溫控閥的工作原理及應(yīng)用

1、溫控閥的工作原理及應(yīng)用摘要：溫控閥是供暖系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)的最主要的調(diào)節(jié)設(shè)備，一個(gè)供暖系統(tǒng)如果不設(shè)置溫控閥就不能稱之謂熱計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)。本文簡介了溫控閥的構(gòu)造和原理，通過分析溫控閥的流量特性，結(jié)合散熱器的流量特性，同時(shí)引進(jìn)閥權(quán)度的概念，闡述在散熱器熱特性、溫控閥流量特性和閥權(quán)度的共同作用下如何確保散熱器系統(tǒng)調(diào)節(jié)的有效性；并介紹了溫控閥的安裝方案；最后闡述溫控閥節(jié)能作用。 關(guān)鍵詞：溫控閥 流量特性 閥權(quán)度 熱計(jì)量 節(jié)能 一、散熱器溫控閥的構(gòu)造及工作原理 用戶室內(nèi)的溫度控制是通過散熱器恒溫控制閥來實(shí)現(xiàn)的。散熱器恒溫控制閥是由恒溫控制器、流量調(diào)節(jié)閥以及一對連接件組成，其中恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即

2、溫包。溫包可以感應(yīng)周圍環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生體積變化，帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而調(diào)節(jié)散熱器的水量來改變散熱器的散熱量。恒溫閥設(shè)定溫度可以人為調(diào)節(jié)，恒溫閥會(huì)按設(shè)定要求自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)散熱器的水量，從而來達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。 二、散熱器的調(diào)節(jié)特性是由散熱器熱特性、溫控閥流量特性及閥權(quán)度共同決定的。 溫控閥在某開度下的流量與全開流量之比G/Gmax稱為相對流量；溫控閥在某開度下的行程與全行程之比l稱為相對行程。相對行程和相對流量間的關(guān)系稱為溫控閥的流量特性，即：G/Gmax=f（l）。它們之間的關(guān)系表現(xiàn)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(wěn)定性和熱力

3、是調(diào)度角度講，散熱量與流量的關(guān)系表現(xiàn)為一簇上拋的曲線，隨著流量G的增加，散熱量Q逐漸趨于飽和。為使系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)特性，易于采用等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥以補(bǔ)償散熱器自身非線性的影響（1）。 閥權(quán)度對調(diào)節(jié)特性的影響?？烧{(diào)比R為溫控閥所能控制的最大流量與最小流量之比： R=Gmax/Gmin Gmax為溫控閥全開時(shí)的流量，也可看作是散熱器的設(shè)計(jì)流量；Gmin則隨溫控閥閥權(quán)度大小而變化。在散熱器系統(tǒng)中，由于溫控閥與散熱器為串聯(lián)，故可調(diào)節(jié)比R與閥權(quán)度的關(guān)系為：R=RmaxKV0.5（2） 以某型號(hào)的溫控閥和散熱器為例，散熱器的流通能力為5m3/h,溫控閥的閥權(quán)度為88%，實(shí)際可調(diào)比為28，對應(yīng)的流量

4、可調(diào)節(jié)范圍100%-4%。散熱器在不同進(jìn)出口溫差下散熱量的實(shí)際可調(diào)節(jié)范圍見下表。 進(jìn)出口溫度差（） 25 20 15 10 5可調(diào)節(jié)范圍（） 10011.6 10013.5 10016.1 10020.2 10028 有表可知，當(dāng)散熱器進(jìn)出口溫差較小時(shí)，散熱量的實(shí)際可調(diào)節(jié)范圍也見小。但散熱器進(jìn)出口溫差小于10時(shí)，溫控閥的最小可調(diào)節(jié)散熱量約為標(biāo)準(zhǔn)散熱量的20%，溫控閥的有效工作范圍減小。此外值得注意的一點(diǎn)是，溫控閥的高阻力是由散熱器的調(diào)節(jié)特性決定的，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮溫控閥的這一特性，以免出現(xiàn)資用壓力不夠的情況。 三、溫控閥的安裝位置 1、散熱器恒溫閥一般安裝在每臺(tái)散熱器的進(jìn)水管上或分戶采暖系統(tǒng)的總

5、入口進(jìn)水管上。尤其是對內(nèi)置式傳感器不主張垂直安裝，因?yàn)殚y體和表面管道的熱效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致恒溫控制器的錯(cuò)誤動(dòng)作，應(yīng)確保恒溫閥的傳感器能夠感應(yīng)到市內(nèi)環(huán)流空氣的溫度，不得被窗簾盒、暖氣罩等覆蓋。 2、為了減少投資，提出在戶內(nèi)系統(tǒng)（一戶一個(gè)供暖系統(tǒng)）上只裝一個(gè)溫控閥的方案。 通常的情況下，應(yīng)該每一組散熱器（即每個(gè)房間）上安裝一個(gè)溫控閥。為了減少投資，提出在戶內(nèi)系統(tǒng)（一戶一個(gè)供暖系統(tǒng)）上只裝一個(gè)溫控閥的方案。下面首先分析單管系統(tǒng)的熱特性，即流量與室溫的變化規(guī)律，并指出溫控閥的安裝方法。 2.1 單管戶內(nèi)系統(tǒng)只在末端房間裝一個(gè)溫控閥。利用熱網(wǎng)工況模擬分析軟件對一個(gè)五層樓的上分式單管順流系統(tǒng)（也適用于戶內(nèi)單管

6、順流系統(tǒng)）進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果見表1。表1為供水溫度恒定的情況，這種情況較符合一個(gè)大的供熱系統(tǒng)出現(xiàn)流量分配不均的實(shí)際工況，因而具有代表性。在設(shè)計(jì)外溫下，凡實(shí)際流量小于設(shè)計(jì)流量的（相對流量小于1），均出現(xiàn)上層熱、下層冷的現(xiàn)象；凡實(shí)際流量大于設(shè)計(jì)流量的（相對流量大于1.0）都發(fā)生上層冷、下層熱的情形。表1:上分式單管順流系統(tǒng)供水溫度恒定時(shí)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 19.61.00 18.6 18.3 18.2 17.7 17.5、0.48 17.8 16.8 15.8 14.8 13.50.24 17.3 15.3

7、 12.3 9.9 8.6注：供水溫度81 上述室溫與流量之間的變化規(guī)律，具有普遍性。當(dāng)室外溫度不等于設(shè)計(jì)外溫時(shí)。這種變化規(guī)律仍然存在，所不同的只是在設(shè)計(jì)外溫，即氣溫最冷時(shí)，系統(tǒng)垂直失調(diào)最嚴(yán)重，也就是最高層與最低層之間的室溫偏差最大；隨著氣溫變暖，垂直失調(diào)也逐漸趨緩。單管系統(tǒng)發(fā)生這種垂直失調(diào)現(xiàn)象的原因，主要是流量變化與散熱器表面溫度的變化不一致所造成的。一般而言，散熱器的散熱量主要取決于散熱器的表面平均溫度。在設(shè)計(jì)狀態(tài)下，散熱器傳熱面積的選取，都是根據(jù)設(shè)計(jì)工況下，各層散熱器的設(shè)計(jì)表面平均溫度計(jì)算的。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于流量分配不均，各層散熱器的表面平均溫度的變化比率將與設(shè)計(jì)工況發(fā)生差異。當(dāng)立管

8、實(shí)際的流量小于設(shè)計(jì)流量（即相對流量小于1.0）時(shí)，立管的供、回水溫差即大于設(shè)計(jì)時(shí)的溫差，此時(shí)上層散熱器的表面平均溫度比下層的散熱器表面平均溫度更有利于散熱，因而出現(xiàn)上熱下冷現(xiàn)象；相對流量大于1.0時(shí)，情況正相反。 單管系統(tǒng)垂直失調(diào)的特點(diǎn)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，根據(jù)這種熱特性，對于單管系統(tǒng)，每戶一個(gè)溫控閥，應(yīng)該按如下原則按： （1）對于單管順流的戶內(nèi)系統(tǒng)，一個(gè)溫控閥應(yīng)該裝在該戶內(nèi)系統(tǒng)最末端房間的散熱器上； （2）對于帶跨越管的單管戶內(nèi)系統(tǒng)，一個(gè)溫控閥應(yīng)裝在戶內(nèi)系統(tǒng)的入口供水管或回水管上，該溫控閥的遠(yuǎn)程溫度傳感器需放在戶內(nèi)系統(tǒng)最末端房間里； （3）對于舊建筑的上分

9、式單管順流系統(tǒng)，每根立管的一個(gè)溫控閥，應(yīng)裝在最底層房間的散熱器上，此時(shí)，供熱量應(yīng)采用熱量分配器計(jì)量。 應(yīng)該指出：這種溫控閥的使用方法，其優(yōu)點(diǎn)是既提高了供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能，又能減少工程的初投資；其缺點(diǎn)是每戶各房間的室溫為同一標(biāo)準(zhǔn)，不能隨心所欲的進(jìn)行調(diào)節(jié)。 2.2 雙管戶內(nèi)系統(tǒng)一個(gè)溫控閥裝在戶內(nèi)入口處。雙管系統(tǒng)的垂直失調(diào)，是由于自然循環(huán)作用壓頭的變化引起系統(tǒng)流量變化而產(chǎn)生的。這種系統(tǒng)，最理想的方案是在每個(gè)散熱器上都裝溫控閥。一些房地產(chǎn)開發(fā)商不愿意增加投資，取消了所有的溫控閥，盡管在戶內(nèi)系統(tǒng)中，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重失調(diào)現(xiàn)象，但必然導(dǎo)致樓內(nèi)各層之間的垂直失調(diào)。在工程實(shí)踐中，也證明了這一點(diǎn)。 為降低造價(jià)，又不影

10、響供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，在雙管戶內(nèi)系統(tǒng)中，在戶內(nèi)入口處裝置一個(gè)溫控閥，其遠(yuǎn)程溫度傳感器可放置任何房間。這一方案，雖然每房間的室溫調(diào)節(jié)缺乏靈活性，但卻改善了樓內(nèi)各層之間的冷熱不均，比較符合目前國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)狀況。 四、散熱器恒溫閥在采暖系統(tǒng)中的節(jié)能作用 散熱器恒溫閥正確安裝在采暖系統(tǒng)中，用戶可根據(jù)對室溫高低的要求，調(diào)節(jié)并設(shè)定溫度。這樣就確保了個(gè)房間的室溫恒定，避免了立管水量不平衡以及單管系統(tǒng)上下層室溫不均勻的問題。同時(shí)，通過恒溫控制、自由熱、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等作用可以既提高室內(nèi)熱環(huán)境舒適度，又實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 恒溫控制隨氣候的變化動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)出力，控制室溫恒定，即可節(jié)能。同時(shí)，消除溫度的水平和垂直失調(diào)，也能是有利環(huán)路

11、減少能量浪費(fèi)，同時(shí)使不利環(huán)路達(dá)到流量和溫度的要求。 自由熱陽光入射、人體活動(dòng)、炊事、電器等熱量稱為采暖自由熱，這部分熱量由于不確定性而沒有在設(shè)計(jì)運(yùn)行中予以充分考慮，僅作為安全系數(shù)考慮。實(shí)現(xiàn)室溫控制后，這部分能量可以取代部分散熱量，同時(shí)，不同朝向的房間溫差也可以消除，既提高了市內(nèi)熱環(huán)境的舒適度，又節(jié)省了能量。 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行辦公建筑、公共建筑在夜間、休息日無需滿負(fù)荷供熱。住宅用戶也以盡量做到無人斷熱，以節(jié)省能量和熱費(fèi)。甚至在不同的房間可以實(shí)行不同的溫度控制模式：當(dāng)人員集中在客廳時(shí)，臥室溫度可以降低設(shè)定，客廳溫度可以提高設(shè)定；在睡眠休息的時(shí)間里，臥室溫度可以提高設(shè)定，客廳溫度可以降低設(shè)定等等。這些措施都

12、可以通過散熱器恒溫閥來實(shí)現(xiàn)，已達(dá)到節(jié)能目的。參考文獻(xiàn) （1）李建興，涂光備. 散熱器調(diào)節(jié)特性分析. 暖通空調(diào)，2001，（5）：83-85 （2）涂光備，袁哲寧，黃保民等. 供熱計(jì)量技術(shù). 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003 供應(yīng)燃?xì)鉄崴鳒乜亻y(圖) 2006年03月09日 閥門專業(yè)生產(chǎn)各類溫控閥、電磁閥、熱電偶、電熱管寧波宇光控制器制造廠 電話：86 0574 * 溫控閥 2006年05月12日 反應(yīng)設(shè)備歡迎各廠家來電來廠洽談！中山市富貴電器燃具有限公司 電話：86-760-*供應(yīng)減壓閥，烤爐閥，溫控閥(圖) 2006年03月07日 閥門我司是專業(yè)生產(chǎn)減壓閥，烤爐閥以及溫控閥的廠家。產(chǎn)品已

13、經(jīng)獲得CSA, AGA, CE等認(rèn)證。公司成立13年，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐美，東南亞等國家。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，已獲得ISO9001認(rèn)證。中山市祥豐瓦斯器材制品有限公司 電話：86 760 22463* WZA-RF11/12 系列溫控閥 2005年11月27日 其他未分類WZA-RF11/12 系列溫控閥，適用于燃?xì)饪緺t、燃?xì)庹ㄥ?、西廚設(shè)備用常明火燃?xì)鉁乜亻y。 詳情請登陸本公司網(wǎng)站。 WZA-RF11/12 series temperature control valve, applicable for fuel gas oven, fuel gas boiler an.樂清市華西電子有限公司 電話：86

14、0577 * 月30日閉幕的“家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)國際學(xué)術(shù)交流會(huì)”透出信息：由全國家用電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織的2004版IEC家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化工作即將完成，新版標(biāo)準(zhǔn)的重要變化之一，就是增加了家用電器的智能化內(nèi)容。據(jù)全國家用電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書處高級工程師李一介紹，國際電工委員會(huì)即IEC的2004版家用和類似用途電器的安全第1部分通用要求是在2001版的基礎(chǔ)上修訂的，我國直接將2004版的IEC家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國家標(biāo)準(zhǔn)，這項(xiàng)工作即將進(jìn)入報(bào)批階段。新版IEC家電安全標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)重要的變化是增加了智能化的要求。李一舉例說，空調(diào)溫控器原來是通過溫控包體積的變化來控制的，溫度誤差在正負(fù)1.5

15、攝氏度，現(xiàn)在是通過電子傳感器控制，溫度誤差可在正負(fù)0.5攝氏度之間?？照{(diào)的間室溫度以往是機(jī)械式溫控裝置，各間室的溫度是固定的，現(xiàn)在使用了智能化的技術(shù)，溫度是可以調(diào)節(jié)的。各種智能化技術(shù)應(yīng)用于家用電器，極大地方便了消費(fèi)者的使用，也在一定程度上節(jié)約了家用電器的能源消耗，但這些技術(shù)需要通過標(biāo)準(zhǔn)確定其安全性能。壓力式溫控既然根據(jù)金屬熱脹冷縮的原理，可以設(shè)計(jì)出雙金屬溫度開關(guān)，人們不禁要問那么能不能利用其他物體的這種特性來做成溫度開關(guān)呢？回答是肯定的，壓力式溫控開關(guān)就是利用了氣體受熱膨脹，壓力增大來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能的。 壓力溫控開關(guān)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用很廣，主要是因?yàn)樗妮敵隽Ρ容^大，而且不用電源，完全是氣體，符合

16、本征安全的要求。但是由于其體積比較大，所以不適合于一般的小家電，家用一般用于冰箱和空調(diào)。 一般的冰箱就是利用壓力溫度開關(guān)來維持冰箱的恒定溫度的。下面我們通過介紹它，來說明一般的壓力溫控開關(guān)的工作原理。 冰箱溫控器的工作原理 溫度調(diào)節(jié)旋鈕和凸輪是用來設(shè)定冰箱平均溫度的。在封閉的溫包中裝有氣液共存的“濕飽和蒸汽”，一般是制冷劑磠甲烷或氟里昂，因?yàn)樗鼈兊姆悬c(diǎn)比較低，受熱容易氣化和膨脹。通過毛細(xì)管，溫包和膜盒相連，這個(gè)膜盒是用特殊材料做成的，極具彈性。開始杠桿一端的電觸點(diǎn)沒有閉合，當(dāng)溫度升高時(shí)，溫包內(nèi)的飽和蒸汽，受熱膨脹，壓力增大，通過毛細(xì)管的傳壓，使得膜盒也脹大起來。從而推動(dòng)杠桿克服彈簧的拉力產(chǎn)生的

17、力矩逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)，觸點(diǎn)閉合，冰箱壓縮機(jī)開始工作，進(jìn)行制冷。當(dāng)溫度降低時(shí)，飽和氣體收縮，壓力降低，觸點(diǎn)斷開，停止制冷。如此循環(huán)，把冰箱溫度恒定在一定范圍之內(nèi)而且節(jié)省了電能。 其實(shí)這種控制的精度也不高，現(xiàn)在市場上高檔的冰箱和空調(diào)一般利用變頻調(diào)節(jié)。但是由于價(jià)格便宜，原理簡單，老式的調(diào)節(jié)方式還是很受歡迎的。溫控器相關(guān)知識(shí)溫度控制器是對空調(diào)房間的溫度進(jìn)行控制的電開關(guān)設(shè)備。溫度控制器所控制的空調(diào)房間內(nèi)的溫度范圍一般在18-28。窗式空調(diào)常用的溫度控制器是以壓力作用原理來推動(dòng)觸點(diǎn)的通與斷。其結(jié)構(gòu)由波紋管、感溫包（測試管）、偏心輪、微動(dòng)開關(guān)等組成一個(gè)密封的感應(yīng)系統(tǒng)和一個(gè)轉(zhuǎn)送信號(hào)動(dòng)力的系統(tǒng)。

18、控制方法一般分為兩種； 一種是由被冷卻對象的溫度變化來進(jìn)行控制，多采用蒸氣壓力式溫度控制器，另一種由被冷卻對象的溫差變化來進(jìn)行控制，多采用電子式溫度控制器。溫控器分為：機(jī)械式分為：蒸氣壓力式溫控器、液體膨脹式溫控器、氣體吸附式溫控器、金屬膨脹式溫控器。其中蒸氣壓力式溫控器又分為：充氣型、液氣混合型和充液型。家用空調(diào)機(jī)械式都以這類溫控器為主。電子式分為：電阻式溫控器和熱電偶式溫控器。電路系統(tǒng)的作用：空調(diào)機(jī)電路系統(tǒng)的作用是控制空調(diào)正常和多功能的運(yùn)行，保護(hù)壓縮機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)正常運(yùn)行。電路系統(tǒng)的組成部件主要有：溫度控制器、熱保護(hù)器、主控開關(guān)、運(yùn)轉(zhuǎn)電容器，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電容器等被固定在控制盒內(nèi)。溫度控制

19、器的作用只是控制壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止。工作原理 蒸氣壓力式 波紋管的動(dòng)作作用于彈簧，彈簧的彈力是由控制板上的旋鈕所控制的，毛細(xì)管放在空調(diào)機(jī)的室內(nèi)吸入空氣的風(fēng)口處，對室內(nèi)循環(huán)回風(fēng)的溫度起反應(yīng)。當(dāng)室溫上升至調(diào)定的溫度時(shí)，毛細(xì)管和波紋管中的感溫劑氣體膨脹，使波紋管伸長并克服彈簧的彈力把開關(guān)觸點(diǎn)接通，此時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)制冷，直到室溫又降至設(shè)定的溫度時(shí)，感溫包氣體收縮，波紋管收縮與彈簧一起動(dòng)作，將開關(guān)置于斷開位置，使壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)電路切斷。以此反復(fù)動(dòng)作，從而達(dá)到控制房間溫度的目的。 電子式溫度控制器 電子式溫度控制器（電阻式）是采用電阻感溫的方法來測量的，一般采用白金絲、銅絲、鎢絲以及半導(dǎo)體（熱敏電阻等）為測溫電阻，這些電阻各有其優(yōu)確點(diǎn)。家用空調(diào)的傳感器大都是以熱敏電阻式。熱敏電阻式溫控器是根據(jù)惠斯登電橋原理制成的。在BD兩端接上電源E，根據(jù)基爾霍夫定律，當(dāng)電橋的電阻R1R4=R2R3時(shí)，A與C兩點(diǎn)的電位相等，輸出端A與C之間沒有電流流過，熱敏電阻的阻抗R1的大小隨周圍溫度的上升或下降而改變，使平衡受到破壞，AC之間有輸出電流。因此，在構(gòu)成溫控器時(shí)，可以很容易地通過選擇適當(dāng)?shù)臒崦綦娮鑱砀淖儨囟日{(diào)節(jié)范圍