散熱器的選用及節能

婁艷華 鄭現菊

摘要:從我國供暖散熱器的發展,供暖散熱器的工作原理出發,分析了散熱器的選用。對散熱器能源浪費的原因與節能潛力作了分析,并提出了一些節能措施,從而在保證供熱質量的同時提高能源利用率,以促進建筑節能的發展。

關鍵詞:散熱器 選用 節能

供暖散熱器是供暖系統的末端裝置,在居住建筑中起著舉足輕重的作用,是供暖系統中的主要設備。它裝設于房間內,承擔著將熱媒攜帶的熱量傳遞給房間內的空氣,以補償房間的熱耗、達到維持房間一定空氣溫度的目的。隨著全球能源危機的加劇,節約能源已成為全球關注的焦點。我國是耗能大國,現在國家大力推廣建筑節能和系統節能,降低能源消耗,倡導節能型社會建設,走可持續發展的道路。散熱器作為供暖系統的末端設備,在建筑節能和系統節能中占有重要的作用。

一、我國供暖散熱器的發展

以蒸汽或熱水為熱媒的供暖系統,在19世紀末傳入我國。20世紀初期,我國開始了鑄鐵散熱器的生產。但其產品類型,如鑄鐵四柱、五柱等柱形散熱器;壁掛式散熱器;長翼型、圓翼型散熱器等等。

50年代以后,市場上主要是大60(長翼型)、圓翼、四柱-813散熱器。60年代末期,我國開始推廣區域性的集中熱水或高溫水供暖,大型系統及高層建筑供暖均要求工作壓力超過0.5MPa的散熱器產品。70年代,鋼制扁管型、串片型、板型散熱器,逐步在我國推廣。到80年代,我國不僅鋼制散熱器得到了大幅度的發展,并且更加促進了鑄鐵散熱器的發展。

至上世紀九十年代,已經形成了鋼制、鑄鐵、鋁制、非金屬材料四大類別、幾十個規格品種的系列產品。今后相當長的時期內,根據我國工業發展的狀況,鑄鐵散熱器還會占主要地位,鋼制散熱器也繼續不斷發展。

二、供暖散熱器的工作原理

凡是有溫差的地方,熱量就會自發的由高溫物體向低溫物體傳遞。換熱設備工作時,其傳熱過程往往是由導熱、對流和熱輻射三種基本傳熱方式中的兩種或三種同時作用的結果,散熱器的工作就是一種典型的復合傳熱過程。

在穩定的狀態下,一個復合傳熱的結果是各個傳熱方式單獨作用的總和。散熱器外表面與環境空氣之間的對流換熱,以及與四周壁面之間的輻射換熱,同時進行,復合換熱量可以表示為:

在供暖散熱器中,所謂“輻射器”,實際是指含有輻射和對流兩種方式傳熱的散熱器,由于熱媒溫度較低,輻射散熱比例一般不足50%;而“對流器”,則是指幾乎完全依靠對流方式傳熱的散熱器。

三、散熱器的選用

用于散熱器的材料主要是鑄鐵、鋁合金、鋼制三種

鑄鐵散熱器。鑄鐵散熱器是一種適應性較強的品種,由于其價格低,耐腐蝕等優點,所以長期以來一直是我國市場上的主導產品。但體型不緊湊,如鑄鐵四柱或鑄鐵長翼型等陳舊型號, 顯然與節能、裝飾要求較高的建筑環境很不協調;由于價格競爭, 偷工減料,常達不到額定散熱量;內腔粘砂成為系統堵塞的重要原因;由于多處使用鋼制接頭,該處容易出現腐蝕漏水。鑄鐵散熱器承壓低,體積重,外形粗陋,生產能耗高等諸多無法克服的劣勢。

鋁合金散熱器。鋁制散熱器是一種高效的散熱器,目前市場上的鋁制散熱器主要有高壓和拉伸鋁合金焊接兩種。在我國市場上銷售的鋁制散熱器主要為焊接型,因為其焊接點強度不能保證,容易出現問題而漏水,由于鋁合金散熱器不適用于堿性水質,與鋼不一樣,所以應避免鋁合金散熱器與其他材料混合安裝。鋁合金散熱器也發生過腐蝕穿孔問題, 除材質外,堿性水質和超量的氯化物都會對鋁產生腐蝕,雖然對此種散熱器提出了內防護要求,但是工藝上難以實施,也不便于檢驗。

鋼制散熱器。體型較薄且較美觀,按壽命不低于鋼管的耐腐蝕界定標準,早期開發的鋼管材質的鋼制串片管式散熱器和后期開發的繞片式(包括高頻焊或強繞)鋼制散熱器, 仍是鋼制散熱器中可放心選用的主體品種。但此類散熱器水阻較大,但又常不能提供準確的水阻特性數據,在單管系統中應用,尤其是采用兩通恒溫閥加跨越管的做法時,會發生散熱器進流量過小的問題。以前,由于所有鋼制散熱器在不安全的系統中(開式系統、部分無壓爐系統及漏稅嚴重的系統)會出現腐蝕,對采暖系統的水質要求較嚴,受了很多限制。獨立用戶由于對自己所在系統的水質了解不夠,選用時一定要謹慎。

國家標準《住宅設計規范》有針對性地提到散熱器的選擇問題。規定“應采用體型緊湊、便于清掃、使用壽命不低于鋼管的型式”。關鍵要針對系統的特性,用其所長,避其所短。

四、散熱器能源浪費的分析以及節能措施

(一)散熱器過少或布置不合理,影響供暖效果

散熱器是將熱能傳遞給采暖空間的裝置,散熱器過少或布置不合理,熱能不能充分散發,同樣影響供暖效果,由于鑄鐵散熱器容積較大,所以熱普初次加熱時間較長。 新型鋁合金、鋼制散熱器及地板輻射采暖方式與熱普配合為最佳。

需要注意的是鋼制散熱器雖然在美觀上具有其他產品無法替代的優勢,但其致命的缺點就是怕水中有氧氣,時間一長,氧化作用會造成暖氣內壁的腐蝕而發生滲漏。因此,鋼制暖氣必須與封閉式鍋爐相匹配,因為封閉式鍋爐的循環水中沒有氧氣,也就是所謂的“滿水保護”。

(二)散熱器裝飾罩對傳熱的影響

現從建筑節能角度分析設散熱器裝飾罩后無效熱損失的增加。鑄鐵型散熱器,背部與冷墻面之間有輻射、對流傳熱,這部分熱量通過外墻直接傳到室外,對提升室溫無益.故為散熱器的無效熱損失。由于溫差的增加,導致通過外墻向室外散熱量的增加,即造成熱損失的增加,不利于建筑節能。

參考文獻:

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[2]王涌戔.《談暖氣罩對熱計量及節能的影響》.山西建筑.2007.5(33);

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