VRF  

VRF  مخفف سه کلمه Variable Refrigerant Flow است که به معنی جریان متغیر سیال مبرد می باشد‌، سیستم تهویه مطبوع VRF برای نخستین بار در سال ۱۹۸۲ در کشور ژاپن ابداع و تولید شد‌، امروزه بیش از ۵۰ درصد از ادارات و بیش از ۳۴ درصد از اماکن تجاری این کشور مجهز به این سیستم است. این سیستم تقریبا شبیه GHP است‌، با این تفاوت که مولد قدرت آن یک موتور الکتریکی است که انرژی مصرفی آن جریان برق می‌باشد. در این سیستم، کمپرسور توسط موتور الکتریکی به گردش درآمده و سیال مبرد را در لوله‌ها ، یونیت‌های بیرونی و داخلی به گردش در می‌آورد تا طی سیکل تبرید عمل گرمادهی و خنک سازی در سیستمی کاملا یکپارچه انجام شود. ساده ترین تعریف برای سیستم تهویه VRF این است که می‌توان آن را شبیه کولر گازی دانست که به چندین یونیت داخلی به صورت مرکزی متصل شده است.

در گذشته های نه چندان دور ، چیلرها به عنوان بهترین سیستم سرمایشی مطرح بودند‌، ولی امروزه با ابداع سیستم تهویه مطبوع مرکزی VRF مهندسان بیشتری این سیستم را به عنوان برترین سیستم بر می‌گزینند. با توجه به اینکه بهینه سازی مصرف انرژی از اولویت های همه افراد ، ادارات و سازمان ها محسوب می شود‌، امروزه نسل پیشرفته‌ای از سیستم های مبتنی بر سیال مبرد (گاز  R410a)  به بازار عرضه شده که یکی از آنها VRF است. با آمدن سیستم های تهویه مطبوع یکپارچه دیگر نیازی به راه اندازی وسایل خنک کاری در تابستان و راه اندازی وسایل گرمایشی در زمستان نخواهیم داشت. این سیستم ها با ظرفیت 25 KW تا 250 KW از یک واحد بیرونی و چندین واحد داخلی تشکیل شده که به صورت یک واحد کاملا یکپارچه می‌تواند تمامی نیازهای برودتی، حرارتی و تنظیم سرعت هوای ورودی به هر واحد را به بهترین شکل ممکن و به صورت هوشمند و مستقل انجام دهد.

در سال 1982 در ژاپن برای اولین بار از نسل جدید سیستم­های تهویه مطبوع نوین  با نام (VRF (Variable refrigerant flow رونمایی شد. وی آر اف یا تکنولوژی جریان مبرد متغیر دارای بالاترین بهره­وری انرژی در بین سیستم­های تهویه مطبوع می­باشد. ساده­ترین توضیح در مورد سیستم VRF ، 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.

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.
• ۳۰ 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 ​​۲۰ تا ۳۰ 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.

برخی از قابلیت ها و ویژگی های تهویه VRF

سیستم های تهویه مطبوع VRF چندین مزیت کلیدی (بخصوص نسبت به چیلر) دارد که در زیر به برخی اشاره شده است:

1- بهینه سازی مصرف انرژی‌:

کاهش مصرف و افزایش راندمان این سیستم از چندین عامل منتج می گردد. تهویه VRF  اتلافات مربوط به کانال هواسازی Duct که در حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد می باشد را حذف می‌کند ، استفاده از کمپرسورهای دور متغیر و کارکرد بهینه متناسب با نیاز مصرف کننده و افزایش راندمان تا ۳۰ درصد به دلیل هوشمند بودن سیستم و اندازه گیری دما توسط هر پنل داخلی و اتصال تمامی پنل های داخلی به پنل خارجی و مدیریت یکپارچه

2-  استفاده از کمپرسورهای اینورتر Inverter (دور متغیر) به جای کمپرسورهای دور ثابت‌:

کاربرد این تکنولوژی به این معنی است که تعداد دوران کمپرسور به صورت کنترل هوشمند و متناسب با مقدار نیاز مصرف کننده در حالت سرمایش و گرمایش تغییر کرده و دیگر نیازی نیست که در بارهای کم ، کمپرسور با ماکزیمم توان خود کار کند. بکارگیری این نوع کمپرسورها در محصولات انواع مدل های VRF موجب می شود که نسبت به کولرهای گازی تا حداکثر ۴۰ درصد در مصرف انرژی برق صرفه جویی گردد. نسل جدید این کمپرسورها بسیار کم صدا ، دارای راندمان بالا و بازه کاری گسترده هستند.

3-  استفاده از تکنولوژی تزریق بخار در سری های جدید‌:

با بهره گیری از تزریق بخار (Injection Vapor) این دستگاه قادر خواهد بود حتی در شرایط دمایی ۲۵- درجه سانتی گراد به کار خود ادامه دهد و با این روش راندمان گرمایش ۲۷ درصد نسبت به قبل افزایش یافته است.

4- تکنولوژی کنترل روغن هوشمند‌:

در نسل های گذشته هر ۸ ساعت یک بار دستگاه به بازیابی روغن موجود در لوله‌ها اقدام می‌کرد و آن را به کمپرسور بازمی‌گرداند ولی در تکنولوژی نوین سنسوری در کمپرسور وجود دارد که هر لحظه مقدار روغن کمپرسور را بررسی نموده و فقط در صورتی که سطح روغن در کمپرسور کاهش می یابد‌، روغن بازیابی می‌شود‌، با این عمل تعداد دفعات بازیابی کاهش یافته و مصرف انرژی کاهش می یابد.

5- تنظیم دما با کنترل هوشمند‌:

این سیستم قابلیت تنظیم دمای هر قسمت از فضای تهویه شونده را به میزان دلخواه و به صورت مستقل از سایر قسمت ها را داراست.

6- نصب با اشغال حداقل فضا‌: نصب یونیت‌های داخلی در سقف به صورت مرکزی به فضای کمی نیاز داشته و از فضای مفید اتاق ها نمی‌کاهد و نیز اینکه یونیت‌های خارجی برخلاف سیستم‌‌های تهویه مطبوع موتورخانه‌ای فضای مفید ساختمان را اشغال نمی کنند.

7- حذف موتورخانه‌:

بخاطر اینکه نصب یونیت های خارجی مانند موتور الکتریکی و کندانسور در فضای غیر مفید مانند پشت بام صورت می گیرد‌، دیگر نیازی به فضای موتورخانه و متعلقات آن مانند برج خنک‌کن ، چیلر ، بویلر ، منبع انبساط و … نخواهد بود.

8- هوشمند بودن سیستم تهویه VRF:

قابلیت کنترل دما در هر محیط به صورت مجزا و امکان انتخاب دماهای متفاوت توسط یک یونیت خارجی

9- عیب یابی اتوماتیک : VRF

مجهز به تکنولوژی Line Error بوده و به صورت اتوماتیک کل سیستم را چک کرده و عیب های آن را مانیتور می کند.

10- سیستم تهویه مطبوع کامل:

سیستم های تهویه مطبوع VRF تمامی نیازهای سرمایشی ، گرمایشی ، کنترل دقیق دما ، شدت جریان هوا و فیلتراسیون هوای ورودی را برطرف می کنند.

11- عدم نیاز به تکنسین نگهدار:

در سیستم های موتورخانه ای و چیلر به اپراتور نیاز بوده ولی در تهویه VRF فقط سرویس های فصلی و نهایتا چک کردن فشار گاز نیاز است.

12- بازه‌ی دمایی گسترده:

بر خلاف سیستم های مبتنی بر چیلر که در آب و هواهای با رطوبت بالا کارایی خود را ازدست می‌دهند‌، این سیستم قابلیت گرمایش و سرمایش را از ۲۰- تا ۵۲+ درجه را داراست و از نظر آب و هوایی محدودیتی ندارد.

13- گاز مبرد سازگار با محیط زیست‌:

استفاده از گاز R410a به عنوان سیال مبرد درون لوله ها که کاملا با محیط زیست سازگار بوده و به لایه اوزن آسیبی نمی رساند.

14- راحتی در نصب‌‌:

اغلب برای نصب چیلرها به جرثقیل نیاز است ولی سیستم های تهویه VRF سبک و در اندازه های منطقی بوده و معمولا به جرثقیل نیاز نخواهد بود. یونیت‌های خارجی آن به صورت واحدهای جداگانه بوده که پس از قرارگیری در محل نصب به صورت شبکه‌ای به هم متصل شده و قابلیت خنک‌کاری تا ظرفیت صدها تن را دارا هستند. از طرفی همین کاهش وزن منجر به کاهش نیاز به تقویت کردن (آرماتوربندی) بیش از حد در محل نصب (پشت بام) خواهد شد.

15- انعطاف پذیری در طراحی‌: یک واحد یا یونیت بیرونی می‌تواند همزمان به چندین واحد داخلی با ظرفیت های متفاوت متصل شود (در محصولات فعلی حداکثر اتصال ۶۴ یونیت داخلی به یک یونیت بیرونی ترکیبی).

16- امکان لوله کشی در فواصل زیاد و نصب در پروژه های مرتفع

17- کارکرد بدون لرزش و صدا

عیب VRF در سیکل گرمایش و رفع آن در نسل های جدید :

تنها عیب این سیستم این است که توان و ضریب عملکرد سیکل گرمایش تهویه VRF نسبت به سیکل سرمایش آن کمتر است.

کارهای انجام شده برای رفع مشکلات در سیکل گرمایش :

1- در نسل های جدید با استفاده از تزریق بخار مشکلات دیفراست تا حدود زیادی حل شده و دستگاه های جدید VRF  تا دمای ۲۵- سانتیگراد قادر به کار در سیکل گرمایی هستند (البته نباید از افت راندمان در دماهای ۱- درجه به پایین صرف نظر کرد).

2- روش دیگر که برای پوشاندن این عیب به کمک سیستم VRF آمده ، استفاده از سیکل مکمل حرارتی مانند (پکیج یا موتورخانه) است که با استفاده از کویل آب گرم این مشکل برطرف شده و گرمایش مطلوبی حاصل می شود که این نکته برای کشور ایران قابل توجه است ، زیرا که از کاربرد الکتریسیته برای تولید گرما پرهیز شده و از گاز برای گرمایش استفاده می شود.

برخی از کاربردهای سیستم تهویه مطبوع VRF :

آپارتمان های مسکونی (از واحدهای کوچک گرفته تا ساختمان های چند ده طبقه)

ساختمان های اداری (تمامی فضاها مانند اتاق های اداری ، اتاق انتظار ، سالن کنفرانس و … که متناسب با نیاز مقدار تهویه هر قسمت قابل کنترل و تغییر است)

مدارس و دانشگاه ها (کلاس های درس ، کتابخانه ها ، سلف ، سالن های کنفرانس ، راه روها و …)

بیمارستان ها (کنترل مقدار هوای ورودی به بخش های مختلف ، تنظیم کیفیت هوا ، تنظیم دقیق رطوبت هوای ورودی به میزان دلخواه ، توانایی کارکرد ۲۴ ساعته در ۷ روز هفته)

مراکز نگهداری افراد مانند خانه سالمندان و … (انجام طراحی و تنظیمات همانند بیمارستان)

سوپر مارکت ها و مراکز خرید کوچک و بزرگ (انجام عملیات خنک کاری ویژه بخش های حساس ، تامین بیشتر هوا در محوطه جلویی)

هتل ها (طراحی های جداگانه تهویه مطبوع اتاق ها از آشپزخانه و استخر و … ، عدم اشغال فضای اتاق ها)

شرکت ها و کارخانجات تولیدی و رستوران ها