在多种散热器连接形式中温控阀的应用    

 
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在多种散热器连接形式中温控阀的应用

标签:自力式温度控制阀|自力式温控阀|电动调节阀|电动压差旁通阀
 

散热器恒温控制阀于20世纪40年代最早在欧洲出现,在80年代初我国开始自行研制散热器恒温控制阀,进入90年代中、后期,随着热计量政策及技术的不断深化及广大人民群众对居室温度的个性化要求,各种国产、进口散热器恒温控制阀产品应运而生,并在国内很多工程项目中被采用。
在散热器采暖的房间温度控制方面可以采用散热器恒温控制阀进行控制,也可采用阻力特性较好的手动温控阀进行控制。采用散热器恒温控制阀控制的优势在于可以较好的利用“自由热”达到节能的目的,同时避免了用户进行烦琐的反复调节。
一、散热器恒温控制阀的工作原理及分类。
散热器恒温控制阀由恒温控制器和阀体两部分组成。其作用原理为用户将恒温控制器旋到所需设定温度,当室内温度超过设定温度时,恒温控制器内温包(内充感温介质)受热膨胀,体积增大,推动阀杆,使阀门关小,减小散热器进水流量,使室温达到设定温度。当室内温度低于设定温度时,温包受冷收缩,体积减小,阀芯内复位弹簧推回阀杆,使阀门开大,增大了散热器进水流量,直到室温达到设定值。
1. 恒温控制器。
恒温控制器根据其温包所处位置可分为温包内置型和远传型。由于温包
感受的是周围空气温度,同时温控阀的调节动作也是由于温包体积改变而产生,所以温包所处位置对于温控阀的正确使用十分重要。在大多数情况下,需要调节本组散热器所处房间的室内温度时,宜采用温包内置温控阀。在一些特定情况下,如本组散热器被散热器罩遮挡,温控阀位于罩内,或者在温控阀近距离内有其他热(冷)源,如灶具,强照明灯具等,这时温包感受的是周围局部高温,不是准确的房间温度,宜采用远传型恒温控制器,将传感器置于能准确调节房间温度所受强热源干扰较小的地方,才能达到准确控制房间温度的目的。在一些特殊系统中,例如水平单管顺流系统,只能在第一组散热器安装散热器温控阀,而用户又以调节客厅或主卧房间温度为主,也可采用远传型温控阀,将温度传感器置于客厅或主卧内采集其温度进行调节。
恒温控制器又可根据其温包所充感温介质的不同进行分类,大致可分为以下四类。
(1) 蒸气温包式。
    温包内所填充的介质为一种低沸点液体,当外界温度升高时,部分液体汽化为气体,温包体积增大推动阀杆,关小阀门开度,减小进散热器进水流量,当外界温度降低时,部分气体又液化为液体,温包体积减小,阀门开度增大从而增大散热器进水流量。此温包内感温介质经常处于一气液混合状态,起优点是作用时间迅速,但对温包密封要求非常严格,目前在国内应用很少。
(2) 液态温包式。
温包内填充的感温介质为特殊的液体,一般为甲醇或甲苯等。此种温包体
积较大,作用时间较短,目前在国内应用较为广泛。
(3) 固态温包式。
温包内填充的是膨胀系数较高的固体,多为石蜡等。由于固体相对气体和
液体受热(冷)体积变化较小,所以其感温动作较慢,但体积相对液体温包小,在国内也有部分应用。
(4) 金属片式。
其恒温控制器感温装置为一种特殊的具有记忆功能的合金金属片,此金属
片受热膨胀受冷收缩,带动温控阀动作。此种产品出厂前需对其感温装置进行严格的实验和检测,同时,由于金属在频繁伸缩和弯折后存在疲劳断裂等特性改变问题,并且金属具有延展性,所以会对此种感温装置寿命和精度造成影响。国内一些厂家生产此种温控阀产品,其国外产品很少见到。
2.温控阀阀体。
温控阀阀体一般为铜制,外表镀镍,根据其进水出水及安装温控器阀芯之间角度可分为以下几种。
(1) 直通型温控阀阀体:温控阀进水与出水角度为180度。(如图1)

(2) 角型温控阀阀体:温控阀进水与出水角度为90度。(如图2)

(3) 三维温控阀阀体(立体温控阀):温控阀进水、出水及阀芯各成90度夹角,类似于X、Y、Z坐标。(如图3)

 (4) 特殊组合温控阀阀体:针对一些新型散热器(如卫浴散热器等)及一些连接方式(如单管跨越式),很多厂家还推出了一些特殊的组合式温控阀阀体。在此不做一一列举。
3.温控阀Kv值与Kvs值。
国外调节阀产品的水阻力特性一般用Kv值表示,目前很多国产温控阀
品也采用Kv值标示水阻特性。Kv值定义为在此调节阀阀前阀后压降为1bar时,通过此调节阀的流量。Kvs值表示调节阀的最大开度时的Kv值。可应用以下公式将Kv值换算为在国内常用的局部阻力系数。
                  1
        ζ=  ---------
          A XKVS2  
二、散热器温控阀在多种散热器系统中的正确使用
1.在我国的大多数旧有散热器供暖系统中,采用的是上下贯通垂直式单管或双管系统。
(1)在垂直单管顺流系统中,由于前组散热器水量全部流经下一组散热器,且每组散热器位于不同的楼层,无法安装散热器温控阀。可考虑将此种系统改造为垂直单管跨越系统,这样可以在每组散热器前安装温控阀或调节性能较好的手动调节阀。(如图4)

(2)在垂直双管顺流系统中,由于存在垂直失调问题,在系统改造时,可安装带预设定功能的散热器温控阀。所谓预设定功能即温控阀阀体上具有预先设定初始阻力的装置,可通过该装置将温控阀初始阻力设定,不同楼层间设定的初始阻力不同,可在一定程度上解决垂直失调的问题。但此种方法在实际使用上需做好以下工作。设计师要做好较详细的水力计算。安装时,施工方要仔细比对供货厂家提供的水阻力流线图,将温控阀调到准确的预设定位置。在供水运行后,可再根据具体情况进行个别调整。由于双管系统采用高阻力温控阀(后文将做详细介绍),同时预设定调节又进一步减小了阀门开度,所以对供暖水质有较高要求,否则容易造成阻塞。(如图5)

2.在近几年,随着分户热计量技术的不断发展,在广大的民用与工业建筑中户内供暖水平分户设环系统也获得了普遍的应用,也是目前设计采用最多的一种户内供暖布置方式。散热器采暖水平布置方式主要分为:水平单管顺流式(标准中不允许,不建议采用)、水平单管跨越式、上分式双管式、下分式双管式、放射双管式等几大类。
(1)水平单管顺流式:水平单管顺流式系统与前面所述垂直单管顺流系统有相近之处,采暖热水流经前一组散热器后完全流入下一组散热器,所以不宜在每组散热器上安装温控阀或手动调节阀门。此系统安装温控阀,可考虑在第一组散热器进水前端安装一带远传的温控阀,将温控阀远传传感器置于需温度控制的主要房间内、如主卧室、客厅。此种布置方式的弊端在于通过温控阀动作,会带动整个房间的供暖热水流量的变化,而温控阀采集的信号仅仅为其中一房间的信号,这时其它房间会因此出现温度波动,且无法进行有效的精密调节。此种方式也可考虑在第一组散热器前端安装质量较高、开度与流量呈线形关系的手动调节阀,可通过此调节阀对系统进行粗调节。此种散热器布置方式是“标准”所不允许的,我们不建议采用此种方式。(如图6)

 

(2)水平单管跨越式:水平单管跨越式是近年应用较多的一种室内布置方式,其优点是可以分别对每组散热器进行精确温度控制,适应了用户对居室的个性化要求,也符合“分户计量,分室调温”的政策要求。同时由于部分高温热水(未经过散热器换热)流入下一组散热器,提高了下一组散热器的进水温度,保证了供暖品质。
相对其他分户设环的室内水平布置方式,单管跨越式是一种较为简单,适应范围较广的布置方式。在具体应用上,根据采用各种不同的温控阀产品(手动调节阀)其又有很多种不同的应用形式。
(2.1)两通温控阀加跨越管形式:(如图7)

此种方式结构较为简单,造价低廉。但是在实际应用中也存在一些问题。很多工程项目中,由于不加区别的采用了高阻两通温控阀,造成了进散热器热水量过小。有些工程中有些错误的用法,为了满足散热器进水量需求不得不在跨越管上再安装一调节阀门来增大跨越管部分阻力。即使采用低阻两通温控阀也要进行散热器进流系数的计算。散热器进流系数是散热器部分通路与跨越管部分通路的阻力比值。在水平单管加跨越管系统,一般在30%以上,能保证散热器的进水流量。但此计算较为复杂。
(2.2)旁通温控阀形式
现在为了适应室内水平单管加跨越管系统的应用,一些厂家推出了一种特殊的旁通温控阀,此种阀门将散热器通路(含温控阀)与旁通支路结合为一个整体,并且旁通支路变为了一个阻力可调的旁通阀。其优点为简化了计算与安装,由于旁通比可调,对系统的适应范围广,可以根据具体情况进行单独调节。
此种旁通温控阀也可算出散热器进流系数。目前在一些工程项目中也已经渐渐被采用。(如图8)

(2.3)其他特殊形式温控阀
目前市场上出现了很多新形式散热器,为了配合这些新式散热器,各种特殊形式的温控阀产品也应运而生。
(3) 水平双管形式。
户内水平双管式也可通过在每组散热器进水安装温控阀,进行分室温度控
制。采用此种布置方式,供热品质好,可串联多组散热器,不同散热器通过温控阀调节对系统影响小,但无论采用上分式还是下分式水平双管布置,其室内管路布置较复杂,对居室整体装修、美观有一定影响。(如图9)

此种布置方式与垂直双管系统一样,由于末端阻力越大,则系统波动对其影响越小,所以应该选用高阻力的散热器温控阀
(4)放射双管式。
此种布置也被称做“章鱼式”布置,也属于室内水平双管式的范畴。在每户入口处安装一分/集水器,分/集水器的每一环路分别连接一组散热器。其优点是布置灵活,利于进行分室温控,但管路布置较为复杂,造价较前几种室内布置方式偏高。在此种系统中也应参照双管系统采用高阻力温控阀,如果采用性能可靠的手动调节阀可将其安装在每组散热器进水端,也可安装在每路分/集水器上,进行集中控制。
在2003年8月,国家建设部下发了《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》明确规定,今后,城镇新建公共建筑和居民住宅,凡使用集中供热设施的,都必须设计、安装具有分户计量及室温调控功能的采暖系统,并执行按用热量分户计量收费的新办法。进入21世纪,广大人民群众对节能及热舒适度的要求不断提高,分户计量、分室调温的政策也不断深入人心。散热器温控阀也将获得较为广阔的应用前景。但是不能简单的将温控阀一装了事,针对不同的系统采用何种形式的温控阀或是其他手动调节阀,需要经过细致的计算和建立在对产品有深入了解的基础之上,同时在安装及后期调试时也应与设计及厂家进行良好的沟通,根据具体情况进行适当调整,以达到充分、合理使用的目的。

 
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