温度控制阀的工作原理和应用

　　温度控制阀的工作原理和应用

　　一、散热器温度控制阀结构和工作原理。

　　采用散热器恒温控制阀实现对用户室内温度的控制。该散热器恒温控制阀由恒温控制器、流量调节阀和一对连接器组成，其中恒温控制器以传感单元即温包为核心。通过感应周围环境温度的变化，温包能够产生体积变化，带动调节阀阀芯的位移，进而调节散热器的水量，从而改变散热器的散热。可人工调节设定温度，并可根据设定温度要求自动控制和调节散热器的水量，从而达到控制室内温度的目的。

　　二是散热器的调节特性主要取决于散热器的热工特性、温控阀的流量特性和阀权度。

　　温度控制阀在某开度下的流量与全开流量的比值G/Gmax称为相对流量;温度控制阀在某开度下的行程与全开行程的比值l称为相对行程。在相对行程与相对流量之间的关系中，称为流量特性的温控阀称为：G/Gmax=f(l)。其关系可分为线性特征、快开特征、等百分比特征、抛物线特征等几种特征曲线。

　　对于散热器来说，从水力稳定性和热力学角度来看，散热量与流量的关系呈一簇曲线变化，随着流量G的增大，散热量Q趋于饱和。为了让系统具有良好的调节特性，容易采用等百分数流量特性的调节阀来补偿散热器本身的非线性影响(1)。

　　阀门重量对调节性能的影响。调节比R为温控阀所能控制的大小流量之比：

　　R=Gmax/git

　　当温度控制阀全开时，Gmax的流量也可以被视为散热器的设计流量;Gmax的流量随温度控制阀的容量而变化。可调比值R=R=max(2)是由温度控制阀与散热器之间的相位关系决定的。

　　例如，散热器的循环容量是5m3/h，温控阀的阀权度是88%，实际的可调比为28，相应的流量可调范围是100%-4%，具体说明如下。在不同进出口温差条件下散热器的实际调节范围见表。

　　根据表格可以看出，当散热器的进口和出口量较小时，散热的实际调节范围也很小。当散热器进出口温度小于10℃时，可调小温控阀的散热约为标准散热的20%，温控阀的有效工作范围减小。

　　另外需要指出的是，温控阀的高阻力是由散热器的调节特性所决定的，在设计中必须考虑这种特性，以免出现资用压力不够的情况。

　　3温度控制阀安装位置。

　　3.1散热器温控器一般安装在每台散热器的进水管上，也可安装在分户供暖系统的总入口。特别是在内置式传感器不提倡垂直安装的情况下，因为阀体和表面管道的热效应可能会引起错误的恒温控制器动作，应该确保恒温阀的传感器能够感应到城市环流空气的温度，而且窗帘箱、暖气片等不能覆盖在上面。

　　3.2为减少投资，建议在一个家庭(一个家庭加热系统)上只安装一个温度控制阀。

　　一般情况下，温度控制阀应安装在每组散热器上(即每个房间)。为节省投资，提出了在户内系统(一户一加热系统)安装温度控制阀的方案。本文首先分析了单管系统的热特性，即流量和室温的变化规律，并指出了温控阀的安装方式。

　　3.2.1单管家庭系统在末端房间仅安装温度控制阀。应用热网同型模拟分析软件对一个五层上分单管系统(也适用于家庭单管系统)进行了计算，计算结果见表1。表格1为给水温度恒定的情况，这种情况比较符合大型供热系统实际中出现的流量分配不均，因而具有代表性。外温条件下，凡实际流量小于设计流量(相对流量小于1)的，均为上温热、下温热现象，凡实际流量大于设计流量(相对流量大于1.0)的，均为上温热现象;

　　表格1：上分式单管顺流系统给水温度不变时流量和室温的变化。

　　注意：给水温度为81℃。

　　室温流速随温度变化规律为普遍性。外部温度与设计外温不一致时。这一变化仍有规律可循，唯一不同的是设计外温度，即在温度较低时，系统的垂直波长较大，即高层和低层之间的室温偏差较大，而当温度较高时，垂直波长也较小。单管系统出现这种垂直连接现象的原因，主要是由于流量变化和散热器表面温度变化不一致。一般情况下，散热器的散热主要取决于其表面平均温度。所选择的散热器在设计状态下的传热面积，是根据设计时各层散热器的设计表面平均温度计算出来的。实际运行中，由于流场分布不均匀，各层散热器表面平均温度变化率与设计要求有一定差异。在立管实际流量小于设计流量时(即相对流量小于1.0)，立管的供回水时间应大于设计流量的时间，此时较低处的散热器表面平均温度对立管的供回水更有利，因此产生上热下冷;而较高处的相对流量大于1.0，情况正好相反。

　　单管系垂直失调的特点是流动量大，末端管系室温愈高;流动量小，末端管系室温愈低，根据这一热特性，对于单管系，每户可按如下原则进行调节：(1)对于单管系顺流的户内系统，应在户内系统末端安装温控阀;

　　(2)对于有跨管的单管家庭系统，应在家庭系统的入口给水管道或回水管上安装一温控阀，其遥控温度传感器必须安装在家庭系统末端的房间;

　　(3)对于旧房上分单管顺流系统，每根竖管上有一个温度控制阀，应安装在底层房间的散热器上，此时，供热应采用热量分压计量。应当指出：这种温度控制阀的使用方式，优点是既能改善供暖系统的调节性能，又能减少工程初期投资;缺点是每个房间的室温都是一样的，无法随意调节。

　　3.2.2双管家庭系统一个温度控制阀安装在家庭中。双管路系统的竖直接头，是由于自然循环中压头的变化引起系统流量的变化而产生的。这个系统，理想的方案是每个散热器上都安装一个温控阀。有些开发商不愿增加投资，取消了所有的温控阀，虽然在户内系统中，不会出现严重的漏气现象，但肯定会造成楼与楼之间的垂直漏气。这也被工程实践所证实。为了节约成本，又不影响供暖系统的调节功能，在双管家庭系统中，户内入户装置有一个温度控制阀，其遥测温度传感器可以放置任何房间。此方案，虽然单室室温调节缺乏灵活性，但改善了楼层间冷、热不均匀性，更符合国内经济现状。

　　4、散热器温控器在供暖系统中的节能效果。

　　暖气加热系统中正确安装散热器恒温阀，用户可根据需要调节和设定室温高低。这可以保证一个房间的室温恒定，避免单管系统上立管水量不平衡和低层室温不均匀的问题。通过恒温控制、自由加热、经济运行等作用，既能提高室内热环境的舒适性，又能实现节能。

　　恒温控---随气候变化动态调整出力，控制室温度不变，即可节能。与此同时，消除了温度的水平和垂直失调，也是减少回路能量浪费，同时达到逆向循环流量和温度要求的有利途径。

　　散热——阳光入射、人体活动、炊事、电器等都称为散热，这些散热的一部分由于不确定因素在设计运行时未得到充分的考虑，仅作为一种安全因素。通过对室内温度的控制，这部分能量可以代替部分散热，同时，不同朝向的室内热源也可以消除，既提高了室内热环境的舒适性，又节约了能源。

　　经济效益——办公大楼、公共建筑不需在夜间或休息日满负荷供热。住户们也尽量做到无热断电，以节省能源和热费。即使不同的房间也可采用不同的温控模式：当人集中在客厅时，可以降低卧室的温度设定，起居室的温度可以提高设定，而睡房的温度可提高设定，起居室的温度可降低设定等。通过散热器的恒温阀可以实现上述措施，并且已经达到了节能的目的。