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采暖散热器测定方法欧洲标准与中国国家标准之差异

发布日期:2013-10-12

  随着我国对外开放和经济建设的不断发展,大量的国外建筑用采暖散热器产品进入中国市场,我们非常必要研究有掌握相关的国际标准,掌握国际标准与我国现行的国家标准的差异,更好的为我国的散热器行业发展服务。
  关于采暖散热器的散热量测定方法,我国早在1986年就参照国际标准ISO3147,3148,3149,3150-1975,制定了部颁标准《采用闭式小室测试采暖散热器的热工性能》JGJ32-86,并于1987年5月1日实施。1992年对该标准重新修订后,上升为国家标准《采暖散热器散热量测定方法》GB/T3754-92,于1993年4月1日实施。多年来,我国一直使用该标准。
  采暖散热器的欧洲标准:《辐射器和对流器》EN442分为两个部分,第一部分,技术说明和要求,EN442-1,1995;第二部分:测试方法和等级评定,EN442-2,1996。与采暖散热器散热量测定方法相关的内容,是在第二部分中提出的,它是1996年7月颁布并于1997年1月实施的。欧洲标准EN442是由欧洲标准化委员会/技术委员会CEN所编制,按照CEN内部条例,以下国家必须执行本标准,这些国家是:澳大利亚、比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、意大利、葆兰、西班牙、瑞典、英国等18个国
家。
  欧洲标准来源于这样的认识,所应用的散热器都是按其散热量来进行贸易的。
  下面就国家标准GB/T13754-92和欧洲标准EN442-2在测定方法和要求方面存在的差异进行分析比较。
  
一、试验装置要求不同
  
  对于采暖散热器散热量的测定,无论国家标准还是欧洲标准都是基于在闭式小室内测量散热器单位时间内散热量的原理。但两个标准,对测试装置的要求是有差异的。
  1.闭式小室的尺寸要求不同
  国家标准:长度4±0.2m   宽度4±0.2m   高度2.8±0.2m
  欧洲标准:长度4±0.02m  宽度4±0.02m   高度3.0±0.02m
  可以看出,闭式小室的长度、宽度的准确度要求及高度的要求 是不同的,从而闭式小室的容积的大小不同,是会对散热器散热量测定产生影响。
  2.对闭式小室温冷却夹层要求不同
  国家标准中小室夹层既可以采用空气冷却,也可以采用水冷却;而欧洲标准只规定对水冷却的要求。并且两个标准对水冷却的小室构造和要求是不同,主要体现在流量和技术要求的差异。目前我国所采用的散热器检测装置均采用空气冷却的方式,不同的冷却方式,对散热器的散热量测定也是有影响的。
  两个标准对闭式小室的气密性都做出了严格规定。
  
二、测试要求不同

  1.稳态条件要求不同
  两个标准都要求散热器的散热量测试过程中,热媒系统和闭式小室的环境达到稳态条件,并在整个测试的全过程加以保
持。
  国家标准的稳态条件:

  热媒系统:

测试参数
与平均值最大差
流量
±2%
温度
±0.2℃
压力
±2%
空气基准点温度
±0.1℃

  国家标准中,稳态条件对小室温壁面温度的稳态条件也做了规定,事实上,小室壁面温度与其准点空气温度是相关的,基准点空气温度稳态条件能够达到,壁面温度的稳态条件也是能够达到的。因此,在此就不列出小室壁面温度的稳态条件要求。

  欧洲标准:

水温度
±0.1℃
水流量
±1%
空气温度
±0.1℃

  从以上稳态条件要求来看,欧洲标准对热媒循环系统的水的温度精度要求为±0.1℃高于国家标准的±0.2℃,同时对水流量的稳定性要求±1%也高于国家标准±2%的要求,对于闭式小室内空气基准点温度精度要求是一样的。

  2.稳态条件所要求的保持时间不同
  我国国家标准中,测试时总时间不少于1h,至少六次连续等时间间隔上取值满足稳态条件,才算达到要求;而欧洲标准要求至少30分钟内得到的12组读数,满足稳态条件要求,就认为达到以了稳态。我国标准要求达到稳态时间长于欧洲标准,数据采集的密度低于欧洲标准。

  3.对温度测量参数的准确度要求基本相同:

国家标准 水流量 温度 空气基准点
国家标准 ±0.5% ±0.1℃ ±0.1℃
欧洲标准   ±0.1℃ ±0.1℃

  国家标准对稳态条件的要求不如欧洲标准高,但对其保持时间比欧洲标准长,数据采集密度也低于欧洲标准要求。这种稳态条件要求不同,数据采集密度和稳态保持时间的不同,是散热器散热量测试过程中产生的随机误差的主要原因,必将对散热器的散热量测试精度产生影响。
  
三、散热器的测试工况不同
  
  1.当热媒为热水时,两个标准都规定了在不变流量下,至少应进行三个工况的测试。但两个标准对三个工况的状态点要求是不同的:
  国家标准:规定了散热器进出口热水平均温度的工况条件,如小室基准点按20℃考虑,则我国经常采用三个工况为:
  计算温差:30±5℃
       45±5℃
       60±3℃
  欧洲标准规定的三个工况为:
  计算温差:30±2.5K
       50±2.5K
       60±2.5K
  由此三个工况的测出的数据,得到散热器的散热量与计算温差的特性关系。由于工况状态点及其要求精度不同,对散热器的特性关系的确定也是有影响的。
  
  2.两个标准所规定的标准工况不同
  为了对不同的散热器进行评估和比较,有必要确定一个唯一的规定值,即标准散热量。与标准散热量相对应的工况,称之为标准工况。我国国标中,特别给出了附录B,说明国内普遍使用的进水温度95℃,回水温度70℃,室内温度18℃时,即计算温差为64.5℃作为标准工况;而欧洲标准时所确定的标准工况为:进水温度75℃,出水温度65℃,室内基准空气温度20℃,所对应的计算温差为50℃。由于两个标准所规定的标准工况不同,所对应的标准散热量有差距是肯定的。因此,不能简单地用标准散热量来说明散热器的热工性能,而一定要说明具体工况条件。
  从标准工况的规定,体现了我国供热系统与欧洲供热系统的运行工况是有差另的,因此不能简单地将欧洲散热器的选型原则搬到中国,而一定要结合我国供热系统的具体情况选择散热器。
  
四、散热器散热量计算时的修正方法不同
  
  散热器的热工性能测试都要求在标准大气压力(101.325Kpa)下进行,当大气压力与标准大气压力有偏差时,在散热器散热量计算时进行修正是必要的。
  国家标准的修正方法:
            
  式中:Q--修正后的散热器散热量,W
     Q--测定的散热器散热量,W
     β--系数,辐射散热器为0.3,对流散热器为0.5;
     P--测试时的平均大气压力
     P0--标准大气压力101.6kpa
  对于我国不同地区,修正系数也是不同的,以对流散热器为例列下表如下:

修正系数α值
夏季
冬季
北京
1.006
0.995
哈尔滨
1.014
1.006
长春
1.018
1.010
青岛
1.005
0.995

  上表中所采用的大气压力数据取自《空气调节设计手册》历年最冷、最热三个月平均大气压力的平均值。按照国标规定,修正系数小于1.01时可法考虑修正,但大于1.01时,则需进行修正。对于对流散热器,当大气压力超出99.298Kpa~103.352 Kpa范围时,对于辐射散热器,当大气压力超出97.947 Kpa~104.702 Kpa范围时,修正系数将会超过1.01,应对所测散热器的散热量进行修正。
  欧洲标准的修正方法,即:
            
             
  Sk,np是针对各种不同散热器型式的系数和指数。欧洲标准特别细致地给出了各种不同型式,不同高度散热器的系数和指数。
  以常用的两种散热器进行计算,假定测定时大气压力为98Kpa,比较其差别:
  对于立式组装式散热器(辐射散热器)厚度≤ 110mm 高度≥400mm

  大气压力修正系数:

国家标准
欧洲标准
1.0098
1.0118

  对于带罩的对流散热器(对流散热器),

  大气压力修正系数:

国家标准
欧洲标准
1.016
1.030

同此可见,大气压力对散热器的散热量的影响,两个标准是不同的,对于辐射散热器影响小一些,对于对流散热器影响较大。
  
五、其他
  
  1.测定小室内空气相对湿度是必要的
  测定小室内空气相对湿度,保证小室内表面温度是高于小室内空气的露点温度,小室结露时不应进行测量,国标中这一规定是必要的,因为这种现象直接影响到散热器散热量的测定,这一测量参数欧洲标准没有要求,是有所欠缺的。
  2.欧洲标准中提出了实验台的定期鉴定,以保证实验台的连接一致性,及定期进行重复性实验,实验值应在1%允许偏差以内等措施来保证实验结果准确性,是值得我们借鉴的。
  

参考资料

  [1].中华人民共和国国家标准《采暖散热器散热量测定方法》GB/T 13754-92
  [2] 欧洲标准《辐射器和对流器》EN442-2 1996
  [3] 《空气调节设计手册》中国建筑出版社

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