摘要：散熱器是采暖系統(tǒng)的基本設(shè)備，而容水量是散熱器的重要參數(shù)，影響采暖系統(tǒng)的節(jié)能效果。本文通過計算分析，得出在采暖系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)盡可能采用容水量小的散熱器。

關(guān)鍵詞：散熱器 容水量 采暖系統(tǒng) 節(jié)能

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，采暖散熱器是采暖系統(tǒng)的基本設(shè)備，因此采暖散熱器的施工安裝量巨大。據(jù)估計，我國每年生產(chǎn)散熱器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。因此提高散熱器的效率，對整個采暖系統(tǒng)的節(jié)能具有重要意義。而散熱器的容水量作為采暖散熱器的重要參數(shù)，必然對系統(tǒng)采暖效果和節(jié)能有重要影響。

二、散熱器的相關(guān)參數(shù)

散熱器是采暖系統(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)每片散熱器容水量為K_A1，散熱量為K_A2，并設(shè)，如果鍋爐從冷水溫度T₁升至供水溫度T₂，所需散熱器片數(shù)為N：

設(shè)散熱器容水量為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、散熱器和熱水管道組成，其中鍋爐和管道的容水量之和遠小于系統(tǒng)中全部散熱器的容水量之和，即可忽略不計。

設(shè)Q₁為建筑物采暖熱負荷，Q₂為等效散熱器的存有水的熱量，Q₃為等效散熱器的自身金屬所含的熱量， Q₂、Q₃分別為

， c為水的熱比容

，為該散熱器的金屬熱比容

M為等效散熱器的重量（m為每片散熱器的重量）

系統(tǒng)熱負荷為Q，則

其中，設(shè)

H_J為每片散熱器的金屬熱容量，

H_s為每片散熱器的水的熱容量，，，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)載荷與散熱器容水量成正比，與散熱器散熱量成反比。

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散熱器的系統(tǒng)載荷系數(shù)

系統(tǒng)類型 容水量 散熱量 重量 系統(tǒng)的熱比容 系統(tǒng)載荷系數(shù) 系統(tǒng)溫升時間 鋁合金散熱器系統(tǒng) 0.48kg/柱 131W/柱 0.63 kg/柱 1.48 1.43 0.43 鋼翅片散熱器系統(tǒng) 0.35kg/片 69W/片 1.5 kg/片 1.50 1.60 0.60 鋼管散熱器系統(tǒng) 0.25kg/片 27W/片 0.49 kg/片 1.43 2.10 1.10 大60散熱器系統(tǒng) 8kg/片 465W/片 26 kg/片 1.54 3.11 2.11

基于以上定義，下面從如下幾個方面分析散熱器容水量對采暖系統(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Q_q，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，取決于散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)，即每片散熱器的：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)，僅取決于散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)，即每片散熱器的：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散熱器，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t_h，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)耗能取決于散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)，即每片散熱器的：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散熱器，可以減少采暖系統(tǒng)能耗。

以上散熱器容水量對供暖系統(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，散熱器的容水量/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，散熱器的容水量/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。

從供暖方式來看，雖然連續(xù)采暖具有室溫波動幅度小、節(jié)能和經(jīng)濟等優(yōu)點，但在采暖初、末期，綜合考慮鍋爐運行的經(jīng)濟性以及室溫允許的波動范圍，在室外溫度高于某一值后，仍要采取間歇運行方式。所以目前廣泛采用的間斷式供暖方式，仍然是采暖行業(yè)實際運行的選擇方式。間斷式供暖即在有效的供暖時段內(nèi)，要保證室內(nèi)正常溫度。采用該方式供暖時，隨著鍋爐間歇運行規(guī)律的變化，供暖系統(tǒng)的供、回水溫度、散熱器散熱量、室內(nèi)空氣溫度也補丁的發(fā)生變化。若此系統(tǒng)中采用容水量/散熱量的比值大的散熱器，從冷態(tài)啟動到工作溫度所需運行時間長，熱負荷大，能耗也大。因此，對采用容水量大的散熱器來說，將造成嚴重的能源浪費。而容水量小的散熱器可以充分滿足即開即熱，節(jié)能經(jīng)濟的效果，這對于實行分區(qū)供暖、計量收費的熱用戶以及供暖部門，都能達到經(jīng)濟運行、節(jié)約能耗、提高供暖質(zhì)量的目的。

四、結(jié)論

通過以上的計算分析，在熱水采暖系統(tǒng)中，采用容水量小的散熱器是經(jīng)濟合理的。但是容水量小的散熱器當(dāng)停止供暖時，室內(nèi)溫度下降的也快，即熱得快涼的也快，這是因為在上述供熱參數(shù)不變的條件下，熱媒中的焓值是一定的，散熱器中容水量大，所含的熱量也大，當(dāng)停止供暖時，室溫下降的也慢；反之亦然。但是，在正常采暖過程中，供暖應(yīng)該滿足用戶合理用熱需求和節(jié)省費用的目的。

所以，在熱水采暖系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)盡可能采用容水量/散熱量的比值小的散熱器，這樣不僅可以達到節(jié)能的目的，同時也可以提高供熱質(zhì)量和效率。

五、參考文獻

1. 賀平等，供熱工程，中國建筑工業(yè)出版社。

2. 蕭曰嶸 牟靈泉 董重成,民用供暖散熱器