散热器散热量.ppt

1、采暖散热器热工性能检测方法 山东省建筑科学研究院 陈 文,目 录,1.概述； 2.采暖散热器的分类； 3.散热器的选择； 4.散热器热工性能检测方法。,1. 概 述,1.1 供暖散热器的历史发展概况； 1.2 我国供暖散热器行业状况； 1.3 我国供暖散热器的发展方向； 1.4 我国供暖散热器市场的特点。,1. 概 述,1.1 供暖散热器的历史演变： 起源：100多年前 暖气的雏形（美国） 20世纪初开始引入我国，以灰铸铁为主； 四柱813型（美国） 大小六O型（德国） M132型 （前苏联） 后来，随着散热器生产工艺发展，逐步出现了钢制、铝制、铜制及双金属复合型的散热器。进一步又出现了地面辐

2、射供暖、辐射板、电热膜、电暖气等。,1.2 我国供暖散热器行业状况 * 我国是一个散热器的生产、使用和出口大国； 年产值约100亿元。 * 我国供暖地区辅员广大： “三北”地区为主； 长江沿线东冷夏热地区也逐步开始采用供暖。 * 3大生产基地： 山西太原清徐县（铸铁散热器） 黑龙江大庆和哈尔滨阿城（钢制翅片管） 北京、天津及山东（新型散热器）,1. 概 述,1.3 我国供暖散热器的发展方向 1.3.1 钢制为主，铸铁为辅，适度铜铝 1996年6月建设部的建筑金属制品行业“九五”计划与2010年远景目标指出“九五”期间采暖散热器仍采用铸铁与钢制产品互补发展的技术政策，“九五”期末要在钢制散热器防

3、腐技术水平提高的基础上，不断扩大钢制散热器的生产比例，即达到1：1的比例，进而贯彻2010年散热器产品“以钢为主，以铸铁为辅，钢铁并存”的发展原则，同时适度发展铝制散热器。 2007年6月14日建设部发布的建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术（第一批）659号公告中，也详列目录，推广钢制、铜（钢)铝复合、铝制、铜管对流散热器、铸铁无砂片5项，限制内腔粘砂铸铁片和钢串片2项，,1. 概 述,禁止铸铁长翼型散热器1项。也明确表明钢制散热器是发展方向，同时也发展铜、铝制和好的铸铁无砂片。 1.3.2 供暖多元化 以集中供暖的水暖散热器为主，供暖方式也在向多元化发展。（电暖气、辐射板、辐射管、

4、电热膜、电热画、地面辐射供暖、真空变相散热器等） 1.3.3 供暖运行管理规范化 以钢制散热器为例： 害怕氧化腐蚀。目前集中供暖运行管理不规范，热水中含氧量高，停暖时放空或漏空，致使散热器很快腐蚀漏水、管道和阀门，造成巨大的经济损失。氧化腐蚀，而我国目前广泛采用的,1. 概 述,防腐一直以来是大家最为关注的问题，防腐分为主动防腐和被动防腐。而目前搞得沸沸扬扬的各种内防腐措施就是一种被动防腐，它最多只能保护散热器本身，而对集中供暖的锅炉、管网系统的腐蚀损失却毫无帮助，因此不能彻底解决问题，实在是无奈之举。 最好的办法还是主动防腐，就是通过加强供热采暖系统水质及运行的规范化管理，有效地保护锅炉、管

5、网系统和散热器。欧洲事实说明，设计合理、管理规范的供热系统是安全供热的基础和关键，其薄板型钢散热器能正常使用20年以上。北京市已于2004年12月15日率先推行地方标准DBJ01-619-2004供热采暖系统水质及防腐技术规程，在我国开了个好头。现在，全国统一的规范标准正制定中，今后将使全国供暖运行管理规范化。,1. 概 述,1.3.4 打造品牌 目前，在我国现有的1200多家散热器生产企业，北京、天津、山东的新型散热器生产基地的企业也有600多家。除了少数规模大、有实力、产品质量好的企业外，有相当多的企业较差，以致出现许多问题。今后散热器市场的竞争，将是品牌的竞争，只有哪些产品质量好、诚信经

6、营、服务好的品牌，才能赢得消费者的信任，才能生存和发展。 简言之，我国散热器的发展方向可以归纳为： “钢制化、多元化、规范化、品牌化”。,1. 概 述,1.4 我国供暖散热器市场特点 1.4.1 钢、铝、铜散热器畅销，铸铁散热器仍占大头 目前零售市场上最畅销的三大散热器是：钢制散热器，复合型散热器，装饰型散热器。但总的销量按材质分：铸铁散热器60%，钢制散热器约占20%，其余是铝、铜等散热器。 1.4.2 供暖产品呈多元化，集中供暖仍占主力 我国市场上的供暖产品很多，除散热器外，还有刚才提到的“电暖气、辐射板、辐射管、电热膜、电热画、地面辐射供暖、壁挂炉等”。但市场销售还是以集中供暖的水暖散热

7、器为主。 1.4.3 零售市场发展很快，工程市场仍占主流 散热器销售有两个市场：一个是工程市场，一个是零售市场。,1. 概 述,零售市场：近些年，在全国各地大中小城市相继出现了散热器超市或专卖店，零售市场主要满足个人住户的使用需求，生意也很红火。 工程市场：工程市场仍占主流，占总销量的70%。特点是量大利小，并要公关投标，售后回款较难。目前工程中，常常由于价格因素，会低价中标，导致供货产品质量差，正常使用及寿命难以保证。 在这种市场形势下，作为我们工程质量检测同仁，更应当严格检测，把好质量关。,1. 概 述,材质和功能,灰铸铁,钢 制,铝 制,复合型,卫浴和装饰型,其他新型,钢制柱型,钢制板型

8、,钢制椭圆管搭接焊型,钢制翅片管对流型,钢制闭式串片对流型,铜铝复合柱翼型,钢铝复合柱翼型,2. 产品分类,散热方式,对流型,辐射型,辐射对流型,2. 产品分类,2.1 钢制散热器： 下面介绍几种常见的形式：,钢管搭接焊型散热器,圆 管,椭圆管,2. 产品分类,2.1 钢制散热器：,钢制椭圆管双柱大片头散热器,2. 产品分类,2.1 钢制散热器：,钢管散热器,2. 产品分类,2.1 钢制散热器：,钢制板型散热器,2. 产品分类,2.1 钢制散热器：,钢制翅片管对流散热器,2. 产品分类,2.1 钢制散热器： 特点：1）热工性能好，金属热强度能达0.81 W/(kgK) 以上，属于轻型高效节能产

9、品； 2）外形美观，装饰性好； 3）工作压力较高，能达到1MPa，可用于高层建筑； 4）2mm薄钢板散热器，怕氧化腐蚀，集中供暖慎 用，钢管壁厚为2.5mm时，使用寿命较长。,2. 产品分类,2.2 灰铸铁散热器： 灰铸铁散热器是整体铸造的细长薄壁承压容器，机械加工4个接口，以便组对安装。其结构特征：整体铸造，无焊接、插接或压合。按结构形式可分为：柱型、翼型、柱翼型、板翼型、花翼型、艺术型等。,柱 型,4柱813,M132,2. 产品分类,2.2 灰铸铁散热器：,柱翼型：也是目前最常见的一种。管柱外长出翼片以增大散热面积，提高辐射散热量；两柱翼片间又形成通道，可提高对流散热效果。因其具有以上两

10、种形式散热，故散热量较大。它也称为：“辐射对流型散热器”。,灰铸铁柱翼型散热器,2. 产品分类,2.3 灰铸铁散热器：,花翼型,艺术型,2. 产品分类,2.2 灰铸铁散热器： 特点：1）使用范围广，适用于各种热媒和水质，耐腐蚀， 使用寿命长； 2）价格低廉； 3）热容量大，热惰性好； 4）不怕磕碰，结实耐用； 5）工作压力较低，在0.4至0.8MPa，0.8MPa可慎用于 高层建筑； 6）粗大笨重，金属热强度低，一般在0.32至0.40 W/(kgK)； 7）内腔无砂片可用于装设仪表(温控阀、热量表)的集 中供暖系统；,2. 产品分类,1.3 我国供暖散热器的发展方向 1.3.1 钢制为主，铸

11、铁为辅，适度铜铝 1996年6月建设部的建筑金属制品行业“九五”计划与2010年远景目标指出“九五”期间采暖散热器仍采用铸铁与钢制产品互补发展的技术政策，“九五”期末要在钢制散热器防腐技术水平提高的基础上，不断扩大钢制散热器的生产比例，即达到1：1的比例，进而贯彻2010年散热器产品“以钢为主，以铸铁为辅，钢铁并存”的发展原则，同时适度发展铝制散热器。 2007年6月14日建设部发布的建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术（第一批）659号公告中，也详列目录，推广钢制、铜（钢)铝复合、铝制、铜管对流散热器、铸铁无砂片5项，限制内腔粘砂铸铁片和钢串片2项，,2. 产品分类,2.2 灰铸铁散

12、热器： 内腔无砂的重要意义： 铸铁散热器制作是通过铁水填充砂箱与砂芯之间的空隙形成的。传统的铸铁散热器，在使用前如果没有通过工艺清理，内腔粘砂。 在非热计量采暖系统中，需要8-20年的时间才能冲刷掉，而且这种散热器内腔飞边、毛刺密集，冲刷掉的芯砂受这些飞边、毛刺的阻力沉积在散热器内部或系统中，很容易造成散热器甚至采暖系统堵塞，因此而造成的事故也屡见不鲜。据统计由于传统铸铁散热器残留芯砂而造成事故的能占5-7%。 在分户热计量采暖系统中，内腔粘砂容易对热计量采暖系统中的精密的计量仪表造成阻塞，而影响计量精度，甚至,2. 产品分类,2.2 灰铸铁散热器： 内腔无砂的重要意义： 影响系统运行。因此，

13、在分户计量的采暖系统中，必须采用内腔无粘砂铸铁散热器。 也正是由于国家建筑节能政策的推行，“集中供热、分户计量”的供热体制的确立，促进了铸铁散热器的内腔无粘砂工艺的发展。,2. 产品分类,2.3 铝制散热器：,铝制柱翼型散热器,压铸铝散热器,2. 产品分类,2.3 铝制散热器：,特点：1）铝的导热性能好，散热量大，散热快，效率 高，金属热强度高； 2）重量轻，是现在各种散热器中最轻的； 3）承压较高，适用于高层建筑； 4）铝氧化后生成氧化铝，是很好的保护膜，故 不怕氧化腐蚀，可用于开式系统，可用于卫 生间、浴室等潮湿地方； 5）铝怕碱性水腐蚀，全铝制而未作内腐蚀的不 能用于集中供暖锅炉直供系统

14、中； 6）在与钢管系统连接时，应采用非金属或双金 属制的专用链接件，以避免电化学腐蚀。,2. 产品分类,2.4 复合型散热器：,铜（钢）铝复合柱翼型散热器,2. 产品分类,2.4 复合型散热器： 特点：1 ）体形紧凑，占地面积小； 2）采用不锈钢管或铜管作水道，能适用于集中供暖 热水系统，耐腐蚀； 3）同时，铝翼导热性能好，造型丰富； 因此复合的形式是优势互补，现在采用最为广泛。,2. 产品分类,3.1 从节能的角度如何选择和使用散热器？ （1）从材质上看，应选用导热性好的散热器。各种材料导热系数从高到低排列依次是：铜、纯铝、铝合金、铸铝、钢、铸铁、不锈钢。导热性好，散热快，热效率高，相对就节

15、能。从热效率看，铜的最好，铝的次之，不锈钢的最差。 （2）从生产条件上看，应选用工艺简单，机械化、自动化程度高，能耗少的产品。铸铁散热器生产工艺复杂，总的能耗高；钢制散热器的生产工艺简单，机械化、自动化程度高，总的能耗低，成本低。 （3）从金属热强度来看，应选用数字高的散热器。金属热强度是指单位质量金属在1K过余温度变化下的散热能力，单位为W/(kg K)。是一个综合的技术经济指标，反映出节材、,3. 散热器的选择,节能性。不同材质、形式散热器的金属热强度不同，铸铁0.30.4，钢制0.81.0以上，铝制13以上，显然，铝的最好，钢次之，铸铁最差。 （4）从温度控制上看，应安装恒温控制阀。能调

16、控室温，节约能源20%以上，不致出现热得打开窗户的浪费现象。家中无人时可设置低温。安装恒温阀，宜选用散热快、热效率高的散热器。否则调控不灵，难达温控目的。 （5）从散热器水容量上看，宜选用水容量与散热量的比值小的散热器。热媒的加热、输送循环能耗小，升温快，效率高，节能。 （6）从散热器的高度及组装片数上看，宜选用水容量与散热量比值小的散热器，有利更好散热、节能。,3. 散热器的选择,（7）别装散热器罩。它会降低散热量15%25%。 （8）从接管方式上看，上进下出的好。有时下面两边进出，散热量会降低20%。现流行集中下进下出，为隐藏管道，其散热器内部水流为上进下出，对散热量影响不到（约5%）。

17、（9）围护结构保温好，门窗封闭隔热性好的室内可少用散热器，节能。 （10）在散热器的墙上安装一块隔热板，能减少墙体传热损失，节能。 （11）从散热器的外表涂层上看，传统的涂银粉漆会降低散热量约10%，而涂漆能提高散热量。,3. 散热器的选择,3.2 好的供暖散热器标有哪些要求？ 对散热器有三项基本要求：“体形紧凑，便于清扫，使用寿命不低于钢管”。 （1）体形紧凑 现推行90以下的小户型住宅，就更需要体形紧凑的散热器。地面辐射供暖的优势之一就是它不占地面。曾热闹壹拾的带罩壳的对流散热器，如砼管铝翼和钢制翅片管对流器，就因其体形庞大，用户多不欢迎，这类产品在零售市场上早已消失，在工程中因廉价优势尚

18、占一席之地，但都已向薄型化发展。 （2）便于清扫 翼片外露的铸铁翼型散热器，表面粗糙的铸铁散热器，开式钢串片等，积尘不易清扫，即影响美观，又影响散热。像钢制板型散热器、钢管散热器、表面喷塑的铸铁板翼型和柱型散热器，都容易清扫。,3. 散热器的选择,（3）使用寿命不低于钢管，指供暖系统的钢管，其使用寿命15年以上。我国现有各种散热器，除铸铁散热器经时间考验其使用寿命长外，其余的新型散热器都有问题：薄板型钢制散热器因氧化腐蚀漏水造成的山西平朔煤矿事件和北京亚运村工程事件，使许多建筑设计院在很长一段时间内都不敢再用它；铝制散热器在集中供热锅炉直供热水系统中，因碱性水而很快腐蚀漏水。钢、铝散热器及时经

19、过内防腐处理，也并不保险，大多用不了多久，也腐蚀漏水。后来采用全钢水也不保险，它怕氯、硫腐蚀，而且不锈钢焊接处材质性能改变，更是易腐蚀的薄弱环节。在散热器“十一五”规划中，提出散热器使用寿命争取达到15年，实在太可怜；欧洲的经验证明，合理设计、规范水质及运行管理，钢制散热器使用 寿命可达20年以上，因此关键是规范水质及运行管理，我国已开始积极做此工作，当然难度大，但终将规范化。,3. 常见问题,M132型,四柱813型,灰铸铁,铝制散热器,卫浴型散热器,底板辐射采暖,远红外电热膜,4.1术语： （1）基准点空气温度 测试小室中心垂直线上距地0.75m处测量到的空气温度。 （2）过余温度 样品进

20、出水平均温度与基准点空气温度的差值。 （3）标准测试工况 基准点空气温度为18，小室大气压力为标准大气压力；辐射散热器进口水温为95，出口水温为70；对流散热器进口水温为88.75，出口水温为76.25的测试工况，简称标准工况。,4. 检测方法,4.1术语： （4）标准过余温度 标准测试工况下的过余温度，该温度为64.5K。 （5）金属热强度 散热器在标准测试工况下，每单位过余温度下单位质量金属的散热量，单位为W/（kgK）。 （6）标准散热量 在标准测试工况下的散热器散热量。 （7）水的质量流量 单位时间内流过散热器的水的质量。,4. 检测方法,4.1术语： （8）标准质量流量 在标准测试工

21、况下的水的质量流量。 （9）特征公式 在水流量一定时，散热量作为过余温度的函数表达式。该特征公式为一个具有特征指数的幂函数。 （10）标准特征公式 在标准水流量下有效，且在标准过余温度64.5K下的标准散热量可以根据公式得到的特征公式。,4. 检测方法,4.2 抽样规则： 同一厂家同一规格的散热器按其数量的1%进行见证取样送检，但不得少于2组。 4.3 适用范围： a）热媒：水(低于当地大气压沸点)； b）标准散热量：7003900 W； c）其他：热媒为水(高于当地大气压沸点)或蒸汽时， 可参照进行；不适用于自带热源散热器(例：电暖气),4. 检测方法,4.4 仪器设备： 散热器热工性能检测

22、台 a）组成： 密闭小室 热媒循环系统 测控系统 冷却夹层 空调制冷系统,4. 检测方法,散热器检测台示意图,密闭小室,冷却夹层,热 媒 系 统,空调 系 统,测控系统,4.4 仪器设备：密闭小室,4. 检测方法,4.4 仪器设备：冷却夹层,4. 检测方法,4.4 仪器设备：热媒系统,4. 检测方法,4.4 仪器设备：空调制冷系统,4. 检测方法,铂电阻、湿度计,电磁流量计,4.4 仪器设备：测控系统,4. 检测方法,巡检仪,4.4 仪器设备：测控系统,4. 检测方法,测控中心,4.4 仪器设备：测控系统,4. 检测方法,4.4.1 闭式小室的要求 （1）小室内部的净尺寸应为： 长宽：（40.

23、2）m (40.2) m；高度：2.80.2m； （2）小室在测试过程中均应保持气密且内壁面不应结露； （3）小室的内表面应涂非金属亚光涂料，其发射率不应小 于0.9； （4）小室采用空气冷却时，其构造应符合下列要求： * 小室周围应设夹层，夹层内应维持稳定的温度环境； * 小室的四壁、门、窗（若采用）、屋顶和地面的热阻 偏差应在20%以内；,4. 检测方法,（5）小室门应直接对着夹层外门。夹层外门必须气 密，并宜具有和夹层墙相同热阻； （6）夹层外围护层的墙、屋顶和地面总热阻应不小于 1.73m2K/W； （7）夹层内由可控温的送回风系统形成的循环空气， 使小室的六个面得到均匀冷却。夹层的宽

24、度宜为 0.5m，但不得小于0.3m；夹层内冷却空气的平均 速度宜为（0.10.5）m/s； 小室采用水冷却时，其构造应符合下列要求： （1）冷却水的循环方式应使小室表面温度均匀； （2）安装被测散热器的墙壁内表面，应在整个宽度 离地面1.25m的高度内贴以保温板。,4. 检测方法,保温板的厚度宜为6mm，其热阻应为（0.050.005）m2K/W；保温板的外表面涂非金属亚光涂料； （4）冷却水的总流量应不小于6000kg/h，每面墙夹层内的水流量应可分别控制。. 4.4.2 热媒循环系统的要求 （1）水的质量流量宜采用称重法计量。当采用其他方法计量水流量时，须用重量法验证，且计量精度不应低于

25、称重法； （2）计量装置应具备测量散热器进口和出口的水温，或其中一处水温及进出口的热水温差； （3）热媒计量装置的精度度应符合以下要求： 温度 0.1 ；流量 0.5%,4. 检测方法,4.4.3 测试装置的验证 （1）为验证测试装置的测试结果是否在本标准规定的范围内，实验室应至少配备一组辐射散热器和一组对流散热器作为本实验室标准散热器； （2）测试装置应使用自己的标准散热器组进行散热量测试，连续5次测试结果的相对偏差不应超过2%； （3）实验室至少每6个月应进行一次标准散热器的散热量测试。测试结果与初次连续5次测试结果的相对偏差不应超过2%。,4. 检测方法,4.4.4 散热器的准备与安装

26、无特殊要求时，散热器按下列要求安装： （1）散热器平行于小室中某一面墙，并对称于墙的中心线； （2）安装散热强的墙面与散热器最近表面之间的距离为 （0.050.005）m； （3）散热器应水平安装，其底部与地面之间的距离应为 （0.100.12）m； （4）散热器与支管的连接采用同侧上进下出，并应有一定 坡度；,4. 检测方法,（5）钢制散热器外表面应涂以均匀的油漆。除对流散热 器外，不应采用含金属涂料的油漆，铸铁散热器外 表面应涂一遍防锈底漆； （6）支撑及固定散热器的构件不应影响散热器的散热 量； （7）散热器上部应装置跑风门。 如果委托方委托的安装条件与以上任一标准安装条件不同，散热器应

27、按委托方的规定安装，相关安装元件由委托方提供。,4. 检测方法,4.4.5 稳态条件控制 （1）测试必须在热媒循环系统和闭式小室的环境全部达到 稳态条件后方可进行，并在测试的全过程加以保持。 （2）应通过自动控制系统对相关参数进行定时监测，当在 30min内至少12组连续等时间间隔上的读数与所取平均 值的最大偏差小于下列规定的偏差范围时，即认为已 达到稳态条件。 （3）热媒循环系统的稳态条件： 测试参数 与平均值的最大偏差 流 量 1% 温 度 0.1,4. 检测方法,（4）小室环境的稳态条件： 测试参数 与平均值的最大偏差 各壁面中心温度 0.3 安装散热器墙壁内表面温度 0.5 基准点温度 0.1 4.4.6 散热量测量 （1）过余温度分别为(323)K(473)K(64.51)K三个 工况下进行测试，测定进出口热水的温度、流量。 不同工况间基准点空气温度的变化不应超过1K。不 同工况间的水的质量流量应相同，与平均值的相对 偏差不超过1%。流量按下列要求确定：,4. 检测方法,* 过余温度为（64.51）K； * 辐射散热器，散热器进出口温度差为（251）K； 对流散热器，散热器进出口温差为（12.51）K； （2）每个工况下，在确定热媒和小室在设定状态达到稳 定后，开始在每次不超过5min的 等时间间隔上连 续进行测