شیر چهار راهه یا شیر معکوس کننده وسیله‌ای است که در سیستم‌های VRF و سایر سیستم‌های تبریدی با قابلیت گرمایش و سرمایش (پمپ‌های حرارتی) مانند بعضی از چیلرها و اسپلیت ها برای تعویض جهت جریان مبرد به کار گرفته می‌شود. در واقع با استفاده از این جز است که امکان تغییر حالت سیستم از سرمایش به گرمایش و بالعکس ممکن می‌شود. شیر چهار راهه همان‌طور که از اسم آن هم مشخص است دارای چهار خروجی و ورودی است و یک بوبین است که با فرمان گرفتن از قسمت کنترل سیستم تبریدی مسیر جریان مبردی خروجی از کمپرسور را تغییر می‌دهد. شماتیکی از یک شیر چهار راهه و ورودی‌ها و خروجی‌های آن در شکل 1 ارائه شده است.

شکل 1. شماتیک شیر چهار راهه و اجزای آن

 

هر چند در شکل بالا شماتیک یک شیر چهارراهه ارائه شده برای آشنایی بیش‌تر در شکل 2 نمونه یک شیر چهار راهه در یک سیستم تبریدی نمایش داده شده است.

شکل 2. نمونه یک شیر چهارراهه نصب شده در یک سیستم تبریدی

 

از چهار لوله روی شیر چهار راهه معمولا لوله‌ای که به صورت تکی است همیشه به خروجی کمپرسور (Discharge) و از سه لوله سمت دیگر  لوله وسطی به همیشه مکش کمپرسور (Suction) و دو لوله دیگر با توجه به حالت عملکردی دستگاه در نقش ورودی/خروجی به/از یونیت داخلی و خارجی عمل می‌کنند. در واقع لوله‌ای که در حالت گرمایش جریان را از شیر چهار راهه به یونیت داخلی می‌فرستد در حالت سرمایش جریان را از یونیت داخلی به شیر چهار راهه می‌آورد. لوله دیگر هم در حالت گرمایش جریان را از یونیت خارجی به شیر چهار راهه می‌آورد و در حالت سرمایش جریان مبرد را از شیر چهار راهه به یونیت خارجی می‌فرستد. برای درک بهتر این موضوع عملکرد شیر چهار راهه در دو حالت گرمایش و سرمایش در شکل‌های 3 و 4 ارائه شده است.

تذکر: یونیت‌های داخلی و خارجی با توجه به حالت عملکردی دستگاه می‌توانند به عنوان اواپراتور و یا کندانسور ایفای نقش کنند. با توجه به تغییر نقش آن‌ها در زمان تغییر حالت عملکردی، در این‌جا جهت تفسیر عملکرد شیر چهار راهه برای جلوگیری از ابهام از یونیت داخلی و خارجی که همواره نقششان ثابت است استفاده کرده‌ایم. اما باید توجه داشت که در تهویه مطبوع این اشتباه مسطلح وجود دارد که فارغ از عملکرد دستگاه یونیت خارجی کندانسور و یونیت داخلی اواپراتور نامیده می‌شود. جهت درک بهتر نقش یونیت داخلی و خارجی در حالات عملکردی مختلف، در هنگام تفسیر عملکرد حالت گرمایش و سرمایش نقش یونیت‌های داخلی و خارجی هم ذکر شده است.

شکل 3. عملکرد شیر چهار راهه در حالت گرمایش

 

در حالت گرمایش خروجی کمپرسور که وارد شیر چهارراهه شده است به طور مستقیم به یونیت داخلی (در این‌جا در نقش کندانسور) فرستاده شده تا گرمای مبرد به محیط مورد نظر منتقل شود. در ادامه مبرد با عبور از شیر انبساط و یونیت داخلی (در این جا اواپراتور) دوباره به شیرچهارراهه وارد می‌شود تا به مکش کمپرسور فرستاده شود. بنابراین به کمک شیر چهارراهه در حالت گرمایش خروجی کمپرسور ابتدا وارد یونیت داخلی می‌شود.

شکل 4. عملکرد شیر چهار راهه در حالت سرمایش

 

در حالت سرمایش مبرد خروجی از کمپرسور وارد شیرچهار راهه شده و به یونیت خارجی (در این جا کندانسور) فرستاده می‌شود تا ضمن تبادل دما با محیط بیرون و از دست دادن وارد شیر انبساط شود. مبرد با عبور از شیر انبساط افت دمای محسوس داشته و وارد یونیت داخلی (در این جا اواپراتور) می گردد تا دمای محیط مورد نظر را جذب کرده و ایجاد سرمایش کند. به طور خلاصه باید گفت که به کمک شیر چهارراهه خروجی کمپرسور در حالت سرمایش ابتدا وارد یونیت خارجی می‌گردد.

حالا که عملکرد شیر چهار راهه و ضرورت آن برای ایجاد قابلیت سرمایش و گرمایش در سیستم‌های تبریدی مشخص شده است ارائه توضیحاتی مختصر درباره آن می‌تواند مفید باشد.

شیر چهارراهه (معکوس‌کننده) شامل دو بخش جریانی و ساکن‌ می‌باشد. برای راه‌اندازی بخش جریانی معمولا نیاز به دریافت ولتاژ ۲۴ ولتی از منبع جریان متناوب است. موقعیت بخش ساکن بسته به انتخاب سازندگان پمپ حرارتی دارد. به طور مثال اگر سازنده پمپ حرارتی به طور پیش‌فرض گرمایش را برای سیستم تهویه‌ای در نظر گرفته باشد، بخش جریانی شیر چهارراهه وقتی شروع به کار می‌کند که مصرف‌کننده نیاز به سرمایش داشته باشد. در کنار تغییر حالت عملکردی (سرمایش یا گرمایش) یک وظیفه مهم دیگر نیز بر عهده شیر چهارراهه است و آن انجام عملکرد یخ‌زدایی (Defrost) در سیستم‌های تبریدی در حالت گرمایش است. در واقع در حالت گرمایش ممکن است به دلیل چگالش رطوبت هوا بر روی کویل‌های یونیت خارجی و یخ زدن آن لایه‌ای از برفک و یخ تشکیل شود. این لایه عملکرد دستگاه را به شدت تحت تاثیر قرار داده و اگر رفع نشود در کنار کاهش کامل ظرفیت ممکن است به خرابی دستگاه هم منجر شود. در این حالت در فواصل زمانی مختلف و بسته به دمای محیط سیستم کنترلی به شیرچهارراهه فرمان تغییر حالت می‌دهد تا با ارسال گاز داخلی خروجی از کمپرسور به طور مستقیم به یونیت خارجی باعث ذوب شدن برفک‌ها و یخ‌ها شود. بر اساس نوع ساختار و کارکرد پمپ حرارتی، این شیر توسط بخش کنترل یخ‌زدایی یا به طور مستقیم توسط ترموستات کنترل می‌شود. فرمان لازم برای تغییر حالت از طریق کویل سلونوئیدی قرار گرفته بر روی شیر اجرا می‌گردد.

پیکربندی‌های مختلفی برای لوله‌های ورودی و خروجی شیر چهار راهه وجود دارد که در شکل 5 تعدادی از رایج‌ترین‌ آن ارائه شده است. بسته به نوع تجهیز و کاربرد می‌توان مدل مورد نظر را انتخاب کرد.

شکل 5.  پیکربندی‌های رایج برای لوله‌های ورودی و خروجی شیر چهار راهه

طراحی شیر چهار راهه به گونه‌ای باید باشد که حداقل افت فشار را داشته باشد. نصب و تعویض این شیرها نیازمند تجهیزات و تجربه لازم است چرا که وجود چهار ورودی و خروجی تعویض آن را دشوار می‌کند، بنابراین در صورت خرابی برای تعویض آن‌ها باید بسیار دقت کرد. در شکل 6 نمونه یک سری مشعل مناسب بر تعویض شیرچهارراهه ارائه شده است. با کمک این سری می‌توان تمام ورودی‌ها و خروجی‌های شیر را به طور همزمان گرم کرده و آن را بیرون کشید. این موضوع بسیار حیاتی است چرا که برای بیرون کشیدن شیر باید بتوان تمام ورودی‌ها و خروجی‌ها را با هم گرم کرد.

شکل 6. سری مشعل مخصوص تعویض شیرهای چهار راهه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *