地暖混水降温装置漫谈

 一、地暖混水降温装置的作用

       我们平常所说的地暖是“低温热水地面辐射供暖系统”的简称，与传统的散热器采暖方式相比具有舒适、节能、健康的特点。但地暖对水温有 比较严格的要求：地面采用地板砖的系统，热水最高温度60℃；采用复合木地板的地暖系统一般要求水温在45℃以下；实木地板要求水温不高于35℃。而目前我国集中供热或小区集中供热系统的大都是针对散热器采暖用户设计的，一般供给用户的水温在80℃-90℃，远高于地暖要求的水温，因此不能直接用于地暖。这使得很多集中供热用户望地暖兴叹，同时地暖供应商也不得不将大量用户拒之门外。壁挂炉采暖虽然可以调节水温到地暖使用温度，但其设计温度和流量通常是按照散热器采暖进行的，直接用于地暖存在换热器表面结露影响寿命、循环水流量不够导致供热功率下降等问题，而与地暖混水降温系统配合将会达到更好的效果。

       混水降温装置对于集中供热地暖用户来说，其主要作用是提高地暖使用的安全性和舒适性，节能效果是次要的；即使有节能效果，也是通过控制室温不超过需要温度而实现的，混水降温装置本身只是一种水温混合装置，是一种将高温差小流量的热水转换成低温差大流量的循环水的装置，本身并没有任何节能作用。

      采用混水降温装置之后，可以给集中供热用户提供合适的低温大流量地暖循环水，满足地暖对与安全性和舒适性的要求，其依据可以从地暖规程上找到：   《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）中对于水温的规定主要有以下几点：

      第3.1.1条低温热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定。民用建筑供水温度宜采用35-50℃，不应超过60℃，供、回水温差宜小于或等于10℃。

      笔者认为：最高水温不易超过60℃是影响地暖使用安全性的最主要参数，为了保证地暖的使用寿命，应严格遵守；对于地暖管，温度对其使用寿命和老化性能具有非常大的影响，比如PE-RT管材使用寿命在60℃以下可达50年，70℃降低到10年，80℃只有两年，90℃则只有一年。上面这些数据从相关管材生产企业提供的寿命曲线图中都能看到，因此控制水温对于地暖长时间安全工作具有非常重要的意义。

      现在很多厂家资料给用户有误导之嫌：产品资料或者宣传资料里给出了通过110℃、1.9MPa、8720小时测试的数据，好像给用户的感觉是地暖管道根本不怕热水，完全可以直接用在水温高达90℃的集中供热供水环境中；对于保障长期稳定工作的实际水温要求，只是笼统的说按照地暖规范要求施工可以保证50年工作寿命，普通用户所不知道的是这里所指的50年是60℃以下水温的使用寿命。而当用户在误导下直接用在高温环境出了问题，管材厂家则可以冠冕堂皇的说用户没有按照地暖规范施工，责任不在厂家，这实际是一种不负责任的做法。

     第3.1.2条采用低温热水地面辐射供暖方式时，地面的表面平均温度应符合表3.1.2的规定。

     表3.1.2 地面的表面平均温度（℃）

     区域特征              适宜范围    最高限值

     人员经常停留区            24-26            28

     人员短期停留区            28-30            32

     无人停留区                    35-40            42

     浴室及游泳池                30-33            33

      35-50℃的供水温度范围具体确定依据是室温和地面平均温度，主要是提高使用的舒适性方面的；供回水温差10℃以内是保持地面温度均匀性和较高的能量利用率，具有节能、提高舒适性和避免温差过大对地面材料形成的热应力等几方面的考虑；据我们的经验，中原地区很多用户水温达到40℃左右即可达到很好的效果，水温过高反而导致地暖温度太高、室内干燥等问题。

      第3.8.4条低温热水地面辐射供暖系统应在热源处设置供热温度调节控制装置。

      此条规定明确了集中供热等用户使用地暖时应使用地暖混水系统等温度调节装置，注意，这里提到的是“供热温度调节装置”而不是“供热流量调节装置”，因此用流量调节阀进行控制并非合适的方式。

      笔者认为：上述规定是保证地暖舒适性的一个关键因素，有的地暖用户需要开着窗户睡觉，主要是地面温度没有控制好，而控制地面温度最好的方式就是调节供水温度，而不是调节供水流量。

      二、地暖混水降温装置的工作原理

      地暖混水降温系统是目前解决高温水源地暖用水的优选方式，无论何种结构的混水降温系统都是利用地暖散热后的低温回水与高温进水相混合以提供适当温度的采暖供水，与其他降温方式相比具有简单、方便、节能、温度稳定的突出优点，因此得到广泛的应用。

      在混水降温装置中有两个核心部件：一是用于提供采暖散热后低温水与高温进水混合的动力装置，一般家用通常使用屏蔽泵；另外一个是用户控制高温进水与低温回水混合比例以维持混合水温度稳定的混水部件，可以有多种不同结构和方式，比如电子温控或者自力式温控装置等。上面这些是每一个恒温混水装置必须具备的部件，其他部件根据产品不同有所不同，例如：过滤器、止回阀、压力开关、温控器等。
 

       图中，高温采暖供水从上面进入系统，与经过地暖盘管降温后的较低温度的地暖回水在混水部件中进行混合；混合出合适温度的水经过增压泵后进入分水器，然后通过地暖盘管散热采暖；增压泵用于提供混合水的动力；在混水系统中，混水部件要具备控制混合水温度在设定值的功能，避免随着供水温度变化混水温度也不稳定；混水部件在不同产品中有不同的形式，比如自力式远传温控阀、恒温混水阀、电动三通阀等，非自力式产品需要配合相应的电动温控器等配件配合工作，达到能自动恒温的效果。

      三、对于市面上常见的几种混水系统特点的分析

      随着地暖行业的蓬勃发展和用户对地暖认识的加深，越来越多用户和地暖公司认识到，给地暖提供一个合适的温度对于地暖运行的安全性和舒适性至关重要。集中供热做地暖是否需要降温装置已经是一个不争的事实，而混水降温类型的产品与其他结构产品相比具有工作稳定可靠、控温方便、占地小、成本低等优点，在市场中脱颖而出，居于主流地位。在这种情况下，地暖混水降温装置市场也得到蓬勃的发展，与之相对的是各种不同品牌、结构和档次的地暖混水降温装置大量上市。面对众多产品，地暖公司和用户有眼花缭乱的感觉，这些不同结构和类型的产品各有什么优缺点？应该如何选择适合自己的产品困扰很多朋友。笔者接触的这类产品比较多，对市面上常见的各种结构混水降温装置有一些了解，在此谈一下自己的观点，不当之处还望各位老师前辈多多指正。

     目前市面上常见的地暖混水降温装置大概可以分为以下几种：

     3.1：采用自力式远传温控阀作为温控核心的类型，此结构的产品较多，比较典型的如下图产品。
 

     这种类型的混水装置利用自力式远传温控阀的感温元件检测混合水温度，并根据水温变化控制安装在高温采暖进水通道中的阀体开度，从而改变高温进水量，达到自动恒温控制的目的。当然也可以反向控制：即通过控制回水量达到间接控制进水的目的。此类产品具有结构简单，成本较低，工作可靠的优点。并且因为采用自力式温控阀作为温度控制装置，即使运行时停电，温控部分仍然起作用，可以避免高温热水直接进入地暖系统，起到很好的保护作用。

     下面说说此类结构的不足之处。

      常用的自力式温控阀原本是设计用在散热器采暖控制中，控制一个散热器的过水量，因此流量系数较小，典型常用的DN20阀体KV值大概只有0.8左右（声明，上述数据仅是对常规产品的数据，如果混水器厂家采用的是特制增加流量的自力式恒温阀，上述数据无效），这意味着此温控阀在全开状态下、阀门前后压差10kPa时过水量为每小时0.8吨，而实际工作中即使循环泵启动温控阀前后的压差也很难达到10kPa，大多只能在5kPa或者更低压差下运行，也就是这种情况下阀门全开的过水量只有0.3-0.4吨。在采暖面积较小和采暖水温较高的情况下，地暖循环水中的高温水比较小也可维持混水温度，正常工作；但是当高温水温较低时采暖热水进水量有限，而循环水量较大，必然因为较多低温循环水进入混合水而导致水温降低和房间温度下降；也正是这个原因在这种结构产品的回水循环管道中设有手动循环水流量调节阀，当水温较低无法维持混合水温度时关小或者关闭手动循环水流量调节阀，强制减小循环水比例，提高供水温度。这种情况下需要手动操作，因此这种系统算是半自动恒温控制吧。当然，这时地暖管总的循环水量降低，进水量有限，进回水温差增大，对采暖效果还是有所影响的。

      自力式远传温控阀方式，测温头部分需要插接在混合水通道中，并且需要的地方较大，在有的产品只能安装在分水器的另外一侧，对于很多带有流量控制阀的分水器来说无法安装，限制了其广泛的应用。当然也有将测温点放到混合水处的设计，但这种方式由于混合处水温还未充分均匀，测温不准确和不稳定。

       因此，如果不是采用特制增加流量的自力式远传温控阀的本类型产品，比较适合采暖供水温度较高，使用面积较小或者房屋保温效果好的用户使用，不太适合供水温度本来只有六七十度的用户或者采暖面积太大的用户使用。

       另外远传自力式温控阀阀芯动作距离较小，容易发生杂质堵塞也是一个缺点，但这个问题可以通过在进水通道增加效果较好的过滤器解决，不是无法克服之问题。

       3.2：采用电热驱动器驱动三通阀的结构类型，典型的如下图产品。
 

       优点如下

      （一）这种结构的混水系统突出优点是采用温控器设定温度，因此温度设定范围非常大，可以说只要条件允许，想怎么设定都可以； 

      （二）温控器可以方便设定开启和关闭时间，便于可编程控制，达到更好的节能效果；同时也方便实现自动化温控，增加其他各种智能控制功能。

      （三）电热驱动器工作可靠，电动三通阀不易堵塞，对水质适应能力较好。

        缺点如下

      （一）因为采用的电热驱动器动作反应速度很慢，一个动作周期可能需要好几分钟，这导致当进水温度变化较大时混水温度波动现象比较严重，也就是给地暖系统供应的不是恒温水，而是在一定范围上下波动，导致地暖部件要长期承受温度反复变化的热胀冷缩效应，管件质量不过关长期容易导致漏水；

      （二）由于电动阀芯依靠弹簧力复位，为了避免压差较高时阀瓣压死无法打开，在三通阀回水混合通道中留有直径3mm左右的泻流口，这会导致供水温度较低时即使三通阀回水通道全部关闭，仍然有部分低温回水进入上部混合水中，降低了混合水温度，因此在供水温度较低时无法充分利用供水水温，低温供水特性不太好。

      （三）当停电时电动三通阀自动复位，可以关闭采暖进水，一方面避免高温水进入系统，另一方面即使供水温度本身不高也不能给地暖供水，影响用户采暖。

        综上所述，此种结构产品也比较适合采暖水温较高的用户使用，当然地暖材料对水温波动引起的热胀冷缩不太敏感为好。另外虽然此结构对水质适应能力较好，还是建议用户在进水前加上过滤器，避免杂质带来的麻烦。

        3.3：采用电动两通球阀作为温控调节装置的类型，典型的如下图产品。
 

        这种产品在温度设定和控制上与上述两种产品具有类似优点，不再详述。其突出优点在于进水通道采用通流面积很大的电动球阀，当采暖供水温度低于设定温度时循环泵停止工作，利用集中供暖自身的压差可以直接供暖，压力损失很小；另外如果用户采暖面积较大，这个产品供水能力还是比较适合的。

        此结构的最大问题在于供水水温高于设定温度不太多时，系统会发生震荡工作状态：因为此时当循环泵工作后低温回水必然会通过止回阀与上部进水混合，由于循环水量无法控制，回水量较大，混合后水温会低于设定值，温控器判断水温偏低，停泵；然而停泵后回水不再与热水混合，采暖进水温度又会高于设定温度，循环泵重新启动，继续重复上述过程；循环泵频繁起停，水温极不稳定、对循环泵的寿命也极为不利。

        另外一个问题在于，本产品如果采用双向控制球阀，当工作中突然停电，球阀将保持在当时的开度，混水不起作用，但高温水会顺畅的进入地暖管中，对地暖安全不利。

        当然，上面这些问题也不是不能解决的，实际上如果解决好上述问题，此结构的产品无论是不是最先进的产品，还是很有特色的.

        3.4：采用恒温混水阀作为温控调节装置的类型，典型的如下图产品。 
 

       混水阀作为温控部件突出优点是温度稳定性好，并且低温工作特性突出，当水温低于设定值时可以自动关闭回水通道，避免供水温度进一步降低，保证较好的供水效果；

       另外，虽然采用恒温混水阀和远传自力式温控阀都是自力式的，但恒温混水阀过水量较大，DN20的典型KV值可以做到2-4，即使在较小压差的情况下也能提供较大的流量。当然在过流顺畅方面还是无法和电动球阀结构相提并论。

       混水阀结构另外一个突出优点在于：当工作中突然停电后，如果供水温度超过设定值，混水阀会自动关闭采暖供水，避免高温水进入地暖中，对地暖起到保护作用；但供水温度低于设定值时，混水阀可以自动打开高温水通道对地暖进行供水，保持用户室内温度不至于下降太多。

       此种产品结构的缺点是如果进水中有杂质容易堵塞卡死，导致温控失灵，因此水质适应性没有上面两种好。好在这个问题可以通过在进水通道加装质量较好的过滤器、定期清理阀芯得到解决；如发现阀芯卡死可以很方便的拆开阀芯进行检修，必要时更换密封圈等配件，还算是可接受的缺点。

       另外恒温混水阀为了保证温控精度，温度调节范围难以做的很宽，通常DN20的温控范围在10-15℃之间效果较好，但此温度范围无法覆盖35-60℃整个水温区间，比较好的办法是根据用户使用的情况选择适合区段的温度范围，常用的35-45℃、40-50℃、50-60℃等，对于一般用户，推荐采用40-50℃的，适用性比较广一些。

       当然，也有厂家推出温度调节范围很宽的产品，但自力式温控阀结构特点决定了温度调节范围和温控精度无法两者兼得，不管是远传自力式温控阀还是恒温混水阀，都是这样，温度调节范围太宽并不一定是好事。

       3.5：还有一种特殊的产品，混水方式采用手动控制，比如某公司经济型产品。由于手动调节方式在水温变化或者采暖流量变化时无法保持供水温度的稳定，失去了混水降温产品的意义，还不如用户自己安装一个循环泵省事省钱。因此笔者对各种用户都不推荐。
四、混水降温装置的一些附加功能和装置：

      下面谈谈对于一些混水装置特殊装置和功能的看法，这些特殊功能或装置可以附加在各种不同结构产品上，不一定限于某个公司产品或者某种结构产品上。

       1：缺水保护：好像越来越多的地暖混水降温装置具备了缺水保护功能，其实采暖系统管道中真正没水的情况基本不可能出现，因为采暖系统是一个封闭的系统，只有采暖管道破裂大量漏水又不能及时补充才能出现这种现象。真正的效果是对间断供暖用户有用，缺水保护停泵功能避免了供热停止时循环泵无谓的工作，能减少一些浪费。

       目前缺水保护主要有两种方式，一种是通过检测水压，水压过低时判断为停水，供暖循环泵立刻停泵，水压恢复后水泵自动启动；这种方式保护比较可靠，对于真正停水可以起到迅速保护作用。但由于不同地区或者楼层高度停止供暖后静态压力不同，如果压力开关动作压力不合适，起不到停水停止供暖的效果；另外采用压力开关要增加成本，如压力开关堵塞或者供水压力偏低可能导致系统无法正常工作；为了避免这种情况影响用户使用，应该在压力开关缺水保护中设置保护解除按钮。

       另外一种停水保护方式是通过检测供水温度，当供水温度降低到一定程度以后判断为采暖停止，自动停止循环泵。在有温控器的混水降温装置中，这种方式实现成本低廉方便，正常情况下也完全能实现停水停泵的功能，但如果万一出现管道中无水的现象，不能及时快速发现，可能还要转几分钟。有些用户对此耿耿于怀，其实没有必要。因为即使断水也不会整个供水管道中突然没有一点水，循环泵并没有干转，加上循环泵本身有超温保护功能，一般不会出现什么问题。

       2：室温控制。好像是一种时髦，很多混水系统加有室温控制功能，据称可以室温水温同时控制。水温控制好地暖安全舒适，室温控制好使用节能，看起来确实不错。但一个小问题是：用户家里往往都有多个房间，也就是有多个采暖区域，各个房间供暖情况和使用情况不同，室温也不同，如果将温控器安装在客厅，白天没问题，问题是晚上睡觉的时候客厅温度想降低一些，都不行，等到按热量收费之后，有人可能会心疼的。

      个人意见，混水系统控制好水温，室温还是独立控制为好，比如用分时温控系统来做，避免相互牵制，使用可能更灵活一些。当然，如果整套混水降温系统供应一个独立的采暖区，这种方式也不失为一种好选择。

       3：生活热水供给：郑州博容公司最近推出的“水暖搭档”产品中，将为地暖提供混水降温和为用户提供冬天采暖生活热水两个功能结合在一起，充分利用集中供热给用提供冬季恒温生活热水，拓展地暖混水降温系统的外延，是混水系统里面的一个另类，也算有些创意。因为随着能源价格上涨和按热量收费政策的落实，以及整个社会对节能降耗的迫切需求，最大程度利用集中供热等低品位的能源，降低对电、天然气等能源的消耗也是整个社会的需求，这个产品恰恰满足了社会和用户对这方面的需求。

       五、混水系统的发展与展望

       目前，地暖混水降温装置仅从混水降温方面而言，已经是一个基本成熟的技术和产品，上面介绍的各种产品在适当的条件下都可以达到一定的效果，但同样也各有缺点，没有哪个是完美无缺的，也没有哪个是没有价值的垃圾，各有适合自己的存在理由和空间。大家共同推动地暖混水降温系统市场的发展，百花齐放繁荣市场是一种好现象。但混水系统毕竟还是一个新生事物，还有很多发展和完善的空间.

       随着市场的成熟，个人感觉地暖混水系统会在目前简单混水降温的基础上逐渐向功能扩展和智能化、数字化的方向发展，甚至将会与整个家居智能控制系统和网络远程控制等结合，构成未来智能家庭的一部分。这些想法需要一个过程，但一定是未来发展的方向。

      值得高兴的是现在已经有一些有实力的公司先人一步在做这方面的尝试了：例如从有关资料看到国内某公司即将推出的一款新的混水降温系统，从产品设计思想和技术含量方面来说，都具有可圈可点之处：
 

      1：混水控制部件采用三通合流调节阀，能同时控制进水和回水循环量，采用PID过程控制，温度控制精确稳定、低温工作特性好、系统阻力小；

      2：具备多种工作模式，控制系统可以与房间温控器进行总线通讯，根据采暖需求自动控制水泵转速，达到更好的节能和舒适效果；

      3：控制系统采用标准Modbus RTU协议与以太网连接，可实现PC远程控制；亦可通过Internet进行连接，实现真正的异地远程控制；
从资料上看，上面几点都是比现有产品设计和技术更先进的地方，但具体产品还没有上市，真正产品到底如何还不得而知，还是拭目而待吧。

       六、对于地暖混水降温系统中循环泵的一点看法
下面顺便谈谈对地暖混水降温系统里面循环泵的一点看法：无论何种形式的混水降温装置，循环泵都是必不可少的重要部件，也是用户关注的焦点。甚至在一些经销商或者厂家看来循环泵成为决定一个混水系统档次的主要标准。对此笔者有不同看法。

      目前家用分户式地暖混水降温装置配备的都是运行噪音很小的屏蔽泵，作为一种成熟技术，生产屏蔽泵的厂家不计其数。当然从世界范围来看，格兰富和威乐，质量和品牌口碑都比较好，但与之对应的是价格比其他厂家高很多。据我们使用多个品牌屏蔽泵的经验来看，除了上述两个厂家国内也有不少厂家产品质量和品质还是非常令人放心的，完全能满足混水降温系统工作的需要，没有必要特意追求一定要进口名牌。当然，由于厂家品牌众多，质量也是参差不齐，这些并不是外观直接就能看到的东西，不要迷信产品外观。产品需要厂家用心去做，也需要用户用心去体验的。

       无论如何我相信，市场的大浪会逐步推动地暖混水降温这种新产品的完善和成长，在市场的快速发展完善过程中，越来越多新产品和新面孔出现，给用户提供更多更好的选择，也会有很多产品会被市场逐渐淘汰。这一天不会太远。