散热器的选用及节能

娄艳华 郑现菊

摘要:从我国供暖散热器的发展,供暖散热器的工作原理出发,分析了散热器的选用。对散热器能源浪费的原因与节能潜力作了分析,并提出了一些节能措施,从而在保证供热质量的同时提高能源利用率,以促进建筑节能的发展。

关键词:散热器 选用 节能

供暖散热器是供暖系统的末端装置,在居住建筑中起着举足轻重的作用,是供暖系统中的主要设备。它装设于房间内,承担着将热媒携带的热量传递给房间内的空气,以补偿房间的热耗、达到维持房间一定空气温度的目的。随着全球能源危机的加剧,节约能源已成为全球关注的焦点。我国是耗能大国,现在国家大力推广建筑节能和系统节能,降低能源消耗,倡导节能型社会建设,走可持续发展的道路。散热器作为供暖系统的末端设备,在建筑节能和系统节能中占有重要的作用。

一、我国供暖散热器的发展

以蒸汽或热水为热媒的供暖系统,在19世纪末传入我国。20世纪初期,我国开始了铸铁散热器的生产。但其产品类型,如铸铁四柱、五柱等柱形散热器;壁挂式散热器;长翼型、圆翼型散热器等等。

50年代以后,市场上主要是大60(长翼型)、圆翼、四柱-813散热器。60年代末期,我国开始推广区域性的集中热水或高温水供暖,大型系统及高层建筑供暖均要求工作压力超过0.5MPa的散热器产品。70年代,钢制扁管型、串片型、板型散热器,逐步在我国推广。到80年代,我国不仅钢制散热器得到了大幅度的发展,并且更加促进了铸铁散热器的发展。

至上世纪九十年代,已经形成了钢制、铸铁、铝制、非金属材料四大类别、几十个规格品种的系列产品。今后相当长的时期内,根据我国工业发展的状况,铸铁散热器还会占主要地位,钢制散热器也继续不断发展。

二、供暖散热器的工作原理

凡是有温差的地方,热量就会自发的由高温物体向低温物体传递。换热设备工作时,其传热过程往往是由导热、对流和热辐射三种基本传热方式中的两种或三种同时作用的结果,散热器的工作就是一种典型的复合传热过程。

在稳定的状态下,一个复合传热的结果是各个传热方式单独作用的总和。散热器外表面与环境空气之间的对流换热,以及与四周壁面之间的辐射换热,同时进行,复合换热量可以表示为:

在供暖散热器中,所谓“辐射器”,实际是指含有辐射和对流两种方式传热的散热器,由于热媒温度较低,辐射散热比例一般不足50%;而“对流器”,则是指几乎完全依靠对流方式传热的散热器。

三、散热器的选用

用于散热器的材料主要是铸铁、铝合金、钢制三种

铸铁散热器。铸铁散热器是一种适应性较强的品种,由于其价格低,耐腐蚀等优点,所以长期以来一直是我国市场上的主导产品。但体型不紧凑,如铸铁四柱或铸铁长翼型等陈旧型号, 显然与节能、装饰要求较高的建筑环境很不协调;由于价格竞争, 偷工减料,常达不到额定散热量;内腔粘砂成为系统堵塞的重要原因;由于多处使用钢制接头,该处容易出现腐蚀漏水。铸铁散热器承压低,体积重,外形粗陋,生产能耗高等诸多无法克服的劣势。

铝合金散热器。铝制散热器是一种高效的散热器,目前市场上的铝制散热器主要有高压和拉伸铝合金焊接两种。在我国市场上销售的铝制散热器主要为焊接型,因为其焊接点强度不能保证,容易出现问题而漏水,由于铝合金散热器不适用于碱性水质,与钢不一样,所以应避免铝合金散热器与其他材料混合安装。铝合金散热器也发生过腐蚀穿孔问题, 除材质外,碱性水质和超量的氯化物都会对铝产生腐蚀,虽然对此种散热器提出了内防护要求,但是工艺上难以实施,也不便于检验。

钢制散热器。体型较薄且较美观,按寿命不低于钢管的耐腐蚀界定标准,早期开发的钢管材质的钢制串片管式散热器和后期开发的绕片式(包括高频焊或强绕)钢制散热器, 仍是钢制散热器中可放心选用的主体品种。但此类散热器水阻较大,但又常不能提供准确的水阻特性数据,在单管系统中应用,尤其是采用两通恒温阀加跨越管的做法时,会发生散热器进流量过小的问题。以前,由于所有钢制散热器在不安全的系统中(开式系统、部分无压炉系统及漏税严重的系统)会出现腐蚀,对采暖系统的水质要求较严,受了很多限制。独立用户由于对自己所在系统的水质了解不够,选用时一定要谨慎。

国家标准《住宅设计规范》有针对性地提到散热器的选择问题。规定“应采用体型紧凑、便于清扫、使用寿命不低于钢管的型式”。关键要针对系统的特性,用其所长,避其所短。

四、散热器能源浪费的分析以及节能措施

(一)散热器过少或布置不合理,影响供暖效果

散热器是将热能传递给采暖空间的装置,散热器过少或布置不合理,热能不能充分散发,同样影响供暖效果,由于铸铁散热器容积较大,所以热普初次加热时间较长。 新型铝合金、钢制散热器及地板辐射采暖方式与热普配合为最佳。

需要注意的是钢制散热器虽然在美观上具有其他产品无法替代的优势,但其致命的缺点就是怕水中有氧气,时间一长,氧化作用会造成暖气内壁的腐蚀而发生渗漏。因此,钢制暖气必须与封闭式锅炉相匹配,因为封闭式锅炉的循环水中没有氧气,也就是所谓的“满水保护”。

(二)散热器装饰罩对传热的影响

现从建筑节能角度分析设散热器装饰罩后无效热损失的增加。铸铁型散热器,背部与冷墙面之间有辐射、对流传热,这部分热量通过外墙直接传到室外,对提升室温无益.故为散热器的无效热损失。由于温差的增加,导致通过外墙向室外散热量的增加,即造成热损失的增加,不利于建筑节能。

参考文献:

[1]王华军、李讯、刘倩.《采暖散热器装饰罩对室内散热影响的CFD分析节能技术》.2003.21(3);

[2]王涌戋.《谈暖气罩对热计量及节能的影响》.山西建筑.2007.5(33);

[3]萧田嵘、牟灵泉、董重成.《民用供暖散热器》清华大学出版社.1996.5。