При отсутствии термостата просто вся вода прогоняется через батарею. А если термостат есть, то он реагирует на температуру воздуха в помещении, ограничивая доступ горячей воды в радиатор, если температура в помещении достаточная. В помещениях достаточно тепло?

в том то и дело что в помещении холодно. а термостат перекрывает воду уже при прикручивании, не успев нагреться.

А другой термостат реагирует так же?
И вы говорите что обратка 40°. А батарея такая же горячая? Если нет то в батарее воздух или забилась и вода не течет через всю батарею, а только краем через одну-две секции.
Примерно вот так:
Подача
>--x---------------
`||¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦
`||¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦¦
<------------------
Обратка

Могу только предположить, что вентиль с термостатом "не дружат". Попробовать поменять оба на от одного производителя. Спустить воздух. Проверить давление и температуру. Чудес не бывает.