中也不会使用户暴露于电击的风险。通过密封分开的层可以产生防水，使得液体不能在层之间移动或通过涂覆和/或整体地处理加热板装置。可选择地或另外，电子部件本身可以是防水的，使得如果任何液体移动通过层并到达加热板的活动部分，则用户不会存在于电击的风险下。

连接器必须在电缆11,18,19和加热组件3,20之间形成。

在一些多层加热板的实施例中，加热组件3从第二层1向下穿过第三层 6并进入第四层7，其中它连接到电缆11。在其他实施例中，加热组件3从第二层1向下布置到第三层6中，并且电缆11从第四层7向上引导到第三层6。在该实施例中，加热组件3连接到第三层6中的电缆11，在其他实施例中，电缆11从第四层4通过第三层6向上延伸并进入第二层1，其中它们连接到加热组件3。优选地，加热组件3连接到电源线11靠近加热板的一端。在一些实施例中，一个或多个分离的导线或其它导体被放置在第二层1和第四层7之间，并且连接加热组件3和电力电缆11。在其他实施例中，加热组件3是由感应循环回路或另一非接触排列供应动力。

在双层实施例中，加热组件20位于与电缆18,19相同的层上，并且加热组件20可以通过通道或凹槽直接连接到电缆18,19。优选地，加热组件20连接到靠近加热板的端部的电缆18,19。在一些实施例中，加热组件20 由感应循环回路或另一非接触装置供应动力。

在一些实施例中，加热组件可以由交流电源供电。在其它实施例中，加热组件可以由直流电源供电。在更多实施例中，可以使用转换器，使得交流电源可以被转换成直流电源，供电于加热组件。而直流到交流转换器的供电也可同步。

在优选实施例中，构成加热板的材料被选择为，使得当3,20被加电加热时，它们基本上不会膨胀。例如，可以选择诸如榆树，枫树或核桃的高密度木材用于第一层5,6。这是有利的，因为它可防止第一层5,6在反复加热循环之后破裂或分裂。

在上面的讨论中，加热组件被描述为纳米碳加热组件，如本领域技术人员将理解的，这种加热组件通常由碳纳米管形成，碳纳米管是由碳原子的六方排列形成的管状结构，每个碳原子与结构中的其他三个碳原子共价键结合。碳纳米管有效地采用石墨烯管状片的形式。

基于原子结构相对于管轴的对准，碳纳米管的电性能可以在沿着管轴时呈现金属或半导体性质。在本实用新型的实施例中，纳米管沿管轴的金属电性质被优选形成。

在本实用新型的优选实施方案中，每个纳米碳加热组件的组成包括其被扭绞在一起的多个个别的碳纳米管以形成复合链。在这种复合链中，碳纳米管彼此电并联。电源(如上所述)将被连接，使得电流沿着所有(或基本上全部)已形成复合链的纳米管流动。

已经发现，使用这种由多个单独的碳纳米管组合在一起的复合链提供此等具有期望特性的加热组件作地板用。复合链的电阻被调至非常适合于应用，特别是当与主电源一起使用时，由复合链产生的热量于适当的水平，以通过一层或多层木材，板岩等提供温暖，而使用者却不会感受到多余额外的热量。

在优选的实施方案中，扭转在一起以形成复合链的个别纳米管的数目通常在500和1,500之间。更优选地，扭曲在一起以形成复合链的个别纳米管的数量为800至1,200。还更优选地，扭曲在一起形成复合链的个别纳米管的数量为约1,000，或为1,000。已经发现，在地板加热板等的背景下，已经发现这种复合链在电阻和加热方面具有特别有利的特性。当使用这种复合链时，已经发现地板的表面加热到约22-30℃。还已经发现，组成包含多于2,000个纳米管的复合链绞合在一起会产生超过的温度。

为了这些目的，扭转在一起以形成复合链的纳米管各自具有约1毫米的直径，当然也可以使用具有其它直径的纳米管。

一些已知在使用纳米碳加热组件的加热板中，加热组件被设置在以片状形式及层或膜中。这样的加热板已经表现出较差的性能，并且与这种已知方法相比，使用上述类型的复合链具有显著的优点。

如上所述论，在本实用新型的优选实施例中，复合链的长度设置在地板镶板内，其中复合链的长度(当完全延伸时)为地板镶板的长度的2至20 倍。作为示例，5米长度的复合链被用作来形成具有约1.2米长度的长的地板镶板，并且还形成具有约0.6米长度的短地板。在长的地板加热板上，链被布置成四个平行段，并且在短的地板加热板中，链被布置成九个平行的段。然而，这些是以示例的方式给出的，并且技术人员将认识到许多其它布置是可能的。

在优选实施例中，容纳加热组件的通道之间的距离在0.5厘米和8厘米之间。这个距离范围的优点是，如果通道比0.5厘米小更靠近在一起，那么在加热板中可能出现不合适的高温，这可能导致加热板表面的变色。如果通道比8厘米更远，则可能发生不均匀的加热和冷点。应当认识到，其他距离可能适用于不同的情况。例如，在异常寒冷的环境中，可能需要更近的通道，并且在异常热的环境中，彼此更远离的通道可能是适当的。如果使用基本上不同的额定功率的加热组件，则不同的间距可能是适当的。

电源可以连接到其组成包括至少恒温器和处理器的恒温器单元。可以通过恒温器单元打开和关闭电源，以便将房间或地板表面保持在恒定温度。恒温器单元可以经由诸如互联网的网络连接到诸如移动电话或平板电脑的远程设备，使得用户可以通过例如计算机程序遥距打开和关闭电源，这种应用程序是有利的，因为它允许用户在用户进入房间之前节省能量或预热房间。

加热板的动力来源一般是电源；然而，其他电源也可考虑及理解。例如，如果加热板用作地板，则从在地板上行走的用户产生压力的压电发电机可以向加热组件提供一部分电力。在其他实施例中，加热板可以连接到地源热泵，空气源热泵或可再生电力源，例如太阳能电池板或风力涡轮机。

在一些实施例中，压力传感器会被包括在地板镶板中及接合至逻辑电路。例如一件重型家具被放置在地板加热板的顶部，压力传感器向逻辑电路发送信号，该信号将加热组件(例如通过打开开关使得不向加热组件供电)关闭加热组件。这种布置的优点是因将家具放置在地板加热板的顶部可能导致其过热。压力传感器用于检测家具，加热电路被关闭，防止过热。

在其它实施例中，加热板可以安装在屋顶上以便熔化和防止积雪。

当在本规范说明书和权利要求书中使用时，术语“组成包括”和“组成包含中”及其变更意味着包括指定的特征，步骤或整数。术语不应被解释为排除其它特征，步骤或组件的存在。

在前面的描述中公开的技术特征或权利要求中或附图中，以其特定形式明示用于实施所公开的功能的手段，或者适当地获得所公开结果的方法或过程，可以分离地或以任何组合的这种特征用于实现不同的实用新型形式。