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关于三通恒温混水阀在地暖系统中的应用

    目前的地板采暖系统的供水温度相对于高温供水或低温回水的温度有很大的区别,因此需要在辐射地板采暖系统的循环泵前面安装混水的元件。例如由壁挂炉供应高温水的地暖系统便可通过采用三通恒温混水阀来调节辐射地板采暖系统的供水温度。

    所谓恒温混水阀,是指一种机械装置,它集测量、执行、控制功能于一体,是近年来地暖系统中广泛使用的一种阀。它是一种无需外加能源,而依靠被控水温变化进行出水温度自动调节的自力式调节器;在不消耗能源的情况下,自动调节管网中高温供水及低温回水的混水比例,从而维持设定的地板辐射采暖所需的低温供水温度。

    1 三通恒温混水阀简介

    1.1 工作原理

    三通恒温混水阀基本结构为感温蜡式热动力元件和流量调节部件。三通恒温混水阀的调节核心部分是完全浸泡在混合出水端的感温蜡式热动力元件。它根据固体和液体不可压缩和利用密封容器内工作介质(感温蜡混合物)的体积随温度变化而变化的物理性质而工作,提供感温蜡式热动力元件在膨胀方向的驱动力。

    三通恒温混水阀的工作过程为:感温蜡式热动力元件受热(或遇冷),热量通过刚性紫铜密封容器外壁使杯内感温蜡受热熔化(或冷凝)后体积膨胀(或收缩),推动横隔膜、锥形橡胶键和垫片,推动活塞,活塞接触调节螺栓底部而反推整个感温蜡式热动力元件向下运动(此时复位弹簧被压缩以提供反力来平衡),带动恒温混水阀内部的调节筒在高温供水及低温回水的混水舱内上下移动,以连续自动的方式调节调节阀的进水开度。在地板采暖系统热负荷发生变化或高温供水温度改变时,自动地调节高温供水及低温回水的进水比例来保持设定的温度。

    恒温混水阀需要先通过“标定”来完成温度设定。所谓“标定”即通过旋转调节螺栓给复位弹簧一个初始的压缩量以提供初始力,不同的初始力将会产生不同的恒定出口水温。当高温供水温度太高或低温回水温度不足而使出口温度高于设定温度时,该阀将会关闭高温供水流道,这个功能必须在高温供水高于低温回水10℃以上才能实现(一般地暖的供回水温差为10℃~15℃,因而可以满足这一要求)。例如低温回水端停止供水,混合出口水温升高,那么感温包内的感温蜡将会膨胀,从而推动了调节筒向下运动,关闭高温供水端。

    1.2 感温蜡式热动力元件的特性分析

    从图1可以看出,活塞行程与温度关系曲线整体上呈非线性关系。但整个曲线可以分成三个区:固态区(熔点温度t1以下)、相变区(t1~t2,感温蜡处于固液混合态)和液态区(t2以上,感温蜡全部为液态),在这三个区域都呈现出近似的线性关系。在各线性区域内其调节特性属于比例式调节,即在稳定状态下,其输出参数(行程/mm)与输入量(温度/℃)成比例变化。

图1 感温蜡式热动力元件活塞行程与温度关系曲线

    1.3 三通恒温混水阀特点

    相对于电子式温度控制阀而言,三通恒温混水阀不需电力等外部动力,故结构简单、安全性高;热敏元件热滞率低,阀门滞后性小;压损小,保证大流量下较小的压力损失;温度控制精度较高,工作稳定;比例式控制,不会引起水锤危害;体积小,不怕冻,重量轻,安装方便。以上特点表明:感温蜡式三通恒温混水阀适合辐射地板采暖系统选用。

    2 三通恒温混水阀在地暖系统中的应用

    2.1 带三通恒温混水阀的地暖系统

    2.1.1 三通恒温混水阀

    恒温混水阀主要技术指标如下:

    1)输出恒温精度;

    2)恒温起始流量。

    由于恒温混水阀为自力式,它必须工作在水流流通的状态下,由静态到一定流量时并不起作用,这个流量的最大值称为“恒温起始流量”。这项指标必须满足多个房间中只要有一个房间开启地暖时,其流量就进入恒温范围。恒温起始流量越小,说明小流量恒温特性也越好。恒温混水阀出口水温(即地暖供水水温)调节范围一般为20℃~55℃;调节精度一般可达到±2℃;高温供水最高温度85℃;最大工作压力可达10bar。

    2.1.2 分(回)水器

    分(回)水器将采暖低温供水分配到各房间的供暖支路,它实现对各供暖支路内注水和冲洗支路管道的功能。分(回)水器上安装有手动排气阀、泄水阀,并且能利用手动排气阀放掉系统中的多余气体。通过调节回水管内置的调节阀阀芯可使各采暖支路实现水力平衡和设定流量值。分(回)水器供水管的每个支管一般配备带可视刻度的流量计,这样可在调节流量时直观、迅速地得出数据。

    2.2 安装与调试

    首先计算热负荷,根据辐射采暖特点,确定出房间实际需热量,计算各支管水量,校核系统阻力是否平衡,通过水力计算确保地暖管流速宜选择0.3m/s~1m/s,并保证地暖管间距符合要求,然后选择流量匹配的三通恒温混水阀和分(回)水器等组件。

    一般地暖施工流程为:清理地面,铺设水泥砂浆找平面,铺设绝热板,铺设加热盘管(交联聚乙烯管PE2X等),冲洗、施压,隐蔽验收,豆石混凝土填充、夯实、养护,连接分(回)水器,调试3。三通恒温混水阀的安装应在安装分(回)水器与调试之间进行,安装之前应首先通水将水管冲净,以防止水中的杂物将恒温混水阀堵塞。一般三通恒温混水阀两输入端带有过滤器和止回阀(厂家配套提供)。阀上带有刻度,调整刻度,设定所需的地暖供水温度。

    管路安装调试完毕经检查无误后即可通水试压,由于三通恒温混水阀必须工作在流通状态下且有水源断路自动关闭功能,若分(回)水器上的流量计指示流量很小或没有流量,则可以根据这种现象检查水路是否接通。同时在分(回)水器上对系统供回水管路水力平衡进行调试。

    供暖开始时,供水温度应以30℃水温循环24h,然后日升温5℃,直到55℃为止,并以不大于55℃水温正常运行。以带三通恒温混水阀壁挂炉型地暖系统为例,在该系统中,

    辐射地板采暖系统热水由三通恒温混水阀式温控中心转换的低温水经过辐射地板分水器提供;温控中心上的两通电动阀在温控中心的安全温度开关超温断开时自动关闭,防止壁挂炉的水泵造成高温水在辐射地板采暖系统循环,保证地暖供水温度不超过安全温度点。室内温控器控制系统循环泵的启停。壁挂炉内部的压差旁通阀用于保护壁挂炉循环泵始终有流量通过,起到保护壁挂炉循环泵不“烧泵”的作用,即三通恒温混水阀完全关闭高温供水端时旁通管仍能保证一定的流量。

    3 结语

    地暖技术以其舒适、节能的特点被大量住宅工程所采用,国家标准的出台和地暖行业协会的成立,标志着地暖在国内全面应用方面掀开了崭新的一页。辐射地板采暖系统全新的温度调节方式已有别于传统调节方式,对于系统运行的安全、舒适、节能及自控程度有了更大的提高。带三通恒温混水阀型地暖系统是一种新产品,在不需要使用气候补偿调节和防冷凝控制的情况下,运用三通恒温混水阀组成了更加小巧和适合于嵌墙安装型的温度调节系统。国外公司如德国Oventrop,Heimeier公司等已有成熟配套产品且大量占领市场。实践证明,带三通恒温混水阀型定点式温度调节方式的地暖系统能够保证安全舒适的室内温度,达到理想的采暖效果。

    参考文献

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