Správná volba expanzního ventilu je klíčová pro bezporuchový a ekonomický provoz chladicího zařízení.
Expanzní ventil reguluje výstupní přehřátí par chladiva z výparníku.
Elektronicky řízené expanzní ventily poskytují další programově volitelné funkce. Umožňují hospodárný provoz při proměnné zátěži.
Proč je nutné přehřátí?
Hlavním důvodem je ochrana kompresoru. Jestliže kompresor nasává neodpařené chladivo, může dojít k tzv. kapalným rázům. Jedná se o náhlý vzestup tlaku ve chvíli odpaření kapalné složky chladiva vlivem vysoké teploty v kompresoru. Odpařením kapaliny vznikne velký objem páry, mnohonásobně větší, než by kompresor normálně nasál. Dojde k přetížení kompresoru a hrozí nebezpečí zničení.
Kapalné rázy nejsou důsledkem nasávání nestlačitelné kapaliny, jak se někdy uvádí. Nasávané páry chladiva často obsahují docela vysoké procento (5%) nestlačitelných olejových kapek, přesto nedojde ke zničení kompresoru.
Jaké přehřátí zvolit?
Průběh vypařování lze sledovat na obrázku dole. Vypařující se chladivo ochlazuje vzduch z teploty T1 na T2. Odpařování chladiva končí v bodě X. Do bodu P se páry chladiva přehřívají. Tepelná kapacita přehřátých par je malá. Se zvyšujícím se přehřátím klesá výkon výparníku. Typický průběh výkonu výparníku v závislosti na přehřátí, viz graf vpravo dole.
K výparníku je přiřazen mechanický vstřikovací ventil TX1. Pracovní bod se nastaví v bodě P1. Výparník pracuje s vysokou účinností.
Pracovní bod s ventilem TX2 se nastaví do oblasti vyššího přehřátí (TS). Plocha výparníku není plně využita. Chladicí výkon výparníku nedosahuje předpokládané hodnoty.
Hodnota TSS je hodnota statického přehřátí nastavená výrobcem ventilu. Od této hodnoty začíná ventil otvírat. Z příkladu je patrné, že ani dodatečnou změnou nastavení statického přehřátí TSS u ventilu TX2 nelze dosáhnou uspokojivého výsledku.
Obvyklá hodnota TS pracovního přehřátí mechanických ventilů bývá 6-7K. U elektronicky řízených ventilů lze dosáhnou přehřátí cca 5K.
Co je to MOP?
Expanzní ventil může plnit také funkci omezovače maximálního sacího tlaku (MOP Maximum Operating Pressure). Jednoduše lze tak například předejít přetížení kompresoru při náběhu mrazírenské technologie z teplého stavu.
Elektronické expanzní ventily
Jejich výhodou je schopnost pracovat s různými druhy chladiv a v širokém rozsahu výkonů. Přehřátí je udržováno s velkou přesností nezávisle na zátěži a velikosti kondenzačního tlaku. Hodnotu MOP lze operativně navolit.
Mnoho JDK jednotek pro chlazení kapalin středních a velkých výkonů je vybaveno elektronickými vstřikovacími ventily.