شیر انبساط یا اکسپنشن ولو الکترونیکی یکی از اجزای پیشرفته و کلیدی در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع است که با استفاده از فناوری های روز، امکان کنترل دقیق جریان مبرد را فراهم می کند. این دقت در کنترل باعث بهبود راندمان انرژی، جلوگیری از نوسانات ناخواسته در فشار و دما، و افزایش طول عمر تجهیزات می شود. عملکرد این شیر بر اساس داده های حسگرها و فرمان های کنترلر الکترونیکی است که میزان باز یا بسته بودن شیر را تنظیم می کند. این فرآیند موجب کاهش اتلاف انرژی و کنترل بهتر دمای خروجی می شود.
معمولا اکسپنشن ولو ها از چند بخش اصلی تشکیل شده است. یکی از این اجزا، موتور پله‌ای است که موقعیت سوزن شیر را با دقت بالا و به صورت مرحله به مرحله تنظیم می کند. این موتور باعث می شود که جریان مبرد به آرامی و بدون نوسان ناگهانی تغییر کند. سوزن و نشیمنگاه، که از مواد بسیار مقاومی مانند فولاد ضد زنگ ساخته می شوند، وظیفه تنظیم جریان دقیق مبرد را بر عهده دارند و طراحی دقیق آنها نقش مهمی در جلوگیری از نشت مبرد ایفا می کند. بدنه شیر نیز، که معمولاً از برنج، آلومینیوم یا آلیاژهای مقاوم ساخته می شود، باید به گونه‌ای طراحی شود که افت فشار را به حداقل ممکن برساند.
برای کنترل عملکرد شیر انبساط الکترونیکی توسط درایور، سنسورهایی دما و فشار در جاهای مشخصی از سیستم تعبیه می شود که اطلاعات لازم جهت کنترل شیر انبساط را به کنترل می دهد که در تجهیزات سرمایشی معمولا سنسورهای دما، تغییرات دمای ورودی و خروجی مبرد را اندازه‌گیری کرده و سنسورهای فشار، اطلاعات دقیقی از فشار مبرد ارائه می دهند. این اطلاعات به درایور شیر انبساط الکترونیکی ارسال شده و این قطعه که به عنوان مغز سیستم عمل می کند و بر اساس داده های دریافتی و الگوریتم های کنترلی، فرمان های لازم جهت تنظیم میزان باز یا بسته بودن اکسپنشن ولو را به موتور پله ای ارسال می کند.
مجله آژند الکترونیک
مجله آژند الکترونیک
مزایای استفاده از اکسپنشن ولو الکترونیکی در سیستم های سرمایشی
استفاده از شیر انبساط الکترونیکی در تجهیزات سرمایشی مانند چیلر، مینی چیلر، داکت اسپلیت و . . . مزایای متعددی دارد که در زیر به تعدادی از آنها اشاره شده است:
- امکان کنترل دقیق سوپرهیت و افزایش راندمان سیستم و کاهش مصرف انرژی
- پاسخ سریع به تغییرات محیطی و بهینه نگه داشتن عملکرد سیستم در شرایط مختلف
- کنترل تدریجی جریان مبرد و کاهش استهلاک اجزای مکانیکی سیستم که منجر به افزایش طول عمر مفید تجهیزات می شود.
نحوه انتخاب اکسپنشن ولو الکترونیکی
برای انتخاب شیر انبساط الکترونیکی مناسب، باید عواملی همچون ظرفیت سیستم، محدوده دما و فشار کاری دستگاه، نوع مبرد مورد استفاده و سازگاری کنترلر با شیر را در نظر گرفت. انتخاب صحیح این شیر، تأثیر مستقیم بر راندمان و عملکرد سیستم تبرید خواهد داشت. در ادامه به نکات مهمی که باید هنگام انتخاب شیر انبساط در نظر گرفته شود، اشاره می کنیم.
ظرفیت سیستم: (Refrigerant Capacity)
ظرفیت شیر انبساط باید با ظرفیت سیستم تبرید هماهنگ باشد. اگر ظرفیتی کمتر از نیاز سیستم انتخاب شود، ممکن است جریان مبرد به اندازه کافی تامین نشود و عملکرد سیستم کاهش یابد. از سوی دیگر، شیر با ظرفیت بیش از حد ممکن است کنترل دقیق جریان را دشوار کند.
محدوده دما و فشار کاری:
شیر انبساط باید بتواند در محدوده دما و فشار کاری سیستم به خوبی عمل کند. توجه به حداکثر و حداقل فشار و دمای کاری سیستم بسیار مهم است، زیرا عملکرد نادرست شیر در شرایطی خارج از این محدوده می‌تواند باعث اختلال در سیستم شود. علاوه بر مواردی که مطرح شد، یکی از فاکتور های مهم در انتخاب شیر انبساط الکترونیکی، افت فشار (Pressure Drop) است. افت فشار در شیر انبساط به معنی کاهش فشار مبرد هنگام عبور از سوزن و نشیمنگاه شیر است. این کاهش فشار باید به گونه ای باشد که مبرد به حالت دو فازی (مایع و بخار) تبدیل شود و فرآیند تبخیر در اواپراتور به صورت کامل و موثر انجام گیرد.
عوامل موثر بر افت فشار:
- اندازه و طراحی شیر: طراحی داخلی شیر و سایز آن تأثیر مستقیم بر میزان افت فشار دارد.
- ظرفیت جریان مبرد: جریان بالاتر ممکن است باعث افزایش افت فشار شود.
- نوع مبرد: هر مبرد دارای ویژگی های ترمودینامیکی خاصی است که بر افت فشار تاثیر می گذارد.
- فشار ورودی و خروجی: اختلاف فشار بین ورودی و خروجی شیر، عملکرد صحیح آن را تضمین می کند.
نوع مبرد: (Refrigerant Type)
سازگاری شیر با نوع مبردی که در سیستم استفاده می شود، ضروری است. در طراحی هر شیر انبساط از آلیاژهای خاصی استفاده شده که با یک یا چند نوع مبرد خاص سازگاری داشته باشد و استفاده از مبرد نامناسب ممکن است باعث کاهش راندمان سیستم و در طولانی مدت باعث آسیب به شیر انبساط و دیگر تجهیزات سیستم شود.
درایو شیر انبساط الکترونیکی: (Expansion Valve Driver)
اطمینان حاصل کنید که درایو شیر انبساط الکترونیکی موجود در سیستم با شیر انتخابی صحیح و سازگار است. برخی شیرهای انبساط نیاز به درایو اکسپنشن ولو خاصی دارند که باید از پیش تنظیم شده یا قابل برنامه ریزی باشند. کنترلر چیلر آژند سری AMCU با دارا بودن درایو اکسپنشن ولو الکترونیکی داخلی و امکان تنظیم پارامترها برای شیرهای انبساط مختلف، این قابلیت را در اختیار طراحان چیلر و بهره برداران قرار می دهد تا آزادی عمل بیشتری در طراحی و انتخاب شیر انبساط الکترونیکی داشته باشند.
پارامترهای موثر در تنظیم نوع شیر انبساط الکترونیکی متصل به کنترلر چیلر آژند الکترونیک سری AMCU
پارامترهای موثر در کنترل دمای سوپرهیت در کنترلر چیلر آژند سری AMCU
کاربرد سیستم: (System Application)
نوع سیستم تبرید (چیلر، سیستم VRF، یخچال صنعتی و …) در انتخاب شیر اهمیت دارد. برخی از شیرها برای سیستم های خاصی طراحی شده اند و در کاربردهای خاص الزامات می بایست به این موضوع توجه کرد.
نحوه نصب و نگهداری (Installation and Maintenance):
شیر انبساط انتخابی باید به گونه ای انتخاب شود که با ساختار سیستم سازگاری داشته باشد، که نصب آن آسان باشد و مسیر عبور مبرد و نحوه قرار گیری آن در یک سیکل تبرید حائز اهمیت است. علاوه بر این در زمان تعمیرات و نگهداری می بایست دسترسی به آن آسان باشد. همچنین، دسترسی به قطعات یدکی و خدمات پس از فروش نیز باید در نظر گرفته شود.
قیمت و هزینه کل (Cost and Total Ownership):
به طور کلی اکسپنشن ولوهای مختلف با قیمت های مختلفی در بازار در دسترس هستند اما در زمان انتخاب این قطعه علاوه بر قیمت خود آن، هزینه های بلند مدت مانند مصرف انرژی، تعمیر و نگهداری، و عمر مفید شیر را نیز در تصمیم گیری خود لحاظ کنید.
مجله آژند الکترونیک
مجله آژند الکترونیک
همانطور که توضیح داده شد در انتخاب شیر انبساط الکترونیکی باید عواملی مثل ظرفیت سیستم، نوع مبرد، افت فشار، محدوده دما و فشار کاری، و سازگاری کنترلر را در نظر گرفت. به عنوان نمونه، اکسپنشن ولو های برند سانهوآ Sanhua از سری DPF به دلیل دقت بالا، عملکرد پایدار، و قابلیت تطبیق با شرایط متنوع و قیمت مناسب یکی از گزینه های قابل اعتماد در بازار هستند. این شیرها با محدوده گسترده ای از ظرفیت ها و مبرد ها سازگار بوده و می توانند در سیستم های تبرید مختلف از چیلرهای کوچک تا بزرگ مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین کنترلر چیلر آژند سری AMCU با این سری از قطعات سازگاری کامل داشته و مورد اعتماد هستند.