Soggetti:
- Introduzione
- Capillare
- Valvola di espansione termostatica (TEV)
- Mogelijke storageen
Introduzione:
Una valvola di espansione è una parte essenziale dei sistemi di climatizzazione. Funziona come una restrizione nella linea tra l'elemento essiccatore/filtro e l'evaporatore, determinando una transizione dall'alta alla bassa pressione. Nell'immagine seguente, la valvola di espansione (progettata come valvola di blocco) è incorniciata in verde.
Dopo aver superato l'elemento filtrante/essiccatore, il refrigerante del compressore raggiunge la valvola di espansione ad una pressione di circa 15 bar e ad una temperatura di circa 45 gradi Celsius. Il refrigerante scorre dalla valvola di espansione nell'evaporatore. Quando il refrigerante scorre attraverso la restrizione della valvola di espansione, subisce una significativa riduzione della pressione. Quando la pressione diminuisce, diminuisce anche il punto di ebollizione del refrigerante. Il refrigerante inizia ad evaporare e passa dalla forma liquida a quella gassosa. In questo passaggio di fase da liquido a vapore, il refrigerante assorbe calore dall'ambiente. Questo calore rilasciato viene estratto dall'aria che scorre attraverso l'evaporatore, determinando il raffreddamento dell'aria. Quest'aria raffreddata viene condotta all'interno, producendo l'aria raffreddata e secca prodotta da un condizionatore d'aria.
Esistono diversi tipi di valvole di espansione, vale a dire la valvola di espansione capillare e la valvola di espansione termostatica (TEV), spesso chiamata anche “valvola di blocco”. Questi sono descritti di seguito.
Capillare:
Negli impianti di climatizzazione a volte si incontra un semplice tipo di valvola di espansione chiamata capillare o orifizio. Nei veicoli più recenti, le valvole di espansione di solito non sono più dotate di un capillare, ma di una valvola di espansione termostatica (controllata).
Con un impianto di climatizzazione con capillare non è possibile regolare con precisione la capacità di raffreddamento. Se la pressione diventa troppo alta o l'evaporatore diventa troppo freddo, solitamente il compressore del climatizzatore si spegne.
L'esterno della valvola di espansione capillare è solitamente in plastica e all'interno è presente un tubo speciale. Ci sono filtri prima e dopo quel tubo. Il capillare provoca un improvviso calo di pressione, che abbassa rapidamente la temperatura di ebollizione del refrigerante e lo trasforma da liquido a gassoso. Il modo in cui è costruito il capillare determina la caduta di pressione e ciò influisce sulla temperatura quando il refrigerante entra nell'evaporatore. Il capillare è disponibile in diverse dimensioni e l'installazione di uno con dimensioni diverse modificherà la capacità di raffreddamento del sistema. Se c'è meno evaporazione nell'evaporatore, di solito significa meno raffreddamento.
Negli impianti di climatizzazione con capillare solitamente troviamo anche un accumulatore nella sezione di bassa pressione. Ciò impedisce che il liquido venga aspirato dal compressore, poiché il capillare ha un'apertura fissa. L'accumulatore svolge anche altri compiti importanti, come il filtraggio, la rimozione dell'umidità (essiccazione) e la conservazione del refrigerante. Il refrigerante entra nell'accumulatore dall'evaporatore come gas, con alcune goccioline liquide. Uno schermo di separazione nell'accumulatore assicura che le particelle liquide scendano lateralmente. Un essiccante rimuove l'umidità dal refrigerante. Inoltre, il vapore viene aspirato nella parte superiore dal compressore attraverso una piccola apertura di circa 1 millimetro, portando con sé un po' d'olio.
Negli impianti di climatizzazione con tubo capillare possono verificarsi i seguenti malfunzionamenti:
- Intasamento: se il capillare viene ostruito da contaminanti nel refrigerante, ciò può ridurre la capacità di raffreddamento;
- Dimensioni errate: In alcuni casi potrebbe essere necessario sostituire il capillare con uno di dimensioni diverse per adeguare la capacità di raffreddamento del sistema. Ciò potrebbe essere necessario per modifiche al sistema o se le specifiche originali non soddisfano le prestazioni richieste, come un evaporatore ghiacciato o un raffreddamento insufficiente.
- Problemi sistematici: se il sistema di climatizzazione presenta problemi persistenti di prestazioni e altri componenti sono stati controllati e sono in buone condizioni, il capillare potrebbe essere una possibile causa. Il capillare potrebbe essere danneggiato e questo non può essere facilmente visibile.
Valvola di Espansione Termostatica (TEV):
Un sistema di climatizzazione che troviamo solitamente nei veicoli moderni è un sistema con valvola di espansione termostatica, abbreviato in TEV. La valvola di espansione termostatica sostituisce il sistema con un capillare ed è sostanzialmente una strozzatura la cui dimensione di apertura è controllata dalla temperatura del gas che scorre dall'evaporatore.
Esistono diverse versioni. Oltre alla sostituzione del capillare, anche l'elemento filtrante/essiccatore è diverso. Il filtro/essiccatore si trova direttamente dopo il condensatore e tratta il refrigerante in forma liquida. La temperatura viene misurata dopo l'evaporatore. Se la temperatura dell'evaporatore diventa troppo alta perché non scorre abbastanza refrigerante al suo interno, l'apertura viene allargata per consentire a più refrigerante di entrare nell'evaporatore e la temperatura scende nuovamente. La valvola di espansione termostatica mantiene la temperatura (e la pressione) costante entro certi limiti. Ciò significa anche che possiamo essere sicuri che il refrigerante sotto forma di vapore viene aspirato dal compressore, in modo che non sia più necessario utilizzare un accumulatore nella sezione di bassa pressione.
La valvola di espansione termostatica può essere divisa in tre tipologie:
- Valvola di espansione con sensore remoto (controllo remoto del bulbo) con equalizzazione della pressione interna o esterna.
- Valvola di blocco con membrana interna o esterna.
- Valvola di espansione a controllo elettronico.
Valvola di espansione termostatica con sensore remoto ed equalizzazione della pressione interna:
La valvola di espansione termostatica è composta da due parti, ovvero la parte di misurazione e il sensore o bulbo, che è collegato alla valvola di espansione vera e propria. La sezione di misura è riempita di gas e si trova all'uscita dell'evaporatore. Quando la temperatura all'uscita dell'evaporatore aumenta perché passa troppo poco refrigerante, il gas si espande e la pressione aumenta. Il perno quindi spinge la sfera libera, facendo fluire più refrigerante nell'evaporatore e facendo scendere nuovamente la temperatura all'uscita. La sfera viene rilasciata non appena la forza esercitata dal sensore sulla membrana supera la somma della forza della molla e della forza di compressione del refrigerante sul lato di ingresso dell'evaporatore. Quando la temperatura dopo l'evaporatore diventa troppo bassa, accade il contrario. La forza della molla spinge la sfera nuovamente nella sede, l'apertura si restringe e il flusso di refrigerante si riduce. La valvola TEV mantiene quindi costante la temperatura del refrigerante. La valvola di espansione termostatica misura la temperatura e la converte in pressione. Il controllo della pressione attiva la valvola.
Valvola di espansione termostatica con sensore remoto ed equalizzazione della pressione esterna:
L'equalizzazione della pressione ha a che fare con la pressione sotto il diaframma. Se lo spazio sotto la membrana è collegato al lato di ingresso dell'evaporatore, non si tiene conto della perdita di pressione che si verifica nell'evaporatore. Dopotutto, la misurazione della temperatura avviene sul lato di uscita dell'evaporatore, mentre il controllo avviene sul lato di ingresso. Quando la perdita di pressione supera 0,2 bar, si consiglia di utilizzare una valvola di espansione con equalizzazione della pressione esterna. Se lo spazio sotto la membrana è collegato al lato di uscita dell'evaporatore, la perdita di pressione viene compensata. L'equalizzazione della pressione esterna viene solitamente applicata a sistemi più grandi.
Valvola di blocco con membrana di controllo esterna
La valvola di blocco è installata sui tubi di ingresso e uscita dell'evaporatore. La linea di ingresso si trova accanto alla linea di uscita sull'evaporatore. Nella parte inferiore della valvola di blocco, il refrigerante entra in forma liquida dal filtro/essiccatore (condensatore) e passa attraverso la valvola a sfera nel suo percorso verso l'evaporatore. Sopra la membrana è presente una quantità fissa di refrigerante gassoso. Questo gas assumerà la temperatura del gas proveniente dall'evaporatore. All'aumentare della temperatura, l'aumento della pressione spingerà il perno verso il basso, determinando un'apertura di flusso più ampia nella linea di alimentazione. Ciò consente a una maggiore quantità di refrigerante di entrare nell'evaporatore, abbassando la temperatura. Nelle situazioni inverse, la valvola a sfera si chiude, consentendo a meno refrigerante di entrare nell'evaporatore e provocando un aumento della temperatura.
Valvola di blocco con membrana di regolazione interna:
Nella valvola di blocco con membrana di controllo interna, sul lato di uscita dell'evaporatore si trova una testa termica con refrigerante. Il refrigerante nella tazza termica assume la temperatura del refrigerante in uscita dall'evaporatore. A temperature elevate, il refrigerante si espande, facendo sì che il diaframma della capsula spinga l'asta verso il basso e allarghi l'apertura della valvola a sfera. Al contrario, una temperatura più bassa farà sì che la membrana si alzi, riducendo l’apertura. Queste due situazioni sono mostrate nelle immagini sottostanti.
Valvola di espansione termostatica a controllo elettronico:
La valvola di espansione a controllo elettronico (abbreviata in EEV) può essere controllata utilizzando l'ECU del climatizzatore. A questo scopo è possibile utilizzare un motore passo-passo. Questo motore passo-passo consente all'ago di aumentare o diminuire l'apertura a piccoli passi. A seconda della temperatura desiderata nell'abitacolo, l'ECU può regolare molto rapidamente la capacità utilizzando il compressore del climatizzatore a comando elettrico e la valvola di espansione.
Possibili malfunzionamenti:
In officina riscontriamo problemi con la valvola di espansione. Solitamente i problemi sorgono a causa della contaminazione, causando l'ostruzione o la rimanere aperta della valvola di espansione.
- La valvola è intasata:
L'ostruzione è causata da contaminanti presenti nel refrigerante. A causa dell'ostruzione entra troppo poco refrigerante nell'evaporatore, il che porta ad un aumento della pressione con il rischio di surriscaldamento del compressore. - La valvola rimane aperta:
Lasciare la valvola aperta fa sì che una quantità eccessiva di refrigerante entri nel compressore. Se non tutto il refrigerante nell'evaporatore si è trasformato in gas, è possibile che una quantità (eccessiva) di refrigerante liquido finisca nel compressore, provocando uno shock da liquido nel compressore.
La contaminazione è facile da prevenire: sostituire periodicamente il filtro/essiccatore.
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