新型、新材料散热器发展趋势.doc

成绩 中国农业大学 课程论文 （2010-2011学年秋季学期）论文题目：新型新材料散热器的发展趋势课程名称： 建 筑 设 备 任课教师： 林 聪 班级： 农 建 081 学号： 0 8 0 9 0 7 0 3 2 6 姓名： 赖 姝 君 课程论文格式要求（封皮的背面）：1课程论文采用统一封面，以左侧为准装订成册。2课程论文一律使用标准A4复印纸打印或使用标准A4复印纸手写稿形式上交。3论文打印的格式要求：论文标题（使用隶书二号加黑；一级标题、二级标题、三级标题分别使用宋体三号、四号及小四号并加加黑）摘要、关键字（需使用宋体小四号）正文（使用宋体小四号，行距20磅）参考文献（使用宋体五号）新型、新材料散热器的发展趋势【摘要】发展是人类社会永恒的主题，但面对世界范围内人口剧增、土地严重沙漠化、自然灾害频发、淡水资源的日渐枯竭等生存危机，人类不得不明白“我们只有一个地球”。“建筑”作为一个古老的行业实现可持续发展，必须走“绿色建筑”之路，以节约能源、资源、减少污染为核心内容，倡导健康、绿色、可持续发展为当今的主课题。绿色建筑与自然和谐共生，将实现经济与人口、资源、环境的协调发展。作为建筑业物质基础的建筑材料，与资源、能源、环境有着密切的联系。使用绿色建材可以减少环境污染，节约资源和能源，满足可持续发展的需要，实现发展与环境保护的协调。【关键词】绿色建材 散热器 节能 供热 铜铝散热器 新型散热器 高效【正文】0引言传统建材工业是国民经济非常重要的基础性产业，是天然资源消耗最高、对生态环境破坏最大、污染大气最为严重的行业之一。随着对环境认识的不断提高，人们开始重视新的建筑材料的研究，寻求既能满足材料性能的要求，又不破坏环境，而且还能改变环境的“可持续发展”材料。1988年国际材料科学研讨会上首次提出了“绿色材料”的概念。随后，各国纷纷制定了“绿色建材”的性能标准，而供暖行业的建筑材料是其重要的组成部分。1散热器散热器(俗称暖气片)，是将热媒的热量传导到室内的一种设备，已成为生活中不可缺少的组成部分。一般住宅用散热器分水暖和电暖散热器，有立式散热器、地板散热器和天花板散热器.其质量的优劣，性能的好坏，外观的华陋，直接关系到使用的安全性、经济性和装饰性等问题。因此，关注散热器，也就是关注自己的生活质量。 1.1传统散热器 传统采暖散热器，以铸铁散热器、板式散热器为其典型代表，在我国使用已有上百年的历史，由于其生产过程中能耗高、环境污染严重、热效率低、传热慢、外观粗陋、笨重，已成为家庭装修的一个死角，许多家庭装修时，不得不将铸铁散热器“包”起来，这样虽“遮住”了“丑”，但却带来了一系列的问题：一是占用空间；二是容易形成卫生死角；三是耐久性差，“包装”暖气片的材料时间久了易变形。由于传统铸铁采暖散热器的上述种种缺陷，国家有关部门已明令限制传统铸铁散热器生产和使用。 1.2新型散热器 新型采暖散热器，按材料的不同分为钢制散热器、铝合金散热器、铜制散热器、铜铝复合散热器、钢铝复合散热器、不锈钢散热器等；按产品外形特点又分为柱式散热器(二柱、三柱、四柱)、排管式散热器(单排管、双排管)、翼片式散热器(双面翼片、单面翼片)、翅片式散热器(环形翅片、方形翅片)，按散热方式分为辐射散热器、对流式散热器等。常用的新型采暖散热器是钢制柱式散热器、钢制排管散热器、铝合金柱翼型散热器、铜铝复合柱翼型散热器。 由于材料自身的特性，铝合金耐酸、耐氧化、但易发生碱性腐蚀；钢的强度高，能耐一定的碱性，但易发生氧化腐蚀；铜的耐腐蚀等综合性能较好，但水中硫化物过多或是杂铜也会腐蚀，且铜的机械强度偏低。国家要求铝合金散热器和壁厚在2.5 mm 以下的钢制散热器，必须进行内防腐处理，涂布内防腐涂层，且铝合金散热器必须采用专用非金属或双金属复合管件，不得使铝制螺纹直接与钢管连接，防止电化学腐蚀。 1.3供热系统一般来说，钢制散热器，不能在开放式无压锅炉或蒸汽供热系统中使用；铝合金散热器，不能在水质PH值过大的供热系统或蒸汽供热系统中使用；铜管铝翼片(铜铝复合)散热器对水质无特殊要求，但安装使用时要注意避免使联箱铜管与翼柱铜管的接口受到过大的扭力。 1.4采暖需求通常住宅内应安装多少瓦的散热器的计算比较复杂，但可按45-70 瓦/平方米估算。在估算时，还应考虑楼房或平房、顶层或底层、端头或中间、北方或南方、城里或城外、墙体保温性等因素。在计算出散热量的大小后，再适当多加10-20%的富余量。除此之外，消费者须提供所用供暖系统接口的口径、进出水方式等基本数据。 2散热器的发展散热器起步较早发展成熟，当属欧洲，尤其是意大利。散热器在欧洲成熟出现的年代大家公认为19世纪末，1890年在欧洲贵族宅邸兴起，采用铸铁浮雕单柱形式，价格极其昂贵，作为一种生活中的奢侈品流行于上流社会。 1900-1920年代，伴随着散热器取暖的方便性、舒适性被厂泛认可和用于上流社会交际场所(如教堂、剧院)的需要，产生了散热量较大的多柱、铸铁浮雕散热器。满足了较大空间的楼堂馆所。 1920-1930年代间，散热器第一次革命产生了单柱钢质散热器，明显地提高了生产量，较大量满足社会需求。 1930-1950年代，随着人们生活水平的不断提高，从而产生了大众化的散热器，即多柱铸铁和多柱钢质散热器. 1950-1960年，人们在满足取暖舒适的同时，在节能环保、美观装饰方面提出了更高的要求。铜质板式散热器以散热量大、外观简洁、大方、价格适中，受到人们青睐，成为主流产品。 1960-1980年人们考虑到铝材传热系数高的特点，希望其能取代铸铁和钢质散热器。但由于铸铝型材粗犷简单及不能很好解决碱性水质腐蚀问题，故而在1980-1990年期间散热器主流又回归到钢质。可人们要求其外观必须能和现代的家居格调相一致，满足人性化、个性化的要求。依据当时的生产工艺水平，大多数生产厂商普遍采用氩弧焊工艺插接式焊接，生产线条流畅的管式散热器。 3供暖行业中的散热器材料的换代中国是采暖散热器的生产和使用大国，进入21世纪以来，我国采暖散热器的需求量猛增，每年都在3亿片以上，长期以来，一直广泛使用着铸铁散热器，至今其市场占有率仍达40以上。铸铁散热器长盛不衰，主要有两大优势：(1)耐腐蚀，使用寿命长，适用于各种水质；(2)价格低廉。但铸铁的散热器存在生铁消耗原材料巨大；生产技术落后，污染环境严重；经济效益太差，企业难以生存等不足，不符合“绿色材料”的标准。随着我国加入WTO以来，绿色生态建筑产品迅速推广，国家明确的指出了散热器的发展方向，它将朝着轻型高效、节材节能、美观环保、钢制为主的“绿色材料”路线良性发展，铸铁类散热器将逐步被淘汰。目前钢制散热器、钢铝复合散热器愈来愈受到工程界的青睐，人们正向着这一目标迈进，经过不懈的努力，钢制散热器、钢铝复合散热器已经全面上市，并取得了一致的好评。4几种新型铜铝散热器简介41 罩式铜铝对流散热器目前的产品多为两根铜管分别串铝片成为散热元件，外用薄钢板作成对流罩，罩宽多在90140mm范围内。这种散热器。其散热元件由于是铜、铝结合构件，可以满足耐蚀及散热的不同要求。但外罩为薄钢板制作，这是散热器的外表，对加工质量及造型就有较高的要求。目前的产品所用钢板厚度多数较小，难以在加工后保持规正挺直，这是今后应注意研究改进的问题。罩厚120m的产品，罩高为600mm，罩长为1000mm(联箱包在罩内)的标准散热量（t=64.5）可达1715W，金属热强度可达2.3 W/(kg)。对照国家建工行业标准JG/T3012.12-1998，罩高500mm，罩宽120mm的钢制翅片管对流散热器的标准散热量要求为1650W。为4根散热管。可见本产品用两根铜铝散热元件大致可达到四条钢制散热元件的标准散热量，而其使用寿命却可提高几倍。42 闭式铜管铝串片对流散热器主体部分是新式的铜管铝串片（闭式）散热器。极适合我国目前住宅的需要。其构造特点为：（1）散热器厚度（宽度）为60mm，高度为300、400 mm。器内为多根16铜和串整片的铝制翼片。散热器内的水道为多管并联单回程环路，器外设同侧进出水口。（2）散热器两头加设装饰性封头，把水管连接件包装起来。（3）散热器上加装横向条式出风口。（4）由翼片折边270，连续组合后形成闭式气流通道（不需另外加罩）。同时由于两翼片在折边后为凹凸槽对装，可保证组合后的板面平整及严密。（5）铜管与翼片为胀管连接（液胀或机械胀）。它主要是利用铝片折边形成气流通道，减去了钢制对流罩，简化工艺，节省材料；其二是散热器厚度仅为60mm，可称为超薄型。这就使对流型散热器的厚度达到了目前铝制散热器及其他薄型散热器的厚度，减少占地面积。其三是通过两端加装饰罩使联箱（管）内藏、上顶加装横条出风口、铝片间采用凹凸拼拼装以提高表面平整度，使散热器的外观质量大大提高。闭式铜铝对流散热器，则既有闭式钢串片散热器的优点，同时在型式改进后，外观质量及耐蚀能力均提高了很大的档次；由于铜和胀管所需压力较小，工艺较为简单，胀接工艺可以保证管、片的紧密结合，所以寿命长而传热稳定，是一种非常适合我国国情和住宅使用的中、高档散热器。43 铜铝复合柱翼型散热器铝制散热器在无内防府处理的情况下，只能在热媒水的pH=58.5的供暖系统中使用，否则会产生极强的碱性腐蚀。但铝制散热量体轻貌美，极受人们欢迎。解决的办法只有两条，一条是研究和搞好内防腐；二是开发铜铝或钢铝复合型散热器。本文所述的铜铝复合柱翼型散热器就是一种铜骨铝貌的新产品。通风部件全部为铜管、散热部件为铝制翼型管，两者通过胀管进行复合，保证传热良好。由于其外貌及外部散热部件与铝制柱翼型散热器雷同，所以其尺寸及散热量也大致相同。铝制柱翼型散热器的散热量要求（国家建工行业标准JG 143-2002） 项目符号单位参数值 同侧进出口中心距H1mm300400500600700 散热器高度Hmm340440540640740 散热器宽度（亦称厚度）Bmm50/60 组合长度Lmm4002000 名义散热量（L=1000mmt=64.5）QmW/m800/8501070/11401280/13601450/15201600/1680 工作压力PaMPa0.8 注：1.宽度B为散热器外形最大宽度2名义散热量是根据送栓样片实测数值按长度折算为L=1000mm的相应散热量。3送检样片的组合长度为1000100mm。4散热器高度H为推荐值。铜铝复合柱翼型散热器中的铝翼管，完全可以采用已有的铝制柱翼型散热器的研究成果，但翼管中圆管的内径必须与所用铜管相配合，并要求一定的椭圆度，以便于串管及控制胀管量。铜铝复合柱翼型散热器的优点，除前述的铜铝散热器共有的优点处，主要有以下几点：一是内铜外铝，铝貌铜骨，可以达到安全可靠、轻薄美新的综合要求，基本属于辐射散热器，外表面温度较高，易于被用户接受（相对于对流型散热器而言）。二是充分发挥了铜管耐蚀及铝材质轻并易成开拓的特点，外形变化较多，不仅为热工性能的提高留有余地，并且千姿百态的产品也可满足不同用户的需求。 44 压铸复合铜铝柱翼型散热器该产品的主要优点是原料可以使用废铝（加收废），不仅成本可降低，并为废铝回收开阔出路。并且铸铝产品的整体刚性好。由于生产工艺的限制，在多片组装时接口较多（铸铁散热器亦有此缺点），增加了可能漏水的因素。但这一问题，只要组对及运输（或现场组对）时多加注意，是能够保证不漏水的。5国外散热器行业的发展状况及技术工艺欧洲是国外散热器发展的代表。在欧洲，铸铁供暖散热器曾经被认为是简单耐用的供暖装置，但今天钢制散热器采用易于冲压成型的薄钢板制作，本质轻盈，可应用各种室内需要的形式，有良好而优雅的外观，一些国家利用发达的机械工业基础，使其得到了迅速的发展。在过去的20多年中，钢制散热器已经统治了欧洲的散热器市场，在市场激烈的竞争中，企业更加注重散热器的焊接工艺和设备的研究，注重焊接的质量、效率和经济性，焊接设备的一次性投资较大，钢制散热器主流焊接工艺采用电阻焊。钢制组合管型散热器采用了多种焊接工艺：弧焊(TIG焊和MAG焊)、钎焊(火焰钎焊、炉钎焊)、激光焊等等。6新型散热器的发展前景从绿色建筑涉及的行业链分析，新型散热器完全可以在以下几个方面的大有所为：高效、节能、美观、环保。发展钢、铝、铜制的新型散热器符合我国产业政策，是今后发展的方向。目前，这些产品虽然很多，但总量还是不到50，今后发展的空间还很大。7总结绿色意识从无到有，从弱到强，绿色建筑从默默无闻到成为时尚，从理想到现实，发展迅速，成绩显著。但也应看到，在这个过程中也存在许多不足和遗憾，我们只有不懈地努力，“绿色世界”才可能实现。绿色建筑在中国的兴起必将成为一股时代的潮流，引领着中国的建筑业迈入一个崭新的时代。“保护环境，从我做起”，树立“绿色中国”的理念，让我们共同努力，建设我们美好的绿色家园。【参考文献】1、 崔马换，新型散热器走进绿色建筑【J】，建设科技，2005(1)；2、 成向峰， 刘晓琴，建筑采暖散热器的发展【J】，太原城市职业技术学院学报，2009(7)；3、 丁晓伟，新型高效散热