Elektronicznie sterowane zawory rozprężne najczęściej wykorzystywane są do precyzyjnej regulacji zasilania czynnikiem parowników w układach chłodniczych i klimatyzacyjnych. Dzięki zastosowaniu elektroniki zawory rozprężne mogą pełnić w układzie freonowym różnorodne funkcje, przy czym najszersze zastosowanie znajduje działanie jako zawór rozprężny w funkcji przegrzania. Inne możliwe zastosowania to: automatyczny zawór rozprężny, regulator wydajności poprzez obejście gorących par, regulator ciśnienia parowania, regulator ciśnienia skraplania itp. 

Z historii zaworów rozprężnych CAREL
     Firma CAREL jest uznanym europejskim producentem systemów sterowania dla chłodnictwa oraz klimatyzacji. Już ponad 10 lat temu Dział Rozwoju CAREL zwrócił uwagę na bardzo perspektywiczne zastosowanie sterowanych elektronicznie zaworów rozprężnych nie tylko ze względu na dużą precyzję regulacji ale również ze względu spore oszczędności energii mające istotny wpływ na ochronę środowiska. Już w 1996 roku firma CAREL rozpoczęła prace nad skonstruowaniem sterownika dla zaworu rozprężnego z silnikiem krokowym oraz poszukiwanie optymalnego algorytmu regulacji. W 1999 rozpoczęto seryjną sprzedaż sterownika EVD0000000, który posiadał algorytm regulacji Alco Controls. Na skutek dalszych badań w 2002 roku firma CAREL wprowadziła do sprzedaży sterownik EVD0000200 z własnym algorytmem regulacji i portem komunikacyjnych p-LAN do współpracy ze sterownikami pCO sistema. Sterownik był kompatybilny nie tylko z zaworami Alco Controls, ale z większością dostępnych na rynku sterowanych elektrycznie zaworów rozprężnych z silnikiem krokowym. Od tego momentu nastąpił dynamiczny rozwój i pojawiły się kolejne sterowniki: EVD0000300 (sterownik pracujący samodzielnie z łączem RS485), MasterCase, MasterCase2, typoszereg EVD*4*, MPXPRO. Niezależnie od udoskonalania sterowników, CAREL prowadził badania nad wdrożeniem własnych sterowanych elektrycznie zaworów rozprężnych efektem czego powstały dwa typoszeregi: E2V (3,5 do 45 kW ) oraz E4V (110 do 293 kW). Dzisiaj firma posiada w swojej ofercie bardzo bogaty wybór systemów sterowania zaworami rozprężnymi własnej konstrukcji (E2V, E4V) oraz zaworami rozprężnymi innych firm (Danfoss, Sporlan, Alco Controls i inne)

Sterowanie elektrycznym zaworem rozprężnym w funkcji przegrzania – podstawowe zadania systemu sterowania
     Zawór rozprężny sterowany jest poprzez moduł elektroniczny z algorytmem przystosowanym do sterownia silnikiem krokowym zaworu w zależności od wartości przegrzania mierzonej poprzez dwa czujniki zainstalowane na wyjściu z parownika. Pierwszy z czujników mierzy ciśnienie w układzie, drugi natomiast temperaturę czynnika chłodniczego. Porównanie faktycznej temperatury z ekwiwalentem temperatury na podstawie ciśnienia daje wartość przegrzania. Wzrost przegrzania powoduje, że zawór jest otwierany aby je zmniejszyć i odwrotnie. Moduł elektroniczny może być samodzielnym sterownikiem (np. EVD*4*) lub jako część sterownika przystosowanego do kompleksowego sterowania np. komorą, regałem z dodatkową możliwością bezpośredniego podpięcia zaworu rozprężnego. Moduł elektroniczny posiada algorytm pracy typu PID opierający się tylko na pomiarze wartości przegrzania. Algorytm sterowania zaworem sprawuje jednocześnie funkcje zabezpieczające w następujących sytuacjach:
● niskie przegrzanie,
● wysokie ciśnienie skraplania lub parowania,
● niskie ciśnienie parowania.

Możliwe konfiguracje dla sterowania zaworami rozprężnymi
EVD0000420 – sterownik przegrzania pracujący samodzielnie (...)
EVD0000410 – sterownik przegrzania współpracujący innymi sterownikami po sieci p-LAN (...)
EVD0000400 – sterownik przegrzania współpracujący innymi sterownikami po sieci t-LAN (...)
MasterCase2 – sterownik dla chłodnictwa z obsługą zaworów rozprężnych (...)
MPXPRO – sterownik dla chłodnictwa z obsługą zaworów rozprężnych (...)

Podsumowanie
     Z algorytmem kontroli przegrzania typu PID, generowanym przez platformę sterowników przegrzania CAREL, parownik układu chłodniczego jest optymalnie wykorzystywany ponieważ obniżona jest średnia temperatura przegrzania z kilkunastu do ok. sześciu K, co zwiększa efektywność układu w porównaniu z mechanicznym zaworem rozprężnym. Wysoka modulacja i dostosowanie wydajności do warunków otoczenia np. praca przy dużo niższym ciśnieniu skraplania w stosunku do zaworów mechanicznych pozwala wydatnie zwiększyć COP. Możliwe jest obniżenie ciśnienia skraplania nawet do 10 bar, a w konsekwencji redukcję poboru mocy odpowiednio do temperatury zewnętrznej (w czasie nocy lub podczas jesieni, a także miesięcy zimowych). Dostosowanie wydajności to możliwa znacznie większa wydajność układu przy wysokich odparowaniach. Pozwala to na znacznie szybsze osiągnięcie żądanych parametrów układu.

LITERATURA
Na podstawie materiałów CAREL 

wydanie 11/2007 

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE