散热器（暖气片）及设计选型的简介 |
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散热器（暖气片）及设计选型的简介
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链接：散热器及设计选型与暖风机的简介 来源：暖通南社 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。 建筑物室内的供暖或供冷设备处于能量输送系统的终端，称之为末端设备。供暖系统末端装置即散热设备常用的有散热器、暖风机、辐射板和风机盘管（后两种夏季可同时供冷）。它是供暖系统的主要组成部分。它向房间散热以补充房间的热损失，保持室内要求的温度。众所周知，末端大致分为三类： 散热速度：风机盘管＞暖气片＞地热恒温效果：地热＞暖气片＞风机盘管水温要求：暖气片＞风机盘管＞地热 其中散热器是应用最广、最普遍的散热设备。散热器的作用：将供暖系统的热媒（蒸汽或热水）所携带的热量，通过散热器壁面传向房间达到采暖的目的。散热器的种类：按传热方式分：辐射散热器和对流散热器按材质分：铸铁、钢制、铝合金、铜铝复合及塑料散热器按构造分：柱型、翼型、管型、平板型、柱翼型柱式散热器：材料－铸铁、铝、铜铝复合；K值大，美观板式散热器：材料－钢；K值大，美观；承压高、寿命长串片式散热器：材料－钢、铝；以对流为主1）铸铁散热器：类型：翼型（长翼、圆翼）、柱型、柱翼型。优点：结构简单、耐腐蚀（材料：灰口铸铁）、使用寿命长、热稳定性好（水容量大）。缺点：金属耗量大（笨重，制造安装和运输劳动繁重）、比钢制散热器低。 2）钢制散热器：类型：钢串片、板型、扁管型、柱型、光排管型。特点：金属耗量少，金属热强度高；耐压强度高，适用于高层建筑和高温水供暖；外形美观整洁，占地小，便于布置；水容量较少，热稳定性差些；易被腐蚀，使用寿命短。  钢串片散热器：由钢管、钢片、联箱及管接头组成，钢串片上的串片采用0.5mm的薄钢片串片两端折边90℃形成封闭形。许多封闭垂直空气通道，增强了对流放热能力。有带罩和无罩两种，有罩的钢串片散热器是典型的对流散热器（对流散热量几乎占100%）。钢制扁管型散热器：由长方形的水通路扁管叠加焊接在一起，两端加上联箱制成。板型有单板、双板，单板带对流片和双板带对流片四种结构形式。单双板扁管散热器两面均为光板，板面温度较高，有较多的辐射热。带对流片的单双板扁管散热器，每片散热量比同规格的不带对流片的大，热量主要以对流方式传递。钢制光排管散热器：由钢管焊接而成，易于清除积灰。耗钢材，占地面积大。铝合金散热器：加工方便，重量轻，外形美观，但造价较高，不如铸铁散热器耐用。塑料散热器：重量轻，可节省金属，耐腐蚀，但不能承受太高的温度和压力。散热器的布置：宜安装在外墙窗台下。散热器宜明装，幼儿园、老年人建筑必须暗装或加防护罩。铸铁散热器的片数不宜超过：粗柱型（含柱翼型）20，细柱型25，长翼型7。贮藏、盥洗、厕、厨等辅助用室及走廊的散热器，可与邻室串联。 热水供暖散热器串联时，可同侧连接，但上下串联管直径应与散热器接口直径相同。有冻结危险的楼梯间或其他有冻结危险的场所，应由单独的立、支管供暖。散热器前不得设置调节阀。安装在装饰罩内的恒温控制器必须采用外置传感器，传感器应设在能正确反映房间温度的位置。在两道外门的外室以及门斗中，不应设置散热器，以防冻裂。楼梯间或有回马廊的大厅散热器应尽量分配在底层，当散热器数量过多，在底层无法布置时，按后表分配。多层住宅楼梯间一般可不设散热器。楼梯间或有回马廊的大厅散热器应尽量分配在底层，当散热器数量过多，在底层无法布置时，按规范分配。多层住宅楼梯间一般可不设散热器。散热器的选择、布置：选用原则：据实际情况，选择经济、实用、耐久、美观的散热器。原则：容易造成室内冷暖气流，室外侵入的冷空气加热迅速，人们停留区域暖和舒适以及少占用室内有效空间和使用面积。 散热器的计算：散热器的计算是确定供暖房间所需的散热面积和片数。1.散热器面积的计算： 注：在计算散热面积时，如果明装供暖管道散热量超过房间供暖系统设计热负荷的5%时，则在Q值中宜减去系统管道对室内的放热。计算公式： 2.散热器内热媒平均温度 的计算：a.热水供暖系统：tpj=(tsg+tsh)/2℃单管系统：进出口水温需逐一计算，然后求F；双管系统：tpj=(t΄g+t΄h)/2 ℃b.蒸汽供暖系统：当蒸汽压力≤0.03MPa时，tpj取100℃；当蒸汽压力＞0.03MPa时，tpj取与散热器进口蒸汽压力相对应的饱和温度tb。3.散热器的传热系数K值：a.k的物理意义：是散热器散热能力强弱的标志,指(tpj-tn)为1℃时，每平方米散热器的散热量。b.影响因素：散热器的制造情况；散热器的使用条件。其中，影响传热系数和散热量的最主要因素-△t。K值是通过实验确定的。注：Q=KA(tm-tR)WK---散热器的传热系数。k修正：（1）组装片数修正系数注：钢制板式及扁管式等整体式散热器用不同规格的散热器分别进行试验，得到各自的热工性能数值，不进行片数修正。（2）连接形式修正系数连接形式中（见图），同侧上进下出k值最高＞异侧上进下出＞异侧下进下出＞异侧下进上出＞异侧上进上出＞同侧下进上出最差。（3）安装形式修正系数对K值的修正亦即对散热器面积的修正。注：下进上出时水流总趋势与水在散热器中冷却后的重力作用相反，而使散热性能变差，传热系数变小，在相同热负荷下所需散热器面积增加。流量：对内换热系数无大影响，但对散热器平均温度有较大影响。平均温度高，外换热系数大，呈q=Ln(G)关系不同的涂料也有影响（涂银料即铝粉的辐射系数低于调和漆）表面参数（辐射）：油漆0.9；铝粉0.4；未处理铸铁表面0.7-不同涂层散热量15％。热媒不同，k值不同，蒸汽散热器内表面凝结放热，表面温度较均匀，相同的tpj，蒸汽的高于热水的。注：修正数值见《供热工程》附录或《采暖通风设计手册》。4.散热器片数、长度的计算：n=A/a其中：a为一片散热器的散热面积，㎡/片。注：n取整，取整时，柱型、长翼型、板型、扁管式散热面积可比计算值小0.1㎡，串片式、圆翼型和其它散热器的散热面积可比计算值小5%。注：我们是经过计算才确定n值的，而在计算F时有一项是片数修正系数，因此，在计算F时先假定β1=1.0，求n值，然后再对F进行修正，再求F。注：每组散热器的片数或长度，不应超过下述规定：M-132 20片；四柱、五柱型，25片；长翼型，7片；圆翼型，4m；钢串片、板型、扁管式，2.4m。组装片数修正系数β1：边片传热效果优于中间片：散热器形式各种铸铁及钢制散热器钢制板型/扁管型散热器每组片数或长度≤56~1011~20≥21≤600600~1000≥1000修正系数0.951.001.051.10.950.981.00连接方式修正系数β2：水流总趋势与降温造成的重力作用方向一致。 安装形式修正系数β3：同一供暖系统中的同一型号散热器，分别采用以下4种安装方式时，散热量最大的是哪一种？ 安装形式β3装在墙体的凹槽内（半暗装）散热器上部距墙距离为100mm1.06明装但散热器上部有窗台板覆盖，散热器距离台板高度为150mm1.02装在罩内，上部敞开，下部距地150mm0.95装在罩内，上部、下部开口，开口高度均为150mm1.04流量修正系数β4：进出口水温差25℃时为标准流量（β4 =1） 散热器算例（一）：某办公室会议室（tn=18℃)，计算采暖热负荷为2200W，设计选用铸铁四柱640型散热器，装在罩内，上部和下部均开口，开口高度为150mm，采暖系统为上供下回系统，热媒为85/60℃热水，散热器为异侧上进下出，该会议室选用散热器的片数是多少？查样本：铸铁四柱640型散热器单片散热面积为f=0.205m2，当△t=64.5℃时，散热器传热系数K=9.3W/(m2·℃)，10片散热器传热系数计算式K=2.442△t0.321。片数计算尾数的处理：双管系统：热量尾数不超过所需散热量的5%时可舍去，大于或等于5%时应进位。单管系统：上游（1/3）、中间（1/3）及下游（1/3）散热器数量计算尾数分别不超过所需散热量的7.5%、5%及2.5%时可舍去，反之应进位。摘自：2009 全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调·动力）。散热器算例（二）：某办公室会议室（tn=18℃)，计算采暖热负荷为850W，设计选用铸铁四柱640型散热器，装在罩内，上部和下部开口高度为150mm，采暖系统热媒为80/60℃热水，双管上供下回，散热器为异侧上进下出，该会议室选用散热器的片数是多少？查样本：铸铁四柱640型散热器单片散热面积为f=0.205m2，10片散热器传热系数计算式K=2.442△t0.321。辐射换热—房间热负荷与冷负荷Q：依据现行规范GB50736-2012《民用建筑供暖通风及空气调节设计规范》进行：全面辐射供暖室内设计温度可降低2℃，全面辐射供冷室内设计温度可提高0.5~1.5℃。局部供暖系统的热负荷按全面供暖热负荷取系数确定敷设加热供冷部件的建筑地面和墙面，不应计算其传热损失。局部区面积与房间总面积的比值KK≥0.75K=0.55K=0.40K=0.25K≤0.20计算系数10.720.540.380.30敷设加热供冷部件的地面或墙面，不存在通过地面或墙面向外的传热负荷。辐射面向外的传热负荷应计算在辐射房间热媒供热量中（冷媒供冷量）。房间热负荷附加值：对采用集中热源分户热计量或采用分户独立热源的热水辐射供暖系统，需考虑间歇供暖附加值和户间传热负荷，附加后房间热负荷为： 计算要点：单位地面面积向上供热量或供冷量：  节选自：JGJ142-2012《辐射供暖供冷技术规程》向下传热量Q2：相关因素：面材、厚度、水均温、水温差(流速)。 辐射—供暖表面平均温度：民用建筑供水温度宜采用35-45度。 热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定，供水温度不应大于60度，供回水温差不宜大于10度，且不宜小于5度。民用建筑供水温度宜采用35-45度。本条从地面辐射供暖的安全、寿命和舒适考虑，规定水温不应超过60度。从舒适及节能考虑，地面供暖供水温度宜采用较低数值，国内外经验表明，35-45度是比较合适的范围。保持较低的供水温度，有利于延长化学管材的使用寿命，有利于提高室内的热舒适感；控制供回水温差，有利于保持较大的热媒流速，方便排除管内空气，也有利于保证地面温度的均匀。严寒和寒冷地区应在保证室内温度的基础上选择设计供水温度，严寒地区回水温度推荐不低于30度。人员经常停留的地面，美国相关标准研究得出地面温度21-24度时，不满意度低于8%。日本相关资料研究表明，地面温度上限为31度时，从人的健康舒适考虑，是可以接受。考虑到我国的生活习惯，定为29度。辐射—供冷表面平均温度：表面温度高于室内露点1~2℃。供水温度一般14-18℃，负荷越大，水温越低；供回水温差不宜＞5℃且不应＜2℃。 欧洲标准，人员长时间坐卧的房间地面温度下限为20度，人员活动频繁的房间地面的温度下限为18度。辐射供冷系统只能除去室内的显热负荷，无法除去室内的潮热负荷。为了防止辐射面结露和增加舒适度，需另设除湿通风系统。室内部分显热负荷由辐射供冷系统承担，送风系统承担室内的全部潜热负荷和剩余的显热负荷。当采用温湿度独立控制时，需要单独设计。表面温度校核：供热：确保地表面平均温度不超过规定限值。 供冷：不低于规定限值。 顶棚 8.48度＞地面 8.19度（当室内温度18度，单位地面向上供冷量60W时），也即供冷时顶棚温度可以略高于地面的（冷管上置与自然对流方向一致）。校核供暖地面地表面平均温度的近似公式是由ASHRAE手册提供的计算方法，经回归得到的。如果表面平均温度高于规定的限值，应改善建筑的热工性能或设置其他辅助供暖设备，减少地面辐射供暖系统负担的热负荷，满足限值要求。辐射—表面温度隐含的制约因素：加热供冷管和输配管流速不宜小于0.25m/s；分水器、集水器最大断面流速不宜大于0.8m/s；分支环路不宜多于8路。 地面辐射换热—主要设计步骤：确定房间热负荷Q1（1000W）计算单位地面面积向上散热量q1(66.7W/m2，铺满房间)假设管道布满整个房间（15m2），根据供回水温度（40/30℃）、室内设计温度（18℃）、面层条件（水泥）等查表确定单位地面面积向上散热量q1*(73.2W/m2)。查表值q1*略大于计算值q1，取对应间距布管，使实际敷设面积小于房间面积（实际可行）。实际敷设面积：Q1/q1*=13.7m2地表面温度校核 tpj=tn+9.82×(q1*/100)0.969=25.3℃ 辐射供暖算例（一）：寒冷地区某住宅楼采用热水地面辐射供暖系统(间歇供暖)，各户热源为燃气壁挂炉，某户的起居室面积为32m2，基本耗热量为0.96kW，计算该起居室实际房间热负荷。 辐射供暖算例（二）：浴室采用低温热水地面辐射供暖系统，设计室内温度为25℃，且不超过地表面平均温度最高上限要求，敷设加热管单位地面面积散热量最大限值是多少？最高上限：32℃由tpj=tn+9.82×(q1/100)0.969可知25+9.82×(q1/100)0.969≤32→q1≤70.5W/m2辐射供暖算例（三）：某建筑首层门厅采用地面辐射供暖系统，门厅面积360m2，可敷设加热管的地面面积为270m2，室内设计温度20，求保证规定地表面温度上限值对应的最大房间热负荷。最高上限：32℃由 tpj=tn+9.82×(q1/100)0.969可知20+9.82×(q1/100)0.969≤32→q1≤123W/m2Q1=270×123/1000=33.2kW
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