摘要：本文通過簡述地暖回水溫控閥的工作原理，并對比地暖回水溫控閥和常規(guī)類別地暖供熱方法的優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為在地采暖中應(yīng)用地暖回水溫控閥，可保障采暖“低成本、低故障率、節(jié)能效果顯著”，應(yīng)進(jìn)行大力推廣。

關(guān)鍵詞：地暖回水溫控閥；動態(tài)調(diào)節(jié)；節(jié)能

0 引言

近幾年來，隨著分戶計量政策及技術(shù)的深化，在廣大民用和工業(yè)建筑的戶內(nèi)供熱采暖中，各種功能性裝備越來越多的被采用。其中，通過控制分戶及分室熱水流量而達(dá)到舒適且節(jié)能的采暖效果的地暖回水戶控溫控閥和地暖回水分室溫控閥以其節(jié)能效果顯著、安裝成本低廉、低故障率等優(yōu)勢，表現(xiàn)出較強(qiáng)的市場親和力。地暖回水溫控閥是為解決傳統(tǒng)水地暖控溫缺陷而開發(fā)的一類與水地暖系統(tǒng)配合使用，安裝在戶內(nèi)地暖集水器末端或分水器各支路回水管末端，通過感應(yīng)回水溫度，自動調(diào)節(jié)流量，有效利用采暖熱水“自由熱”的輻射散發(fā)，減少能耗，保證室溫恒定，從而創(chuàng)造健康舒適居住環(huán)境的功能性暖通閥門。

1 傳統(tǒng)水地暖控溫的類別及應(yīng)用缺陷

目前水地暖控溫普遍采用的方法有以下幾種：

1.1手動閥控制型

此種方法在分集水器上每個分路加裝一個球閥，用來控制采暖水流量。一方面，由于用戶不可能隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)，而調(diào)節(jié)帶來的滯后性反映到室溫變化上也需要一段時間，此時的環(huán)境溫度可能已經(jīng)又發(fā)生了變化；另一方面，使用球閥調(diào)節(jié)流量時，由于無法對回水進(jìn)行控制，在臨近達(dá)到理想采暖溫度時，大量高溫回水直接回流，大量熱能被浪費(fèi)。可見，采用常規(guī)的憑借自身的冷熱體驗和主觀感受手動調(diào)節(jié)閥門的方式，對室溫的控制有很大的隨意性和滯后性，特別是在室內(nèi)無人或睡眠的狀態(tài)下，無法及時關(guān)閉供熱或調(diào)低室內(nèi)溫度，從而造成長時間無效、低效供熱，同時也浪費(fèi)大量熱能。所以，手動調(diào)節(jié)閥實際上無法對室溫進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，還易形成一種溫度時高時低的調(diào)節(jié)混亂狀況，不能給人舒適的采暖體驗，同時也達(dá)不到節(jié)能的效果。

1.2電子溫控器控制型

這種方法是采用在每個屋內(nèi)安裝一個電子溫控器來對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。將溫控器通過線路和安裝在分集水器上的電熱執(zhí)行器連接，當(dāng)屋內(nèi)的溫度達(dá)到電子溫控器設(shè)定的溫度時，電子溫控器會發(fā)出指令，通過線路給安裝在分集水器上的電熱執(zhí)行器供電，使電熱執(zhí)行器內(nèi)的加熱片加熱，促使內(nèi)裝的石蠟溫包膨脹推動分集水器上的閥桿，關(guān)斷相應(yīng)供水管的閥門。反之，房間溫度未達(dá)到電子溫控器設(shè)定的溫度時，電子溫控器不會發(fā)出任何指令，閥門處于常開的供水狀態(tài)，從而達(dá)到控制溫度的效果。

然而這種方法存在諸多問題：

1.2.1成本高

每個房間要安裝電子溫控器，每路分集水器上要安裝電熱執(zhí)行器和專用閥門，并且要通過電工布線來連接溫控器和執(zhí)行器，安裝成本極高。

1.2.2故障率高

電子溫控器控溫比較精準(zhǔn)，分刻值為0.5～1度，只要室內(nèi)溫度稍微有些波動就會導(dǎo)致電子溫控器頻繁給電熱執(zhí)行器供電斷電，因此電熱執(zhí)行器很容易出故障失靈。同時，供水管路上復(fù)雜的電線接線也增加了短路的弊端和危險。

1.2.3溫度控制滯后，節(jié)能效果不明顯

水地暖是通過加熱地板輻射來進(jìn)行供熱的，地板本身就是儲熱的載體，能儲存大量的熱能。當(dāng)電子溫控器感應(yīng)到室內(nèi)溫度達(dá)到了設(shè)定值時，會給安裝在分集水器上的電熱執(zhí)行器供電，關(guān)斷供水，但是地板所儲存的熱能不會因閥門關(guān)斷而停止輻射，持續(xù)的散熱會使室溫大大高于電子溫控器的設(shè)定的溫度（據(jù)用戶現(xiàn)場測試，保溫比較好的房屋能超過5度以上），當(dāng)進(jìn)入下一個供熱循環(huán)，即地板的熱能輻射結(jié)束，地板溫度與環(huán)境溫度處于一個平衡的臨界點(diǎn)時，電子溫控器感應(yīng)到室內(nèi)溫度低于設(shè)定值時停止給電熱執(zhí)行器供電，打開閥門供熱，但是要先加熱已降溫的地板，這時屋里的溫度要有很長一段時間低于設(shè)定的溫度，調(diào)節(jié)的滯后性使得節(jié)能效果大打折扣，不僅浪費(fèi)大量熱能、抬高了采暖成本，還可能出現(xiàn)安全隱患。

2 地暖回水溫控閥的工作原理

2.1地暖回水溫控閥的分類及結(jié)構(gòu)

地暖回水溫控閥包括進(jìn)行戶內(nèi)整體控溫的地暖回水戶控溫控閥和進(jìn)行戶內(nèi)各分室精確控溫的地暖回水分室溫控閥兩種。

地暖回水溫控閥主要由恒溫控制閥芯、閥體和調(diào)節(jié)手輪三部分組成，閥體為一個具有進(jìn)水口和出水口的兩通型式，閥芯通過花齒或六角結(jié)構(gòu)固定手輪和閥體成為一個完整的結(jié)構(gòu)。戶控閥和分室閥的結(jié)構(gòu)大同小異，僅在閥芯的結(jié)構(gòu)上略有不同。如下以戶控閥為例來大概說明一下地暖回水溫控閥的結(jié)構(gòu)。

如圖3示為調(diào)溫手輪的示意圖，調(diào)溫圈外設(shè)有溫度的刻度表示，調(diào)溫范圍為35℃～50℃；調(diào)溫套1通過花齒結(jié)構(gòu)與定位套2契合，固定套4與調(diào)溫圈1通過反齒鎖緊結(jié)構(gòu)將4個元件緊密結(jié)合，固定套4通過螺紋與閥芯嚙合，而定位套3的內(nèi)六角和閥芯蓋契合，防止溫度調(diào)節(jié)時，調(diào)溫手輪與閥芯嚙合不為松動；定位套2的內(nèi)六角結(jié)構(gòu)與閥芯上的固定螺母1的外六角契合（分室閥在這里采用的結(jié)構(gòu)是定位套2與閥芯上的壓緊螺母通過花齒契合），調(diào)節(jié)溫度時，調(diào)溫圈1轉(zhuǎn)動，帶動定位套2引起閥芯1、3、4部件的機(jī)械聯(lián)動（分室閥的調(diào)節(jié)原理是：調(diào)溫圈轉(zhuǎn)動時，帶動定位套引起閥芯上壓緊螺母的聯(lián)動，壓緊螺母的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)與閥芯蓋上端的外螺紋形成一個簡單的傳動，帶動閥桿上下位移）。

如圖4示為溫控閥芯的示意圖，固定螺母1的外六角結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)手柄契合，內(nèi)六角結(jié)構(gòu)與閥桿3契合，而閥桿3下端外六角結(jié)構(gòu)與傳動螺母4的內(nèi)六角契合。當(dāng)調(diào)節(jié)手輪設(shè)置溫度時，引起1、3、4的機(jī)械聯(lián)動，傳動螺母做上下位移壓緊或釋放緩沖套，通過緩沖套內(nèi)的彈簧，限制感溫元件（溫包）膨脹或收縮時驅(qū)動活塞的運(yùn)動。

感溫元件7為外部全封閉焊接的石蠟溫包，與密封件6通過螺紋嚙合。閥門通常為常開狀態(tài)，當(dāng)感應(yīng)到溫度變化時，感溫元件7內(nèi)部的石蠟膨脹或收縮，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在緩沖套5內(nèi)的彈簧的反作用力下驅(qū)動活塞壓緊感溫元件7向下運(yùn)動或向上復(fù)位（由于溫度設(shè)定后，1、2、3、4、5結(jié)構(gòu)件均處于一種聯(lián)動的鎖定狀態(tài)，故溫度設(shè)定后，閥門的開度即為最大開度，在感應(yīng)溫度變化后，僅且只能因為感應(yīng)到回水溫度高于設(shè)定溫度，石蠟介質(zhì)膨脹時帶動密封件6向下位移減小閥門開度，除非在后續(xù)過程中，感應(yīng)到回水溫度低于設(shè)定溫度，石蠟介質(zhì)收縮時帶動密封件6向上做復(fù)位運(yùn)動，閥門的開度不會變大）。

如圖5示為溫控閥體，閥體上端內(nèi)部設(shè)有與閥芯蓋相配合的螺紋。遵循“低進(jìn)高出”原則，地暖回水從通道1進(jìn)入，過密封面所在位置的通孔，經(jīng)通道2流出。

2.2地暖回水溫控閥的工作原理

恒溫控制閥芯內(nèi)配置了可自力式驅(qū)動的感溫元件（溫包），可以通過即時感應(yīng)回水溫度，與手柄上的設(shè)置溫度進(jìn)行對比，進(jìn)而通過能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動活塞移動，調(diào)節(jié)回水流量，從而實現(xiàn)溫度的動態(tài)調(diào)節(jié)，達(dá)到室內(nèi)控溫的目的。

2.2.1地暖回水戶控溫控閥

使用在戶內(nèi)地暖集水器末端，可對整個戶內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行動態(tài)控制。用戶通過溫度調(diào)節(jié)手輪設(shè)置所需要的戶內(nèi)溫度后：

①當(dāng)回水溫度高于設(shè)定溫度時，感溫元件熱平衡失效，內(nèi)能增大，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動密封件向下位移，使閥門的開度減小，減小地暖回水的流量，直到回水溫度降低至設(shè)定值，從而維持回水溫度恒定；

②當(dāng)回水溫度低于設(shè)定溫度時，感溫元件受冷收縮，內(nèi)能減小，復(fù)位彈簧推動活塞向上位移，使閥門的開度增大，增大地暖回水的流量，直到回水溫度升高至設(shè)定溫度，從而維持回水溫度的恒定；

③由于回水溫度與室內(nèi)溫度呈線性比，回水溫度高時，戶內(nèi)溫度就高；回水溫度低時，戶內(nèi)溫度就低，所以，通過實時感應(yīng)對比回水溫度，進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，控制并恒定回水溫度，就能間接控制并恒定戶內(nèi)溫度。

2.2.2地暖回水分室溫控閥

使用在地暖分水器各支路回水管末端，調(diào)節(jié)各分室支路的采暖水流量，對戶內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行分室調(diào)節(jié)，原理同地暖回水戶控溫控閥。通過在溫度調(diào)節(jié)手輪上設(shè)置所需要的溫度，可以對各個分室的溫度進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

3 地暖回水溫控閥的應(yīng)用前景

3.1地暖回水溫控閥的應(yīng)用參數(shù)

3.2地暖回水溫控閥的優(yōu)點(diǎn)

3.2.1安裝簡單，成本低

安裝在地暖分集水器的回水端，無需安裝電源就能達(dá)到恒溫控溫，特別應(yīng)用在舊房改造項目上，不用改動原有的管路，在管路的回水端連接上地暖回水溫控閥就能實現(xiàn)分區(qū)分室控溫。

3.2.2恒定溫度，節(jié)能效果顯著

地暖回水溫控閥通過內(nèi)置感溫元件自動檢測房間的回水溫度并及時調(diào)整供水量，進(jìn)而控制地板恒定在所設(shè)置的溫度范圍。通過控制地板這個散熱載體的溫度就可以控制戶/室內(nèi)的溫度，進(jìn)而實現(xiàn)溫度恒定，不會因為感溫滯后而導(dǎo)致地板溫度落差較大，產(chǎn)生屋內(nèi)忽冷忽熱的現(xiàn)象。恒溫的調(diào)節(jié)和控制，較之單純的使用地暖分集水器進(jìn)行采暖，可以節(jié)省20%～30%的能源消耗，同時帶來溫暖舒適的居住及工作環(huán)境。

3.2.3低故障，無維護(hù)

地暖回水溫控閥通過感溫元件熱脹冷縮的物理特性來執(zhí)行功能，感溫元件的設(shè)計使用壽命通常在10萬次以上，可正常工作30年，沒有人為的破壞，可保證無使用故障，無需維護(hù)。

如上綜合各方面的比較，應(yīng)用地暖回水溫控閥的采暖形式在各種控溫方式中具有較為全面的優(yōu)勢。早在2003年8月，國家建設(shè)部下發(fā)的《關(guān)于城鎮(zhèn)供熱體制改革試點(diǎn)工作的指導(dǎo)意見》就明確規(guī)定，城鎮(zhèn)新建公共建筑和居民住宅，凡使用集中供熱設(shè)施的，都必須設(shè)計、安裝具有分戶計量及室溫調(diào)控功能的采暖系統(tǒng)，這對于使用機(jī)械自力式結(jié)構(gòu)實施自動控溫且采暖成本低廉，容易為一般用戶接受的地暖回水溫控閥來說，是一個很好的契機(jī)；同時，隨著近幾年來地暖行業(yè)的發(fā)展，我國的溫控類產(chǎn)品大量售往國外市場，地暖回水溫控閥將迎來一個更為美好的明天。（