溫控閥是供暖系統流量調節最主要調節設備，一個供暖系統不設定溫控閥就不能稱之謂熱計量收費系統。溫控閥構造和原理，分析溫控閥流量特性，結合散熱器流量特性，同時引進閥權度概念，闡述散熱器熱特性、溫控閥流量特性和閥權度共同作用下如何確保散熱器系統調節有效性；並介紹了溫控閥安裝方案；最後闡述溫控閥節能作用。
基本介紹
- 中文名：溫控閥原理
- 套用對象：供暖系統
- 用途：流量調節
- 實現：散熱器恆溫控制閥
概念,溫控閥構造及原理,散熱器調節特性,溫控閥安裝位置,散熱器節能作用,
概念
溫控閥是供暖系統流量調節最主要調節設備，一個供暖系統不設定溫控閥就不能稱之謂熱計量收費系統。溫控閥構造和原理，分析溫控閥流量特性，結合散熱器流量特性，同時引進閥權度概念，闡述散熱器熱特性、溫控閥流量特性和閥權度共同作用下如何確保散熱器系統調節有效性；並介紹了溫控閥安裝方案；最後闡述溫控閥節能作用。
溫控閥構造及原理
用戶室內溫度控制是散熱器恆溫控制閥來實現。散熱器恆溫控制閥是由恆溫控制器、流量調節閥以及一對連線件組成，其中恆溫控制器核心部件是感測器單元，即溫包。溫包可以感應周圍環境溫度變化而產生體積變化，帶動調節閥閥芯產生位移，進而調節散熱器水量來改變散熱器散熱量。恆溫閥設定溫度可以人為調節，恆溫閥會按設定要求自動控制和調節散熱器水量，來達到控制室內溫度目。
散熱器調節特性
溫控閥某開度下流量與全開流量之比G/Gmax稱為相對流量；溫控閥某開度下行程與全行程之比l稱為相對行程。相對行程和相對流量間關係稱為溫控閥流量特性，即：G/Gmax=f（l）。它們之間關係表現為線性特性、快開特性、等百分比特性、拋物線特性等幾種特性曲線。
對散熱器而言，從水利穩定性和熱力是調度角度講，散熱量與流量關係表現為一簇上拋曲線，流量G增加，散熱量Q逐漸趨於飽和。為使系統具有良好調節特性，易於採用等百分比流量特性調節閥以補償散熱器自身非線性影響（1）。
閥權度對調節特性影響。可調比R為溫控閥所能控制最大流量與最小流量之比：
R=Gmax/Gmin
Gmax為溫控閥全開時流量，也可看作是散熱器設計流量；Gmin則隨溫控閥閥權度大小而變化。散熱器系統中，溫控閥與散熱器為串聯，故可調節比R與閥權度關係為：R=RmaxKV0.5（2）
以某型號溫控閥和散熱器為例，散熱器流通能力為5m3/h,溫控閥閥權度為88%，實際可調比為28，對應流量可調節範圍100%-4%。散熱器不同進出口溫差下散熱量實際可調節範圍見下表。
進出口溫度差（℃） 25 20 15 10 5
可調節範圍（%） 100~11.6 100~13.5 100~16.1 100~20.2 100~28
有表可知，當散熱器進出口溫差較小時，散熱量實際可調節範圍也見小。但散熱器進出口溫差小於10℃時，溫控閥最小可調節散熱量約為標準散熱量20%，溫控閥有效工作範圍減小。
此外值注意一點是，溫控閥高阻力是由散熱器調節特性決定，設計時必須考慮溫控閥這一特性，以免出現資用壓力不夠情況。
溫控閥安裝位置
1、散熱器恆溫閥一般安裝每台散熱器進水管上或分戶採暖系統總入口進水管上。尤其是對內置式感測器不主張垂直安裝，閥體和表面管道熱效應可能會導致恆溫控制器錯誤動作，應確保恆溫閥感測器能夠感應到市內環流空氣溫度，不被窗簾盒、暖氣罩等覆蓋。
2、減少投資，提出戶內系統（一戶一個供暖系統）上只裝一個溫控閥方案。
通常情況下，應該每一組散熱器（即每個房間）上安裝一個溫控閥。減少投資，提出戶內系統（一戶一個供暖系統）上只裝一個溫控閥方案。下面首先分析單管系統熱特性，即流量與室溫變化規律，並指出溫控閥安裝方法。
2.1 單管戶內系統只末端房間裝一個溫控閥。利用熱網工況模擬分析軟體對一個五層樓上分式單管順流系統（也適用於戶內單管順流系統）進行計算，其結果見表1。表1為供水溫度恆定情況，這種情況較符合一個大供熱系統出現流量分配不均實際工況，具有代表性。設計外溫下，凡實際流量小於設計流量（相對流量小於1），均出現上層熱、下層冷現象；凡實際流量大於設計流量（相對流量大於1.0）都發生上層冷、下層熱情形。
表1:上分式單管順流系統供水溫度恆定時流量與室溫變化
室溫（℃） 5層 4層 3層 2層 1層
相對流量（%）
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
註：供水溫度81℃
上述室溫與流量之間變化規律，具有普遍性。
當室外溫度不等於設計外溫時。這種變化規律仍然存，所不同設計外溫，即氣溫最冷時，系統垂直失調最嚴重，也就是最高層與最低層之間室溫偏差最大；氣溫變暖，垂直失調也逐漸趨緩。單管系統發生這種垂直失調現象原因，主流量變化與散熱器表面溫度變化不一致所造成。一般而言，散熱器散熱量主要取決於散熱器表面平均溫度。設計狀態下，散熱器傳熱面積選取，都是設計工況下，各層散熱器設計表面平均溫度計算。但實際運行中，流量分配不均，各層散熱器表面平均溫度變化比率將與設計工況發生差異。當立管實際流量小於設計流量（即相對流量小於1.0）時，立管供、回水溫差即大於設計時溫差，此時上層散熱器表面平均溫度比下層散熱器表面平均溫度更有利於散熱，出現上熱下冷現象；相對流量大於1.0時，情況正相反。
單管系統垂直失調特點是流量愈大，末端房間室溫愈高；流量愈小，末端房間室溫愈低，這種熱特性，單管系統，每戶一個溫控閥，應該按如下原則按：
（1）單管順流戶內系統，一個溫控閥應該裝該戶內系統最末端房間散熱器上；
（2）帶跨越管單管戶內系統，一個溫控閥應裝戶內系統入口供水管或回水管上，該溫控閥遠程溫度感測器需放戶內系統最末端房間裡；
（3）舊建築上分式單管順流系統，每根立管一個溫控閥，應裝最底層房間散熱器上，此時，供熱量應採用熱量分配器計量。 應該指出：這種溫控閥使用方法，其優點是既提高了供暖系統調節性能，又能減少工程初投資；其缺點是每戶各房間室溫為同一標準，不能隨心所欲進行調節。
2.2 雙管戶內系統一個溫控閥裝戶內入口處。雙管系統垂直失調，是自然循環作用壓頭變化引起系統流量變化而產生。這種系統，最理想方案是每個散熱器上都裝溫控閥。一些房產開發商不願意增加投資，取消了所有溫控閥，儘管戶內系統中，不會出現嚴重失調現象，但必然導致樓內各層之間垂直失調。工程實踐中，也證明了這一點。 為降低造價，又不影響供暖系統調節功能，雙管戶內系統中，戶內入口處裝置一個溫控閥，其遠程溫度感測器可放置任何房間。這一方案，每房間室溫調節缺乏靈活性，但卻改善了樓內各層之間冷熱不均，比較符合目前國內經濟狀況。
散熱器節能作用
散熱器恆溫閥正確安裝採暖系統中，用戶可對室溫高低要求，調節並設定溫度。這樣就確保了個房間室溫恆定，避免了立管水量不平衡以及單管系統上下層室溫不均勻問題。同時，恆溫控制、自由熱、經濟運行等作用可以既提高室內熱環境舒適度，又實現節能。
恆溫控制——隨氣候變化動態調節出力，控制室溫恆定，即可節能。同時，消除溫度水平和垂直失調，也能是有利環路減少能量浪費，同時使不利環路達到流量和溫度要求。
自由熱——陽光入射、人體活動、炊事、電器等熱量稱為採暖自由熱，這部分熱量不確定性而沒有設計運行中予以充分考慮，僅作為安全係數考慮。實現室溫控制後，這部分能量可以取代部分散熱量，同時，不同朝向房間溫差也可以消除，既提高了市內熱環境舒適度，又節省了能量。
經濟運行——辦公建築、公共建築夜間、休息日無需滿負荷供熱。住宅用戶也以儘量做到無人斷熱，以節省能量和熱費。不同房間可以實行不同溫度控制模式：當人員集中客廳時，臥室溫度可以降低設定，客廳溫度可以提高設定；睡眠休息時間裡，臥室溫度可以提高設定，客廳溫度可以降低設定等等。這些措施都可以散熱器恆溫閥來實現，已達到節能目。
