談暖氣罩對(duì)計(jì)量供熱影響論文

　　摘要：暖氣罩是用來(lái)圍護(hù)散熱器的一種裝飾，其合理做法和細(xì)部處理對(duì)采暖效果影響較大。本文分析了散熱器的熱工特性，給出了散熱器的熱工特性方程，論述了加設(shè)暖氣罩后對(duì)散熱器散熱以及計(jì)量供熱的影響。提出了合理的暖氣罩設(shè)置方式對(duì)能源節(jié)約的積極意義。

　　關(guān)鍵詞：暖氣罩散熱器熱工特性計(jì)量供熱

　　0引言

　　在家居裝修美化中，為保證居室的整體和諧，對(duì)散熱器裝暖氣罩的做法己十分普遍。暖氣罩是將暖氣散熱片包裝的設(shè)施，是用來(lái)圍護(hù)散熱器的一種裝飾，要求散熱片散熱性能正常、罩體遇熱不變形，外表美觀，便于檢查維修暖氣片。其合理做法和細(xì)部處理對(duì)采暖效果影響較大。所以．暖氣罩的制作必須符合散熱器放熱的規(guī)律和特點(diǎn)。

　　1散熱器的熱力工況分析

　　1.1散熱設(shè)備類(lèi)型

　　散熱設(shè)備向房間的散熱過(guò)程主要包括三種形式：供熱系統(tǒng)的熱媒通過(guò)散熱器的壁面以對(duì)流傳熱方式向房間散熱，這種散熱設(shè)備稱(chēng)為對(duì)流散熱器，各種以繞(串)片管為散熱元件的帶外罩散熱器均屬于此類(lèi)；供熱系統(tǒng)的熱媒通過(guò)散熱器的壁面以輻射和對(duì)流的方式向室內(nèi)散熱，這種散熱設(shè)備稱(chēng)為輻射散熱器，如鑄鐵或鋼(鋁)制板型、柱型、管型、扁管型，柱翼型和閉式串片型散熱器等；散熱設(shè)備向房間送入高于室溫的空氣，直接向房間供熱，這種系統(tǒng)稱(chēng)為熱風(fēng)供暖系統(tǒng)。本文重點(diǎn)論述對(duì)流散熱器。

　　1.2散熱器散熱效果

　　其效果取決于對(duì)流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱，既取決于散熱元件表面的溫度對(duì)空氣驅(qū)動(dòng)力的大小，又取決于散熱元件外部結(jié)構(gòu)影響空氣流動(dòng)阻力的大小。所以當(dāng)供暖熱水溫度較低(如供暖過(guò)渡季節(jié))時(shí)，其散熱能力的下降要比輻射器顯著，這種衰減是其熱工特性的正常表現(xiàn)，因此設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)該予以考慮。

　　1.3散熱器的熱工特性

　　根據(jù)傳熱學(xué)原理，散熱器的放熱過(guò)程是自然對(duì)流換熱．靠近散熱器外表面的空氣由于接觸受熱，使其密度變小而產(chǎn)生浮升力，熱空氣上升，散熱器下部和旁邊的冷空氣則流進(jìn)補(bǔ)充并同樣被加熱和上升�？梢�(jiàn)．熱空氣浮升的快慢主要取決于被加熱的程度，散熱器傳給空氣的熱量越多，則冷熱空氣間的密度差就越大，自然對(duì)流換熱過(guò)程也就越強(qiáng)烈。散熱器自然對(duì)流換熱主要取決于以下幾點(diǎn)：

　　(1)散熱器外表面與室內(nèi)空氣之間的溫度差△t，我們知道．對(duì)流換熱基本計(jì)算式為：

　　Q＝αF(tb—tn)＝αF△t

　　式中Q為換熱量；α為換熱系數(shù)；tb為散熱器的外表面溫度；tn為室內(nèi)空氣溫度；△t為散熱器外表面與室內(nèi)空氣之溫度差；F為散熱器的外表面面積．顯然，△t越大，所傳遞的熱量就越多，使靠近外表面的熱空氣與遠(yuǎn)離外表面的冷空氣之間的密度差愈大，因而自然對(duì)流就愈強(qiáng)烈，自然對(duì)流換熱也就愈強(qiáng)烈。

　　(2)散熱器外表面面積F的大小從上述對(duì)流換熱基本計(jì)算式可以看出，在其它條件相同時(shí)，散熱器外表面?zhèn)鹘o空氣的熱量Q與它的面積F成正比。自然對(duì)流正是依靠這些熱量而發(fā)生的，所以傳熱面積F的大小對(duì)自然對(duì)流的強(qiáng)弱也有很大的影響，其外表面積越大，自然對(duì)流換熱就越強(qiáng)。

　　(3)空氣沿散熱器外表面自然對(duì)流過(guò)程分為三個(gè)階段，即層流階段，過(guò)渡階段，紊流階段．在層流階段熱量主要靠流體層與層之間的導(dǎo)熱作用傳遞．因此，換熱系數(shù)。比較低，空氣溫升不大，流速也小．進(jìn)入第二個(gè)階段，空氣連續(xù)受到散熱器外表面的加熱，溫度提高很多，浮升力越來(lái)越大，流速不斷增加．層流底層的厚度隨流速進(jìn)一步增加而減薄，使得層流底層的熱阻逐漸減少．所以在這一階段α是逐漸增加的。當(dāng)空氣上升的速度增加到某個(gè)臨界值時(shí)，流動(dòng)完全變?yōu)槲闪鳎瑩Q熱系數(shù)。達(dá)到最大值。這三種狀態(tài)不僅取決于溫差的大小，而且與空氣沿散熱器外表面流動(dòng)路程的長(zhǎng)短也有很大關(guān)系。路程很短，還沒(méi)有發(fā)展為過(guò)渡階段或紊流階段時(shí)被加熱的空氣就離開(kāi)了散熱器的外表面，此時(shí)僅層流階段起作用，換熱量較��；如流過(guò)路程較長(zhǎng)，層流階段和過(guò)渡階段在整個(gè)散熱器外表面只占很小部分，它們對(duì)整個(gè)換熱過(guò)程的影響很小，主要是紊流階段起作用，相對(duì)來(lái)說(shuō)，換熱量較大。

　　(4)放熱的方向放熱的方向即熱流的方向。自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)靠受熱流體的浮升而實(shí)現(xiàn)，如果在熱流的上方受到人為地阻擋，就不利于自然對(duì)流換熱。從上述散熱器的換熱過(guò)程及其特點(diǎn)可以看出，散熱器加罩必須符合散熱器的放熱過(guò)程，同時(shí)還要保證被加熱的空氣在采暖房間正常對(duì)流循環(huán)，否則就會(huì)影響散熱器的散熱量。

　　2加暖氣罩后對(duì)散熱器散熱的影響

　　對(duì)于輻射器，加裝暖氣罩后，其輻射－對(duì)流傳熱量比例發(fā)生變化，甚至可能完全隔絕輻射散熱，其不利于散熱的影響是顯而易見(jiàn)的，而那些設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的暖氣罩，其散熱量的折減就會(huì)更大，常見(jiàn)錯(cuò)誤有暖氣罩的開(kāi)口過(guò)小，百葉通氣率低，開(kāi)口隨意而定，不考慮空氣對(duì)流的順暢，只開(kāi)一個(gè)通氣口等等。

　　對(duì)于對(duì)流器，加裝暖氣罩也應(yīng)謹(jǐn)慎。原因是(1)對(duì)流器的外罩已經(jīng)做好，加裝暖氣罩會(huì)增加流動(dòng)阻力，導(dǎo)致對(duì)流散熱量的減少。(2)利用現(xiàn)場(chǎng)加工的暖氣罩取代原有的外罩，若無(wú)專(zhuān)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，將由于外罩與散熱元件配合關(guān)系的改變，影響對(duì)流器的散熱能力。

　　3加暖氣罩后對(duì)計(jì)量供熱的影響

　　為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度控制和分戶(hù)熱量計(jì)量，集中供熱系統(tǒng)中設(shè)置有相應(yīng)的熱量計(jì)量?jī)x表以及一系列的溫度，壓力，流量控制設(shè)備。采用熱計(jì)量后，用戶(hù)可以根據(jù)需要通過(guò)調(diào)節(jié)熱媒流量來(lái)控制散熱器散熱量，以改變室內(nèi)溫度。而暖氣罩的增添勢(shì)必會(huì)對(duì)熱計(jì)量產(chǎn)生一定的影響，特別是家居裝修用暖氣罩極不規(guī)范，根據(jù)歐洲國(guó)家的測(cè)試數(shù)據(jù)暖氣罩對(duì)散熱器散熱量的影響將達(dá)到30％。由散熱器的熱力特性分析，當(dāng)散熱器類(lèi)型尺寸及連接方式一定時(shí)，散熱器的散熱量可以表示成計(jì)算溫差的函數(shù)。即散熱器特性方程為：

　　Q=KF△t＝cG(tg-th)

　　Q為散熱器散熱量（W）；G為散熱器流量（Kg/h）；tg為散熱器供水溫度（℃）；th為散熱器回水溫度（℃）；tn為建筑物室內(nèi)溫度（℃）；c為熱水質(zhì)量比熱C=4187J/KG·℃。其中△t=（tg-th）/In(tg-tn)-In(th-tn)為對(duì)數(shù)平均溫差。散熱器散熱量對(duì)供回水溫度的變化是敏感的而對(duì)流量的變化則是隨著流量的增加而減小【2】。對(duì)于給定編制條件的某型號(hào)散熱器，可以得到25℃溫差下該型號(hào)散熱量與流量的關(guān)系，見(jiàn)表1

　　編制條件：標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷1687W，散熱器特性系數(shù)A＝6.614，B＝1.334室內(nèi)溫度為18℃

　　如果溫控閥與散熱器一起安裝在封閉的暖氣罩中，將使溫控閥的感溫環(huán)境高于設(shè)定數(shù)值，溫控閥的感溫元件所接觸到的熱環(huán)境將不再是室內(nèi)環(huán)境而成為暖氣罩內(nèi)熱環(huán)境。如表1，假設(shè)加裝暖氣罩所引起的熱損失為67W，忽略其他影響因素，則提供1678W的標(biāo)準(zhǔn)熱量必須付出1754W的熱量及120％的相對(duì)流量。這就意味著為得到舒適的室溫，采暖用戶(hù)將不得不相應(yīng)調(diào)高暖氣罩內(nèi)溫控閥的設(shè)定溫度，并且為多余的熱量損失付出經(jīng)濟(jì)代價(jià)。此外暖氣罩的加裝會(huì)使熱分配表如（蒸發(fā)式熱分配表）工作失效，并且給散熱器的檢修代來(lái)諸多不便。

　　4．暖氣罩合理的設(shè)置

　　在家居裝修中，為保證室內(nèi)的整體和諧，對(duì)散熱器裝暖氣罩的做法己十分普遍。根據(jù)有關(guān)分析資料，裝暖氣罩后，有8％－30％以上的熱散發(fā)不出來(lái)，因而加暖氣罩的住戶(hù)將多消費(fèi)熱，其取暖費(fèi)就高。因此合理的暖氣罩設(shè)置具有積極的意義。美國(guó)人W.H.開(kāi)利曾經(jīng)指出：

　　從散熱量的觀點(diǎn)出發(fā)，帶有格柵的進(jìn)氣口，其凈空面積至少應(yīng)該等于空氣通過(guò)散熱元件時(shí)的凈空面積，而無(wú)格柵的進(jìn)氣口要超出這個(gè)面積的25％。對(duì)于出氣口則不應(yīng)該小于空氣通過(guò)散熱元件時(shí)凈空面積的0.9倍，不大于這個(gè)面積的1.3倍。

　　暖氣罩出氣口方向的設(shè)計(jì)是實(shí)際應(yīng)用中影響較大的問(wèn)題；出氣口向上雖然有利于散熱，但是這種設(shè)計(jì)，不僅容易使散熱元件積塵，而且長(zhǎng)期使用會(huì)使熱空氣攜帶各種微粒污染出氣口壁面，同時(shí)氣口向上不利于人們活動(dòng)空間舒適狀況的改善，所以從衛(wèi)生和健康角度考慮出氣口應(yīng)前置。

　　5結(jié)論

　　總之，采暖散熱器加罩是建筑裝飾設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分。就建筑裝飾而言，暖氣罩不單純是用來(lái)滿(mǎn)足建筑本身的需要，更重要的是用來(lái)滿(mǎn)足人們的生活需要和環(huán)境質(zhì)量(主要是室溫)的要求，所以在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意兩者之間的配合，缺一不可。暖氣罩的做法若不妥當(dāng)，將直接影響散熱器的散熱效果，降低了室內(nèi)溫度，還浪費(fèi)了大量的熱量。所以，暖氣罩在節(jié)約能源中的作用不能忽視。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】康太泉.暖氣罩做法對(duì)采暖室溫的影響，節(jié)能，1997(8)-38-40

　　【2】李建興，涂光備.散熱器調(diào)節(jié)特性分析，暖通空調(diào)，2001,31(5).-83-85

　　【3】涂光備.供熱計(jì)量技術(shù)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003，4

　　【4】蕭日嶸.民用供暖散熱器，清華大學(xué)出版社,1996,7

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