پیشگامان ساختمان : 

VRF چگونه کار می کند؟
سیستم های مولتی اسپیلیت متشکل از چند واحد داخلی متصل به یک واحد خارجی می باشند. محصولات بدون کانال اساسا با سیستم های کانالی تفاوت دارند زیرا در آنها انتقال گرما به یا از فضا مستقیما توسط چرخش مبرد در واحدهای داخلی )اواپراتور یا کندانسور( مستقر در داخل یا نزدیک فضای تحت تهویه مطبوع صورت می گیرد )واحدهای داخلی وقتی که در وضعیت سرمایش هستند به عنوان اواپراتور؛ و هنگامی که در وضعیت گرمایش هستند به عنوان کندانسور عمل می کنند(. در مقابل، در سیستم های سنتی، انتقال گرما از مبرد به فضا توسط گردش هوا )در سیستم های کانالی( یا آب )در چیلرها( در سراسر ساختمان انجام می شود. سیستم های VRF انواع پیشرفته ای از سیستم های مولتی اسپیلیت بدون کانال هستند که اجازه می دهند واحدهای داخلی بیشتری به هر واحد خارجی متصل شوند و امکانات اضافه ای از قبیل گرمایش و سرمایش همزمان و بازیابی گرما را نیز فراهم می کنند. سیستم های پمپ گرمایی مولتی اسپیلیت گرمایش در تمام واحدهای داخلی، یا سرمایش در تمام واحدها را امکان پذیر می سازند؛ نه گرمایش و سرمایش همزمان. اما سیستم های VRF امکان گرمایش و سرمایش همزمان و همچنین بازیابی گرما جهت کاهش مصرف انرژی طی فصل گرمایش را فراهم می کنند. طی 15 سال گذشته، این فناوری در چندین زمینه متحول شده است که عبارتند از:
◄ کمپرسورهای استاندارد به کمپرسورهای پیچی با محرک معکوس گر و یا VRF محرک فرکانس متغیر تبدیل شده اند.
◄ بادزنهای خارجی با محرک مستقیم به بادزنهای با محرک معکوس گر و یا VRF تغییر یافته اند.
◄ موتورهای کویل داخلی با محرک مستقیم به موتورهای جریان مستقیم یا نوع ECM تبدیل شده اند.
◄ واحدهای داخلی با ظرفیت متغیر به بازار عرضه شدند.
◄ سطوح تبادل حرارت بهتر با کویل های چند بخشی صورت گرفت.
◄ بهبود کنترل ها و ادوات تشخیص و عیب یابی سرعت یافت.
◄ مبرد R-22 به R-410A تبدیل شده است.
◄ مدیریت بهتر روغن و شارژ مبرد سبب کاهش صدمه به لایه ازن گردید از سایر تحولات می توان به اضافه شدن واحدهای کانالی توکار و آرایش های کاستی سقفی به واحدهای سنتی دیواری اشاره کرد. لوله کشی مبرد با طول بیش از 200 فوت امکان پذیر می باشد و واحدهای خارجی نیز با اندازه های تا Btuh 240000 موجودند. انواع آرایش های واحدهای داخلی عبارتند از : دیواری نوع E و ، EXV کفی- سقفی، کانالی اسلیم ، معمولی ، لو پرشر و های پرشر و کاستی یک راهه و چهار راهه.
عبارت VRF به توانایی سیستم در کنترل مقدار مبرد جاری به هریک از اواپراتور ها اشاره می کند که این، استفاده از تعداد زیادی اواپراتور با ظرفیت ها و آرایش های متفاوت، کنترل انفرادی آسایش، گرمایش و سرمایش همزمان در زون های مختلف، و بازیابی گرما از یک زون برای زون دیگر را امکان پذیر می سازد. اکثر کندانسورهای VRF برای کنترل جریان مبرد به اواپراتورها از محرک های فرکانس متغییر ) VRF ( استفاده می کنند. کنترل جریان مبرد منشا بسیاری از مزایای سیستم های VRF است ضمن این که چالش فنی اصلی این سیستم ها نیز به شمار می رود. در اکثر موارد، هنگامی که کلیه زون های ساختمان طی یک دوره عملیاتی به سرمایش و یا همه آنها به گرمایش نیاز داشته باشند، می توان سیستم های دو لوله ای را به طور موثر در سیستم های پمپ گرمایی VRF مورد استفاده قرار داد. اما موقعی که طی یک دوره عملیاتی، بعضی از فضاهای ساختمان باید خنک و برخی دیگر باید گرم شوند، سیستم های سه لوله ای، یک لوله گرمایشی، یک لوله سرمایشی، و یک لوله برگشت بهترین کارایی را خواهند داشت .این وضعیت اغلب در زمستان و در ساختمان های با اندازه متوسط تا بزرگ که دارای یک بخش مرکزی قابل توجه هستند، اتفاق می افتد. البته یکی از سازندگان یک سیستم دو لوله ای عرضه کرده که می تواند گرمایش و سرمایش همزمان و همچنین بازیابی گرما را تامین کند. بازیابی گرما را می توان با انتقال حرارت بین لوله هایی که مبرد را برای واحدهای سرمایشی و گرمایشی تامین می کنند، انجام داد. یک راه، استفاده از مبدل های حرارتی است تا گرما را از واحدهایی که در وضعیت سرمایش هستند استخراج کرده و آن را به مبرد ورودی به زون تحت گرمایش انتقال دهند. محصول ارائه شده توسط یکی از سازندگان ابتدا مبرد را به واحدهایی که نیاز به گرمایش دارند ارسال می کند؛ اجازه می دهد که مبرد چگالیده شود؛ آن را در یک نقطه مرکزی جمع می کند؛ و سپس آن را به اواپراتور هایی که سرمایش را انجام می دهند ارسال می کند. اکثر سازندگان دارای یک طرح اختصاصی برای لوله کشی و عملکرد سیستم بازیاب گرما هستند و برای این منظور از آرایش های شیر گذاری، مبدل های حرارتی، کنترل ها، رسیورها، و جعبه های توزیع خاصی استفاده می کنند. تهویه را به چند طریق می توان با سیستم VRF یکپارچه نمود. یک واحد داخلی اختصاصی VRF را می توان در یک آرایش کانالی جهت مطبوع کردن هوای تهویه مورد استفاده قرار داد. همچنین می توان یک سیستم تهویه و واحد مطبوع کننده مجزا را با استفاده از فناوری سنتی نصب کرده و عملکرد سیستم VRF را به هوای باز چرخشی منحصر نمود. بعضی از واحدهای VRF هم از این قابلیت برخوردارند که مقداری از هوای خارج را به دست گرفته و تأمین نمایند. آوردن هوای خارج به داخل اتاق و سپسمطبوع کردن آن با VRF توصیه نمی شود به استثنای آب و هواهای خشک که در آنها چگالش، مشکلات رطوبتی را ایجاد نخواهد کرد. از وانتیلاتور های بازیاب گرما نیز می توان استفاده نمود تا بارهای سرمایی وارده بر واحدهای VRF را کاهش دهند.هر دو نوع سیستم های آب خنک و هوا خنک موجودند؛ همچنین سیستم هایی که با واحدهای ذخیره سازی یخ یکپارچه شده اند.

صرفه جویی انرژی با VRF

چه کارایی را باید از این سیستم انتظار داشت؟

یکی از سازندگان VRF هزینه های نصب و راهبری را در 14 ساختمان واقع در ایتالیای مرکزی/شمالی مورد مقایسه قرار داد. در سال 199 8 ، در هفت تا از این ساختمان ها سیستم چیلر/دیگ و در هفت ساختمان دیگر سیستم VRF که برای تامین گرمایش در دمای تا C º -20 طراحی شده بود نصب شدند. سیستم های VRF در دوره مورد بررسی 35 % انرژی کمتری مصرف کردند و 40 % هزینه های نگهداری پایین تری داشتند. البته همانطور که توسط سازندگان عنوان شد، قیمت تجهیزات برای سیستم های VRF بالاتر از سیستم های مبتنی بر چیلر است اما این هزینه اضافی توسط هزینه های پایین تر نصب برای سیستم های VRF جبران می شود. اطلاعات به دست آمده از یکی دیگر از سازندگان نشان می دهد که سیستم های VRF می توانند 30 % تا 40 % انرژی مصرفی توسط یک سیستم سرمایش 200 تنی مبتنی بر چیلر را در یک ساختمان تجاری صرفه جویی کنند. همین اطلاعات حاکی از آن است که هزینه تجهیزات نصب شده در یک سیستم VRF حدودا 8 % بیشتر از یک چیلر آب خنک و 16 % بیشتر از یک چیلر هوا خنک خواهد بود. با ترکیب پیش بینی های مصرف انرژی و هزینه تجهیزات نصب شده برآورد می شود که دوره استهلاک هزینه سیستم VRF در مقایسه با یک چیلر هوا خنک تقریبا 5/ 1 سال و در مقایسه با یک چیلر آب خنک حدودا 8 ماه باشد.یکی دیگر از تحقیقات، صرفه جویی 38 درصدی را در مقایسه با یک سیستم VAV پشت بامی نشان داد، البته در این تحقیق یک سیستم VRF جدید با سیستم VAV پشت بامی موجود مورد مقایسه گرفت. نتایج شبیه سازی برای آب و هوای برزیل، صرفه جویی 30 درصدی در تابستان و 60 درصدی در زمستان را نشان دادند. پیش بینی می شود که در ایالات متحده صرفه جویی ها بین 5 تا 15 درصد خواهند بود. طی یکی دیگر از تحقیقات مدلسازی که در آن سیستم VRF با نسخه ای از نرم افزار Energy Plus مورد شبیه سازی قرار گرفت، مشخص شد که در یک ساختمان اداری 10 طبقه در شانگهای، یک سیستم VRF بیش از 20 % در مقایسه با یک سیستم متشکل از فن کویل و هوای تازه، در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.
هزینه های تجهیزات و نصب آنها وابستگی بالایی به نوع کاربرد، ساختار، و طرح ساختمان و این که آیا نصب در ساختمان جدید صورت می گیرد یا این که در ساختمان موجود و به منظور بهسازی انجام می شود دارند . عدم آشنایی پیمانکاران آمریکایی با این فناوری، هزینه های سیستم VRF را افزایش خواهد داد. هزینه های کلی تجهیزات و نصب آنها برای سیستم های VRF احتمالا 5 % تا 20 % بالاتر از سیستم های آب سرد با ظرفیت مشابه خواهند بود. بنا بر اظهار یکی از سازندگان، هزینه سیستم های VRF تقریبا 30 %تا 50 % بیشتر از سیستم های کانالی پکیج هم ظرفیت با SEER برابرتا 14 ، و بیش از دو برابر واحدهای ترمینالی پکیج است. این اظهارات ممکن است جالب باشند اما به اندازه مقایسه VRF و چیلر، در صورتی که سازندگان VRF محصولات خود را به عنوان جایگزین چیلر طراحی کنند، اهمیت ندارند.
هزینه و مصرف انرژی سیستم های VRF شدیدا وابسته به نوع کاربرد بوده و باید با تجزیه و تحلیل و انجام تست های آزمایشگاهی و میدانی دقیق بر روی سیستم های مولتی اسپلیت تعیین شوند.