散热器：供暖系统末端设备的种类、作用及构造详解

建筑内的供暖或制冷设备处于能量传输系统的末端，称为终端设备。供暖系统的终端设备即散热设备，常用的有散热器、暖风机、辐射板和风机盘管（后两者在夏季还可提供制冷），是供暖系统的主要组成部分，向室内散发热量，弥补室内热量损失，维持室内所需温度。

其中散热器是应用最广泛、最常见的散热装置。

散热器的作用是将供暖系统的热媒（蒸汽或热水）所携带的热量通过散热器壁传递到房间，达到供暖的目的。

散热器类型：

按传热方式分：辐射散热器、对流散热器。

按材质分：铸铁散热器、钢制散热器、铝合金散热器、铜铝复合散热器、塑料散热器。

按结构分：柱式、翼式、管式、平板式、柱翼式。

柱式散热器：材质——铸铁、铝、铜铝复合；K值大，外形美观

板式散热器：材质——钢质；K值大，外形美观；承压高，寿命长；

串式散热器：材料——钢、铝；主要是对流

1）铸铁散热器：

种类：翼型（长翼、圆翼）、柱状、柱状翼型。

优点：结构简单、耐腐蚀（材质：灰铸铁）、使用寿命长、热稳定性好（水容量大）。

缺点：金属用量大（体积大，制造、安装、运输劳动强度大），低于钢制散热器。

2）钢制散热器：

种类：钢弦型、板型、扁管型、柱型、光排管型。

特点：金属消耗低、金属热强度高；

抗压强度高，适用于高层建筑及高温水暖；

外形美观整洁，占地面积小，易于布置；水容量小，热稳定性差；

易腐蚀，使用寿命短。

钢翅片散热器：由钢管、钢板、集管、管接头等组成，钢翅片上的翅片采用0.5mm薄钢板制成，翅片端部折成90°，形成封闭形状，内部形成许多封闭的垂直风道，增强了对流放热能力。

有带罩和不带罩两种类型，带罩钢串翅片散热器为典型的对流散热器（对流散热几乎占100%）。

钢制扁管散热器：是由矩形水道扁管叠放焊接而成，两端加接线盒。

板型有单板、双板、单板带对流板、双板带对流板四种。单、双板扁管散热器两面都是裸板，板面温度较高，辐射热量较多。带对流板的单、双板扁管散热器每板散热量比同规格不带对流板的要大，热量主要以对流方式传递。

钢制发光管散热器：采用钢管焊接而成，易清理灰尘，耗材少，占地面积大。

铝合金散热器：加工方便、重量轻、造型美观，但价格较贵，且不如铸铁散热器耐用。

塑料散热器：重量轻、节省金属、耐腐蚀，但不能承受太高的温度和压力。

散热器布置：

适合安装在外墙窗台下。

暖气片应采用明装，幼儿园、养老院等单位的暖气片必须采用隐蔽安装或加装防护罩。

铸铁散热器翅片数量不宜超过：粗柱式（含柱翼式）20片，细柱式25片，长翼式7片。

储藏室、盥洗室、卫生间、厨房、走廊等辅助房间的散热器可与相邻房间串联。

热水采暖散热器串联时，可以接在同一侧，但上下串联管径应与散热器接口管径相同。

楼梯间或其他有结冰危险的地方应采用单独的垂直和支管供暖。散热器前不应安装调节阀。

安装在装饰罩内的温控器必须采用外置传感器，且传感器应位于能正确反映室温的位置。

两外门的外室内及门厅内不宜安装散热器，以防冻裂。

楼梯间或有走廊的门厅内的散热器应尽可能布置在底层。当散热器数量过多，无法布置在底层时，应按下表布置。多层住宅建筑的楼梯间一般不需要布置散热器。

楼梯间或有走廊的门厅的散热器应尽可能布置在底层。当散热器数量过多，无法布置在底层时，应按规范要求布置。多层住宅楼梯间一般不需要布置散热器。

散热器选择与布置：

选择原则：根据实际情况，选择经济、实用、耐用、美观的散热器。

原理：室内易形成冷暖气流，使外界侵入的冷空气迅速升温，人所处区域温暖舒适，室内有效空间和使用面积占用较少。

散热器计算：

散热器的计算就是确定加热房间所需的散热面积和翅片数量。

1、散热器面积计算：

注：计算散热面积时，若裸露的供暖管道散热量超过房间供暖系统设计热负荷的5％，则应从Q值中减去系统管道向房间释放的热量。

计算公式：

2、散热器内热介质平均温度的计算：

a.热水供暖系统：tpj=(tsg+tsh)/2℃

单管系统：须依次计算进、出水温，然后计算F；

双管系统：tpj=(t΄g+t΄h)/2℃

b.蒸汽加热系统：

当蒸汽压力≤0.03MPa时，tpj为100℃；

当蒸汽压力大于0.03MPa时，tpj取散热器入口蒸汽压力对应的饱和温度tb。

3、散热器传热系数K值：

ak的物理意义：

它是散热器散热能力的标志，指的是（tpj-tn）为1℃时，散热器每平方米散发的热量。

b.影响因素：散热器的制造条件；散热器的运行条件。

其中影响传热系数和散热量的最重要的因素——△t.K值是通过实验确定的。

注：Q = KA (tm-tR) W

K---散热器传热系数。

k修正：

（1）装配数修正系数

注：钢板式、扁管式整体散热器均采用不同规格的散热器进行试验，得到各自的热性能值，未进行片数修正。

（2）连接类型修正系数

在所有连接形式中（见图），同侧上进下出k值最高>对侧上进下出>对侧下进下出>对侧下进上出>对侧上进上出>同侧下进上出k值最差。

（3）安装形式修正系数

K值的修正也就是散热器面积的修正。

注：水流从底部进入，从顶部流出时的总趋势与散热器中冷却后的水的重力作用相反，使散热性能变差，传热系数变小，在相同热负荷下，所需散热器面积增大。

流量：对内部传热系数影响不显著，但对散热器平均温度影响显著，平均温度越高，外部传热系数越大，呈现q=Ln(G)关系

不同的涂层也有影响（银涂层即铝粉的发射率比混合漆的发射率低）

表面参数（辐射）：油漆0.9；铝粉0.4；未处理的铸铁表面0.7-不同涂层的散热量15％。

不同的热介质，k值不同，蒸汽散热器内表面凝结放热，表面温度比较均匀，对于同样的tpj，蒸汽温度要高于热水。

注：修订后的数值请参见《供热工程》或《供暖通风设计手册》附录。

4、散热器翅片数量及长度计算：n=A/a

式中：a为散热器散热面积，m2/只。

注：n 四舍五入。四舍五入时，柱状、长翼状、板状、扁管状散热器散热面积可比计算值小0.1m2；串联板状、圆翼状等散热器散热面积可比计算值小5%。

注：n 的值是经过计算后才确定的，而计算 F 时，有一项叫片数修正系数，所以计算 F 时，先假设 β1=1.0，再计算 n 的值，然后对 F 进行修正，再计算 F。

注：每组散热器数量或长度不得超过以下规定：M-132 20只散热器；四柱、五柱式，25只散热器；长翼式，7只散热器；圆翼式，4m；钢弦式、板式、扁管式，2.4m。

装配数修正系数β1：

侧板传热效果优于中板：

散热器类型

各种铸铁、钢制散热器

钢板式/扁管式散热器

每组件数或长度

≤5

6~10

11~20

≥21

≤600

600~1000

≥1000

修正系数

0.95

1.00

1.05

1.1

0.95

0.98

1.00

连接修正系数β2：

水流总的趋势与降温引起的重力方向一致。

安装形式修正系数β3：

如果同一供暖系统中同一型号的散热器按下列四种方式安装，哪一种散热量最大？

安装形式

β3

安装在墙体凹槽内（半隐蔽安装）散热器上部距墙体距离为100mm

1.06

散热器外露，但上部被窗台遮盖。散热器与窗台之间的高度为150mm。

1.02

安装在盖内，上部敞开，下部距地面150mm

0.95

安装在盖板内，上下开口，两个开口高度均为150mm

1.04

流量修正系数β4：

标准流量为进出水温差为25℃（β4=1）时

散热器类型

交通增加次数

柱式/长翼式多翼式/嵌翼式

1.00

0.90

0.86

0.85

0.83

0.83

0.82

扁管型

1.00

0.94

0.93

0.92

0.91

0.90

0.90

散热器示例（一）：

某办公会议室（tn=18℃）采暖热负荷计算为2200W，设计采用铸铁四柱640散热器，安装在上下开孔的机罩内，开孔高度150mm，采暖系统为上送下回系统，热媒为85/60℃热水，散热器上进下出，位于对面。该会议室共使用多少只散热器？

检查样本：单片铸铁四柱640型散热器散热面积为f=0.205m2，当△t=64.5℃时，散热器传热系数为K=9.3W/(m2·℃)。10片散热器传热系数计算公式为K=2.442△t0.321。

切片数计算中尾数的处理：

双管系统：若热量数字未超过所需散热量的5％，则可丢弃；若大于或等于5％，则应向上取整。

单管系统：上游（1/3）、中部（1/3）、下游（1/3）散热器的计算数字分别不超过所需散热量的7.5%、5%、2.5%时，可舍弃；否则应向上取整。

摘自：2009全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调·电力）。

散热器示例（二）：

某办公会议室（tn=18℃）采暖热负荷计算为850W，设计采用铸铁四柱640散热器，安装在上下开口高度为150mm的烟罩内，采暖系统热媒为80/60℃热水，上送下回双管，散热器上进下出，对侧设置。请问此会议室共使用多少只散热器？

检查样本：铸铁四柱640散热器单片散热面积为f=0.205m2，10片散热器传热系数计算公式为K=2.442△t0.321。

辐射传热——房间供暖负荷和制冷负荷Q：

根据现行标准GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定：

全辐射供暖室内设计温度可降低2℃，全辐射制冷室内设计温度可提高0.5~1.5℃。

局部供暖系统热负荷按总体供暖热负荷的系数确定。

不应计算安装了加热和冷却组件的建筑物地板和墙壁的传热损失。

局部面积与房间总面积之比K

钾离子≥0.75

K=0.55

K=0.40

K=0.25

钾≤0.20

计算系数

0.72

0.54

0.38

0.30

对于安装有加热和冷却组件的地板或墙壁，不存在通过地板或墙壁向外传递热量的负荷。

向外辐射面的传热负荷应根据辐射房间的热媒加热能力（制冷剂的冷却能力）来计算。

房间热负荷增加值：

对于采用集中热源、分户热计量或每户采用独立热源的热水辐射供暖系统，需考虑间歇供暖的附加值和分户间的热传递负荷。附加后房间热负荷为：

计算点：

单位建筑面积供暖或制冷能力：

摘自：JGJ142-2012 辐射供热制冷技术规范

向下传热Q2：

相关因素：表面材质、厚度、平均水温、水温差（流速）。

辐射加热表面平均温度：

民用建筑供水温度宜为35～45度。

热水地板辐射供暖系统的供回水温度应经计算确定，供水温度不宜大于60℃，供回水温差不宜大于10℃，且不宜小于5℃，民用建筑供水温度宜为35～45℃。

该条从地板辐射供暖的安全性、寿命、舒适性角度出发，规定水温不宜超过60度。从舒适性和节能性角度考虑，地板采暖的供水温度应相对较低，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，有利于延长化工管道的使用寿命，提高室内热舒适性；控制供回水温差，有利于保持较大的热媒流量，利于管内空气的排除，也有利于保证地温均匀。在严寒、寒冷地区，应在保证室内温度的基础上选择设计供水温度，严寒地区建议回水温度不低于30度。

对于人们经常停留的地面，美国相关标准研究表明，地面温度在21-24度时，不满意度在8%以内；日本相关数据研究表明，地面温度上限为31度时，从人体健康、舒适度的角度考虑是可以接受的；考虑到我国的生活习惯，定为29度。

辐射冷却表面平均温度：

表面温度比室内露点高1~2℃，供水温度一般为14-18℃，负荷越大，水温越低，供回水温差不宜大于5℃，不宜小于2℃。

按照欧洲标准，人长时间坐着或者躺着的房间，地板温度最低为20度，人活动的房间，地板温度最低为18度。

辐射制冷系统只能除去室内的显热负荷，而不能除去室内的湿热负荷，为防止辐射面结露，增加舒适度，需加除湿通风系统。辐射制冷系统承担室内部分显热负荷，送风系统承担室内全部潜热负荷和剩余显热负荷。

当采用独立的温度和湿度控制时，需要单独设计。

表面温度检查：

加热：确保地表平均温度不超过规定的限值。

冷却：不低于规定限值。

吊顶温度8.48度，地面温度8.19度（室内温度18度，单位地面制冷量60W时），即制冷时吊顶温度可略高于地面温度（冷管上置方向与自然对流方向一致）。

根据ASHRAE手册提供的计算方法，通过回归分析得到采暖地板平均表面温度的近似校核公式，若平均表面温度高于规定的限值，则应改善建筑热工性能或加装其他辅助采暖设备，以减少地板辐射采暖系统所承担的热负荷，以满足限值要求。

辐射-表面温度隐含约束：

供热、制冷管道及分配管的流速不宜小于0.25m/s；布水器、集水器断面最大流速不宜大于0.8m/s；分支回路不宜超过8个。

地面辐射热交换—主要设计步骤：

确定房间热负荷Q1（1000W）

计算单位地板面积向上散热量q1（66.7W/m2，覆盖整个房间）

假定管道覆盖整个房间（15m2），则单位楼面面积向上散热量根据供回水温度（40/30℃）、室内设计温度（18℃）、地表状况（水泥）等查表确定q1*（73.2W/m2）。

表值q1*比计算值q1略大，采用相应间距敷设管道，使实际敷设面积小于房间面积（实际可行）。

实际铺设面积：Q1/q1*=13.7m2

地表温度校核tpj=tn+9.82×(q1*/100)0.969=25.3℃

辐射供暖示例（一）：

寒冷地区某居住建筑采用热水地板辐射供暖系统（间歇供暖），每户热源为燃气壁挂炉，一户客厅面积为32m2，基础用热量为0.96kW，计算客厅实际房间热负荷。

辐射供暖示例（II）：

卫生间采用低温热水地板辐射供暖系统，设计室内温度为25℃，不超过地表平均温度的上限，请问铺设供暖管道单位地板面积散热量最高限值是多少？

最高限值：32℃

从 tpj=tn+9.82×(q1/100)0.969，我们知道

25+9.82×(q1/100)0.969≤32→q1≤70.5W/m2

辐射供暖示例（三）：

某建筑底层大堂采用地板辐射供暖系统，大堂面积为360m2，敷设供暖管道面积为270m2，室内设计温度为20℃。求规定地表温度上限所对应的房间最大热负荷。

最高限值：32℃

从 tpj=tn+9.82×(q1/100)0.969，我们知道

20+9.82×(q1/100)0.969≤32→q1≤123W/m2

Q1=270×123/1000=33.2kW

加热器：

加热器是热风采暖系统的热备份和热输送设备，热风采暖是较经济的采暖方式之一，对流散热几乎占100%，具有发热量低、升温快的特点，适用于高大工业厂房等建筑物的采暖。

热风采暖设计属于通风空调工程，本节仅介绍作为采暖设备的暖风。暖风是由通风机、电动机和空气加热器组成的组合机组，在风机作用下，空气从进风口进入机组，经空气加热器加热后，从出风口送入室内，维持室内所需的温度。

加热器有轴流式和离心式两种类型，通常又称为小加热器和大加热器。

根据其结构特点和适用热介质不同，可分为蒸汽加热器、热水加热器、蒸汽热水两用加热器、冷热水两用加热器等。

轴流加热器：体积小，结构简单，安装方便。但其送出的热气流范围短，出口风速低。

因此它主要用于加热室内的循环风，通常采用悬挂或支撑在墙壁或柱子上的方式，热风通过出风口的百叶调节板，直接吹向工作区。

离心加热器：用于集中输送大量热空气的加热设备。

由于配用离心风机，有较大的压头，出口速度较高，其送风范围比轴流加热器远得多，送风量和发热量都较大，常用于集中送风供暖系统中。

大型离心式空气加热器可用于加热室内循环空气，也可用于加热部分室外新鲜空气，还可用于室内通风和供暖。