蒸汽和热水在很久以前结合在一起,形成了我们今天所说的“水循环学”。这两种系统都是靠水运行的,而且已经存在了数百年。1946年,锅炉和辐射制造商协会创造了“水循环学”这个术语,使用水为建筑物供暖的科学听起来很性感——就像“电子”一样。电子这个词自1900年以来就和我们在一起,在二战后的繁荣年代风靡一时。

大多数水循环系统可能比你的父母更老,并且已经看到了这些年来的变化。这些改变的结果是痛苦的,因为现在每个人都在研究水循环;系统知识不是先决条件。很多东西都是他们编出来的。当循环器最终出现时,该把它放在哪里?如何测量散热器的尺寸?如何评价那个散热器?


旧的、笨重的散热器

最后一个问题有着美妙的历史。现在,我们用等效直接辐射(EDR)这个术语来评价散热器。情况并非一直如此。第一批散热器是扁平的铁盒子。当时,他们测量了每平方英尺平面上散发出的热量,并将其称为一平方英尺辐射(不足为奇)。

保持简单,对吧?

但随着时间的推移,事情并没有按计划进行。卖散热器的人发现,他们很难说服家里的女人们,让她们相信他们需要把这些胶合板大小的散热器挂在墙上。我在一本很古老的书里读到过。销售很困难,因为妈妈不开心,谁都不开心。这在当时和现在都是事实。

所以我们的祖先开始制造更小更有吸引力的散热器。但是,挑战在于表面面积。他们需要更多,他们通过在散热器管道上缠绕电线解决了这个问题。这样,当空气通过散热器对流移动时,就有了更多热的地方可以接触到。

但是你如何测量一个不再平坦的散热器的面积呢?这些新蛋糕的角落和缝隙比英式松饼还多。

他们想了一会儿,有个人,这个名字已经被遗忘了,想出了一个绝妙的解决方案。他找来一个大桶,装满了油漆。他称了满缸的重量,然后把散热器浸入油漆中,让油漆自由地流过英式松饼。然后他把暖气片从油漆里拿了出来,让多余的油滴下来。

接着,他又称了一下大桶。缺的东西都粘在散热器的外表面。辉煌。现在他所要做的就是用那么多油漆,按重量计算,然后油漆地板。然而,他能用油漆覆盖的地板面积却成了散热器的标准面积。

我不知道他是用刷子还是滚筒来刷漆的,但这就是等效直接辐射这个术语的来源。

几年后,其他人想出了更好的测量EDR的方法。他们称了蒸汽散热器的冷凝物的重量,并分析了热水散热器的流量和温度下降。

我永远都认为那个油漆的家伙更聪明。


蒸汽和热水系统

一些散热器与蒸汽和热水一起工作,但EDR输出会发生变化,因为蒸汽比我们通常在热水系统中使用的更热。蒸汽散热器的标准输出是240 Btu每平方英尺EDR。这个等级只适用于周围空气温度为70°,有1 psig蒸汽在散热器内。但如果你运行相同的散热器,平均热水温度为170°,输出功率下降到150 Btu/h每平方英尺EDR。内部温度越低,传递到外部的热量就越少。如果你想把蒸汽系统转换成热水系统,请记住这一点。

蒸汽的一个优点是它是一种没有明显静态重量的气体。但对于水却不是这样。堆得越高,底部的压力就越大。这就是为什么你会在像帝国大厦这样的建筑中看到蒸汽散热器。当谈到水的重量时,身高很重要。在更高的建筑中,比如世贸中心一号楼(One World Trade Center,又名自由塔),他们使用蒸汽,而不是散热器。它们将蒸汽的潜热转移到壳管式热交换器,巧妙地放置在美国最高的摩天大楼里。每个热交换器都连接到一个独立的热水系统,为垂直地板服务,但这还不足以使静压成为一个问题。蒸汽来自联合爱迪生公司,美国最大的蒸汽集中供暖系统。

哦,蒸汽很快!大多数蒸汽加热系统的设计速度是每小时60英里。在典型的热水系统中,水以每小时4英里的速度汩汩流动。你可以走那么快。

蒸汽比空气轻,空气比水轻。当我们比较水循环学的两个方面时,这是有区别的。当蒸汽进入散热器时,它想直接进入顶部。这就是为什么在单管蒸汽系统中,我们把散热器通风口放在散热器的中间,在供给阀的对面。这是为了防止蒸汽过快地立即关闭通风口。我们想让蒸汽有机会进入更多的散热器,在有空气的地方,蒸汽不会去。

在热水系统中,水通过压差流动,较轻的空气会随它一起流动,经常被困在散热器的顶部,而散热器通常没有自动通风口。最好是用一个好的空气分离器来捕捉锅炉里的空气。那里的水是最热的。热水在溶液中不能像冷水那样容纳那么多空气。蒸汽的另一个优点是它不需要空气分离器。

也不需要带蒸汽的循环器。当蒸汽在0-psi压力下形成时,它会膨胀1700倍。所以它才会冲向散热器。它在找通风口。如今,我们希望节省电力,所以我们使用了大量智能水泵,当热水系统的区域关闭时,它会自动下降。ECM电机速度较慢的确可以省钱,但蒸汽是自己移动的。唯一的阻碍就是空气,如果你平衡通风,蒸汽就会以高速从锅炉流向散热器。


蒸汽系统还利用了潜热,这是温度计无法测量的。要把一磅水变成蒸汽,你必须先把水调到212华氏度,然后再加入970英热单位。最终得到的是相同温度下的蒸汽,但体积是液态时的1700倍。它冲出锅炉,冲向散热器,凝结,并把潜热释放出来。热水系统只使用显热,所以相对而言,蒸汽每次都赢。

正如你所知,帝国大厦在大多数日子里只有大约1.5 psi的蒸汽。这和压强无关,这和热传递有关。

1918-1919年西班牙流感大流行造成5000万人死亡后,一件影响水力学双方的事件发生了。美国卫生委员会要求人们在冬天打开窗户,因为流感病毒是通过空气传播的。在那些日子里,你呼吸不到足够的新鲜空气。我是在阅读20世纪20年代写的供暖文章时了解到这一点的。书中提到了“新鲜空气运动”(Fresh Air Movement),这对我来说毫无意义,直到我了解到那场可怕的流行病。这就是为什么那个时代的蒸汽和热水散热器往往都是超大的。

大萧条来了,人们开始关上窗户。那些超大的散热器现在发出了太多的热量,因此国家标准局下令进行研究,并得知如果散热器的表面油漆是铜铝化的,散热器的输出将下降20%。如果你在镀铜铝上涂上黑色颜料,评级就会回到原来的水平。这就是为什么当时大多数散热器都是银色的。同样,它适用于蒸汽和热水散热器。

水循环绝对是一种绿色的供暖方式。现在很少有人安装蒸汽,除非蒸汽来自像纽约的ConEd这样的区域供暖系统。有锅炉的建筑物的蒸汽业务是关于更换和维修。这是一项利润丰厚、无增长的业务,如果你花时间去了解它,它会非常环保。

水循环学的另一个方面——热水供暖,如今在该行业所占比重较小,主要流向高端建筑。这是一个非常有利可图的增长业务,如果你花时间去了解它,也非常环保。

剩下的由你决定。


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