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溫度控制閥的工作原理和應(yīng)用

作者:小白 | 來源:德國沃德閥門 | 時(shí)間:2021-07-15 16:49 點(diǎn)擊次數(shù):
 

  溫度控制閥的工作原理和應(yīng)用

  一、散熱器溫度控制閥結(jié)構(gòu)和工作原理。

  采用散熱器恒溫控制閥實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶室內(nèi)溫度的控制。該散熱器恒溫控制閥由恒溫控制器、流量調(diào)節(jié)閥和一對(duì)連接器組成,其中恒溫控制器以傳感單元即溫包為核心。通過感應(yīng)周圍環(huán)境溫度的變化,溫包能夠產(chǎn)生體積變化,帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥芯的位移,進(jìn)而調(diào)節(jié)散熱器的水量,從而改變散熱器的散熱??扇斯ふ{(diào)節(jié)設(shè)定溫度,并可根據(jù)設(shè)定溫度要求自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)散熱器的水量,從而達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。

  二是散熱器的調(diào)節(jié)特性主要取決于散熱器的熱工特性、溫控閥的流量特性和閥權(quán)度。

  溫度控制閥在某開度下的流量與全開流量的比值G/Gmax稱為相對(duì)流量;溫度控制閥在某開度下的行程與全開行程的比值l稱為相對(duì)行程。在相對(duì)行程與相對(duì)流量之間的關(guān)系中,稱為流量特性的溫控閥稱為:G/Gmax=f(l)。其關(guān)系可分為線性特征、快開特征、等百分比特征、拋物線特征等幾種特征曲線。

  對(duì)于散熱器來說,從水力穩(wěn)定性和熱力學(xué)角度來看,散熱量與流量的關(guān)系呈一簇曲線變化,隨著流量G的增大,散熱量Q趨于飽和。為了讓系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)特性,容易采用等百分?jǐn)?shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥來補(bǔ)償散熱器本身的非線性影響(1)。

溫度控制閥的工作原理和應(yīng)用(圖1)

  閥門重量對(duì)調(diào)節(jié)性能的影響。調(diào)節(jié)比R為溫控閥所能控制的大小流量之比:

  R=Gmax/git

  當(dāng)溫度控制閥全開時(shí),Gmax的流量也可以被視為散熱器的設(shè)計(jì)流量;Gmax的流量隨溫度控制閥的容量而變化。可調(diào)比值R=R=max(2)是由溫度控制閥與散熱器之間的相位關(guān)系決定的。

  例如,散熱器的循環(huán)容量是5m3/h,溫控閥的閥權(quán)度是88%,實(shí)際的可調(diào)比為28,相應(yīng)的流量可調(diào)范圍是100%-4%,具體說明如下。在不同進(jìn)出口溫差條件下散熱器的實(shí)際調(diào)節(jié)范圍見表。

 

進(jìn)出口溫度差(℃)

25

20

15

10

5

 

可調(diào)節(jié)范圍(%)

 

100~11.6

 

100~13.5

 

100~16.1

 

100~20.2

 

100~28

 

  根據(jù)表格可以看出,當(dāng)散熱器的進(jìn)口和出口量較小時(shí),散熱的實(shí)際調(diào)節(jié)范圍也很小。當(dāng)散熱器進(jìn)出口溫度小于10℃時(shí),可調(diào)小溫控閥的散熱約為標(biāo)準(zhǔn)散熱的20%,溫控閥的有效工作范圍減小。

  另外需要指出的是,溫控閥的高阻力是由散熱器的調(diào)節(jié)特性所決定的,在設(shè)計(jì)中必須考慮這種特性,以免出現(xiàn)資用壓力不夠的情況。

  3溫度控制閥安裝位置。

  3.1散熱器溫控器一般安裝在每臺(tái)散熱器的進(jìn)水管上,也可安裝在分戶供暖系統(tǒng)的總?cè)肟?。特別是在內(nèi)置式傳感器不提倡垂直安裝的情況下,因?yàn)殚y體和表面管道的熱效應(yīng)可能會(huì)引起錯(cuò)誤的恒溫控制器動(dòng)作,應(yīng)該確保恒溫閥的傳感器能夠感應(yīng)到城市環(huán)流空氣的溫度,而且窗簾箱、暖氣片等不能覆蓋在上面。

  3.2為減少投資,建議在一個(gè)家庭(一個(gè)家庭加熱系統(tǒng))上只安裝一個(gè)溫度控制閥。

  一般情況下,溫度控制閥應(yīng)安裝在每組散熱器上(即每個(gè)房間)。為節(jié)省投資,提出了在戶內(nèi)系統(tǒng)(一戶一加熱系統(tǒng))安裝溫度控制閥的方案。本文首先分析了單管系統(tǒng)的熱特性,即流量和室溫的變化規(guī)律,并指出了溫控閥的安裝方式。

  3.2.1單管家庭系統(tǒng)在末端房間僅安裝溫度控制閥。應(yīng)用熱網(wǎng)同型模擬分析軟件對(duì)一個(gè)五層上分單管系統(tǒng)(也適用于家庭單管系統(tǒng))進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1。表格1為給水溫度恒定的情況,這種情況比較符合大型供熱系統(tǒng)實(shí)際中出現(xiàn)的流量分配不均,因而具有代表性。外溫條件下,凡實(shí)際流量小于設(shè)計(jì)流量(相對(duì)流量小于1)的,均為上溫?zé)?、下溫?zé)岈F(xiàn)象,凡實(shí)際流量大于設(shè)計(jì)流量(相對(duì)流量大于1.0)的,均為上溫?zé)岈F(xiàn)象;

  表格1:上分式單管順流系統(tǒng)給水溫度不變時(shí)流量和室溫的變化。

 

室溫(℃)

相對(duì)流量(%)

 

5層

 

4層

 

3層

 

2層

 

1層

 

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

 

  注意:給水溫度為81℃。

  室溫流速隨溫度變化規(guī)律為普遍性。外部溫度與設(shè)計(jì)外溫不一致時(shí)。這一變化仍有規(guī)律可循,唯一不同的是設(shè)計(jì)外溫度,即在溫度較低時(shí),系統(tǒng)的垂直波長(zhǎng)較大,即高層和低層之間的室溫偏差較大,而當(dāng)溫度較高時(shí),垂直波長(zhǎng)也較小。單管系統(tǒng)出現(xiàn)這種垂直連接現(xiàn)象的原因,主要是由于流量變化和散熱器表面溫度變化不一致。一般情況下,散熱器的散熱主要取決于其表面平均溫度。所選擇的散熱器在設(shè)計(jì)狀態(tài)下的傳熱面積,是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)各層散熱器的設(shè)計(jì)表面平均溫度計(jì)算出來的。實(shí)際運(yùn)行中,由于流場(chǎng)分布不均勻,各層散熱器表面平均溫度變化率與設(shè)計(jì)要求有一定差異。在立管實(shí)際流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)(即相對(duì)流量小于1.0),立管的供回水時(shí)間應(yīng)大于設(shè)計(jì)流量的時(shí)間,此時(shí)較低處的散熱器表面平均溫度對(duì)立管的供回水更有利,因此產(chǎn)生上熱下冷;而較高處的相對(duì)流量大于1.0,情況正好相反。

  單管系垂直失調(diào)的特點(diǎn)是流動(dòng)量大,末端管系室溫愈高;流動(dòng)量小,末端管系室溫愈低,根據(jù)這一熱特性,對(duì)于單管系,每戶可按如下原則進(jìn)行調(diào)節(jié):(1)對(duì)于單管系順流的戶內(nèi)系統(tǒng),應(yīng)在戶內(nèi)系統(tǒng)末端安裝溫控閥;

  (2)對(duì)于有跨管的單管家庭系統(tǒng),應(yīng)在家庭系統(tǒng)的入口給水管道或回水管上安裝一溫控閥,其遙控溫度傳感器必須安裝在家庭系統(tǒng)末端的房間;

  (3)對(duì)于舊房上分單管順流系統(tǒng),每根豎管上有一個(gè)溫度控制閥,應(yīng)安裝在底層房間的散熱器上,此時(shí),供熱應(yīng)采用熱量分壓計(jì)量。應(yīng)當(dāng)指出:這種溫度控制閥的使用方式,優(yōu)點(diǎn)是既能改善供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能,又能減少工程初期投資;缺點(diǎn)是每個(gè)房間的室溫都是一樣的,無法隨意調(diào)節(jié)。

  3.2.2雙管家庭系統(tǒng)一個(gè)溫度控制閥安裝在家庭中。雙管路系統(tǒng)的豎直接頭,是由于自然循環(huán)中壓頭的變化引起系統(tǒng)流量的變化而產(chǎn)生的。這個(gè)系統(tǒng),理想的方案是每個(gè)散熱器上都安裝一個(gè)溫控閥。有些開發(fā)商不愿增加投資,取消了所有的溫控閥,雖然在戶內(nèi)系統(tǒng)中,不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏氣現(xiàn)象,但肯定會(huì)造成樓與樓之間的垂直漏氣。這也被工程實(shí)踐所證實(shí)。為了節(jié)約成本,又不影響供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能,在雙管家庭系統(tǒng)中,戶內(nèi)入戶裝置有一個(gè)溫度控制閥,其遙測(cè)溫度傳感器可以放置任何房間。此方案,雖然單室室溫調(diào)節(jié)缺乏靈活性,但改善了樓層間冷、熱不均勻性,更符合國內(nèi)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀。

  4、散熱器溫控器在供暖系統(tǒng)中的節(jié)能效果。

  暖氣加熱系統(tǒng)中正確安裝散熱器恒溫閥,用戶可根據(jù)需要調(diào)節(jié)和設(shè)定室溫高低。這可以保證一個(gè)房間的室溫恒定,避免單管系統(tǒng)上立管水量不平衡和低層室溫不均勻的問題。通過恒溫控制、自由加熱、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等作用,既能提高室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性,又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

  恒溫控---隨氣候變化動(dòng)態(tài)調(diào)整出力,控制室溫度不變,即可節(jié)能。與此同時(shí),消除了溫度的水平和垂直失調(diào),也是減少回路能量浪費(fèi),同時(shí)達(dá)到逆向循環(huán)流量和溫度要求的有利途徑。

  散熱——陽光入射、人體活動(dòng)、炊事、電器等都稱為散熱,這些散熱的一部分由于不確定因素在設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)未得到充分的考慮,僅作為一種安全因素。通過對(duì)室內(nèi)溫度的控制,這部分能量可以代替部分散熱,同時(shí),不同朝向的室內(nèi)熱源也可以消除,既提高了室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性,又節(jié)約了能源。

  經(jīng)濟(jì)效益——辦公大樓、公共建筑不需在夜間或休息日滿負(fù)荷供熱。住戶們也盡量做到無熱斷電,以節(jié)省能源和熱費(fèi)。即使不同的房間也可采用不同的溫控模式:當(dāng)人集中在客廳時(shí),可以降低臥室的溫度設(shè)定,起居室的溫度可以提高設(shè)定,而睡房的溫度可提高設(shè)定,起居室的溫度可降低設(shè)定等。通過散熱器的恒溫閥可以實(shí)現(xiàn)上述措施,并且已經(jīng)達(dá)到了節(jié)能的目的。

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