國外散熱器測試標(biāo)準(zhǔn)與我國國家標(biāo)準(zhǔn)比較

摘要：本文著重從測試裝置、參數(shù)精度、測試工況、散熱量修正、標(biāo)準(zhǔn)散熱量定義等幾方面對國家現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比。結(jié)論指出：對于對流式散熱器，在熱特性方程中應(yīng)考慮散熱器高度對散熱量的影響。

關(guān)鍵詞：采暖散熱器測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T13754-92EN442IBR

1引言

關(guān)于采暖散熱器的散熱量測定方法，國家早在1986年就參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3147―1975《熱交換器――供水或蒸汽主環(huán)路的熱平衡實(shí)驗(yàn)――原理和試驗(yàn)方法》、ISO3148－1975《用空氣冷卻閉式小室確定輻射散熱器、對流散熱器和類似設(shè)備散熱量的試驗(yàn)方法》、ISO3149－1975《用液體冷卻閉式小室確定輻射散熱器、對流散熱器和類似設(shè)備散熱量的試驗(yàn)方法》、ISO3150-1975《輻射散熱器、對流散熱器和類似設(shè)備散熱量計(jì)算和結(jié)果的表達(dá)式》制定了部頒標(biāo)準(zhǔn)《采用閉式小室測試采暖散熱器的熱工性能》JGJ32-86，并于1987年5月1日實(shí)施。1992年對該標(biāo)準(zhǔn)重新修訂后，上升為國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖散熱器散熱量測定方法》GB/T13754－92，于1993年4月1日實(shí)施。至今國家一直使用該標(biāo)準(zhǔn)。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)《輻射器和對流器》EN442分為3個(gè)部分，第一部分，技術(shù)說明和要求，EN442－1，1995；第二部分：測試方法和等級(jí)評(píng)定，EN442－2，1996；第三部分：一致性評(píng)價(jià)，EN442－3，1997。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN442是由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)/技術(shù)委員會(huì)CEN所編制，按照CEN內(nèi)部條例，以下國家必須執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)，這些國家是：澳大利亞、比利時(shí)、丹麥、芬蘭、法國、德國、意大利、波蘭、西班牙、瑞典、英國等18個(gè)國家。

IBR是美國鍋爐與散熱器制造商協(xié)會(huì)的簡稱，于1981年更名為Hydronics協(xié)會(huì)，1995年合并于美國燃?xì)饩咧圃焐虆f(xié)會(huì)。

按散熱方式和結(jié)構(gòu)型式的不同，IBR標(biāo)準(zhǔn)將散熱器區(qū)分為輻射散熱器、光排管、對流散熱器、翅片管散熱器、基板散熱器。IBR標(biāo)準(zhǔn)頒布前，輻射散熱器的測試標(biāo)準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)局R174-65，對流散熱器為美國商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CS140-47，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已被撤消，并統(tǒng)一到新的IBR標(biāo)準(zhǔn)中?？紤]到散熱器的實(shí)際狀況，標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定允許制造商在其樣本中表明的散熱量可以比測試得到的標(biāo)準(zhǔn)散熱量高至多15%。

2測試要求差異比較

相對國家國家標(biāo)準(zhǔn)歐洲的散熱器測試標(biāo)準(zhǔn)EN442在測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求、穩(wěn)態(tài)條件的判定以及測試小室的尺寸和測試工況上有所差別，總體來看歐洲標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求高于國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中有具體差異的條款將在下面詳細(xì)對比給出

熱媒參數(shù)測量精度要求表1

流量

溫度

壓力

電功率

電壓

國家標(biāo)準(zhǔn)

%

℃

1%

-

-

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

%

2kPa

%

%

測試裝置和要求表2

閉式小室冷卻夾層要求

閉式小室結(jié)構(gòu)尺寸

國家標(biāo)準(zhǔn)

允許使用空氣或水循環(huán)冷卻夾層

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

只允許使用水冷夾層

參數(shù)測量精度

基準(zhǔn)點(diǎn)的位置確定上都是內(nèi)部空間中心點(diǎn)垂直軸線上距地面處，準(zhǔn)確到℃；但在附加參考點(diǎn)上國家標(biāo)準(zhǔn)比歐洲標(biāo)準(zhǔn)需多測試中心點(diǎn)垂直軸線上距地面處的一個(gè)參考點(diǎn)。而在閉式小室6個(gè)內(nèi)表面中心點(diǎn)溫度的準(zhǔn)確度上也有所不同：國家標(biāo)準(zhǔn)：℃；歐洲標(biāo)準(zhǔn)：。

測試工況要求

散熱器試件安裝

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：安裝散熱器的墻面與散熱器最近表面之間距離m，散熱器底部與地面之間距離－m；歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：安裝散熱器的墻面與散熱器最近表面之間距離m，散熱器底部與地面之間距離m

穩(wěn)態(tài)工況的判定穩(wěn)態(tài)工況下測量參數(shù)與平均值的最大偏差表3

流量

溫度

壓力

國家標(biāo)準(zhǔn)

%

℃

%

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

%

2kPa表4

穩(wěn)態(tài)工況要求保持時(shí)間

國家標(biāo)準(zhǔn)

至少六次連續(xù)等時(shí)間間隔上的取值滿足上述要求

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

至少30分鐘內(nèi)所有參數(shù)偏差小于上述要求

測試工況表5

參考溫度

工況1

工況2

工況3

國家標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)出口平均溫度

505℃

655℃

803℃

歐洲標(biāo)準(zhǔn)

散熱器計(jì)算溫差

3結(jié)果處理差異比較

除上節(jié)所列測試要求差異外，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN442與國家標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)處理及標(biāo)準(zhǔn)散熱量方面上還存在一些區(qū)別。

散熱量計(jì)算

國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的散熱器散熱量計(jì)算公式為

(1)

式中，Q：散熱量，W；Gp：流量，kg/s；h1：進(jìn)口焓值，J/kg；h2：出口焓值，J/kg。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)中在允許采用上述方法的同時(shí)，還允許采用電測法計(jì)算散熱量。在電測法中熱媒水經(jīng)過電加熱器加熱后通過散熱器循環(huán)流動(dòng)。散熱器的散熱量可以通過電加熱器的輸入電功率來確定，但要扣除電加熱器和管路的熱損失，此外水泵的功率也要考慮在內(nèi)。

(2)

式中，Φme：散熱量，W；Pel：電功率，W；：Φme熱損失，W。

大氣壓力修正

考慮到空氣壓力與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值p＝的偏差，國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)都對測量出來的散熱量就空氣壓力進(jìn)行了修正具體公式方法

國家標(biāo)準(zhǔn)定義的修正系數(shù)為

(3)

式中：β：輻射散熱器為，對流散熱器為；p：當(dāng)?shù)卮髿鈮?；p0：基準(zhǔn)大氣壓。

上式中，修正系數(shù)小于是時(shí)可不考慮修正。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)定義的修正公式為

(4)

式中，修正因子fp的計(jì)算公式為

(5)

式中，指數(shù)np和Sk都可查表給出，例子可見EN442附錄G。

標(biāo)準(zhǔn)散熱量

國家標(biāo)準(zhǔn)附錄B中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工況為：進(jìn)水溫度95℃，回水溫度70℃，室內(nèi)溫度18℃時(shí)，即計(jì)算溫差為℃作為標(biāo)準(zhǔn)工況；歐洲標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所確定的標(biāo)準(zhǔn)工況為：進(jìn)水溫度75℃，出水溫度65℃，室內(nèi)基準(zhǔn)空氣溫度20℃，對應(yīng)的計(jì)算溫差為50℃。

散熱器特征方程

國家標(biāo)準(zhǔn)中散熱器的散熱量表達(dá)式為

(6)

式中，Q：散熱量，W；tpj：熱媒平均溫度，℃；tn：室內(nèi)溫度，℃；tg：進(jìn)口溫度，℃；th：出口溫度，℃。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)中散熱器的散熱量表達(dá)式為

(6)

式中，KM、n為特征常數(shù)。

對于輻射散熱器，散熱量與其長度成比例，即Φ=ΦL×L，其特征方程為

(7)

式中，ΦL：單位長度的散熱量，W；H、KT：特征尺寸。

對于對流散熱器，考慮散熱器高度和流量的影響，其特征方程為

其中，qm：流量，其它同上。

測試裝置校核

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN442中測試裝置的校核做出了明確的規(guī)定，至少每3個(gè)月進(jìn)行一次重復(fù)性測試并定期進(jìn)行再現(xiàn)性測試來對實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置校核。實(shí)驗(yàn)測試所獲得的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差S0和再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差SM都應(yīng)保證在1%。

結(jié)語

本文對國內(nèi)外采暖散熱器測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了簡要介紹，著重比較了國家標(biāo)準(zhǔn)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。鑒于標(biāo)準(zhǔn)之嚴(yán)謹(jǐn)，一切解釋均以標(biāo)準(zhǔn)正本為準(zhǔn)。凡屬作者理解有誤之處，請不吝賜教。

參考文獻(xiàn)

1.采暖散熱器測定方法歐洲標(biāo)準(zhǔn)與中國國家標(biāo)準(zhǔn)之差異http:///2004-1-6

2.肖曰嶸．關(guān)于對流散熱器的相關(guān)問題．暖通空調(diào)，2004，34