溫度控制閥的工作原理和應用

　　一、散熱器溫度控制閥結構和工作原理。

　　采用散熱器恒溫控制閥實現對用戶室內溫度的控制。該散熱器恒溫控制閥由恒溫控制器、流量調節閥和一對連接器組成，其中恒溫控制器以傳感單元即溫包為核心。通過感應周圍環境溫度的變化，溫包能夠產生體積變化，帶動調節閥閥芯的位移，進而調節散熱器的水量，從而改變散熱器的散熱。可人工調節設定溫度，并可根據設定溫度要求自動控制和調節散熱器的水量，從而達到控制室內溫度的目的。

　　二是散熱器的調節特性主要取決于散熱器的熱工特性、溫控閥的流量特性和閥權度。

　　溫度控制閥在某開度下的流量與全開流量的比值G/Gmax稱為相對流量;溫度控制閥在某開度下的行程與全開行程的比值l稱為相對行程。在相對行程與相對流量之間的關系中，稱為流量特性的溫控閥稱為：G/Gmax=f(l)。其關系可分為線性特征、快開特征、等百分比特征、拋物線特征等幾種特征曲線。

　　對于散熱器來說，從水力穩定性和熱力學角度來看，散熱量與流量的關系呈一簇曲線變化，隨著流量G的增大，散熱量Q趨于飽和。為了讓系統具有良好的調節特性，容易采用等百分數流量特性的調節閥來補償散熱器本身的非線性影響(1)。

　　閥門重量對調節性能的影響。調節比R為溫控閥所能控制的大小流量之比：

　　R=Gmax/git

　　當溫度控制閥全開時，Gmax的流量也可以被視為散熱器的設計流量;Gmax的流量隨溫度控制閥的容量而變化。可調比值R=R=max(2)是由溫度控制閥與散熱器之間的相位關系決定的。

　　例如，散熱器的循環容量是5m3/h，溫控閥的閥權度是88%，實際的可調比為28，相應的流量可調范圍是100%-4%，具體說明如下。在不同進出口溫差條件下散熱器的實際調節范圍見表。

　　根據表格可以看出，當散熱器的進口和出口量較小時，散熱的實際調節范圍也很小。當散熱器進出口溫度小于10℃時，可調小溫控閥的散熱約為標準散熱的20%，溫控閥的有效工作范圍減小。

　　另外需要指出的是，溫控閥的高阻力是由散熱器的調節特性所決定的，在設計中必須考慮這種特性，以免出現資用壓力不夠的情況。

　　3溫度控制閥安裝位置。

　　3.1散熱器溫控器一般安裝在每臺散熱器的進水管上，也可安裝在分戶供暖系統的總入口。特別是在內置式傳感器不提倡垂直安裝的情況下，因為閥體和表面管道的熱效應可能會引起錯誤的恒溫控制器動作，應該確保恒溫閥的傳感器能夠感應到城市環流空氣的溫度，而且窗簾箱、暖氣片等不能覆蓋在上面。

　　3.2為減少投資，建議在一個家庭(一個家庭加熱系統)上只安裝一個溫度控制閥。

　　一般情況下，溫度控制閥應安裝在每組散熱器上(即每個房間)。為節省投資，提出了在戶內系統(一戶一加熱系統)安裝溫度控制閥的方案。本文首先分析了單管系統的熱特性，即流量和室溫的變化規律，并指出了溫控閥的安裝方式。

　　3.2.1單管家庭系統在末端房間僅安裝溫度控制閥。應用熱網同型模擬分析軟件對一個五層上分單管系統(也適用于家庭單管系統)進行了計算，計算結果見表1。表格1為給水溫度恒定的情況，這種情況比較符合大型供熱系統實際中出現的流量分配不均，因而具有代表性。外溫條件下，凡實際流量小于設計流量(相對流量小于1)的，均為上溫熱、下溫熱現象，凡實際流量大于設計流量(相對流量大于1.0)的，均為上溫熱現象;

　　表格1：上分式單管順流系統給水溫度不變時流量和室溫的變化。

　　注意：給水溫度為81℃。

　　室溫流速隨溫度變化規律為普遍性。外部溫度與設計外溫不一致時。這一變化仍有規律可循，唯一不同的是設計外溫度，即在溫度較低時，系統的垂直波長較大，即高層和低層之間的室溫偏差較大，而當溫度較高時，垂直波長也較小。單管系統出現這種垂直連接現象的原因，主要是由于流量變化和散熱器表面溫度變化不一致。一般情況下，散熱器的散熱主要取決于其表面平均溫度。所選擇的散熱器在設計狀態下的傳熱面積，是根據設計時各層散熱器的設計表面平均溫度計算出來的。實際運行中，由于流場分布不均勻，各層散熱器表面平均溫度變化率與設計要求有一定差異。在立管實際流量小于設計流量時(即相對流量小于1.0)，立管的供回水時間應大于設計流量的時間，此時較低處的散熱器表面平均溫度對立管的供回水更有利，因此產生上熱下冷;而較高處的相對流量大于1.0，情況正好相反。

　　單管系垂直失調的特點是流動量大，末端管系室溫愈高;流動量小，末端管系室溫愈低，根據這一熱特性，對于單管系，每戶可按如下原則進行調節：(1)對于單管系順流的戶內系統，應在戶內系統末端安裝溫控閥;

　　(2)對于有跨管的單管家庭系統，應在家庭系統的入口給水管道或回水管上安裝一溫控閥，其遙控溫度傳感器必須安裝在家庭系統末端的房間;

　　(3)對于舊房上分單管順流系統，每根豎管上有一個溫度控制閥，應安裝在底層房間的散熱器上，此時，供熱應采用熱量分壓計量。應當指出：這種溫度控制閥的使用方式，優點是既能改善供暖系統的調節性能，又能減少工程初期投資;缺點是每個房間的室溫都是一樣的，無法隨意調節。

　　3.2.2雙管家庭系統一個溫度控制閥安裝在家庭中。雙管路系統的豎直接頭，是由于自然循環中壓頭的變化引起系統流量的變化而產生的。這個系統，理想的方案是每個散熱器上都安裝一個溫控閥。有些開發商不愿增加投資，取消了所有的溫控閥，雖然在戶內系統中，不會出現嚴重的漏氣現象，但肯定會造成樓與樓之間的垂直漏氣。這也被工程實踐所證實。為了節約成本，又不影響供暖系統的調節功能，在雙管家庭系統中，戶內入戶裝置有一個溫度控制閥，其遙測溫度傳感器可以放置任何房間。此方案，雖然單室室溫調節缺乏靈活性，但改善了樓層間冷、熱不均勻性，更符合國內經濟現狀。

　　4、散熱器溫控器在供暖系統中的節能效果。

　　暖氣加熱系統中正確安裝散熱器恒溫閥，用戶可根據需要調節和設定室溫高低。這可以保證一個房間的室溫恒定，避免單管系統上立管水量不平衡和低層室溫不均勻的問題。通過恒溫控制、自由加熱、經濟運行等作用，既能提高室內熱環境的舒適性，又能實現節能。

　　恒溫控---隨氣候變化動態調整出力，控制室溫度不變，即可節能。與此同時，消除了溫度的水平和垂直失調，也是減少回路能量浪費，同時達到逆向循環流量和溫度要求的有利途徑。

　　散熱——陽光入射、人體活動、炊事、電器等都稱為散熱，這些散熱的一部分由于不確定因素在設計運行時未得到充分的考慮，僅作為一種安全因素。通過對室內溫度的控制，這部分能量可以代替部分散熱，同時，不同朝向的室內熱源也可以消除，既提高了室內熱環境的舒適性，又節約了能源。

　　經濟效益——辦公大樓、公共建筑不需在夜間或休息日滿負荷供熱。住戶們也盡量做到無熱斷電，以節省能源和熱費。即使不同的房間也可采用不同的溫控模式：當人集中在客廳時，可以降低臥室的溫度設定，起居室的溫度可以提高設定，而睡房的溫度可提高設定，起居室的溫度可降低設定等。通過散熱器的恒溫閥可以實現上述措施，并且已經達到了節能的目的。