Ekspanzijski element je eden izmed osnovnih sestavnih delov toplotne črpalke. Njegova naloga je, da hladilnemu sredstvu, ki je v kapljevinskem stanju, zniža tlačni in temperaturni nivo.

Poleg tega regulira tudi masni pretok hladilnega sredstva in s tem poskrbi, da pride v uparjalnik le toliko hladilnega sredstva, kot se ga lahko upari.

Uparjalnik zapusti izključno pregreta, torej suha para. S tem omogočimo zanesljivo zaščito kompresorja pred hladilnim sredstvom v kapljevinskem stanju, ki lahko povzroči poškodbe kompresorja.

Ekspanzijski element je torej dušilni element v hladilnem sistemu toplotne črpalke. Služi dvema osnovnima namenoma:

  • Nadzor količine hladiva na vstopu v uparjalnik:
    Za najoptimalnejše delovanje uparjalnika mora biti hladilno sredstvo v kapljevinskem stanju razporejeno po čim večji površini uparjalnika, pred vstopom v kompresor se mora upariti, v nasprotnem primeru lahko pride do poškodb le-tega. Če povečamo moč uparjalnika, moramo povečati tudi pretok hladilnega sredstva in obratno.
  • Ohranjanje razlike tlaka med visokotlačnim delom (kondenzator) in nizkotlačnim delom (uparjalnik):
    Razliko med tlačnima nivojema ustvarjamo s kompresorjem in ekspanzijskim elementom. Hladilno sredstvo vstopa v ekspanzijski element v kapljevinskem stanju, nato na izstopu ekspandira zaradi zniževanja tlaka in temperature ter takšno vstopa v uparjalnik. S pomočjo reguliranja masnega pretoka skozi ekspanzijski element uravnavamo nivo pregretja, ki nastaja na uparjalniku.
  • V hladilnih sistemih najpogosteje uporabljamo tri osnovne vrste ekspanzijskih elementov:
  • kapilarna cev,
  • termoekspanzijski ventil (TEV3) in
  • elektronski ekspanzijski ventil (EEV4).

V hladilnih sistemih najpogosteje uporabljamo tri osnovne vrste ekspanzijskih elementov:

  • kapilarna cev,
  • termoekspanzijski ventil (TEV3)
  • elektronski ekspanzijski ventil (EEV4).

Kapilarna cev

Kapilarna cev ustvarja tlačno in temperaturno razliko. Za razliko od obeh ekspanzijskih ventilov je dimenzionirana le v določeni delovni točki. Ne omogoča nam regulacije delovanja toplotne črpalke.

Zaradi omenjenih lastnosti se jo uporablja le v toplotnih črpalkah za pripravo tople sanitarne vode, v ogrevalnih toplotnih črpalkah pa se uporabljata obe vrsti ekspanzijskih ventilov.

Termoekspanzijski ventil

Termoekspanzijski ventil omogoča regulacijo delovanja toplotne črpalke . TEV je sestavljen iz termostatskega elementa, ki je s pomočjo membrane ločen od ohišja, s tipalom je povezan preko kapilarne cevi.

Elektronski ekspanzijski ventil

Prav tako kot TEV nam EEV omogoča regulacijo toplotne črpalke, le da v tem primeru za regulacijo potrebujemo krmilnik EEV-ja .

V primerjavi s predhodno predstavljenima ekspanzijskima elementoma je EEV veliko bolj natančen.

Elektronski ekspanzijski ventil nadzoruje tok hladiva, ki vstopa v upaijalnik. Sam nadzor se izvaja s pomočjo krmilnika, ki krmili manjši koračni motor. Zaradi samih lastnosti koračnega motorja je regulacija izredno natančna in odzivna.

Signali za regulacijo ventila se zajemajo s pomočjo temperaturnega (temperatura plinov pred vstopom v kompresor) in tlačnega (tlak upaijanja) senzorja na sesalni strani kompresorja.

S pomočjo EEV posredno ščitimo tudi kompresor, saj z nadzorom pregretja oziroma temperature uparjanja preprečimo, da bi kompresor zalili s hladilnim sredstvom v kapljevinskem stanju.

Prednosti v primerjavi s TEV:

  • natančnejša regulacija,
  • območje regulacije od 10 do 100 %,
  • kratki časi odpiranja in zapiranja ventila in
  • enakomerno pregrevanje hladiva.

Zaradi zgoraj naštetih prednosti lahko kompresor ves čas obratuje z največjim izkoristkom, kar izboljša grelno število COP – do 5 % boljši SCOP.