معرفی سیستم های وی آر اف (VRF)

۱۴ آبان ۱۳۹۷
(رای شما: 0)
در این مطلب به بررسی پایه ای سیستم های وی آر اف (VRF) در تاسیسات مکانیکی (HVAC Systems) می پردازیم. در این بحث سعی شده است تا با شروع از مفاهیم پایه، زیربنای لازم برای درک آسان تر مراحل تخصصی تر که در مطالب بعدی ارائه شده است، برای مخاطب ایجاد شود.

در این مطلب می خوانیم:

سیستم VRF چیست؟

دلیل طراحی سیستم VRF

انواع مختلف سیستم های VRF

سیستم VRF چیست؟

VRF خلاصه شده عبارت Variable Refrigerant Flow یا جریان متغیر مبرد است که در بعضی موارد به صورت VRV یا Variable Refrigerant Volume نیز به آن اشاره می شود. هر دو اصطلاح معنی و مفهوم یکسانی دارند و تنها تفاوت آن ها، کمپانی ها و شرکت هایی هستند که به صورت سلیقه ای از یکی از این دو ترم استفاده می کنند.

دلیلی که باعث می شود از عبارت Variable refrigerant استفاده شود، این است که این دستگاه قادر است میزان جریان مبردی که در درون سیستم جاری می شود را تغییر دهد. این واحد با استفاده از یک درایو فرکانس متغیر (Variable Frequency Drive) اقدام به تغییر سرعت در کمپسور اسکرول (Scroll Compressor) می کند و این فرآیند از دیدگاه بهینه سازی انرژی بسیار راندمان بالایی دارد. زیرا سرعت می تواند تا میزانی که تنها نیاز ما را برطرف کند کاهش پیدا کند.

شکل1 مقایسه مصرف انرژی در کمپرسورهای معمولی و جریان متغیر

شکل1 مقایسه مصرف انرژی در کمپرسورهای معمولی و جریان متغیر

همانطور که در شکل1 مشاهده می شود، در کمپرسورهای معمولی، سیستم فقط به صورت خاموش/روشن کار می کند تا بتواند انرژی و بار را در میزان دلخواه کنترل کنند که این باعث می شود کنترل و تسلط برروی فرآیند کمتر باشد و میزان مصرف انرژی به مراتب بالاتر رود. در حالیکه در کمپرسورهای با سرعت متغیر، کنترل بسیار بهتری برروی سیستم وجود دارد که باعث مصرف کمتر انرژی می شود.

همچنین مبدل (Invertor) باعث می شود سیستم شروعی نرم و آرام هنگام روشن شدن سیستم VRF داشته باشد که باعث جلوگیری از ورود ناگهانی جریان به سیستم و آسیب وارد شدن به سیستم توزیع برق در ساختمان و وسایل الکتریکی و همچنین فشار وارد شدن به منبع تامین برق شود.

دلیل طراحی سیستم VRF

دلیل طراحی دستگاه های VRF  این است که دستگاه های قدیمی و سنتی اسپلیت (Split AC) فقط می توانند سرمایش را برای یک منطقه (Zone) ایجاد کنند و آن منطقه در آن واحد فقط می تواند سرد یا گرم شود. در شکل 2 یک سیستم سینگل اسپلیت (Single Split) نشان داده شده. مطابق شکل، کندانسور (Condenser) در بیرون ساختمان نصب می شود و اواپراتور (Evaporator) سیستم در داخل مکانی که قصد خنک سازی و یا گرم کردن آن را داریم قرار می گیرد و به این ترتیب سیستم می تواند در یک لحظه تنها سرمایش و یا گرمایش ایجاد کند.

شکل2 طرح شماتیک سیستم سینگل اسپلیت (Single Split)

شکل2 طرح شماتیک سیستم سینگل اسپلیت (Single Split)

سیستم پیشرفته تر بعدی، مولتی اسپلیت (Multi Split AC)ها بودند که  باعث شدند چند منطقه همزمان بتوانند با استفاده از یک کندانسور تغییر دمایی داشته باشند. همانطور که در شکل 3 مشاهده می شود، در این سیستم ها حجم زیادی از لوله کشی لازم است؛ چراکه هر منطقه مسیر لوله کشی مجزا دارد و این مساله باعث حجم کار زیاد در هنگام نصب این سیستم می شود.

این سیستم ها معمولا در ظرفیت هایی بالاتر از نیاز مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین کنترل دمایی مطلوبی بر روی محیط تحت اثر خود ایجاد نمی کنند.

شکل3 طرح شماتیک سیستم مولتی اسپلیت (Multi Split)

شکل 3: طرح شماتیک سیستم مولتی اسپلیت (Multi Split)

این در حالی است که واحدهای VRF می توانند چندین منطقه را همزمان تغذیه کنند و انواع مختلف آن می توانند دماهای مطلوب متفاوتی را فراهم کنند، درحالیکه از هدر رفت مقادیر قابل توجه انرژی در ساختمان هم جلوگیری می کنند.

انواع مختلف سیستم های VRF

به طور کلی سه نوع سیستم VRF وجود دارد:

سیستم VRF سرمایشی

نوع اول که از بقیه ساده تر است، تنها توانایی تولید سرمایش دارد؛ به این ترتیب که مطابق شکل 4، تمامی واحدهای موجود در مناطق مختلف ساختمان و متصل به سیستم در منطقه تحت اثر خود ایجاد سرمایش می کنند.

شکل4 طرح شماتیک سیستم VRF سرمایشی

شکل4 طرح شماتیک سیستم VRF سرمایشی

سیستم VRF پمپ گرمایی

نوع دوم که از نوع اول پیچیده تر محسوب می شود، سیستم پمپ گرمایی (Heat Pump) است. در این سیستم علاوه بر سرمایش، قابلیت گرمایش نیز وجود دارد. به این صورت که کل واحدها می توانند به صورت سرمایشی و گرمایشی با توجه به خواسته ما عمل کنند ولی نکته مهم این است که همگی به صورت همزمان به یک شکل کار می کنند؛ به این معنی که در یک زمان یا تولید سرمایش می کنند یا تولید گرمایش و نه هر دو (شکل5).

شکل5 طرح شماتیک سیستم VRF پمپ گرمایی

شکل5 طرح شماتیک سیستم VRF پمپ گرمایی

سیستم VRF بازیاب گرما (Heat Recovery)

نوع سوم که پیشرفته تر و مدرن تر از موارد قبلی است، سیستم بازیاب گرما (Heat Recovery) می باشد. این سیستم طوری طراحی شده است که هر واحد بتواند به صورت مستقل کنترل شود و کار کند. به این ترتیب می توان با تغییر کاربری هر واحد، به طور همزمان در یک منطقه گرما و در جای دیگر سرما داشت بدون اینکه واحدها روی هم تاثیرگذار باشند (شکل6).

شکل6 سیستم VRF بازیاب گرما (Heat Recovery)

شکل6 سیستم VRF بازیاب گرما (Heat Recovery)

به دلیل نیاز VRFها به جذب و دفع گرما، آن ها را در خارج از ساختمان قرار می دهند که معمولا در روی سطح زمین یا روی سقف قرار داده می شوند. از این سیستم ها بیشتر در هتل ها، ادارات، انبارها و آپارتمان ها استفاده می شود و روز به روز به محبوبیت آن افزوده می شود.

سیستم های VRF در بهینه سازی مصرف انرژی کارآمد هستند و این یعنی کاهش هزینه های عملیاتی، کنترل دمایی بسیار مطلوب، عدم نیاز به سرد کننده یا گرم کننده های دیگر و همچنین اشغال فضای بسیار کمتر نسبت به سیستم هایی نظیر مولتی اسپلیت ها (Multiple Split AC Units).

اگرچه که نصب این سیستم ها هزینه بالایی به دلیل تعداد زیاد سیستم های کنترلی و لوله های انتقال مبرد دارد، اما علی رغم هزینه بالایی که در ابتدا برای نصب این سیستم صورت می گیرد، عملکرد بسیار بهینه ای دارند و این باعث کاهش هزینه کارکرد آن می شود.

یکی از مواردی که سبب این بهینه سازی می شود، این است که برای مثال واحدی که در حال سرد کردن یک محیط است، با جذب گرمای محیط تحت اثر خود می تواند آن را به واحدی که در حال گرم کردن محیط دیگری است منتقل کند بدون اینکه گرمایی را به محیط بیرون دفع کند و این به معنی این است که نیازی به تولید گرما در داخل ساختمان نیست که این مساله منجر به کار کمتر کمپرسور و مصرف انرژی کمتر می شود.

سیستم مدیریت مجزای واحدها باعث شده تا در صورت ایجاد اختلال در کار یکی از آن ها، سایر واحدها به فعالیت خود ادامه دهند بدون اینکه تحت تاثیر واحد آسیب دیده قرار گیرند.

نکته قابل توجه در هنگام نصب سیستم های VRF نوع هیت ریکاوری، این است که عمل Zoning (جداسازی مناطق با شرایط دمایی متفاوت) باید با دقت صورت گیرد، زیرا در صورت اینکه دو واحد در یک منطقه قرار گیرند با یکدیگر برخورد خواهند داشت و عمل هم را مختل می کنند که باعث اتلاف مقادیر زیاد انرژی و عدم دست یافتن به دمای مطلوب می شود.

شکل7 نمونهای از یک ساختمان با zoning مناسب

منابع:

سایت شرکت CoolAutomation، فروشنده انواع تجهیزات تهویه مطبوع

سایت شرکت FERGUSON فروشگاه اینترنتی انواع تجهیزات تاسیسات مکانیکی

مطالب مرتبط:

شنایی با سیستم کویل سرد فعال (Active Chilled Beam)

معرفی انجمن ASHRAE

تاثیر جانمایی کندانسور بر کارایی چیلرهای تراکمی

آشنایی با سیستم های هیدرونیک

سرمایش تبخیری، انواع و امکان پذیری آن در شهر های ایران

user photo

محمدسینا فریقی

دیدگاه ها

اولین نفری باشید که نظر خود را ثبت می کند…