婁艷華 鄭現(xiàn)菊

摘要:從我國供暖散熱器的發(fā)展,供暖散熱器的工作原理出發(fā),分析了散熱器的選用。對散熱器能源浪費的原因與節(jié)能潛力作了分析,并提出了一些節(jié)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(jié)能的發(fā)展。

關鍵詞:散熱器 選用 節(jié)能

供暖散熱器是供暖系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)約能源已成為全球關注的焦點。我國是耗能大國,現(xiàn)在國家大力推廣建筑節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能,降低能源消耗,倡導節(jié)能型社會建設,走可持續(xù)發(fā)展的道路。散熱器作為供暖系統(tǒng)的末端設備,在建筑節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能中占有重要的作用。

一、我國供暖散熱器的發(fā)展

以蒸汽或熱水為熱媒的供暖系統(tǒng),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(qū)域性的集中熱水或高溫水供暖,大型系統(tǒng)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(fā)展,并且更加促進了鑄鐵散熱器的發(fā)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(guī)格品種的系列產品。今后相當長的時期內,根據我國工業(yè)發(fā)展的狀況,鑄鐵散熱器還會占主要地位,鋼制散熱器也繼續(xù)不斷發(fā)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(fā)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(wěn)定的狀態(tài)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(huán)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(yōu)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(jié)能、裝飾要求較高的建筑環(huán)境很不協(xié)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(tǒng)堵塞的重要原因;由于多處使用鋼制接頭,該處容易出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)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(fā)的鋼管材質的鋼制串片管式散熱器和后期開發(fā)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(tǒng)中應用,尤其是采用兩通恒溫閥加跨越管的做法時,會發(fā)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(tǒng)中(開式系統(tǒng)、部分無壓爐系統(tǒng)及漏稅嚴重的系統(tǒng))會出現(xiàn)腐蝕,對采暖系統(tǒng)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(tǒng)的水質了解不夠,選用時一定要謹慎。

國家標準《住宅設計規(guī)范》有針對性地提到散熱器的選擇問題。規(guī)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(tǒng)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(jié)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(fā),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(yōu)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(fā)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(huán)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(xiàn)從建筑節(jié)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(jié)能。

參考文獻:

[1]王華軍、李訊、劉倩.《采暖散熱器裝飾罩對室內散熱影響的CFD分析節(jié)能技術》.2003.21(3);

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

[3]蕭田嶸、牟靈泉、董重成.《民用供暖散熱器》清華大學出版社.1996.5。