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如何提高散热器供暖的舒适性?

发布日期:2018-11-16   浏览次数:1572

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   散热器是一种主要通过对流加热空气方式散热的末端,而地暖是一种主要以热辐射方式散热的末端。散热器的散热包括对流散热和辐射散热,其中对流散热是通过散热器表面加热与之接触的空气,当空气温度升高后密度降低使其上浮,而这时下部冷空气补充进来形成对流循环,从而提高房间内的空气温度。另外,散热器的表面也是通过热辐射将热量散发到房间中,而且不同类型的散热器之间的比例也不同,但通常对流散热量大于辐射散热量。
 
  散热量与水温的关系
 
  当散热器出厂后其散热特性已经确定,使用中的实际散热量由其工况决定。通常可以用一个和散热器平均水温与房间空气温度差值成指数关系的函数进行表示:
 
  Q=a(Δt)n,其中Q为散热器散热量,a是常数,与散热器本身特性有关,Δt是平均温差,指散热器平均水温减去房间室温,Δt=(tg-th)/2,n是指数,与散热器本身特性相关。
 
  从函数可以看出散热量与平均温差不是线性关系,并且不同的指数特性其散热量的变化也不一样。下图是几种不同幂指数下散热器的散热量指数图。
  图中横坐标是平均温差,纵坐标是实际散热量,不同颜色的曲线代表不同幂指数的散热曲线;幂指数越高散热量与温差关系越显著;地暖可以看作幂指数为1的散热器。
 
  从图中可以看出,当散热器出厂以后,散热量只与Δt有关,而Δt是平均水温与室温的温差,当进水温度不变,改变流量,可以降低回水温度,从而降低Δt和散热量,因此可以在进水温度不变的情况下通过调整散热器流量来调节散热量。
 
  散热量与流量的关系
 
  下图是散热量与流量之间的关系,横坐标是实际流量与额定流量之比,纵坐标是实际散热量与标准散热量之比。
  从图中可以看出,散热量与流量相关,但是对流量的要求宽容度很高,当流量增加1倍的时候散热量只增加10%,而流量降低到一半的时候散热量还有80%;另外,可以看出有效控制散热量的流量范围在10%~50%之间,对应实际流量可能每小时只有十几公斤甚至几十公斤;流量超过额定值能够增加的散热量是非常有限的,采用散热器供暖做好系统平衡是关键,否则多占流量的房间不会很热,但流量严重不足的房间温度会大幅度降低。
 
  散热器正常工作需要多少流量
 
  散热器工作需要的流量是由房间需热量决定的,可以根据以下公式估算出流量:q=Q/Δt/1.163。
 
  其中,q为需要的流量,单位是L/h;Q为散热量,单位是W;Δt为温差,单位是℃。
 
  目前符合国家65%节能标准的建筑能耗只有20W/㎡~30W/㎡左右,实际供暖需要40W/㎡~50W/㎡,一间20㎡的房间需热量不超过1kW,按供水温度60℃、回水温度45℃、温差15℃计算,该房间散热器需要流量为:1000/15/1.163=57㎏/h。其实散热器需要的流量都不大,最大的也只有200㎏/h左右,正常情况下,一台24kW的壁挂炉供水量约为800㎏/h~900㎏/h,如果流量分配合理可以带10~20组散热器,并且不需要另外加水泵。
 
  散热器供暖的温度控制方式
 
  目前,常用的散热器室温控制方式有三种:手动温控阀方式、散热器恒温阀方式、温控器方式。
 
  手动温控阀是通过调节散热器流量进行室温控制的,并不能直接控制室温,但这种方式具有成本低、简单可靠、工作稳定、系统工况稳定等优点,仍有广泛的应用,特别是在集中供热环境下的应用更加普遍。
 
  其中,温控阀是通过流量调节室温的,必须通过调节获得适合散热器工作的流量,但目前大多数手动温控阀并没有针对散热器工况进行设计,导致流量过大或者难以调节,还有散热器失衡问题比较普遍,增加了很多售后麻烦。为此博容研发了虎牢关调节型温控阀,可以轻松将每组散热器流量控制到适合的几十公斤,利于多组散热器平衡,基本可实现异程并联方式十组散热器免调试控制。
 
  散热器恒温阀是一种可以自动调节流量、保持房间温度在设定值内的装置,由恒温控制器、流量调节阀组成,其中恒温控制器核心部件是温包,温包可以感应周围环境的温度变化,并将温度变化转换成阀头位移,带动调节阀阀芯动作,进而调节供暖系统水量来改变散热器的散热量;当实际室温低于设定室温时则自动开大流量,反之则关小流量,以保持室温在设定值内。
  采用散热器恒温阀可以直接设置室温,以及根据环境温度自动调节流量,从理论上来说无论是舒适性还是节能性都优于手动阀,但需要注意恒温阀发挥作用的前提是散热末端实际提供的热量能够满足房间需求,并且通过降低散热量来维持室温稳定,但无法提高散热量。当散热器恒温阀用于集中供热时,由于现在供水温度较低,导致散热器采暖用户家里的室温不足,这时恒温阀并不起作用,甚至可能由于阻力较大导致进一步恶化使用效果。
  壁挂炉做热源时供水温度可以保障,但恒温阀会根据室温自动调节流量,当室温接近设定值后流量自动降低,因此整个供暖系统是变流量特性。壁挂炉可能因为流量过低导致工作失常,反而影响到正常使用,因此设计系统方案时需要考虑上述因素。
 
  温控器的分户温控方式
 
  各组散热器流量调整平衡后,通过一个可以放置在房间中检测室温的温控器控制壁挂炉,可设定不同时间、不同温度,或者自动启停,这种方式可使各组散热器流量不进行调节,避免破坏壁挂炉流量平衡,同时可以控制房间温度,是相对简单并且稳定可靠的方式。但是由于温控器只能检测所在房间温度,因此需要对散热器进行平衡调节,让各个房间温度均匀。此外,这种方式只能整体控制采暖启停,不能对各个房间进行单独控制。
 
  温控器的分室温控方式
 
  采用自动分水器,房间温控器通过控制分水器上的电热执行器控制房间温度,但这种方式通常是开关型调节而非流量型调节,室温波动较大,同时对热源流量的影响也较大,如果不采取相应措施可能会影响壁挂炉的正常工作。
  当壁挂炉带散热器时,如果末端不是一直保持工作状态,而是部分房间使用,或者配恒温阀或分室温控系统时,整个系统流量变动较大,建议增加蓄能水箱或者通过压差旁通等方式保证壁挂炉最小工作流量,避免系统工作失常。
 
  散热器供暖的连接方式
 
  散热器供暖常见的四种连接方式:双管异程并联、同程并联、章鱼式连接、单管串联方式。
  双管异程并联方式
 
  双管异程并联方式布管比较节省管材,是目前应用最广泛的连接方式,特别是明装散热器一般都采用这种方式。
  双管异程并联方式最容易出现的问题是前后散热器的流量失衡问题,比如部分房间不热,特别是主管采用铝塑管的明装,由于铝塑管连接管件本身的缩径问题,导致局部阻力增大,致使后面流量不够。解决这个问题需要通过温控阀进行系统平衡调节,目前国内很多产品的调节特性都不好,系统平衡调试困难,或者调节完成后用户在使用的过程中开启或者关闭某些房间阀门,又容易造成系统失衡,从而造成大量的调试售后工作。建议采用进口带有流量预设功能的恒温阀,或者虎牢关这种根据散热器流量特性研发的温控阀,可以起到双管并联免调试的效果。
 
  同程并联连接方式
 
  为了降低双管异程连接的前后失衡问题,增加了一根连接到回水末端的管道就构成同程并联方式,让每组散热器的管道长度接近,避免严重失衡。
  值得注意的是,同程并联并不能代替温控阀的流量控制作用,采用同程方式减少了管道不同阻力的影响,但是不同房间的散热器需要不同热量,流量也不一样,因此仍需要通过温控阀进行流量控制。
 
  散热器章鱼式连接方式
 
  通过分水器连接每组散热器的方式称为章鱼式连接,优点是可以做到水利平衡,当每组散热器开关时对其他房间影响较少;缺点是费管道,成本相对较高,另外对于老房改造来说施工比较困难。
  章鱼式连接有以下几种控温方式:第一种是手动控温方式,各组散热器流量通过分集水器直接调节或者通过安装在散热器上的手动温控阀调节,与前面讲的手动温控阀控制一样;第二种是恒温阀控温方式,分集水器不进行流量调节控制,各组散热器上安装散热器恒温阀,通过恒温阀进行流量平衡调节;第三种是分室温控方式,章鱼式连接可以通过安装在每个房间的温控器控制分集水器上的电热驱动器,实现房间温度的可编程控制,提高舒适性及节能效果。
 
  单管串联方式
 
  单管串联方式其实是一种早就应该被淘汰的连接方式,也是目前规范不允许采用的方式,但是目前部分地区还在使用,这种方式除了安装成本低一些,没有任何好处:房间不能单独调整;只要一个房间需要供暖就必须全部开启;越靠前的房间温度越高,越靠后的房间温度越低,舒适性、节能性上都不可取。
  水中气体和杂质对供暖舒适性的影响
 
  想要做好散热器供暖,除了要解决系统流量平衡问题外,气体和杂质也是影响舒适性的重要因素:当管道或散热器中有气体存在时会造成管道气堵或散热器和不热,严重影响散热器的使用寿命;水中的杂质会造成温控阀或者管道堵塞,影响供暖舒适度。
  杂质和气体问题不仅仅存在于集中供暖中,壁挂炉供暖同样存在,因此无论何种供暖都应该重视这两个问题。目前解决散热器气体和杂质问题比较好的方式是安装微泡排气除污器,具有阻力小、排气效果好、除污能力强的优点,无论是集中供热还是壁挂炉散热器供暖都推荐安装。
  散热器布置方式对舒适度的影响
 
  人体感受到的温暖除了空气的温度,还有周遭环境的影响,房间里散热器的布置有利于形成室内均匀的温度场,一般安装在窗户下面或者附近,消除窗户本身低温造成的不适感,可以有效提高舒适性。
 
  散热器和地暖的配合
 
  散热器和地暖各有自己的优缺点,可以将两者结合起来使用,比如客厅采用地板供暖,卧室可以采用散热器供暖和地板供暖结合,未必非此即彼,如此才能给客户更好的体验。
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