Una valvola di espansione termostatica (TEV) è un componente cruciale nei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria, progettata per regolare il flusso del refrigerante nell'evaporatore. La TEV garantisce che l'evaporatore abbia la quantità adeguata di refrigerante per ottenere un efficiente scambio di calore, impedendo al tempo stesso il ritorno del refrigerante liquido al compressore. L'impostazione del surriscaldamento è un parametro essenziale per garantire il funzionamento efficace della TEV.
Il surriscaldamento si riferisce all’ulteriore aumento della temperatura di un gas dopo che è completamente passato dalla fase liquida a quella gassosa. Nel contesto di una TEV, il surriscaldamento è la differenza di temperatura tra il gas refrigerante all'uscita dell'evaporatore e la sua temperatura di saturazione, che è la temperatura alla quale il refrigerante passa dalla fase liquida a quella gassosa ad una determinata pressione. L'impostazione del surriscaldamento è il livello desiderato di surriscaldamento che la TEV dovrebbe mantenere per prestazioni ottimali del sistema.
La TEV rileva il surriscaldamento nel sistema utilizzando un elemento sensibile alla temperatura, tipicamente riempito con un refrigerante o altra sostanza sensibile alla temperatura. Questo elemento è collegato alla linea di aspirazione dell'uscita dell'evaporatore. Quando la temperatura del gas refrigerante cambia, cambia anche la pressione all'interno dell'elemento sensore, facendo sì che la TEV moduli di conseguenza la portata del refrigerante.
Surriscaldamento
Il surriscaldamento dell'evaporatore è la differenza tra la temperatura del refrigerante all'uscita dell'evaporatore e la temperatura di evaporazione (temperatura di saturazione) nello stesso punto. La formula per calcolare il surriscaldamento dell’evaporatore è:
Surriscaldamento = T_uscita_refrigerante – T_saturazione
Dove:
- Il surriscaldamento è il surriscaldamento dell'evaporatore, generalmente misurato in gradi Fahrenheit (°F) o gradi Celsius (°C).
- T_refrigerant_exit è la temperatura effettiva del refrigerante all'uscita dell'evaporatore o della linea di aspirazione, misurata in °F o °C.
- T_saturazione è la temperatura di saturazione del refrigerante alla pressione data nell'evaporatore, misurata in °F o °C.
L'impostazione corretta del surriscaldamento dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di refrigerante utilizzato, la temperatura desiderata dell'evaporatore e l'applicazione (ad esempio, condizionamento dell'aria, refrigerazione o pompa di calore). In genere, l'impostazione del surriscaldamento varia da 8 a 15 gradi Fahrenheit (da 4,4 a 8,3 gradi Celsius) per i sistemi di condizionamento dell'aria, mentre può essere leggermente superiore per i sistemi di refrigerazione. Un surriscaldamento adeguato garantisce che l'evaporatore funzioni in modo efficiente, massimizzi il trasferimento di calore e impedisca l'ingresso di refrigerante liquido nel compressore, che potrebbe causare danni al compressore o prestazioni ridotte del sistema.
Sia l'alto che il basso surriscaldamento possono avere un impatto negativo sulle prestazioni del sistema e sulla longevità del compressore. Un surriscaldamento elevato può derivare da un flusso di refrigerante inadeguato attraverso la TEV, che fa sì che il refrigerante assorba più calore del necessario nell'evaporatore. Questa condizione può portare a una capacità di raffreddamento ridotta, a un aumento del consumo di energia e a temperature di scarico più elevate, riducendo potenzialmente la durata del compressore. D'altra parte, un basso surriscaldamento può indicare un flusso eccessivo di refrigerante attraverso la TEV, che può provocare l'ingresso di refrigerante liquido nel compressore. Questo fenomeno, noto come "ritorno di liquido", può causare danni alle valvole e ai cuscinetti del compressore, portando infine al guasto del compressore. Inoltre, un basso surriscaldamento riduce l'efficienza dell'evaporatore non utilizzando completamente la superficie di trasferimento del calore disponibile. Pertanto, è essenziale monitorare e regolare le impostazioni del surriscaldamento nei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria per mantenere prestazioni ottimali e prevenire potenziali danni alle apparecchiature.
Misura e impostazione del surriscaldamento
Per misurare e impostare il surriscaldamento in un sistema di refrigerazione o condizionamento dell'aria, i tecnici necessitano dei seguenti strumenti:
- Set manometro o manometro: Un manometro o un set di manometri viene utilizzato per misurare la pressione del refrigerante all'uscita dell'evaporatore o alla linea di aspirazione. Il set di manometri del collettore include in genere manometri separati per alta e bassa pressione, insieme a tubi flessibili per il collegamento alle porte di servizio del sistema.
La foto mostra un esempio in cui il manometro di bassa pressione è collegato a una valvola Schrader all'uscita dell'evaporatore e la sonda di temperatura misura la temperatura adiacente a questo punto.
- Sonda di temperatura o termometro: È necessaria una sonda di temperatura o un termometro per misurare la temperatura effettiva del refrigerante all'uscita dell'evaporatore o alla linea di aspirazione. Sono disponibili vari tipi di sonde di temperatura, come sonde a pinza, termocoppie e termometri a infrarossi. Scegli un dispositivo di misurazione della temperatura accurato e affidabile adatto all'applicazione specifica.
- Grafico pressione-temperatura (PT) o regolo calcolatore del refrigerante: Un grafico pressione-temperatura o un regolo calcolatore del refrigerante aiuta i tecnici a convertire la pressione del refrigerante misurata nella corrispondente temperatura di saturazione. Questi strumenti sono specifici per il refrigerante utilizzato nel sistema e possono essere trovati sotto forma di grafici stampati, app mobili o risorse online.
- Strumento di regolazione TEV o chiave inglese: Per modificare l'impostazione del surriscaldamento TEV è necessario uno strumento di regolazione o una chiave inglese. Lo strumento specifico richiesto dipende dal design e dal produttore della TEV. Alcuni TEV utilizzano una chiave esagonale (chiave a brugola), mentre altri potrebbero richiedere una piccola chiave regolabile o uno strumento specializzato fornito dal produttore.
- Equipaggiamento protettivo: Occhiali e guanti di sicurezza sono essenziali quando si lavora con sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria per proteggersi da potenziali lesioni dovute ad alte pressioni, temperature fredde o contatto con refrigeranti.
- Carta e penna o dispositivo per prendere appunti digitale: Carta e penna o un dispositivo digitale per prendere appunti aiutano i tecnici a registrare i valori misurati e i calcoli, facilitando regolazioni accurate del surriscaldamento.
Procedura per impostare il surriscaldamento:
Il sistema deve essere in funzione ed essere completamente carico per misurare e regolare accuratamente il surriscaldamento. Seguire questi passaggi per misurare e impostare il surriscaldamento:
- Accendere il sistema e consentirgli di stabilizzarsi: Il sistema di refrigerazione o condizionamento dell'aria deve essere in funzione per un periodo adeguato per garantire che abbia raggiunto una condizione operativa stabile. Di solito ci vogliono circa 15-30 minuti.
- Collegare il manometro o il set di manometri: Collegare il manometro o il lato di bassa pressione del manometro all'attacco di servizio sulla linea di aspirazione vicino all'uscita dell'evaporatore. Assicurarsi che i collegamenti siano stretti e sicuri.
- Misurare la pressione di aspirazione: Leggere la pressione del refrigerante dal manometro o dal set di manometri. Registra questo valore.
- Convertire la pressione in temperatura di saturazione: Utilizzando un grafico pressione-temperatura (PT) o un regolo calcolatore specifico per il refrigerante utilizzato nel sistema, trovare la temperatura di saturazione corrispondente alla pressione misurata. Registra questo valore.
- Collegare la sonda di temperatura o il termometro: Posizionare la sonda di temperatura o il termometro sulla linea di aspirazione vicino all'uscita dell'evaporatore o nello stesso punto in cui è stata effettuata la misurazione della pressione. Assicurarsi che il contatto corretto tra la sonda di temperatura e la linea di aspirazione sia corretto per una lettura accurata.
- Misurare la temperatura del refrigerante: Leggere la temperatura effettiva del refrigerante dalla sonda di temperatura o dal termometro. Registra questo valore.
- Calcola il surriscaldamento: Sottrarre la temperatura di saturazione (T_saturazione) dalla temperatura effettiva del refrigerante (T_refrigerant_exit) per determinare il surriscaldamento:Superheat = T_refrigerant_exit – T_saturation
- Confrontare il surriscaldamento misurato con l'impostazione del surriscaldamento desiderata: Se il surriscaldamento misurato rientra nell'intervallo desiderato per l'applicazione specifica, non è necessaria alcuna regolazione. Se il surriscaldamento è troppo alto o troppo basso, procedere al passaggio successivo.
- Regolare l'impostazione del surriscaldamento TEV: Individuare lo stelo di regolazione della TEV, che solitamente è coperto da un cappuccio protettivo. Se necessario, rimuovere il tappo. Utilizzando lo strumento o la chiave di regolazione appropriati, ruotare lo stelo di regolazione per modificare l'impostazione del surriscaldamento. Generalmente ruotando lo stelo in senso orario si aumenta il surriscaldamento, mentre ruotandolo in senso antiorario si diminuisce il surriscaldamento. Apportare piccole modifiche e consentire al sistema di stabilizzarsi prima di ricontrollare il surriscaldamento.
- Ricontrollare il surriscaldamento: Dopo aver effettuato le regolazioni e aver consentito al sistema di stabilizzarsi, ripetere i passaggi 2-7 per misurare il nuovo surriscaldamento. Continuare a regolare la TEV finché non viene raggiunta l'impostazione di surriscaldamento desiderata.
- Proteggi e finalizza: Una volta raggiunta l'impostazione del surriscaldamento desiderata, rimettere il cappuccio protettivo sullo stelo di regolazione della TEV e scollegare il manometro, la sonda di temperatura e qualsiasi altro strumento utilizzato durante la procedura. Assicurarsi che tutte le connessioni e i raccordi siano serrati e sicuri.
Tabella del registro del surriscaldamento
Una tabella di registro del surriscaldamento è uno strumento utile per i tecnici per registrare le misurazioni e le regolazioni del surriscaldamento nel tempo. Ciò consente un facile monitoraggio delle prestazioni di un sistema di refrigerazione o condizionamento dell'aria e aiuta a identificare tendenze o potenziali problemi. Una tabella di registro del surriscaldamento di esempio potrebbe assomigliare a questa:
Data | Tempo | Pressione di aspirazione (PSI) | Temperatura di saturazione (°F) | Temperatura del refrigerante (°F) | Surriscaldamento (°F) | Regolazione effettuata | Tecnico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
2023-04-11 | 10:00 | 70 | 40 | 50 | 10 | Nessuno | John Doe |
2023-04-18 | 14:00 | 68 | 38 | 47 | 9 | Nessuno | Jane Smith |
2023-04-25 | 09:00 | 72 | 42 | 58 | 16 | -2 ° | John Doe |
Spiegazione delle colonne della tabella:
- Data: La data in cui è stata effettuata la misurazione del surriscaldamento.
- Tempo: L'ora in cui è stata effettuata la misurazione del surriscaldamento.
- Pressione di aspirazione (PSI): La pressione del refrigerante misurata all'uscita dell'evaporatore o alla linea di aspirazione, solitamente registrata in libbre per pollice quadrato (PSI).
- Temperatura di saturazione (°F): La temperatura di saturazione del refrigerante alla pressione misurata, determinata utilizzando un grafico pressione-temperatura (PT) o un regolo calcolatore del refrigerante.
- Temperatura del refrigerante (°F): La temperatura effettiva del refrigerante misurata all'uscita dell'evaporatore o alla linea di aspirazione.
- Surriscaldamento (°F): Il valore del surriscaldamento calcolato, ottenuto sottraendo la temperatura di saturazione dalla temperatura del refrigerante.
- Regolazione effettuata: La regolazione apportata all'impostazione del surriscaldamento TEV, se presente. Questa colonna registra la modifica delle impostazioni di surriscaldamento, ad esempio “+1°” per un aumento di 1°F o “-2°” per una diminuzione di 2°F.
- Tecnico: Il nome del tecnico che ha eseguito la misurazione e la regolazione del surriscaldamento.
In conclusione, comprendere e mantenere la corretta impostazione del surriscaldamento nelle valvole di espansione termostatica (TEV) è vitale per il funzionamento efficiente e la longevità dei sistemi di refrigerazione e condizionamento dell'aria. Seguendo la procedura consigliata per la misurazione e la regolazione del surriscaldamento, i tecnici possono ottimizzare le prestazioni del sistema e prevenire potenziali danni alle apparecchiature. Il monitoraggio e la documentazione regolari dei valori di surriscaldamento garantiscono un approccio proattivo alla manutenzione del sistema e possono identificare tendenze o problemi che potrebbero richiedere ulteriore attenzione.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The superheat setting directly affects the performance of a TEV by controlling the amount of refrigerant that enters the evaporator. If the superheat setting is too low, the TEV may not provide enough refrigerant, leading to reduced cooling capacity and efficiency. Conversely, if the superheat setting is too high, the TEV may allow too much refrigerant to enter the evaporator, resulting in increased energy consumption and potential system instability.
If the superheat setting is not properly adjusted, it can lead to several issues, including reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential compressor damage. If the superheat setting is too low, the system may experience reduced cooling capacity, while a setting that is too high can cause the compressor to work harder, leading to increased energy consumption and wear on the system.
The saturation temperature of a refrigerant is determined by its pressure. At a given pressure, the refrigerant has a specific temperature at which it transitions between the liquid and gas phases. This temperature is known as the saturation temperature, and it is used as a reference point to calculate the superheat of the refrigerant.
Excessive superheat in a TEV can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential system instability. High superheat can cause the refrigerant to expand too much, leading to reduced cooling capacity and increased pressure drops across the evaporator. Additionally, excessive superheat can also lead to increased compressor work, resulting in higher energy consumption and wear on the system.
The superheat setting can be adjusted to optimize TEV performance by monitoring the system’s operating conditions, such as temperature, pressure, and flow rates. The ideal superheat setting will depend on the specific system design, refrigerant type, and operating conditions. Adjusting the superheat setting may require trial and error, as well as consultation with system design specifications and manufacturer guidelines.
