معرفی VRF

مقدمه

ثبات دمای مطلوب به همراه بهداشت و حذف هرگونه آلودگی هوای تنفسی پیرامونی به جهت تداوم در سلامتی و بالابردن راندمان و استانداردهای کار و امور زندگی ما را برآن می دارد که به روزترین دستگاه های تهویه مطبوع را برای محیط کار و زندگی انتخاب نماییم.

VRF   جریان هوای سرد و گرم را به واحدهای سرپوشیده بر اساس تقاضا های متفاوت تامین می‌نماید. و این توانایی وی آر اف است که می‌تواند همزمان جریان هوای سرد و گرم را در واحد های مختلف برقرار سازد.

سیستم های VRF یا به عنوان سیستم های پمپ حرارتی و یا به عنوان سیستم های بازیابی گرما نیز مطرح می کنند.

علاوه براین سیستم های VRF  دارای مزایایی مانند انعطاف در طراحی ، صرفه جویی در انرژی، و نصب مقرون به صرفه می‌باشند.

دراین مقاله مزایای یک سیستم VRF  و دستورالعمل های انتخاب یک دستگاه وی آر اف بررسی می‌گردد.

معرفی سیستم VRF

شرکت ژاپنی دایکلین درسال ۱۹۸۲ سیستم VRF  که یکی از پیشرفته ترین دستگاه های تهویه مطبوع می‌باشد را به بازار تهویه مطبوع معرفی نمود.

VRF مخفف کلمات (Variable Refrigerant Flow)  می باشد.

این سیستم توان ارایه سرمایش و گرمایش را به صورت همزمان دارا می‌باشدو تقریبا برای همه جا قابل کاربرد هستند،از جمله منازل ،اداره ها ،ساختمان‌های تجاری و هتل ها .

سیستم های VRF هم مانند داکت اسپلیت و کولرگازی ازدوبخش داخلی و خارجی تشکیل شده اند و به توعی سیستم آن DX  می باشد و بخش‌های داخلی آن یونیت هایی می باشند که درداخل ساختمان نصب می گردند و بخش خارجی که شامل کمپرسور و کندانسور است و در بیرون ساختمان که معمولا بام ساختمان می باشد نصب می گردند.

نوع گاز مبرد R410a  می باشدکه این گاز مبرد همیشه درحال تبادل گرما و سرما بین پنل خارجی و پنل های داخلی در حرکت است.

دراین سیستم امکان استفاده از ۶۰ واحد داخلی از یک یونیت خارجی میسر است.

به دلیل پیچیدگی سیستم،نصب آن حتما باید توسط افراد متخصص صورت پذیرد.

انواع سیستمهای VRF

سیستم‌های VRF  دارای دوطبقه بندی به صورت کلی می‌باشند

• دولوله‌ای که همان HEAT PUMP می‌باشد و بیشتر برای مناطق بازمثل فروشگاهها و نمایشگاهها طراحی گردیده‌اند.این سیستم قادر به تولید گرمایش و سرمایش به صورت همزمان نمی باشد.
• سه لوله‌ای یا HEAT RECOVERY برای مکان هایی که نیازبه گرمایش و سرمایش همزمان دارد ازاین سیستم استفاده می‌کنند و همچنین این سیستم قادر به بازیابی گرما نیز میباشد.

قسمت های مختلف VRF

• شیرهای انبساط
• شیرهای اطمینان
• شیرکنترل
• کمپرسورها
• مبدل ها
• جداکننده های روعن
• آکومولاتور

طبقه بندی براساس نوع انرژی مصرفی

این سیستم های به جهت نوع انرژی مصرفی به دوگروه تقسیم بندی می گردند

• (Electric Heat Pump) که به اختصار EHP می‌گویند و همانطور که از نام آن مشخص است نوع انرژی مصرفی آن الکتریسته است برق مصرفی سه فازمی باشد زیرا در یونیت خارجی آن چندین الکتروموتور قراردارد.
• ( (Gas Heat Pump) که به اختصار GHP  می گویند در این نوع VRF نوع انرژی مصرفی گاز طبیعی می‌باشد. زیرا در یونیت خارجی آن یک موتور احتراق وجود دارد این سیستم جهت سرمایش و گرمایش از سوخت گاز استفاده می نماید به همین جهت برای کاهش مصرف برق این سیستم توصیه می گردد.

نحوه عملکرد

این سیستم نیزمانند تمام سیستم های دارای مبرد مانند داکت اسپلیت یا چیلر عمل   می‌نماید بااین تفاوت که می‌تواند سرمایش و گرمایش را همزمان انجام دهد و بسیار هوشمندانه عمل می‌کند و به همین دلیل می‌باشد که مصرف برق بسیار ناچیزی نیزدارد.

تکنولوژی VRF

در یک سیستم VRF، چند یونیت فن کویل داخل سالن ممکن است به یک یونیت در فضای باز متصل شوند. یونیت فضای باز دارای یک یا چند کمپرسور است که دارای اینورتر می‌باشند، بنابراین سرعت آن ها می تواند با تغییر فرکانس منبع تغذیه متفاوت باشد. با تغییر سرعت کمپرسور، مقدار هوای سرد تحویل داده شده توسط کمپرسور نیز تغییر می‌کند.

هر یونیت فن کویل داخلی دستگاه اندازه گیری خاص خود را دارد که توسط خود یونیت سرپوشیده، یا توسط یونیت فضای باز کنترل می‌شود. همانطور که هر یونیت سرپوشیده میزان درخواست خود را به دستگاه در فضای آزاد می‌فرستد,یونیت بیرونی براساس آن تنظیم شده و اقدامات لازمه را انجام می‌دهد.

این ویژگی سیستم VRF  را از تمام سیستم های دیگر تهویه متمایز می سازد.

شکل ۱ – سیستم پمپ حرارتی VRF معمولی

مزایای استفاده از سیستم VRF

کنترل به معنی آسایش

آسایش به این معنا است که تامین سرمایش و گرمایش بدون نوسان در‌دمای اتاق انجام می‌پذیرد.

در سیستم‌های معمولی کمپرسور یا خاموش است یا روشن که دمای اتاق را دارای نوساناتی می نماید ولی در سیستم وی آر اف به دلیل کارکرد مداوم و طولانی کمپرسور از این نواسانات جلوگیری می نماید.

جریان مبرد برحسب میزان درخواست دستگاه داخلی تنظیم می گردد. علاوه براین با توجه به نقاط مختلف و متمایز مجموعه سرپوشیده سرعت فن را هم در یونیت می توان تغییرداد تا آسایش و راحتی عالی فراهم گردد

شکل ۲ — سرعت عملیات کمپرسور

شکل ۳ – تاثیرسیستم اینورتردر عملیات کمپرسور

انعطاف پذیری در طراحی

یکی از مزایای عمده یک سیستم VRF که در شکل ۴ نمایش داده شده  انعطاف پذیری به دلیل دردسترس بودن سایزهای متعدد فن کویل و انواع آن می باشد.

ترکیب دستگاه بیرونی با فن کویل های نوع کستی چهارطرفه و فن کویل دیواری برای بالابردن سطح آسایش به روش های مختلف در ۱۵ یونیت متفاوت زمانی اتفاق می‌افتد که وی آر اف را انتخاب کرده باشید.

بخاطرداشته باشید که همه سیستمهای تهویه تقریبا همین روش لوله کشی را دارا می باشند. ولی در وی آر اف از این نوع لوله کشی بصورت گسترده‌تر با امکان کارایی بهتری استفاده شده است.

باید هنگام لوله کشی سیستم موارد زیر را در نظرگرفت.

• حداکثر اختلاف ارتفاع مجاز بین بالاترین و پایین ترین واحدهای سرپوشیده
• فاصله مجاز از یونیت فضای باز تا دورترین فن کویل در سیستم

نصب و راه اندازی مقرون به صرفه

بسته به کاربرد، نصب یک سیستم VRF می تواند جایگزین مقرون به صرفه ای برای سیستم های سنتی باشد که نیاز به لوله های زیاد و پمپ ها و دیگ های بخارندارند.

یونیت های فضای باز از نظر وزن سبک هستند ابعاد کوچکی دارند. این بدان معنی است که آنها را در آسانسور خدمات جابه جا می کنند بنابراین هیچ جرثقیل برای بلند کردن به نصب پشت بام مورد نیازنیست.

در برخی موارد، هزینه های اضافی پس انداز می گردند به صورتی که در روی پشت بام نیاز به ساخت و ساز اضافی نیز نمی باشد.

صرفه جویی در انرژی

تمام سیستم های VRF صرفه جویی در انرژی را با سرعت کمپرسور متفاوت و تطبیق خروجی سیستم تا حد امکان نزدیک به بار فراهم می کنند. علاوه بر این، درسیستم های VRF تلفات انرژی ندارند..

با این حال،طراحی به نحوی است که دستگاه درفضای باز نصب می‌شود و این امر باعث بالارفتن کارآیی می‌گردد.

شکل ۴ – طرح پهنه بندی برای سیستم VRF (عملیات خنک کننده نشان داده شده)

مقایسه سیستم های VRF

سیستم های VRF موجود در بازار امروزه با توجه به تعداد و نوع کمپرسور متفاوت هستند.

۳ نوع واحد که در اینجا مقایسه خواهد شد:

• کمپرسور تک سرعته
• کمپرسور با سرعت متغیر به علاوه ثابت
• کمپرسورهای سرعت متغیر چندگانه

کمپرسور تک سرعت

در این سیستم با یک کمپرسور اسکرول با ظرفیت بالا،زمانی که درخواست وجود دارد با همان کمپرسور شروع می‌شود و اجرا می شود و هیچ قابلیتی برای افزایش ظرفیت نیست.

کمپرسوربا سرعت متغیر به علاوه ثابت

در این سیستم دو کمپرسور وجود دارد، با کمپرسور اینورتردار همیشه شروع می‌شود و صعود می‌کند تا زمانی که به حداکثر ظرفیت خود برسد که در آن زمان کمپرسور دوم با سرعت ثابت شروع می‌شود وکمپرسور اینورتر که ظرفیت آن بالا رفته بود کم کم پایین می‌آید. این سیستم قابلیت صعود مجدد را دارد.

کمپرسورهای سرعت متغیر چندگانه

بخش بیرون وی آر اف با چند درایو اینورتر با دوعددکمپرسورهای اسکرول که در شکل ۵ نشان داده شده اند، کامل ترین مجموعه‌ای از مزایای دست یافتنی با یک سیستم VRF را ارائه می دهند.

این سیستم با ۳ کمپرسور اینورتر دار کار می کند. اگر یکی از کمپرسورها خراب شود، سیستم با ۶۷٪ ظرفیت اصلی خود به فعالیت خود ادامه خواهد داد و آسایش حفظ خواهد شد تا زمانی که کمپرسور معیوب بتواند جایگزین شود.

کارکرد کمپرسورها به صورت متوالی تغییر میکند  و زمان عملیاتی آن ها را برابر می‌کند و در نتیجه عملیات یک کمپرسور را به حداقل می رساند.

کمپرسورهای متعدد اینورتر محور به واحد اجازه می‌دهند تا عملکرد بار بخشی بهتری را بدون نیاز به استفاده از بای پس گاز داغ ارائه دهد. در شرایط کم بار، سیستم این مزیت را دارد که تنها به اندازه بسیاری از کمپرسورها در هر سرعتی که لازم است برای رسیدن به ظرفیت لازم برای ارضای بار و حفظ آسایش در شرایط محیط استفاده شود.

شکل ۵ – دستگاه برش خورده VRF در فضای باز با کمپرسورهای متعدد اینورتر

شکل ۶ وضعیت کارکرد بخش خارجی دستگاه را با تغییراتی که در بارهای تهویه مطبوع رخ می دهد مقایسه می‌کند. با کمپرسورهای متعدد اینورتردار، می توان یک مطابقت بهتر بین بار در فضا و خروجی کمپرسور انجام داد؛ این سیستم انرژی تولید ظرفیت اضافی را هدر نمی‌دهد و در عین حال راحتی بیشتری را با از بین بردن نوسانات دمای اتاق فراهم می کند.

شکل ۶ – کارکرد کمپرسور

کمپرسور دوار دوقلو در مقابل کمپرسور اسکرول

همانطور که در بالا اشاره شد، دو نوع کمپرسور مورد استفاده در دستگاه VRF بیرونی (شکل ۷) درسطوح مختلف کارایی را فراهم می کنند.

شکل ۷ – مقایسه کمپرسورهای دوار و اسکرول

شکل ۸ کارایی یک کمپرسور دوار دو قلو را با کارایی یک کمپرسور اسکرول مقایسه می کند. خط نقطه چین نشان دهنده کمپرسور اسکرول است که کارایی ضعیفی در سرعت های پایین و بالا دارد. در مقابل خط ممتد نشان دهنده کمپرسور دوار دوقلو است که در تمام سرعت ها کارایی بسیار خوبی دارد.

مزیت یک کمپرسور دوار

مزیت یک کمپرسورروتاری بیش از کمپرسور اسکرول می باشد زیرا نیاز به روغن کمتر دارد. کاهش مقدار روغنی که از طریق این سیستم حرکت می کند، به کارایی سیستم کمپرسور روتاری دوقلو کمک می کند. بیشتر روغن به گردش درآمده توسط کمپرسورروتاری را می توان در یونیت دستگاه بیرونی جدا کرد. این بدان معنی است که هنگامی که یک منطقه به ظرفیت خود رسیده است ، ترموستات می تواند به طور کامل بسته شود.یاتا حدی باز برای تسهیل بازگشت روغن، به سیستم های کمپرسور اسکرول نیازی نیست. بستن ترموستات از گردش مبرد جلوگیری می کند و از سرد شدن بیش از حد یا گرم شدن بیش از حد فضا اجتناب می کند. نتیجه آسایش بیشتر و همچنین کارایی بالاتر است.

شکل ۸ – کارایی کمپرسور: روتاری در مقابل اسکرول

طراحی یک سیستم VRF با درک چیدمان فضا آغاز می‌شود. جهت گیری ساختمان و فصل هایی که در طی آن بارهای اوج رخ می دهد باید در نظر گرفته شود. نوع بار (گرمایش یا خنک کننده) و توزیع بارها به مناطق به استفاده در نظر گرفته شده از فضا بستگی خواهد داشت. به نوبه خود این عوامل تعیین خواهند کرد که آیا یک سیستم پمپ حرارتی یا سیستم بازیابی گرما کارآمدترین انتخاب خواهد بود یا نه.

شکل ۹ نشان می دهد طرح فضای معمولی، با مناطق مشخص شده به عنوان نیاز به گرمایش و یا خنک کننده و تاثیربار در اندازه و نوع واحدهای داخل سالن نشان داده شده است.

شکل ۹ – طراحی فضا

نوع سیستم — بازیابی حرارت یا پمپ حرارتی

پمپ حرارتی و سیستم های بازیابی گرما هر دو گرمایش و خنک کننده را فراهم می‌کنند.

یک سیستم بازیابی گرما زمانی ایده آل است که به گرمایش و خنک کننده همزمان نیاز باشد. بیشترین بازده زمانی تحقق خواهد داشت که بارهای گرمایشی و خنک کننده برابر باشند، با به حداکثر رساندن مقدار انرژی که می تواند از یک منطقه به منطقه دیگر با استفاده از مبرد منتقل شود، همان طور که در شکل ۱۰ نشان داده شده است.

شکل ۱۰- طراحی ساختمان با ۶ منطقه

یکی از راه ها مشاهده الزامات طراحی ساختمان می باشد برای نصب ۳ سیستم پمپ حرارتی همانطور که در زیر نشان داده شده است:

سیستم ۱ — مناطق A ، C ، و D  ، با خصوصیات  مشابه برای گرمایش و خنک کننده مورد نیاز

سیستم ۲ — مناطق E و F ، با خصوصیات مشابه برای گرمایش و خنک کننده مورد نیاز

سیستم ۳ — منطقه B ،با نیاز به خنک کننده تنها

همچنین, یک سیستم بازیابی گرما بزرگتر می‌تواند نصب شود.

برای تعیین بهترین انتخاب طراحی، یک تحلیل کارا و مقایسه هزینه دو گزینه باید تکمیل شود. علاوه بر این، پیامد مقدار بیشتری از مبرد در گردش از طریق سیستم بزرگتر باید در نظر گرفته شود، از آنجا که مقدار تبرید در سیستم دارای پیامدهایی است که آن در الزامات ASHRAE 15 می آید.

شکل ۱۱ – طرح فضا با خنک کننده و گرمایش بر اساس منطقه

اندازه یونیت ها

اندازه یونیت های انتخاب شده باید برای تاثیر بر طراحی سیستم در نظر گرفته شود؛ یونیت های کوچکتر انعطاف پذیری بیشتری دارد و به لوله کشی کمتر و مبرد کمتر در هر سیستم نیازدارد.

پیکربندی لوله کشی

انعطاف پذیری درگزینه های لوله کشی موجود باید در نظر گرفته شود. سیستمی که گزینه های بیشتری را برای ترکیب مفاصل و هدرهای Y شکل فراهم می کند، می تواند میزان لوله کشی و تبرید مورد استفاده را به حداقل رساند و در نتیجه هزینه کل کار را کاهش دهد.

نتیجه

سیستم VRF که ارائه می‌شود دارای نصب انعطاف پذیر و صرفه جویی در انرژی خنک کننده وراحتی در گرمایش را موجب می‌شود و باید به عنوان یک جایگزین برای سیستم های سنتی درنظر گرفته شود.

مزایا

• وزن کم وابعاد مختلف ولی مناسب سهولت درحمل ونقل وجابجایی وعموما نیاز به جرثقیل نمی باشد وبعلاوه سهولت درنصب هم از جمله عوامل مثبت تلقی می گردد.
• هزینه های نصب بسیار ناچیز وپایین می باشد زیرا نیازی به تجهیزات جانبی از جمله کانال هوا،مدارلوله کشی و پمپ…..نیازی ندارد.
• هریونیت داخلی به صورت واحد و مجزا قابلیت کنترل دارد و یونیت خارجی قابلیت کنترل حدود۶۰ یونیت داخلی را دارد.
• قابل استفاده درشرایط آب و هوایی مختلف ازجمله آب وهوای بسیار مرطوب .
• این سیستمها از لحاظ محیطی هیچگونه آلودگی برای محیط ایجاد نمی نماید زیرا از گارمبرد R410a استفاده می نماید ودرحقیقت محافظ محیط به حساب می آید.
• وی آر اف بسیاردستگاه تهویه مطبوع هوشمندی است زیرا می تواند درزمان واحد برای بخش های مختلف با یک یونیت خارجی دماهای مختلفی ایجاد کندوهمچنین می تواند جریان هواراکنترل کرده و هوا رانیز فیلتر نماید.
• این سیستم دارای مصرف انرژی بسیار پایین و راندمان بسیار بالایی است.
• صدای بسیار کم از مزایای عالی این دستگاه به دلیل نوع فن وکمپرسور استفاده شده می باشد.
• تقریبا هیچ فضای مفیدی را از ساختمان اشغال نمی نماید زیرا یونیت خارجی که در قسمت بیرونی ساختمان یا روی سقف نصب می گردد و یونیت های داخلی نیزبه دیوارها یا سقف نصب می گردند.
• سیستمهای وی آراف نیازی به موتورخانه ندارد.
• تعداد دورهای کمپرسورمتناسب بانیاز مصرف کنند به صورت هوشمندانه درهرحالت چه گرمایشی باشد وچه سرمایشی قابل کنترل است که این امر به دلیل وجود کمپرسورهای اینورتردار می باشد وهمین دلیلی برصرفه جویی در مصرف انرژی است.
• سیستمهای وی آراف بصورت اتوماتیک خودش را عیب یابی می کند ودرصورت وجود عیب آن رانمایش می دهد.
• این دستگاه می تواند درشرایط منفی ۲۵ درجه سانتیگراد با استفاده ازسیستم تزریق بخار کارکند.
• سیستمهای به روزتر و جدیدتر می توانند مقدارروغن داخل کمپرسوررا نیز کنترل کنند.
• دستگاه باید به صورت دوره ای سرویس شود و نیازی به فردی برای نگهداری دستگاه نمی باشد.
• دامنه دمای کاری این دستگاه از منفی ۲۵ درجه سانتیگراد با ۵۲ درجه سانتیگراد می باشد.

معایب

نصب وراه اندازی نیاز به متخصص دارد.و هزینه های تعمیرات بسیار بالاست.

قیمت VRF

به نسبت بقیه دستگاه های تهویه مطبوع قیمت وی آراف به دلیل وارداتی بودن و تکنولوژی بالای آن بسیار بالاست ولی به دلیل کم مصرف بودن و راندمان عالی آن هزینه انجام شده پس از مدتی برگشت می کند.

شما عزیزان می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر با کادر فنی شرکت متاتهویه درساعات اداری تماس حاصل فرمایید.