铸铁采暖散热器尺寸（采暖散热器低温供热性能研究）

铸铁采暖散热器尺寸（采暖散热器低温供热性能研究）式中:Y 为某过余温度下的散热量与标准工况下(过余温度64.5℃)的散热量的差值的绝对值；Y64.5为标准工况下的散热量。按照测试得出的标准特征公式计算不同过余温度下的散热量，在此基础上研究散热器的低温供热性能。为了量化过余温度降低时，散热量的衰减幅度，定义散热量衰减率，计算式见式（2）:式中:Q 为散热器散热量，W；ΔT 为过余温度，K，其值为供回水算数平均温度与室温的差值；a，b为针对该散热器型号的常数，通过最小二乘法求得。这说明，对于某1种类型的散热器，在流量一定时，其散热量可以直接由过余温度计算得出。为区别考虑，下文将现行标准测试工况(辐射类:供水95℃，回水70℃，室温18℃，对流类:供水88.75℃，回水76.25℃，室温18℃) 定义为高温工况，过余温度低于45℃定义为低温工况。据研究，散热器低温运行时，在现有公式是在实验较准确的情况下得出时，散热量的计算可采用现有的高温计算

我国GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定对于散热器集中供暖热水温度宜按75℃/50℃设计，相对于早期按照95℃/70℃设计已是有较大的降低。然而通过对供暖系统的实际运行调查，目前北方地区大多数城市集中供热系统运行参数: 二次网供水温度约在47℃～63℃，回水温度约在40℃～50℃，运行温差约为7.8℃～14.7℃，温差均小于设计温差20℃，更多情况下，散热器运行在较低温度工况下。同时，随着空气源热泵供热规模的扩大，以及太阳能等可再生能源供热技术的推广，低品位热源得到越来越多的应用。

散热器作为一种可靠的供热末端，在以空气源热泵为主导的京津冀“煤改电”项目中得到了广泛的应用，据不完全统计，北京地区有80% 左右的农户都采用散热器为末端。空气源热泵的供热温度为50℃左右，供热温差约为5℃，在这种情况下，基于高温热源设计开发的传统散热器的设计选用面临着新的技术难题。因此，解决散热器低温工况下的热性能问题不仅对于正确理解我国目前的二次网实际运行能耗，合理选择二次网末端散热器，提高末端运行效果有积极意义，而且对于促进以可再生能源供热为代表的低温供热技术的发展，指导散热器在低温供热系统中的合理应用有积极作用。

1 研究方法

根据GB/T 13754—2008《采暖散热器散热量测定方法》，散热器在热性能测试时可以得出既定流量条件下的散热量标准特征公式，见式（1）:Q=a·ΔTb

式中:Q 为散热器散热量，W；ΔT 为过余温度，K，其值为供回水算数平均温度与室温的差值；a，b为针对该散热器型号的常数，通过最小二乘法求得。

这说明，对于某1种类型的散热器，在流量一定时，其散热量可以直接由过余温度计算得出。为区别考虑，下文将现行标准测试工况(辐射类:供水95℃，回水70℃，室温18℃，对流类:供水88.75℃，回水76.25℃，室温18℃) 定义为高温工况，过余温度低于45℃定义为低温工况。

据研究，散热器低温运行时，在现有公式是在实验较准确的情况下得出时，散热量的计算可采用现有的高温计算公式进行推算，其相对误差在5%以内。研究者先按照GB/T 13754—2008《采暖散热器散热量测定方法》规定的高温标准测试工况，测试得出标准性能曲线，并预测低温工况下的散热量，再通过实测，验证实际低温条件下的散热量与预测值的差异较小，从而证明采用高温标准性能曲线得出低温工况下的散热量，在满足工程精度前提下，是可靠的；从而避免了进行大量低温工况测试造成的实验资源的浪费。根据以上两点，研究者利用国家空调设备质量监督检验中心散热器测试试验台，筛选了几种典型的散热器进行标准工况测试。

按照测试得出的标准特征公式计算不同过余温度下的散热量，在此基础上研究散热器的低温供热性能。为了量化过余温度降低时，散热量的衰减幅度，定义散热量衰减率，计算式见式（2）:

式中:Y 为某过余温度下的散热量与标准工况下(过余温度64.5℃)的散热量的差值的绝对值；Y64.5为标准工况下的散热量。

2 基于实测的方法验证

实验室选择2种典型散热器进行测试，以辐射为主要散热方式的铜铝复合柱翼型散热器，其规格型号为TLZ8-6/6-1.5，长795mm，宽60mm，高650mm；以对流为主要散热方式的铜管对流散热器，规格型号为KA2-2296，长1200mm，宽125mm，高355mm。

在测试结果中得出，按照标准工况测试得出的拟合曲线，预测低温工况下的散热量，辐射型散热器在过余温度为24.69℃时，预测值为356.89W，实测值为355.09W。预测偏差0.5%。对流散热器在过余温度为24.36℃时，预测值为597.85W，实测值为574.04W。预测偏差为4.1%。这说明，采用标准特征公式预测低温工况散热量时，辐射型散热器更为准确，对流型散热器会有预测偏差，但也能满足工程计算需要。这种偏差主要是因为实测时过余温度降低导致自然对流换热强度减弱。

3 不同类型散热器低温供热性能研究

对于不同类型散热器，低温工况下的散热性能可以通过研究散热器的标准特征公式得出。研究者根据以往实验室的测试数据，汇集整理了常用的散热器测试数据，对不同散热器在过余温度不同时，散热量的衰减情况进行了研究。

通过研究得出，对于特定类型的散热器，过余温度降低时，散热量呈线性衰减。由衰减率曲线的拟合系数可以看出，除了强制对流散热器衰减比例略小外，对于常规辐射型和自然对流型散热器，不同类型散热器的衰减比例系数变化不大，散热方式相近的散热器散热量衰减率基本不变。这为研究散热器不同供热工况下的片数修正提供了便利。

4 不同类型散热器在低温工况下的散热量修正

由于散热器的散热量在低温工况下的衰减率较大，故采用低温热源为室内供暖时，散热器的选择片数需要另外考虑由于工况差异带来的附加量。本研究默认散热器设计选型时流量不发生变化。将上述研究中不同类型散热器在不同过余温度下的散热量衰减率取统计平均值，经计算，不同类型散热器的散热量衰减率统计值见表1。

由表1和图1可以看出，不同过余温度下强制对流器的衰减率最小，铸铁和钢制板型散热器其次。辐射型散热器、自然对流散热器、强制对流型散热器，这3 类散热器的散热量衰减率有较大差异。故散热器的片数修正按照以上3类给出。数据处理时以上3类散热器取每类中各种散热器衰减率的算术平均值。经过整理不同过余温度下，散热器设计片数修正系数如表2。

表2中的数据是基于标准测试工况得出，默认其流量不发生变化，标准工况下温差为25℃，是大温差小流量工况，实际设计计算和运行时，温差会小于标准工况，同样的散热量设计，流量会大于标准工况，这对改善散热器的实际运行条件有利。故以上修正系数在用于空气源热泵等温差较小的热源时，不会出现末端选型过小，造成散热量不足的情况。经过以上研究，在进行散热器末端选型设计时，可以先根据散热器的额定散热量，按照GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定的选型方法计算得出散热器片数，再根据实际设计工况下散热器工作的过余温度，选定散热器该热力工况下的片数修正系数，直接对额定工况下得出的散热器片数进行修正即可。

5 结 论

本文通过对不同类型散热器进行实验室测试，研究其在低温工况下的供热性能，得出的主要结论如下。

1) 采用标准特征公式预测低温工况散热量时，辐射型散热器更为准确，对流型散热器会有预测偏差，但也能满足工程计算需要。

2) 对于特定类型的散热器，过余温度降低时，散热量呈线性衰减。除强制对流散热器衰减比例略小外，对于常规辐射型和自然对流型散热器，不同类型散热器的衰减比例系数变化不大，散热方式相近的散热器散热量衰减率基本不变。

3) 通过本文研究给出了不同类散热器不同过余温度下的片数修正系数，方便了设计者在不同热力工况时合理选择散热器末端。