تعد أنظمة التدفق المتغير لغاز التبريد (VRF) جديدة نسبيًا في صناعة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. لقد اكتسبوا شعبية على مدى السنوات العشر الماضية ووجدوا أفضل تطبيقاتهم حيث توجد حاجة لمناطق متعددة للتحكم في درجة الحرارة ، وأحمال تسخين وتبريد متزامنة يخدمها نظام VRF نفسه ، ومساحة سقف مقيدة للأنابيب ومجاري الهواء.
تكوينات النظام
تستخدم أنظمة VRF مادة التبريد كسائل عمل ويمكن أن توفر التبريد فقط لوحدات ملف المروحة الداخلية المتعددة المتصلة بوحدة تكثيف واحدة ، إما التبريد أو التسخين إلى عدة وحدات لفائف مروحة داخلية متصلة بوحدة مضخة حرارية واحدة ، أو كلا التبريد و تسخين في وقت واحد إلى عدة وحدات لفائف مروحة داخلية متصلة بوحدة استرداد حرارة واحدة.
يمكن أن تكون وحدات التكثيف ووحدات المضخات الحرارية ووحدات استرداد الحرارة إما مبردة بالهواء أو بالماء. تتوفر وحدات لفائف المروحة الداخلية كأشرطة سقف مجوفة ، ووحدات ملف مروحة مخفية لتطبيقات مجاري الهواء ، ووحدات حائط وسقف مثبتة على السطح ، ووحدات أرضية (خزانة). من أجل وحدة تكثيف مفردة أو وحدة مضخة حرارية أو وحدة استرداد حرارة لخدمة وحدات متعددة لملف المروحة ، من الضروري أن يعمل الضاغط (الضواغط) بسرعات مختلفة ؛ وبالتالي ، توفير تدفق متغير من مادة التبريد إلى وحدات ملف المروحة بناءً على الحمل.
بالنسبة لوحدات التكثيف المبردة بالهواء ووحدات المضخات الحرارية ، تُستخدم محركات مروحة المكثف متغيرة السرعة لمطابقة قدرة التبريد أو التسخين للوحدة (الوحدات) الخارجية مع صافي حمل التبريد أو التدفئة لوحدات ملف المروحة الداخلية. في حالة وحدات استرداد الحرارة ، يتم توصيل وحدة تحكم الدائرة الفرعية بين وحدات ملف المروحة الداخلية ووحدة استرداد الحرارة التي تسمح لبعض وحدات لفائف المروحة بالعمل في وضع التبريد بينما تعمل وحدات ملف المروحة الأخرى في وضع التسخين .
تطبيق أنظمة استرداد الحرارة
تعتبر أنظمة استرداد الحرارة موفرة للطاقة بشكل خاص عندما تحتوي المنطقة المخدومة على أحمال تدفئة وتبريد متزامنة ، كما هو الحال في حالة وجود مساحة مكتبية بمساحة أرضية كبيرة. في هذه الحالة ، يحدث التسخين والتبريد المتزامن خلال فصل الشتاء عندما تقوم المناطق الداخلية ، التي تتطلب التبريد على مدار العام ، بتبديل الحرارة التي ترفضها إلى المناطق المحيطة التي تحتوي على حمولة تدفئة في فصل الشتاء. يحدث تبادل الطاقة هذا عندما يمتص المبرد الطاقة من الوحدات التي توفر التبريد ويعيد توجيهها بواسطة المبرد إلى الوحدات الموجودة في وضع التسخين.
القدرات
قد تكون هناك حاجة لوحدات لفائف مروحة داخلية متعددة يتم التحكم فيها بواسطة مستشعر درجة حرارة مساحة واحدة للمساحات الكبيرة لتلبية حمل التبريد والتدفئة للمساحة. أيضًا ، عندما يتجاوز حمل التبريد لوحدات ملف المروحة السعة القصوى البالغة 25 طنًا تقريبًا لوحدة خارجية واحدة ، يمكن توصيل وحدتين أو ثلاث وحدات خارجية معًا من خلال استخدام عدة التوأمة.
تهوية الهواء في الهواء الطلق
بالنسبة لمعظم التطبيقات ، يلزم وجود تهوية خارجية بالإضافة إلى التدفئة والتبريد اللذين توفرهما وحدات ملف المروحة الداخلية. يمكن تحقيق ذلك إما عن طريق توفير تهوية خارجية مباشرة إلى وحدات ملف المروحة من خلال وصلة مجرى هواء خارجية صغيرة في كل وحدة أو من خلال نظام هواء خارجي مخصص من شأنه توصيل الهواء الخارجي المكيف إما مباشرة إلى المساحات المخدومة أو العودة. مجاري الهواء لوحدات ملف المروحة المخفية المستخدمة للتطبيقات الأنبوبية.
كفاءة النظام
نظرًا لخصائص التشغيل الفريدة لأنظمة VRF ، مثل الضواغط متغيرة السرعة والتدفئة والتبريد المتزامنين اللذين تنجزهما وحدات استرداد الحرارة ، طور معهد تكييف الهواء والتدفئة والتبريد (AHRI) نسبة كفاءة الطاقة المتكاملة (IEER) إلى قياس أداء التبريد بالحمل الجزئي للمعدات الوحدوية وأنظمة تدفق التبريد المتغير (VRF). أنظمة استرداد الطاقة VRF قادرة على الحصول على تصنيف IEER يصل إلى 22.1 (بناءً على طريقة اختبار AHR! 1230). ستعتمد كفاءة النظام الفعلية على مستوى استعادة الطاقة الذي يمكن تحقيقه.
تكلفة الصيانة السنوية
يمكن أن تكون تكلفة الصيانة السنوية لنظام VRF أعلى بكثير من نظام HVAC التقليدي ، مثل نظام حجم الهواء المتغير (VAV) ، نظرًا لتعقيد المعدات التي تشتمل على نظام VRF. لا يقتصر الأمر على كون المعدات نفسها معقدة ، مع ضواغط متغيرة السرعة وأجهزة قياس غاز التبريد في وحدات تحكم الدائرة الفرعية لأنظمة VRF من نوع استرداد الحرارة ، وكذلك نظام التحكم المحوسب.
كل مصنع لديه نظام تحكم خاص وبرمجيات مرتبطة وواجهة كمبيوتر تتطلب تدريبًا متخصصًا للفني ليصبح ماهرًا في استخدامه في ظل ظروف التشغيل العادية وكأداة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها عند تعطل الجهاز. يتطلب هذا مستوى من التخصص لا يمتلكه طاقم الصيانة الداخلي لمعظم مالكي المباني. لذلك ، عند حدوث مشكلة في نظام VRF ، يجب على المالك الاتصال بالمقاول الذي لديه فني خدمة مدرب على المعدات ونظام التحكم المحوسب الخاص بالشركة المصنعة لمعدات VRF.
قد يؤدي ذلك إلى إطالة الإطار الزمني بين وقت مواجهة مالك المبنى لمشكلة مع نظام VRF وعندما يتم حل المشكلة نهائيًا بواسطة مقاول خدمة HV AC. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون تكلفة إصلاح أنظمة تدفق التبريد المتغير (VRF) مرتفعة بسبب تكلفة معدات VRF ومكونات التحكم المحوسبة التي قد تحتاج إلى الاستبدال.
أيضًا ، تعمل أنظمة تدفق التبريد المتغير (VRF) بضغوط مرتفعة لمواد التبريد ، أعلى من معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التقليدية. نتيجة لذلك ، تكون أنظمة تدفق التبريد المتدفق (VRF) عرضة لتسريبات المبردات. عند حدوث تسرب لغاز التبريد في نظام تدفق التبريد المتدفق (VRF) ، يجب تحديد مكان التسرب أولاً ، وهو الأمر الذي قد يكون صعبًا بالنظر إلى الأطوال الكبيرة لأنابيب التبريد المعزولة المرتبطة بأنظمة تدفق التبريد المتدفق (VRF). بمجرد تحديد موقع التسرب ، يجب في كثير من الأحيان إخلاء نظام VRF بالكامل ، والذي قد يتكون من ما يزيد عن 20 وحدة ملف مروحة ووحدتين إلى أربع وحدات خارجية لكل نظام ، بالكامل من جميع مواد التبريد والرطوبة قبل أن يتم إصلاح التسرب والنظام يمكن إعادة شحنها بغاز التبريد. تستغرق عملية الإخلاء وإعادة شحن غاز التبريد عادةً ما لا يقل عن 24 ساعة.
لذلك ، يمكن أن يكون الإطار الزمني بين وقت تحديد تسرب مادة التبريد ووقت إصلاح التسرب وإخلاء النظام وإعادة شحنه باستخدام مادة التبريد عدة أيام. في غضون ذلك ، فإن نظام VRF ، إذا فقد شحنة التبريد بالكامل ، فإنه غير قادر تمامًا على توفير التدفئة أو التبريد للأماكن التي يتم تقديمها. يمكن أن تكون تكلفة إعادة الشحن الكامل لنظام VRF الشامل الذي فقد كل شحن غاز التبريد مرتفعًا جدًا نظرًا لكمية المبرد المطلوبة.
دبليو لارسن أنجل (كتاب تصميم HVAC)
