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暖气罩对室内温度及计量供热的影响
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内容提示：暖气罩是用来围护散热器的一种装饰，其合理做法和细部处理对采暖效果影响较大。本文分析了散热器的热工特性，给出了散热器的热工特性方程，论述了加设暖气罩后对散热器散热以及计量供热的影响。提出了合理的暖气罩设置方式对能源节约的积极意义。
0 引言
在家居装修美化中，为保证居室的整体和谐，对散热器装暖气罩的做法己十分普遍。暖气罩是将暖气散热片包装的设施，是用来围护散热器的一种装饰，要求散热片散热性能正常、罩体遇热不变形，外表美观，便于检查维修暖气片。其合理做法和细部处理对采暖效果影响较大。所以.暖气罩的制作必须符合散热器放热的规律和特点。（参考《建筑中文网》）
1散热器的热力工况分析
1.1散热设备类型
散热设备向房间的散热过程主要包括三种形式：供热系统的热媒通过散热器的壁面以对流传热方式向房间散热，这种散热设备称为对流散热器，各种以绕(串)片管为散热元件的带外罩散热器均属于此类；供热系统的热媒通过散热器的壁面以辐射和对流的方式向室内散热，这种散热设备称为辐射散热器，如铸铁或钢(铝)制板型、柱型、管型、扁管型，柱翼型和闭式串片型散热器等；散热设备向房间送入高于室温的空气，直接向房间供热，这种系统称为热风供暖系统。本文重点论述对流散热器。
1.2散热器散热效果
其效果取决于对流运动的强弱，既取决于散热元件表面的温度对空气驱动力的大小，又取决于散热元件外部结构影响空气流动阻力的大小。所以当供暖热水温度较低(如供暖过渡季节)时，其散热能力的下降要比辐射器显著，这种衰减是其热工特性的正常表现，因此设计选用时应该予以考虑。
1.3散热器的热工特性
根据传热学原理，散热器的放热过程是自然对流换热.靠近散热器外表面的空气由于接触受热，使其密度变小而产生浮升力，热空气上升，散热器下部和旁边的冷空气则流进补充并同样被加热和上升。可见.热空气浮升的快慢主要取决于被加热的程度，散热器传给空气的热量越多，则冷热空气间的密度差就越大，自然对流换热过程也就越强烈。散热器自然对流换热主要取决于以下几点：
(1)散热器外表面与室内空气之间的温度差△t，我们知道.对流换热基本计算式为：
Q＝αF(tb—tn)＝αF△t
式中Q为换热量；α为换热系数；tb为散热器的外表面温度；tn 为室内空气温度；△t为散热器外表面与室内空气之温度差；F为散热器的外表面面积.显然，△t越大，所传递的热量就越多，使靠近外表面的热空气与远离外表面的冷空气之间的密度差愈大，因而自然对流就愈强烈，自然对流换热也就愈强烈。
(2)散热器外表面面积F的大小从上述对流换热基本计算式可以看出，在其它条件相同时，散热器外表面传给空气的热量Q与它的面积F成正比。自然对流正是依靠这些热量而发生的，所以传热面积F的大小对自然对流的强弱也有很大的影响，其外表面积越大，自然对流换热就越强。
(3)空气沿散热器外表面自然对流过程分为三个阶段，即层流阶段，过渡阶段，紊流阶段.在层流阶段热量主要靠流体层与层之间的导热作用传递.因此，换热系数。比较低，空气温升不大，流速也小.进入第二个阶段，空气连续受到散热器外表面的加热，温度提高很多，浮升力越来越大，流速不断增加.层流底层的厚度随流速进一步增加而减薄，使得层流底层的热阻逐渐减少.所以在这一阶段α是逐渐增加的。当空气上升的速度增加到某个临界值时，流动完全变为紊流，换热系数。达到最大值。这三种状态不仅取决于温差的大小，而且与空气沿散热器外表面流动路程的长短也有很大关系。路程很短，还没有发展为过渡阶段或紊流阶段时被加热的空气就离开了散热器的外表面，此时仅层流阶段起作用，换热量较小；如流过路程较长，层流阶段和过渡阶段在整个散热器外表面只占很小部分，它们对整个换热过程的影响很小，主要是紊流阶段起作用，相对来说，换热量较大。【1】
(4)放热的方向 放热的方向即热流的方向。自然对流运动靠受热流体的浮升而实现，如果在热流的上方受到人为地阻挡，就不利于自然对流换热。从上述散热器的换热过程及其特点可以看出，散热器加罩必须符合散热器的放热过程，同时还要保证被加热的空气在采暖房间正常对流循环，否则就会影响散热器的散热量。
2 加暖气罩后对散热器散热的影响
对于辐射器，加装暖气罩后，其辐射-对流传热量比例发生变化，甚至可能完全隔绝辐射散热，其不利于散热的影响是显而易见的，而那些设计错误的暖气罩，其散热量的折减就会更大，常见错误有暖气罩的开口过小，百叶通气率低，开口随意而定，不考虑空气对流的顺畅，只开一个通气口等等。
对于对流器，加装暖气罩也应谨慎。原因是(1)对流器的外罩已经做好，加装暖气罩会增加流动阻力，导致对流散热量的减少。(2)利用现场加工的暖气罩取代原有的外罩，若无专业技术指导，将由于外罩与散热元件配合关系的改变，影响对流器的散热能力。
3 加暖气罩后对计量供热的影响
为了实现室内温度控制和分户热量计量，集中供热系统中设置有相应的热量计量仪表以及一系列的温度，压力，流量控制设备。采用热计量后，用户可以根据需要通过调节热媒流量来控制散热器散热量，以改变室内温度。而暖气罩的增添势必会对热计量产生一定的影响，特别是家居装修用暖气罩极不规范，根据欧洲国家的测试数据暖气罩对散热器散热量的影响将达到30%。由散热器的热力特性分析，当散热器类型尺寸及连接方式一定时，散热器的散热量可以表示成计算温差的函数。即散热器特性方程为：
Q=KF△t ＝cG(tg-th)
Q为散热器散热量（W）；G为散热器流量（Kg/h）；tg为散热器供水温度（℃）；th为散热器回水温度（℃）；tn为建筑物室内温度（℃）；c为热水质量比热 C =4187J/KG·℃。其中△t =（tg-th）/In(tg-tn)-In(th-tn)为对数平均温差。散热器散热量对供回水温度的变化是敏感的而对流量的变化则是随着流量的增加而减小【2】。对于给定编制条件的某型号散热器，可以得到25℃温差下该型号散热量与流量的关系，见表1
编制条件：标准负荷1687W，散热器特性系数A＝6.614，B＝1.334 室内温度为18℃
表125℃温差下散热量与流量关系
| 相对流量% | 供回水温度95℃/70℃温差25℃ | ||
| 流量kg /h | 散热量 W | 相对散热量 | |
| 10 | 5.8 | 490 | 29 |
| 30 | 17.4 | 1074 | 64 |
| 50 | 20.9 | 1364 | 81 |
| 70 | 40.6 | 1533 | 91 |
| 100 | 58 | 1687 | 100 |
| 120 | 69.6 | 1754 | 104 |
注：改变流量时供水温度保持不变，回水温度及温差相应变化。【3】
如果温控阀与散热器一起安装在封闭的暖气罩中，将使温控阀的感温环境高于设定数值，温控阀的感温元件所接触到的热环境将不再是室内环境而成为暖气罩内热环境。如表1，假设加装暖气罩所引起的热损失为67W，忽略其他影响因素，则提供1678W的标准热量必须付出1754W的热量及120%的相对流量。这就意味着为得到舒适的室温，采暖用户将不得不相应调高暖气罩内温控阀的设定温度，并且为多余的热量损失付出经济代价。此外暖气罩的加装会使热分配表如（蒸发式热分配表）工作失效，并且给散热器的检修代来诸多不便。
5.暖气罩合理的设置
在家居装修中，为保证室内的整体和谐，对散热器装暖气罩的做法己十分普遍。根据有关分析资料，装暖气罩后，有8%-30%以上的热散发不出来，因而加暖气罩的住户将多消费热，其取暖费就高。因此合理的暖气罩设置具有积极的意义。美国人W.H.开利曾经指出：
从散热量的观点出发，带有格栅的进气口，其净空面积至少应该等于空气通过散热元件时的净空面积，而无格栅的进气口要超出这个面积的25%。对于出气口则不应该小于空气通过散热元件时净空面积的0.9倍，不大于这个面积的1.3倍。
暖气罩出气口方向的设计是实际应用中影响较大的问题；出气口向上虽然有利于散热，但是这种设计，不仅容易使散热元件积尘，而且长期使用会使热空气携带各种微粒污染出气口壁面，同时气口向上不利于人们活动空间舒适状况的改善，所以从卫生和健康角度考虑出气口应前置。【4】
6 结论
总之，采暖散热器加罩是建筑装饰设计的一个组成部分。就建筑装饰而言，暖气罩不单纯是用来满足建筑本身的需要，更重要的是用来满足人们的生活需要和环境质量(主要是室温)的要求，所以在设计和施工中应注意两者之间的配合，缺一不可。暖气罩的做法若不妥当，将直接影响散热器的散热效果，降低了室内温度，还浪费了大量的热量。所以，暖气罩在节约能源中的作用不能忽视。
参考文献：
【1】康太泉. 暖气罩做法对采暖室温的影响，节能，1997(8)-38-40
【2】李建兴，涂光备.散热器调节特性分析，暖通空调，2001,31(5).-83-85
【3】涂光备. 供热计量技术，中国建筑工业出版社，2003，4
【4】萧日嵘. 民用供暖散热器，清华大学出版社,1996,7
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200511/1299.htm
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