地暖回水温控阀的原理及应用分析 回水温控阀

摘要：本文通过简述地暖回水温控阀的工作原理，并对比地暖回水温控阀和常规类别地暖供热方法的优缺点，认为在地采暖中应用地暖回水温控阀，可保障采暖“低成本、低故障率、节能效果显著”，应进行大力推广。

关键词：地暖回水温控阀；动态调节；节能

0 引言

近几年来，随着分户计量政策及技术的深化，在广大民用和工业建筑的户内供热采暖中，各种功能性装备越来越多的被采用。其中，通过控制分户及分室热水流量而达到舒适且节能的采暖效果的地暖回水户控温控阀和地暖回水分室温控阀以其节能效果显著、安装成本低廉、低故障率等优势，表现出较强的市场亲和力。地暖回水温控阀是为解决传统水地暖控温缺陷而开发的一类与水地暖系统配合使用，安装在户内地暖集水器末端或分水器各支路回水管末端，通过感应回水温度，自动调节流量，有效利用采暖热水“自由热”的辐射散发，减少能耗，保证室温恒定，从而创造健康舒适居住环境的功能性暖通阀门。

1 传统水地暖控温的类别及应用缺陷

目前水地暖控温普遍采用的方法有以下几种：

1.1手动阀控制型

此种方法在分集水器上每个分路加装一个球阀，用来控制采暖水流量。一方面，由于用户不可能随时进行调节，而调节带来的滞后性反映到室温变化上也需要一段时间，此时的环境温度可能已经又发生了变化；另一方面，使用球阀调节流量时，由于无法对回水进行控制，在临近达到理想采暖温度时，大量高温回水直接回流，大量热能被浪费。可见，采用常规的凭借自身的冷热体验和主观感受手动调节阀门的方式，对室温的控制有很大的随意性和滞后性，特别是在室内无人或睡眠的状态下，无法及时关闭供热或调低室内温度，从而造成长时间无效、低效供热，同时也浪费大量热能。所以，手动调节阀实际上无法对室温进行有效的调节，还易形成一种温度时高时低的调节混乱状况，不能给人舒适的采暖体验，同时也达不到节能的效果。

1.2电子温控器控制型

这种方法是采用在每个屋内安装一个电子温控器来对温度进行调节控制。将温控器通过线路和安装在分集水器上的电热执行器连接，当屋内的温度达到电子温控器设定的温度时，电子温控器会发出指令，通过线路给安装在分集水器上的电热执行器供电，使电热执行器内的加热片加热，促使内装的石蜡温包膨胀推动分集水器上的阀杆，关断相应供水管的阀门。反之，房间温度未达到电子温控器设定的温度时，电子温控器不会发出任何指令，阀门处于常开的供水状态，从而达到控制温度的效果。

然而这种方法存在诸多问题：

1.2.1成本高

每个房间要安装电子温控器，每路分集水器上要安装电热执行器和专用阀门，并且要通过电工布线来连接温控器和执行器，安装成本极高。

1.2.2故障率高

电子温控器控温比较精准，分刻值为0.5～1度，只要室内温度稍微有些波动就会导致电子温控器频繁给电热执行器供电断电，因此电热执行器很容易出故障失灵。同时，供水管路上复杂的电线接线也增加了短路的弊端和危险。

1.2.3温度控制滞后，节能效果不明显

水地暖是通过加热地板辐射来进行供热的，地板本身就是储热的载体，能储存大量的热能。当电子温控器感应到室内温度达到了设定值时，会给安装在分集水器上的电热执行器供电，关断供水，但是地板所储存的热能不会因阀门关断而停止辐射，持续的散热会使室温大大高于电子温控器的设定的温度（据用户现场测试，保温比较好的房屋能超过5度以上），当进入下一个供热循环，即地板的热能辐射结束，地板温度与环境温度处于一个平衡的临界点时，电子温控器感应到室内温度低于设定值时停止给电热执行器供电，打开阀门供热，但是要先加热已降温的地板，这时屋里的温度要有很长一段时间低于设定的温度，调节的滞后性使得节能效果大打折扣，不仅浪费大量热能、抬高了采暖成本，还可能出现安全隐患。

2 地暖回水温控阀的工作原理

2.1地暖回水温控阀的分类及结构

地暖回水温控阀包括进行户内整体控温的地暖回水户控温控阀和进行户内各分室精确控温的地暖回水分室温控阀两种。

地暖回水温控阀主要由恒温控制阀芯、阀体和调节手轮三部分组成，阀体为一个具有进水口和出水口的两通型式，阀芯通过花齿或六角结构固定手轮和阀体成为一个完整的结构。户控阀和分室阀的结构大同小异，仅在阀芯的结构上略有不同。如下以户控阀为例来大概说明一下地暖回水温控阀的结构。

如图3示为调温手轮的示意图，调温圈外设有温度的刻度表示，调温范围为35℃～50℃；调温套1通过花齿结构与定位套2契合，固定套4与调温圈1通过反齿锁紧结构将4个元件紧密结合，固定套4通过螺纹与阀芯啮合，而定位套3的内六角和阀芯盖契合，防止温度调节时，调温手轮与阀芯啮合不为松动；定位套2的内六角结构与阀芯上的固定螺母1的外六角契合（分室阀在这里采用的结构是定位套2与阀芯上的压紧螺母通过花齿契合），调节温度时，调温圈1转动，带动定位套2引起阀芯1、3、4部件的机械联动（分室阀的调节原理是：调温圈转动时，带动定位套引起阀芯上压紧螺母的联动，压紧螺母的内螺纹结构与阀芯盖上端的外螺纹形成一个简单的传动，带动阀杆上下位移）。

如图4示为温控阀芯的示意图，固定螺母1的外六角结构与调节手柄契合，内六角结构与阀杆3契合，而阀杆3下端外六角结构与传动螺母4的内六角契合。当调节手轮设置温度时，引起1、3、4的机械联动，传动螺母做上下位移压紧或释放缓冲套，通过缓冲套内的弹簧，限制感温元件（温包）膨胀或收缩时驱动活塞的运动。

感温元件7为外部全封闭焊接的石蜡温包，与密封件6通过螺纹啮合。阀门通常为常开状态，当感应到温度变化时，感温元件7内部的石蜡膨胀或收缩，将内能转化为机械能，在缓冲套5内的弹簧的反作用力下驱动活塞压紧感温元件7向下运动或向上复位（由于温度设定后，1、2、3、4、5结构件均处于一种联动的锁定状态，故温度设定后，阀门的开度即为最大开度，在感应温度变化后，仅且只能因为感应到回水温度高于设定温度，石蜡介质膨胀时带动密封件6向下位移减小阀门开度，除非在后续过程中，感应到回水温度低于设定温度，石蜡介质收缩时带动密封件6向上做复位运动，阀门的开度不会变大）。

如图5示为温控阀体，阀体上端内部设有与阀芯盖相配合的螺纹。遵循“低进高出”原则，地暖回水从通道1进入，过密封面所在位置的通孔，经通道2流出。

2.2地暖回水温控阀的工作原理

恒温控制阀芯内配置了可自力式驱动的感温元件（温包），可以通过即时感应回水温度，与手柄上的设置温度进行对比，进而通过能量转换，驱动活塞移动，调节回水流量，从而实现温度的动态调节，达到室内控温的目的。

2.2.1地暖回水户控温控阀

使用在户内地暖集水器末端，可对整个户内环境温度进行动态控制。用户通过温度调节手轮设置所需要的户内温度后：

①当回水温度高于设定温度时，感温元件热平衡失效，内能增大，内能转化为机械能，带动密封件向下位移，使阀门的开度减小，减小地暖回水的流量，直到回水温度降低至设定值，从而维持回水温度恒定；

②当回水温度低于设定温度时，感温元件受冷收缩，内能减小，复位弹簧推动活塞向上位移，使阀门的开度增大，增大地暖回水的流量，直到回水温度升高至设定温度，从而维持回水温度的恒定；

③由于回水温度与室内温度呈线性比，回水温度高时，户内温度就高；回水温度低时，户内温度就低，所以，通过实时感应对比回水温度，进行动态调节，控制并恒定回水温度，就能间接控制并恒定户内温度。

2.2.2地暖回水分室温控阀

使用在地暖分水器各支路回水管末端，调节各分室支路的采暖水流量，对户内环境温度进行分室调节，原理同地暖回水户控温控阀。通过在温度调节手轮上设置所需要的温度，可以对各个分室的温度进行控制调节。

3 地暖回水温控阀的应用前景

3.1地暖回水温控阀的应用参数

3.2地暖回水温控阀的优点

3.2.1安装简单，成本低

安装在地暖分集水器的回水端，无需安装电源就能达到恒温控温，特别应用在旧房改造项目上，不用改动原有的管路，在管路的回水端连接上地暖回水温控阀就能实现分区分室控温。

3.2.2恒定温度，节能效果显著

地暖回水温控阀通过内置感温元件自动检测房间的回水温度并及时调整供水量，进而控制地板恒定在所设置的温度范围。通过控制地板这个散热载体的温度就可以控制户/室内的温度，进而实现温度恒定，不会因为感温滞后而导致地板温度落差较大，产生屋内忽冷忽热的现象。恒温的调节和控制，较之单纯的使用地暖分集水器进行采暖，可以节省20%～30%的能源消耗，同时带来温暖舒适的居住及工作环境。

3.2.3低故障，无维护

地暖回水温控阀通过感温元件热胀冷缩的物理特性来执行功能，感温元件的设计使用寿命通常在10万次以上，可正常工作30年，没有人为的破坏，可保证无使用故障，无需维护。

如上综合各方面的比较，应用地暖回水温控阀的采暖形式在各种控温方式中具有较为全面的优势。早在2003年8月，国家建设部下发的《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》就明确规定，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，这对于使用机械自力式结构实施自动控温且采暖成本低廉，容易为一般用户接受的地暖回水温控阀来说，是一个很好的契机；同时，随着近几年来地暖行业的发展，我国的温控类产品大量售往国外市场，地暖回水温控阀将迎来一个更为美好的明天。（