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2019年9月20日
 
 

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武汉采暖--温控阀原理    

热度:6220  时间:2009/12/6

温控阀原理    

  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。

     
 
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