采暖散热器散热量测定方法.doc

ICS 9114010P 46蝠亘中华人民共和国国家标准GBT 1 3754-2008代替GBT 13754199Z采暖散热器散热量测定方法Test methods of thermal output of heating radiators2008-1 1_04发布2009-060 1实施宰瞀鬻鬻瓣訾矬瞥鐾发布中国国家标准化管理委员会仅1”GBT 13754-2008目次前言 ···1范围 · 12规范性引用文件 · 13术语和定义 ·· ·· 14符号与单位 · 35测试样品的选择 · 36测试系统配置和测试方法 47测试报告 · 9 附录A(资料性附录) 水冷却小室构造 ·· 0 附录B(资料性附录) 称重法测试装置原理图 4GBT 13754-2008刚吾 本标准代替GBT 13754-1992采暖散热器散热量测定方法。本标准与GBT 13754-1992相比主要技术内容变化如下：检测对象扩展到整个散热器类，特征公式中引入特征尺寸和流量；规定各个检测实验室应配置自己的标准散热器；与原标准相比，对检测过程的稳态条件做了更严格的规定；增加了金属热强度术语及计算方法。本标准附录A、附录B为资料性附录。 本标准由中华人民共和国住房和城乡建设部提出。 本标准由全国采暖通风空调及净化设备标准化技术委员会归口。 本标准负责起草单位：中国建筑科学研究院。 本标准参加起草单位：哈尔滨工业大学、清华大学、中国建筑金属结构协会采暖散热器委员会、中国计量科学研究院、国家空调设备质量监督检验中心、国家建筑材料工业建筑五金水暖产品质量监督检验 测试中心、河南省建筑科学研究院、国家散热器产品质量监督检测中心、天津市产品质量监督检测技术 研究院、辽宁省水暖器材产品质量监督检验站、河北圣春散热器股份有限公司、北京佛罗伦萨散热器有 限公司、北京三叶散热器厂、山东高密中亚暖通设备有限公司、德国凯美有限公司、北新集团建材股份有 限公司住宅部品事业部、上海努奥罗散热器有限公司、北京森德散热器有限公司、天津马丁康华不锈钢 制品有限公司、瑞特格散热器(天津)有限公司、天津市华琛散热器有限公司、宁波宁兴金海水暖器材有 限公司和中国建筑材料检验认证中心。本标准主要起草人：路宾、李忠、董重成、狄洪发、宋为民、邱萍、史红卫、栾景阳、王力光、许仕君、 侯柏岩、崔可忠、杨德元、江琳、杨华杰、武晓斌、文会通、陈国华、郭占庚、唐广志、张尧舜、宋岩、郑祥元、 王新民、冯爱荣。本标准于1992年首次发布。GBT 13754-2008采暖散热器散热量测定方法1范围本标准规定了采暖散热器(以下简称散热器)散热量测定的术语与定义、符号与单位、测试对象的选 择、测试原理、测试装置布置、测试方法和测试报告内容。本标准适用于热媒为水(热媒温度低于当地大气压力下水的沸点温度)，由远程热源提供热量的散 热器的标准散热量的测定；测试散热器的散热量不应小于700 W，且对于每立方米小室体积散热量不大 干87W。热媒为水(热媒温度超过当地大气压力下水的沸点温度)或蒸汽时，散热器散热量可参照本标准进 行测定。本标准不适用于自带热源散热器。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件t其最新版本适用于本标准。GBT 16803采暖、通风、空调、净化设备术语3术语和定义GBT 16803确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31自带热源散热器independent heating appliances热源与散热元件集成在一起的散热器。32组装式散热器sectional heating radiators生产和销售时都以同样形式的待组装单元出现，并可将这些单元组装成一个整体。主要以辐射散 热器为主。33标准散热器master radiator各检测实验室规定的用于验证测试装置重复性的散热器。该散热器应不易变形和腐蚀，热性能 稳定。34湿换热面wet heating surface；primary heating surface散热器中总是与热媒(水或蒸汽)相接触的换热表面，也称一次换热面。35干换热面dry heating surface；secondary heating surface散热器中仅与空气相接触的换热表面(例如：从湿散热面延伸出来的肋片)，也称二次换热面。36散热器类type of heating radiators具有类似构造、当高度或长度变化时，散热器的横断面保持不变，或在不影响热媒侧的情况下，散热1GBT 13754-2008 器干换热面仅有一个特征尺寸(如板式散热器对流片的高度)发生系统性的变化、至少包含三种以上散热器型号的一类散热器。37基准点空气温度reference air temperature测试小室中心垂线上距地075 m处测量到的空气温度。38过余温度excess temperature样品进出水平均温度与基准点空气温度的差值。39标准大气压力standard air pressure定义为101325 kPa(1013 25 bar)。310标准测试工况standard test conditions基准点空气温度为18，小室大气压力为标准大气压力；辐射散热器进口水温为95，出口水温 为70；对流散热器进口水温为8875，出口水温为7625的测试工况，简称标准工况。311标准过余温度standard excess temperature标准测试工况下的过余温度，该温度为645 K。312金属热强度thermal output per weight per temperature difference of radiator散热器在标准测试工况下，每单位过余温度下单位质量金属的散热量，单位为w(kg·K)。313水的质量流量water mass flow rate单位时间内流过散热器的水的质量。314标准质量流量standard water mass flow rate在标准测试工况下水的质量流量。315标准散热量standard thermal output在标准测试工况下的散热器散热量。316特征公式characteristic equation在水流量一定时，散热量作为过余温度的函数表达式。该特征公式为一个具有特征指数的幂函数。317标准特征公式standard characteristic equation在标准水流量下有效，且在标准过余温度645 K下的标准散热量可以根据公式得到的特征公式。318某散热器类的特征公式regression equation of a type作为某一特征尺寸的函数，可以给出某散热器类所包含的所有型号的标准散热量和特征指数的公 式。该特征公式在确定散热量时为一幂函数，其特征指数为特征尺寸的线性函数。319测量仪器的重复性repeatability-of a measuring instrument 在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。2GBT 1 3754-20084符号与单位本标准使用参数的符号及单位见表1。 表1测试所用符号、参数和单位序号参数符号单位1散热量 Qw2标准散热量 Q。w3热力学温度 TK4温度5进口水温 fl6出口水温 27进出口温差 “一如 K8平均水温 fm 9基准点空气温度tf10 过余温度 TK11 比焙矗Jkg12 进口比焓 hlJkg13 出口比焙 h2 Jkg14 水的质量流量G。 kgs15 标准质量流量G珊 kgs16 相对偏差 D。17 特征尺寸 H18 热阻 R(m2·K)W19 采样时长20金属热强度 q W(kg·K)5测试样品的选择51 当散热器长度相同、高度变化时散热器类测试样品的选择51散热器测试样品的长度宜为05 m15rt。对组装式散热器，其组装单元的数量宜为10且散 热器长度不应小于05 m。同一散热器类中的不同测试样品应具有相同长度。512当散热器高度变化范围小于l rfl时，测试样品高度应分别选取所属类中高度最大值、高度最小值和高度中间值，所选的高度中间值应大于等于且最接近于式(1)表示的高度均值。H。一半式中：H。高度均值，m； H高度最大值，1Tl； H高度最小值，m。513当散热器高度变化范围大于1 m且小于等于25 m时，被测样品高度应分别选取所属类中高 度最大值、高度最小值和两个高度中间值，这两个高度中间值应分别最接近于式(2)和式(3)表示的高度 中间值。H一塾譬生GBT 13754-2008H。一H一1-F一2H=：式中：H。第一个高度中间值，“； H。第二个高度中间值，m。514 当该散热器类中所有散热器的高度均低于300 mm时，被测样品高度应选择所属类中高度最大 值和高度最小值。515当散热器高度范围大于25 lTl时，不宜以散热器类作为测试对象。52除高度外的其他特征尺寸变化时散热器类测试样品的选择 所选择的测试样品应具有相同高度，且其特征尺寸分别为该散热器类中相关特征尺寸的最小值、中间值和最大值，中间值宜按512规定确定。53测试样品的提交和核对531对第一次申请测试的散热器类或型号，宜同时向测试实验室提交测试样品和产品图纸。产品图 纸应由委托方提供。532产品图纸宜包含以下内容：a) 图纸上应显示对散热量有影响的所有尺寸和特征，包括焊接和装配的详细方法；b)图纸上应注明散热器的材料种类，干换热面或湿换热面材料的名义厚度、公差以及涂层类型。533测试实验室根据相关产品标准对样品的外形尺寸进行核对后方可进行散热量测定。6测试系统配置和测试方法61测试目的 利用本标准规定的测试方法，获得散热器标准特征公式，确定散热器的标准散热量。62仪器设备621测试装置 测试装置示意图如图1所示。1安装被测散热器的闭式小室；2小室六个壁面外的循环空气或水夹层；3冷却夹层内循环空气或水夹层循环处理装置；4检测和控制的仪表及设备；5供给被测试散热器能量的热媒循环系统；6测试样品。图1测试装置示意图4GBT 1 3754-2008622闭式小室的要求6221小室内部的净尺寸应为：长度：(4土02)“；宽度：(4士02)m；高度：(28士02)m。6222小室在测试过程中均应保持气密且小室内壁面不应结露。6223小室的内表面应涂非金属亚光涂料，其发射率不应小于09。6224小室采用空气冷却时，其构造应符合下列要求：a)小室周围应设夹层，夹层内应维持稳定的温度环境；b) 小室的四壁、门、屋顶和地面的热阻偏差应小于20； c)小室门应直接对着夹层外门。夹层外门必须气密，并宜具有和夹层墙相同的热阻； d)夹层外围护层的墙、屋顶和地面总热阻应不小于173 m2。KW。 夹层内由可控温的送回风系统形成的循环空气，使小室的六个面得到均匀冷却。夹层的宽度不得小于03 122，宜为05 m；夹层内冷却空气的平均流速宜为01 ms05 ms。6225小室采用水冷却时，其构造应符合下列要求： a)冷却水的循环方式应使小室表面温度均匀； b)安装被测散热器的墙壁内表面，应在整个宽度离地面125 m的高度内贴以保温板。保温板的厚度宜为6 mm，其热阻应为(o05土o005)In”KW。板的外表面涂非金属亚光涂料；c)冷却水的总流量不应少于6 000 kgh，每面墙夹层内的水流量应可分别控制；d)小室构造可参照附录A规定建造。623小室内的参数测量6231空气温度测点62311在小室的中心轴线上温度测点的布置及其测量误差应符合下列规定：a)基准点空气温度，距地075 m，测量误差应为±o1；b)其他点温度：距地005 m、o50 m、150 m及距顶面005 m共4点，测量误差应为士o2。62312在每条距两面相邻墙10 m处的垂直线上，离地面075 122、I50 m高的两点(共八点)宜 设置温度测点，测量误差应为士02。6232小室内表面温度测点 a)六个内表面的中心点，测量误差应为土02； b)安装被测散热器的墙壁内表面与地面垂直的中心线上，距地面030 121的点，测量误差应为士02。6233其他参数的测量 a)小室内空气的相对湿度，测量误差应为±5； b)采用空气冷却时夹层内的空气温度，测量误差应为士05；c)采用水冷却时冷却系统人口处的水温，测量误差应为士02；d)大气压力，测量误差应为±01 kPa。624热媒循环系统参数的测量6241应测量散热器进1：3和出口的水温，或测量其中一处水温及散热器进出口的热水温差。6242水的质量流量宜采用称重法测量，其测试装置参见附录B。当采用其他方法测量水流量时， 该方法应能用称重法验证，且其测量精度不应低于称重法。6243热媒参数的测量应满足以下要求： a)流量，测量误差应为土05； b)温度，测量误差应为土01。625标准散热器 为验证测试装置测试结果是否在本标准规定的范围内，各检测实验室应至少规定一组辐射散热器和一组对流散热器作为本实验室标准散热器。5GBT 13754-2008626测试装置的验证6261 任何散热量的测试都应具有符合本标准要求的试验环境和条件。6262检测实验室验收时应使用自己的标准散热器组进行散热量测试，连续五次测试结果的相对偏 差不应超过2。6263实验室至少每六个月应使用自己的标准散热器组进行散热量测试。测试结果与实验室初始 时连续五次测试结果的相对偏差不应超过2。63散热量测试试验准备631无特殊要求时，被测散热器应按以下标准条件安装： a)散热器应与安装位置所在的壁面平行，并对称于该壁面的中心线； b)散热器安装位置所在的壁面与距其最近的散热器表面之间的距离应为(005±0005)m； c)散热器底部应与小室地面平行，其底部与小室底部的间距应为(011士001)m；d)散热器与支管的连接采用同侧上进下出，并应有一定的坡度； e)支撑及固定散热器的构件不应影响散热器的散热量； f)应保证在水系统中不发生气堵。632如果委托方的技术文件或标准连接件与以上任一标准安装条件不同，散热器应按委托方的规定 安装，相关安装元件由委托方提供。633实验室应在测试报告中给出散热器的安装条件，委托方也应在其技术文件中给出同样的说明。64测试方法641原理散热器的散热量通过测量流过散热器的热媒质量流量(称重法)和散热器进出口的焓差来确定。642测量和计算6421总则本标准通过确定散热器散热量和过余温度的相关值，建立散热器的标准特征公式。6422称重法散热器散热量应按式(4)、式(5)计算：QG。(1一h2)(4) G。一，"r (5)式中： Q测试样品散热量，W； G。通过散热器的水的质量流量，kgs；h-，h2散热器进出口比焓，Jkg，根据测量到的散热器进出口温度t。和t：，通过查100 kPa压力下的水的物性参数表得到该比焓； m集水容器中水的质量，kg； r集水容器收集水的采样时长，s。6423大气压力修正当测试小室大气压力与标准大气压力p一1013 kPa有偏离时，应按式(6)计算散热量：QQ。×口 (6)式中：e测试样品散热量，W；Q。根据相应测量值计算得出的散热量，w；a标准大气压力条件下的散热量修正系数。a一1+fl(PoP)PoGBT 1 3754-2008式中：p一系数，辐射散热器为03，对流散热器为05；p测试小室的平均大气压力，kPa；P。标准大气压力，1013 kPa。643特征公式的确定6431测试工况特征公式的确定至少要过余温度分别为32 K-E3 K、47 K±3 K和645 K±1 K这三个工况测试 的基础上进行。在确定特征公式的过程中，除应遵循6432规定的稳态条件外，不同工况间基准点空气温度的变 化不应超过1 K。不同工况间的水的质量流量应相同，与平均值的相对偏差不超过±1。该流量应符合以下要求：a)过余温度为645 K士1 K；b)对辐射散热器，散热器进出口温差为25 K±1 K；对对流散热器，散热器进出口温差为125 K土1 K。6432稳态条件64321 应通过自控系统对相关参数进行定时监测。当在至少30 min内得到的所有读数(至少12组)与平均值的最大偏差小于下列范围时，可以认为达到稳态条件：a)热媒循环系统的稳态条件如下：测试参数 与平均值的最大偏差流量±1温度±01b)测试装置环境的稳态条件如下：测试参数 与平均值的最大偏差 各壁面中心温度±03 安装散热器墙壁内表面温度±05基准点温度 ±0164322在测试过程中热媒循环系统和测试装置环境都应保持稳态条件。6433测试时间及记录 为了便于数据处理以及数据的安全纪录和存放，所有测量过程都可以采用电子文件记录。 在确定热媒管路和测试装置在某一状态下已达到稳定要求后，在等时间间隔上连续进行十二次测试，其总时间不得小于05 h。要求测量的热媒和小室的数据，包括温度、流量应予记录。 在证实记录值符合所要求的偏差范围内之后(包括稳态条件)便可采用平均值来确定散热器的特征公式。65测量仪器的准确度与不确定度651质量6511采用称重法称重时，称量装置在称量称水容器中水的质量时每10 kg测量误差不应大于2 g。6512散热器质量应采用不应低于三级的台秤称量得到。652 时间用来测量收集水的时间计时器的测量误差不应大于001 s，该计时器与一个开关系统以及在称水 容器和集水罐之间切换的一个出水装置联动。每次称量收集水的时间不应少于60 s。653温度6531温度测量应遵照相关的国家标准和规程。6532水温应在被测散热器与水系统的连结点处直接测量。如不可能在该处测量时，则测温点与散7GB$1 3754-2008热器进(出)口之间的距离不得大于03 m。应对这段管道严格保温，并在计算散热量时减去这部分散 热量。保温层应延伸到测温点之外03 m以上。6533温度传感器所检测到的温度应能代表水流平均温度。6534水流温度测量的扩展不确定度不应大于005 K，进出口温差和过余温度测量的扩展不确定 度不应大于01 K。6535空气温度测量点应做防热辐射屏蔽。654测量仪器的校准 测量主要参数仪器的校准应溯源到国家基准。66测试结果表达661测试对象为单个散热器型号的时散热器标准特征公式 对单个散热器型号，测试得到的标准特征公式表示见式(8)：QKM·1、(8)式中：Q一一散热器散热量，w；T过余温度，K；K。，n 针对该散热器型号的常数，通过最小二乘法求得。662测试对象为某散热器类时散热器类的特征公式6621散热器类的特征公式表示如式(9)：QKT-H6·Tcowl“(9)式中：Q一散热器散热量，W；T过余温度，K；H特征尺寸，m； C。+C，H特征尺寸H的线性函数，通过最小二乘法求得；Kt。6一针对该散热器类的常数，通过最小二乘法求得。6622变流量下某散热器类的特征公式 对流散热器宜进行变流量工况测试。对流散热器类的特征公式表示为式(10)：QKt·H6·G三7-<c0托· (10)式中：Q一一散热器散热量，W；T过余温度，K；6。通过散热器的水的质量流量，kgs；H一一特征尺寸，m；C。+c。H特征尺寸H的线性函数，通过最小二乘法求得；K，b，c针对该散热器类的常数，通过最小二乘法求得。辐射散热器可根据委托方要求确定是否进行变流量工况测试。663散热器的标准散热量可以通过该型号的标准特征公式或所属散热器类的特征公式计算得到。664散热器金属热强度应按式(11)确定：q一赢n(11)式中：q一散热器金属热强度，W(kg·K)；Q。散热器标准散热量，W；8GBT 1 3754-2008T5标准过余温度，T。一645 K；p一散热器未充水时的质量，妇。7测试报告71测试实验室应根据本标准规定的测试程序和计算方法出具测试报告。72测试报告中应包括以下内容： a)每个被测样品或散热器类的标准特征公式； b)每个被测样品的标准散热量； c)每个被测样品的金属热强度； d)样品安装中的任何非标准做法； e)能反映被测散热器构造、形状、主要尺寸及特点的照片或简图； f)不符合本标准规定的测试项目及原因；g) 注明被测散热器片数组合长度、重量、制造材料、表面涂料、外形尺寸、连接方式、接管尺寸及 安装情况。被测散热器散热量修约时应保留一位小数，特征公式中的指数和系数应保留四位小数，温度应保留 一位小数。GBT 137542008附录A (资料性附录) 水冷却小室构造A1测试小室构造 测试小室应有水冷夹层，小室内表面应采用薄钢板做成且表面光滑。水冷夹层如图A1和图A2所示，构成如下： a)钢制夹层，水冷却； b)保温材料注入钢制夹层和外表面钢板之间，形成一个独立的整体； c)外表面钢板厚度为06 mm。 钢制水冷夹层如图A3所示，由以下两层钢板焊接而成： a)一层是厚度为2mm的平钢板；b)另一层为1 mm厚的波浪型钢板，与平钢板一起形成若干横截面积约150 mm2的水道。 保温层的厚度为80 mm，每一壁面、地面和顶面的总热阻最小为25(rll2·K)W。被测散热器安装的壁面也是同样的夹层，但不与冷却水系统相连(即水道中不走水)。测试小室的内表面应刷一层哑 光涂料，其发射率不应小于09。小室各个壁面均组装而成，内外结构均自成体系，没有热桥如图A4 所示。冷却水环路和夹层水道的连接参见图A5所示。为小室内外水电连接的洞口应进行密封以保 证小室气密性。单位为毫米378378o o q口 图A1水冷夹层10GBT 1 3754-2008A2测试小室的密闭性测试小室的构造应充分密闭以防止无组织的空气侵入。A3冷却系统小室冷却系统应保证在被测散热器允许的最大散热量下，测试小室任一被冷却壁面内表面的温度 与所有被冷却壁面内表面的平均温度之差不大于±05 K。为实现这一目的，针对每平方米被冷却壁 面所提供的夹层冷却水流量不应小于80 kgh。在测试过程中，应控制被冷却壁面内表面平均温度，使基准点空气温度保持在18±05并符合稳 态条件的要求。小室被冷却壁面内表面平均温度为相关壁面的进水温度和出水温度的平均值。单位为毫米式当1j 、，： 、， ：、u、，、l 二一o 。rI_ _三 鬯 鬯v鬯v吣I1 oooJGBT 13754-2008单位为毫米图A3水冷夹层横截面图图A4水冷夹层组装图12GBT 1 3754-2008a)冷却水接管图电加热套 誉 t喾 ，ll硎；掣聿甲 IlJlb)冷却水主环路示意R冷媒接口； As空气分离器 P水泵。图A5小室冷却水环路13GBT 13754-2008附录B (资料性附录) 称重法测试装置原理图测试装置工作原理如图B1所示。部分热媒通过循环泵(1)到高位溢流水箱(5)，同时大部分热媒 通过电锅炉(3)和混水装置(4)不断循环。测试中要用的水从高位溢流水箱(5)中流下，经过精加热装置 (15)后，通过被测散热器(7)流到称重容器(14)中。1循环泵； 6阀；1l阀；2恒压水箱； 7散热器； 12过滤器；3电锅炉； 8阀；13水温测量装置4混水装置； 9热交换器； 14称重容器；5一一高位溢流装置10阀；15精加热装置。图B1测试装置工作原理图14