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暖气片怎么选?从散热量折算到片数计算的选型方法

发布日期 :2019.05.13 浏览次数 : 3199 鼎格舒适家官网

暖气片怎么选,答案不在外观,而在"按房间热负荷配散热量"这道算术上。同一款暖气片,装在保温好、面积小的卧室里可能富余,装在落地窗大、位于阴面的大客厅里就可能偏小。片数选多了,初投资浪费,还容易局部过热;片数选少了,供水温度再高也补不上散热面积的缺口,房间始终达不到设计温度。把选型拆开看,它由四步可以计算的工序构成:算房间热负荷、看懂厂家标注的标准散热量、折算到实际运行工况、算出片数并取整留余量。材质、尺寸接口与安装方式,则是在算出片数之后要过的三道关。

一、选型起点:房间到底需要多少热量

暖气片承担的任务,是把热媒携带的热量散入房间,抵住房间向外的散热,把室温稳定在设计值。所以选型的第一件事不是挑型号,而是算出一个房间在冬季需要补进多少热量,也就是房间热负荷。更完整的清单与判据整理在暖通课堂,可按主题检索。

热负荷由围护结构传热与冷风渗透两部分构成。外墙与屋顶的传热、窗户的传热、门窗缝隙的渗入风是主要来源;朝向、窗墙比、玻璃品种、有无外遮阳、层高和是否临外墙,都会改变结果。算得越准,后面的片数就越贴合实际。

成都属于夏热冬冷地区。按《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736—2012,成都冬季供暖室外计算温度为 2.7 ℃,冬季空调室外计算温度为 1.0 ℃、室外计算相对湿度为 83 %。规范 3.0.1 条规定,夏热冬冷地区主要房间的供暖室内设计温度宜采用 16~22 ℃。供暖室外温度 2.7 ℃ 与室内设计温度之差,就是围护结构传热的温差基准:室温取 18 ℃ 时这一温差约 15.3 ℃,室温取 22 ℃ 时约 19.3 ℃。

工程上做初步估算时,成都住宅冬季供暖热负荷常用 60~100 W/㎡ 这个区间。需要说明,这是工程经验概算口径,不是国家标准的规定值。取值受围护结构影响:保温较好、窗墙比小的住宅取下限;老旧住宅、大面积落地窗、顶层或端头户型取上限。以建筑面积 100 ㎡、套内供暖面积约 80 ㎡ 的住宅为例,按 80 W/㎡ 概算,总热负荷约 6.4 kW;若围护结构一般、按 100 W/㎡ 概算,则约 8.0 kW。这个总热量,就是后面配暖气片的基准。

房间条件(成都住宅)热负荷概算取值(W/㎡)取值依据
保温较好、窗墙比小、中间层60~75围护结构传热损失小
常规住宅、普通窗墙比75~90兼顾传热与冷风渗透
大面积落地窗、阴面、顶层或端头90~100外围护面积与渗透量偏大

表中区间属于工程经验概算,用于初步配置;正式设计仍应按房间逐项计算围护结构传热与冷风渗透,不能用概算值代替。

二、看懂厂家的"标准散热量"是在什么工况下测的

暖气片样本上标的"标准散热量"或"单片散热量",不是在任意工况下的实际散热量,而是在一个统一测定工况下得到的结果。依据《采暖散热器散热量测定方法》GB/T 13754,测定工况为进水 95 ℃、回水 70 ℃、室内 18 ℃。该工况下平均水温为(95+70)÷2=82.5 ℃,计算温差 ΔT=82.5−18=64.5 ℃。厂家样本标注的标准散热量,都对应这个 ΔT=64.5 ℃ 的工况。

计算温差的定义是:ΔT=(进水温度+回水温度)÷2−室内温度。可见标准工况是一个相对高温的测定条件,进水接近 95 ℃。而住宅实际运行的暖气片系统,供水温度往往到不了 95 ℃。

暖气片(散热器)产品实物,成排的金属散热片结构
图注:暖气片(散热器)实物。厂家样本上标注的标准散热量,均按 GB/T 13754 规定的进水 95 ℃、回水 70 ℃、室内 18 ℃ 工况测得,实际工况需另行折算。

GB 50736—2012 第 5.3.1 条规定,散热器集中供暖系统宜按 75 ℃/50 ℃ 连续供暖进行设计,供水温度不宜大于 85 ℃,供回水温差不宜小于 20 ℃。把它和地面辐射供暖系统对照:地面辐射供暖供水温度不应大于 60 ℃、宜采用 35~45 ℃、供回水温差 5~10 ℃。两者一比,"暖气片=高温小流量、地暖=低温大流量"这个根本差别就清楚了。

按 75 ℃/50 ℃、室内 18 ℃ 计算,ΔT=(75+50)÷2−18=62.5−18=44.5 ℃,已经明显低于标准工况的 64.5 ℃。分户燃气壁挂炉系统为兼顾生活热水并降低能耗,运行水温常常更低,工程上常见 80 ℃/60 ℃ 这一档,ΔT 进一步缩小。也就是说,暖气片在有供暖的房子里,实际 ΔT 通常远低于测定时的 64.5 ℃。

工况进水/回水(℃)室内(℃)平均水温(℃)ΔT(℃)
标准测定工况(GB/T 13754)95/701882.564.5
集中供暖设计工况(GB 50736 第 5.3.1 条)75/501862.544.5
壁挂炉常见运行工况(工程经验)80/60207050

三、把标准散热量折算到实际工况

既然实际 ΔT 与标准工况差得多,就不能拿标注散热量直接配片。工程上先做一个近似折算:

实际散热量 ≈ 标准散热量 ×(实际平均水温 − 室温)÷(标准平均水温 − 室温)

式中标准平均水温取 82.5 ℃。以某款标称单片散热量 150 W 的暖气片为例,实际运行取 80 ℃/60 ℃、室内 20 ℃:实际平均水温=(80+60)÷2=70 ℃,实际 ΔT=70−20=50 ℃;按上式折算,150 ×(70−20)÷(82.5−20)=150 × 50 ÷ 62.5 ≈ 120 W/片。换个写法,按 ΔT 之比折算为 150 × 50 ÷ 64.5 ≈ 116 W/片。两种近似都落在 110~121 W/片这一量级,也就是标称值打了约八折,配片时取偏小值更稳妥。

需要说明,上面是线性折算,属于近似。另有资料给出散热量与温差的幂函数关系,形如 Q=5.8259 × ΔT^1.2629,说明散热量随温差是非线性增长的:温差越大,单位温差带来的散热增量越大。因此线性折算值只作量级参考,正式设计应以产品的实测散热量曲线为准。

这条折算式的实际意义很直白:实际平均水温比标准工况低、室温又比 18 ℃ 高时,ΔT 被两头压缩,单片实际散热量随之缩水。忽略这一步,把样本上的标称瓦数直接当成实际瓦数去配片,装机后房间必然偏冷。这正是暖气片选型里最容易出错的一步。

四、算出片数:取整、留余量、分两组

片数按房间热负荷除以单片实际散热量来算,结果向上取整——片数只能是整数,不够就补一片。

片数=房间热负荷 ÷ 单片实际散热量(结果向上取整)

有三种情况要额外加余量:房间有大面积落地窗、房间位于阴面、层高大于 2.8 m 时,宜在热负荷上增加 10 %~20 % 余量,抵消冷风渗透与围护结构偏差。片数分配上,单组片数超过 15~20 片时宜分两组布置,避免单片过多导致局部过热与水流分配不均。

一个完整的算例

以成都一套住宅的主卧为例,套内供暖面积 15 ㎡,围护结构常规,房间带大飘窗、位于阴面。按上面的口径走一遍:

  • 第一步,算热负荷:按 90 W/㎡ 概算,15 × 90 = 1350 W。
  • 第二步,选型号:某钢铝复合暖气片标称单片散热量 150 W(标准工况 ΔT=64.5 ℃)。
  • 第三步,折算到实际工况:系统运行 80 ℃/60 ℃、室内 20 ℃,ΔT=50 ℃,单片实际散热量≈150 × 50 ÷ 62.5 ≈ 120 W/片。
  • 第四步,算基础片数:1350 ÷ 120 = 11.25,向上取整为 12 片。
  • 第五步,加余量:房间带大飘窗且位于阴面,按 15 % 加余量,热负荷修正为 1350 × 1.15 = 1552.5 W;1552.5 ÷ 120 = 12.94,向上取整为 13 片。
  • 第六步,校核布置:13 片未超过 15 片,一组布置即可;若同房间改配单片散热量更小、需 18 片的型号,则宜分两组布置。

把六步连起来看,片数=(房间面积 × 单位面积热负荷 × 余量系数)÷ 单片实际散热量,向上取整。若跳过折算那一步、直接用标称值配片,1350 ÷ 150 = 9 片,再按 15 % 加余量算出 10 片,比正确结果 13 片少了三片,房间在低温工况下很难达到设计温度。

五、材质怎么选

算完片数再定材质。材质决定了散热器对水质的耐受度与保养方式,也决定了外观和重量。常见材质有铸铁、钢制(板式与柱式)、钢铝复合、铜铝复合、铝合金五类,各自的适用场景不同。

材质抗腐蚀性满水保养要求重量外观适配水质
铸铁较好一般可不做大偏传统广
钢制(板式/柱式)对水质敏感,易氧化腐蚀必须满水保养较轻平整,样式多对水质要求较高
钢铝复合中等建议满水保养较轻好对水质要求较高
铜铝复合好(内层为铜管)一般可不做适中好广
铝合金较好一般可不做轻好需留意碱性水质

散热能力上,传热系数 K 的经验范围可作参考:铸铁约 6~8、钢制板式约 8~12、铜铝复合约 10~15 W/(m²·℃)。这组数值属于工程经验值,不是标准规定值,只用于横向比较——同样工况下,K 值越大,达到相同散热量所需的散热面积越小。

关于满水保养,口径要分清。钢制散热器对水质敏感、易发生氧化腐蚀,必须满水保养;钢铝复合同样建议满水。铜铝复合的内层为铜管,铸铁与铝制抗腐蚀性较好,一般可不做满水保养。操作顺序是:停暖后先关回水阀,再开排气阀排出空气,然后关进水阀,使系统内部保持满水。满水保养的原理,是用水体隔绝空气、降低水中含氧量,抑制氧腐蚀;散热器的腐蚀通常是电化学腐蚀与内部氧化腐蚀并存。行业经验认为,坚持满水保养可使散热器寿命延长 3~5 年,这一数据属于经验值,仅供参考。

六、尺寸与接口形式

尺寸和接口形式要在选定材质之后确定,它取决于安装位置和室内空间。

安装位置直接影响高度选择。窗下是暖气片最常放的位置,热量沿窗面上升形成一道热幕,能抵住玻璃附近的冷空气下沉;这个位置应优先选低矮长型的散热器,横向铺开,覆盖窗宽。墙面空间受限、无法横向展开时,才考虑高而窄的形式。卫生间等潮湿区域,可用专用的卫浴散热器。

接口形式要看管路走向。常见的有同侧上进下出、异侧上进下出、下进下出等形式,不同接法对水力分配和实际散热略有影响,选择时以管道走向顺畅、排气方便为准。中心距指进出水口中心之间的距离,要与预留管道标高配合,采购前应确认清楚。这些都是工程做法上的原则,具体尺寸与接口规格应以所选型号的技术参数为准,不能凭经验估。

七、明装与暗装:安装方式的判断

暖气片的安装方式分暗装与明装。暗装需要在土建或装修阶段预埋管道,管道隐藏在墙体和地面内,外观整洁,但要求装修配合,后期改动困难。明装是把管道沿墙面敷设,可在装修完成后施工,对既有装修破坏小。

以下属于明装采暖的工程做法,不是标准规定,供判断参考。

  • 走管原则:短、直、隐蔽,沿踢脚线与阴角走线,减少横向长管;支管不宜超过 1.5 m,宜采用双管同程式。
  • 管材选择:明装优先用阻氧铝塑复合管,柔韧性好、接头少、热膨胀小;PPR 管热膨胀系数较大,每 100 m 受热膨胀可达 4 m 量级,管卡不密时容易下坠,更适合暗装。
  • 排气设置:系统最高处应设自动排气阀,每组散热器上方宜设手动排气阀。
  • 打压验收:加压至工作压力的 1.5 倍(约 0.8 MPa),保压 30 min 以上,压力无明显回落为合格。

还有一点容易被忽略:遮挡会明显削弱散热。给散热器加装装饰罩,相当于在散热面外又加了一层阻力;窗帘紧贴散热器,等于给它盖了一层隔热层。这两种做法都会让配好的片数发挥不出应有的散热量。

八、选型常见错误

把选型中最常见的几类偏差归在一张表里,方便对照排查。

错误做法后果正确做法
按标称散热量直接配片忽略 ΔT 折算,装完后散热不足、房间偏冷先按实际 ΔT 折算单片散热量,再算片数
只比高度、不比瓦数挑到外观合适但标准散热量不匹配的型号以厂家标注的标准散热量(瓦)作为选型依据
忽视 ΔT 折算实际 ΔT 远低于 64.5 ℃,片数被严重低估按实际供回水温度与室温度算 ΔT 后折算
散热器被装饰罩或窗帘遮挡散热明显削弱,室温上不去保持散热面暴露,窗帘不紧贴散热器
片数不足、不留余量低温工况下房间达不到设计温度按热负荷配片,落地窗、阴面、高层高加 10 %~20 % 余量
单组片数过多局部过热、水流分配不均,出现一半热一半凉超过 15~20 片时分两组布置
管道管径偏小流量不足,近端热、远端冷按设计流量做水力计算后选管径
不同材质混用在同一系统电化学腐蚀风险上升,缩短寿命同一系统宜采用材质一致或做可靠隔离

表里的每一条最终都会落到同一个结果上:房间热不起来。排查暖气片不热时,工程上有一个顺序可以参照——先看是否气堵(先排气),再看阀门是否全开,然后查是否水力失衡(近端热、远端冷),接着排查管道或散热器内部是否堵塞,再对照 75 ℃/50 ℃ 的设计值确认供水温度是否够,末了核对散热器配置是否与房间热负荷匹配。这几步过完,多数"不热"都能定位到具体环节。

九、结论

暖气片选型,硬指标只有三个:散热量(瓦)、材质、尺寸与接口。散热量靠"房间热负荷—标准散热量—实际 ΔT 折算—片数取整"这条链路确定;材质决定水质适应性和保养方式;尺寸与接口要服从安装位置和管路走向。外观排在末位考虑,它影响观感,不影响房间是否暖和。

把这套方法用回成都的实际住宅:先按本地冬季参数估算热负荷,再按厂家的标准散热量折算到实际工况,之后取整配片、留出余量。走完这几步,暖气片才算真正按房间"配"了出来,而不是按市场"挑"了出来。以上技术口径由四川鼎格舒适家暖通工程团队按现行国家标准与成都本地项目数据整理,供选型参考。需要按自家户型和现场条件核定一遍的,可以走快速报价。

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