供熱工程2課件

2-2散熱器2.2.1散熱器的散熱過程2.2.2對散熱器的基本要求2.2.3散熱器的類型

2.2.4散熱器的選用

2.2.5散熱器布置與安裝

2.2.6散熱器的計(jì)算

2.2.1散熱器的散熱過程(1)散熱器內(nèi)熱媒（熱水、蒸汽）把熱傳給散熱器內(nèi)壁（主要以對流方式）。(2)內(nèi)壁靠導(dǎo)熱把熱量傳給外壁(主要以導(dǎo)熱方式)。(3)外壁靠對流換熱把大部分熱量傳給空氣；又靠輻射把另一部分熱量傳給室內(nèi)的物體和人(兼有對流、輻射)。提高散熱器的散熱量，增大散熱器的傳熱系數(shù)。增加外壁的散熱面積（在外壁上加肋片）；加快空氣流動(dòng)速度以增強(qiáng)對流換熱；提高外壁面溫度以增大輻射強(qiáng)度等途徑。2.2.2對散熱器的要求（四個(gè)方面）散熱器的功能是將供暖系統(tǒng)的熱媒（蒸汽或熱水）所攜帶的熱量，通過散熱器壁面?zhèn)鹘o房間。對散熱器的基本要求，主要有以下幾點(diǎn)：1.熱工性能方面的要求即評價(jià)散熱設(shè)備性能的主要指標(biāo)：

(1）散熱器的傳熱系數(shù)K值要高。K值越大，表明散熱能力越大。一般常用散熱器的K值約為5～10W/(㎡·℃)。

(2）散熱器以最好的散熱方式將熱量自帶熱體傳給室內(nèi)的空氣，保證工作區(qū)（距地面2m范圍內(nèi)）溫度均勻適宜。2.經(jīng)濟(jì)性能方面的要求即評價(jià)散熱器設(shè)備性能的重要指標(biāo)：放出單位有效熱量的散熱器價(jià)格要低；金屬耗量要少；制造散熱器的材料來源要廣；散熱器使用壽命要長。散熱器的金屬熱強(qiáng)度是衡量散熱器經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)標(biāo)志。金屬熱強(qiáng)度是指散熱器內(nèi)的熱媒平均溫度與室內(nèi)溫度差為1℃時(shí)，每千克散熱器單位時(shí)間所散出的熱量,即

（2－1）式中q——散熱器的金屬熱強(qiáng)度，W/（kg·℃）；

K——散熱器的傳熱系數(shù)，W/（m2·℃）；

G——散熱器每1m2散熱器面積的質(zhì)量，kg/m2。適用：同種材料的散熱器通過q來衡量，q越大說明散出同樣熱量所消耗的金屬量越少，經(jīng)濟(jì)性越高；不同種材料的散熱器還要考慮到造價(jià)，元/W。3.安裝使用和制造工藝方面的要求

(1）具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和較高的承壓能力；不漏水；不漏氣。

(2）散熱器的生產(chǎn)制造要能批量生產(chǎn)。

(3）安裝時(shí)便于組合成所需面積，幾何尺寸小，少占空間，使用壽命長（耐腐蝕）。4.衛(wèi)生和美觀方面的要求外表面光滑，不易積灰，易清掃。散熱器的裝設(shè)不應(yīng)影響房間觀感。2.2.3散熱器類型

1.按制造材質(zhì)分為：鑄鐵散熱器、鋼制散熱器、其他材質(zhì)（鋁合金、混凝土等）散熱器。2.按結(jié)構(gòu)形狀分為：光管型散熱器、翼型散熱器、柱型散熱器、平板型散熱器等。3.按傳熱方式分為：對流型、輻射型。2.2.4散熱器的選用

(1）散熱器的工作壓力，當(dāng)以熱水為熱媒時(shí)，不得超過制造廠規(guī)定的壓力值。當(dāng)高層建筑使用熱水供暖時(shí)，首先要求保證承壓能力。當(dāng)采用蒸汽為熱媒時(shí)，在系統(tǒng)啟動(dòng)和停止運(yùn)行時(shí)，散熱器的溫度變化劇烈，易使接口等處滲漏，因此，鑄鐵柱型和長翼型散熱器的工作壓力，不應(yīng)高于0.2MPa；鑄鐵圓翼型散熱器，不應(yīng)高于0.4MPa。(2）在民用建筑中，宜采用外形美觀，易于清掃的散熱器。(3）在放散粉塵或防塵要求較高的生產(chǎn)廠房，應(yīng)采用易于清掃的散熱器。

2.2.4散熱器的選用(4）在具有腐蝕性氣體的生產(chǎn)廠房或相對濕度較大的房間，宜采用鑄鐵散熱器。(5）熱水系統(tǒng)采用鋼制散熱器時(shí)，應(yīng)采取必要的防腐措施，蒸汽采暖系統(tǒng)不得采用鋼制柱型、板型和扁管等散熱器。(6）采用鋁制散熱器時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)防腐型鋁制散熱器，并滿足水質(zhì)對產(chǎn)品的要求。(7）安裝熱量表和恒溫閥的熱水采暖系統(tǒng)，不宜采用水流通道內(nèi)含有粘砂的散熱器。2.2.5散熱器布置與安裝

散熱器的布置與安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：(1）散熱器宜安裝在外墻窗臺(tái)下，沿散熱器上升的對流熱氣流能阻止和改善從玻璃窗下降的冷氣流和玻璃冷輻射的影響，使流經(jīng)室內(nèi)的空氣比較暖和舒適。對于分戶熱計(jì)量系統(tǒng)，為有利于戶內(nèi)管道的布置，當(dāng)安裝或布置有困難時(shí)，可靠內(nèi)墻布置。(2）為防止凍裂散熱器，兩道外門之間，不應(yīng)設(shè)置散熱器。有凍結(jié)危險(xiǎn)的樓梯間或其他有凍結(jié)危險(xiǎn)的場所，應(yīng)由單獨(dú)的立、支管供暖，且散熱器前不得設(shè)置調(diào)節(jié)閥。(3）散熱器一般宜明裝，內(nèi)部裝修要求較高的民用建筑可采用暗裝。暗裝時(shí)裝飾罩應(yīng)有合理的氣流通道、足夠的流通面積，并方便維修。托兒所和幼兒園的散熱器必須暗裝或加防護(hù)罩，以防燙傷兒童。安裝在裝飾罩內(nèi)的恒溫閥必須采用外置傳感器，傳感器應(yīng)設(shè)在能正確反映房間溫度的位置。

(4）在垂直單管或雙管熱水供暖系統(tǒng)中，同一房間的兩組散熱器可以串聯(lián)連接；貯藏室、盥洗室、廁所和廚房等輔助用室及走廊的散熱器，亦可同鄰室串聯(lián)連接。熱水采暖系統(tǒng)兩組散熱器串聯(lián)時(shí)，可采用同側(cè)連接，但上、下串聯(lián)管道直徑應(yīng)與散熱器接口直徑相同，以便水流暢通。(5）在樓梯間布置散熱器時(shí)，考慮樓梯間熱流上升的特點(diǎn)，應(yīng)盡量布置在底層，當(dāng)散熱器數(shù)量過多，在底層無法布置時(shí)，可按一定比例分配在下部各層，見附錄2-3。住宅樓梯間一般可不設(shè)置散熱器。(6）鑄鐵散熱器的組裝片數(shù)，不宜超過下列數(shù)值：粗柱型（包括柱翼型）：20片；細(xì)柱型：25片；長翼型：7片。散熱器組對后，以及整組出廠的散熱器在安裝之前應(yīng)做水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力如設(shè)計(jì)無要求時(shí)應(yīng)為工作壓力的1.5倍，但不小于0.6MPa。檢驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)間為2～3min，壓力不降且不滲不漏。2.2.6散熱器的計(jì)算

2.2.6.1計(jì)算目的與依據(jù)2.2.6.2散熱器面積的計(jì)算2.2.6.3計(jì)算例題

2.2.6.1計(jì)算目的與依據(jù)

目的：確定供暖房間所需散熱器的面積和片數(shù)。依據(jù)：供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Q、供暖系統(tǒng)的形式、散熱器的類型。2.2.6.2散熱器面積的計(jì)算(1)計(jì)算公式(2)散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj(3)散熱器的傳熱系數(shù)K值

(4)散熱器片數(shù)或長度的確定2.2.6.2散熱器面積的計(jì)算(1)計(jì)算公式

(2-2)式中F——散熱器散熱面積，m2

；

Q——散熱器的散熱量，W；

tpj——散熱器內(nèi)熱媒平均溫度，℃；

tn——供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃；

K——散熱器的傳熱系數(shù)，W/(㎡·℃)；

β1——散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；

β2——散熱器連接形式修正系數(shù)；

β3——散熱器安裝形式修正系數(shù)。2.2.6.2散熱器面積的計(jì)算(2)散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj1）熱水供暖系統(tǒng)為散熱器進(jìn)出口水溫的算術(shù)平均值

(2-2)單、雙管熱水供暖系統(tǒng)管熱水供暖系統(tǒng)有別。2）蒸汽供暖系統(tǒng)當(dāng)蒸汽壓力≤0.03MPa時(shí)，tpj取100℃；當(dāng)蒸汽壓力>0.03MPa時(shí)，tpj取與散熱器進(jìn)口蒸汽壓力相對應(yīng)的飽和溫度。2.2.6.2散熱器面積的計(jì)算(3)散熱器的傳熱系數(shù)K值

1)物理意義：表示當(dāng)散熱器內(nèi)熱媒平均溫度tpj與室內(nèi)溫度tn相差１℃時(shí)，每平方米散熱器面積所散出的熱量。它是散熱能力強(qiáng)弱的主要標(biāo)志。

2）影響傳熱系數(shù)的因素:①散熱器自身材質(zhì)；②散熱器幾何形狀，表面涂層，運(yùn)行條件；③散熱器進(jìn)出口水溫、流量；④散熱器安裝方式；⑤安裝環(huán)境。

3）K值的確定。①測試要求：散熱器K值實(shí)驗(yàn)，應(yīng)在一個(gè)長×寬×高為（4±0.2m）×（4±0.2m）×（4±0.2m）的封閉小室內(nèi)，保持室溫恒定下進(jìn)行。散熱器安裝方式：無遮擋、敞開設(shè)置。散熱器供回水方式：上進(jìn)下出、同側(cè)。②實(shí)驗(yàn)方式：已知流量，改變tg、th，求出散熱量Q。實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理成

由最小二乘法求出系數(shù)a、b。由此可求出K值式中

K—在實(shí)驗(yàn)條件下，散熱器的傳熱系數(shù)，W/（㎡·℃）；

a、b—由實(shí)驗(yàn)確定的系數(shù)；

(tpj-tn)—散熱器熱媒與室內(nèi)空氣的平均溫差，℃；

Q—在散熱面積F條件下的散熱量，W。4）對K值的修正。散熱器的傳熱系數(shù)K和散熱量Q是在一定條件下，通過實(shí)驗(yàn)測定的。實(shí)際情況與實(shí)驗(yàn)條件不同，應(yīng)對所測值進(jìn)行修正。

①β1—散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；在傳熱過程中，柱形散熱器中間各相鄰片之間相互吸收輻射熱，減少了向房間的輻射熱量，只有兩端散熱器的外側(cè)表面才能把絕大部分輻射熱量傳給室內(nèi)。隨著柱形散熱器片數(shù)的增加，其外側(cè)表面占總散熱面積的比例減少，散熱器單位散熱面積的平均散熱量也就減少，因而實(shí)際傳熱系數(shù)K減少，在熱負(fù)荷一定的情況下所需散熱面積增大?？砂锤戒?-3選用。②β2—散熱器連接形式修正系數(shù)；散熱器傳熱系數(shù)是在散熱器支管與散熱器同側(cè)連接，上進(jìn)下出的實(shí)驗(yàn)狀況下得出的，故當(dāng)散熱器支管與散熱器的連接方式不同時(shí)，由于散熱器外表面溫度場變化的影響，使散熱器的傳熱系數(shù)發(fā)生變化，對K值進(jìn)行修正?？砂锤戒涍x用。③β3—散熱器安裝形式修正系數(shù)。實(shí)驗(yàn)條件為散熱器敞露明裝，當(dāng)散熱器安裝有遮擋時(shí)，就會(huì)影響散熱器的散熱效果，從理論上降低了散熱器的傳熱系數(shù)。因此，當(dāng)安裝方式與實(shí)驗(yàn)條件不符合時(shí)，可按附錄選用。附錄2-3散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)β1每組片數(shù)<66～1011～20>20β1

0.951.001.051.10注:上表僅適用于各種柱型散熱器。長翼型和圓翼型不修正。其他散熱器需要修正時(shí)，見產(chǎn)品說明。附錄2-4散熱器連接形式修正系數(shù)β2

連接形式同側(cè)上進(jìn)下出異側(cè)上進(jìn)下出異側(cè)下進(jìn)下出異側(cè)下進(jìn)上出同側(cè)下進(jìn)上出四柱813型1.01.0041.2391.4221.426M-132型1.01.0091.2511.3861.396長翼型（大60）1.01.0091.2251.3311.369注：1.本表數(shù)值由哈爾濱建筑工程學(xué)院供熱研究室提供，該值是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測定的。

2.其他散熱器可近似套用上表數(shù)據(jù)。2.2.6.2散熱器面積的計(jì)算(4)散熱器片數(shù)或長度的確定確定了所需散熱器面積后，按下式計(jì)算所需散熱器的總片數(shù)或總長度

(2-6)式中f—每片或每1m長的散熱器的散熱面積，m2/片或m2/m。（產(chǎn)品說明書、手冊）

注意：

n取整數(shù)。最后選定的散熱器面積可比計(jì)算值略有增加，但減少量應(yīng)執(zhí)行規(guī)范。具體計(jì)算最后進(jìn)行片數(shù)修正。

《暖通規(guī)范》規(guī)定：柱型散熱器面積可比計(jì)算值小;翼型散熱器面積可比計(jì)算值小5%。2.2.6.3計(jì)算例題[例題]某房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為1600W，室內(nèi)安裝M-132型散熱器，散熱器明裝，上部有窗臺(tái)板覆蓋，散熱器距窗臺(tái)高度為150㎜。供暖系統(tǒng)為雙管上供式。設(shè)計(jì)供回水溫度為：95℃/70℃，室內(nèi)供暖管道明裝，支管與散熱器的連接方式為同側(cè)連接，上進(jìn)下出，計(jì)算散熱器面積時(shí)，不考慮管道向室內(nèi)散熱的影響。求散熱器面積及片數(shù)。2.2.6.3計(jì)算例題[解]已知：Q=1600W，tpj=（95+70）/2=82.5℃，tn=18℃，△t＝tpj-tn=82.5-18=64.5℃查附錄2-1，對M-132型散熱器

修正系數(shù)：

散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)，先假定β1

=1.0；

散熱器連接形式修正系數(shù)，查附錄2-4，β2=1.0；

散熱器安裝形式修正系數(shù)，查附錄2-5，β3=1.02；根據(jù)式（2-1）M-132型散熱器每片散熱面積為0.24㎡（附錄可得）計(jì)算片數(shù)為：

n’=F’/f=3.17/0.24=13.2

查附錄，當(dāng)散熱器片數(shù)為11～20片時(shí)，

β1

=1.05，因此，實(shí)際所需散熱器面積為：

實(shí)際采用片數(shù)n為：

取整數(shù)，應(yīng)采用M-132型散熱器14片。2-3低溫?zé)崴匕遢椛涔┡嵩O(shè)備2.3.1輻射供暖及類型散熱設(shè)備主要以輻射換熱方式向房間散熱（輻射換熱散熱量約占總散熱量的50%以上），稱為輻射供暖。1.輻射供暖的分類

輻射供暖按其熱媒種類不同，分為熱水輻射供暖、電熱輻射供暖和燃?xì)廨椛涔┡?。輻射供暖按其散熱設(shè)備構(gòu)造分為埋管式和組合式。將加熱管（塑料管或發(fā)熱電纜）埋設(shè)在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（頂棚、地板或墻體）表面內(nèi)，將圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面作為散熱面的型式為埋管式；將金屬板焊接于金屬管組成散熱面為組合式。輻射供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備通常稱為輻射板面。

2-3低溫?zé)崴匕遢椛涔┡嵩O(shè)備輻射供暖按其輻射板表面溫度不同，分為低溫輻射供暖（表面溫度低于80℃）、中溫輻射供暖（表面溫度為80～120℃）和高溫輻射供暖（表面溫度為300～500℃）。輻射供暖按其輻射板面位置不同，分為頂面式、地面式等。近年來，隨著我國舒適、節(jié)能住宅的發(fā)展和供熱收費(fèi)制度的改革，以及戶用燃?xì)夤┡療崴疇t和熱泵供暖技術(shù)的應(yīng)用，低溫?zé)崴匕遢椛涔┡玫皆絹碓綇V泛的推廣應(yīng)用。2.輻射供暖的應(yīng)用中溫輻射供暖的散熱設(shè)備為鋼制輻射板，以高溫水或蒸汽為熱媒。主要用于工業(yè)建筑，用于高大的工業(yè)廠房中效果更好。也可用于商場、體育館、展覽廳、車站等對美觀與裝飾要求不太高的大空間公共建筑中。目前較多采用的輻射供暖主要有低溫?zé)崴孛孑椛涔┡?、發(fā)熱電纜地面輻射供暖、頂棚電熱膜輻射供暖、熱水吊頂輻射供暖、燃?xì)饧t外線輻射供暖。2.3.2低溫?zé)崴匕遢椛涔┡捌渖嵩O(shè)備低溫?zé)崴匕遢椛涔┡菍⒓訜峁苈裨O(shè)在地板構(gòu)造層中，以不高于60℃的熱水為熱媒流過加熱管，加熱地板，通過地面以輻射換熱和對流換熱方式向室內(nèi)供給熱量的供暖方式。2.3.2.1低溫?zé)崴匕遢椛涔┡奶攸c(diǎn)

2.3.2.2輻射供暖地板構(gòu)造2.3.2.3加熱管選擇及布置2.3.2.4低溫?zé)崴匕遢椛涔┡嵩O(shè)備的選擇計(jì)算

2.3.2.1低溫?zé)崴匕遢椛涔┡奶攸c(diǎn)(1)熱舒適度高：地面溫度均勻，垂直溫度分布合理，室溫相同條件下，通常距地面0.05～0.15m內(nèi)空氣溫度比對流供暖約高8～10℃；與對流供暖方式相比,空氣對流減弱,空氣潔凈度較高。(2)節(jié)約能源：在相同的室內(nèi)溫度下，由于人體輻射熱損失減少而實(shí)感溫度高，可將室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度降低2～3℃，熱負(fù)荷減少到90～95%，從而可節(jié)約能源，降低運(yùn)行費(fèi)用。由于通常熱水溫度不宜高于60℃，因此，是特別適合于高效利用低品位熱能的一種供暖方式。(3)不占據(jù)室內(nèi)地面有效空間：便于裝飾、布置家具，不影響室內(nèi)美觀。(4)房間熱穩(wěn)定性好：對于埋管地面構(gòu)造，地面層和混凝土層蓄熱能力強(qiáng)，即使在間歇運(yùn)行條件下，室溫波動(dòng)小。(5)便于實(shí)現(xiàn)分戶熱計(jì)量，只需要在每戶的分水器前安裝熱量表。（6)有利于隔聲和降低樓板撞擊聲。低溫?zé)崴匕遢椛涔┡黾訕?gòu)造層的厚度，減少了房間凈高，同時(shí)增加了樓板荷載約120kg/m2。地面下系統(tǒng)維修困難，對施工要求嚴(yán)格。僅適合于建筑熱工條件較佳的節(jié)能住宅，否則地板表面溫度會(huì)超標(biāo)。熱媒溫差較小,相應(yīng)流量較大,熱媒輸送管道斷面和輸送能耗較散熱器供暖大。低溫?zé)崴匕遢椛涔┡夹g(shù)，目前仍有很多問題處于探討之中。為了使低溫?zé)崴匕遢椛涔┡こ痰脑O(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全實(shí)用和確保質(zhì)量，北京等地制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程。2.3.2.2輻射供暖地板構(gòu)造低溫?zé)崴匕遢椛涔┡瘜儆诼窆苁?。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)會(huì)同有關(guān)專業(yè)采取防止建筑物構(gòu)建龜裂和破損的措施。輻射供暖地板一般由樓板或與土壤相鄰的地面、絕熱層、加熱管、填充層、地面層、以及防水層（或防潮層）構(gòu)成，其基本構(gòu)造的一般模式，如圖所示。低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)地板構(gòu)造圖輻射供暖地板基本構(gòu)成a）樓層輻射供暖地板的構(gòu)成；b）底層輻射供暖地板的構(gòu)成1—地面層2—填充層3—加熱管4—絕熱層5—防水層6—防潮層7—土壤8—樓板2.3.2.2輻射供暖地板構(gòu)造(1)地面層：包括地面裝飾層及其找平層。(2)填充層：敷設(shè)于加熱管周圍及以上的構(gòu)造層，用以保護(hù)加熱管并使地面溫度均勻。宜采用C15豆石混凝土，加熱管的填充層厚度不宜小于50mm。地面荷載大于20kN/m2時(shí)，加熱管上部的填充層，應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算確定加固構(gòu)造措施。為防止因冷熱伸縮使地面龜裂而破壞，填充層內(nèi)適當(dāng)位置應(yīng)設(shè)置伸縮縫。當(dāng)面層采用帶龍骨的架空木地板時(shí)，加熱管應(yīng)敷設(shè)在木地板與龍骨間的絕熱層之上，可不設(shè)豆石混凝土填充層。(3)絕熱層：敷設(shè)于填充層之下和沿外墻周邊的構(gòu)造層，用以減少無效熱損失。與土壤相鄰的地面，必須設(shè)絕熱層，且絕熱層下部必須設(shè)置防潮層。直接與室外空氣相鄰的樓板，必須設(shè)絕熱層。絕熱板材宜采用聚苯乙烯泡沫塑料，其物理性能應(yīng)符合我國主要技術(shù)指標(biāo)，如密度不小于20kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.041W/（m.℃），壓縮應(yīng)力不小于100kPa，吸水率不大于4%。氧指數(shù)不小于30。聚苯乙烯泡沫塑料板的厚度不宜小于以下要求：樓層之間樓板上的絕熱層為20mm，與土壤或不采暖房間相鄰的地板上的絕熱層為30mm，與室外空氣相鄰的地板上的絕熱層為40mm，沿外墻周邊20mm。當(dāng)采用其他絕熱材料時(shí)，宜按等效熱阻確定其厚度。(4)防水層（或隔離層）：敷設(shè)于樓層地面層以下的構(gòu)造層，用以防止地面水進(jìn)入填充層和絕熱層。對衛(wèi)生間、洗衣間、浴室和游泳館等潮濕房間，在填充層上部應(yīng)設(shè)置防水層。(5)防潮層：當(dāng)絕熱層敷設(shè)于土壤之上時(shí)，絕熱層下部應(yīng)做防潮層，用以防止水汽進(jìn)入絕熱層。2.3.2.3加熱管選擇及布置加熱管是低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)重要組成部分，又是主要的散熱設(shè)備。戶內(nèi)系統(tǒng)普遍采用塑料管材以便于水平暗裝輻射，布置在地面下墊層內(nèi)的管道，不論采用何種配管方式都要求管道有較長的使用壽命，較小的墊層厚度和較為方便的安裝方法，并避免在墊層內(nèi)有連接管件，因此不宜選用鋼管。

(1)塑料管材的選擇

(2)加熱管的布置(1)塑料管材的選擇低溫?zé)崴匕遢椛涔┡訜峁芊N類主要有交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管、聚丁烯（PB）管、交聯(lián)鋁塑復(fù)合（XPAP）管、無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）管。這幾種塑料管材均具有抗老化、耐腐蝕、不結(jié)垢、承壓高、無污染等優(yōu)點(diǎn)。塑料類管材的蠕變特性，是指由熱作用引起的材料許用應(yīng)力逐步下降的性質(zhì)，是與金屬管力學(xué)特性的主要區(qū)別。塑料類管材許用應(yīng)力受溫度的影響很大，如溫度每提高10℃,使用壽命約縮短2.5倍。因而，塑料類管材使用壽命主要取決于不同使用溫度下對管材的累積破壞作用，冷態(tài)下的承壓能力，不能用來判斷在長期使用條件下的耐久性。(1)塑料管材的選擇塑料管材質(zhì)和壁厚的選擇，應(yīng)根據(jù)工程的耐久年限、管材的性能、管材的累計(jì)使用時(shí)間以及系統(tǒng)的運(yùn)行水溫、工作壓力等條件確定。

1）塑料管材使用條件分級(jí)及選用。用于供暖系統(tǒng)的塑料管材，在全部使用期內(nèi)，供暖系統(tǒng)的供回水溫度存在著時(shí)間分布規(guī)律，不可能始終處于同一溫度下。因此采用塑料管材時(shí)，需按不同的溫度分布規(guī)律，確定使用條件分級(jí)。國際標(biāo)準(zhǔn)，ISO10508-1995：推薦了一種方法，并據(jù)此對實(shí)際壽命周期50年時(shí)，不同典型使用條件的管材，劃分了使用條件分級(jí)，見附錄。低溫?zé)崴匕骞┡到y(tǒng)的使用條件分級(jí)應(yīng)按不低于4級(jí)的要求選用。(1)塑料管材的選擇2）塑料管材壁厚的選用。在確定管道壁厚時(shí)，輸送壓力流體的管道承受的應(yīng)力，以環(huán)向應(yīng)力為主應(yīng)力。因此在確定塑料管管壁厚度時(shí)，采用環(huán)應(yīng)力來計(jì)算。

①實(shí)際環(huán)應(yīng)力的計(jì)算

在塑料管材的標(biāo)準(zhǔn)中，實(shí)際環(huán)應(yīng)力采用下式計(jì)算：

式中σH＇——實(shí)際環(huán)應(yīng)力，MPa；

P——管道內(nèi)指定點(diǎn)的壓力；MPa；

D——管道外徑，mm；

e——管壁厚度，mm。如令，可以看出，S值只與管道的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，與管道的種類無關(guān)。將S代入實(shí)際環(huán)應(yīng)力計(jì)算式，可得出管壁環(huán)應(yīng)力與管內(nèi)工作壓力的關(guān)系式：在管壁的選擇中，主要計(jì)算S值的大小。管道承受同樣的環(huán)應(yīng)力時(shí)，S值越大，承壓能力越小。S值越小，承壓能力越大,即外徑相同時(shí)，壁厚越大，承壓能力越大;壁厚越小，承壓能力越小。②許用環(huán)應(yīng)力的計(jì)算在實(shí)際計(jì)算中，必須根據(jù)工程使用性質(zhì)、運(yùn)行水溫及使用頻率來選擇管材的材質(zhì)和壁厚。根據(jù)管道的使用條件分級(jí)，采用累計(jì)破壞的計(jì)算方法計(jì)算許用環(huán)應(yīng)力，該方法通常稱為Miner's規(guī)則，是國際ISO13760-1998規(guī)定采用的方法。下表給出幾種不同塑料管材的各級(jí)許用環(huán)應(yīng)力。使用條件分級(jí)12345PB管5.185.045.464.3110.91PR-X管3.853.544.003.247.60PP-R管3.092.133.301.906.93幾種塑料管材的許用環(huán)應(yīng)力（MPa）確定了許用環(huán)應(yīng)力以后，便可計(jì)算出管道承受的工作壓力為PD時(shí)的計(jì)算最大S值，用SJ.max表示，其數(shù)值為σD/PD。所選管材系列的S值應(yīng)小于SJ.max。(2)加熱管的布置平行排管式(直列式)，構(gòu)造簡單，但地板溫度隨管道溫度降低而降低，地板受熱不均勻；蛇形盤管式（旋轉(zhuǎn)式），經(jīng)過其板面中心的任意剖面，都可以保證高低溫管間隔布置，溫度分布均勻；蛇形排管式（往復(fù)式），鋪設(shè)復(fù)雜，地面溫度場較均勻。加熱管的布置上述三種形式的管路均為連續(xù)彎管，系統(tǒng)阻力適中，特別適用于較長塑料管彎曲輻射。熱損失明顯不均勻的房間，宜采用將高溫管段優(yōu)先布置在房間熱損失較大的外窗或外墻側(cè)的方式。地面上的固定設(shè)備和衛(wèi)生器具下，不宜布置加熱管。在工程實(shí)際中，根據(jù)房間的具體情況，三種類型的布置形式也可混用。為使每個(gè)分支環(huán)路的阻力損失宜于平衡，每個(gè)分支環(huán)路長度一般控制在60～80m，連接在同一分水器、集水器上的同一管徑的各環(huán)路，其加熱管的長度宜接近，不宜超過120m。2.3.2.4低溫?zé)崴匕遢椛涔┡嵩O(shè)備的選擇計(jì)算

當(dāng)?shù)蜏責(zé)崴匕遢椛涔┡匕寤緲?gòu)造型式、地面層材料、加熱管材選定時(shí)，其散熱設(shè)備（輻射板面）選擇計(jì)算的主要任務(wù)是在設(shè)計(jì)供回水溫度下，確定滿足散熱量要求的管徑和加熱管間距。加熱管間距，應(yīng)根據(jù)房間熱負(fù)荷、地面散熱量、室內(nèi)計(jì)算溫度、平均水溫及地面?zhèn)鳠釤嶙璧却_定。

(1)地板輻射供暖熱負(fù)荷確定

(2)輻射供暖地面散熱量

(3)房間所需的地面散熱量

(4)加熱管間距的確定

(5)地板表面平均溫度的校核

(6)加熱管內(nèi)熱水平均溫度的確定(1)地板輻射供暖熱負(fù)荷確定全面輻射供暖的熱負(fù)荷，如第1章所述。局部輻射供暖的熱負(fù)荷，可按整個(gè)房間全面輻射供暖的熱負(fù)荷乘以該供暖區(qū)域面積所占該房間總面積比例，再乘以下表中規(guī)定的局部輻射供暖熱負(fù)荷附加系數(shù)。局部輻射供暖熱負(fù)荷附加系數(shù)表供暖區(qū)域面積與房間總面積比例0.550.400.25附加系數(shù)1.301.351.5(2)輻射供暖地面散熱量采用地板輻射供暖時(shí)，地面作為散熱面，充當(dāng)供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備。輻射供暖地面與周圍空氣對流換熱和與周圍物體間輻射換熱向房間供給熱量。因此，單位地板面積散熱量q可用下列公式計(jì)算：式中：

qf—單位地板面積以輻射換熱方式供給房間的熱量，簡稱為輻射散熱量，W/m2；

qd—單位地板面積以對流換熱方式供給房間的熱量，簡稱為對流散熱量，W/m2；

tbj—地板表面平均溫度，℃；

tfj—室內(nèi)非加熱表面的面積加權(quán)平均溫度，℃；

tn—供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃。(3)房間所需的地面散熱量

在進(jìn)行輻射供暖設(shè)計(jì)，確定加熱管間距時(shí)，以房間所需的地面散熱量為依據(jù)。單位地板面積所需散熱量qx為式中F——敷設(shè)加熱管的地面面積，m2；

Q——房間所需的地面散熱量，W。

由于熱媒的供熱量應(yīng)等于敷設(shè)加熱管的地板的總傳熱量，其中包括通過地面向房間的散熱量和通過樓板（或基礎(chǔ)層）向下層房間（或土壤）的傳熱損失。而房間所需的地板散熱量，即所需地面負(fù)擔(dān)的熱負(fù)荷Q，應(yīng)為房間供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Q′扣除來自上層地板向下的傳熱損失。地面散熱量還應(yīng)考慮家具和其地面覆蓋物的影響。計(jì)算房間單位地面耗熱量時(shí)，其中距外墻1.5m范圍內(nèi)的熱量，一般不宜少于外墻部分熱負(fù)荷的50%。(4)加熱管間距的確定

由于影響地面平均溫度及其散熱量因素很多，諸如地板的構(gòu)造、加熱管種類規(guī)格及其布置間距、室內(nèi)空氣溫度、平均水溫、水的流速、地面?zhèn)鳠釤嶙杓爸車羌訜岜砻鏌峁ば阅艿?，因此，理論上求解確定管間距復(fù)雜。我國《地面輻射采暖技術(shù)規(guī)程》給出了加熱管間距設(shè)計(jì)計(jì)算選用表。PE-X管設(shè)計(jì)計(jì)算間距選用見附錄。(5)地板表面平均溫度的校核

確定地面散熱量時(shí)，應(yīng)校核地板表面平均溫度，確保其不高于最高限值。否則應(yīng)改善建筑熱工性能或其他輔助供暖設(shè)備，以滿足房間所需散熱量要求，并減少地面輻射供暖系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的熱負(fù)荷。

1）地板表面平均溫度計(jì)算地板表面平均溫度tbj與單位地板面積散熱量q之間的關(guān)系，由手冊（2002版）提供的計(jì)算方法獲得的計(jì)算數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸得到近似計(jì)算式：2）地板表面平均溫度最高限值對于地板采暖的地面溫度為了保證人體舒適感，敷設(shè)加熱管的地板表面平均溫度tbj，應(yīng)符合下表的規(guī)定。地板表面平均溫度環(huán)境條件適宜范圍最高限值人員長期停留區(qū)域24～26℃28℃人員短期停留區(qū)域28～30℃32℃無人員停留區(qū)域35～40℃42℃(6)加熱管內(nèi)熱水平均溫度的確定

低溫?zé)崴匕遢椛涔┡訜峁軆?nèi)熱水平均溫度應(yīng)按下式計(jì)算：

式中tgp——熱管內(nèi)熱水平均溫度，℃；

Kd——輻射地板的傳熱系數(shù)，W/(m2.℃)。其中，輻射地板的傳熱系數(shù)Kd，由下式計(jì)算：式中A——加熱管間距，m；

B——加熱管上部覆蓋層材料的厚度，m;

λ——加熱管上部覆蓋層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.℃)。為確保管材使用壽命和地面溫度的均勻，供水溫度不宜超過60℃，供回水溫差不宜大于10℃。同一熱源輸配系統(tǒng)的各房間，應(yīng)按相同的水溫計(jì)算。2-4鋼制輻射板2.4.0概述2.4.1鋼制輻射板的型式

2.4.2鋼制輻射板的散熱量2.4.3鋼制輻射板的設(shè)計(jì)與安裝2.4.0概述如前所述，一般的鑄鐵散熱器主要以對流散熱為主，對流散熱占總散熱量的75％左右。在輻射供暖系統(tǒng)中，有一種型式是采用鋼制輻射板作為散熱設(shè)備。它以輻射傳熱為主，使室內(nèi)有足夠的輻射強(qiáng)度，以達(dá)到供暖的目的。設(shè)置鋼制輻射板的輻射供暖系統(tǒng)，通常也稱為中溫輻射供暖系統(tǒng)（其板面平均溫度為80～200℃），這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于工業(yè)廠房，用在高大的工業(yè)廠房中的效果更好。在一些大空間的民用建筑，如商場、體育館、展覽廳、車站等也得到應(yīng)用。鋼制輻射板，也可用于公共建筑和生產(chǎn)廠房的局部區(qū)域或局部工作地點(diǎn)供暖。2.4.1鋼制輻射板的型式根據(jù)輻射板長度的不同，鋼制輻射板有塊狀輻射板和帶狀輻射板兩種型式。鋼制輻射板的特點(diǎn)是采用薄鋼板，小管徑和小管距。薄鋼板的厚度一般為0.5～1.0㎜，加熱管通常為水煤氣管，管徑為DN15、DN20、DN25；保溫材料為蛭石、珍珠巖、巖棉等。根據(jù)鋼管與鋼板連接方式不同，單塊鋼制輻射板分為A型和B型兩類。

A型加熱管外壁周長的1/4嵌入鋼板槽內(nèi)，并以U形螺栓固定。

B型加熱管外壁周長的1/2嵌入鋼板槽內(nèi)，并以管卡固定。2.4.1鋼制輻射板的型式輻射板的背面處理，有另加背板內(nèi)填散狀保溫材料、只帶塊狀或氈狀保溫材料、背面不保溫等幾種方式。輻射板背面加保溫層，是為了減少背面方向的散熱損失，讓熱量集中在板前輻射出去，這種輻射板稱為單面輻射板。它向背面方向的散熱量，約占板總散熱量的10％。背面不保溫的輻射板，稱為雙面輻射板。雙面輻射板可以垂直安裝在多跨車間的兩跨之間，使其雙向散熱，其散熱量比同樣的單面輻射板增加30％左右。鋼制塊狀輻射板構(gòu)造簡單，加工方便，便于就地生產(chǎn)，在同樣的放熱情況下，它的金屬耗量可比鑄鐵散熱器供暖系統(tǒng)節(jié)省50％左右。2.4.1鋼制輻射板的型式帶狀輻射板是將單塊輻射板按長度方向串聯(lián)而成。帶狀輻射板通常采用沿房屋的長度方向布置，長達(dá)數(shù)十米，水平吊掛在屋頂下或屋架下弦下部（如下圖）。

帶狀輻射板適用于大空間建筑。帶狀輻射板與塊狀板比較，由于排管較長，加工安裝不便，而且排管的熱膨脹、排氣以及排凝結(jié)水等問題也比較難以解決。2.4.2鋼制輻射板的散熱量鋼制輻射板的散熱量，包括輻射散熱和對流散熱兩部分。

式中Qf——輻射板的輻射放熱量，W；

Qd——輻射板的對流放熱量，W；

——輻射板表面材料的黑度，它與油漆的光澤度有關(guān)，無光漆取0.91－0.92；

C0——絕對黑體的輻射系數(shù)，5.67W/（㎡·℃）；

φ——輻射角系數(shù)，對封閉房間≈1.0；

F——輻射板的表面積，㎡；

T1——輻射板的表面平均溫度，K；

T2——房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面平均溫度，K；

——輻射板的對流換熱系數(shù)，W/（㎡·℃）；

t1——輻射板的平均溫度，℃；

t2——輻射板前的空氣溫度，℃。2.4.2鋼制輻射板的散熱量實(shí)際上，輻射板的散熱量受許多因素影響：受輻射板的制造情況（如板厚、加熱管的管徑的間距、加熱管與鋼板的接觸情況、板面涂料、板背面保溫程度等）和輻射板的使用條件（如使用熱媒溫度、輻射板附近空氣流速、板的安裝高度和角度等）的綜合影響，因而理論計(jì)算困難也難以準(zhǔn)確。通常都是通過實(shí)驗(yàn)方法，給出不同構(gòu)造的輻射板在不同條件下的熱量，提供工程設(shè)計(jì)選用。

《全國通用建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》（CN501-1）中，給出塊形輻射板和帶形輻射板的型號(hào)、規(guī)格、構(gòu)造圖和各種板的散熱量。

附錄2-6摘錄CN501-1給出的塊形輻射板的散熱量表。表中數(shù)據(jù)是根據(jù)A型保溫板、表面涂無光漆，傾斜安裝（與水平面呈60°夾角）的條件編制的，表中的散熱量，已包括背面的散熱量和兩端連接管的散熱量。（1)當(dāng)采用的輻射板的制造和使用條件與附錄2-6所規(guī)定的不符時(shí)，對其散熱量可作如下修正。（2)當(dāng)采用同規(guī)格的B型保溫板時(shí)，表中的數(shù)值應(yīng)乘以0.9。（3)當(dāng)蒸汽輻射板的安裝角度不是與水平面呈60°夾角時(shí)，輻射板的散熱量應(yīng)乘以下表中的修正系數(shù)。注：（1)不保溫的輻射板垂直安裝時(shí)，應(yīng)乘以1.30。（2)本表只適用于蒸汽，對于熱水，因有重力壓頭影響，安裝角度增大時(shí)，板面溫度不均嚴(yán)重。

輻射板安裝角度不同時(shí)的修正系數(shù)與水平面的夾角（°）02030456090修正系