一、前言
近年來,我國的住宅建設(shè)發(fā)展迅速,其中較大部分在采暖區(qū),而目前城市供熱方式還是以城市集中供熱為主,采暖暖氣片是采暖系統(tǒng)的基本設(shè)備,因此采暖暖氣片的施工安裝量巨大。據(jù)估計,我國每年生產(chǎn)暖氣片10億片,如能節(jié)省10%,就是一億片,從而大大降低其造價和金屬耗量。因此提高暖氣片的效率,對整個采暖系統(tǒng)的節(jié)能具有重要意義。而暖氣片的容水量作為采暖暖氣片的重要參數(shù),必然對系統(tǒng)采暖效果和節(jié)能有重要影響。
二、暖氣片的相關(guān)參數(shù)
暖氣片是采暖系統(tǒng)的末端裝置,它將熱媒攜帶的熱量傳遞到房間內(nèi),補償房間的熱損失,達到維持房間一定空氣溫度的目的。本文假設(shè)每片暖氣片容水量為KA1,散熱量為KA2,并設(shè),如果鍋爐從冷水溫度T1升至供水溫度T2,所需暖氣片片數(shù)為N:
設(shè)暖氣片容水量為G2,則---
三、容水量對供暖系統(tǒng)的影響
為了簡化分析,本文假設(shè)這樣一個區(qū)域采暖系統(tǒng),它由鍋爐、暖氣片和熱水管道組成,其中鍋爐和管道的容水量之和遠小于系統(tǒng)中全部暖氣片的容水量之和,即可忽略不計。
設(shè)Q1為建筑物采暖熱負荷,Q2為等效暖氣片的存有水的熱量,Q3為等效暖氣片的自身金屬所含的熱量, Q2、Q3分別為
, c為水的熱比容
,為該暖氣片的金屬熱比容
M為等效暖氣片的重量(m為每片暖氣片的重量)
系統(tǒng)熱負荷為Q,則
其中,設(shè)
HJ為每片暖氣片的金屬熱容量,
Hs為每片暖氣片的水的熱容量,,,并設(shè)
C1為系統(tǒng)載荷系數(shù),
C2為系統(tǒng)熱比容,
則系統(tǒng)熱負荷
其中系統(tǒng)載荷系數(shù)C1對采暖系統(tǒng)具有重要意義 , 由此式可見,系統(tǒng)載荷系數(shù)C1具有如下物理意義:
1)系統(tǒng)溫升,則載荷增加。
2)系統(tǒng)載荷與暖氣片容水量成正比,與暖氣片散熱量成反比。
3)系統(tǒng)運行中任何導(dǎo)致容水量增加,散熱量減少的做法都會導(dǎo)致系統(tǒng)載荷的增加。
以下是幾種典型常見暖氣片的系統(tǒng)載荷系數(shù)
基于以上定義,下面從如下幾個方面分析暖氣片容水量對采暖系統(tǒng)的影響。
1、采暖熱水溫升熱負荷
設(shè)采暖熱水溫升熱負荷為Qq,則存在如下關(guān)系式
從上式可以看出,在采暖熱負荷相同的情況下,系統(tǒng)溫升熱負荷,取決于暖氣片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù),即每片暖氣片的:容水量/散熱量。比值越大,溫升熱負荷越大;比值越小,溫升熱負荷越小。
2、系統(tǒng)的采暖溫升時間
從上式可以看出,系統(tǒng)的采暖溫升時間與采暖熱負荷無關(guān),僅取決于暖氣片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù),即每片暖氣片的:容水量/散熱量。比值越大,系統(tǒng)溫升時間越長;比值越小,系統(tǒng)溫升時間越短。采用容水量小而散熱量大的暖氣片,可以減少采暖溫升時間,從而可以提高供熱效率。
3、系統(tǒng)能耗
設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定供暖時間為th,每天供暖頻率為f,每天供暖次數(shù)為,則系統(tǒng)耗能為
由此可見,在采暖熱負荷相同,供暖次數(shù)相同的情況下,系統(tǒng)耗能取決于暖氣片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù),即每片暖氣片的:容水量/散熱量。比值越大,系統(tǒng)耗能越多;比值越小,系統(tǒng)耗能越少。采用容水量小而散熱量大的暖氣片,可以減少采暖系統(tǒng)能耗。
以上北京散熱器廠分析暖氣片容水量對供暖系統(tǒng)的影響,究其原因如下:對整個系統(tǒng)而言,采暖熱負荷是一定的,暖氣片的容水量/散熱量的比值大,系統(tǒng)內(nèi)相對流速減慢,意味著系統(tǒng)循環(huán)時間增加,循環(huán)量加大,溫升能耗加大,傳遞和輸送熱量慢,因此,系統(tǒng)溫升慢,熱效率低。反之,暖氣片的容水量/散熱量的比值小,意味著系統(tǒng)循環(huán)時間短,循環(huán)量減小,溫升能耗減少,系統(tǒng)內(nèi)相對流速加快,傳遞和輸送熱量快,因此,系統(tǒng)溫升快,熱效率高。