در سال 1982 در ژاپن، شرکت دایکین سیستم VRF وی آر اف (Variable Refrigerant Flow) یا جریان مبرد متغیر را اختراع کرد. حتی اگر بیش از 30 سال است که در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده گسترده قرار گرفته است، اما ممکن است تعجب کنید که دقیقاً VRF چیست و چگونه کار می‌کند؟ این سیستم تهویه مطبوع به دلیل بهره‌وری بالا در انرژی و توانایی ارائه بازده سریع سرمایه‌گذاری، کاربردها بسیاری دارد. این که آیا شما یک پیمانکار HVAC ، یک سازنده یا پیمانکار هستید، فناوری وی آر اف به شما امکان می‌دهد برای تهیویه مطبوع فضای خود راه‌حلی مؤثر را ارائه دهید؛ با ویکی ساختمون همراه باشید.
طرز کار سیستم VRF
پیچیدگی توصیفی برای ماهیت فنی و نحوه عملکرد فناوری جریان مبرد متغیر است. ساده‌ترین توضیح در موردVRF ، توصیف آن به عنوان یک سیستم HVAC در مقیاس نه چندان بزرگ است که می‌تواند با ظرفیت بالایی کار کند. طراحی خاص یک سیستم VRF براساس نوع کاربرد متفاوت است.
به‌طور‌کلی، فناوری VRF این امکان را برای چندین واحد داخلی و یا مناطق مختلف برای کار در همان سیستم را فراهم می‌کند. سیستم‌های وی آر اف می‌توانند یک سیستم پمپ حرارتی یا یک سیستم بازیابی گرمایی باشند که گرمایش و سرمایش همزمان را فراهم می‌کند. به دلیل تطبیق‌پذیری، سیستم VRF را می‌توان سفارشی کرد تا تقاضای خاص هر پروژه را برآورده کند.
یک درایو با سرعت متغیر، کمپرسور را کنترل می‌کند و به آن اجازه می‌دهد جریان مایع مبرد را از طریق چند سیم پیچ تبخیر تنظیم و تغییر دهد. این منجر به کنترل دما برای هر منطقه یا فضا می‌شود، فرآیندی که به عنوان منطقه‌بندی نیز شناخته می‌شود. این سیستم می‌تواند اتاق‌های جداگانه را به طور همزمان گرم و سرد کند. همچنین می‌تواند انرژی را از اتاق‌های خنک به اتاق‌های گرم منتقل کند.
اصطلاح VRF نشان‌دهنده توانایی سیستم در تغییر و کنترل جریان مبرد از طریق کویل‌های چند تبخیرکننده برای کنترل مکانیکی دما در مناطق مختلف است. با استفاده از انبساط مستقیم (Direct Expansion) به عنوان بخشی از چرخه اصلی تبرید (سردسازی)، سیستم‌های VRF گرما را از اتاق به طور مستقیم به کویل‌های تبخیرکننده مستقر در فضای تهویه مطبوع منتقل می‌کنند. مبدل انتقال گرما در حالت مبرد، گرمایش و سرمایش را به مناطق مختلف با انرژی کمتری نسبت به هوا یا آب تحویل می‌دهد.
طرز کار سیستم VRF به صورت چند شکلی عمل می‌کنند و چندین واحد داخلی را با یک واحد میعان متمرکز در فضای باز متصل می‌کنند. یک گرمایش و سرمایش همزمان به مناطق مختلف به شرح زیر ارائه می‌شود:
- سیستم پمپ حرارتی وی آر اف برای تمام واحدهای داخلی در یک زمان خاص گرمایش و سرمایش را فراهم می‌کند. (شکل شماره 1)
- سیستم VRF در هر زمان امکان خنک سازی و گرمایش غیرمعمول را فراهم می‌کند.
- سیستم‌های بازیابی حرارت، سرمایش و گرمایش همزمان و همچنین بازیابی گرما را فراهم می‌کنند و انرژی را از مناطق خنک کننده به مناطق گرمایشی ساختمان منتقل می‌کنند.
مزایا و معایب سیستم وی آر اف
فواید سیستم‌های VRF عبارتند از:
- برخلاف سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی، سیستم مبرد متغیر برای ارسال هوای مطبوع در تمام ساختمان به اتوماسیون متکی نیست.
- تنظیمات متغیر به شما امکان می‌دهد برای هر منطقه از فضای کاری خود، درجه حرارت و جریان مناسب را تنظیم کنید.
- 30 درصد کارآمد‌تر از سیستم‌های HVAC معمولی است.
- به لطف تجهیزات سبک و مدولار سبک، نصب این سیستم آسان است.
- قابلیت گرمایش و سرمایش همزمان بدون وجود مجرای کار را دارد.
- به طور متوسط قابلیت 20 تا 30 درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری نسبت به سیستم‌های دیگر تهویه مطبوع را دارد.
مضرات سیستم‌های VRF عبارتند از:
- نیاز به سیستم تهویه اختصاصی برای انتقال هوای بیرون به مناطق مختلف
- خطوط مبرد طولانی و تعداد زیادی اتصالات شاخه ممکن است منجر به نشت مبرد شود.
- نیاز به خطوط تخلیه میعانات برای هر واحد داخلی VRFاست.
- استفاده از گرمای اضافی ممکن است برای گرم شدن سریع لازم باشد.
- رعایت حداکثر مقدار مبرد مجاز در یک حجم معین
- برای سرمایش در تمام سال در آب و هوای سرد ایده آل نیست.
- یافتن پیمانکاران و تکنسین‌ها جهت تعمیر و نگهداری که با این فناوری آشنا باشند دشوار است.
موارد استفاده از سیستم VRF
سیستم‌های VRF در رستوران‌ها، مناطق لابی، اماکن مذهبی، مدارس، هتل‌ها، مراکز تجاری، بیمارستان‌ها، بانک‌ها و ساختمان‌های اداری مسکونی بزرگ که در آن حالت خنک‌کننده یا گرمایشی تعریف شده استفاده شوند. کلیه واحدهای داخلی به صورت خنک کننده یا گرمایشی (غیرمتعارف) کار خواهند کرد.
انواع سیستم وی آر اف
دو نوع سیستم مختلف وی آر اف وجود دارد:
خنک شونده با هوا: که در آن چندین کمپرسور به یک حلقه لوله کشی مبرد وصل می‌شوند. توجه ویژ‌ه‌ای باید به انتخاب تجهیزات در مکان‌هایی با شرایط محیطی گرم (دمای هوای بالاتر از 95 درجه فارنهایت) اتخاذ شود.
خنک شونده با آب: که در آن چندین کمپرسور به یک حلقه منبع آب وصل می‌شوند و امکان بازیابی حرارت بین واحدهای کمپرسور را فراهم می‌آورد.
همچنین پیکربندی یا نحوه لوله‌کشی می‌تواند به دو نوع زیر تقسیم شود:
دو لوله‌ای: سیستم‌های دو لوله‌ای که معمولاً در پمپ حرارتی VRF برای تأمین سرمایش یا گرمایش فقط در همان حالت عملیاتی استفاده می‌شوند. کنترل کننده‌های مدار شاخه با استفاده از سیستم‌های دو لوله‌ای باید کارکردهای زیر برآورده کنند:
- جدا کردن مبرد را درون گاز و مایع.
- اطمینان حاصل کنید که مناطق در حالت گرمایش از گاز گرم شده استفاده می‌کنند.
- اطمینان حاصل کنید که مناطق در حالت خنک‌کننده مایع فرعی را دریافت می‌کنند.
- برطرف کردن گرما از یک منطقه را تسهیل کرده و آن را در منطقه دیگری اعمال کنید.
سه لوله‌ای: سیستم‌های سه لوله‌ای، که با یک لوله گرمایش، یک لوله خنک‌کننده و یک لوله برگشت اجرا می‌شوند. از این سیستم استفاده می‌شود تا عملکردهای مشابه سیستم دو لوله‌ای را به جز جداکننده‌ها انجام دهد.
- برای انتخاب شاخه‌ها (انشعاب‌ها) نیازی به جداکننده نیست، زیرا به سیستم سه لوله‌ای: خط مایع مبرد، خط گاز مکش مبرد و خط مخلوط فشار بالا – فشار کم متصل هستند.
- انتخاب انشعاب‌ها مشابه کنترل کننده‌های مدار شاخه هستند و گازهای گرم شده را به مناطق گرمایش و مایع درون فرعی را به مناطق خنک‌کننده هدایت می‌کنند. لوله مخلوط فشار بالا – فشار کم به واحد تراکم در فضای باز منتقل می‌شود.
کلام آخر
در سال‌های اخیر انتظارات کاربران از سیستم‌های تهویه مطبوع تغییر کرده است. آنها طیف وسیعی از خدمات را می‌طلبند که میزان راحتی فضا را بهینه کرده و هزینه‌های انرژی و نگهداری را کاهش می‌دهد.
طرز کار سیستم VRF پاسخ کاملی برای همه این الزامات است و به طور فزاینده‌ای به عنوان جایگزینی برای سیستم‌های گرمایش و سرمایش سنتی مبتنی بر آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جریان مبرد متغیر از مزایای انبساط مستقیم با کنترل اینورتر و پیچیده‌ترین کنترل الکترونیکی بهره می‌برد. این فناوری مزایای بسیاری همانند طراحی سیستم، مرحله نصب، راه‌اندازی و موارد دیگر را دارد. طیف گسترد‌ه‌ای از واحدهای داخلی باعث می‌شود VRF انعطاف‌پذیرترین انتخاب برای برآوردن هر نوع نیاز در ساختمان باشد.
