空调4大件：节流元件
空调系统有四大件：压缩机、冷凝器、蒸发器和节流元件。上周我们分享了压缩机、两器的结构、分类和应用，今天来分享下节流元件的相关知识。
节流元件是制冷系统不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压（低温）下汽化吸热。所以，它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。
节流元件两大类：节流阀和毛细管
节流元件按形式，可分为毛细管和节流阀。
但也有按功能来分，业内常把来自冷凝器的高压制冷剂液体降压成低压低温制冷剂,并进入蒸发器蒸发吸热，这主要有毛细管、节流短管、热力膨胀阀、电子膨胀阀、浮球阀等。有的同时具有自动调节流量功能,如热力膨胀阀、电子膨胀阀。
1、毛细管
毛细管由于价格低及性能稳定， 在定频空调器和变频空调器中大量使用，也基本用在较小的制冷设备中，如电冰箱中装在冷凝器和蒸发器之间的毛细管即是节流机构的一种。
安装位置和实物外形见图：
毛细管的作用是将低温高压的液体变为低温低压的液体。从冷凝器排出的低温高压液体进入毛细管后，由于管径突然变小并且较长，因此从毛细管排出的液体的压力已经很低，由于压力与温度成正比，此时制冷剂的温度也较低。
2、节流阀
节流阀用在较大的制冷设备中。在大、中型装置中应用的节流机构为节流阀。
相对于毛细管， 节流阀具有精确调节、 制冷剂流量控制范围大等优点， 但由于价格高， 且需要配备室外机主板 ， 因此应用在部分高档定频空调器或变频空调器中。
不过如上阐述也不是绝对。
小型风冷型热泵冷水机组用一个热力膨胀阀，由4个单向阀控制制冷，制热走向，也有用毛细管做制热时辅助节流用，中大型机组由于制冷，制热不同工况制冷剂循环量变化大，需两个或多个热力膨胀阀以适应工况要求，在液态管路阻力大的场合，如分液头阻力大，要注意适当极大相应膨胀阀的容量，以免出现供液不足的情况。
使用双向膨胀阀的机组，可使管路简化，降低流动阻力。但系统中设置储液器时，管路走向比较困难。如制热时，高压液体出储液器进入膨胀阀，而制冷时，节流后的气液混合物进入储液器，在进蒸发器时难以保证以液体为主。要解决这个问题又要在管路上增加单向阀等元件，故对于不使用储液器的系统使用双向膨胀阀较为有利。
下面我们主要来看节流阀。
节流阀的具体分类、应用
常用的节流阀有三种：手动膨胀阀、浮球调节阀和热力膨胀阀，后两种为自动调节的节流阀。
膨胀阀按膨胀的类型主要有两种：分别为电子膨胀阀和热力膨胀阀。
电子膨胀阀安装位置和实物外形见下图：
1、膨胀阀的作用
（1）节流降压
节流降压主要表现为将冷凝器冷凝之后的常温高压液态制冷剂节流降压，然后调节流过蒸发器的制冷剂流量并控制蒸发器出口的过热度。这个过热度的大小等于系统的回气温度减去蒸发温度；
（2）调节流量
具体原理是根据感温包得到的温度讯号，膨胀阀就自动调节进入蒸发器的制冷剂流量，从而更好的适应制冷负荷不断变化的需要；
（3）保持系统的过热度有效的防止湿压缩机和异常过热
膨胀阀通过对制冷系统流量的调节来保持蒸发器的过热度，从而保障蒸发器的总容积得到有效的利用，有效的避免液态制冷剂进入到压缩机内造成液击。与此同时还能很好地控制过热度的范围，从而防止异常过热的情况
2、热力膨胀阀
目前氟利昂冷藏库中采用的节流装置是热力膨胀阀，热力膨胀阀的工作原理是通过感受蒸发器出口制冷剂蒸气过热度的大小，来调节制冷剂的流量，以维持恒定的过热度，在控制原理上属于比例调节器。虽然热力膨胀阀可以自动调节制冷剂的流量，但是它的缺点也是很显著的：
（1）对过热度响应的延迟时间长，特别是容积延迟。
蒸发器出口处的过热蒸气先把热量传给感温包外壳，感温包外壳本身就具有较大的热惰性，造成了一定的容积延迟，感温包外壳把热量传给感温介质，这又产生了进一步的延迟。延迟的结果会导致热力膨胀阀交替地开大或关小，即产生振荡现象。
当膨胀阀开得过大时，蒸发器出口过热度偏低，吸气压力上升；当阀开得过小时，蒸发器供液不足，吸气压力降低。这对整个系统的经济性和安全性都会产生不利影响。实验表明，热力膨胀阀调节效果对小型装置要十几分钟，大型装置要 30 min～40 min才稳定。
（2）调节范围有限。
因为与阀针连接的膜片的变形量有限，使得阀针的运动位移较小，故流量调节范围小。这对于负荷变化较大的冷藏库或者采用变频压缩机的系统，热力膨胀阀便无法满足要求。
（3）调节精度低。
热力膨胀阀的执行机构膜片由于加工精度和安装等因素，会产生的变形及影响变形灵敏度，故难以达到较高的调节精度。
为了克服上述缺点，制冷系统中热力膨胀阀的替代问题越来越引起了人们的关注。
3、电子膨胀阀
电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量，因属于电子式调节模式，故称为电子膨胀阀。它适应了制冷机电一体化的发展要求，具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性，为制冷系统的智能化控制提供了条件，是一种很有发展前途的自控节能元件。电子膨胀阀与热膨胀阀的基本用途相同，结构上多种多样，但在性能上，两者却存在较大的差异。
从控制实现的角度来看，电子膨胀阀由控制器、执行器和传感器3部分构成，通常所说的电子膨胀阀大多仅指执行器，即可控驱动装置和阀体，实际上仅有这一部分是无法完成控制功能的。电子膨胀阀控制器的核心硬件为单片机，如控制器同时要完成压缩机及风机的变频等控制功能，一般采用多机级连的形式。电子膨胀阀的传感器通常采用热电偶或热电阻。
电子膨胀阀作为一种新型的控制元件，早已经突破了节流机构的概念，它是制冷系统智能化的重要环节，也是制冷系统优化得以真正实现的重要手段和保证，也是制冷系统机电一体的象征，已经被应用在越来越多的领域中。由于电子膨胀阀的采用，突破了以前在空调机组设计过程中存在的某种系统屈从热力膨胀阀的观念，进入膨胀阀为系统优化服务的新境界，对于制冷行业的发展起着重要的作用。
与热力膨胀阀相比电子膨胀阀在以下方面有显著的优势：
（1）电子膨胀阀的驱动方式是控制器通过对传感器采集得到的参数进行计算。
它向驱动板发出调节指令，由驱动板向电子膨胀阀输出电信号，驱动电子膨胀阀的动作。电子膨胀阀从全闭到全开状态其用时仅需几秒钟，反应和动作速度快，不存在静态过热度现象，且开闭特性和速度均可人为设定，尤其适合于工况波动剧烈的热泵机组的使用。
（2）电子膨胀阀的适用温度低。
对于热力膨胀阀，当环境温度较低时，其感温包内部的感温介质的压力变化大大减小，严重影响了调节性能。而对于电子膨胀阀，其感温部件为热电偶或热电阻，它们在低温下同样能准确反应出过热度的变化。因此，在冷藏库的冻结间等低温环境中，电子膨胀阀也能提供较好的流量调节。
（3）电子膨胀阀的过热度设定值可调。
只需改变一下控制程序中的源代码，就可改变过热度的设定值。完全不像热力膨胀阀那样要进入冷库当中，现场调节弹簧的预紧力来改变过热度的设定值，对电子膨胀阀的调节作用可以彻底实现远距离控制，并且电子膨胀阀可根据不同需要灵活调整过热度以减小蒸发器表面和冷藏库内环境之间的温差，从而减少蒸发器表面的结霜，这样一来，既提高了冷冻能力，同时也可以降低食品的干耗。
（4）电子膨胀阀可起到节能的作用。
对于冷藏库制冷系统停机期间如使高低压侧连通，则会产生所谓工质迁移现象，即冷凝器中的常温高压液体将逐渐流入蒸发器，使蒸发器的温度压力都升高。再次开机时，要重新建立压差也需要消耗压缩机额外一部分能量。反之，若在停机期间切断高低压侧，这虽然维持了蒸发器的低温低压，但再次启动时，压缩机属于带载启动，电流冲击大，也会增加能量的损失。但若是采用电子膨胀阀就会解决上述问题。
具体做法是：停机时令膨胀阀全关，防止冷凝器的高温液体流入蒸发器，造成再次启动时的能量损失。开机前，将膨胀阀全开，使系统高低压侧平衡，然后开机。这样既实现了轻载启动，又减少了停机中的热棍失。另外，采用电子膨胀阀可以缩短冻结时间，电子膨胀阀在冻结全过程中能做到负荷与冷量平衡，冻结效率可以得到提高，冻结时间比热力膨胀阀也可缩短10%，同时也就减少了压缩机的能耗。采用电子膨胀阀控制压缩机排气温度可以防止因排气温度的升高对系统性能产生的不利影响，同时又可省去专设的安全保护器，节约成本，节省电耗约6%。
（5）电子膨胀阀适应机电一体化的发展要求。
随着微机控制技术的崛起，机电一体化已成为制冷系统发展的新趋势。电子膨胀阀照比热力膨胀阀已由原来的机械式控制向电脑式控制发展，充分体现了机电一体化的发展趋势。目前在家用空调领域，电子膨胀阀和变频压缩机组成的系统已取得了很好的效果，其原理就是将电子膨胀阀大范围的流量调节特性与变频压缩机的变频特性结合起来。