一、前言
近年來,我國的住宅建設發展迅速,其中較大部分在采暖區,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的基本設備,因此采暖暖氣片的施工安裝量巨大。據估計,我國每年生產暖氣片10億片,如能節省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,對整個采暖系統的節能具有重要意義。而暖氣片的容水量作為采暖暖氣片的重要參數,必然對系統采暖效果和節能有重要影響。
二、暖氣片的相關參數
暖氣片是采暖系統的末端裝置,它將熱媒攜帶的熱量傳遞到房間內,補償房間的熱損失,達到維持房間一定空氣溫度的目的。本文假設每片暖氣片容水量為KA1,散熱量為KA2,并設,如果鍋爐從冷水溫度T1升至供水溫度T2,所需暖氣片片數為N:
設暖氣片容水量為G2,則---
三、容水量對供暖系統的影響
為了簡化分析,本文假設這樣一個區域采暖系統,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中全部暖氣片的容水量之和,即可忽略不計。
設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)
系統熱負荷為Q,則
其中,設
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
C1為系統載荷系數,
C2為系統熱比容,
則系統熱負荷
其中系統載荷系數C1對采暖系統具有重要意義 , 由此式可見,系統載荷系數C1具有如下物理意義:
1)系統溫升,則載荷增加。
2)系統載荷與暖氣片容水量成正比,與暖氣片散熱量成反比。
3)系統運行中任何導致容水量增加,散熱量減少的做法都會導致系統載荷的增加。
以下是幾種典型常見暖氣片的系統載荷系數
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的影響。
1、采暖熱水溫升熱負荷
設采暖熱水溫升熱負荷為Qq,則存在如下關系式
從上式可以看出,在采暖熱負荷相同的情況下,系統溫升熱負荷,取決于暖氣片的結構參數和性能參數,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、系統的采暖溫升時間
從上式可以看出,系統的采暖溫升時間與采暖熱負荷無關,僅取決于暖氣片的結構參數和性能參數,即每片暖氣片的:容水量/散熱量。比值越大,系統溫升時間越長;比值越小,系統溫升時間越短。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、系統能耗
設系統穩定供暖時間為th,每天供暖頻率為f,每天供暖次數為,則系統耗能為
由此可見,在采暖熱負荷相同,供暖次數相同的情況下,系統耗能取決于暖氣片的結構參數和性能參數,即每片暖氣片的:容水量/散熱量。比值越大,系統耗能越多;比值越小,系統耗能越少。采用容水量小而散熱量大的暖氣片,可以減少采暖系統能耗。
以上北京散熱器廠分析暖氣片容水量對供暖系統的影響,究其原因如下:對整個系統而言,采暖熱負荷是一定的,暖氣片的容水量/散熱量的比值大,系統內相對流速減慢,意味著系統循環時間增加,循環量加大,溫升能耗加大,傳遞和輸送熱量慢,因此,系統溫升慢,熱效率低。反之,暖氣片的容水量/散熱量的比值小,意味著系統循環時間短,循環量減小,溫升能耗減少,系統內相對流速加快,傳遞和輸送熱量快,因此,系統溫升快,熱效率高。