آشنایی با ساختار شیر انبساط الکترونیکی در سیستم تهویه

آشنایی با ساختار شیر انبساط الکترونیکی در سیستم تهویه

بررسی کامل ساختار، عملکرد، اجزا، مزایا و نکات طراحی

شیر انبساط الکترونیکی یا Electronic Expansion Valve (EEV) یکی از پیشرفته‌ترین قطعات کنترلی در سیستم‌های تهویه مطبوع و تبرید است که با دقت بسیار بالا، میزان جریان مبرد را مدیریت می‌کند. این شیر جایگزین نسل قدیمی شیرهای انبساط ترموستاتیک شده و به‌واسطه کنترل دقیق سوپرهیت، بهبود راندمان، و هماهنگی با سیستم‌های اینورتر، به یکی از مهم‌ترین اجزای سیکل تبرید مدرن تبدیل شده است.

برای درک اهمیت این تجهیز، لازم است ساختار و مکانیزم داخلی آن را دقیق بشناسیم. در این مقاله، ساختار داخلی شیر انبساط الکترونیکی، نحوه کنترل، اجزای داخلی، تفاوت آن با مدل‌های سنتی، روش نصب، خطاها و کاربردها به‌طور کامل توضیح داده شده است.

ساختار شیر انبساط الکترونیکی

شیر انبساط الکترونیکی در ظاهر یک قطعه نسبتاً کوچک و ساده است، اما داخل آن یک مجموعه مکانیکی و الکترونیکی هماهنگ وجود دارد که عملکرد کاملاً دقیق را ممکن می‌سازد.

مهم‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده شیر انبساط الکترونیکی

در ادامه، بخش‌های داخلی این شیر را به‌صورت دقیق شرح می‌دهیم:

1. موتور پله‌ای (Stepper Motor)

قلب اصلی شیر انبساط الکترونیکی است.
این موتور با ارسال پالس‌های بسیار کوچک از برد کنترل، سوزن داخلی شیر را با دقت میکرونی جلو یا عقب می‌برد. هر پله موتور تنها چند میکرون حرکت ایجاد می‌کند و همین موضوع سبب کنترل فوق‌العاده دقیق جریان مبرد می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی موتور پله‌ای:

کنترل موقعیت بسیار دقیق

پاسخ سریع به تغییرات بار

قابلیت تنظیم هزاران موقعیت مختلف

مناسب برای سیستم‌های اینورتر و تغییر بار

2. سوزن (Needle)

سوزن شیر همان قطعه‌ای است که میزان باز و بسته بودن مسیر عبور مبرد را کنترل می‌کند.
در مدل‌های حرفه‌ای، سوزن از آلیاژهای ضد خوردگی و مقاوم به دما ساخته می‌شود تا در طول زمان دقت خود را حفظ کند.

3. اوریفیس (Orifice)

اوریفیس همان مجرای ریز عبور مبرد است. زمانی که سوزن عقب می‌رود، مقدار بیشتری از مبرد از اوریفیس عبور می‌کند. طراحی اوریفیس کاملاً بر اساس ظرفیت سیستم و نوع مبرد انجام می‌شود.

4. بدنه شیر

بدنه معمولاً از برنج، استیل یا برنز ساخته می‌شود و تحمل فشار بالا دارد. طراحی داخلی به‌گونه‌ای است که کمترین افت فشار ایجاد شود.

5. سنسورهای خارجی و ورودی‌های کنترلی

خود شیر معمولاً سنسور ندارد، اما سیستم کنترل شیر از داده‌های زیر استفاده می‌کند:

دمای خط مکش

فشار خط مکش

دمای خط مایع

دمای اواپراتور

جریان کمپرسور

این داده‌ها از طریق برد کنترل به شیر می‌رسند تا میزان باز شدن سوزن تنظیم شود.

عملکرد شیر انبساط الکترونیکی (مکانیزم کاری)

مکانیزم عملکرد EEV بر پایه کنترل سوپرهیت و جریان مبرد است.

مراحل عملکرد:

سنسورها دمای مکش، فشار مکش و اطلاعات بار حرارتی را به کنترلر می‌فرستند.

کنترلر با محاسبات لحظه‌ای سوپرهیت مورد نیاز را تعیین می‌کند.

بر اساس این مقدار، پالس‌هایی را به موتور پله‌ای ارسال می‌کند.

موتور پله‌ای سوزن را با دقت بالا تنظیم می‌کند.

میزان مبرد ورودی به اواپراتور کاهش یا افزایش می‌یابد.

سوپرهیت در مقدار ایده‌آل پایدار می‌شود و سیستم در بهترین راندمان کار می‌کند.

مزیت این روش

کنترل کاملاً هوشمند جریان مبرد، متناسب با بار لحظه‌ای، که همین ویژگی در سیستم‌های VRF، چیلرهای اینورتر و اسپلیت‌های پیشرفته حیاتی است.

تفاوت شیر انبساط الکترونیکی با شیر انبساط ترموستاتیکی

1. دقت کنترل

مدل ترموستاتیک: دقت متوسط و وابسته به فشار و دما

مدل الکترونیکی: دقت بسیار بالا با کنترل هوشمند و پله‌ای

2. واکنش به تغییر بار

مدل‌های قدیمی کند

EEV‌ها بسیار سریع و لحظه‌ای

3. سازگاری با سیستم‌های اینورتر

مدل‌های قدیمی ناسازگار

EEV‌ها کاملاً هماهنگ با اینورتر و تغییر دور کمپرسور

4. راندمان انرژی

EEV به دلیل حفظ سوپرهیت در نقطه دقیق، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.

مزایا و ویژگی‌های شیر انبساط الکترونیکی

شناخت مزیت‌های این شیر برای طراحی و انتخاب سیستم‌ها ضروری است:

1. کنترل بسیار دقیق سوپرهیت

این ویژگی باعث کارکرد پایدار، جلوگیری از برگشت مایع و افزایش عمر کمپرسور می‌شود.

2. افزایش راندمان انرژی

تنظیم دقیق جریان مبرد باعث می‌شود اواپراتور همیشه با حداکثر ظرفیت عمل کند.

3. پاسخ‌دهی سریع در بارهای متغیر

در سیستم‌های VRF و چیلرهای اسکرال اینورتر، این مزیت بسیار مهم است.

4. کاهش استهلاک کمپرسور

ورود حتی مقدار کم مایع به کمپرسور باعث آسیب جدی می‌شود. EEV دقیقاً از این اتفاق جلوگیری می‌کند.

5. عملکرد پایدار حتی در شرایط دمایی و فشارهای متغیر

این مزیت در اقلیم‌های گرمسیری بسیار مهم است.

کاربردهای شیر انبساط الکترونیکی

این شیر در سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود:

سیستم‌های VRF و VRV

چیلرهای تراکمی هواخنک و آب‌خنک

اسپلیت‌های اینورتر

سردخانه‌های صنعتی پیشرفته

یخ‌سازهای صنعتی

تجهیزات فرآیندی نیازمند کنترل دقیق دما

دستگاه‌های رطوبت‌زن و خشک‌کن صنعتی

نکات مهم در انتخاب شیر انبساط الکترونیکی

برای انتخاب EEV مناسب، موارد زیر باید دقیق بررسی شوند:

1. ظرفیت تبرید دستگاه

شیر باید متناسب با تناژ سرمایی انتخاب شود.

2. نوع مبرد

EEV‌ها بر اساس R410A، R134a، R22، R32 و سایر مبردها طراحی متفاوتی دارند.

3. فشار کار و فشار طراحی

انتخاب اشتباه باعث عدم کنترل یا نشت مبرد می‌شود.

4. سازگاری با برد کنترل

برخی EEV‌ها فقط با کنترلرهای مخصوص کارخانه سازگار هستند.

5. برند و کیفیت ساخت

در این قطعه دقت ساخت فوق‌العاده اهمیت دارد.

علائم خرابی شیر انبساط الکترونیکی

شناخت نشانه‌های خرابی برای عیب‌یابی سیستم ضروری است:

1. ناپایداری سوپرهیت

افزایش یا کاهش ناگهانی سوپرهیت یعنی شیر درست عمل نمی‌کند.

2. یخ‌زدگی خط مکش یا اواپراتور

مبرد بیش‌ازحد وارد اواپراتور می‌شود.

3. کاهش شدید راندمان دستگاه

یعنی شیر در موقعیت مناسب باز یا بسته نمی‌شود.

4. خطاهای ارتباطی یا الکتریکی

مشکلات مربوط به سیم‌کشی، اتصالات یا برد کنترل.

5. صدای غیر عادی از شیر

سوزن یا موتور پله‌ای آسیب دیده است.

مهم‌ترین نکات نصب و راه‌اندازی

1. رعایت جهت نصب شیر

نصب در جهت مخالف جریان مبرد باعث عدم عملکرد درست می‌شود.

2. تمیز بودن خط مایع

هرگونه ذره یا براده، عملکرد سوزن و اوریفیس را مختل می‌کند.

3. وکیوم صحیح سیستم

هر مقدار رطوبت یا هوا، عملکرد شیر و سنسورها را مختل می‌کند.

4. سیم‌کشی استاندارد

اتصال اشتباه سیم‌ها باعث سوختن موتور پله‌ای می‌شود.

5. چک کردن کویل شیر قبل از راه‌اندازی

مقاومت کویل باید با مقدار نامی سازگار باشد.

جمع‌بندی

شیر انبساط الکترونیکی یکی از حیاتی‌ترین اجزای سیستم‌های تبرید و تهویه مدرن است که با استفاده از موتور پله‌ای، کنترل دقیق، بازده بالا و واکنش سریع، بهترین عملکرد را برای سیستم فراهم می‌کند. آشنایی کامل با ساختار، اجزا، شیوه عملکرد، مزایا و نکات نصب آن باعث می‌شود سیستم تهویه با بالاترین راندمان و کمترین استهلاک کار کند.