温控阀的工作原理及应用

摘要：温控阀是供暖系统流量调节 最主要 调节设备，一个供暖系统 不设置温控阀就不能称之谓热计量收费系统。本文简介了温控阀 构造和原理， 分析温控阀 流量特性，结合散热器 流量特性，同时引进阀权度 概念，阐述 散热器热特性、温控阀流量特性和阀权度 共同作用下如何确保散热器系统调节 有效性；并介绍了温控阀 安装方案；最后阐述温控阀节能作用。

    关键词：温控阀 流量特性 阀权度 热计量 节能
    一、散热器温控阀 构造及工作原理
    用户室内 温度控制是 散热器恒温控制阀来实现 。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成，其中恒温控制器 核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度 变化而产生体积变化，带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器 水量来改变散热器 散热量。恒温阀设定温度可以人为调节，恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器 水量， 来达到控制室内温度 目 。
    二、散热器 调节特性是由散热器热特性、温控阀流量特性及阀权度共同决定 。
    温控阀 某开度下 流量与全开流量之比G/Gmax称为相对流量；温控阀 某开度下 行程与全行程之比l称为相对行程。相对行程和相对流量间 关系称为温控阀 流量特性，即：G/Gmax=f（l）。它们之间 关系表现为线性特性、快开特性、等百分比特性、抛物线特性等几种特性曲线。
    对散热器而言，从水利稳定性和热力是调度角度讲，散热量与流量 关系表现为一簇上抛 曲线， 流量G 增加，散热量Q逐渐趋于饱和。为使系统具有良好 调节特性，易于采用等百分比流量特性 调节阀以补偿散热器自身非线性 影响（1）。
    阀权度对调节特性 影响。可调比R为温控阀所能控制 最大流量与最小流量之比：
    R=Gmax/Gmin
    Gmax为温控阀全开时 流量，也可看作是散热器 设计流量；Gmin则随温控阀阀权度大小而变化。 散热器系统中， 温控阀与散热器为串联，故可调节比R与阀权度 关系为：R=RmaxKV0.5（2）
    以某型号 温控阀和散热器为例，散热器 流通能力为5m3/h,温控阀 阀权度为88%，实际可调比为28，对应 流量可调节范围100%-4%。散热器 不同进出口温差下散热量 实际可调节范围见下表。 

进出口温度差（℃）   25          20         15         10        5
可调节范围（％）   100~11.6   100~13.5   100~16.1   100~20.2   100~28
    有表可知，当散热器进出口温差较小时，散热量 实际可调节范围也见小。但散热器进出口温差小于10℃时，温控阀 最小可调节散热量约为标准散热量 20%，温控阀 有效工作范围减小。
此外值 注意 一点是，温控阀 高阻力是由散热器 调节特性决定 ，设计时必须考虑温控阀 这一特性，以免出现资用压力不够 情况。
    三、温控阀 安装位置
    1、散热器恒温阀一般安装 每台散热器 进水管上或分户采暖系统 总入口进水管上。尤其是对内置式传感器不主张垂直安装， 阀体和表面管道 热效应可能会导致恒温控制器 错误动作，应确保恒温阀 传感器能够感应到市内环流空气 温度，不 被窗帘盒、暖气罩等覆盖。
    2、 减少投资，提出 户内系统（一户一个供暖系统）上只装一个温控阀 方案。
    通常 情况下，应该每一组散热器（即每个房间）上安装一个温控阀。 减少投资，提出 户内系统（一户一个供暖系统）上只装一个温控阀 方案。下面首先分析单管系统 热特性，即流量与室温 变化规律，并指出温控阀 安装方法。
    2.1 单管户内系统只 末端房间装一个温控阀。利用热网工况模拟分析软件对一个五层楼 上分式单管 顺流系统（也适用于户内单管顺流系统）进行计算，其结果见表1。表1为供水温度恒定 情况，这种情况较符合一个大 供热系统出现流量分配不均 实际工况， 具有代表性。 设计外温下，凡实际流量小于设计流量 （相对流量小于1），均出现上层热、下层冷 现象；凡实际流量大于设计流量 （相对流量大于1.0）都发生上层冷、下层热 情形。

表1:上分式单管顺流系统供水温度恒定时流量与室温变化
室温（℃）      5层     4层     3层     2层     1层
相对流量（％）
1.80          18.5    18.7    18.9    19.3    19.6
1.00          18.6    18.3    18.2    17.7    17.5、
0.48          17.8    16.8    15.8    14.8    13.5
0.24          17.3    15.3    12.3    9.9     8.6
注：供水温度81℃
    上述室温与流量之间 变化规律，具有普遍性。
当室外温度不等于设计外温时。这种变化规律仍然存 ，所不同 设计外温，即气温最冷时，系统垂直失调最严重，也就是最高层与最低层之间 室温偏差最大； 气温变暖，垂直失调也逐渐趋缓。单管系统发生这种垂直失调现象 原因，主 流量变化与散热器表面温度 变化不一致所造成 。一般而言，散热器 散热量主要取决于散热器 表面平均温度。 设计状态下，散热器传热面积 选取，都是 设计工况下，各层散热器 设计表面平均温度计算 。但 实际运行中， 流量分配不均，各层散热器 表面平均温度 变化比率将与设计工况发生差异。当立管实际 流量小于设计流量（即相对流量小于1.0）时，立管 供、回水温差即大于设计时 温差，此时上层散热器 表面平均温度比下层 散热器表面平均温度更有利于散热， 出现上热下冷现象；相对流量大于1.0时，情况正相反。
    单管系统垂直失调 特点是流量愈大，末端房间室温愈高；流量愈小，末端房间室温愈低， 这种热特性， 单管系统，每户一个温控阀，应该按如下原则按：
    （1） 单管顺流 户内系统，一个温控阀应该装 该户内系统最末端房间 散热器上；
    （2） 带跨越管 单管户内系统，一个温控阀应装 户内系统 入口供水管或回水管上，该温控阀 远程温度传感器需放 户内系统最末端房间里；
    （3） 旧建筑 上分式单管顺流系统，每根立管 一个温控阀，应装 最底层房间 散热器上，此时，供热量应采用热量分配器计量。 应该指出：这种温控阀 使用方法，其优点是既提高了供暖系统 调节性能，又能减少工程 初投资；其缺点是每户各房间 室温为同一标准，不能随心所欲 进行调节。
    2.2 双管户内系统一个温控阀装 户内入口处。双管系统 垂直失调，是 自然循环作用压头 变化引起系统流量变化而产生 。这种系统，最理想 方案是 每个散热器上都装温控阀。一些房 产开发商不愿意增加投资，取消了所有 温控阀，尽管 户内系统中，不会出现严重失调现象，但必然导致楼内各层之间 垂直失调。 工程实践中，也证明了这一点。 为降低造价，又不影响供暖系统 调节功能， 双管户内系统中， 户内入口处装置一个温控阀，其远程温度传感器可放置任何房间。这一方案， 每房间 室温调节缺乏灵活性，但却改善了楼内各层之间 冷热不均，比较符合目前国内 经济状况。
    四、散热器恒温阀 采暖系统中 节能作用
    散热器恒温阀正确安装 采暖系统中，用户可 对室温高低 要求，调节并设定温度。这样就确保了个房间 室温恒定，避免了立管水量不平衡以及单管系统上下层室温不均匀 问题。同时， 恒温控制、自由热、经济运行等作用可以既提高室内热环境舒适度，又实现节能。
    恒温控制——随气候 变化动态 调节出力，控制室温恒定，即可节能。同时，消除温度 水平和垂直失调，也能是有利环路减少能量浪费，同时使不利环路达到流量和温度 要求。 
    自由热——阳光入射、人体活动、炊事、电器等热量称为采暖自由热，这部分热量 不确定性而没有 设计运行中予以充分考虑，仅作为安全系数考虑。实现室温控制后，这部分能量可以取代部分散热量，同 时，不同朝向 房间温差也可以消除，既提高了市内热环境 舒适度，又节省了能量。
    经济运行——办公建筑、公共建筑 夜间、休息日无需满负荷供热。住宅用户也以尽量做到无人断热，以节省能量和热费。 不同 房间可以实行不同 温度控制模式：当人员集中 客厅时，卧室温度可以降低设定，客厅温度可以提高设定； 睡眠休息 时间里，卧室温度可以提高设定，客厅温度可以降低设定等等。这些措施都可以 散热器恒温阀来实现，已达到节能目 。