PAGEPAGE9刊于《建筑設(shè)備》1990年2期鋼制散熱器及其存在的問(wèn)題北京市建筑設(shè)計(jì)研究院張錫虎一、鋼制散熱器開發(fā)與應(yīng)用的回顧散熱器按其材質(zhì)分主要有兩大類，即鑄鐵散熱器和鋼制散熱器。我國(guó)歷來(lái)廣泛使用鑄鐵散熱器，正規(guī)開發(fā)生產(chǎn)鋼制散熱器，始于七十年代初。當(dāng)時(shí)高層建筑開始大量興建，鑄鐵散熱器的承壓一般為0.4MPa，不能滿足要求。其次，“以鋼代鐵”，提高散熱器的金屬熱強(qiáng)度，也作為一個(gè)方向性問(wèn)題，提高到很高的地位。第一代大量涌現(xiàn)的是鋼串片散熱器，尺寸為150×80和240×100，金屬熱強(qiáng)度達(dá)到較高的水平，迅速為高層建筑和一般建筑所廣泛采用。但是，作為一種建筑產(chǎn)品，不能僅從本身的熱工性能出發(fā)，起外觀和裝飾功能也極為重要。因此，它較快發(fā)展為閉式（即折邊型），型號(hào)有150×80、240×100和300×80，綜合地看這種發(fā)展是合理的。以后為提高單位長(zhǎng)度的散熱量，又出現(xiàn)了480×100和600×120等型號(hào)，這種將高度增加的演變，金屬熱強(qiáng)度下降了三分之一，從而價(jià)格也相應(yīng)提高，其合理性值得研究。在鋼制串片散熱器開始生產(chǎn)的階段對(duì)質(zhì)量控制較嚴(yán)，對(duì)材質(zhì)及生產(chǎn)工藝均兢兢業(yè)業(yè)，且采用了浸錫，盡管其外觀等頗嫌不足，但其熱工性能基本上是穩(wěn)定的。在大量生產(chǎn)和應(yīng)用以后，因其基本生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，各地大量辦廠生產(chǎn)，簡(jiǎn)化工藝，質(zhì)量失控，散熱量極不穩(wěn)定。在許多工程應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)散熱量比額定值虧欠20％以上，影響供暖效果。這種在相當(dāng)一部分鋼制串片散熱器中出現(xiàn)的弊病，影響了這種產(chǎn)品的聲譽(yù)。繼鋼制串片散熱器之后，參照國(guó)外產(chǎn)品形式，相繼開發(fā)了鋼制板型、扁管型和柱型散熱器。此三種散熱器在金屬熱強(qiáng)度和價(jià)格等方面雖不及鋼串片，但由于在外觀和散熱性能穩(wěn)定方面優(yōu)于鋼串片，又鑒于鋼串片的弊病，得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。特別是價(jià)格昂貴的鋼制柱型，幾乎風(fēng)靡全國(guó)，在規(guī)模很大的統(tǒng)建工程中大量應(yīng)用。但在應(yīng)用后不久，其缺陷即開始暴露，先是少量繼而大量的損壞漏水，有的是剛安裝完工試壓時(shí)即漏水，有的是使用一定周期后漏水。如果說(shuō)，鋼制串片散熱器的弊病是散熱量不足，達(dá)不到采暖溫度，在許多條件下由于設(shè)計(jì)裕量較大還不明顯暴露，那么損壞漏水乃至大量損壞漏水，其后果則是災(zāi)難性的。當(dāng)然，鋼制散熱器出現(xiàn)熱工性能不穩(wěn)定或是使用壽命不長(zhǎng)這些弊病，并非全部如此，但確有相當(dāng)大的比重，作為設(shè)計(jì)人員，對(duì)此不能不持謹(jǐn)慎態(tài)度?，F(xiàn)在的形勢(shì)同七十年代初不同，當(dāng)時(shí)在高承壓系統(tǒng)中，除采用鋼制散熱器而別無(wú)出路。而現(xiàn)在可承壓0.8MPa的鑄鐵散熱器，已能大量生產(chǎn)。鋼制散熱器的弊病不能不使它暫時(shí)走入低谷。我們希望，經(jīng)歷了二十年開發(fā)與應(yīng)用歷史的鋼制散熱器，能在克服自身的弊病之后，又有新的更高水平上的發(fā)展。實(shí)踐向我們提供了比較明確的急待解決的課題：一類是以確保散熱量穩(wěn)定為主要目標(biāo)，即鋼制串片散熱器；另一類是以確保散熱器使用壽命為主要目標(biāo)，即鋼制柱型、板型和扁管型散熱器。以下分別加以敘述之。二、關(guān)于鋼制串片散熱器鋼制串片散熱器的首要問(wèn)題，是解決串片與水管的緊密配合以減小接觸熱阻，提高散熱量并使之穩(wěn)定。人們從兩個(gè)方面進(jìn)行探索。一個(gè)是選用薄壁無(wú)縫鋼管并采取脹管工藝，難度較大，且又會(huì)面臨管壁減薄以后的耐腐蝕問(wèn)題。另一個(gè)是在原有做法的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格選材和各個(gè)生產(chǎn)工序的工藝控制，并采用片與管之間的粘接，這是比較現(xiàn)實(shí)的，目前已在實(shí)施。由清華大學(xué)研制的一種全金屬膠粘材料及粘接工藝，正在被普遍采用，從測(cè)試數(shù)據(jù)看可提高散熱量10％左右，但此種材料的化學(xué)穩(wěn)定性和耐老化問(wèn)題，尚需經(jīng)受時(shí)間的考驗(yàn)?？赡茌^可靠的辦法，還是采用金屬釬接，七十年代初第一代產(chǎn)品曾采用浸錫工藝，在使用多年之后還完好無(wú)損就是證明。目前，鋼制串片散熱器在解決自身弊病方面，走得較快。因此許多人認(rèn)為，改進(jìn)以后的鋼制串片散熱器，是目前鋼制散熱器中唯一可以信賴的品種。但是，所有的制造廠能否長(zhǎng)期堅(jiān)持嚴(yán)格的工藝控制，保持在取得生產(chǎn)許可證前達(dá)到的水平并穩(wěn)步提高？不能不使人們由于對(duì)歷史的回顧而有所擔(dān)心。其次，鋼制串片散熱器的現(xiàn)有型號(hào)，包括列入《鋼制串片（閉式）散熱器技術(shù)條件（暫行）》中的型號(hào)，尚需進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如片距、板與管的分布、水流特性等遠(yuǎn)應(yīng)深入進(jìn)行基礎(chǔ)研究工作，以發(fā)展各項(xiàng)指標(biāo)均較適當(dāng)?shù)男碌南盗行吞?hào)。現(xiàn)在是因?yàn)槠渌麕追N鋼制散熱器的弊病，客觀上迫使人們看好鋼串片，如果因此而認(rèn)為可以安于現(xiàn)狀，則其應(yīng)用和發(fā)展會(huì)是十分局限的。例如其中應(yīng)用較多的300×80這種型號(hào)，由于它是從150×80演變而來(lái)，水管直徑為DN20，四個(gè)回程，應(yīng)用于樓層數(shù)較多、負(fù)荷較大的單管順序式供暖系統(tǒng)中，就不太適用。又例如未列入《鋼制串片（閉式）散熱器技術(shù)條件（暫行）》中的600×120這種型號(hào)，四根水管雖然并聯(lián)為兩個(gè)回程，且水管直徑為DN25，但在并聯(lián)水管之間的流量較難均勻分布，在流量較小的雙管供暖系統(tǒng)中，常見(jiàn)散熱量不足，其金屬熱強(qiáng)度明顯偏低。三、關(guān)于其他幾種鋼制散熱器除鋼制串片散熱器之外，鋼制柱型、板型和扁管型散熱器面臨的主要問(wèn)題，是使用壽命問(wèn)題。其中尤以柱型為突出。山西平朔大面積的損壞以后，北京北郊和南郊兩個(gè)規(guī)模頗大的住宅區(qū)，又已經(jīng)出現(xiàn)同樣的征兆。這幾種散熱器的構(gòu)造特點(diǎn)，均采用1.2～1.5mm碳素冷軋鋼板沖壓成型并焊接而成，其先天條件是耐腐蝕性能差。有些工廠開始用鋼管柱型代替原來(lái)的鋼制柱型，那是回復(fù)到焊制鋼排管散熱器，其金屬耗量和經(jīng)濟(jì)性先不論及，但是它已非本來(lái)意義的鋼制柱型散熱器了。這幾種鋼制散熱器的腐蝕問(wèn)題比較紛繁復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外均有成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，也有應(yīng)用失敗的教訓(xùn)。1988年7月全國(guó)暖通空調(diào)技術(shù)情報(bào)網(wǎng)太原會(huì)議上，西北院陸耀慶高工曾就鋼制柱型散熱器的腐蝕問(wèn)題，作過(guò)專題報(bào)告。在此以后，各地制造廠都在下很大力量尋求對(duì)策，有一些進(jìn)展，但還不能說(shuō)已經(jīng)解決好。解決防腐問(wèn)題，無(wú)非是兩個(gè)途徑。一是所謂“主動(dòng)防腐”，即減少內(nèi)部熱媒介質(zhì)對(duì)碳鋼的腐蝕。在鋼制散熱器的部標(biāo)準(zhǔn)（JGJ29.1-86和JGJ29.2-86）中，明確規(guī)定“熱媒中含氧量每立方米不得大于0.05g”，又規(guī)定在制造廠進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用專用試驗(yàn)液并將殘液吹干，還要求成品貯存于“空氣干燥、通風(fēng)的庫(kù)房?jī)?nèi)”。這說(shuō)明在制定部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就已預(yù)見(jiàn)到應(yīng)注意的薄弱環(huán)節(jié)，規(guī)定了嚴(yán)格的條件。有些單位正在積極開發(fā)在熱媒中添加有緩蝕作用的化學(xué)成分，并隨散熱器配套供應(yīng)。但是，應(yīng)該從運(yùn)行管理實(shí)際可能達(dá)到的水平出發(fā)。首先是從成品出廠到投入正規(guī)運(yùn)行，周期一般要超過(guò)制造廠進(jìn)行質(zhì)量保證18個(gè)月的期限，在此周期內(nèi)，難以保證常處在較好的環(huán)境條件下，所以往往在啟用之時(shí)，就發(fā)現(xiàn)已手腐蝕并有焊縫開裂動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。其次，一般的熱源系統(tǒng)條件，難以達(dá)到熱媒中含氧量比蒸汽鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)更低的指標(biāo)。再其次，采暖系統(tǒng)在非采暖季要保持滿水養(yǎng)護(hù)，也是很困難的，因?yàn)榧词乖诓膳?，采暖系統(tǒng)的失水現(xiàn)象，一直是個(gè)難以解決的課題，如不及時(shí)補(bǔ)水，系統(tǒng)中局部虧水是常見(jiàn)的?？量痰氖褂脳l件不得不使用戶望而生畏。另一個(gè)途徑是所謂“被動(dòng)防腐”，即增強(qiáng)碳鋼對(duì)內(nèi)部介質(zhì)的防腐性能。幾年以前，有一項(xiàng)“滲鋁工藝”在石家莊通過(guò)鑒定，但由于種種原因未能應(yīng)用。最近又有“滲氮工藝”通過(guò)鑒定，據(jù)說(shuō)使用壽命可保15年以上。這些對(duì)碳鋼進(jìn)行適當(dāng)防腐處理的方法，是否可以適當(dāng)降低“主動(dòng)防腐”的要求后仍可保證使用壽命？這不明確。其次，碳鋼在工藝加工過(guò)程中的減薄、變形引起金相組織的不均勻性和沖壓和焊接引起的殘余應(yīng)力等內(nèi)在因素，都需要從根本上加以研究解決。因此，除鋼制串片散熱器之外的其他幾種鋼制散熱器，要解決確保使用壽命大致不低于管道壽命的課題，要困難得多，但這是決定其應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前途的關(guān)鍵。四、關(guān)于鋼制散熱器的全面評(píng)價(jià)正確地選用建筑設(shè)備產(chǎn)品，應(yīng)基于對(duì)產(chǎn)品的全面評(píng)價(jià)，對(duì)散熱器也是如此。散熱器的優(yōu)劣，大致有以下要點(diǎn)：熱工性能、使用壽命、外觀和裝飾效果及其對(duì)建筑環(huán)境的適應(yīng)性、施工安裝是否方便等。除這些以外，還有一個(gè)很重要的因素，即經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。近年以來(lái)，由于建筑造價(jià)大幅度上漲，又因?yàn)椴膳O(shè)備在總造價(jià)中的比重不大，在散熱器設(shè)計(jì)選用時(shí)，存在某種片面性，并著重表現(xiàn)在忽視經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。北京市鑄鍛中心進(jìn)行了一項(xiàng)很有意義的工作，對(duì)多種散熱器的技術(shù)性能及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了分析比較。為增加可比性，我們對(duì)這份材料的數(shù)據(jù)作了一些調(diào)整：（1）標(biāo)準(zhǔn)工況的散熱量，統(tǒng)一以北京建筑設(shè)計(jì)研究院《散熱器選用和計(jì)算統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中的工程應(yīng)用值為依據(jù)。沈丘的三代鋼制柱型散熱器，則以該廠的最新樣本為根據(jù)，但按照上述《散熱器選用和計(jì)算統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，附加了10％的工程條件修正系數(shù)。（2）除沈丘的三代鋼制柱型散熱器按該廠1990年4月出廠價(jià)以外，其他均按北京市建筑五金水暖器材供應(yīng)公司目前的供應(yīng)價(jià)。（3）鑄鐵散熱器按照承壓0.8MPa的稀土鑄鐵并增加了配件和組裝費(fèi)。經(jīng)過(guò)調(diào)整以后的兩項(xiàng)指標(biāo)，與四柱813型鑄鐵散熱器的相對(duì)值如下表：類型金屬熱強(qiáng)度價(jià)格鑄鐵散熱器四柱813型11TZ2-5--81.221.08TZ4-5-81.221.19TZ4-6--81.111.07TDS-1（輻輻射對(duì)流）1.071.81鋼制串片散熱器150×800（單排安裝裝）3.740.74300×800（單排安裝裝）2.771.07240×100（單單排安裝）2.591.11480×1000（單排安裝裝）2.371.30600×120（陵陵縣）2.331.51鋼制板型散熱器1000×6600單板41.021000×6600雙板31.46鋼制扁管型散熱器器1000×44162.521.261000×55202.261.341000×66242.151