1 气候补偿器的工作原理
当室外气候发生变化时，布置在建筑室外的温度传感器将室外温度信息传递给气候补偿器。气候补偿器根据其中固有的不同情况下的室外温度补偿经验曲线，输出调节信号控制电动调节阀开度，从而调节热源出力，使其输出供水温度符合调节曲线水温以满足末端负荷的需求，实现系统热量的供需平衡。在采用热计量的供热系统中，因为通过供热量控制要先要实现热量的“按需供应”，避免过度供应产生能源浪费；其次提高供热系统能效，例如根据室外温度变化及用户热负荷变化条件供热介质参数，实现合理的“低温供热”往往明显提高供热系统能效。
2 适用范围
气候补偿器一般用于供热系统的热力站中，或者采用锅炉直接供暖的供暖系统中，是局部调节的有力手段。气候补偿器在直接供暖系统和间接供暖系统中都可以应用，但在不同的系统中其应用方式有所区别。
2.1 热水直接供暖系统
在热水直供系统中，气候补偿器通过调节系统混水量来控制供水温度，其工作原理如图1所示。气候补偿器通过控制电动调节阀开度来调节锅炉进出水管道之间的旁通水量，从而实现对系统供水温度的控制。当温度传感器检测到的供水温度值在计算温度允许波动范围之内时，气候补偿器控制旁通阀门不动作；当供水温度值高于计算温度允许的上限值时，气候补偿器控制旁通阀门开大，增加进入系统供水中的回水流量，以降低系统供水温度；反之，将旁通阀门关小，减少进入供水中的回水流量，以提高系统供水温度。
图1 热水直接供暖系统中气候调节阀的工作原理
2.2 热水热源间接供暖系统
在热水间接供暖系统中，气候补偿器通过控制进入换热器一次侧的供水流量来控制用户侧供水温度，其工作原理见图2。气候补偿器通过控制换热器一次侧旁通管上的电动调节阀的开度来调节换热器的旁通水量，从而实现对系统用户侧供水温度的控制。当温度传感器检测到的二次侧（用户侧）供水温度值在计算温度允许波动范围之内时，气候补偿器控制旁通阀门不动作；当供水温度值高于计算温度允许的上限值时，气候补偿器控制旁通阀门开大，通过旁通管的供水流量增加，进入换热器的一次供水流量减少，从而减少系统的换热量, 在二次侧循环水流量不变的情况下，其供水温度会降低；反之，将旁通阀门关小，增大进入换热器的一次供水流量，增加系统的换热量，从而提高二次侧的供水温度。
图2 热水热源间接供暖系统中气候调节阀的工作原理
2.3 蒸汽热源间接供暖系统
在蒸汽间接供暖系统中，气候补偿器通过控制进入换热器一次侧的蒸汽流量来控制用户侧供水温度，其工作原理见图3。气候补偿器通过控制换热器蒸汽侧电动调节阀的开度来调节换热器的蒸汽量，从而实现对系统用户侧供水温度的控制。当温度传感器检测到的二次侧（用户侧）供水温度值在计算温度允许波动范围之内时，气候补偿器控制旁通阀门不动作；当供水温度值高于计算温度允许的上限值时，气候补偿器控制阀门关小，减小进入换热器蒸汽量，从而减少系统的换热量，在二次侧循环水流量不变的情况下，其供水温度会降低；反之，将旁通阀门开大，增大进入换热器的蒸汽量，增加系统的换热量，从而提高二次侧的供水温度。
图3 蒸汽热源间接供暖系统中气候调节阀的工作原理
3 气候补偿器的节能分析
在传统供热方式的设计中，通过围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。实际上，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程，气温变化见图4。但由于不稳定传热过程计算复杂，而且实际运行中也难以控制，所以在传统工程设计中，对一般建筑物都采用稳定传热计算方法。
图4为一天的室外逐时温度，图5 为济南市11 月15 日至第二年3月15日（共121天，2904小时）的室外逐时温度，这里采用的气象数据来自清华大学开发的Medpha软件，该软件基于清华大学江亿院士多年来的理论研究成果，根据逐时气象模型原理以30年实测气象数据为基础，可以模拟全国193个城市（地区）的各种类型的逐时气象数据。从图4中可以看出，每天每时刻室外温度都在不断变化，而且温度往往都要高于室外供暖计算温度，这是因为大陆的规范规定：“供暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度。”所以，按传统稳定传热方法计算的热负荷往往要大于实际需要的热负荷，于是就出现了室内温度过高，只好开窗降温的现象，不仅浪费能源，增加费用，同时也影响了室内舒适度和人体健康。
但是随着能源危机的出现以及人们对室内舒适度要求的提高，特别是现代高科技节能产品—气候补偿器的出现，所有按稳定计算出现的各种问题都将迎刃而解。气候补偿器能够根据安装在室外的温度传感器测量室外温度，根据室外气温的变化自动调节供水温度（见图6），以确保舒适的室内温度和最低的能耗，从而实现“按需供热”，既降低用户费用，又提高室内舒适度。
气候补偿器的作用就是通过调节电动阀的开度使供水温度始终随室外空气温度进行变化，从而保持室内温度恒定。
由图6可以看出，室外温度与供水温度正好相反，室外温度高时供水温度低，反之供水温度高，这既可以保证室内温度保持恒定，满足舒适性要求，又可实现节能降耗。