节流装置 / Expansion Devices / Throttling Valves
连接冷凝与蒸发，决定制冷剂流量的关键部件。从机械式到电子式，精度与可调范围相差巨大。
7.1 类型对比 Expansion Device Types
| 类型 | 英文 | 应用 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 热力膨胀阀 | Thermostatic Expansion Valve (TXV/TEV) | 中小型机组 | 自作用式，根据过热度自动调节 |
| 电子膨胀阀 | Electronic Expansion Valve (EEV/EXV) | 变频多联机、热泵 | 步进电机驱动，精度 ±0.5℃，可调范围大 |
| 毛细管 | Capillary Tube | 家用空调、小型制冷 | 结构简单便宜，但不可调节 |
| 浮球阀 | Float Valve | 满液式蒸发器 | 维持液位，精度一般 |
| 自动膨胀阀 | Automatic Expansion Valve (AXV) | 小型机组 | 恒压式，调节精度差 |
| 手动膨胀阀 | Manual Expansion Valve | 实验室、调试 | 手动调节 |
| 线性阀 | Linear Valve | 高精度控制 | 连续流量调节 |
7.2 热力膨胀阀原理 TXV Working Principle
- 结构：感温包 Thermostat Bulb + 膜片 Diaphragm + 弹簧 Spring + 阀针 Needle/Pin
- 原理：感温包感受吸气温度 → 膜片形变 → 阀针上下 → 流量变化
- 过热度调节：弹簧预紧力决定静态过热度（一般 5℃）
- 外平衡 vs 内平衡 External vs Internal Equalizer：压降大时用外平衡阀（蒸发器出口设平衡管）
- MOP 保护 Maximum Operating Pressure：吸气压力过高时关闭阀，防电机过载
7.3 电子膨胀阀 EEV
- 驱动：步进电机 Stepper Motor + 阀针，500-3000 步，闭环控制
- 控制算法：PID 控制，目标 SH = 5-8℃
- 响应速度：开启/关闭时间 < 1 s（远快于热力阀）
- 优势：低负荷时仍能精确调节，是变频多联机的标配
- 过热度算法 Superheat Control Algorithm：低过热度修正 PI 参数防振荡
- 前馈 + 反馈：压缩机转速变化时引入前馈，加快响应
7.4 毛细管设计 Capillary Tube Design
- 原理：依靠沿程摩擦+局部收缩产生压降
- 设计依据：进口压力（冷凝压力）、出口压力（蒸发压力）、制冷剂流量
- 计算：基于均相流模型 Homogeneous Flow Model 或动量守恒经验公式
- 长度：家用空调 R32 毛细管长度 300-800 mm，内径 0.8-1.5 mm
7.5 浮球阀与液位控制 Float Valve & Level Control
- 机械式 Mechanical Float：浮子+杠杆，无源但精度差
- 电子式 Electronic Level Sensor：磁致伸缩/浮子+接近开关，精度高，便于 BMS 集成
- 应用：满液式、降膜式、泵供液 (Overfeed) 系统的液位控制
7.6 流量特性 Flow Characteristics
m_dot = C_d · A · √(2·ρ·Δp)
C_d 流量系数 Discharge Coefficient（0.6-0.9）；A 过流面积；ρ 密度；Δp 阀前后压差。电子阀流量特性多为等百分比 Equal Percentage 或线性 Linear。
研发应用
- 低负荷运行：变频机低负荷 10-30% 时，电子阀关小至 100 步左右保证 SH
- 除霜过程 Defrost Process：热泵化霜时四通阀换向，电子阀关闭 5-10 s 防液击
- 故障诊断 Fault Diagnosis：阀卡死 → SH 异常 → 报警保护
- 压差匹配：电子阀流量特性决定其工作压差范围，需与系统压差匹配
- 经济器回路 Economizer Circuit：主 + 经济器 EEV 双阀控制，提升冷量与 COP
Concepts Referenced
Entities Referenced
Notes
选型要点：根据压差范围、最小/最大流量、过热度目标、步数分辨率、控制接口（0-10V / Modbus）综合选择。Sanhua / Danfoss / Fujikoki / Emerson 主供主流电子阀。
2024-2026 标准提示:ASHRAE 90.1-2025 / EU F-Gas 2024/573 / AIM Act 2025 / GB 19576。详见 暖通-2026更新 与 hvac-quick-ref。