شیر انبساط یا اکسپنشن ولو چیست؟ مزایا، ویژگی ها و انواع آن

شیر انبساط یا اکسپنشن ولو چیست؟

شیر انبساط یا اکسپنشن ولو (Expansion Valve) یکی از اجزای کلیدی در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع است که وظیفه ی آن کنترل مقدار مبرد ورودی به اواپراتور و کاهش فشار آن برای شروع فرآیند تبخیر است. عملکرد دقیق این قطعه نقش مستقیم در کارایی و راندمان سیستم سرمایشی دارد.

عملکرد شیر انبساط چگونه است؟

مبرد مایع با فشار بالا از کندانسور وارد شیر انبساط می شود. شیر، جریان مبرد را کنترل شده و با افت فشار ناگهانی به سمت اواپراتور هدایت می کند. مبرد وارد اواپراتور شده و با جذب گرمای محیط به بخار تبدیل می شود. شیر انبساط با سنجش دمای خروجی اواپراتور، میزان باز بودن خود را تنظیم می کند.

مزایا و نقش کلیدی شیر انبساط

• کنترل دقیق فشار مبرد
  • جلوگیری از ورود مایع اضافی به کمپرسور
  • بهینه سازی عملکرد اواپراتور
  • کاهش مصرف انرژی
  • افزایش طول عمر کمپرسور

ویژگی های فنی شیر انبساط استاندارد

• طراحی مقاوم در برابر دما و فشار بالا
  • سازگار با مبردهای مختلف
  • مجهز به حسگر حرارتی
  • دارای بدنه از جنس برنج یا استیل ضد زنگ
  • قابلیت تنظیم یا تعویض اوریفیس

انواع شیر انبساط

شیرهای انبساط به سه نوع اصلی تقسیم می شوند:
1. شیر انبساط ترموستاتیک (TXV): دقیق، مکانیکی، رایج
2. شیر انبساط الکترونیکی (EEV): بسیار دقیق، نیازمند کنترلر
3. شیر انبساط ثابت (کاپیلاری تیوب): ساده، اقتصادی، بدون کنترل تطبیقی

مقایسه انواع شیر انبساط

نوع شیر | دقت عملکرد | کاربرد | نیاز به برق | قیمت
———|—————|——–|————-|——
ترموستاتیک | بالا | چیلر، سردخانه | خیر | متوسط
الکترونیکی | بسیار بالا | صنعتی، هوشمند | بله | بالا
کاپیلاری | پایین | یخچال ساده | خیر | ارزان

نحوه عملکرد شیر انبساط مکانیکی (اکسپنشن ولو ترموستاتیکی)

شیر انبساط مکانیکی یا ترموستاتیکی (TXV)، با استفاده از حسگر دما در خروجی اواپراتور و فشار داخل آن، مقدار جریان مبرد ورودی را تنظیم می کند.
یک حباب حساس به دما (Bulb) در انتهای لوله مکش نصب شده که تغییرات دما را حس کرده و به دیافراگم داخل شیر منتقل می کند. این تغییرات باعث باز یا بسته شدن اوریفیس شیر می شوند.
هدف اصلی این نوع شیر، حفظ مقدار ثابتی سوپرهیت (Superheat) برای جلوگیری از ورود مایع به کمپرسور است.

روش تنظیم اکسپنشن ولو مکانیکی (ترموستاتیکی)

شیرهای ترموستاتیکی قابلیت تنظیم دستی سوپرهیت را دارند.
برای تنظیم آن:
1. از یک گیج فشار و دماسنج برای اندازه گیری دمای خروجی اواپراتور استفاده کنید.
2. سوپرهیت را محاسبه کنید (اختلاف دمای بخار خروجی و دمای تبخیر).
3. با پیچ تنظیم شیر (Adjusting Screw) مقدار سوپرهیت را افزایش یا کاهش دهید.
4. معمولاً مقدار سوپرهیت مناسب بین ۵ تا ۱۰ درجه سانتی گراد است.

متعال کننده (Equalizer) در شیر انبساط مکانیکی:

در سیستم هایی با افت فشار بالا در اواپراتور (مانند کویل های بزرگ یا لوله های طولانی)، از شیر انبساط با متعال کننده استفاده می شود.
متعال کننده یا Equalizer، خطی است که فشار واقعی خروجی اواپراتور را به پشت دیافراگم شیر منتقل می کند.
دو نوع متعال کننده وجود دارد:
– داخلی (Internal Equalizer): فشار از داخل شیر گرفته می شود.
– خارجی (External Equalizer): فشار از طریق لوله جداگانه از خروجی اواپراتور گرفته می شود (دقیق تر در سیستم های پیچیده).

شیر انبساط یا اکسپنشن ولو الکترونیکی

این نوع شیر با استفاده از سیگنال های الکتریکی و پردازنده مرکزی، مقدار مبرد ورودی به اواپراتور را کنترل می کند.
برخلاف مدل مکانیکی، شیر الکترونیکی به دمای محیط، فشار و بار حرارتی به صورت آنی پاسخ می دهد.
در سیستم های چیلر پیشرفته، سردخانه ها و تجهیزات صنعتی دقیق استفاده می شود.

شیر انبساط الکترونیکی مجهز به موتور پله ای

این شیرها از موتور پله ای (Stepper Motor) استفاده می کنند که دریچه عبور مبرد را با دقت بالا باز و بسته می کند.
کنترلر سیستم با محاسبه فشار و دمای لحظه ای، دستورات لازم برای تنظیم موتور را صادر می کند.
مزایای آن شامل واکنش سریع، دقت بالا و مصرف انرژی بهینه است.

اکسپنشن ولو الکترونیکی پالسی

در این نوع شیر، دریچه با پالس های الکترونیکی به صورت سریع باز و بسته می شود.
به جای تنظیم پیوسته، از روش پالس مدولاسیون برای تنظیم حجم جریان استفاده می شود.
مزیت این روش، سادگی ساخت و کنترل نسبی با پاسخ سریع است؛ هرچند به اندازه مدل های موتور پله ای دقیق نیست.

شیر انبساط الکترونیکی آنالوگ

این مدل ها از سیگنال های آنالوگ (مانند ولتاژ 0 تا 10 ولت یا جریان 4 تا 20 میلی آمپر) برای تنظیم باز بودن شیر استفاده می کنند.
معمولاً در سیستم های کنترلی نیمه هوشمند که نیازی به پردازش دیجیتال پیچیده ندارند، کاربرد دارند.
نصب ساده و سازگاری با PLC از مزایای این نوع شیر است.

نتیجه گیری

شیر انبساط، قطعه ای اساسی برای حفظ تعادل فشار و دمای سیستم سرمایشی است. انتخاب نوع مناسب بر اساس شرایط سیستم می تواند عملکرد بهینه و کاهش مصرف انرژی را تضمین کند.

پرسش های متداول

۱. بهترین نوع شیر انبساط برای چیلر چیست؟ ترموستاتیک یا الکترونیکی بسته به سیستم.
۲. آیا شیر انبساط نیاز به نگهداری دارد؟ بله، بررسی فیلتر و تمیزی سیستم ضروری است.
۳. تفاوت TXV و EEV چیست؟ TXV مکانیکی است، EEV دیجیتال و دقیق تر عمل می کند.