RU2637531C2

RU2637531C2 - Heat spreading plate and method of its manufacture

Info

Publication number: RU2637531C2
Application number: RU2015126915A
Authority: RU
Inventors: Станислав Владимирович Филимонов; Алексей Алексеевич Кротков; Ольга Николаевна ШОРНИКОВА; Артем Петрович Малахо; Виктор Васильевич Авдеев
Original assignee: Акционерное общество "УНИХИМТЕК" (АО "УНИХИМТЕК")
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-12-05
Also published as: RU2015126915A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: heat spreading plate contains a meander tube that can be made of copper and fixed in brackets, each of which is made with a U-shaped cross-section. This meander tube is pressed into the heat-distributing plate. In this case, heat-distributing plate consists of two plates of thermally expanded graphite, between which a tube-meander is pressed. The near-surface layer of the noted heat-distributing plate is impregnated with a binder, which can be an epoxy resin. The method for manufacturing the heat distribution panel is characterized in that the meander tube is fixed in brackets, a plate of thermally expanded graphite is laid under the meander tube, the second plate of thermoexpanded graphite is laid on top of the meander tube, then the noted plates are pressed to form a heat spreading plate, then the near-surface layer the resulting heat spreading plate is impregnated with a binder.

EFFECT: design of the heat distribution panel, while maintaining its rigidity and strength, will simplify its manufacture, reduce its weight and cost, and due to weight reduction, it is much easier to install and dismantle it.

11 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области строительства и обустройства зданий и помещений, а именно к теплораспределяющим панелям потолочных систем обогрева и/или охлаждения, к элементам и узлам таких систем, а также к способам их изготовления.The present invention relates to the field of construction and arrangement of buildings and premises, namely to heat distribution panels of ceiling heating and / or cooling systems, to elements and units of such systems, as well as to methods for their manufacture.

Для поддержания постоянной комфортной температуры в помещениях посредством нагрева/охлаждения воздуха в качестве альтернативы кондиционерам используют системы, содержащие потолочные теплораспределяющие панели. Преимущества использования "нагревающих/охлаждающих" потолков состоят в их полной бесшумности, отсутствии сквозняков, а также в низких расходах на техническое обслуживание.To maintain a constant comfortable temperature in the rooms by heating / cooling the air, systems containing ceiling heat-distributing panels are used as an alternative to air conditioners. The advantages of using "heating / cooling" ceilings are their complete noiselessness, the absence of drafts, as well as the low maintenance costs.

Известна теплораспределяющая панель, содержащая трубку-меандр, запрессованную в теплораспределяющей плите из терморасширенного графита (ТРГ) (ЕР 2295871 (А2), F24D 3/16, 16.03.2011). Трубка-меандр предназначена для циркуляции жидкости-теплоносителя. В описанной выше теплораспределяющей панели теплораспределяющая плита изготовлена из терморасширенного графита, который отличается малой плотностью (1,5 кг/м²) и одновременно высокой теплопроводностью, благодаря чему температура поверхности плиты близка к средней температуре жидкости-теплоносителя. Таким образом, теплораспределяющая плита обеспечивает эффективный направленный теплоотвод от трубки-меандра и быстрое равномерное распределение температуры по поверхности плиты. Т.к. из-за недостаточной прочности теплораспределяющей плиты из терморасширенного графита на его поверхности могут появляться заломы, которые уменьшают эффективность распределения тепла, к тому же портят внешний вид изделия, указанная плита смонтирована в стальной кассете, которая придает конструкции прочность и жесткость, необходимые для ее установки в подвесном потолке. Указанная теплораспределяющая плита уложена в кассету, представляющую собой металлический короб из стали, который в дальнейшем будет вмонтирован в решетчатую конструкцию подвесного потолка.Known heat distribution panel containing a meander tube, pressed into a heat distribution plate of thermally expanded graphite (TEG) (EP 2295871 (A2), F24D 3/16, 03.16.2011). The meander tube is designed to circulate the heat transfer fluid. In the heat-distributing panel described above, the heat-distributing plate is made of thermally expanded graphite, which has a low density (1.5 kg / m ² ) and at the same time high thermal conductivity, due to which the surface temperature of the plate is close to the average temperature of the heat-transfer fluid. Thus, the heat-distributing plate provides an effective directional heat sink from the meander tube and fast uniform temperature distribution over the surface of the plate. Because due to the insufficient strength of the heat-spreading plate of thermally expanded graphite, creases may appear on its surface that reduce the heat distribution efficiency, besides spoil the appearance of the product, this plate is mounted in a steel cassette, which gives the structure the strength and rigidity necessary for its installation in false ceiling. The specified heat-distributing plate is laid in a cassette, which is a metal box made of steel, which will later be mounted in the lattice design of the suspended ceiling.

Также известен способ изготовления теплораспределяющей панели, характеризующийся тем, что под трубку-меандр укладывают пластину из терморасширенного графита, сверху трубки-меандра укладывают вторую пластину из терморасширенного графита, после чего осуществляют прессование указанных пластин с получением теплораспределяющей плиты (ЕР 2295871 (А2), F24D 3/16, 16.03.2011). Готовую теплораспределяющую плиту укладывают в кассету, представляющую собой металлический короб из стали, который будет вмонтирован в решетчатую конструкцию подвесного потолка.A method of manufacturing a heat distribution panel is also known, characterized in that a thermally expanded graphite plate is placed under the meander tube, a second thermally expanded graphite plate is placed on top of the meander tube, and then these plates are pressed to produce a heat distribution plate (EP 2295871 (A2), F24D 3/16, 03/16/2011). The finished heat-distributing plate is placed in a cassette, which is a metal box made of steel, which will be mounted in the lattice structure of the suspended ceiling.

Недостатками указанной теплораспределяющей панели и способа ее изготовления являются большой вес конструкции за счет использования стальной кассеты в качестве несущего элемента, обеспечивающего ее жесткость, что накладывает значительные ограничения на способы ее транспортировки, монтажа и эксплуатации, и влечет за собой значительное увеличение ее себестоимости.The disadvantages of this heat-distributing panel and the method of its manufacture are the large weight of the structure due to the use of a steel cassette as a supporting element that provides its rigidity, which imposes significant restrictions on the methods of its transportation, installation and operation, and entails a significant increase in its cost.

Задачей изобретения является упрощение конструкции теплораспределяющей панели, снижение ее веса при сохранении жесткости и прочности, что позволит значительно упростить ее монтаж/демонтаж, тем самым улучшить условия труда, а также снизить ее себестоимость.The objective of the invention is to simplify the design of the heat distribution panel, reducing its weight while maintaining rigidity and strength, which will greatly simplify its installation / dismantling, thereby improving working conditions, as well as reduce its cost.

Технический результат достигается посредством теплораспределяющей панели, содержащей трубку-меандр, зафиксированную в кронштейнах и запрессованную в теплораспределяющей плите из терморасширенного графита, при этом приповерхностный слой указанной теплораспределяющей плиты пропитан связующим. Крепление трубки-меандра в кронштейнах придает конструкции жесткость, а пропитка приповерхностного слоя теплораспределяющей плиты связующим делает конструкцию прочной.The technical result is achieved by means of a heat distribution panel comprising a meander tube fixed in brackets and pressed into a heat distribution plate of thermally expanded graphite, while the surface layer of said heat distribution plate is impregnated with a binder. The fastening of the meander tube in the brackets gives the structure rigidity, and the impregnation of the surface layer of the heat-distributing plate with a binder makes the structure strong.

Каждый из кронштейнов может быть выполнен с П-образным поперечным сечением.Each of the brackets can be made with a U-shaped cross section.

Теплораспределяющая плита может состоять из двух пластин из терморасширенного графита, между которыми запрессована трубка-меандр.The heat-distributing plate may consist of two plates of thermally expanded graphite, between which a meander tube is pressed.

Трубка-меандр может быть выполнена медной.The tube-meander can be made of copper.

В качестве связующего может быть использована эпоксидная смола.An epoxy resin may be used as a binder.

С нижней стороны теплораспределяющей плиты может быть нанесено декоративное покрытие.A decorative coating may be applied on the underside of the heat distribution plate.

Технический результат также достигается посредством способа изготовления теплораспределяющей панели, характеризующегося тем, что трубку-меандр фиксируют в кронштейнах, под трубку-меандр укладывают пластину из терморасширенного графита, сверху трубки-меандра укладывают вторую пластину из терморасширенного графита, после чего осуществляют прессование указанных пластин с получением теплораспределяющей плиты, затем приповерхностный слой полученной теплораспределяющей плиты пропитывают связующим.The technical result is also achieved by a method of manufacturing a heat-distributing panel, characterized in that the meander tube is fixed in brackets, a thermally expanded graphite plate is placed under the meander tube, a second thermally expanded graphite plate is placed on top of the meander tube, and then these plates are pressed to produce said plates heat distribution plate, then the surface layer of the obtained heat distribution plate is impregnated with a binder.

Вышеизложенные особенности и преимущества изобретения будут понятны из последующего описания предпочтительного примера осуществления теплораспределяющей панели и способа ее изготовления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции.The foregoing features and advantages of the invention will be apparent from the following description of a preferred embodiment of the heat distribution panel and the method of its manufacture with reference to the accompanying drawings, in which the same reference numbers are used to represent the same elements.

На фиг. 1 изображена схема теплораспределяющей панели в соответствии с настоящим изобретением;In FIG. 1 is a diagram of a heat distribution panel in accordance with the present invention;

на фиг. 2 - выносной элемент А фиг. 1, отображенный в увеличенном масштабе.in FIG. 2 - remote element A of FIG. 1 displayed on an enlarged scale.

Теплораспределяющая панель 1 содержит трубку-меандр 2, которая представляет собой трубку для теплоносителя, имеющую дугообразные 3 и прямолинейные 4 участки. В качестве теплоносителя может быть использовано жидкое или газообразное вещество, применяемое для передачи тепловой энергии.The heat distribution panel 1 comprises a meander tube 2, which is a heat transfer tube having arcuate 3 and straight 4 sections. As a coolant, a liquid or gaseous substance used to transfer thermal energy can be used.

Трубка-меандр 2 выполнена из материала, отвечающего ряду требований: достаточная теплоотдача, простота выполнения монтажных работ, прочность и долговечность, цена. Предпочтительно, трубка-меандр 2 для теплораспределяющей панели 1 выполнена медной. В качестве положительного момента для медной трубки-меандра 2 можно отметить низкое значение коэффициента линейного теплового расширения (КЛТР) и наибольшее значение теплопроводности (400 Вт/м*K), что обеспечивает наибольшую теплоотдачу с поверхности. Медь обладает высокой коррозионной устойчивостью, однако при соприкосновении с другими металлами (алюминий, сталь) возникает электрохимическая коррозия, поэтому возникает необходимость использования электроизоляционных прокладок.The tube-meander 2 is made of material that meets a number of requirements: sufficient heat dissipation, ease of installation, strength and durability, price. Preferably, the meander tube 2 for the heat distribution panel 1 is made of copper. As a positive point for the copper tube-meander 2, a low value of the coefficient of linear thermal expansion (KLTE) and the highest value of thermal conductivity (400 W / m * K) can be noted, which ensures the highest heat transfer from the surface. Copper has high corrosion resistance, however, when in contact with other metals (aluminum, steel), electrochemical corrosion occurs, so there is a need to use insulating gaskets.

Также трубка-меандр 2 может быть выполнена из стали, которая обладает низким КЛТР, достаточной теплопроводностью и низкой ценой. Однако существенным недостатком является вес изделия, что является критическим параметром при создании теплораспределяющих панелей 1. Помимо этого, стальная трубка-меандр 2 отличается низкой коррозионной стойкостью, и при длительной эксплуатации их внутренняя поверхность обрастает продуктами ржавления и отложениями, что впоследствии снижает их пропускную способность и в целом уменьшает эксплуатационные характеристики.Also, the meander tube 2 can be made of steel, which has a low CTE, sufficient thermal conductivity and low price. However, a significant drawback is the weight of the product, which is a critical parameter when creating heat-distributing panels 1. In addition, the steel meander 2 is characterized by low corrosion resistance, and during long-term operation, their inner surface is overgrown with rust products and deposits, which subsequently reduces their throughput and overall reduces performance.

В теплораспределяющей панели 1 также может быть использована полимерная или металлопластиковая трубка-меандр 2, которая отличается сравнительной дешевизной и легкостью монтажа. К существенным недостаткам можно отнести высокий коэффициент линейного термического расширения и низкую теплопроводность. Однако ее малый вес позволяет увеличить количество витков трубки-меандра для теплоносителя для минимизации эффекта последнего критерия.In the heat distribution panel 1, a polymer or metal-plastic meander tube 2 can also be used, which is characterized by comparative low cost and ease of installation. Significant disadvantages include a high coefficient of linear thermal expansion and low thermal conductivity. However, its low weight allows you to increase the number of turns of the meander tube for the coolant to minimize the effect of the latter criterion.

В качестве еще одного материала для производства трубки-меандра 2 может быть использован алюминий. Алюминиевые трубки обладают не только достаточно высокой теплопроводностью и низким КЛТР, но также отличаются низкой массой и ценой. Однако использование алюминия затрудненно ввиду образования гальванической пары с графитом, поэтому необходимы дополнительные меры по защите от коррозии.Aluminum may also be used as another material for the production of the meander tube 2. Aluminum tubes not only have a sufficiently high thermal conductivity and low CTE, but also have a low weight and price. However, the use of aluminum is difficult due to the formation of a galvanic pair with graphite, therefore additional measures are necessary to protect against corrosion.

Трубка-меандр 2 зафиксирована в кронштейнах 5, каждый из которых выполнен с П-образным поперечным сечением. Для этого, как показано на фиг. 2, трубка-меандр 2 дугообразными участками 3 вставлена в пазы П-образного профиля кронштейнов 5 и зажата в них. Такая конструкция обеспечивает простоту монтажа трубки-меандра в кронштейнах.The tube-meander 2 is fixed in the brackets 5, each of which is made with a U-shaped cross section. For this, as shown in FIG. 2, the meander tube 2 with arched sections 3 is inserted into the grooves of the U-shaped profile of the brackets 5 and clamped in them. This design provides ease of installation of the meander tube in the brackets.

Для обеспечения эффективного направленного теплоотвода трубка-меандр 2 запрессована в теплораспределяющую плиту 6 из терморасширенного графита, который обеспечивает быстрое равномерное распределение температуры по поверхности теплораспределяющей плиты 6.To ensure effective directional heat removal, the meander tube 2 is pressed into the heat-distributing plate 6 of thermally expanded graphite, which provides a quick uniform temperature distribution over the surface of the heat-distributing plate 6.

Указанная теплораспределяющая плита 6 может быть выполнена из нижней пластины 7 из терморасширенного графита и верхней пластины 8 из терморасширенного графита, между которыми расположена трубка-меандр 2, и которые спрессованы. При этом теплораспределяющую плиту 6 получают посредством одноосного прессования частиц ТРГ без связующего. Анизотропия свойств графита (коэффициент анизотропии теплопроводности при плотности 0,12 г/см³ - 4) обеспечивает равномерное распределение тепла по поверхности плиты 6, что позволяет обеспечить направленный отвод тепла и соответственно высокую эффективность теплоотдачи.Said heat-distributing plate 6 can be made of a lower plate 7 of thermally expanded graphite and an upper plate 8 of thermally expanded graphite, between which there is a meander tube 2, and which are pressed. In this case, the heat-distributing plate 6 is obtained by uniaxial pressing of TEG particles without a binder. The anisotropy of graphite properties (the coefficient of thermal conductivity anisotropy at a density of 0.12 g / cm ³ - 4) provides a uniform distribution of heat on the surface of the plate 6, which allows for directed heat removal and, accordingly, high heat transfer efficiency.

В связи с недостаточной прочностью теплораспределяющей плиты 6 на ее поверхности могут появляться заломы, которые не только портят внешний вид изделия, но и уменьшают эффективность распределения тепла. Поэтому приповерхностный слой 9 указанной теплораспределяющей плиты 6 пропитан адгезивом - полимерным веществом, способным связывать частицы графита в приповерхностном слое, тем самым упрочняя ее. Глубина слоя пропитки не должна превышать 20% толщины плиты 6, такой глубины пропитки достаточно для обеспечения ее прочности. При этом за счет сохранения непрерывной теплопроводящей графитовой структуры снижение теплопроводности теплораспределяющей плиты 6 будет незначительным.Due to the insufficient strength of the heat distribution plate 6, creases may appear on its surface, which not only spoil the appearance of the product, but also reduce the efficiency of heat distribution. Therefore, the surface layer 9 of the heat-distributing plate 6 is impregnated with an adhesive - a polymer substance capable of binding graphite particles in the surface layer, thereby strengthening it. The depth of the impregnation layer should not exceed 20% of the thickness of the plate 6, such a depth of impregnation is sufficient to ensure its strength. Moreover, due to the preservation of a continuous heat-conducting graphite structure, the decrease in the thermal conductivity of the heat-distributing plate 6 will be insignificant.

Выбирая метод нанесения адгезивов, необходимо учитывать особенности непрерывной линии по производству плит 6 из терморасширенного графита, обладающих низкой механической прочностью и высокой пористостью. Критичным требованием для такой линии является возможность равномерного нанесения небольших количеств адгезива (1-50 г/м²). Поскольку плиты 6 из терморасширенного графита обладают высокой пористостью и отлично впитывают адгезивы, предпочтительно использовать метод распыления, позволяющий добиться равномерного распределения адгезивы по поверхности в пределах заданной погрешности (≤1 мас. %).Choosing the method of applying adhesives, it is necessary to take into account the features of the continuous line for the production of plates 6 from thermally expanded graphite, which have low mechanical strength and high porosity. A critical requirement for such a line is the ability to uniformly apply small amounts of adhesive (1-50 g / m ² ). Since the plates 6 of thermally expanded graphite have a high porosity and excellent adhesives, it is preferable to use a spray method to achieve uniform distribution of adhesives on the surface within a given error (≤1 wt.%).

В качестве адгезивов предпочтительно использовать эпоксидную смолу, но могут быть использованы уретан-акрилатный лак, уретан-алкидный лак, а также и другие составы.As adhesives, it is preferable to use an epoxy resin, but urethane-acrylate varnish, urethane-alkyd varnish, and also other compositions can be used.

Для придания теплораспределяющей панели 1 декоративного вида с ее нижней стороны нанесено декоративное покрытие. В качестве такого покрытия может быть выбрана, например, ткань на основе волокна полиэстера, пропитанного полиуретаном, которое благодаря своей молекулярной структуре является негорючим, пожароустойчивым материалом, соответствующим нормам пожарной безопасности, установленным в РФ, а также обладает высокой механической прочностью.To give the heat distribution panel 1 a decorative look, a decorative coating is applied from its lower side. As such a coating, for example, a fabric based on polyester fiber impregnated with polyurethane, which due to its molecular structure is a non-combustible, fire-resistant material that complies with fire safety standards established in the Russian Federation, and also has high mechanical strength, can be selected.

Описанная выше теплораспределяющая панель может быть изготовлена следующим способом.The heat distribution panel described above can be manufactured in the following manner.

Трубку-меандр 2 фиксируют в кронштейнах 5, каждый из которых выполнен с П-образным поперечным сечением. При этом, как показано на фиг. 2, трубку-меандр 2 дугообразными участками 3 вставляют в пазы П-образного профиля кронштейнов 5 и зажимают в них.The tube-meander 2 is fixed in the brackets 5, each of which is made with a U-shaped cross section. Moreover, as shown in FIG. 2, the meander tube 2 with arched sections 3 is inserted into the grooves of the U-shaped profile of the brackets 5 and clamped in them.

Под трубку-меандр 2 укладывают нижнюю пластину 7 из терморасширенного графита. Сверху трубки-меандра 2 укладывают верхнюю пластину 8 из терморасширенного графита, после чего осуществляют прессование указанных пластин 7 и 8 с получением теплораспределяющей плиты 6.Under the tube-meander 2 lay the bottom plate 7 of thermally expanded graphite. On top of the tube-meander 2, the upper plate 8 is made of thermally expanded graphite, after which the indicated plates 7 and 8 are pressed to obtain a heat-distributing plate 6.

С нижней стороны теплораспределяющей плиты 6, являющейся ее лицевой стороной, может быть нанесено декоративное покрытие.On the lower side of the heat distribution plate 6, which is its front side, a decorative coating may be applied.

Описанные выше теплораспределяющие панели 1 могут быть использованы для изготовления подвесного потолка, который монтируют ниже основного потолка помещения. При этом в соответствии с описанным выше способом могут быть изготовлены стандартизированные теплораспределяющие панели 1, и далее, на строительном объекте из множества теплораспределяющих панелей 1 может быть собрана конструкция подвесного потолка в соответствии с конкретным проектом. Для этого на основном потолке помещения монтируют, например, несущую конструкцию из перекладин (например, с Т-образным профилем), образующих прямоугольные или, по существу, прямоугольные ячейки, в которые укладывают теплораспределяющие панели. Концы 10 трубок-меандров 2 теплораспределяющих панелей 1 соединяют с возможностью формирования контура трубопровода для подачи теплоносителя.The heat distribution panels 1 described above can be used to make a suspended ceiling, which is mounted below the main ceiling of the room. Moreover, in accordance with the method described above, standardized heat-distributing panels 1 can be manufactured, and then, on a construction site from a variety of heat-distributing panels 1, a suspended ceiling structure can be assembled in accordance with a specific project. For this purpose, for example, a load-bearing structure of beams (for example, with a T-shaped profile) is mounted on the main ceiling of the room, forming rectangular or essentially rectangular cells into which heat-distributing panels are laid. The ends 10 of the tube-meanders 2 heat distribution panels 1 are connected with the possibility of forming a contour of the pipeline for supplying coolant.

Также описанные выше теплораспределяющие панели 1 могут быть смонтированы на основном потолке помещения без использования ячеистой несущей конструкции, например, посредством подвесок в виде стержней, прикрепляемых к кронштейнам 5.Also, the heat-distributing panels 1 described above can be mounted on the main ceiling of the room without using a cellular supporting structure, for example, by means of rods in the form of rods attached to brackets 5.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит упростить конструкцию теплораспределяющей панели при сохранении ее жесткости и прочности, снизить ее вес и себестоимость, а также за счет снижения веса значительно упростить ее монтаж/демонтаж.Thus, the present invention will simplify the design of the heat distribution panel while maintaining its rigidity and strength, reduce its weight and cost, and also by reducing weight significantly simplify its installation / disassembly.

Описанные выше примеры осуществления следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративные и не обуславливающие никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящего изобретения и примеры внедрения, которые не выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.The embodiments described above should in all aspects be considered only as illustrative and not limiting. Therefore, other embodiments of the present invention and implementation examples that do not go beyond the essential features described herein may be used.

Claims

1. A heat distribution panel comprising a meander tube fixed in brackets and pressed into a heat distribution plate of thermally expanded graphite, wherein the surface layer of said heat distribution plate is impregnated with a binder.

2. The panel according to claim 1, in which each of the brackets is made with a U-shaped cross section.

3. The panel according to claim 1, wherein said heat-distributing plate consists of two plates of thermally expanded graphite, between which a meander tube is pressed.

4. The panel according to claim 1, in which the tube-meander is made of copper.

5. The panel according to claim 1, in which an epoxy resin is used as a binder.

6. The panel according to claim 1, in which a decorative coating is applied on the lower side of the heat distribution plate.

7. A method of manufacturing a heat-distributing panel, characterized in that the meander tube is fixed in brackets, a plate of thermally expanded graphite is placed under the meander tube, a second plate of thermally expanded graphite is placed on top of the meander tube, and then these plates are pressed to produce a heat-distributing plate, then the surface layer of the obtained heat distribution plate is impregnated with a binder.

8. The method according to p. 7, in which each of the brackets is performed with a U-shaped cross section.

9. The method according to p. 7, in which the tube-meander is made of copper.

10. The method according to p. 7, wherein an epoxy resin is used as a binder.

11. The method according to claim 7, wherein a decorative coating is applied on the underside of the heat distribution plate.