سیستم تهویه مطبوع VRF

در این مقاله به بررسی سیستم تهویه مطبوع VRF به عنوان یکی از مدرن ترین سیستم های تهویه مطبوع ساختمان که در سال های اخیر معرفی شده اند می پردازیم. در این مقاله سیستم VRF معرفی و پس از تشریح نحوه عملکرد ، به بررسی انواع آن پرداخته و در ادامه مزایا و محدودیت های این سیستم تهویه مطبوع نوین را تشریح می نماییم. ابتدا در ویدیو زیر طرز کار سیستم VRF و مقایسه آن با اسپلیت را می بینیم

سیستم تهویه مطبوع VRF چیست

سیستم تهویه مطبوع VRF نوعی سیستم تهویه مطبوع است که شامل یک دستگاه کندانسینگ یونیت خارجی و چند دستگاه اواپراتور/کندانسور داخلی متصل به آن است . VRF  مخفف کلمه ی  VARIABLE REFRIGRANT FLOW به معنای جریان تبرید متغیر است. همانطور که از اسم این سیستم مشخص است سیستم تهویه مطبوع VRF می تواند با کنترل میزان مبرد در هر یونیت سرمایش متغیری در هر فضا ایجاد می کند و در نتیجه موجب بهینه سازی در مصرف انرژی و مدیریت بهینه هزینه ی سرمایش می شود . این قابلیت موجب می شود که هر ناحیه سرمایش متناسب با کاربری خود را داشته باشد در نمونه های پیشرفته ی سیستم VRF ، این امکان میسر شده است که به طور همزمان در فضاهای مختلف ساختمان با توحه کاربری فضا، نیاز سرمایشی و گرمایشی هر فضا به طور مجزا تامین گردد. به عنوان مثال یک سیستم با چند فضا در نظر بگیرید که تعدادی از این فضا ها نیازمند گرمایش و تعدادی از این فضا ها نیازمند سرمایش باشد، سیستم نوین VRF می تواند به طور همزمان سرمایش و گرمایش مورد نیاز هر فضا را تامین نماید.

در حال حاضر سیستم تهویه مطبوع VRF کاربرد گسترده ای در صنعت تهویه مطبوع به ویژه در ژاپن ، امریکا و کشور های اروپایی دارد. در آمریکا این سیستم با نام سیستم تهویه مطبوع VRV که مخفف VARIABLE REFRIGRANT VOLUME  است تجاری سازی شده و شرکت های مطرحی مانند DAIKIN در این زمینه گام برداشته اند. در حقیقت سیستم VRF و VRV عملکرد مسابهی داشته و دارای تکنولوژی یکسانی هستند.

سیستم تهویه مطبوع VRF به دلیل بازدهی بالا ، قابلیت کنترل بالا و همچنین انعطاف بالا در تغییرات شرایط فضاها، سیستم مناسبی برای تهویه مطبوع ساختمان ها می باشد. از طرف دیگر به دلیل حساسیت بالا در طراحی سیستم VRF نسبت به سیستم های مشابه، عملکرد این سیستم متاثر از طراحی اصولی می باشد.

نمایش نحوه عملکرد سیستم تهویه مطبوع VRF

سیستم تهویه مطبوع VRF چگونه کار می کند

سیستم تهویه مطبوع VRF همانند مولتی اسپلیت ها از یک کندانسینگ یونیت و چند یونیت داخلی تشکیل شده است. تفاوت این دو سیستم در این است که در سیستم های مولتی اسپلیت کنترل شرایط آسایش با خاموش یا روشن شدن یونیت های داخلی امکان پذیر است در صورتی که در سیستم تهویه مطبوع VRF قابلیت کنترل پیوسته ی بار برودت از طریق کنترل جریان مبرد وجود دارد. این امر موجب می شود که بهینه سازی در مصرف انرژی انجام شو . کنترل بار سرمایش در هر یونیت با کنترل جریان مبرد آن تنظیم می شود و کنترل جریان به واسطه ی شیر های PMV) PULSE MODULATING VALVE) که قابلیت تنظیم پیوسته ی جریان دارند انجام می شود. شیر های PMV در سیستم VRF عملگری است که فرمان خود را از حسگر های دمایی یونیت های داخلی می گیرد. هر کدام از حسگر های در یونیت های داخلی با سیم به کندانسینگ یونیت متصل می شود. کندانسینگ یونیت با بررسی تمامی اطلاعات از یونیت های خود سرعت عملکرد کمپرسور را کنترل می کند و گرمایش و یا سرمایش مورد نیاز یونیت ها را در حالت بهینه تامین می کند. این استراتژی کنترلی موجب می شود که در سیستم تهویه مطبوع VRf مصرف انرژی به اندازه ی 11 تا 17 درصد نسبت به سیستم های مشابه صرفه جویی شود.

نسل جدید سیستم های تهویه مطبوع VRF  از کمپرسور های اسکرول با درایو های اینورتر دار تجهیز شده است. سیستم کمپرسور اسکرول باعث می شود تا کندانسینگ یونیت بتواند بار حرارتی و برودتی 48 یونیت داخلی را تامین کند. همچنین این تکنولوژی باعث افزایش انعطاف سیستم در تغییر بار حرارتی و برودتی تا 6 درصد مقدار نامی می شود. بنابراین سیستم های نوین تهویه مطبوع VRF قادر به حفظ عملکرد خود در مسیر لوله کشی بیش از 200 ft و ظرفیت 240000BTU می باشد. در تصویر زیر ساختار سیستم  VRF نمایش داده شده است.

نمایش ساختار سیستم تهویه مطبوع VRF

سیستم تهویه مطبوع VRF سیستمی با تفکر مهندسی است که ترکیبی از مدار های مبرد و مدار های کنترلی روغن می باشد. در شبکه لوله کشی سیستم VRF بسته به تعداد و شرایط فضاها می تواند یک یا چند سپراتور و هدر داشته باشد. به عنوان توضیح مختصر در ارتباط با سپراتور و هدر ، سپراتور 2 انشعاب از سیستم به وجود می آورد و هدر برای بیش از دو انشعاب کاربرد دارد. به غیر از تفاوت بالا عملکرد سپراتور و هدر مشابه یکدیگر می باشد. توجه به این نکته حائز اهمیت است که در شبکه ی لوله کشی سیستم VRF ، مبرد سپراتور نمی تواند بعد از هدر قرار گیرد. در صورت قرار گرفتن سپراتور بعد از هدر مشکلات بالانس جریان به وجود می آید.

انواع اتصالات هدر و سپراتور در سیستم تهویه مطبوع وی آر اف

با استفاده از هدر و سپراتور در سیستم VRF ، طول لوله کشی در این نوع از سیستم های تهویه مطبوع کمتر از سیستم های مولتی اسپلیت است که این امر موجب کاهش مسیر لوله کشی و همینطور کاهش میزان مبرد و بهینه سازی انرژی می باشد.

مقايسه ای شبکه لوله کشی سیستم تهویه مطبوع وی آر اف و مولتي اسپيليت

انواع سیستم VRF یا VRV

سیستم تهویه مطبوع VRF یا VRV می تواند به عنوان سرمایش ، پمپ گرمایی و یا بازگرداننده ی حرارت استفاده شود. در حقیقت دسته بندی VRF بر مبنای نحوه ی تولید حرارت انجام می شود.

سیستم VRF پمپ گرمایی

پمپ حرارتی در سیستم VRF می تواند هم سرمایش و هم گرمایش در تمامی اواپراتور ها تولید کند و قادر به تولید حرارت و برودت به صورت همزمان نیست. زمانی که سیستم در حال تامین سرمایش است یونیت های داخلی به صورت اواپراتور عمل می کنند و زمانی که سیستم در حال تامین حرارت است یونیت های داخلی به صورت کندانسور عمل می کنند. به عبارت دیگر سیستم تهویه مطبوع VRF در این حالت همانند سیستم هیدرونیک دو فصلی عمل می کند.

این نوع از سیستم های وی ار اف در ساختمان هایی که شامل فضاهای متعدد هستند و نیاز به سرمایش و گرمایش آن ها یکسان است، عملکرد مناسبی دارند.

سیستم VRF با گرمایش بازیافت حرارتی  (VRF-HR)

سیستم تهویه مطبوع VRF با گرمایش بازیافت حرارتی این قابلیت را دارد که به صورت همزمان در برخی از فضا ها برودت و در در بعضی از فضا ها حرارت تولید کند. این سیستم در ساختمان هایی که در برخی از فضا های خود نیازمند بار حرارتی و برخی دیگر از فضا ها نیازمند بار برودت هستند کاربرد بسیار مطلوبی دارد.

شرکت های سازنده ی سیستم تهویه مطبوع VRF متد های متفاوتی در طراحی شبکه ی لوله کشی آن دارند. برخی از سازندگان سیستم دو لوله ای و برخی از سازندگان از سیستم سه لوله ای برای شبکه لوله کشی استفاده می کنند. شبکه ی لوله کشی 3 لوله ای برای سیستم VRF با گرمایش بازیافت حرارتی مناسب است. در شبکه لوله کشی سیستم VRF تجهیزات کنترلی پیشرفته ای وجود دارد که باعث می شود سیستم بتواند نیاز های فضا ها را به طور دقیق تامین کند. چند مورد از شاخص ترین تجهیزات کنترلی آن عبارتند از :

• درایو های اینورتر دار
• شیر های pulse modulating
• شیر های انبساط الکترونیکی
• کنترلر های پخش کننده ی حرارت و برودت

در شبکه ی لوله کشی سه لوله ای سه خط گاز داغ، مایع و  تغذیه وجود دارد و در مسیر آن شیر ها و کنترل کننده های خاصی قرار دارد. در هر فضا در نزدیکی یونیت داخلی آن فضا از سه خط گاز ، مایع و تغذیه انشعاب گرفته می شود و این انشعاب ها با شیر های سلنوئید کنترل می شود. در فضایی که بار برودتی نیاز باشد، شیر های سلنوئیدی مایع و تغذیه باز می شوند و شیر گاز بسته می شود. در این حالت یونیت داخلی مانند اواپراتور عمل می کند.  به همین صورت در فضایی که نیازمند بار حرارتی باشد شیر سلنوئیدی مایع بسته می شود و شیر های سلنوئید گاز و تغذیه باز می شود و یونیت داخلی مانند کندانسور عمل می کند.

به بیان ساده، در فضاهایی که سرمایش مد نظر باشد در خط خروجی اواپراتور که مبرد داغ وارد خط تغذیه می شود، مبدل حرارتی وجود دارد که حرارت آن را به خط گاز می دهد و در حرارت انتقال داده شده در فضاهایی که نیازمند حرارت است استفاده می شود. مکانیزم بالا باعث بهینه سازی انرژی در سیستم می شود .

سیستم VRF با گرمایش بازیافت حرارتی  (VRF-HR) در کاربری های با حساسیت بالا مانند آزمایشگاه ها و مراکز درمانی که در بعضی از حالات نیازمند گرمایش و سرمایش همزمان در فضاهای مختلف خود می باشد کاربرد بسیار مطلوبی دارد.

مزایای سیستم تهویه مطبوع VRF

استفاده از سیستم های VRF مزیت های زیادی در زمینه ی شرایط آسایش ، سهولت اجرا ، بهینه سازی انرژی و تفکیک کاربری دارد که در ادامه برخی از پرکاربرد ترین مزیت های این سیستم تشریح می شود.

• اصلی ترین مزیت سیستم تهویه مطبوع VRF امکان کنترل و تغییر بار در هر فضا به طور مستقل است به طور که در اثر تفاوت شرایط آسایش در دو فضا از یک سیستم می توان بار برودتی و یا حرارتی آن ها را کنترل کرد. این در حالی است که کندانس یونیت هم با توجه به بار های مورد نیاز فضا ها در بهینه ترین حالت کار می کند تا بهینه سازی انرژی در تمامی شرایط انجام شود.
• مزیت دوم سیستم وی آر اف انعطاف پذیری و سرعت پاسخگویی به تغییرات بار حرارتی و برودتی است. بدین صورت که در هرفضا می توان هر تغییراتی را در بار حرارت و برودت ایجاد کرد و این تغییرات در زمان کمی انجام شده و فضا شرایط آسایش جدید خود را به دست می آورد.
• مصرف انرژی در هر فضا به صورت اختصاصی قابل محاسبه است و هر فضا با توجه به میزان مصرف انرژی هزینه ی مصرف انرژی مشخصی دارد.

معایب سیستم تهویه مطبوع VRF

سیستم تهویه مطبوع VRF دارای محدودیت هایی در کاربری می باشد که در ادامه به برخی از آن ها اشاره می شود:

• سیستم VRF با یک دستگاه کندانسینگ یونیت مرکزی حداکثر 48 یونیت داخلی را تغذیه می کند. بنابراین در ساختمانی با تعداد فضا های بالا این سیستم محدودیت دارد.
• در ساختمان های بلند که اختلاف ارتفاع بین کندانس یونیت و یونیت داخلی زیاد است افت فشار در لوله ها زیاد می شود و بازده ی سیستم پایین می آید.
• در سیستم وی آر اف تامین هوای تازه در نظر گرفته نشده است و برای تامین هوای تازه مستلزم استفاده از سیستم مجزایی می باشیم که بهره وری انرژی سیستم را کاهش می دهد .
• سیستم های تهویه مطبوع VRF هزینه ی طراحی و اجرای بالاتری نسبت به سیستم های مشابه خود دارند.

برداشت و ترجمه از seedengr

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”