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采暖散熱器,采暖散熱器怎么使用
供熱系統介紹：
供暖系統的組成：熱源或供熱裝置、散熱設備及供熱管道。
熱源或供熱裝置：熱電廠、集中換熱站、區域鍋爐房、壁掛爐等。
熱媒：輸送熱量的物質或帶熱體，一般采用水和蒸汽作為熱媒。熱媒在熱源獲得熱量后，通過供熱管道輸配到各個用戶或散熱設備，由散熱設備把熱量發散到室內。
供熱管道：鋼管、鋁塑復合管以及其他塑料管材。
散熱設備：散熱器、地板加熱管、風機盤管和風道機。
熱水供暖系統：以水作為熱媒的供暖系統為目前最廣泛實用的一種供暖系統。
按采暖系統循環動力分：自然循環系統、機械循環系統。
按提供熱源的方式分：集中供暖式、集中分散式、分散式（壁掛爐采暖系統）【集中分散式和分散式供暖屬分戶采暖】。
按熱媒參數分：低溫水采暖系統（熱媒參數低于100℃）、高溫水采暖系統（熱媒參數高于100℃）。
按末端散熱設備分：暖氣片系統、地板輻射采暖系統、風機盤管系統以及風道機系統。
按采暖管道布置方式分：上供下回系統、下供下回系統。
按采暖管道連接方式分：單管系統、單管跨越系統、雙管系統。
供暖系統設計熱負荷：
1.熱負荷概念
供暖系統設計熱負荷是供暖設計中最基本的數據，它的設計影響著供暖方案的選擇，供暖管徑的選擇，散熱設備的多少，關系著供暖系統的使用效果，同時也影響著鍋爐設備的選擇和供熱管網管徑的大小。
供暖系統的熱負荷是指在一定的室外溫度下，為了達到要求的室內溫度，保持房間的熱平衡時，供暖系統在單位時間內向建筑物供給的熱量，它隨著建筑物房間的得失熱量的變化而變化。供暖系統設計熱負荷是指在設計室外溫度下，為了達到上述同樣要求時，供暖系統在單位時間內向建筑物供給的熱量。
2.熱負荷的計算
供暖系統設計熱負荷通常包括圍護結構基本耗熱量（外門、外窗屋頂、地面基 本耗熱量）、冷風滲透耗熱量、冷風侵入耗熱量以及圍護結構的傳熱條件發生變化而產生的附件修正耗熱量。
①圍護結構基本耗熱量：等于維護結構各部分基本耗熱量的總和。Qj=∑KF(tn–t′w)a W
K：圍護結構傳熱系數 W/㎡℃ ；t n：供暖室外計算溫度 ℃；
F：圍護結構面積 ㎡ ；t′w：冬季室內計算溫度 ℃；
a：圍護結構溫差修正系數。
②附加耗熱量：附加耗熱量按基本耗熱量的百分數考慮。考慮了各項附加后，某面維護物的耗熱量為：
Q1=Qj(1+βch+βf+βli+βm)(1+βfg)(1+βj)
βch：朝向修正% ；βm：窗墻面積比過大修正%；βf：風力修正%；βfg：房高修正，%；βli：兩面外墻修正，% βj：間歇附加修正，%。
具體附加修正率的數值參考實用供熱空調設計手冊P84頁。
③冷風滲透耗熱量：
在風壓及熱壓造成的室內外壓差的作用下，室內的冷空氣會通過門窗等縫隙滲入室內，被加熱后又溢出室外，把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內溫度，要消耗一定的熱量，這部分熱量稱為冷風滲透耗熱量。
Q2=0.278VρwC(tn–t′w)
Q2：冷風滲透耗熱量 W；ρw：室外空氣密度 Kg/m3；C：冷空氣比熱 C=1Kg/KJ℃；V：經門窗縫隙滲入的冷空氣量 m3/h；0.278：單位換算系數（1KJ/h=0.278w）。
冷空氣量V的計算參考實用供熱空調設計手冊P83頁。
④冷風侵入耗熱量： 在冬季，在風壓和熱壓作用下，會有大量冷空氣由開啟的門、孔洞從室外或相鄰房間侵入室內，把這部分冷空氣加熱到室內溫度所消耗的熱量稱為冷風侵入耗熱量。
Q3=0.278VwρwC (tn–t1)
Q3：冷風侵入耗熱量，W；ρW：冷空氣密度 Kg/m3；
Vw：流入的冷空氣量 m3/h；t1：冷空氣溫度 ℃；
由于流入的冷空氣量不易確定，通常采用百分數法或經驗取值來估算冷風侵入耗熱量。具體計算參考實用供熱空調設計手冊P128頁。
3.熱負荷的概算：Q=qwF
qw：建筑物供暖面積熱指標；F：建筑物建筑面積，㎡。
供暖系統的水力計算：
1.熱水供暖系統水力計算的基本原理
設計熱水供暖系統為使系統中各管段的水流量符合設計要求，以保證流進各散熱器的水流量符合要求，就要進行管路的水力計算。在管路的水力計算中，通常把管路中水流量和管徑都沒有改變的一段管子稱為管段。任何一個供暖系統的管路都是有許多并聯和串聯計算管段組成。
當流體沿管道流動時，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就要損失能量， 這部分能量損失稱為沿程損失。
當流體流過管道的一些附件（閥門、彎頭、三通、散熱器）時，由于流動方向或速度的改變產生局部旋渦和撞擊而產生的能量損失，稱為局部損失。
熱水供暖系統中阻力損失包括沿程損失和局部損失，可用下式表示：
ΔP=ΔPy+ΔPj=Rl+ΔPj Pa
ΔPy：計算管道沿程損失 Pa；
R：每米管道沿程損失（比摩阻）Pa/m；
ΔPj：計算管道局部損失 Pa；l：管段長度，m。
2.熱水供暖系統水力的計算
系統管路的水力計算從系統的最不利環路，也就是從允許比摩阻R最小的一個環路開始。選擇適當的R值來決定管徑，是一個技術經濟的問題。如選用較大的R值，則管徑可縮小，但系統阻力損失增大，水泵電能消耗增加，同時，為了各循環環路易于平衡，最不利環路Rpj不易選擇太大，一般取值為60-120Pa/m。
附加耗熱量：附加耗熱量按基本耗熱量的百分數考慮。考慮了各項附加后，某面維護物的耗熱量為：
Q1= Qj(1+βch+βf+βli+βm)(1+βfg)(1+βj)
βch：朝向修正，%；βm：窗墻面積比過大修正，%；
βf：風力修正，%；βfg：房高修正，%；
βli：兩面外墻修正，%；βj：間歇附加修正，%。
具體附加修正率的數值參考實用供熱空調設計手冊P84頁。
計算步驟（等溫差法）：
①根據已知熱負荷和規定的供回水溫差，計算出每段管道的流量。G=0.86Q/Δt Kg/h
G：流量，Kg/h；Q：熱負荷，W；Δt：供回水溫差，℃。
②根據已算出的流量在允許的流速范圍內，選擇最不利環路各管段的管徑。當系統壓力損失有限制時，應先算出平均比摩阻再選取管徑。
Rpj=aΔP/Σ1 Pa/m
Rpj：平均比摩阻 Pa/m；ΔP：系統允許的總壓力損失，Pa；a ：沿程損失占總壓力損失的百分比，熱水系統為0.5；l：最不利環路的總長度，m。
③根據流量和選擇好的管徑，計算出各管段的壓力損失。
v：熱媒在管中的流速m /s；
Σξ：管段中總局部阻力系數。
④將算出的各管段壓力損失，進行各并聯環路中的壓力平衡如不能滿足平衡要求，再調整管徑，知道平衡為止。即： ＞規定值。
Σ△P1：第一環路總壓力損失Pa；
Σ△P2：第一環路總壓力損失Pa。
戶式散熱器供暖系統：
1.散熱器的類型及特點
散熱器是戶內供熱系統的基本設備，也是民用采暖系統中的末端裝置。散熱器按其材質主要可分為鑄鐵散熱器、鋼制散熱器、鋁合金散熱器以及銅鋁復合散熱器等。按其結構形式可分為柱型、翼型、管型、平板型散熱器等。按其傳熱方式可分對流型和輻射型散熱器。
鑄鐵散熱器由于具有耐腐蝕，適用范圍廣等優點，長期以來被廣泛使用，但由于外表不美觀以及內腔含鑄沙等原因已經越來越不能適應我國計量供熱系統的發展。 GB50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》5.3.6.5明確規定：“安裝熱量表和恒溫閥的熱水采暖系統，不宜采用水流通道內含有粘沙的散熱器。”新型鋼制散熱器質輕而薄、熱工性能好、承壓能力高、外表新穎美觀逐漸被人們接受和認可，近幾年來在國內發展很快。
常用民用散熱器的性能比較
2.散熱器的選型計算
散熱器的選型計算步驟如下：
①首先確定散熱器的進回水溫度 對于燃氣壁掛爐的戶式采暖系統，散熱器立支管采用雙管系統的連接方式，每組散熱器進水溫度為Tg=80℃，回水溫度為Th=60℃。
②再計算散熱器的算術平均溫差ΔTn；
ΔTn=(Tg+Th)/2-Tn=(80+60)/2-20=50℃。其中Tn為冬季房間的室內溫度。
③根據散熱器的算術平均溫差和相關的散熱器技術樣本查表確定每單片散熱器的散熱量。
④由房間熱負荷除以散熱器單片散熱量求得所需規格的散熱器片數。
⑤暗裝散熱器會降低散熱器的能量使用率，選用散熱器時，應考慮相應的修正系數。
3.散熱器的接口方式和布置
常見散熱器的接口方式見如下圖示：
當散熱器與供熱系統的支管連接方式不同時，其散熱效果也有所不同。上供下回式連接方式為標準接口方式，散熱效果最佳，傳熱系數也最大，下進下出的連接方式散熱效果相對較差，在溫差相同時，其傳熱系數與上進下出同側連接時相差15%左右。有些散熱器廠家選擇在散熱器底部設置擋水板來強制改變散熱器內熱水流過的途徑，可達到與上進下出接口方式同樣的散熱效果。
散熱器的布置方式：散熱器的布置原則應以容易造成室內冷暖空氣的對流；室內侵入的冷空氣加熱迅速，人們的停留區域溫暖和舒適以及少占用室內有效空間和使用面積。通常，房間有外窗時，散熱器一般應安裝在每個外窗的窗臺下。這樣散熱器上升的對流熱氣流就能阻止和改善從玻璃窗下降的冷空氣和玻璃冷輻射的影響，使流經工作區的空氣溫暖和舒適。有時為了方便家具的布置，也考慮選用高款且占地少的散熱器布置在房間靠近玻璃窗的內墻側。在進深相對小的房間內，易使空氣形成環路，增強對流換熱。
4.散熱器溫控閥
1）溫控閥構造及工作原理
散熱器的溫控閥是有恒溫控制器，流量調節閥以及一對連接件組成。恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即溫包。溫包內充有感溫介質，能夠感應環境溫度，隨感應溫度的變化產生體積變化，帶動調節閥閥芯產生位移，進而調節散熱器的通過水量來改變散熱器的散熱量。恒溫閥設定溫度可人為調節，恒溫閥會按照設定要求自動控制和調節散熱器的熱水供應。
2）溫控閥在采暖系統中的節能原理
通常采暖設備的選型是按照在冬季較低的計算溫度下滿足室內溫度需要的原則來確定的。但室外氣溫是不斷波動變化的，熱耗量也隨之波動，如不及時控制采暖設備的出力，就會造成能量浪費。溫控閥能夠隨氣候變化動態調節出力，控制室溫恒定，從而達到節能和提高采暖舒適度的效果。
5.戶式散熱器系統形成
1.戶式采暖系統形成，按照支管與散熱器的連接方式以及管路的布置，系統形式可分為：
①單管順流式系統；②下分式雙管系統；③下分式單管跨越系統；④上分式雙管系統；⑤上分式單管跨越系統；⑥章魚式雙管系統。
上述介紹的各種系統，當散熱器立管距離熱源的水平距離不相等時，通過各散熱器立管的循環環路之總長度也不相等，這種系統稱之為異程系統。在機械循環系統中系統作用半徑長，因而各立管環路總長度相差較大，各環路之間壓力損失難以平衡。為了消除和減輕這種現象，可采用同城系統，同程系統的特點是各立管環路的總長相等，因而壓力損失易于平衡。在戶式采暖系統中，應根據系統的特點綜合各方面因素進行采暖管路的設計。
壁掛爐采暖系統形式及特點：
從力學意義上講，戶式系統為雙管系統和單管跨越式系統時，均可實現分室控溫的功能，即每組散熱器的散熱量可調。但是從變流量特性角度分析，戶內系統采用雙管形式要優于單管跨越式系統。主要體現在兩個方面：
第一：雙管系統有良好的變流量特性，即戶內系統的瞬間流量總是等于各組散熱器瞬時流量之和，系統變流量成都為100%；而對于單跨越式系統，即使每組散熱器均為零，戶內系統均有一定的流量，而且旁通流量還很大。
第二：雙管系統中散熱器具有較好的調節特性，進入雙管系統中散熱器的流量明顯小于進入單管跨越式系統中散熱器的流量，相對而言，更接近或處于散熱器調節敏感區。
2.管材的連接方式
下分式系統②③的供回水管位于散熱器的下面，按照具體情況，管道可采取明裝方式，即沿踢腳板敷設，亦可采取暗敷方式，暗敷時常用兩種方法：
（1）暗敷在本層地面下溝槽內或墊層內；
（2）鑲嵌在踢腳板內。
采用暗敷方式時，需注意不同管材的連接方式，不同塑料管應采取不同的連接方式，對于PB管，PP-C管和PP-R管，根據管材特點，除分支管連接件外，墊層內不易設其他關鍵，且埋入墊層內的應與管道同材質，可采用熱熔連接的方式，水平管與散熱器分支管的連接方式見圖“PB，PP-C和PP-R管材的水平管和散熱器分支管的連接方式示意圖”所示。而對于PEX管和XPAP管，不能采用熱熔連接的方式，而且墊層內不應有任何管件和接頭，水平管和散熱器分支管連接時，只能在墊層外用銅制管件連接，連接方式見圖“PEX和XPAP管材的水平管和散熱器分支管的連接方式示意圖”。
6.散熱器安裝
散熱器安裝步驟：
1.檢查散熱器包裝內散熱器及安裝配件是否完好無損；
2.準確測量數據，并考慮整體布局的美觀，確定散熱器安裝位置；
3.散熱器支管安裝時，應保持1%的坡度以方便系統排氣；
4.散熱器掛片安裝時，注意保護散熱器表面噴涂層，避免劃傷磕碰；
5.散熱器及管道安裝完畢后，需對系統進行打壓試驗；
6.清洗采暖系統以防止有污染物和雜物阻塞管道及設備；
7.施工完畢后，將現場清理干凈，挪動物品復位。
工程項目舉例—散熱器系統：
例1：一戶式公寓，標準層，建筑面積100㎡，冬季室外溫度-9℃，采用鋼制板式 散熱器采暖，是確定鍋爐功率，進行管路的水力計算，并同時校核循環水泵揚程。
步驟如下：
1）估算散熱器采暖熱負荷，取采暖熱指標為80W/㎡。
Qs=qF=80×100=8000W；選取鍋爐型號RBS-26UCA
2）選擇雙管同程系統，供回水管埋地敷設，散熱器上進下出帶溫控調節連接，采暖系統管路布置見下圖所示。
3）取熱媒供回水溫度為86/60℃，溫差為20℃。計算各管段流量。
4）供回水管采用鋁塑復合管2025，為施工和安全考慮，各管段不改變管徑，計算采暖管路沿程損失。各管段阻力損失計算如下表。
采暖管路沿程損失計算表：
5）計算最不利環路沿程阻力損失：
△Py=△Py1+△Py2+△Py3+△Py4+△Py5+△Py6+△Py7=3410Pa
6）計算采暖環路總損失，設末端散熱器預留壓差為5000Pa；△P=1.3△Py+5000=9433Pa。
7）每組暖氣片安裝溫控閥，調節通過各散熱器環路的流量和平衡阻力。
8）校核壁掛爐循環水泵。在系統水流量為344Kg/m時，循環水泵揚程為4.8m水柱，徑校核滿足系統要求。
9）校核壁掛爐的膨脹水箱，先計算系統的容水量，系統容水量包括鍋爐，管道和散熱器容水量。散熱器容水量有廠家提供。設共計為50L。系統中使用鋁塑復合管2025長度為150米，其容水量有廠家提供或通過公式簡單計算。
系統容水量計算如下：
Vs= V+Vg+Vr=47+2+50=99L。
Vs：系統水流量L ；V：加熱管水容量 L；Vg：鍋爐水流量L；Vr：散熱器水流量L。
再計算系統水膨脹量 循環水系統溫升波動值為70℃（從10℃到80℃），由下列公式計算系統膨脹水量：
△V=α△tVs=0.0006×70×△V =0.042Vs=4.2L。
△V：系統水的膨脹量L ；α：水的體積膨脹系數α=0.0006；Vs：系統的容水量L；△t：所取水溫的波動值△t=70℃。
最后計算膨脹水箱容積，并同時校準壁掛爐內自帶膨脹水箱是否滿足要求。取安全系數為2，則膨脹水箱容積為8升。徑校準滿足要求。
例2：一兩層單體別墅，其建筑面積300㎡，冬季室外溫度為-9℃，采用鋼制板式散熱器采暖，試確定鍋爐功率，進行管路的水力計算，并同時校核循環水泵揚程。
步驟如下：
1）估算散熱器采暖熱負荷，取采暖熱指標為100W/㎡。
Qs=qF=100×300=30000W；選取鍋爐型號RBS-36UCA。
2）設集分水器，采用章魚式異程采暖方式，散熱器上進下出連接，進口安裝溫控閥，采暖系統管路布置見下圖所示。
3）選擇最不利環路，確定最不利環路各管段管長和流量。取熱媒供回水溫度為80/60℃，溫差為20℃。
4）計算最不利環路沿程損失。最不利環路各管段阻力損失計算見下表。
最不利環路沿程損失計算表
5）計算最不利環路沿程阻力損失
△Py1-3=△Py1+△Py2+△Py3=6440Pa
6）計算采暖環路總損失，設末端散熱器預留壓差為5000Pa：△P=1.3△Py+5000=13372Pa
7）同理，計算其它環路的總阻力損失，保證不平衡率小于15%。多余的壓頭通過環路上安裝的閥門節流銷售掉。
8）計算主管道流量。
9）查表確定主管路鋼管管徑DN32及其比摩阻63Pa/m，計算采暖系統主管路總壓力損失。
△P0=1.3R0l0=1.3×63×30=2457Pa
l0：系統主管道供回水總長度m。
10）確定系統管路總損失。
△P=13372+2457=15829Pa
11）校核壁掛爐循環水泵。查水泵工作曲線圖，在管道流量為1290Kg/h時，水泵揚程為2.8m水柱。滿足系統要求。
12）校核壁掛爐的膨脹水箱 先計算系統的容水量，系統容水量包括鍋爐，管道和散熱器容水量。散熱器容水量 有廠家提供。設共計為120L。系統中使用鋁塑復合管1418長度為400米，鋼管DN32長度為30m其容水量有廠家提供或通過公式簡單計算。
系統容水量計算如下：
Vs= V+Vg+Vr=85.6+2+120=207.6L。
Vs：系統水流量L ；V：加熱管水容量 L；Vg：鍋爐水流量L；Vr：散熱器水流量L。
再計算系統水膨脹量：
采暖水系統溫升波動值為70℃（從10℃到80℃），由下列公式計算系統膨脹水量：
△V=α△tVs=0.0006×70×△V =0.042Vs=8.7L。
△V：系統水的膨脹量L ；α：水的體積膨脹系數α=0.0006；Vs：系統的容水量L；△t：所取水溫的波動值△t=70℃。
最后計算膨脹水箱容積，并同時校準壁掛爐內自帶膨脹水箱是否滿足要求。考慮2倍的安全系數，則系統的總膨脹水量為17L。而壁掛爐自帶10L膨脹水箱，故應在系統回水管上增加一個8升膨脹水箱以滿足系統對水膨脹量的要求。
本文素材來源于互聯網，作者：上海雅駟熱能設備；暖通南社整理編輯。
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