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第二章室内供暖系统的末端装置 概述供热系统散热设备是系统的主要组成部分 而散热设备向室内散热的传热方式主要有下列三种 1 热媒通过散热设备的壁面 主要以对流传热方式向房间传热的称为散热器 2 热媒通过散热设备的壁面 主要以辐射方式向房间传热的称辐射采暖系统 3 利用热空气向房间供热的系统 称为热风供暖系统 热风供暖系统既可以采用集中送风的方式 也可以利用暖风机加热室内再循环空气的方式以及风机盘管的方式向房间供热 1 2 第一节散热器 散热器的主要性能指标 1 热工性能方面的要求 传热系数K 散热器的传热系数值越高 说明其散热性能越好 2 经济方面的要求 金属热强度 散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少 成本越低 其经济性越好 散热器的金属强度是衡量散热器经济性的一个标志 3 式中q 散热器的金属热强度 W kg k 散热器的传热系数 W m2 G 散热器每1m2散热面积的质量 kg m2 W kg 3 安装 使用和生产工艺方面的要求 散热器应具有一定机械强度和承压能力 散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积 结构尺寸要小 少占房间面积和空间 散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求 4 卫生和美观方面的要求 散热器外表光滑 不积灰和易于清扫 美观 4 5 使用寿命的要求 散热器应不易于被腐蚀和破损 使用年限长 材质铸铁钢制 构造柱型翼型管型平板型 5 铸铁散热器 铸铁散热器应用广泛 结构简单 防腐性好 使用寿命长 热稳定性好 金属耗量大 金属热强度低于钢制散热器 我国应用较广泛的铸铁散热器有 翼型散热器和柱形散热器 6 a 圆翼型散热器 翼型散热器示意图 型号 如TY0 75 6 4 7 圆翼型散热器 8 b 长翼型散热器 翼型散热器示意图 型号 如TC0 20 5 4 9 长翼型散热器 10 翼型散热器 翼型散热器制造工艺简单 长翼型的造价也较低 但翼型散热器的金属热强度和传热系数比较低 外形不美观 灰尘不易清扫 特别是它的单体散热量较大 设计选用时不易恰好组成所需的面积 11 c M 132二柱型散热器 柱型散热器示意图 型号 如TZ4 6 5 12 d 四柱型散热器 柱型散热器示意图 13 柱型散热器 14 我国目前常用的柱型散热器主要有二柱 四柱两种 常见的有二柱M132 四柱813 柱型散热器有带脚和不带脚的两种片型 便于落地或挂墙安装 柱型散热器与翼型散热器相比 其金属热强度及传热系数高 外形美观 易清除积灰 容易组成所需的面积 因而它得到较广泛应用 柱型散热器 15 闭式钢串片对流散热器 钢制散热器 16 钢制板型散热器 钢制散热器 17 钢制柱型散热器 钢制散热器 18 19 钢制扁管型散热器 钢制散热器 20 钢制散热器特点 钢制散热器与铸铁散热器相比 具有如下一些特点 1 金属耗量少 钢制散热器大多数是由薄钢板压制焊接而成 金属热强度可达0 8 1 0W kg 而铸铁散热器的金属热强度一般仅为0 3W kg 左右 2 耐压强度高 铸铁散热器的承压能力一般Pb 0 4 0 5MPa 钢制板型及柱型散热器的最高工作压力可达0 8MPa 钢串片的承压能力更高 可达1 0MPa 因此 从承压角度来看 钢制散热器适用于高层建筑供暖和高温水供暖系统 21 钢制散热器特点 3 外形美观整洁 占地小 便于布置 如板型和扁管型散热器还可在外表面喷刷各种颜色和图案 与建筑和室内装饰相协调 4 除钢制柱型散热器外 钢制散热器的水容量较少 热稳定性差些 在供水温度偏低而又采用间歇供暖时 散热效果明显降低 5 钢制散热器的最主要缺点是容易被腐蚀 使用寿命比铸铁散热器短 因此 在蒸汽供暖系统中不应采用钢制散热器 对具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的房间 不宜设置钢制散热器 22 由于钢制散热器存在上述缺点 它的应用范围受到一些限制 因此 铸铁柱型散热器仍是目前国内应用最广的散热器 23 散热器的选用 应综合考虑 热工 安全 经济 卫生和美观 但在具体工程选用时要有侧重 即 1 要承压强 2 要耐腐 3 要美观 4 是特殊场合特殊对待 24 第二节散热器的计算 任务 是将设计计算热负荷落实到散热设备上 并且要更加具体 即 房间内设计组 每组设几片 路线 求出每组总面积 求解出该组片数 一 散热面积的计算 m2 25 式中 散热器的散热量 W 散热器内热媒平均温度 供暖室内计算温度 散热器的传热系数 W m2 散热器组装片数修正系数 散热器连接形式修正系数 散热器安装形式修正系数 26 二 散热器内热媒 平均温度tpj它主要热媒 蒸汽或热水 参数 和供暖系统形式而定之 1 热水供暖系统中tpj tsg tsh 2即散热器进 出口水温算术平均值 故 对双管系统即为设计供 回水温度 对单管则按上式分别计算 27 2 对蒸汽供暖系统 1 当蒸汽表压P 0 03MPa时 tpj 1000C 2 当P 0 03MPa时 tpj 进口压力的饱和温度 28 三 散热器传热系数K及其修正系数传热系数K代表在其它相同条件下散热能力强弱的主要标志 它的获取主要是采用试验方法 即注 介绍附录2 1 但实验不能代表一切不同条件的值 也就是有局限性 故要推广之就需要考虑实际的修正 W m2 29 1 散热器组装片数修正系数 1 柱型散热器是以10片作为实验组合标准 在传热过程中 柱型散热器中间各相邻片之间相互吸收辐射热 减少了向房间的辐射热量 只有两端散热器的外侧表面才能把绝大部分辐射热量传给室内 随着柱型散热器片数的增加 其外侧表面占总散热面积的比例减少 散热器单位散热面积的平均散热量也就减少 因而实际传热系数K减小 在热负荷一定的情况下所需散热面积增大 散热器组装片数的修正系数 1值 可按附录2 3选用 30 2 散热器连接形式修正系数 2值 所有散热器传热系数的关系式 都是在散热器支管与散热器同侧连接 上进下出的实验状况下整理得出 当散热器支管与散热器的连接方式不同时 由于散热器外表面温度场变化的影响 使散热器的传热系数发生变化 如在散热器支管同侧连接 下进上出情况下 实验表明 外表面的平均温度接近于出口水温tsh 远比实验整理公式所采用的tpj低 因此 对传热系数K值 应予以修正 亦即需增加散热面积 以 2 1值进行修正 不同连接方式的散热器修正系数 2值 可按附录2 4取用 31 3 散热器安装形式修正系数 3值 安装在房间内的散热器 可有种种方式 如敞开装置 在壁龛内 或加装遮挡罩板等 实验公式K f t 或Q f t 都是在散热器敞开装置情况下整理的 当安装方式不同时 就改变了散热器对流放热和辐射放热的条件 因而要对K或Q值进行修正 散热器安装形式修正系数 3值 可按附录2 5取用 32 四 散热器片数或长度的确定 长度由片数决 f 每片面积 注 计算时 1 1而后再对F进行 1 修正 而最终得到片数取舍原则 片数n取整数 柱型面积可比计算值小0 1m2 翼型或其它可比计算值小于5 否则进一 33 五 考虑供暖管道散热量时 散热器散热面积的计算供热管道布置有明装暗装 有保温 无保温 此时对暗装且无保温 则进入散热器水温降低 故要有 4 修正 详见设计手册 34 对于明装 在精确计算散热器散热量时 应考虑明装管道散入房间的热量 供暖管道的散热量 采用下式 35 式中 供暖管道散热量 W 每米长管道的表面积 m2 明装供暖管道长度 m 管道的传热系数 W m2 管道内热媒温度与室内温度差 管道安装位置的修正系数 注 1 计算散热器散热面积时 应扣去供暖管道散入房间的热量 2 需计算出热媒在管道中的温降 求出进入散热器的实际水温 36 六 散热器的布置 1 散热器一般应安装在外墙的窗台下 这样 沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响 使流经室内的空气比较暖和舒适 2 为防止冻裂散热器 两道外门之间 不准设置散热器 在楼梯间或其它有冻结危险的场所 其散热器应由单独的立 支管供热 且不得装设调节阀 3 散热器一般应明装 布置简单 内部装修要求较高的民用建筑可采用暗装 托儿所和幼儿园应暗装或加防护罩 以防烫伤儿童 37 六 散热器的布置 4 在垂直单管或双管热水供暖系统中 同一房间的两组散热器可以串联连接 贮藏室 盟洗室 厕所和厨房等辅助用室及走廊的散热器 可同邻室串联连接 两串联散热器之间的串联管直径应与散热器接口直径 一般为 11 4 相同 以便水流畅通 5 在楼梯间布置散热器时 考虑楼梯间热流上升的特点 应尽量布置在底层或按一定比例分布在下部各层 6 铸铁散热器的组装片数 不宜超过下列数值 二柱 M132型 20片 柱型 四柱 25片 长冀型 7片 38 例题2 1 某房间设计热负荷为1600W 室内安装M 132型散热器 散热器明装 全部有窗台板覆盖 散热器距窗台板高度为150mm 供暖系统为双管上供式 设计供 回水温度为 95 70 室内供暖管道明装 支管与散热器的连接方式为同侧连接 上进下出 计算散热器面积时 不考虑管道向室内散热的影响 求散热器面积及片数 39 第三节钢制辐射板 概述 传热量中辐射比例占主导 主要应用在大空间的建筑中 如 车间 商场 体育馆 展厅等 其热媒温度较高 80 200 属于中温辐射供暖系统 一 钢制辐射板的型式特点 小管径 薄钢板 密管距 根据辐射板长度的不同 钢制辐射板有块状辐射板和带状辐射板两种型式 40 按钢管与钢板连接方式分类 A型加热管外壁周长的1 4嵌入钢板槽内 并以U形螺栓固定 B型加热管外壁周长的1 2嵌入钢板槽内 按散热分配 单面和双面 41 42 43 块状辐射板构造示意图 1 加热器 2 连接管 3 辐射板表面 4 辐射板背面 5 垫板 6 等长双头螺栓 7 侧板 8 隔热材料 9 铆钉 10 内外管卡 44 二 钢制辐射板的散热量特点 特征 散热通过辐射与对流 且前者为主 与热媒温度 安装方式 加工水平 表面黑度有关 三 钢制辐射板的设计与安装 特色 辐射使人感到舒适 可降低室内空气温度 在大空间供暖时可节能而无不适感 45 在工程设计中 当采用辐射板供暖系统时 供暖设计耗热量 可近似地按下式计算 按本书第一章对流供暖系统耗热量计算方法得出的设计耗热量 W 全面辐射供暖的设计耗热量 W W 46 修正系数 0 8 0 9 确定全面辐射供暖设计耗热量后 即可确定所需的块状或带状辐射板的块数n 式中 q 单块辐射板的散热量 W 47 钢制辐射板的安装 可有下列三种形式 1 水平安装 热量向下辐射 2 倾斜安装 倾斜安装在墙上或柱间 热量倾斜向下方辐射 采用时应注意选择合适的倾斜角度 一般应使板中心的法线通过工作区 3 垂直安装 单面板可以垂直安装在墙上 双面板可以垂直安装在两个柱子之间 向两面散热 48 辐射板的安装高度 变化范围较大 通常不宜安装得过高 尤其是沿外墙水平安装时 如装置过高 则有相当一部分辐射热被外墙吸收 从而增加了车间的耗热 但辐射板安装的高度过低 会使人有烧烤的不舒适感 因此 钢制辐射板的最低安装高度 应根据热媒平均温度和安装角度 按附录2 9采用 布置原则 布置全面采暖的辐射板时 应尽量使生活地带或作业地带的辐射照度均匀 并应适当增多外墙和大门处的辐射板数量 49 第四节暖风机和风机盘管 概述 前面几节所介绍的采暖末端装置的高温表面均是采用非强制的方式向房间供暖的 而暖风机与风机盘管均以强制对流的方式 向房间输入比室内温度高的空气 借以维持室内温度 暖风机 由通风机 电动机及空气加热器组合而成的联合机组 在风机的作用下 空气由吸风口进入机组 经空气加热器加热后 从送风口送至室内 以维持室内要求的温度 50 暖风机分类 轴流式与离心式两种 常称为小型暖风机和大型暖风机 轴流式暖风机体积小 结构简单 安装方便 但它送出的热风气流射程短 出口风速低 轴流式暖风机一般悬挂或支架在墙上或柱子上 热风经出风口处百叶调节板 直接吹向工作区 离心式暖风机是用于集中输送大量热风的供暖设备 由于它配用离心式通风机 有较大的作用压头和较高的出口速度 它比轴流式暖风机的气流射程长 送风量和产热量大 常用于集中送风供暖系统 51 NC型轴流式暖风机 NBL型离心式暖风机 1 轴流式风机 2 电动机 3 加热器 4 百叶片 5 支架