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摘要：随着环境污染和能源资源的不断消耗，目前世界各国均在积极寻求更为节能环保的采暖方式。除了不断提高建筑保温性能降低室内热负荷外，在机电设备方面，为了更充分的利用低品位热能，低温水供暖的独特优势正在被越来越多的人所关注。各国纷纷研发冷凝锅炉、热泵、太阳能等各种低温水热源技术，使得低温水热源技术的发展速度日新月异。不断发展的低温水热源技术对室内末端的设计要求也更高，既要考虑到设计的经济合理性、环保节能性、与建筑配合的美观度，也要兼顾到人体的热舒适性。
本文旨在为供暖低温水提供相应末端解决方案，文章中通过内蒙某医院改造项目，结合项目实际情况分析对比不同改造方案并分析其优缺点，并对比低温水散热器与传统散热器的不同点：包含其内部结构、材质、水容量等，并对其安全性、舒适性、节能性进行分析，并介绍低温水散热器在设计实例中的应用情况，对低温水散热器的未来应用前景进行展望。
关键词：低温水散热器 医院 采暖改造
0引 言
随着环境污染和能源资源的不断消耗，目前世界各国均在积极寻求更为节能环保的采暖方式。除了不断提高建筑保温性能降低室内热负荷外，在机电设备方面，为了更充分的利用低品位热能，低温水供暖的独特优势正在被越来越多的人所关注。各国纷纷研发冷凝锅炉、热泵、太阳能等各种低温水热源技术，使得低温水热源技术的发展速度日新月异。不断发展的低温水热源技术对室内末端的设计要求也更高，既要考虑到设计的经济合理性、环保节能性、与建筑配合的美观度，也要兼顾到人体的热舒适性。
1.项目概况：
该项目位于内蒙古乌兰察布市，建筑使用性质：综合医院，总建筑面积：3万余平方米，共分为两大部分：门诊楼及住院楼。冬季总热负荷：1357.58kW。室外气象参数为冬季供暖室外计算温度-18.9℃，冬季通风室外计算温度-13℃，冬季空调室外计算温度-21.9℃，空调室外计算相对湿度为55%[1]。室内设计温度为20℃。
原系统冬季热源由市政管网提供0.6Mpa的蒸气，经热交换后为采暖系统提供95/70℃热水，本项目原设计采用两种同型号不同高度的钢柱三柱型散热器，型号分别为GZ3-1.1/6-12及GZ3-1.1/12-12型散热器。散热器单片散热量[2]按如下公式计算：
Q=a*[（t供+t回）/2-t室温 ] n
其中a为采暖系数，n为指数。
散热器型号为GZ3-1.1/6-12，高度680mm，宽度110mm，长度为45mm，a=0.511，n=1.285，水容量1.1L，标准散热量为108W/片;型号为GZ3-1.52/12-12，高度1280mm，宽度152mm，长度为45mm，a=0.878，n=1.298，水容量1.63L，标准散热量为196W/片。而标准散热量的供回水温度为95/70℃，设计室温为18℃，故改造前散热器散热量需要进行设计室温修正，修正后的散热器散热量为：型号为GZ3-1.1/6-12为104W/片;GZ3-1.1/12-12为188W/片。
但由于市政管网等原因，实际供回水温度仅为50/40℃，经计算采用原有钢柱四柱型散热器，型号为GZ3-1.1/6-12，供回水50/40℃时散热量仅为32W/片;型号为GZ3-1.1/12-12，供回水50/40℃时散热量仅为57W/片，按照原有片数选型，则不能满足实际供回水温度下室内采暖需求。
从目前项目运行现状来看，大部分维护结构蓄热性能较好的房间，受室外温度波动影响较小，如住院部及门诊楼部分区域可通过原散热器增加片数方式进行改造。而门诊楼有三个大厅：急诊大厅（480平方米）、门诊大厅（750平方米）、阳光过厅（150平方米）。以上三区域95%以上的顶部铺设玻璃采光屋顶（传热系数为2.2W/m2.K）且外墙均为玻璃幕墙结构（传热系数为2.1W/m2.K），急诊大厅及门诊大厅均为挑空区域，层高约为13.2m。改造前实测大厅区域冬季室内温度与室外天气阴晴密切相关，阴天时室温远远达不到设计标准;晴天时室温波动剧烈，日温差可达10～15℃，甚至大于室外温度波幅，冬季室温小部分日照充足时间里室内温度超过设计标准;室内负荷变化速度与日照密切相关，室内升温速度大于降温速度。
2.大厅区域各改造方案对比：
经负荷计算可知，急诊大厅冬季热负荷为 96KW，门诊大厅冬季热负荷为135KW，阳光过厅冬季热负荷为23KW。根据现供回水温度50/40℃并进行片数修正（修正系数取0.91），原系统急诊大厅处设有暖气片（GZ3-1.1/6-12）14台，每台25片，散热器散热量为10.15KW，另设电风幕机4台，每台16KW，总计散热量为66.15KW，不能满足急诊大厅采暖要求;门诊大厅处设有暖气片（GZ3-1.1/6-12） 26台，每台25片，散热器散热量为21.6KW，另设电风幕机5台，每台16KW，总计散热量为101.6KW，不能满足门诊大厅采暖要求;阳光过厅处设有暖气片（GZ3-1.1/6-12）10台，每台25片，散热器散热量为7.33KW，不能满足阳光过厅采暖要求。综上所述，这三部分大厅区域均需改造，改造方案有如下几种：
2.1原基础上增加地暖铺设：
加设地板辐射冬季采暖，避免了采用风口送风时热空气上浮，人体居于下部室内温度偏低或旋流风口垂直送风造成的吹风感，舒适度较好，但本项目为改造项目，如大面积铺设地板采暖，则需要破坏原有地面，大幅延长工期。
2.2原基础上加设风盘或暖风机：
加设风盘或暖风机冬季采暖，采用风口送風时热空气上浮，舒适度较差，且后期改造为节约成本和工期，吊顶部分维持原状，则风盘或暖风机设备及相关管路均为明装，极大地影响了室内设计的美观性。
2.3在原系统上更换部分高效率散热器： 更换部分高效率散热器进行冬季采暖，需要散热器能在低水温工况下保持高散热量，且大厅区域透光面积较大，建筑保温性能欠佳，室内热负荷在日照的影响下波动较大，需要散热设备能够根据室外温度调节散热量输出。而低温水散热器能够满足以上要求，项目选择更换低温水散热器作为解决方案。
3.低温水散热器特点
3.1低温水散热器的内部结构：
低温水散热器内部由外部框架、电源适配器（220v转为36v）、动态能效增强装置（DBE风机）及热交换器组成。结构见图1。
（1）热交换器部分：热交换器为铜铝合金材质，其中水管道部分为加厚耐腐蚀铜管，换热翅片部分为特殊设计的、具有绝佳传热效果排列的铝制翅片（密度为180片/m）。该片距经优化设计，能够使低温散热器在低水温时实现最大效率的换热。区别于普通暖气片，低温水散热器采用强制对流换热方式进行换热，故相同散热量的情况下，低温水散热器的水容量仅为板式换热器的10%。
（2）动态能效增强装置DBE：DBE主要由EC风机及其控制元件组成。EC风机指采用数字化无刷直流外转子电机的离心式风机。带有DBE装置的散热器可以增加3倍甚至3倍以上制热量，且能够根据室温自动调节转速，保持室温恒定。DBE装置为低能耗低噪音装置，每m长度耗电量仅为7W，满负荷运行情况下，A声级噪声仅为22dB，低于环境噪声。在散热器水温75℃、24小时连续运转的情况下，使用寿命也可达到10年。
3.2 低温水散热器的优势：
（3）安全性：低水温工况运行时散热器表面温度低，适合养老院、幼儿园、K-12学校等对防烫伤有特殊要求的场所提供了解决方案，避免了暗装暖气片散热不良的情况。
（4）舒适性：低温水散热器主要依靠对流方式进行换热，热气流能够快速且均匀的扩散到整个供暖区域。响应速度比普通钢制暖气片快9倍，能够实现精确控温。
（5）节能性：能够利用低品位热能，在配合热泵及冷凝锅炉低温水工况下运行时，能够大幅提升热源运行效率。当采暖空间内有其他散热热源（电脑、打印机等设备）或日照充足的情况下，能够调整供水水温及DBE中EC风机转速，进行低能耗运转。
（6）多样性运用：能够与热惯性较大的地板辐射供暖配合使用。由地板辐射供暖提供16℃基础温度，低温水散热器提供能够使室温保持在20℃期望温度的波动热量。过渡季节仅开启低温水散热器来保持设计室温，节能效果超过30%。
（7）环保性：同样散热量下，耗材比普通暖气片降低30%以上。材料生命周期长，所有材料完全可回收，环境负担小。
4.设计方案应用介绍：
设计改造后，三部分大厅区域将原暖气片（GZ3-1.1/6-12）全部变更为低温水散热器。低温水散热器尺寸为：1600mm*500mm*160mm，均可布置于窗下位置，供回水温度50/40℃工况时，散热量为2.42KW。每台设备水阻保持在600Pa以下。改造后经核算：三处大厅区域采暖管道独立设置。急诊大厅处设14台低温水散热器，散热量为33.8KW，另設电风幕机4台，每台16KW，总计散热量为97.88KW>96KW，能够满足急诊大厅采暖要求;门诊大厅处设26台低温水散热器，散热量为62.9KW，另设电风幕机5台，每台16KW，总计散热量为142.9KW>135KW，能够满足门诊大厅采暖要求;阳光过厅处设10台低温水散热器，总计散热量为24.2KW>23KW，能够满足阳光过厅采暖要求。
5.应用前景展望：
在本项目中，低温水散热器应用于低温供回水采暖改造项目中。新建项目中，低温水散热器也有良好的应用前景：例如采用热泵及冷凝炉为低温水热源进行采暖，最低供水温度可达35℃;随着建筑美观度及室内自然采光要求的不断提升，越来越多的玻璃幕墙被运用到建筑维护结构中，而低温水散热器可以放置在地板下或设置在幕墙下对幕墙进行加热，防止幕墙结露和冷风侵入。除却采暖类项目，低温水散热器还可与热泵系统结合，用于干式制冷，能够独立使用或与冷辐射系统配合使用。
参考文献
[1]. 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012 附录A
[2]. 散热器选用与管道安装 17k408
北京雅凯暖通销售服务有限公司 北京 100076
本文旨在为供暖低温水提供相应末端解决方案，文章中通过内蒙某医院改造项目，结合项目实际情况分析对比不同改造方案并分析其优缺点，并对比低温水散热器与传统散热器的不同点：包含其内部结构、材质、水容量等，并对其安全性、舒适性、节能性进行分析，并介绍低温水散热器在设计实例中的应用情况，对低温水散热器的未来应用前景进行展望。
关键词：低温水散热器 医院 采暖改造
0引 言
随着环境污染和能源资源的不断消耗，目前世界各国均在积极寻求更为节能环保的采暖方式。除了不断提高建筑保温性能降低室内热负荷外，在机电设备方面，为了更充分的利用低品位热能，低温水供暖的独特优势正在被越来越多的人所关注。各国纷纷研发冷凝锅炉、热泵、太阳能等各种低温水热源技术，使得低温水热源技术的发展速度日新月异。不断发展的低温水热源技术对室内末端的设计要求也更高，既要考虑到设计的经济合理性、环保节能性、与建筑配合的美观度，也要兼顾到人体的热舒适性。
1.项目概况：
该项目位于内蒙古乌兰察布市，建筑使用性质：综合医院，总建筑面积：3万余平方米，共分为两大部分：门诊楼及住院楼。冬季总热负荷：1357.58kW。室外气象参数为冬季供暖室外计算温度-18.9℃，冬季通风室外计算温度-13℃，冬季空调室外计算温度-21.9℃，空调室外计算相对湿度为55%[1]。室内设计温度为20℃。
原系统冬季热源由市政管网提供0.6Mpa的蒸气，经热交换后为采暖系统提供95/70℃热水，本项目原设计采用两种同型号不同高度的钢柱三柱型散热器，型号分别为GZ3-1.1/6-12及GZ3-1.1/12-12型散热器。散热器单片散热量[2]按如下公式计算：
Q=a*[（t供+t回）/2-t室温 ] n
其中a为采暖系数，n为指数。
散热器型号为GZ3-1.1/6-12，高度680mm，宽度110mm，长度为45mm，a=0.511，n=1.285，水容量1.1L，标准散热量为108W/片;型号为GZ3-1.52/12-12，高度1280mm，宽度152mm，长度为45mm，a=0.878，n=1.298，水容量1.63L，标准散热量为196W/片。而标准散热量的供回水温度为95/70℃，设计室温为18℃，故改造前散热器散热量需要进行设计室温修正，修正后的散热器散热量为：型号为GZ3-1.1/6-12为104W/片;GZ3-1.1/12-12为188W/片。
但由于市政管网等原因，实际供回水温度仅为50/40℃，经计算采用原有钢柱四柱型散热器，型号为GZ3-1.1/6-12，供回水50/40℃时散热量仅为32W/片;型号为GZ3-1.1/12-12，供回水50/40℃时散热量仅为57W/片，按照原有片数选型，则不能满足实际供回水温度下室内采暖需求。
从目前项目运行现状来看，大部分维护结构蓄热性能较好的房间，受室外温度波动影响较小，如住院部及门诊楼部分区域可通过原散热器增加片数方式进行改造。而门诊楼有三个大厅：急诊大厅（480平方米）、门诊大厅（750平方米）、阳光过厅（150平方米）。以上三区域95%以上的顶部铺设玻璃采光屋顶（传热系数为2.2W/m2.K）且外墙均为玻璃幕墙结构（传热系数为2.1W/m2.K），急诊大厅及门诊大厅均为挑空区域，层高约为13.2m。改造前实测大厅区域冬季室内温度与室外天气阴晴密切相关，阴天时室温远远达不到设计标准;晴天时室温波动剧烈，日温差可达10～15℃，甚至大于室外温度波幅，冬季室温小部分日照充足时间里室内温度超过设计标准;室内负荷变化速度与日照密切相关，室内升温速度大于降温速度。
2.大厅区域各改造方案对比：
经负荷计算可知，急诊大厅冬季热负荷为 96KW，门诊大厅冬季热负荷为135KW，阳光过厅冬季热负荷为23KW。根据现供回水温度50/40℃并进行片数修正（修正系数取0.91），原系统急诊大厅处设有暖气片（GZ3-1.1/6-12）14台，每台25片，散热器散热量为10.15KW，另设电风幕机4台，每台16KW，总计散热量为66.15KW，不能满足急诊大厅采暖要求;门诊大厅处设有暖气片（GZ3-1.1/6-12） 26台，每台25片，散热器散热量为21.6KW，另设电风幕机5台，每台16KW，总计散热量为101.6KW，不能满足门诊大厅采暖要求;阳光过厅处设有暖气片（GZ3-1.1/6-12）10台，每台25片，散热器散热量为7.33KW，不能满足阳光过厅采暖要求。综上所述，这三部分大厅区域均需改造，改造方案有如下几种：
2.1原基础上增加地暖铺设：
加设地板辐射冬季采暖，避免了采用风口送风时热空气上浮，人体居于下部室内温度偏低或旋流风口垂直送风造成的吹风感，舒适度较好，但本项目为改造项目，如大面积铺设地板采暖，则需要破坏原有地面，大幅延长工期。
2.2原基础上加设风盘或暖风机：
加设风盘或暖风机冬季采暖，采用风口送風时热空气上浮，舒适度较差，且后期改造为节约成本和工期，吊顶部分维持原状，则风盘或暖风机设备及相关管路均为明装，极大地影响了室内设计的美观性。
2.3在原系统上更换部分高效率散热器： 更换部分高效率散热器进行冬季采暖，需要散热器能在低水温工况下保持高散热量，且大厅区域透光面积较大，建筑保温性能欠佳，室内热负荷在日照的影响下波动较大，需要散热设备能够根据室外温度调节散热量输出。而低温水散热器能够满足以上要求，项目选择更换低温水散热器作为解决方案。
3.低温水散热器特点
3.1低温水散热器的内部结构：
低温水散热器内部由外部框架、电源适配器（220v转为36v）、动态能效增强装置（DBE风机）及热交换器组成。结构见图1。
（1）热交换器部分：热交换器为铜铝合金材质，其中水管道部分为加厚耐腐蚀铜管，换热翅片部分为特殊设计的、具有绝佳传热效果排列的铝制翅片（密度为180片/m）。该片距经优化设计，能够使低温散热器在低水温时实现最大效率的换热。区别于普通暖气片，低温水散热器采用强制对流换热方式进行换热，故相同散热量的情况下，低温水散热器的水容量仅为板式换热器的10%。
（2）动态能效增强装置DBE：DBE主要由EC风机及其控制元件组成。EC风机指采用数字化无刷直流外转子电机的离心式风机。带有DBE装置的散热器可以增加3倍甚至3倍以上制热量，且能够根据室温自动调节转速，保持室温恒定。DBE装置为低能耗低噪音装置，每m长度耗电量仅为7W，满负荷运行情况下，A声级噪声仅为22dB，低于环境噪声。在散热器水温75℃、24小时连续运转的情况下，使用寿命也可达到10年。
3.2 低温水散热器的优势：
（3）安全性：低水温工况运行时散热器表面温度低，适合养老院、幼儿园、K-12学校等对防烫伤有特殊要求的场所提供了解决方案，避免了暗装暖气片散热不良的情况。
（4）舒适性：低温水散热器主要依靠对流方式进行换热，热气流能够快速且均匀的扩散到整个供暖区域。响应速度比普通钢制暖气片快9倍，能够实现精确控温。
（5）节能性：能够利用低品位热能，在配合热泵及冷凝锅炉低温水工况下运行时，能够大幅提升热源运行效率。当采暖空间内有其他散热热源（电脑、打印机等设备）或日照充足的情况下，能够调整供水水温及DBE中EC风机转速，进行低能耗运转。
（6）多样性运用：能够与热惯性较大的地板辐射供暖配合使用。由地板辐射供暖提供16℃基础温度，低温水散热器提供能够使室温保持在20℃期望温度的波动热量。过渡季节仅开启低温水散热器来保持设计室温，节能效果超过30%。
（7）环保性：同样散热量下，耗材比普通暖气片降低30%以上。材料生命周期长，所有材料完全可回收，环境负担小。
4.设计方案应用介绍：
设计改造后，三部分大厅区域将原暖气片（GZ3-1.1/6-12）全部变更为低温水散热器。低温水散热器尺寸为：1600mm*500mm*160mm，均可布置于窗下位置，供回水温度50/40℃工况时，散热量为2.42KW。每台设备水阻保持在600Pa以下。改造后经核算：三处大厅区域采暖管道独立设置。急诊大厅处设14台低温水散热器，散热量为33.8KW，另設电风幕机4台，每台16KW，总计散热量为97.88KW>96KW，能够满足急诊大厅采暖要求;门诊大厅处设26台低温水散热器，散热量为62.9KW，另设电风幕机5台，每台16KW，总计散热量为142.9KW>135KW，能够满足门诊大厅采暖要求;阳光过厅处设10台低温水散热器，总计散热量为24.2KW>23KW，能够满足阳光过厅采暖要求。
5.应用前景展望：
在本项目中，低温水散热器应用于低温供回水采暖改造项目中。新建项目中，低温水散热器也有良好的应用前景：例如采用热泵及冷凝炉为低温水热源进行采暖，最低供水温度可达35℃;随着建筑美观度及室内自然采光要求的不断提升，越来越多的玻璃幕墙被运用到建筑维护结构中，而低温水散热器可以放置在地板下或设置在幕墙下对幕墙进行加热，防止幕墙结露和冷风侵入。除却采暖类项目，低温水散热器还可与热泵系统结合，用于干式制冷，能够独立使用或与冷辐射系统配合使用。
参考文献
[1]. 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736-2012 附录A
[2]. 散热器选用与管道安装 17k408
北京雅凯暖通销售服务有限公司 北京 100076