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1、恒温控制阀应用的目的和意义1.1 目的在建筑生活热水系统中，提供符合卫生要求，满足系统用水点水压和流量的功能要求，是系统设计的基本保证。为用水点提供可靠的恒温热水，可以确保热水供应的安全性，防止造成使用者的烫伤，提高热水使用的舒适性。应用恒温控制阀来调节生活热水系统中用水点的温度正是满足系统安全性的目的，有利于降低烫伤的风险，提高生活热水系统供水的品质，也有利于生活热水系统的节水、节能。生活热水系统需要合理设置恒温控制阀，它既可以安装于用水点末端，也可以安装在系统供应热水的起端，最终目的是要满足热水供应点恒定水温的控制要求。1.2 意义生活热水系统中，应用恒温控制阀解决了普通龙头因水温很难调节
2、或冷水突然断水情况下的烫伤问题，解决了热水使用中因外界水压改变引起的出水水温不断变化的问题，解决了热水使用初期调节温度时的水量浪费问题，从而提高了生活热水给水系统使用的安全性、舒适性，满足热水供水的稳定性和节能性。淋浴热水供应温度采用相对恒温的38，特别是对儿童、孕妇和老人的沐浴，既安全又有保健的作用，真正起到了享受热水的作用，提高生活的质量。对于酒店的生活热水供应，更重要的是保证客人的安全和舒适性。对于医院手术室的刷手池、洗婴池和医护中心的热水供应等，混合热水的温度不应随用水量、水压的变化而变化。恒温控制阀的应用，有利于用水点的热水温度调节和控制精度的准确。恒温控制阀运用到生活热水系统中也带
3、来了系统设计的改变。采用数字恒温阀的系统应用方式，生活热水给水系统实现了更安全、舒适、卫生的热水供应形式。系统还可进行数字化设计，可与建筑的自控系统相连，提高了系统的控制能力。1.3 特点恒温控制阀最先在生活热水系统的淋浴器、电热水器和太阳能热水系统中运用，也是供暖系统的配套产品之一。恒温控制阀具有自动恒定用水点水温的功能，其出水温度根据实际需要进行设定后，可迅速达到设定值并自动恒定，不受冷热水进水压力、温度或出水流量变化的影响。恒温控制阀的出水温度变化一般在2之内，并具有防烫伤和防冷激功能。如在洗浴过程中，当冷水突然中断时，恒温控制阀可在几秒钟内自动关闭热水，起到防烫伤的安全保护作用；当热水
4、突然中断时，恒温控制阀可在几秒钟内自动关闭冷水，起到防冷激的安全保护作用。2 恒温控制阀恒温控制阀，又称恒温混水阀、恒温混合阀、水温控制阀、数字恒温阀、（全）数字（再）循环阀、电子控制混水阀等，它是近年来出现的用于生活热水供应中控制用水点温度的阀门或装置。其类型按设置部位主要可分为恒温龙头、恒温混合阀、数字恒温阀。2.1 恒温龙头恒温龙头（thermostaticmixer）如图1所示，是安装在用水点出口处恒温控制、单一旋钮调节流量的龙头。其工作原理：在龙头中装配热敏感温元件，控制阀内恒温阀芯自动移动，封堵或者开启冷、热水的进水口。当温度调节旋钮设定于某一温度后，恒温龙头通过调节进入出水口的冷
5、热水混合比例，使出水温度始终保持恒定。恒温阀芯（thermostaticcartridge）一般采用石蜡恒温元件和形状记忆合金弹簧等。图1 恒温龙头恒温龙头的调温旋钮一般可在3565间任意设定，出水温度可自动维持设定，一般在出水后5s内就能达到所需温度。当冷水意外失供时，混合出水流量迅速降低直至关闭。其冷水供水温度为529，热水供水温度为5585，正常的恒温出水温度为2050，设定安全按钮的温度为38。恒温龙头的最高工作压力可达1.6MPa，理想工作压力为0.10.5MPa。进水温度不变，当冷、热水压力任意变化50%时，出水温度波动可在2范围内；进水压力不变，当热水供水温度由60上升至75（5
6、/min）时，恒温龙头出水温度波动在2范围内。恒温龙头除了要满足水嘴相关的国内、外用水器具标准外，还应满足恒温的测试标准。目前，国内对恒温龙头还没有专门的标准，国外可参考的有淋浴用恒温混水阀的技术要求和低压恒温混合阀通用技术要求。当然，恒温龙头的技术也在不断突破，有采用开关前置的，同时控制热水和混合水，用热水打开冷水，由热水控制冷水的流量来实现恒温效果，并可取消止回阀；有将过滤外置的，用龙头的结构来保证恒温，便于清理水垢。恒温龙头控制的是用水点混合水的出水温度，即终端出水的温度，与加热器所指的“恒温”是不同的，后者控制的是热水加热的温度。恒温龙头避免了打开龙头时对温度的反复调节，在达到方便、舒
7、适、安全的同时，也减少了水量的浪费。2.2 恒温混合阀恒温混合阀（thermostaticmixingvalves，TMV）可用于单个用水点、分区或成组用水点的热水恒温控制，如图2所示，恒温混合阀由阀体、阀芯、热敏元件、调温旋钮、弹簧等组成。热敏元件装在恒温混水阀的混合出水口处，它利用感温元件的特性推动阀体内阀芯移动来改变冷水、热水的进水流量。同样，当混合水的温度超过设定温度值时，热敏元件受热膨胀，恒温阀芯移动，热水的进水面积减少，冷水的进水面积增加，从而混合水的温度下降；反之，当混合水的温度低于设定值时，混合水的温度自动上升。如果冷水突然中断，热敏元件受热膨胀增大，恒温阀芯与阀体达到紧密接触
8、，热水通道也被完全关闭。恒温混合阀系统中冷、热水进水温度、压力变化，其进水口的冷、热水比例也随之变化。在温度调节旋钮设定于某一温度后，无需外接电源，恒温混合阀自动维持出水温度。图2 恒温混合阀2.3 数字恒温阀数字恒温阀是集成高端数字温显电子控制的混水阀，用于有热水回水要求的系统，也称全数字再循环阀（fulldigitalrecirculatingvalve，DRV）。由数字恒温阀与冷水和恒温热水回水侧的止回阀，共同组成了数字恒温阀组（见图3），有利于在生活热水系统的直接应用。数字恒温阀具有以下特点：混合水出水温度稳定、精确；内置远程设定点调节和可编程两级高温警报功能，可以监测、集中控制及记录
9、数据；在冷水供应故障或电源故障时，可直接关闭热水侧供应；可设定温度故障等级，安全关闭出水；在设定温度下，进行高温灭菌；具有热水监控功能。图3 数字恒温阀组数字恒温阀组性能优越。它可以在阀下游至少5m的用水点将水温波动范围控制在1。在冷水供应故障和电源故障时，具有热关停功能。在无负荷期维持稳定的情况下，具有系统防止温度爬升的措施，无需使用人工节流设备或平衡阀。它可设定温度进行高温灭菌，设定温度故障等级进行安全关闭。它可编程设定范围为高、低温度的调节，报警显示。数字恒温阀运用到建筑生活热水系统中，有利于节省投资，提高热水供应的安全性和舒适性，保证热水供应的卫生，具有节能效果，并可与楼宇的自控系统连
10、接。通常生活热水系统热水温度为60，采用数字恒温控制阀后，减少了每个用水点配置的恒温淋浴龙头，且温度控制稳定、精确，仅需在每个末端使用压力平衡式淋浴龙头，整体的初期投资和维护的费用均可降低。数字恒温阀将换热器出来的60热水与冷水进行混合，把热水供应温度降低（如降低至5052），以减小热水使用的烫伤风险，即使有冷水故障时也可关闭热水。数字恒温阀组不会影响容积式或半容积式换热器的设定温度，通过与60热水的混合和不间断循环，确保整个生活热水系统内没有军团菌产生，满足生活热水系统的卫生性。其较低的循环温度也带来较少的辐射散热损失。在阀组的试验内容和试验方式方面，国内目前还没有恒温混水阀的相关标准，美国
11、标准淋浴用恒温混水阀的技术要求（ASSE1016 2005）和英国标准卫浴龙头低压恒温混合阀通用技术要求（EN12871999）明确规定了恒温混水阀的试验内容和试验方法。恒温控制阀除了对寿命进行测试外，还需测试的参数有出水温度自动调节灵敏度、调节精度、冷热水最大压差等指标。在冷水失效时安全性的测试中，测试评估恒温混水阀在突然失去冷水供应时限制热水流出量的反应，要求在前5s内收集的水量应200mL，若在前5s内收集的流量200mL，则温度不应超过42.8。3 系统设计恒温控制阀的设计运用会带来生活热水系统形式的变化，其应用有单点应用方式、成组应用方式和系统应用方式。3.1 单点应用方式和成组应用
12、方式单点应用方式是在用水末端的单一热水用水点运用恒温控制阀或在用水点运用恒温龙头。这种方式对系统没有特别的影响。每个用水点可以设定不同的恒温值，满足不同用水点的温度需求；恒温控制阀距用水点较近，可以保证阀前有较高温度热水的管路，不必改变系统；分散设置对用水点的影响较小，即使发生故障也是局部变化。同时，单点应用方式在需要大量供应恒温用水点的情况下投资较高，管理较困难。成组应用方式是对成组或分区的热水用水点运用恒温控制阀供应热水。一般采用热静力式恒温混合阀，安装在成组用水点附近，减少了恒温控制阀或恒温龙头的设置数量。但需要注意的是成组应用方式的恒温控制阀后无热水的回水循环，不宜出现较大的“死水区”
13、。同时，在选择成组应用方式的恒温控制阀时，应确保恒温控制阀在满足装置出口实际最大流量后，有足够大的余压，建议余压不小于0.1MPa。在恒温控制阀的冷水进水管路上，还应考虑设置止回阀。3.2 系统应用方式系统应用方式是运用数字恒温阀来控制循环的生活热水系统供水的水温恒定，形成智能水温控制的生活热水给水系统（watertemperaturecontrolrecirculationsystemsdigital）。这种方式将数字恒温阀设置在换热器供水干管，对热水系统集中进行恒温控制，并对恒温热水再循环，系统应用方式见图4。该方式考虑了热水的恒温供应和降低军团菌潜在的威胁要求，在热水系统设计、使用和维护
14、中将优先考虑热水供应的安全和卫生问题。图4 生活热水系统的系统应用方式系统中应用的数字恒温阀便于调节和监控。它可编程设定水流时间、最低/最高温度限制和调节温度，还可设定系统反冲模式和高温灭菌模式。它可进行数据记录，监控热水进口、冷水进口和混合出水温度的读数，由传感器与建筑物的自控系统相连，并可直接在因特网界面进行配置。来自换热器的热水与恒温热水回水、冷水混合，并经数字恒温阀后，可供应系统的恒温热水。在数字恒温阀组中，自带有3个止回阀，分别设在冷水进水、恒温热水回水进水和恒温热水回水出水的管道接口处，防止热水回流。在热水进水与恒温进水之间，应设置连通管，并设常关阀门，以保证事故状态下系统热水的供
15、应（如图4中的A）。系统应用方式中存在2个热水的循环系统，一个是热水循环系统，它保证热水供应的温度（常为60），设置热水回水泵不断保持热水温度；另一个是恒温热水循环系统，它保证恒温热水循环，既要保持恒温热水的温度，又要保证恒温热水的卫生。在恒温热水循环系统中，恒温热水的回水一部分在自身系统中循环，另一部分需要进入生活热水热交换器中加热再循环。正是这一原因，恒温热水循环系统将部分恒温热水又转移到热水循环系统中。因此，在这部分恒温回水与热交换器的冷水进水之间必须安装止回阀（如图4中的B）。2个循环系统中，存在A和B两处管道的连通，A处阀门须常关，B处止回阀必须进行水流方向的限定，防止不同温度水的串通。数字恒温阀的冷热水管路上还宜设过滤器。通常，生活热水热交换器的设计出水温度为60，但在热水用水点可能会出现由于人员误操作或者直接打开热侧龙头造成热水直接出水的情况，而60热水在2s内会造成人员的1级烫伤。高标准的酒店有在末端设恒温龙头混合后用来淋浴，采用数字恒温阀可将热水供应温度降低（如降至5052），从而降低热水使用的烫伤风险。系统应用方式因增加了数字恒温阀，其对生活热水系统的设计也带来了新的变化。4 设计问题处理
