散热器测试标准分析论文

摘要：本文着重从测试装置、参数精度、测试工况、散热量修正、标准散热量定义等几方面对国家现行的国家标准与欧洲标准进行了对比。结论指出：对于对流式散热器，在热特性方程中应考虑散热器高度对散热量的影响。

关键词：采暖散热器测试标准GB/T13754-92EN442IBR

1引言

关于采暖散热器的散热量测定方法，国家早在1986年就参照国际标准ISO3147―1975（E）《热交换器――供水或蒸汽主环路的热平衡实验――原理和试验方法》、ISO3148－1975《用空气冷却闭式小室确定辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量的试验方法》、ISO3149－1975《用液体冷却闭式小室确定辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量的试验方法》、ISO3150-1975（E）《辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量计算和结果的表达式》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/T13754－92，于1993年4月1日实施。至今国家一直使用该标准。

欧洲标准《辐射器和对流器》EN442分为3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；第三部分：一致性评价，EN442－3，1997。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、波兰、西班牙、瑞典、英国等18个国家。

IBR是美国锅炉与散热器制造商协会（InstituteofBoilerandRadiatorManufacturers）的简称，于1981年更名为Hydronics协会（HI，HydronicsInstitute），1995年合并于美国燃气具制造商协会（GAMA，theGasApplianceManufacturersAssociation）。

按散热方式和结构型式的不同，IBR标准将散热器区分为辐射散热器（radiator）、光排管（pipecoils）、对流散热器（convector）、翅片管散热器（finnedtube）、基板散热器（baseboard）。IBR标准颁布前，辐射散热器的测试标准为美国国家标准局R174-65，对流散热器为美国商业标准CS140-47，这两个标准现已被撤消，并统一到新的IBR标准中。考虑到散热器的实际状况，标准中还规定允许制造商在其样本中表明的散热量可以比测试得到的标准散热量高至多15%。

2测试要求差异比较

相对国家国家标准欧洲的散热器测试标准EN442在测试数据的准确度要求、稳态条件的判定以及测试小室的尺寸和测试工况上有所差别，总体来看欧洲标准的准确度要求高于国家标准，标准中有具体差异的条款将在下面详细对比给出：

2.1热媒参数测量精度要求

表1流量

温度

压力

电功率

电压

国家标准

0.5%

0.1℃

1%

-

-

欧洲标准

0.5%

0.1K

2kPa

0.1%

0.1%

2.2测试装置和要求

表2闭式小室冷却夹层要求

闭式小室结构尺寸

国家标准

允许使用空气或水循环冷却夹层

（40.2m）（40.2m）（2.80.2m）

欧洲标准

只允许使用水冷夹层

（40.02m）（40.02m）（30.02m）

2.3参数测量精度

基准点的位置确定上都是内部空间中心点垂直轴线上距地面0.75m处，准确到0.1℃；但在附加参考点上国家标准比欧洲标准需多测试中心点垂直轴线上距地面0.5m处的一个参考点。而在闭式小室6个内表面中心点温度的准确度上也有所不同：国家标准：0.2℃；欧洲标准：0.3K。

2.4测试工况要求

2.4.1散热器试件安装

国家标准规定：安装散热器的墙面与散热器最近表面之间距离0.050.005m，散热器底部与地面之间距离0.10－0.12m；欧洲标准规定：安装散热器的墙面与散热器最近表面之间距离0.050.002m，散热器底部与地面之间距离0.110.005m

2.4.2稳态工况的判定

稳态工况下测量参数与平均值的最大偏差表3流量

温度

压力

国家标准

0.2%

0.2℃

0.2%

欧洲标准

0.1%

0.1K

2kPa

表4稳态工况要求保持时间

国家标准

至少六次连续等时间间隔上（总时间不少于1小时）的取值满足上述要求

欧洲标准

至少30分钟内所有参数（不少于12组）偏差小于上述要求（至少7组）

2.4.3测试工况

表5参考温度

工况1

工况2

工况3

国家标准

进出口平均温度

505℃

655℃

803℃

欧洲标准

散热器计算温差

302.5K

502.5K

602.5K

3结果处理差异比较

除上节所列测试要求差异外，欧洲标准EN442与国家标准在实验结果数据处理及标准散热量方面上还存在一些区别。

3.1散热量计算

国家标准中规定的散热器散热量计算公式为：

(1)

式中，Q：散热量，W；Gp：流量，kg/s；h1：进口焓值，J/kg；h2：出口焓值，J/kg。

欧洲标准中在允许采用上述方法的同时，还允许采用电测法计算散热量。在电测法中热媒水经过电加热器加热后通过散热器循环流动。散热器的散热量可以通过电加热器的输入电功率来确定，但要扣除电加热器和管路的热损失，此外水泵的功率也要考虑在内。

(2)

式中，Φme：散热量，W；Pel：电功率，W；：Φme热损失，W。

3.2大气压力修正

考虑到空气压力与标准大气压值p＝101.3kPa的偏差，国家标准和欧洲标准都对测量出来的散热量就空气压力进行了修正具体公式方法如下：

国家标准定义的修正系数为：

(3)

式中：β：辐射散热器为0.3，对流散热器为0.5；p：当地大气压；p0：基准大气压。

上式中，修正系数小于1.01是时可不考虑修正。

欧洲标准定义的修正公式为：

(4)

式中，修正因子fp的计算公式为：

(5)

式中，指数np和Sk都可查表给出，例子可见EN442附录G。

3.3标准散热量

国家标准附录B中规定的标准工况为：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；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℃，对应的计算温差为50℃。

3.4散热器特征方程

国家标准中散热器的散热量表达式为：

(6)

式中，Q：散热量，W；tpj：热媒平均温度，℃；tn：室内温度，℃；tg：进口温度，℃；th：出口温度，℃。

欧洲标准中散热器的散热量表达式为：

(6)

式中，KM、n为特征常数。

对于辐射散热器，散热量与其长度成比例，即Φ=ΦL×L，其特征方程为：

(7)

式中，ΦL：单位长度的散热量，W；H、KT：特征尺寸。

对于对流散热器，考虑散热器高度和流量的影响，其特征方程为：

其中，qm：流量，其它同上。

3.5测试装置校核

欧洲标准EN442中测试装置的校核做出了明确的规定，至少每3个月进行一次重复性测试并定期进行再现性测试来对实验台装置校核。实验测试所获得的重复性标准差S0和再现性标准差SM都应保证在1%。

结语

本文对国内外采暖散热器测试标准进行了简要介绍，着重比较了国家标准与欧洲标准之间的差异。鉴于标准之严谨，一切解释均以标准正本为准。凡属作者理解有误之处，请不吝赐教。

参考文献

1.采暖散热器测定方法欧洲标准与中国国家标准之差异2004-1-6

2.肖曰嵘．关于对流散热器的相关问题．暖通空调，2004，34(1)：29～32

3.欧洲标准《辐射器和对流器》EN442-21996

4.中华人民共和国国家标准《采暖散热器散热量测定方法》GB/T13754-92

5.1996ASHRAEHandbook,HVACSystemsandEquipment,Chapter32