COMPARISON OF ELECTRONIC EXPANSION VALVE ANDTHERMOSTATIC EXPANSION VALVE

【Abstract】　By comparing the performance and function of EXV and TXV ,the conclusion is made that using EXV is more flexibleand takes more advantage when designing air - cooled heatpump which usually operates in the complicated condition.

【Key Words】　heatpump ,electronic expansion valve ,thermostatic expansion valve

谈　磊 (上海合众- 开利空调设备有限公司　上海200090)

陆　震　　范　林 (上海交通大学　上海200301)

近年来,随着我国国民经济的不断发展,大型中央空调市场需求越来越大。其中风冷式热泵机组以其节水、冷热兼用、安装使用简便等特点受到了市场的广泛青睐。国外众多著名品牌纷至沓来,而国内企业也不甘落后,纷纷开发出自己的品牌和产品。近两年来,国内产品由原先的单纯仿制和模块化设计向自主开发技术和整体化产品的方向发展,在性能、可靠性等诸多方面已经具备了与国际同类产品相抗衡的能力。

由于风冷式热泵机组必须兼顾炎热天气下的制冷工况以及寒冷季节下的制热工况运行,运行环境工况从43 ℃至- 15 ℃(日本J IS8617 - 1994《冷水机组》标准) 。该机组一般处于全年连续运行状态,用户负荷的波动较为剧烈,极少在标准工况下运行,如何在动态情况下始终保持机组的高效运行是目前整个行业所共同关心的问题。

已经有人提出了“动态匹配”的概念,认为在制冷系统的运行过程中应该对系统进行动匹配,使系统时时在当前工况的最高效率下运行。但是在目前的风冷式热泵机组的控制系统中,能够被纳入控制体系的只有压缩机和风机,对其的控制主要采用分级控制。

而节流机构仍普遍采用热力膨胀阀,由于热力膨胀阀的结构和原理所限,1) 在设计时便无法同时兼顾制冷和制热均处于最佳运行状态;2) 其容量范围无法覆盖风冷式热泵机组的全年运行工况;3) 对于系统的波动反应迟缓,尤其在冬季制热时,盘管表面结霜以及除霜工况时。所以目前几乎所有的风冷式热泵机组均采取单机(压缩机) 单回路以及制冷及制热分别采用独立膨胀阀的结构。并且为防止系统运行过程中因启动、上载和下载、除霜等过程引起的剧烈波动,在系统中经常设置电磁阀来确保机组的正常运行。

随着制冷空调行业中现代技术的广泛使用,以及压缩机能量变频调节、变速风扇调节热交换器换热能力和利用电子膨胀阀进行制冷剂流量调节这三大主要调节的全电子化控制的实现,空调机组的研制和生产已步入一个追求高质量、高品质的新阶段。机电一体化已成为制冷行业发展的趋势和必然。

目前市场上的风冷式热泵机组通常采用热力膨胀阀,其系统结构分为: 双膨胀阀结构、单膨胀阀结构、双向流单膨胀阀结构以及单膨胀阀加辅助机构。部分产品已经开始运用电子膨胀阀,并取得了较为理想的效果。

本文主要根据笔者在实际应用过程中的经验,对电子膨胀阀和热力膨胀阀的性能做一比较。电子膨胀阀与热膨胀阀的基本用途相同,结构上多种多样。在性能上,却存在较大的差异。

1． 调节范围：

目前热力膨胀阀调节范围普遍较窄。而热泵机组既要制冷,又兼顾制热,且适用场合的环境温度范围从- 15 ℃～ 43 ℃,相对应的制冷剂蒸发温度将在- 25 ℃～5 ℃范围内工作。而且,若制冷回路中存在多台压缩机的情况下,机组随用户负荷的变化,运行的压缩机数量相应变化,造成制冷剂流量的剧烈变化。

因此,单个热力膨胀阀远远无法胜任大型热泵机组的运行工况。目前,众多的大型热泵产品均采用单回路配备单台压缩机的设计系统,且采用制冷模式与制热模式独立的膨胀阀系统,这势必将增加系统的复杂性和制造成本。

而电子膨胀阀可在15 %～100 %的范围内进行精确调节,如图1 所示。就目前使用效果来看,单个的电子膨胀阀即可满足热泵机组在上述工况情况下的调节。且该调节范围可根据不同产品的特性进行设定,增加了灵活性。
 

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