Elektronicky řízený expanzní ventil Carel

V tomto článku se seznámíme se základním zapojením a použitím elektronicky ovládaného expanzního ventilu firmy CAREL pro tepelné čerpadlo země-voda nebo voda-voda a s jeho regulátorem, který výrobce nazývá driver. Zůstaneme u tohoto označení. Tento druh expanzního ventilu, resp, celá řady, je v podstatě hermetický víceotáčkový kohout, jehož pohon zajišťuje malý krokový motorek, řízený driverem. Rotor ventilu tvoří magnet, který je umístěn v hermetickém tělese ventilu, dvojitá ovádací cívka je na těleso nasazena zvenku. Podle pořadí impulzů vysílaných z driveru se magnet pootáčí vždy o jeden krok doleva nebo doprava. Regulátor-driver tak pomocí tohoto  ventilu řídí množství chladiva vstřikovaného do výparníku a tím i přehřátí (SH) kompresorem nasávaných par. K tomuto účelu driver potřebuje informace o teplotě v sání, o sacím tlaku a druhu chladiva. Z toho si vypočítává momentální velikost přehřátí, porovnává ji s nastavenou hodnotou a podle algoritmu daného výrobcem provádí korekce tak, aby se postupně dostal na správnou hodnotu a tuto pak udržuje. Driver má víc funkcí, které zde nevyužijeme. Některé vyžadují připojení dalšího teplotního a tlakového čidla.

Základní sestava pro řízení provozu TČ je následující:

1. vlastní expanzní ventil s cívkou + kabel
2. driver + napájecí trafo
3. tlakové čidlo + kabel
4. teplotní čidlo
5. modul displeje (je nutný jen pro nastavení, ale je vhodný i pro provoz)

Ke spouštění regulace je dále potřeba spínat na driveru jeden logický vstup. Na vstupy driveru se nesmí přivést žádné napětí. Vhodné je použití malého relé s cívkou na 230V. Napájení driveru může být zapnuto stále, nebo se zapíná před startem regulace. Start regulace zahájí sepnutí relé START, které může sepnout současně s kompresorem.  Driver má napájení 24C AC, pro napájení vyhovuje trafo 230/24 cca (8-10) VA. Před spuštěním se na driver místo krytky nasadí modul displeje. Po zapnutí proběhne úvodní sekvence SW Carel a u nového driveru se objeví nabídka konfigurace. Celé nastavení probíhá v češtině se správnou diakritikou. Jinak se podle návodu přes heslo (0022) otevře menu programování a zde se nastaví tyto důležité hlavní veličiny:

1. druh chladiva: podle toho, které použijeme
2. typ ventilu: Carel ExV
3. čidlo S1: poměr. 0/34,5 bar
4. hl. regulace: klima nebo chladič s deskovým výměníkem
5. čidlo S2: Carel NTC
6. přídavná regulace: vyřazeno
7. konfigurace DI1: start-stop regulace
8. zadaná hodnota přehřátí: 11K
9. počáteční poloha ventilu: 50%

Hodnota "počáteční poloha ventilu" je stav, kdy se po spojení vstupu DI1 pomocí relé START se svorkou GND uvede regulátor do chodu a ventil se rychle otevře na tuto přenastavenou hodnotu. V menu se nastaví na 50%. Po rozpojení vstupu DI1 se ventil rychle zavře. Skutečně potřebná počáteční poloha se potom upraví podle skutečného provozu. Na níže uvedené fotografii displeje je provozní ustálená hodnota otevření ventilu 62,5%. Po nějaké době provozu se tedy může upravit na cca 60%. I kdyby by se ponechala na 50%, nic se nestane, driver si polohu ventilu po zapnutí TČ během několika minut dostaví na správnou hodnotu sám. Ventily Carel E2V mají celkem 480 kroků a výrobce udává rychlost krokování 50 kroků/sec. Ostatní parametry v menu driveru nejsou pro naše použití podstatné. Víc je zřejmé ze schematu. Driver se napájí z trafa 230/24V tak, že se může buď ponechat trvale zapnutý, nebo se zapojí na výstup regulátoru ETX-TC pro spínání oběhového čerpadla sekundáru, které spíná v dostatečném předstihu před startem kompresoru, aby se driver mohl aktivovat a vypíná později než kompresor, aby se ventil zase stačil před odpojením napájení driveru zavřít. Relé START pak spíná současně s kompresorem. V klidu je v TČ v sacím potrubí dostatek chladiva na to, aby v něm po zapnutí kompresoru nevznikl podtlak. Ventil velice rychle otevře, takže k poklesu sacího tlaku pod běžnou provozní hodnotu nedojde. Driver tak pomocí ventilu udržuje přehřátí par (SH=superheating) na nastavené hodnotě. Na displeji se zobrazují: skutečná teplota přehřátí SH v Kelvinech, poloha otevření ventilu v % a provozní stavy. Na další straně menu je pak teplota přehřátí SH v Kelvinech, teplota v sání ve °C, počet kroků od nuly, sací tlak v barech, otevření ventilu v % a vypařovací teplota ve °C.  Pro samotnou činnost regulace pak už displej není potřebný. Může se nahradit se krytkou, pod kterou svítí jen kontrolky indikující stav zapnutí, směr pohybu ventilu a případné poruchy, pokud se relé alarmu v menu nastaví na požadovanou indikaci poruchy.

Elektronická regulace vstřikování chladiva má velký rozsah a umožňuje také bez výměny ventilu použít jiné chladivo. Pokud například použijete místo R407c chladivo R134a, klesne výkon i příkon cca o 1/4 až 1/3. Ve menu driveru jsou volitelná všechna běžná i méně běžná chladiva: R22, R134a. R407c, R410a, R404a, R507a, R290, R600, R600a, R422a, R413a, R417a, R422a, R423a a další. Oproti klasickému TEV je nastavení velice snadné, rychlé a jednoznačné.

Vlastní driver má v menu celou řadu volitelných tlakových čidel, poměrová tlaková čidla mohou mít tyto tlakové rozsahy (barů): (-1/12,8), (0/20,7), (1,86/43,0), (-1/4,2), (-0,4/9,3), (-1/9,3), (0-17,3), (0,85/34,2), (0/34,5), (0/45). Další řádky v menu s podobnými rozsahy tlaků jsou pro čidla s výstupy (4-20)mA. Používáme osvědčená tlaková čidla s výstupem (0-5)V.

Poznámka: Tlakové čidlo s rozsahem (0-34,5) barů měří ve skutečnosti od -0,9 baru (32SPKT0033).  Doplněno dne 7.2.2012.

Všechny stavební prvky tohoto systému najdete v našem e-shopu. Na přání vám tento systém nainstalujeme do vašeho TČ místo běžného termostatického expanzního ventilu. Vše bude uchyceno přímo v rámu TČ na liště DIN a zapojeno tak, že stačí připojit kabely k napájení 230V a ovládací relé k regulátoru.

Pokud si chcete pořídit jen samotné díly pro své TČ a nechcete kupovat poměrně drahý displej, můžeme vám všechny hodnoty v driveru, potřebné pro provoz, přednastavit.

Článek je staršího data.

Poznámka (13.4.2020): Pozor na zapojení kabelu motorku ke konektoru driveru, z mě neznámých důvodů není pořadí vývodů jako je jinde obvyklé 1-2-3-4, ale 1-3-2-4, na schematu je to správně.

Ing. A. Žeravík