供暖系統(tǒng)散熱面積偏大及其影響

1、PAGE PAGE 7刊于建筑設(shè)備1988年1期供暖系統(tǒng)散熱面積偏大及其影響北京市建筑設(shè)計院張錫虎一、值得重重視的一一種普遍遍現(xiàn)象供暖系統(tǒng)中中散熱面面積偏大大，是較較為普遍遍的現(xiàn)象象。北京京地區(qū)室室外采暖暖計算溫溫度為-9，在此此條件下下供暖系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計水溫溫為：供供水95，回水水70。根據(jù)據(jù)多年以以來運行行經(jīng)驗，當當室外溫溫度到達達-9時，保保證室內(nèi)內(nèi)溫度18，小區(qū)區(qū)集中鍋鍋爐房的的實際運運行參數(shù)數(shù)一般只只要7055，只相當于于設(shè)計供供熱量的的70。這并非非水溫燒燒不上去去，而是是沒有必必要。北北京市建建筑設(shè)計計院內(nèi)的的城市熱熱網(wǎng)的熱熱交換站站，在嚴嚴寒期間間，內(nèi)部部供暖系系統(tǒng)的運運行水溫

2、溫最高為為6555，6萬多平平方米的的供暖建筑筑，室溫溫大部分分可以達達到1820，只相當于于設(shè)計供供熱量的的60。多年年以來所所實行的的“低溫連連續(xù)供暖暖”，住戶戶很舒適適，也取取得了明明顯的節(jié)節(jié)能效益益。但是是，從另另一角度度看，也也說明了了散熱器器的利用用效率是是較低的的。散熱面積偏偏大，除除了浪費費金屬、提提高建筑筑造價之之外，對對于供暖暖系統(tǒng)本本身的均均勻性，是是有利還還是不利利？需要要加以分分析。五層及以上上的建筑筑物，大大多采用用單管順順序式供供暖系統(tǒng)統(tǒng)。北京市市建筑設(shè)設(shè)計院曾曾于19881年冬季季，結(jié)合對對高層建建筑供暖暖系統(tǒng)熱熱工性能能的調(diào)查查，測定和和分析了了單管順順序式供

3、供暖系統(tǒng)統(tǒng)在垂直直方向的的室溫狀狀況，發(fā)發(fā)現(xiàn)了如如下規(guī)律律：室溫溫隨水流流動方向向遞減，上游室溫溫高、下下游室溫溫低。上上行下給給式系統(tǒng)統(tǒng)上層室室溫高、底底層室溫溫低。下下行上給給式系統(tǒng)統(tǒng)則相反反，底層室溫溫高、上上層室溫溫低。其其偏差的的幅度，在在流量正正常、系系統(tǒng)和運運行沒有有特殊缺缺陷的情情況下，一一般為4左右。在在有不保保溫的干干管在室室內(nèi)通過過的房間間，則還還要比相相鄰的上上下層房房間高12甚至更更多。由由于單管管順序式式供暖系系統(tǒng)房間間的個別別調(diào)節(jié)手手段還不不夠有效效，勢必必有一部部分房間間過熱，既既不舒適適，又浪浪費能源源。單管管順序式式供暖系系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)垂直方方向溫度度偏差的的規(guī)

4、律，廣廣大住戶戶似乎也深深有所感感。單管順序式式系統(tǒng)沿垂直方方向溫度度偏差的的主要原原因，實實際上是是由于供供暖系統(tǒng)統(tǒng)中散熱熱面積偏偏大所造造成的。具具體的說說，是由由于水在在流動過過程中的的實際冷冷卻程度度同計算算溫降條條件的差差異。差差異越大大，垂直直溫度偏偏差越大大。因此此，散熱熱面積偏偏大這種種表面上上看來似似乎是提提高設(shè)計計安全度度的因素素，卻起起到了使使室溫均均勻性變變差的相相反效果果。二、散熱面面積偏大大對垂直直溫度偏偏差的定定量分析析在單管順序序式供暖暖系統(tǒng)中中，當各各層散熱熱面積均均勻增大大的情況況下，造造成水流流方向的的室溫偏偏差，可可作以下下定量分分析。設(shè)k、f為為散熱器

5、器的傳熱熱系數(shù)和和面積，K、F為房間間圍護結(jié)結(jié)構(gòu)的傳傳熱系數(shù)數(shù)和面積積。則散散熱器放放熱和房房間熱損損失的一一般熱平平衡方程程，可以以表達為為下式： （1）或： （2）在既定條件件下，（kf）/（KF）為常常數(shù)，可可用C來表示示。如忽忽略水溫溫對散熱熱器傳熱熱系數(shù)k的影響響，式（2）經(jīng)移移項，可可得室溫溫隨水溫溫變化的的一般關(guān)關(guān)系式為為： （3）以六層系統(tǒng)統(tǒng)為例，且且近似認認為各層層的熱量量相等，沿垂直方向兩端房間的C值可根據(jù)式（2）求出： （4） （5）當流量不變變，散熱熱面積如如增大了了A倍，立立管總溫溫降也會會相應(yīng)增增大A倍。這這樣，上上下游散散熱器的的平均水水溫變化化為： （6） （7

6、）以散熱面積積的不同同增大倍倍數(shù)A值代入入式（6）和式式（7），可可求得上上、下游游房間散散熱器的的平均水水溫如表表1：表1 不不同增大大倍數(shù)A值對應(yīng)應(yīng)的上、下下游散熱熱器的平平均水溫溫A=1.33A=1.44A=1.55上游散熱器器平均水水溫92.392.191.9下游散熱器器平均水水溫65.262.960.6由于散熱面面積的增增大，使使設(shè)計條條件下的的C值也相相應(yīng)增大大A倍，式（3）應(yīng)修修正為： （8）將表1中的的散熱器器平均水水溫代入入式（8），可可得上、下下游房間間的室溫溫及垂直直溫差如如表2。表2 不不同增大大倍數(shù)A值對應(yīng)應(yīng)的上、下下游房間間室溫及及垂直溫溫差A=1.33A=1.44

7、A=1.55上游房間室室溫23.324.926.4下游房間室室溫20.220.620.8垂直溫差3.14.35.6從以上近似似分析可可見，散熱面面積均勻勻增大3050，足足以引起起35的垂直溫溫差。這這與實際際運行情情況的測測定結(jié)果果是一致致的。三、引起散散熱面積積增大的的主要因因素供暖系統(tǒng)中中散熱面面積的偏大，有有主觀上上愿意把把設(shè)計做做得偏安安全一些些的原因因，例如如：圍護護結(jié)構(gòu)熱熱損失計計算各項項參數(shù)取取值對不利因因素考慮慮過多，而而對有利利因素忽忽略不計計。但是是，更多多的是由由于現(xiàn)行行計算方方法不夠完善善以及系系統(tǒng)應(yīng)變變性較差差所形成成。在單管順序序式系統(tǒng)統(tǒng)溫降計計算中，一一般忽略略

8、了以下下兩個實實際情況況：第一，管道道散熱造造成的溫溫降；第二，選擇擇散熱器器的規(guī)格格進位使使散熱面面積增大大造成的的額外溫溫降。在理論計算算時所忽忽略的以以上兩點點，實際際上有較較大的影影響。第一，管道道散熱。一一個（3m左右開開間）南南向標準準房間的的計算熱熱負荷約約為4005000kcaal/hh，而長長度3m、DN115管道平平均散熱熱量為1566kcaal/hh，要占占房間計計算熱負負荷的35。一一個（3m左右開開間）北北向標準準房間的的計算熱熱負荷約約為80010000kccal/h，而長長度3m、DN220管道平平均散熱熱量為1966kcaal/hh，要占占房間計計算熱負負荷的2

9、2。第二，散熱熱器的規(guī)規(guī)格進位位。以四四柱813鑄鐵散散熱器為為例，取取每片散散熱量的的1/3計，約約可占南南向房間間計算熱熱負荷的的10，占占北向房房間計算算熱負荷荷的5。以上兩項相相加，如如看作散散熱面積積的均勻勻增大，則則南向約約增大45，北北向約增增大27。在在實際運運行情況況的測定定中，發(fā)發(fā)現(xiàn)南向向的垂直直溫差大大于北向向，管道道較多的的單雙管管系統(tǒng)的的垂直溫溫差大于于單管系系統(tǒng)，也也說明了了上述影影響。四、ISOO標準臺臺測定結(jié)結(jié)果直接接引用于于工程計計算的后后果新編的實實用供暖暖通風設(shè)設(shè)計手冊冊已經(jīng)經(jīng)出版發(fā)發(fā)行，其其中所給給出的各各種散熱熱器的散散熱量數(shù)數(shù)值，均均采用了了ISO標

10、準臺臺測定結(jié)結(jié)果。以以四柱813鑄鐵散散熱器為為例，在在標準工工況（計計算溫差差64.5）下給給定的每每片散熱熱量為1422W，比老老手冊給給定的散散熱量1400kcaal/hh少13，比比中國建建筑科學學研究院院19665年的實實測資料料少16。對對于四柱813鑄鐵散散熱器，北北京地區(qū)區(qū)使用廣廣泛，從從未發(fā)現(xiàn)現(xiàn)由于散散熱量不不足造成成的問題題，如按按新編手手冊計算算，無疑疑均使散散熱面積積進一步步偏大。其他各種型型式的散散熱器也也相類似似，據(jù)廠廠家和有有關(guān)科研研設(shè)計單單位論證證，ISO標準臺臺測得的的散熱量量數(shù)據(jù)，均均比散熱熱器在工工程條件件下的實實際散熱熱量為低低。其相相差幅度度約為103

11、0。鑒于上述情情況，有有必要在在ISO標準臺臺測試的的基礎(chǔ)上上，另行行修正為為工程實實際條件件下的可可靠數(shù)據(jù)據(jù)。這不不僅對于于建筑造造價和金金屬消耗耗量有相相當影響響，更重重要的是是對于系系統(tǒng)的均均勻性也也會造成成較大影影響。 五、節(jié)能能設(shè)計標標準實實施以后后的一些些新問題題國家行業(yè)標標準JGJJ26-86民民用建筑筑節(jié)能設(shè)設(shè)計標準準（采暖暖居住建建筑部分分），已頒布布試行。根根據(jù)標標準要要求，19990年的目目標是在在1988019881年的基基礎(chǔ)上，使使建筑能能耗降低低30，其其中建筑筑耗熱量量降低20，采采暖系統(tǒng)統(tǒng)效率提提高10。建筑耗熱量量這個基基數(shù)按照照標準準的要要求降低低以后，供暖系統(tǒng)以往存在的那些使散熱面積偏大的因素，如果不變甚至進一步加大，均會使增大比例上升。例如：原來南向房間管道散熱因素使散熱面積增大35，由于房間保溫改善使計算熱負荷降為80，則散熱面積增大比例將增為43.8。此外，為了了降低目目前普遍遍存在的的供暖系系統(tǒng)循環(huán)環(huán)水泵偏偏大造成成的過量量電力消消耗，標標準對對循環(huán)水水泵的功功率作了了限制。過過去，由由于散熱熱面積偏偏大而導導致的垂垂直失調(diào)調(diào)，許多多情況下下為系統(tǒng)統(tǒng)的大流流量所掩掩蓋。對對水泵功功率限制制以后，實實際上將將對系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)