供暖散熱器應(yīng)用研究進展分析和主流趨勢

    摘要：隨著我國供暖空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，供暖設(shè)備的應(yīng)用研究由于受到工作量大且難度高、而資金不足的困擾，落后于新型散熱器的研究開發(fā)。近十年來有關(guān)散熱器應(yīng)用方面的許多問題，日益被設(shè)計和使用單位重視，研究工作有所開展，研究成果不斷推出?，F(xiàn)將已經(jīng)取得的部分進展作簡單的綜合介紹，內(nèi)容以散熱器的應(yīng)用研究而不以新型散熱器開發(fā)為主。 

    關(guān)鍵詞：鑄鐵散熱器 鋼制散熱器 標準檢測值 稀土孕育 耐蝕性 

    隨著我國供暖空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，供暖設(shè)備的應(yīng)用研究由于受到工作量大且難度高、而資金不足的困擾，落后于新型散熱器的研究開發(fā)。近十年來有關(guān)散熱器應(yīng)用方面的許多問題，日益被設(shè)計和使用單位重視，研究工作有所開展，研究成果不斷推出。

    現(xiàn)將已經(jīng)取得的部分進展作簡單的綜合介紹，內(nèi)容以散熱器的應(yīng)用研究而不以新型散熱器開發(fā)為主。

    1 散熱器表面涂料對散熱器量的影響

    美國早在20年代即已有研究報道。至80年代，我國先有哈爾濱建工學(xué)院的試驗，后有清華大學(xué)的專題研究。

    根據(jù)國際標準化組織對供暖散熱器名稱的界定：部分靠輻射散熱的稱為輻射器（Radiator），幾乎完全靠自然對流散熱的稱為對流器（Convector）。對于輻射器來說，表面黑度將直接影響散熱器的輻射散熱量，因此，散熱器表面涂料的黑度，就顯得十分重要了。但對于對流器，這種影響則可忽略。

    研究結(jié)果表明：對于柱型、翼型、板型和扁管型散熱器，將傳統(tǒng)的銀粉漆改為任何顏色的非金屬涂料后，可使其標準散熱量比涂銀粉漆時提高10%以上。這一結(jié)論對采用傳統(tǒng)涂料銀粉漆的鑄鐵散熱器來說尤其重要，也就是由于這個原因，規(guī)定鑄鐵散熱器在熱工性能檢測時表面為鑄鐵自然狀態(tài)，不得飾以任何涂料。

    推廣采用百金屬涂料，以達到節(jié)省所需散熱面積的目的，經(jīng)濟效益將是十分顯著的；對于這一點工程設(shè)計人員若能取得共識，并在設(shè)計時注意落實，應(yīng)該不難實現(xiàn)。但至今我國未能如有的國家那樣，作為政府行為，明令禁止在散熱器表面涂刷銀粉漆。容忍這種狀況，已經(jīng)并且還在繼續(xù)給我國資源造成巨大的浪費。

    2 稀土孕育技術(shù)的應(yīng)用

    由清華大學(xué)與河北省冀縣暖氣片廠合作，研究開發(fā)了稀土孕育灰鑄鐵散熱器。利用稀土孕育技術(shù)，即鑄鐵碳當量在4.3%左右，硫磺、磷小于0.1%，錳在0.4～0.8%之間，在熔化鐵水的出爐溫度大于1300℃時，進行稀土處理。稀土孕育可以凈化鐵水中所含的氧、硫等元素，增加材料的致密性和連續(xù)性，并提高鐵水密度和流動性，使共晶團細化；這樣既可減薄壁厚，增強材料的抗拉強度約20%，又可改善材料的加工性能，提高產(chǎn)品的成品率。這一技術(shù)的應(yīng)用和推廣，是我國鑄鐵散熱器工藝革新方面的新進步。正確運用這一工藝，可以使鑄鐵散熱器具有較高的機械強度，承壓能力可達0.8MPa,其技術(shù)特性已經(jīng)正式列入部頒產(chǎn)品標準之中。

    3 供暖散熱器設(shè)計參數(shù)試驗研究

    由于中國建筑標準設(shè)計研究所主持，清華大學(xué)、哈爾濱建工學(xué)院、中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所和北京市散熱器廠聯(lián)合完成的《采暖散熱器設(shè)計參數(shù)的試驗研究》，已以通過建設(shè)部組織的鑒定，這是我國s*次利用自己的試驗手段，對國產(chǎn)各種型式散熱器進行的設(shè)計參數(shù)試驗，內(nèi)容包括閉式小室檢測值與工程設(shè)計選用值的對比，各種連接方式、變流量、片數(shù)和涂料等影響的修正，高溫?zé)崦剑崴驼羝┰O(shè)計參數(shù)確定和阻力系數(shù)。這是一次工作量很大的聯(lián)合攻關(guān)項目。本項課題內(nèi)容比較實用全面，將為我國供暖工程設(shè)計選用的各種參數(shù)提供比較科學(xué)的數(shù)據(jù)，標志我國開始結(jié)束長期以來引用外國工程設(shè)計數(shù)據(jù)的歷史。

    4 散熱器上進上出連接方式

    從1968年起，這種連接方式的供暖系統(tǒng)即在蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用。據(jù)介紹可以減少散熱器用量的33%，以重量計可減少管材用量的三分之二，而且運行可靠，易于施工。

    我國已經(jīng)進行研究并在工程設(shè)計中試用

    研究表明，這種連接方式可以用于我國目前生產(chǎn)的柱型、長翼型、板型等多種連接方式可以選擇的散熱器，但現(xiàn)行扁管散熱器和閉式串片型散熱器則不宜使用。實驗研究時還發(fā)現(xiàn)，散熱器上進上出連接時，在流量較小時，散熱器下部將出現(xiàn)明顯的冷"水袋"，而當流量大于某一啟動流量時，散熱器表面溫度立即變得均勻，且無冷死角。這時的熱量幾乎等于該散熱器在上進下出連接時的標準散熱量值。

    研究的結(jié)論是，對于柱（10片）和長翼型（3片）散熱器，工程設(shè)計時的啟動流量約為500kg/h?！　∵@種連接方式，對于大面積房間內(nèi)采用的水平串聯(lián)系統(tǒng)，且有很大的實用價值。

    5 鋼制散熱器耐蝕性研究

    由中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會采暖散熱器研究所和中國科技大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)的項目《國產(chǎn)鋼制散熱器耐蝕性研究》，已經(jīng)作為重點研究課題由建設(shè)部立項。從階段性研究報告提供的初步結(jié)論可知：

    ① 在水質(zhì)方面，供暖熱水中的溶解氧是形成腐蝕的主要因素，充水保養(yǎng)、采取除氧措施或加緩蝕劑，都是必要的。

    ② 鋼制散熱器腐蝕失效與散熱器型式有關(guān)，依腐蝕造成損害的順序，一般是柱型→板型→扁管型→串片型。其早期（幾天至幾個月）失效的主要原因在生產(chǎn)廠，問題產(chǎn)生在制造工藝之中。散熱器成型工藝，變形拉伸過大，z*易出現(xiàn)針狀空孔腐蝕，這是造成腐蝕失重試驗表明，縫隙腐蝕發(fā)生于一定范圍的縫隙之中，控制散熱器加中時的縫隙大小，也是防止腐蝕發(fā)生的重要措施之一。所以，從工藝入手，早期失效是可以避免的。

    ③ 應(yīng)該推薦采用散熱器專用型號的鋼制薄板；設(shè)計出正確的加工工藝規(guī)程；利用高科技手段，合理進行板型散熱器的型式與結(jié)構(gòu)設(shè)計。

    ④采取涂料或表面處理的方法，解決散熱器內(nèi)防腐，在當前不失為一種手段，也是可取的；但需要實踐考驗，注意經(jīng)濟合理性?！　?

    近幾年來，北京市散熱器廠、黑龍江機械工業(yè)研究所、河南省沈丘建材廠、山西省文水縣鳳凰散熱器廠、安徽利辛縣水暖設(shè)備廠和吉林省工具鍛造廠等單位，經(jīng)過努力摸索研究和吸收先進技術(shù)，分別采用滲氨技術(shù)、陰極電滬涂料技術(shù)、熱浸鋁、熱浸鋅和內(nèi)防腐涂料等手段，對鋼制散熱器進行防腐處理，經(jīng)三年實際運行考驗，其短期有效性是可以肯定的。

    6 散熱器標準檢測值與設(shè)計選用值的對比

    這是自我國按國際標準建立散熱器熱工性能實驗室并實施檢測以來引起各個有關(guān)方面、尤其是設(shè)計人員關(guān)注的一個問題。關(guān)于將檢測值換算為工程設(shè)計值的問題，哈爾濱建工學(xué)院于1990年曾在實際房間內(nèi)進行了專門的對比試驗，結(jié)果如下：

    散熱器實際房間的散熱器比標準檢測值的提高率（%）

    型式 四柱 M-132 長翼 鋼柱 板型 鋼串片 

    提高率 13.5 10.6 7.0 10.6 6.4 8.4 

    盡管對實際房間散熱量大于閉式小室檢測值，以及上表所列數(shù)值差異的原因，還未及研究分析，作出科學(xué)的解釋，但實際房間內(nèi)散熱器的散熱量大于閉式小室檢測結(jié)果，已可以肯定。據(jù)所掌握的資料，國外一些企業(yè)在介紹產(chǎn)品性能時，公開用文字說明將閉式小室檢測值乘以大于1的數(shù)，作為向用戶提供的散熱數(shù)據(jù)；同樣，國內(nèi)一些設(shè)計單位在設(shè)計選用散熱器時，已經(jīng)采取了對標準檢測數(shù)據(jù)給以大于1的修正，也證明了這一點。

    7 新材質(zhì)散熱器的研制與開發(fā)

    目前，主要有鋁制品和塑料制品。國內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)的鋁制散熱器中，由航天部3267工廠利用壓力鑄造生產(chǎn)的鋁制輻射對流型散熱器，是一種仿意大利產(chǎn)品，其工藝性好，外型美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，重量很輕，是國內(nèi)可以稱之為具有裝飾功能的高檔次鑄造散熱器，但其工藝難度高，因而售價也高；鋁制扁管散熱器采用鋁合金擠壓7015型扁管組合，經(jīng)氬弧焊接制成扁管型或百面型，產(chǎn)品體輕而用，適宜在潮濕環(huán)境中工作，已由山東生產(chǎn)；還有一種由天津和四川等地生產(chǎn)的，利用兩張薄鋁板興覆處理，壓延結(jié)合后，經(jīng)吹脹形成水道，制成"吹脹式"散熱器，這是一種體重更輕的鋁制超薄型家用散熱器，壁厚僅為0.8mm，承壓0.2MPa，散熱器外形為600×1000mm時，標準散熱量超過100W；但產(chǎn)品抗沖擊性和整體剛屬于勻較差，在型式設(shè)計上還需完善。

    塑料散熱器在西安、北京、山東和浙江等地，均已進行研制。據(jù)了解，利用導(dǎo)熱塑料或聚丙烯改性增強塑料的散熱器已在試制中，型式有肋片型、管柱型和柱型，這種產(chǎn)品外觀好，光滑潤澤，耐腐蝕且體重較輕，成本僅及同型鋼制產(chǎn)品的一半，但由于其材質(zhì)導(dǎo)熱性能變化，散熱能力約比同型號鋼制散熱器低13～20%，在供暖溫度下耐壓能力較低，甚至有的在供暖溫度下塑料變形過大，散熱器工作時出現(xiàn)塌腰變形或接口漏水，使用壽命和安全性還需提高。 三浪網(wǎng)整編