Casa / Novità / Novità del settore / Cos'è una valvola di espansione termica? Come un TXV controlla il flusso del refrigerante
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Se entri in una cella frigorifera che non si abbassa, il primo sospettato è spesso il compressore. In molti casi di manutenzione reale, tuttavia, il colpevole è un componente molto più piccolo situato all'ingresso dell'evaporatore: la valvola di espansione termica. Questo dispositivo di misurazione controlla la quantità esatta di refrigerante liquido che entra nell'evaporatore. Quando non funziona correttamente, l'intero sistema mostra sintomi confusi, dallo scarso raffreddamento al ciclo rapido e breve.
Cos'è una valvola di espansione termica?
Una valvola di espansione termica (TXV o TEV) è un dispositivo di strozzamento utilizzato nei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria. Si trova tra il condensatore e l'evaporatore. La valvola riduce il refrigerante liquido ad alta pressione dal condensatore alla pressione più bassa necessaria nell'evaporatore. Allo stesso tempo, dosa il flusso di refrigerante in modo che l'evaporatore riceva la giusta quantità di liquido per il carico termico esistente.
Il nome termostatico deriva dalla capacità della valvola di rilevare la temperatura all'uscita dell'evaporatore e di regolarne l'apertura. Se viene immessa una quantità eccessiva di refrigerante, il liquido può ritornare al compressore. Se viene alimentata troppo poca, l'evaporatore si affama e il sistema perde capacità. Questo è il motivo per cui il TXV viene descritto come il cervello del lato basso del ciclo di refrigerazione.
Come funziona una valvola di espansione termica?
Il principio di funzionamento di un TXV meccanico è l'equilibrio di tre forze. Un bulbo sensibile è fissato alla linea di aspirazione all'uscita dell'evaporatore. Il bulbo contiene una carica di refrigerante la cui pressione varia con la temperatura del gas aspirato. Questa pressione viene trasmessa attraverso un tubo capillare al lato superiore di un diaframma all'interno del corpo valvola. Il lato inferiore della membrana percepisce la pressione dell'evaporatore e una molla spinge lo spillo della valvola nella direzione di chiusura. La valvola si posiziona nell'apertura dove queste tre forze sono bilanciate.
Lo scopo della valvola è mantenere un surriscaldamento costante all'uscita dell'evaporatore. Il surriscaldamento è la differenza tra la temperatura effettiva della linea di aspirazione e la temperatura satura della pressione di aspirazione. Un'impostazione tipica è compresa tra 5 e 8 Kelvin (da 9 a 14 gradi Fahrenheit). Se il gas in uscita diventa più caldo, la pressione nel bulbo aumenta, il diaframma si abbassa e la valvola si apre maggiormente per inviare più refrigerante nella serpentina. Se il gas in uscita si raffredda accade il contrario e la valvola si chiude leggermente. Questo semplice circuito di feedback mantiene attivo l'evaporatore senza inviare liquido al compressore.
Nei sistemi che utilizzano un distributore di refrigerante o che presentano una notevole caduta di pressione attraverso l'evaporatore, viene utilizzato un TXV equalizzato esternamente. Questa versione rileva la pressione dell'evaporatore all'uscita anziché all'ingresso della valvola, pertanto l'impostazione del surriscaldamento rimane precisa anche in caso di caduta di pressione.
Cosa va storto quando un TXV funziona male?
I problemi della valvola di espansione raramente arrestano completamente il sistema. Di solito si manifestano con scarse prestazioni, strani schemi di brina o intervento dei dispositivi di protezione. Un tecnico dell'assistenza spesso ha bisogno di misurare pressioni e temperature per separare un guasto TXV da un guasto del compressore o del condensatore.
I sintomi comuni includono:
- Pressione di aspirazione troppo bassa con evaporatore scarico e surriscaldamento elevato
- Pressione di aspirazione troppo elevata con ritorno di liquido e basso surriscaldamento
- Gelo irregolare sulla superficie dell'evaporatore
- Il compressore funziona continuamente ma la temperatura ambiente scende molto lentamente
- Rumori di colpi di liquido provenienti dal compressore
Le cause tipiche sono la perdita di carica del bulbo sensibile, un orifizio ostruito, uno schermo del filtro intasato, un capillare rotto, una molla affaticata o un surriscaldamento regolato in modo errato. La manutenzione regolare dovrebbe includere il controllo del contatto e dell'isolamento del bulbo sensibile, la pulizia del filtro e la verifica che la valvola funzioni al surriscaldamento corretto.
Valvola di espansione termostatica rispetto alla valvola di espansione elettronica
Una valvola di espansione elettronica (EEV) sostituisce il bulbo di rilevamento meccanico e la molla con un motore passo-passo e un controller. Il controller monitora i sensori di temperatura e pressione, quindi posiziona la valvola per mantenere un surriscaldamento target o un livello di liquido target. Un EEV risponde più velocemente di un TXV meccanico, mantiene un controllo più rigoroso e può adattarsi a condizioni mutevoli come una grande variazione del carico termico.
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|---|---|---|
| Metodo di controllo | Rilevamento meccanico della pressione | Motore elettrico controllato da microprocessore |
| Surriscaldamento | Risolto tramite impostazione della molla | Programmabile e adattivo |
| Velocità di risposta | Medio | Veloce |
| Costo | Più in basso | Più in alto |
| Manutenzione | Verifiche meccaniche | Diagnostica elettronica |
| Più adatto per | Carichi stazionari o che variano lentamente | Carichi variabili e sistemi orientati all’efficienza |
Dimensionamento e selezione di una valvola di espansione per il tuo sistema
Scegliere la TXV corretta non è una questione di abbinamento dei diametri dei tubi. La valvola deve essere selezionata in base al tipo di refrigerante, all'intervallo di temperatura di evaporazione, alla capacità di raffreddamento richiesta, alla caduta di pressione attraverso la linea del liquido e al tipo di equalizzazione necessaria. Ecco i principali fattori:
- Tipo di refrigerante, poiché ciascun refrigerante ha una diversa relazione pressione-temperatura
- Temperatura di evaporazione, normalmente la temperatura satura all'uscita dell'evaporatore
- Capacità di raffreddamento dell'evaporatore in condizioni operative, non potenza nominale del compressore
- Caduta di pressione nella linea del liquido, che può causare flash gas e insufficienza della valvola
- Equalizzatore interno o esterno a seconda della caduta di pressione del distributore
Per un quadro più chiaro del componente che la valvola alimenta, v come funzionano gli evaporatori per celle frigorifere . Una valvola sovradimensionata si muoverà, aprendosi e chiudendosi rapidamente e provocando un surriscaldamento instabile. Una valvola sottodimensionata strozzerà l'evaporatore e ridurrà la velocità di discesa.
Per applicazioni di pull-down rapide, a evaporatore a discesa rapida a temperatura media è spesso abbinato a un TXV dimensionato per un ampio carico transitorio. La valvola deve mantenere attiva la bobina durante la fase di abbassamento iniziale e poi stabilizzarsi quando la stanza si avvicina al set point.
Anche l'unità condensante a monte influisce sulle prestazioni della valvola. Un dovere corrispondente unità condensatrice per il raffreddamento ad aria di media e bassa temperatura mantiene una pressione del liquido stabile all'ingresso della valvola. Se l'unità condensante è sovradimensionata o sottodimensionata, la valvola rileva pressioni fluttuanti e non potrà mai mantenere il surriscaldamento corretto.
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La valvola di espansione termica è un piccolo componente con un'influenza enorme su un sistema di refrigerazione. Protegge il compressore dal ritorno di liquidi e l'evaporatore dalla fame. Il corretto dimensionamento, la corretta regolazione del surriscaldamento e un circuito refrigerante pulito fanno sì che una TXV funzioni per anni. Sia che si scelga una valvola meccanica convenzionale o un'alternativa elettronica, il premio è una temperatura ambiente stabile, un consumo energetico inferiore e meno guasti.
Quando pianifichi una cella frigorifera o un progetto di refrigerazione commerciale, valuta la valvola, l'evaporatore e l'unità di condensazione come un unico sistema abbinato. Consultare un produttore che progetta e costruisce tutti e tre i componenti ti aiuta a evitare i problemi di compatibilità che portano a costose chiamate di assistenza.
