سیستم VRF چیست ؟

VRF مخفف Variable Refrigerant Flow به معنای کنترل جریان مبرد می باشد. این دستگاه اولین بار در سال 1982 توسط کمپانی دایکین در کشور ژاپن اختراع و تولید شد و عملکرد آن بر اساس تکنولوژی اینورتر است.

نسل جدید کولرهای گازی چند پنل یا مولتی اسپلیت ها می باشد. استفاده از تکنولوژی اینورتر و امکان تنظیم دبی و حجم مایع مبرد متناسب با بار برودتی و حرارتی مورد نیاز در VRF موجب صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی در پروژه های بزرگ تهویه می شود. سیال مبرد مورد استفاده از نوع گاز R-410A و سازگار با محیط زیست می باشد و در حال حاضر تمامی محصولات وارداتی به ایران با مبرد R-410 کار می کنند. مجموعه ای از مشخصات فوق موجب شده در حال حاضر سیستم های VRF بهترین گزینه برای طراحی و اجرای تهویه مطبوع پروژه های بزرگ ساختمانی، خصوصا سازه های مرتفع باشد.

در طراحی سیستم VRF  استفاده بهینه از انرژی، کاهش هزینه کارکرد، محافظت بیشتر از محیط زیست، قابلیت اتصال به سیستم های کنترل BMS عدم نیاز به موتور خانه، هزینه پایین نگهداری و طراحی مدرن و راحتی هرچه بیشتر مصرف کننده در نظر گرفته است. سیستم VRF  یونیت خارجی  ظرفیتش حدود 11 تا 150 کیلو وات است که چندین یونیت داخلی را میتوان یه یک یونیت خارجی متصل کرد. تنوع در یونیت های داخلی ( کولرکاست ، کولر داکت ، کولر دیواری و غیره ) استفاده شده محدودیتی برای طراحی به جای نمی گذارد.

سیستم وی آر اف چیست و عملکرد آن به شکل است؟

در جواب به پرسش VRF چیست می توان گفت که این سیستم تقریبا مشابه چیلر تراکمی است و با این تمایز که در مدار آن، آب وجود ندارد و مبرد (گاز فریون) مستقیما حمل کننده انرژی گرمایی بین یونیت های داخلی و خارجی است. وی آر اف ها به دو دسته کلی EHP و GHP تقسیم بندی می شوند. EHP مخفف Electric Heat Pump و GHP مخفف Gas Heat Pump است که EHP تماما با انرژی برق و GHP با انرژی گاز شهری (گاز طبیعی) کار می کند.

در یونیت خارجی وی آر اف نوع EHP یک یا چند الکتروموتور و در یونیت خارجی وی آر اف نوع GHP یک موتور احتراق داخلی گازسوز پیستونی (شبیه موتور اتومبیل) وجود دارد که یک یا چند کمپرسور اسکرال را به گردش در آورده و کمپرسور نیز عمل متراکم کردن مبرد و چرخش آن در مدار را بر عهده دارد. مبرد در مدار با لوله کشی به اواپراتورهای (مبدل های حرارتی) جاسازی شده در یونیت های داخلی (فن کویل ها) منتقل می شود و در اثر تبادل حرارت با هوای محیط داخل ساختمان، دمای هوای داخل ساختمان را کاهش یا افزایش می دهد.

سیستم‌هایVRF  انواع پیشرفته‌ ای از سیستم‌های مولتی اسپیلیت بدون کانال هستند که اجازه می‌دهند واحدهای داخلی زيادي به هر واحد خارجی متصل شوند و امکانات اضافه ‌ای از قبیل گرمایش و سرمایش همزمان و بازیابی گرما را نیز فراهم کنند. سیستم‌های پمپ گرمایی مولتی اسپیلیت گرمایش در تمام واحدهای داخلی، یا سرمایش در تمام واحدها را امکان پذیر می‌سازند؛ نه گرمایش و سرمایش همزمان. اما سیستم‌های VRF امکان گرمایش و سرمایش همزمان و همچنین بازیابی گرما جهت کاهش مصرف انرژی طی فصل گرمایش را فراهم می‌کنند

6 مزیت اصلی استفاده از سیستم VRF :

1. قابلیت کنترل عملکرد یونیت های داخلی به صورت تفکیک شده
2. امکان استفاده از سیستم گرمایش در زمستان
3. امکان طول لوله کشی در متراژ بالا
4. تنوع در استفاده همزمان از انواع یونیت داخلی (کاستی، دیواری، سقفی توکار و کانالی)
5. استفاده از کمپرسور اسکرال از نوع دیجیتال اینورتر: این ویژگی به تنهایی می تواند مصرف برق را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش دهد.
6. افزایش ظرفت کندانسور تا 130 درصد.

چرا باید سیستم VRF را برای ساختمان خود انتخاب کنیم ؟

بکارگیری تکنولوژی کمپرسور اینورتر در این سیستم ها موجب داشتن بالاترین بازدهی انرژی و مصرف برق کمتری نسبت به کولرهای گازی متداول به میزان 40% بوده . نسبت (  SEER ضریب انرژی فصلی ) این محصول، اینورتر را به تنها دستگاه تبرید تهویه هوا در جهان با بیشترین بازدهی انرژی تبدیل کرده است. یکی از ویژگی های برجسته اینورترهای جدید ، توانایی آن در خنک نمودن سریع فضا می باشد. سیستم کنترل فشار که در تکنولوژی VRF به کار رفته است، به طور موثری، زمان مورد نیاز برای رسیدن به دمای دلخواه را به میزان ۳۰% در مقایسه با مدل های متداول و قبلی، کاهش می دهد.

سیستم های VRF به نسبت سبکتر می باشند و دیگر نیازی به استفاده از تکنیکهای مستحکم سازی سقف نمی باشد. علاوه بر این، سیستم لوله کشی جدید نیز مقرون به صرفه تر است، زیرا در سیستم VRF فضای بیشتری از طریق یک لوله واحد پوشش داده می شود. این سیستم موجب کاهش هزینه ها در ساختمان ها و آپارتمان های بزرگ می شود.

طرز کار سیستم VRF :

يونيت خارجي مي تواند تا 64 يونيت داخلي را تغذيه نمايد و هر يونيت داخلي به طور جداگانه داراي شير انبساط تدريجي مي باشد كه متناسب با بار فضاي مربوطه، ميزان تزريق مايع مبرد را به داخل اين يونيت تنظيم مي نمايد. لذا COP كلي اين نوع سيستم ها 3/ 4 مي باشد .

كنترل كننده مركزي سيستم يك مايكروپروسسور هوشمند پيشرفته است كه نياز به BMS را در ساختمان مرتفع نموده و ميزان مصرف انرژي را در كل سيستم بهينه مي سازد و قابل برنامه ريزي براساس نيازهاي پروژه مي باشد.

VRF با بهره گيري از سيستم كنترل دور كمپرسور و كنترل دقيق شير انبساط الكترونيكي و استفاده بهينه از عناصر مختلف سيكل سرمايش، برودت بيشتری را با كمترين ميزان مصرف برق تولید مي نمايد.

معيار عملياتي صرفه جويي در انرژي در كليه سيستم هاي برودتي ( COP ( Coeffecient Of Performance مي باشد که ميزان برودت ايجاد شده به انرژي مصرفي سيستم را نمايش ميدهد.  مصرف برق سيستم هاي VRV براي ايجاد سرمايش يكسان تقريباً نصف سيستم هاي متداول اسپليت يونيت مي باشد.

COP در شرايط كاركرد تحت بار كامل در سيستم VRF به عدد 3/ 4 ميرسد كه در مقايسه با سيستم هاي اسپليت متداول دو وضعيتي خاموش/روشن كه ميزان COP آنها برابر 4/ 2 مي باشد صرفه جويي قابل توجهي را در مصرف برق به همراه دارد. اين در حالتي است كه مقدار COP برابر 3/ 4 در دستگاه VRF براي كاركرد دستگاه در بار كامل مي باشد، در صورتيكه در اغلب اوقات سيستم VRV به طور كامل زير بار نرفته و تحت بار جزيي فعاليت مي نمايد. در VRV هاي دايكين در بار جزيي مقدار COP دستگاه نسبت به حالت كاركرد در بار كامل افزايش مي يابد به طوريكه در بار جزيي 50 % مقدار COP دستگاه حتي به مقدار 5/ 5 هم مي رسد.

در اين سيستم، در هر يونيت داخلي، يك شير انبساط الكترونيكي قرار داده شده است و حجم مبرد توسط اين شير انبساط تنظيم مي گردد. سنسورهاي حرارتي T2 ، T1 و T3 به ترتيب دماي مبرد ورودي (مايع) ، مبرد خروجي (گاز) و دماي هواي مكيده شده را اندازه گيري مي نمايند و T4 دماي مورد نظر جهت اتاق است كه توسط ريموت كنترل تنظيم مي گردد. مقدار هر چهار دما به CPU يونيت داخلي فرستاده مي شود و CPU متناسب با اين داده ها، حجم مبرد ورودي و همچنين سرعت فن را تنظيم مي نمايد. بدين ترتيب در هر فضا ، مستقل از ساير فضاها ، متناسب با دماي آن هواي سرد فرستاده مي شود.

مقایسه سیستم VRF با چیلر:

رشد روز افزون مصرف انرژی در دنیا باعث افزایش نگرانی هایی در زمینه‌ی تامین انرژی، اتمام منابع انرژی، افزایش آلاینده‌ ها و خطرات زیست محیطی شام تخریب لایه‌ی اوزون، افزایش گرمایش زمین، تغییرات آب و هوایی و … شده است. آژانس بین‌ المللی انرژی اطلاعاتی را درباره‌ی رشد مصرف انرژی و انتشار آلاینده ها در بازه 20 ساله 1984 تا 2004 جمع آوری کرد که به نگرانی ها دامن زد. در طول این بازه بیست ساله، مصرف انرژی 49% و انتشار کربن دی اکسید 43% افزایش‌ افزایش داشته است. در‌ واقع مصرف انرژی و انتشار کربن دی اکسید سالانه به ترتیب 2% و 8/1% رشد داشته است.

هزینه کلی سیستم VRF حدود 5% تا 20% بالاتر از سیستم چیلر فن کویل با ظرفیت مشابه می باشد.

هزینه سیستم VRF حدود 30% تا 50% بالاتر از سیستم­ های داکت اسپلیت با ظرفیت مشابه است.

هزينه هاي جاري هزينه هاي مربوط به انرژي مصرفي و نگهداري و هزينه هاي انشعاب برق پروژه (ديماند) مي باشد كه در زمان بهره برداري از سيستم مي بايست توسط مصرف كننده نهائي تأمين گردد.

با توجه به هدفمند شدن يارانه ها، پارامتر مصرف انرژي جز اولويت هاي اصلي انتخاب سيستم هاي برودتي و حرارتي مي باشد.

بررسی قیمت سیستم تهویه مطبوع VRF :

قیمت سیستم تهویه مطبوع VRF با در نظر گرفتن شرکت سازنده و ظرفیت یونیت داخل و خارج متفاوت می باشد. برای مثال به طور متوسط بهای هر یونیت خارجی سیستم VRF برند های کره ای بین 900 تا 1200 دلار به ازای هر تن تبرید (هر ۳٫۵ کیلووات) و قیمت هر یونیت داخلی (یا همان فن کویل) نوع کاستی از ظرفیت های 200 تا 1200 CFM بین450 تا 700 دلار است. در هر پروژه با توجه به شرایط موجود و با در نظر گرفتن دیزاین داخلی از نمونه های مختلف یونیت داخلی مثل کاستی، دیواری، سقفی و … استفاده می شود.

اصول طراحی سیستم VRF :

با توجه به پیچیدگی در اصول طراحی سیستم VRF در مقایسه با سیستم های DX مرسوم مانند داکت اسپلیت ، چیلر و … باید زمان بیتری را صرف کرد تا بتوان یک سیستم اجرایی بدون نقص را طراحی کرد به همین خاطر در اینجا ما به کلیات اشاره خواهیم کرد . در تصمیم گیری اگر یک سیستم vrf قابلیت عملی برای یک پروژه خاص را داشته باشد ، طراح آن باید در مورد مشخصات ساختمان فکر کند و آنها را در طراحی لحاظ کند. مهمترین مشخصات ساختمان عبارتند از :

• شناخت و محاسبه متراژ دقیق فضاهای تحت پوشش
• میزان بار برودتی و حرارتی
• در نظر گرفتن هوای تازه
• بررسی نیاز سرمایش و گرمایش همزمان
• استانداردهای دمایی برای یونیت داخل و خارج
• بررسی رایزر ها و انتخاب مناسب جهت عبور لوله های مسی
• جانمایی مناسب یونیت های داخل

لوله کشی سیستم VRV :

قابليت لوله كشي تا يك كيلومتر امكان انعطاف پذيري بيشتري را براي طراحي به وجود مي آورد. از قابليت هاي منحصربه فرد سيستم تهويه مطبوع VRV توانايي انتقال مبرد با جبران افت فشار خطوط انتقال است. به طوری که مجموع طول لوله های متصل شده از یونیت های داخلی به کی یونیت خارجی، می تواند به 1000 متر برسد.

سيستم تهويه مطبوع VRV اين قابليت را در خطوط انتقال دارد که بدون اضافه كردن متعلقات جانبي، مبرد

مورد نياز براي عملكرد صحيح دستگاه داخلي را تا فاصله عمودي 90 متري از دستگاه خارجي فراهم سازد.

لوله‌كشي‌ها به صورت انشعاب‌گيري و موازي انجام مي‌پذيرد (مشابه لوله‌كشي فن‌كوئل از موتورخانه) و لذا ضمن تسهيل در لوله‌كشي قيمت و زمان اجراي آن نسبت به سيستم سنتي چيلر- فن‌كوئل بسيار آسانتر مي‌باشد.