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供热散热器饰品装置对屋内散热制约的新型剖析1随着我国建筑水平的提高，人们居住环境的改善，使得目前家居装饰变得异常火热。根据中国建筑装饰协会的统计数据，我国新建住宅装修率达到了95以上。为了散热器与室内达到统一美观的外观效果，大多数居民都设法去隐蔽或装饰散热器，其中给散热器加装装饰罩是一种比较典型的作法。但实际上加装装饰罩对散热器室内散热的影响很大，尤其装饰罩本身结构及细节处理妥当与否，是影响室内空气流动分布的关键因素。 目前，高性能CFD软件技术在暖通空调领域的应用还是一个薄弱环节1，在采暖散热器研究领域，采用高性能CFD软件进行散热器室内流场分析的研究更不多见。下面本文将采用计算流体动力学CFD的方法，通过商用Pheonics3.3版软件模拟并分析采暖散热器加装装饰罩后，对室内空气流场分布的影响，初步探索其合理结构。 2CFD模型 在房间密封()良好的情况下，采暖散热器的放热过程是一个典型的大空间自然对流换热过程，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，散热器下部和房间内的冷空气则流进补充，并同样被加热和上升，如此循环直至达到热平衡状态。根据自然对流的特点，本文在CFD分析模拟中将采用LVEL湍流模型。 LVEL湍流模型是由英国帝国理工大学CHAM研究院的Spalding等2三人于1993年提出的，并作为商用Pheonics软件所特有的湍流模型之一。其主要思想是，对于类似通道的流动中，假想存在一类似的速度分布，并将无量纲的距壁面的距离y与平行于壁面的无量纲速度u联系起来。再通过对u/y进行微分，得到无量纲的有效粘度v与雷诺数Re之间的数学关系。 LVEL湍流模型之所以得名LVEL，主要是因为计算有效粘度v需要的几个参数。其中，L代表距最近壁面的距离（Thedistancefromthenearestwall），VEL代表局部速度（localvelocity）和层流粘度（laminarviscosity）。 对于u/y，可以用一个差分格式来覆盖整个层流和湍流范围，并用下面的方程（Spalding壁面定律）联系起来，y=u1EeKu-1-Ku-（Ku）2-（Ku）36-（Ku）424（1）其中，K是冯卡门（vonKarman）常数，等于0.417；E是满足Logarithmic定律的常数，等于8.6；方括号内的表达式是幂函数的泰勒（Talyor）展开式的前五项。 无量纲的有效粘度v可由下式得到，v=1KEeKu-1-Ku-（Ku）2-（Ku）36（2） 这意味着，当u非常小时，在靠近壁面处v=1，而当u非常大时，v=Ky.由于Re定义为u和v乘积，因此，流动中每一点的Re可由下式得到，Re=uu1EeKu-1-Ku-（Ku）2-（Ku）36（Ku）424（3） 实验对比结果表明，LVEL模型(是比较适合工程使用的低雷诺数湍流模型，对于在雷诺数处于过渡区的流动问题，具有较好的求解精度。尤其是计算域中有较多壁面或障碍物时，LVEL模型对于粗糙网格下的求解具有较高的可行性、可靠性、经济性和精确性。 3模拟结及分析 本文采用Pheonics3.3版商用软件，对目前两种典型的木质网格装饰罩结构（和），进行了某4（4（3m封闭房间内的空气流动模拟。其中散热器外形尺寸为长1000mm，宽530mm，厚45mm；散热器采用同侧连接，连接管径为25mm，热水上供下回，进水95），回水70）；计算网格划分为矩形网格，网格节点数目为25（20=500个，模拟结果分别见3和4. 实际上，以上两种装饰罩结构都具有一些不合理之处。实验表明，其散热量损失在1530之间。从装饰罩结构的室内空气流场分布可以看出，装饰罩不利于室内空气的自然对流换热，一方面，空气沿散热器表面的路程较短，空气还没有发展到湍流阶段，即从散热器装饰罩上方的木质网格中流出，大大削弱了换热效果。另一方面，由于装饰罩顶部封闭，使得热空气在此处形成了占据一定空间内的静止层，并阻碍了热空气的浮升，使空气流速降低（0.10.2m/s），整体换热效果降低。改造后的装饰罩结构以及其室内空气流场分别如和所示。中将原来的整体木质网格分成了上下两部分，中间由封闭木板连接，辐射面积基本保持不变。改造后，空气浮升沿程长度加长，空气流速也有所增加（0.20.5m/s），热空气由散热器上部流出，使原先的静止热空气层减小，热空气流速增加，散热器的自然对流程度大大增强。 从4装饰罩结构的室内空气流场分布可以看出，装饰罩由于强调保持散热器与室内墙裙装饰边线的协调一致，使得从装饰罩底部进入散热器的空气量大大减少。这样，尽管装饰罩上部有木质网格开孔，但散热器仍然达不到正常的自然对流散热量，也属于不合理设计。改造后的装饰罩结构以及其室内空气流场分别如和所示。改造后的装饰罩底部空气进口面积与原来相比有所增大，从中也可以反映出改造后的室内空气流场比改造前更加均匀，流速高出0.10.15m/s左右，自然对流换热效果也随之增加。 4结论 （1）采暖散热器加装装饰罩后，其辐射、对流传热量比例会发生变化，有时甚至可能出现完全隔绝辐射散热或对流换热的现象，其不利影响是肯定的。而对于那些设计制作错误的装饰罩，散热量的损失就会更大，同时还会使建筑能耗增加，不利于建筑节能。因此，在装饰罩的设计中，要尽可能地避免装饰罩开口过小，百叶通气率很低，开口位置随意设定，不考虑空气对流的顺畅，只开一个通气口等不利于散热的因素。 （2）根据建设部的十五规划，我国即将全面实施供暖按热量计费。为了使用户可以根据自己的需要调节房间温度，散热器将安装热量表和温控阀等必要设备，如果温控阀与散热器一起都安装在封闭的装饰罩内，不仅用户不能任意操作温控阀，而且由于温控阀感温环境的改变，容易使其调节控制失效，造成长期性的热量消耗损失。 （3）无论是从传热学角度，还是从经济学角度来看，采暖散热器加装装饰罩都是弊大于利，尤其是有悖于我国建设部正大力倡导的建筑节能50的远景规划目标。从国外生产采暖散热器的经验来看，国外散热器对产品外观质量和美化的重视程度，决不亚于对散热器热工性能的追求。因此，对于国内散热器而言，要想最终解决装饰罩的问题，生产厂家必须与国际接轨，在注重散热器安全性与经济性的同时，强调散热器的装饰性，从轻、薄、美、新6上下工夫。 阅读上一篇新闻：散热器第二生命:安装质量和售后服务并驾齐驱 阅读下一篇新闻：新型式多盘止动器非恒态散热性能的研讨 |
