电子膨胀阀在制冷系统中如何实现调节和控制?
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2024年07月31日 15:08:28
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来源:制冷空调换热器

           电子膨胀阀在空调系统中应用时,能自动调节制冷剂流量,确保空调系统能够始终维持最佳运行工况,可加快制冷速度、精确控制温度,并实现节能。本文我们就一起来看看电子膨胀阀是如何实现调节和控制的?

          
电子膨胀阀在空调系统中应用时,能自动调节制冷剂流量,确保空调系统能够始终维持最佳运行工况,可加快制冷速度、精确控制温度,并实现节能。本文我们就一起来看看电子膨胀阀是如何实现调节和控制的?           
         

 
一、电子膨胀阀在制冷系统中的作用      
         
在制冷系统中, 电子膨胀阀在控制器内部算法的运用下,结合执行器动作即可实现系统工作参数的采集与控制。 电子膨胀阀负责计算传感器参数,控制则交由控制器负责,因此反应与速度相当显著,仅需几秒就能完成全闭与全开的过程 [1]
采集分为两种:
(1)压力型
将回气温度与压力作为采集对象,在驱动器内部计算下能将饱和蒸发温度获取,从而完成回气过热度的计算。
(2)温度型
主要是对膨胀阀后温度与回气温度采集,从而完成过热度的计算。驱动器以过热度大小为根据,能对膨胀阀开度实现控制。

 
二、电子膨胀阀的控制方法      
         

1、 温度式控制方法
系统过热度大致参照两温度的差,同时将其作为电子膨胀阀的控制参数;制冷过热度为t s -t e ,表示室内蒸发器中央温度对比吸气温度时两者之间相差的数值;制热过热度t s -t c ,表示室外冷凝器中央温度对比吸气温度时两者之间相差的数值。

2、 压力式控制方法
过热度t s -t ps 中,通过计算获取的数值是控制电子膨胀阀时使用的主要参数,式中的t ps 代表制冷剂饱和温度,是与吸气压力ps相对应数值,也可以认为过热度是吸入温度与饱和温度之间相差的数值。

3、 两种方法对比
前一种控制方式安装简便,由于未涉及压力转化到饱和温度的过程,因此能更快的响应。但是该方法中,过热度与系统实际过热度有一定差异的缘故,难免会有误差存在;
后一种控制方式中,计算得到的过热度基本符合实际过热度,然而在回路中有必要进行压力传感器的追加,且程序控制中饱和温度AD转换变的追加也是必不可少的,此时会支出更多成本。
在对两种方法妥当性进行研究时,维持额定制冷条件,记录膨胀阀各个开度时的过热度。当膨胀阀开度变更,且过热度变化时,两种方法计算获取的过度热之间之间存在大约3 ℃的差值。结合大量实践结果得知,该差值虽然面向不同本体时有一定差异,但基本都是恒定的。所以,通过一定补偿,温度式控制方法便能将压力式控制方法顺利取代。

 

 
三、电子膨胀阀在制冷系统中的作用和优势      
         
1、 降低制冷剂噪声
毛细管节流过程中,当制冷剂出现了不同状态后,毛细管引起的振动会向冷凝器中传输,此时会有间断性且无法避免和消除的刺耳噪声出现,为了减弱噪音基本会采取添加隔音棉或包阻尼块等方式,然而也无法取得理想的效果。通过电子膨胀阀节流的应用,不仅安装稳定、固定,同时支持快速调节流量,可将制冷剂噪声抑制。然而,电子膨胀阀具有相当复杂的结构,实际应用中难免也会有电磁声、啸叫声等噪音问题产生,与结构单一的毛细管相比,电子膨胀阀更有可能出现噪声问题,因此在实际应用中需要酌情考虑。

2、 优化低温能力、防凝露
GB 21455-2013 房间空调器能效标准中,在划分能效等级时参照的指标为全年能源消耗效率(APF),面向空调器进一步提高了低温下的性能要求。空调系统低温测试中,通过电子膨胀阀开度调节的应用,能使空调器除霜后的能力实现大幅提升,短时间内能促进能力值的提高。而在变频空调器中,普遍存在凝露这一问题,会对用户生活及工作构成严重影响。空调设计初期便考虑了凝露预防问题,但实际使用中依旧会出现。通过毛细管节流的系统,可支持调节的范围与幅度相对偏小,会限制整改手段。而电子膨胀阀系统中,通过优化开度的利用,在对过热度调节的基础上,即可将凝露问题改善。

3、 优化除霜能力
将电子膨胀阀应用于空调系统中,最佳开度运行下开始制热时,,进入除霜条件,以制冷模式取代四通阀,为使制冷剂流量增加,膨胀阀会迅速向除霜开度调整,此时能将除霜工作更迅速的完成。待完成了除霜之后,此时四通阀会立即转向,从而迅速恢复制热能力,此时膨胀阀开度恢复为除霜前 [5] 。面向不同阶段对除霜工作展开细分,设定不同的压缩机频率、膨胀阀开度值,此时能取得更显著的除霜效果。

4、 变频空调器最适化性能应用
优化设计电子膨胀阀开度,控制其能随着频率的变化而变化,此时便能保证系统维持最佳的运行状态。现有的家用变频空调系统中,此项技术已完全覆盖了一、二级的系统。具体应用中,部分厂家通过表格式的运用膨胀阀开度和对应频率,同时在过热度的配合下通过补正完成膨胀阀具体开度的确定。也有部分厂家将过热度作为单一参数调节开度,或是参考压缩机排气温度对开度展开合理调节。而任意方法的使用,皆是以最适化的流量为目的,尤其是膨胀阀控制器应用于制冷中间性能时,能发挥至关重要的优化作用,此时空调器能实现明显更可观的SEER值。

5、实验研究  
有业内人士以家用变频空调(3 200 W)为对象展开了电子膨胀阀和毛细管的对比试验。其中,电子膨胀阀为方案A、毛细管为方案B。实验数据和结果如下:



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