一种铝制热交换器的制作方法

本发明涉及加大传热面积结构具有半强制散热的热交换设备，尤其是一种高效全铝散热暖气片及暖气片组件。

背景技术：

冬季我国住宅、商场、酒店等室内供热系统一般会采用暖气片(热交换)，尤其是在北方地区，暖气片成为过冬必备的家具生活用品。目前常用的暖气片或其他散热单元体积大，并且要求安装在墙面上，成本高，占用空间大，并影响其他设施的摆放。另外，现有暖气片多采用柱状结构，散热面积小，散热效率较低。钢散热暖气片成本稍低，但加工成本其实不低，铜热交换器组件总体散热效果好，但成本高。

钢制的散热暖气片成本高，耐蚀性差，铸铁制的太笨重，铝铸造的成本也不低，由于铝材料在焊接上困难，所以，铝制产品的制备与质量也有难度。

散热暖气片要求散热的表面积大，耐腐蚀性好，使用寿命长，外观美观，如果采用铜管，上述这方面的性能能够达到；但不能满足质轻价廉的要求。

为了保证首都冬季空气的洁净，电采暖尤其是热泵提供热水是优先考虑的鼓励政策，但电采暖尤其是热泵采暖对散热暖气片的要求更高，这是由于冬季热泵的采暖时热泵的热水输出到60℃已经是极优秀的指标，因此散热暖气片的面积更高，甚至需要强制散热，否则会大大影响到散热效果，因此冬季热泵采暖时的较低温的热源需要有更合适的热交换器组件尤其是散热暖气片及组件。热交换器组件也可以用于冷量的传递。

cn2016107802197是本申请发明人的在先申请，其结构为：一种热交换器组件，包括金属管、进出水端、散热翅片、散热片；进出水端与金属管连接，散热翅片和散热片均开设金属管的穿孔，其中散热片是横截面为折叠的方波或弧形形，且方波或弧形形的角部在保持方波或弧形外平面为水平面时具有均匀外凸(旁凸)，相邻的旁凸部位接触或留有窄缝，散热翅片在散热片内均匀分布；散热片的厚度在0.35-1.5mm，散热片方波或弧形外平面同时作为散热器的外平面，散热翅片在散热片方波或弧形轮廓内。所述散热片的厚度为0.5-1.2mm。

钢制的散热暖气片成本高，耐蚀性差，铸铁制的太笨重，铝铸造的成本也不低，由于铝材料在焊接上困难，所以，铝制产品的制备与质量也有难度。

散热暖气片要求散热的表面积大，耐腐蚀性好，使用寿命长，外观美观，如果采用铜管，上述这方面的性能能够达到；但不能满足质轻价廉的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有家用热交换器(暖气片)结构存在的上述缺陷，提出了一种高效铝散热暖气片及暖气片组件，提供一种较低温热源需要有更合适的铝制热交换器组件。散热片在若干个不同高度的横截面上均匀设有安装槽及专门设计的金属热媒管，其体积结构简明，尤其是材料成本低，安装和维护方便，散热效率高。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种铝制热交换器，包括金属管、进出水端、散热片；进出水端与金属管连接，散热片在若干个不同高度的横截面上均匀设有孔并穿过一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管，其中散热片的横截面为连续或间隔分布的方波或弧形，且方波或弧形的顶部在一个平面上，此平面即散热片两个侧面(铝制热交换器的正面与背面)各设有一块金属板与方波或弧形的顶部贴合固定；散热片的面是垂直于水平面的。

尤其是散热片在若干个不同高度的横截面上均匀设有槽，槽平面嵌入一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管，槽指开有缺口的槽，槽的宽度略大于通热媒的金属管外径。槽的长度使得通热媒的金属管在散热片的中央位置，便于通热媒的金属管在散热片的安装装配。

进一步，散热片在高度上均匀间隔分布2-10对所述通热媒的金属管。则散热片在高度上均匀间隔分布2-10个槽，对应2-10对所述通热媒的金属管。

设有散热翅片，散热翅片的面垂直于水平面，散热翅片上均匀设有孔并穿过通热媒的金属管，散热翅片在散热片方波或弧形内外均匀分布。散热翅片上穿过通热媒的金属管的部位开有缺口状的槽。

散热片是横截面为连续折叠的方波结构，散热片亦可以是包书皮结构书脊在同一直线连续排列或交错排列的结构，书脊与侧面板固定，散热翅片在散热片内均匀分布。

热交换器的热媒管构造如下，将一根金属管连续折弯成如下结构：金属管折弯成2至10相同面积且平行的矩形平面或起码包括矩形平面的两条长边，矩形平面的间隔亦相同，金属管的两端为进出水口，当金属管为铝制时，金属管的两端可连接一铜铝接头直接由铝管接进出水口，铜铝接头上的铜管部分为进出水口，铜管的强度和韧性更适用于实际。本发明的热交换器的热媒管通过连续折叠或部分折叠成排列平行的矩形用于散热片热交换器，散热片在若干个不同高度的横截面上均匀设有槽，槽内穿过一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管，槽则也可以容纳金属管连续折弯成的矩形平面或起码包括矩形平面的两条长边；构成一种槽状胀管结构热交换器，散热片的横截面为或间隔分布的方波，且方波的顶部在一个平面上，此平面即散热片(宽度的)正面与背面各设有一块金属板与方波或弧形的顶部贴合固定；散热片的面是垂直于水平面的。且方波的顶部在两个平面上，此平面即散热片正面与背面各设有一块金属板与方波或弧形的顶部贴合固定；散热片的面是垂直于水平面的。

本发明的有益效果：克服现有家用热交换器(暖气片)结构存在的上述缺陷，热媒管结构尤其是高效全铝槽状胀管结构热交换器的基础件，其体积结构简明，尤其是材料成本低，安装装配带来极大的方便度；采用本申请的热媒管构造热交换器，可以铝管代替铜管，使成本降低，且全铝散热效率高，单位体积下的暖气片散热效率远优于现有产品，散热量达到几倍以上，降低了取暖成本，在与现有暖气片相同对比条件下，本发明轻易达到5-6平米表面积，总重量只有4kg左右，可以在45-48℃水温的条件下轻易使房间的温度达到18℃以上，结构极为简单，全铝可采用铆接或钎焊的加工容易，工艺成本远低于现有的钢制或铝制产品，材料费也便宜，质轻高效，具有美观的外形。

本发明的散热片与金属热媒管的安装与配合极为简单，大大提高了产品装配的工艺性，散热片侧面板的固定性能好，能保证最好的整体性且安装装配方便，(1)所述的暖气片组件体积小，重量轻，是钢制散热器重量的六分之一或更低，散热面积是相同体积暖气片的三倍以上，完全满足现有的技术规范，本发明的散热器单位体积具有远高于钢制散热器散热面积，(2)散热效率高，单位体积下的暖气片散热效率远优于现有产品，散热量达到几倍以上，降低了取暖成本，在与现有暖气片相同对比条件下，本发明轻易达到5-6平米表面积，总重量只有4kg左右(相同散热面积的钢制品要30kg以上)，可以在45-48℃水温的条件下轻易使房间的温度达到18℃；(3)结构极为简单，采用铆接或钎焊的加工容易，工艺成本远低于现有的钢制产品，材料费也便宜，质轻高效，具有良好的外形。本申请的铝制外表面处理工艺成本低，耐腐蚀性能也优于钢制品，钢制品的通水流道的耐蚀处理的成本高、对环境破坏大。

附图说明

图1是本发明的主视透视图；

图2是本发明带槽散热片单元的结构示意图。

图3是本发明带缺口状的槽的散热片嵌入金属管结构示意图；

图4是本发明另一种带缺口状的槽的散热片嵌入金属管结构示意图；

图5是本发明的金属管5连续结构示意图。

图6是本发明的散热片的横截面为连续方波槽嵌入金属管5结构示意图。

图7是本发明的书脊散热铝片与热媒管安装的结构示意图；

图8是本发明的热媒管的构成基本的矩形平面结构示意图；

图9是本发明的热交换器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图中：散热翅片1、进出水端2、金属板3、金属管即金属热媒管5、连接竖管5-1、散热片4、另一种书脊散热片的片基单元6、书脊散热片的书脊7、散热翅片8、散热片上(缺口状的)槽9、铆钉10、正面与背面铝板11、进出水接头12、端面铝板13。

图1-4中：铝制热交换器组件，包括金属管，散热翅片，散热片，金属管为通水热水管，散热翅片和散热片均开设金属管穿孔，金属管5采用铝管或铜管、铝管时进出水端2可采用铜铝接头或铝管端部采用扩大头安装在一个金属管接头上。金属管接头安装在端部设有的金属板上，其中散热片是横截面为连续或有间隔折叠的方波结构，散热片也可以是包书皮结构书脊在同一直线连续排列或交错排列的结构，书脊与侧面板固定，散热翅片在散热片内及外均匀分布；散热片的厚度在0.35-1.5mm,更好的厚度为0.5-1.0mm，同时作为散热器的外平面，散热翅片和散热片其中，进出水端与金属管连接，散热片在宽度上均匀设有一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管的穿孔，其中散热片是横截面为折叠的方波或弧形，且方波或弧形的顶部在一个平面上，此平面即散热片(宽度的)两个侧面各设有一块金属板与方波或弧形的顶部贴合固定；散热片的面是垂直于水平面的。

所述散热片在散热暖气片及组件长度方向的两端设有平板(均为铝板)；与金属管连接，散热片在宽度上均匀设有一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管的穿孔，其中散热片是横截面为折叠的方波或弧形，且方波或弧形的顶部在一个平面上，此平面即散热片(宽度的)两个侧面各设有一块与方波或弧形的顶部贴合固定；散热片的面是垂直于水平面的。

设有散热翅片，散热翅片的面垂直于水平面，散热翅片上均匀设有孔并穿过通热媒的金属管，散热翅片在散热片内外均匀分布。所述散热翅片的横截面形状可以采用直线形、水波纹形或者锯齿形，也可以采用其他形状。其增加了暖气片与外部的换热介质之间的接触面积，提高了暖气片的散热效率；同时提高了散热翅片的强度。各相邻散热翅片之间的距离为1-30mm。散热翅片厚度以及散热翅片片距数值的选取，需要根据实际使用环境的需要来确定。

如果散热片两个侧面金属板均采用铝板，散热片两个侧面金属板与矩形或弧形的顶部贴合固定方式是铆接或钎焊。

金属管即金属热媒管采用铝管或铜管均可，散热翅片和散热片的孔径大于铝管或铜管外径，但小于铝管或铜管穿孔后的胀管膨出，采用铝管或铜管胀管的结构使铝管或铜管与散热翅片和散热片接触。本发明中，所述金属管尤其为铝管，壁厚为0.7-2.5mm。所述散热翅片的横截面形状可以采用直线形、水波纹形或者锯齿形，也可以采用其他形状。其增加了暖气片与外部的换热介质之间的接触面积，提高了暖气片的散热效率；同时提高了散热翅片的强度。散热翅片亦穿金属管，在散热片是横截面为折叠的矩形或弧形形的空间内。本发明用于较低水温(热泵在冬季使用时容易在45℃左右有较高的效率)的暖气片组件，对材料的热性能较低，但降低了成本。

如图所示，槽状胀管结构热交换器，金属管亦为铜管或铝管、进出水端、散热片；进出水端与金属管连接，金属管为通水热水(或其它热媒)管，散热翅片和散热片均开设金属管通过的槽，金属管5采用铝管或铜管，采用铝管时进出水端2可采用铜铝接头或铝管端部采用扩大头安装在一个金属管接头上；所述金属管接头安装在热交换器端部的金属板上，其中散热片是横截面为连续或有间隔折叠的方波结构，图3、4的结构均是特例。

散热片可以是若干包书皮结构的叠加，包书皮结构的书脊在同一直线连续排列或交错排列的结构，书脊与侧面板固定，散热片在若干个不同高度的横截面上均匀设有槽，槽内穿过一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管，其中散热片的横截面为或间隔分布的方波或弧形，且方波或弧形的顶部在一个平面上，此平面即散热片(宽度的)两个侧面各设有一块金属板与方波或弧形的顶部贴合固定；散热片的面是垂直于水平面的。

散热片在若干个不同高度的横截面上布置通热媒的金属管处开有缺口状的槽，槽的宽度略大于通热媒的金属管外径。槽的长度使得通热媒的金属管在散热片的中央位置，便于通热媒的金属管在散热片的安装装配。散热片在高度上均匀间隔分布2-10对所述通热媒的金属管。则散热片在高度上均匀间隔分布2-10个槽，对应2-10对所述通热媒的金属管。

所述散热片在散热暖气片及组件长度方向的两端部设有金属板。散热片的厚度在0.35-1.5mm，两个侧面各设有的金属板与端部的金属板是一块整板折叠或侧面金属板与端部的金属板固定成一框架。

散热片两个侧面金属板与方波或弧形的顶部贴合固定方式是铆接或钎焊或其它方式固定。如果散热片两个侧面金属板均采用铝板，散热片两个侧面金属板与方波或弧形的顶部贴合固定方式是铆接或钎焊或盐浴焊或保护气体焊接方式。

本发明散热翅片和散热片的上端，设有均匀的矩形格栅，矩形的长宽尺寸均为1-12cm之间，矩形孔结构利于散热。

金属管采用铝管或铜管均可，散热翅片和散热片的孔径大于铝管或铜管外径，但小于铝管或铜管穿孔后的胀管膨出，采用铝管或铜管胀管的结构使铝管或铜管与散热翅片和散热片接触。

所述散热翅片的厚度为0.1-0.4mm。散热翅片厚度以及散热翅片片距数值的选取，需要根据实际使用环境的需要来确定。

所述的暖气片组件中，进出水端也可采用铜铝接头后再通过其螺纹接头或水管接头连接外部的水循环系统(水管)。所述金属管与散热翅片等均呈胀压一体式结构，可没有焊点和虚焊，减小了热阻，增大了暖气片的散热效率。但也能采用其它方式，如真空焊、导热胶等。但综合效果以胀管一体式为好。

图5-6中，金属热媒管5构成金属管基本矩形平面形、金属管矩形平面之间的从矩形的角部连出。本发明不宜在中间制作排气口，可在出口采用三通阀排气，所述的金属管矩形平面与热交换器散热片的片基相对应且略小于热交换器散热片的面积，矩形长度略小于热交换器散热片的长度，矩形宽度略小于热交换器散热片的宽度。

应用时，金属管即热媒管用于通热水；进出水端与金属管连接，散热片在若干个不同高度的横截面上均匀设有一对即两根在水平面的长度方向平行伸展的通热媒的金属管，尤其是采用铝管或铜管，也可以铝管时再加铜铝接头，金属热媒管的是串联式与翅片和散热片传递热量，可以用直径大于8mm的金属管。

图7-8中，实施例，图中进出水端2、铝板3、金属热媒管5、金属热媒管形成的矩形5-1、书脊散热铝片6、书脊7、散热翅片8、槽9、铆钉10、正面与背面铝板11、进出水接头12、端面铝板13。

书脊散热铝片6交叉安装指书脊散热铝片的书脊朝向热交换器正面与朝向背面交叉分布安装，书脊散热铝片的书脊在一个平面上，此平面即热交换器的正面与背面各设有一块铝板与书脊贴合固定，热交换器的两个端面亦有端面铝板；如果书脊散热铝片两个正面与背面铝板均采用铝板，书脊散热铝片的书脊与正面与背面铝板固定，固定方式是铆接或钎焊或盐浴焊或保护气体焊接方式。所述热媒管结构如下，将一根铝管连续折弯成如下结构：铝管折弯成2个相同面积且平行的矩形平面，矩形平面的间隔亦相同，构成双平面的热媒管，热媒管的两端为进出水口，书脊散热铝片在高度上以均匀间隔分布2个槽，对应2个热媒管矩形平面嵌入热媒管，槽的深度要满足热媒管的安装位置，安装成散热器组件。

两个正面与背面各设有的铝板与端部的铝板是一块整板折叠或正面与背面铝板与端部的铝板固定成一框架，成一筒状且整体性好。书脊散热铝片的面是垂直于水平面的；书脊散热铝片与正面与背面铝板(或其它金属板)的固定能保证最好的整体性。所述热交换器的热媒管通过连续折叠(热媒管无断点不可安装排气管，则排气端在进出口端部设有三通阀)或部分折叠(热媒管有断点可安装排气管)成排列平行的矩形用于散热片，书脊散热铝片在两个(也可以是四个，则四个槽)不同高度的横截面上均匀设有槽，槽内穿过的是一对即两根在水平面的长度方向平行(形成矩形，如图所示)伸展的通热媒的热媒管，槽则容纳热媒管连续折弯成的矩形平面。

热媒管5采用铝管或铜管、铝管时进出水端2可采用铜铝接头或铝管端部采用扩大头安装在一个热媒管接头上。热媒管接头安装在端部设有的铝板上，其中书脊散热铝片是包书皮结构，书脊在同一直线连续排列或交错排列的结构，不同方向的书脊分别与正面与背面板固定，散热翅片8在书脊散热铝片内及外均匀分布。

所述热媒管为铝管壁厚为0.7-2.5mm。所述散热翅片的横截面形状可以采用直线形、水波纹形或者锯齿形，也可以采用其他形状。其增加了暖气片与外部的换热介质之间的接触面积，提高了暖气片的散热效率；同时提高了散热翅片的强度。散热翅片亦穿热媒管，在书脊散热铝片是横截面为折叠的方波或弧形的空间内。

铝制热交换器(暖气片)的整体尺寸的范围与最佳范围：每个单元长35-100cm，宽7-14cm,尤其是10-13cm，高20cm以上。尤其是每个单元长45-60cm，宽8-12cm,高50-70cm散热片的厚度为0.4-0.6mm,翅片厚度为0.1-0.15mm更好。散热片的面积为1.5-2.3平方米，翅片的表面积为3平方米，共为5平方米。15cm的宽度则表面积达到7.5平方米。散热翅片较薄，可以是折叠成一定的角度或任意形状的，单片排列亦可以压制成波浪、弧形或任意形状，主要为了增加散热面积，散热片保证了整个产品的整体性和外观效果，均匀形成一个个烟囱。

关于金属管：采用铜管铝管均可，如dn15(4分管)、dn20(6分管)、dn25(1寸管)、φ25×1/2外径是25。实际对应的公称直径是dn20(也就是人们常说的6分管)；而一英寸＝25.4mm；4分管的内径就是25.4/2＝12.7mm截面积为126mm²，而这就是通常所说的dn15水管的内径。

6分管的内径就是25.4*0.75＝19.05mm，截面积229mm²；金属管直径，6-6.5mm内径截面积为28.26mm²mm；直径7-7.5mm，内径截面积40.7mm²；直径8mm，内径截面积50.4mm²。采用空调金属管：直径为6.35mm，壁厚为：0.8mm一米重量为0.124公斤，直径为9.53，壁厚为0.8mm一米重量为0.195公斤，直径为12.7mm，壁厚为：0.8mm一米重量为0.266公斤；50片翅片时，50片*50*12*0.01cm3,约6平方米表面积，重1.1kg；散热片，35片*50*14*0.07cm3,5平方米表面积,重4.6kg。进出水端采用注塑并接器3-1并联接2-12根金属管。尤其是4根，或双排4根(共8根金属管)，这样可以平衡水量和热量。采用金属管1.5kg，总散热面积达到11平方米，总重7kg。散热片与散热翅片均可进行表面处理，还可以减少散热翅片与散热片的用量。如采用16根并联的金属管则可以将暖气片的高度制备达1米以上；采用s或一个或多个u的金属管亦可,但穿制散热片或翅片的难度大。

多根并联的直管需要多只管道并联器，散热量更大，但成本略高。需要并联器件，也可以是自下至上多根s形金属管(如4-20根)成叠层平行排列。

本发明每平方米表面积的材料成本只需要30元左右甚至更低,且加工成本亦极低。比较现有市场的灰铸铁tzy3-5-8型650型散热片,单价在70元/片左右,散热面积只是0.195平方米/片,散热量是116w。灰铸铁散热片2平方米的面积价格达到420元以上。本发明的性价比高下立判，本发明铝制热交换器(暖气片)的正面可以进行装饰静电喷涂(涂塑)，铝的阳极氧化装饰等。内面完全不需要，还可增大散热效果。本发明铝制热交换器组件与现有技术在使用和结构的区别在于，本发明铝制热交换器不便于在中间位置设置排气阀(铜管结构也可以设置)，但本发明铝制热交换器可以在出口通道安排一个三通用于排气。

铝制热交换器组件的背面装有安装一对支架，通过膨胀螺钉固定在墙体。本发明可以制备宽度只有8-12cm左右的制品，半强制抽风加上大的表面积，可以使本发明配合热泵的冬季低温产出水的工况(即使45℃出水仍可本发明提高室温具备良好的效果，室温达到14℃以上)。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。