分析暖气片容水量对采暖系统节能效果的计算
一、前言
近年来,我国的住宅建设发展迅速,其中较大部分在采暖区,而目前城市供热方式还是以城市集中供热为主,采暖暖气片是采暖系统的基本设备,因此采暖暖气片的施工安装量巨大。据估计,我国每年生产暖气片10亿片,如能节省10%,就是一亿片,从而大大降低其造价和金属耗量。因此提高暖气片的效率,对整个采暖系统的节能具有重要意义。而暖气片的容水量作为采暖暖气片的重要参数,必然对系统采暖效果和节能有重要影响。

二、暖气片的相关参数
暖气片是采暖系统的末端装置,它将热媒携带的热量传递到房间内,补偿房间的热损失,达到维持房间一定空气温度的目的。本文假设每片暖气片容水量为KA1,散热量为KA2,并设,如果锅炉从冷水温度T1升至供水温度T2,所需暖气片片数为N:
设暖气片容水量为G2,则---
三、容水量对供暖系统的影响
为了简化分析,本文假设这样一个区域采暖系统,它由锅炉、暖气片和热水管道组成,其中锅炉和管道的容水量之和远小于系统中全部暖气片的容水量之和,即可忽略不计。
设Q1为建筑物采暖热负荷,Q2为等效暖气片的存有水的热量,Q3为等效暖气片的自身金属所含的热量, Q2、Q3分别为
, c为水的热比容
,为该暖气片的金属热比容
M为等效暖气片的重量(m为每片暖气片的重量)
系统热负荷为Q,则
其中,设
HJ为每片暖气片的金属热容量,
Hs为每片暖气片的水的热容量,,,并设
C1为系统载荷系数,
C2为系统热比容,
则系统热负荷
其中系统载荷系数C1对采暖系统具有重要意义 , 由此式可见,系统载荷系数C1具有如下物理意义:
1)系统温升,则载荷增加。
2)系统载荷与暖气片容水量成正比,与暖气片散热量成反比。
3)系统运行中任何导致容水量增加,散热量减少的做法都会导致系统载荷的增加。
以下是几种典型常见暖气片的系统载荷系数

基于以上定义,下面从如下几个方面分析暖气片容水量对采暖系统的影响。
1、采暖热水温升热负荷
设采暖热水温升热负荷为Qq,则存在如下关系式
从上式可以看出,在采暖热负荷相同的情况下,系统温升热负荷,取决于暖气片的结构参数和性能参数,即每片暖气片的:容水量/散热量。比值越大,温升热负荷越大;比值越小,温升热负荷越小。

2、系统的采暖温升时间
从上式可以看出,系统的采暖温升时间与采暖热负荷无关,仅取决于暖气片的结构参数和性能参数,即每片暖气片的:容水量/散热量。比值越大,系统温升时间越长;比值越小,系统温升时间越短。采用容水量小而散热量大的暖气片,可以减少采暖温升时间,从而可以提高供热效率。

3、系统能耗
设系统稳定供暖时间为th,每天供暖频率为f,每天供暖次数为,则系统耗能为
由此可见,在采暖热负荷相同,供暖次数相同的情况下,系统耗能取决于暖气片的结构参数和性能参数,即每片暖气片的:容水量/散热量。比值越大,系统耗能越多;比值越小,系统耗能越少。采用容水量小而散热量大的暖气片,可以减少采暖系统能耗。

以上北京散热器厂分析暖气片容水量对供暖系统的影响,究其原因如下:对整个系统而言,采暖热负荷是一定的,暖气片的容水量/散热量的比值大,系统内相对流速减慢,意味着系统循环时间增加,循环量加大,温升能耗加大,传递和输送热量慢,因此,系统温升慢,热效率低。反之,暖气片的容水量/散热量的比值小,意味着系统循环时间短,循环量减小,温升能耗减少,系统内相对流速加快,传递和输送热量快,因此,系统温升快,热效率高。 

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