現(xiàn)在越來越多的民用和商用制冷設備使用電子膨脹閥取代原有的熱力膨脹閥。電子膨脹閥與熱膨脹閥的基本用途相同,結構上多種多樣,在性能上卻存在較大的差異。

1調節(jié)范圍

熱力膨脹閥調節(jié)范圍普遍較窄。熱泵機組既要制冷,又兼顧制熱,且適用場合的環(huán)境溫度范圍從- 15℃～+ 43℃,相對應的制冷劑蒸發(fā)溫度將在- 25℃～5℃范圍內工作。若制冷回路中存在多臺壓縮機的情況下,機組隨用戶負荷的變化,運行的壓縮機數量相應變化,造成制冷劑流量的劇烈變化。

因此,單個熱力膨脹閥遠遠無法勝任大型熱泵機組的運行工況。目前,眾多的大型熱泵產品均采用單回路配備單臺壓縮機的設計系統(tǒng),且采用制冷模式與制熱模式獨立的膨脹閥系統(tǒng),這勢必將增加系統(tǒng)的復雜性和制造成本。 而電子膨脹閥可在15 %～100 %的范圍內進行精確調節(jié)。就目前使用效果來看,單個的電子膨脹閥即可滿足熱泵機組在上述工況情況下的調節(jié)。且該調節(jié)范圍可根據不同產品的特性進行設定,增加了靈活性。

2過熱度的控制

(1)過熱度的控制點:對于熱力膨脹閥而言,一般只能控制蒸發(fā)器出口的過熱度。而電子膨脹閥則體現(xiàn)出其優(yōu)越性,在半封閉及全封閉壓縮機系統(tǒng)中,其控制點不僅可以設在蒸發(fā)器出口,而且也可以設置在壓縮機吸氣口,即可控制壓縮機的吸氣過熱度,以保證壓縮機的效率。

(2)過熱度的設定值:對于熱力膨脹閥,其過熱度設定值一般由制造廠家在制造過程中設定,通常為5℃、6℃或8℃。而電子膨脹閥的過熱度可根據產品的不同特性進行人為設定,如蒸發(fā)器出口過熱度設為6℃,壓縮機吸氣過熱度則可設定為15℃,十分靈活。

(3)非標準工況下過熱度控制的穩(wěn)定性:熱力膨脹閥的過熱度設定值均為標準工況下的設置,而由于充注工質的特性原因,當系統(tǒng)偏離標準工況時,其過熱度往往會隨著冷凝壓力等的變化而偏離設定值,這不僅會造成系統(tǒng)效率的下降,而且會引起系統(tǒng)的波動性。而電子膨脹閥的過熱度是通過控制器人為設定的,系統(tǒng)的實際過熱度是由傳感器采集控制點的參數進行計算得到的,所以不產生此類問題。

(4)系統(tǒng)調節(jié)的智能性:熱力膨脹閥對于過熱度的控制是基于目前控制點的狀態(tài),由充注工質的特性所決定,它無法對系統(tǒng)的變化趨勢作出判斷。而電子膨脹閥的控制邏輯可根據不同產品的設計和制造特性,采用各類智能控制系統(tǒng),它不僅可以對系統(tǒng)目前的狀態(tài)進行調節(jié),而且可根據過熱度的變化率等參數對系統(tǒng)的特性進行判別,針對不同的系統(tǒng)變化趨勢采用相應的控制手段。因此其對于系統(tǒng)變化的反應速度和針對性較之熱力的膨脹閥優(yōu)越。

3反應速度

熱力膨脹閥的驅動是利用了充注工質的熱力特性,因此,其開閉性具有以下特點:

(1)反應的靈敏性和開閉動作的速度較慢。

(2)一般而言,熱力膨脹閥的開啟與關閉的速度相對一致

(3)在機組啟動過程,存在靜態(tài)過熱度。熱力膨脹閥的過熱度(SH)由靜態(tài)過熱度(SS)和開啟過熱度(OS)組成,由于靜態(tài)過熱度的存在,會產生在啟動過程中膨脹閥開啟的延遲傾向。

而電子膨脹閥的驅動方式是控制器通過對傳感器采集得到的參數進行計算,向驅動板發(fā)出調節(jié)指令,由驅動板向電子膨脹閥輸出電信號,驅電子膨脹閥的動作。電子膨脹閥從全閉到全開狀態(tài)其用時僅需幾秒鐘,反應和動作速度快,不存在靜態(tài)過熱度現(xiàn)象,且開閉特性和速度均可人為設定,尤其適合于工況波動劇烈的熱泵機組的使用。

4控制功能的多樣性

為防止機組在初始啟動時,蒸發(fā)側的制冷劑壓力和流量過大,引起壓縮機過載,一般熱力膨脹閥均設有MOP功能,即蒸發(fā)壓力只有在低于設定值時,膨脹閥才打開。但其功能與電子膨脹閥相比,仍顯得較為單調。

電子膨脹閥在結構上可視作為節(jié)流機構與電磁閥的有機結合,且通過控制器進行調節(jié),因此根據不同的產品特性,在機組啟動、負載變化、除霜、停機以及故障保護等情況下體現(xiàn)出其控制功能上的多樣性和優(yōu)越性。例如:電子膨脹閥對制冷劑流量的調節(jié)除了可以控制蒸發(fā)器外,還可以用來調節(jié)冷凝器。當蒸發(fā)工況允許的情況下,若冷凝壓力過高,可以適當關閉膨脹閥,減少系統(tǒng)中制冷劑的流量,降低冷凝器負荷,從而降低冷凝壓力,實現(xiàn)機組的高效和可靠運行。