摘要：散熱器是采暖系統的基本設備，而容水量是散熱器的重要參數，影響采暖系統的節能效果。本文通過計算分析，得出在采暖系統中，應當盡可能采用容水量小的散熱器。
關鍵詞：散熱器 容水量 采暖系統 節能
一、前言
近年來，我國的住宅建設發展迅速，其中較大部分在采暖區，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的基本設備，因此采暖散熱器的施工安裝量巨大。據估計，我國每年生產散熱器10億片，如能節省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，對整個采暖系統的節能具有重要意義。而散熱器的容水量作為采暖散熱器的重要參數，必然對系統采暖效果和節能有重要影響。
二、散熱器的相關參數
散熱器是采暖系統的末端裝置，它將熱媒攜帶的熱量傳遞到房間內，補償房間的熱損失，達到維持房間一定空氣溫度的目的。本文假設每片散熱器容水量為KA1，散熱量為KA2，并設
，如果鍋爐從冷水溫度T1升至供水溫度T2，所需散熱器片數為N：
設散熱器容水量為G2，則
三、容水量對供暖系統的影響
為了簡化分析，本文假設這樣一個區域采暖系統，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中全部散熱器的容水量之和，即可忽略不計。
設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）
系統熱負荷為Q，則
其中，設
HJ為每片散熱器的金屬熱容量，
Hs為每片散熱器的水的熱容量，，，并設
C1為系統載荷系數，
C2為系統熱比容，
則系統熱負荷
其中系統載荷系數C1對采暖系統具有重要意義 , 由此式可見，系統載荷系數C1具有如下物理意義：
1）系統溫升，則載荷增加。
2）系統載荷與散熱器容水量成正比，與散熱器散熱量成反比。
3）系統運行中任何導致容水量增加，散熱量減少的做法都會導致系統載荷的增加。
以下是幾種典型常見散熱器的系統載荷系數
系統類型 容水量 散熱量 重量 系統的熱比容 系統載荷系數 系統溫升時間 鋁合金散熱器系統 0.48kg/柱 131W/柱 0.63 kg/柱 1.48 1.43 0.43 鋼翅片散熱器系統 0.35kg/片 69W/片 1.5 kg/片 1.50 1.60 0.60 鋼管散熱器系統 0.25kg/片 27W/片 0.49 kg/片 1.43 2.10 1.10 大60散熱器系統 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的影響。
1、采暖熱水溫升熱負荷
設采暖熱水溫升熱負荷為Qq，則存在如下關系式
從上式可以看出，在采暖熱負荷相同的情況下，系統溫升熱負荷，取決于散熱器的結構參數和性能參數，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、系統的采暖溫升時間
從上式可以看出，系統的采暖溫升時間與采暖熱負荷無關，僅取決于散熱器的結構參數和性能參數，即每片散熱器的：容水量/散熱量。比值越大，系統溫升時間越長；比值越小，系統溫升時間越短。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、系統能耗
設系統穩定供暖時間為th，每天供暖頻率為f，每天供暖次數為，則系統耗能為
由此可見，在采暖熱負荷相同，供暖次數相同的情況下，系統耗能取決于散熱器的結構參數和性能參數，即每片散熱器的：容水量/散熱量。比值越大，系統耗能越多；比值越小，系統耗能越少。采用容水量小而散熱量大的散熱器，可以減少采暖系統能耗。
以上散熱器容水量對供暖系統的影響，究其原因如下：對整個系統而言，采暖熱負荷是一定的，散熱器的容水量/散熱量的比值大，系統內相對流速減慢，意味著系統循環時間增加，循環量加大，溫升能耗加大，傳遞和輸送熱量慢，因此，系統溫升慢，熱效率低。反之，散熱器的容水量/散熱量的比值小，意味著系統循環時間短，循環量減小，溫升能耗減少，系統內相對流速加快，傳遞和輸送熱量快，因此，系統溫升快，熱效率高。
從供暖方式來看，雖然連續采暖具有室溫波動幅度小、節能和經濟等優點，但在采暖初、末期，綜合考慮鍋爐運行的經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，仍然是采暖行業實際運行的選擇方式。間斷式供暖即在有效的供暖時段內，要保證室內正常溫度。采用該方式供暖時，隨著鍋爐間歇運行規律的變化，供暖系統的供、回水溫度、散熱器散熱量、室內空氣溫度也補丁的發生變化。若此系統中采用容水量/散熱量的比值大的散熱器，從冷態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，節能經濟的效果，這對于實行分區供暖、計量收費的熱用戶以及供暖部門，都能達到經濟運行、節約能耗、提高供暖質量的目的。
四、結論
通過以上的計算分析，在熱水采暖系統中，采用容水量小的散熱器是經濟合理的。但是容水量小的散熱器當停止供暖時，室內溫度下降的也快，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，供暖應該滿足用戶合理用熱需求和節省費用的目的。
所以，在熱水采暖系統中，應當盡可能采用容水量/散熱量的比值小的散熱器，這樣不僅可以達到節能的目的，同時也可以提高供熱質量和效率。
五、參考文獻
1. 賀平等，供熱工程，中國建筑工業出版社。
2. 蕭曰嶸 牟靈泉 董重成,民用供暖散熱器
