岳洪霞　陳常山　王泉　金寧　趙慧云

山東省計量科學研究院　山東濟南　250014

1　綜述

對流式室內(nèi)加熱器通常作為便攜式或墻壁固定式器具在日常生活中使用，在安全標準中，對其表面溫升作出限制可以避免在正常使用中發(fā)生燙傷，或在被覆蓋及限制散熱的非正常情況下因過熱高溫引發(fā)火災等不安全事件。常見的方法是在加熱器內(nèi)安裝溫控元件將加熱器表面溫度控制在限值之內(nèi)，而對流式室內(nèi)加熱器主要以空氣對流的方式散發(fā)熱量，受周圍環(huán)境的影響，其內(nèi)部的熱空氣流動不規(guī)則、溫度分布不均勻，因此溫控元件的結(jié)構、安裝、控制參數(shù)等的選擇對加熱器安全和取暖效果有較大影響，不合理的安裝方式無法較好地發(fā)揮加熱器的取暖效果，錯誤的安裝方式還會產(chǎn)生安全隱患。

2　對流式室內(nèi)加熱器安裝溫控元件的必要性

圖1所示的對流式室內(nèi)加熱器結(jié)構，主要由外殼、散熱板、空氣對流進氣格柵、空氣對流出氣格柵、控制元件等構成。其中散熱板電熱元件使用管狀電熱管。發(fā)熱通過加熱器金屬表面的散熱口及出氣口格柵傳輸熱量，GB 4706.23-2007《家用和類似用途電器的安全 第2部分：室內(nèi)加熱器的特殊要求》標準要求（表1）：便攜式及非高位安裝的非風扇式加熱器，金屬制成的出氣口柵格及其四周鄰近表面溫升不得超過130K，與試驗桿觸及的其他表面溫升不得超過85K。

當室內(nèi)加熱器沒安裝溫控元件時，按照標準要求，在正常工作狀態(tài)下以1.15倍額定輸入功率工作，用熱電偶法測量器具的溫升，記錄加熱器正表面可觸及表面中心處（A點）、出口格柵中心處（B點）、頂端可觸及表面中心處（C點）、加熱器正表面可觸及表面中心處下端（D點）的溫升曲線（見圖2-室內(nèi)加熱器溫升測試點位置圖，圖3-各測試點溫升曲線）。

根據(jù)結(jié)果顯示，室內(nèi)加熱器工作穩(wěn)定后，位置A溫度為130℃，超出安全標準要求（21.6℃+85K）, 因此需要在室內(nèi)加熱器上安裝合適的溫控元件進行控制。位置A的溫度最高，在以后的試驗中作為可以反映室內(nèi)加熱器最大制熱效果的點。

3　溫控元件結(jié)構、安裝位置、參數(shù)的選擇

3.1　溫控元件結(jié)構的確定

此款室內(nèi)加熱器溫控元件的安裝面屬于平面，為確保感溫效果，可以選用雙金屬片表面貼裝式溫控元件（如圖4）。此類溫控元件可采用接觸感溫式安裝，當室內(nèi)加熱器正常工作時，雙金屬片觸點處于閉合狀態(tài)，當溫度達到動作溫度時，雙金屬片受熱產(chǎn)生內(nèi)應力而迅速動作，打開觸點，切斷電路，當室內(nèi)加熱器冷卻至設定溫度時，觸點自動閉合，恢復正常工作狀態(tài)，從而起到控溫作用。此類溫控元件具有性能穩(wěn)定、精度高、體積小、可靠性高、壽命長等優(yōu)點。

3.2　溫控元件安裝位置的確定

對流式室內(nèi)加熱器因利用空氣自然對流換熱，導致其受環(huán)境影響較大，內(nèi)部各位置溫度高低不一致，因此應選擇合適的安裝位置。合適的安裝位置，可以在保證符合安全標準的前提下，使室內(nèi)加熱器發(fā)揮其最大的制熱效果。為了確認溫控元件的安裝位置，首先在加熱板頂端表面選取6個點。見圖5，其中位置1——加熱板上靠近電熱管位置；位置2——側(cè)面護板接線端子端金屬護蓋下；位置3——加熱板上側(cè)面護板中心處；位置4——側(cè)面護板遠離接線端子端金屬護蓋下；位置5——位置2、3中心；位置6——位置3、4中心。

圖1　對流式室內(nèi)加熱器結(jié)構圖

圖2　室內(nèi)加熱器溫升測試點位置圖

圖3　各測試點溫升曲線

圖4　溫控元件結(jié)構圖

圖5　溫控元件安裝位置

選擇參數(shù)為105℃溫控元件，分別安裝在以上位置，按照標準要求，在正常工作狀態(tài)下以1.15倍額定輸入功率工作，用熱電偶法測量室內(nèi)加熱器正面中心點位置的溫升曲線，結(jié)果見圖6。

如圖6所示，當溫控元件安裝在位置1，室內(nèi)加熱器無法發(fā)揮其制熱效果，且溫控元件頻繁動作。具體表現(xiàn)為：電熱管迅速加熱至溫控元件動作溫度時，室內(nèi)加熱器停止加熱，溫控元件頻繁動作，工作穩(wěn)定后，室內(nèi)加熱器無法達到其最大制熱效果，而且頻繁動作會縮短溫控器的使用壽命，可能還會對家庭電網(wǎng)造成干擾。當溫控元件安裝在位置2、4時，因環(huán)境對流的影響，溫度不穩(wěn)定、變化頻繁，引起溫控元件動作不規(guī)律。當溫控元件安裝在位置3、5、6時，曲線穩(wěn)定，在位置5時，室內(nèi)加熱器表面溫度達到最高值100℃。因此溫控元件可以安裝在位置2、3之間。

另取4個點，位置見圖7，進行上述實驗（室溫為21.6℃），溫升曲線見圖8。

圖6　不同位置的溫升曲線1

圖7　溫控元件安裝位置2

圖8　不同位置的溫升曲線2

圖9　安裝不同參數(shù)溫控元件的室內(nèi)加熱器的發(fā)熱曲線

根據(jù)曲線得出：溫控元件位于散熱板上側(cè)面護板上，溫控元件中心點距散熱板電源端邊緣距離為200mm時，室內(nèi)加熱器的溫升曲線最穩(wěn)定，受環(huán)境的影響最小，正面中心點位置溫度最高，可以發(fā)揮其最大制熱效果。

3.3　溫控元件參數(shù)的確定

分別選取105℃、110℃、115℃、120℃的溫控元件安裝在上述位置，進行第11章試驗。曲線見圖9-安裝不同參數(shù)溫控元件的室內(nèi)加熱器的發(fā)熱曲線。根據(jù)曲線可知，當溫控元件參數(shù)為115℃時，室內(nèi)加熱器可以發(fā)揮其最大制熱效果。

4　結(jié)論

為保證對流式室內(nèi)加熱器在符合相關安全標準的前提下發(fā)揮較好的取暖效果，溫控元件的選擇和安裝應按以下原則：（1）安裝在加熱器內(nèi)空氣流動較弱的位置；（2）安裝位置的表面溫度及其變化曲線較接近加熱器外表面溫度；（3）選用感溫動作速度較快的溫控器，且動作溫度值盡量接近加熱器外表面的溫度限值；（4）避免直接安裝在高溫加熱元件的表面。

表1　加熱器表面溫升的標準要求