VRF -Systeme (variable Kältemittelfluss) variieren den Fluss von Kältemittel in Inneneinheiten basierend auf der Nachfrage. Diese Fähigkeit, die Menge an Kältemittel zu kontrollieren, die für Lüfterspuleneinheiten in einem Gebäude bereitgestellt wird, macht die VRF -Technologie ideal für Anwendungen mit unterschiedlichen Lasten oder wo Zonierung erforderlich ist.
VRF -Systeme sind entweder als Wärmepumpensysteme oder als Wärmewiederherstellungssysteme für Anwendungen erhältlich, bei denen eine gleichzeitige Erwärmung und Kühlung erforderlich ist. VRF -Systeme bieten nicht nur überlegene Komfort, sondern bieten auch Flexibilität, Energieeinsparungen und kostengünstige Installation.
VRF -Technologie
In einem VRF -System können mehrere Indoor -Lüfterspuleneinheiten mit einer Außeneinheit angeschlossen werden. Die Außeneinheit verfügt über einen oder mehrere Kompressoren, die Wechselrichter angetrieben werden, sodass ihre Geschwindigkeit variiert werden kann, indem die Häufigkeit der Stromversorgung zum Kompressor geändert wird. Mit der Geschwindigkeit der Kompressor ändert sich auch die vom Kompressor gelieferte Menge an Kältemittel.
Jede Innenlüfterspule verfügt über ein eigenes Messgerät, das von der Inneneinheit selbst oder von der Außeneinheit gesteuert wird. Da jede Inneneinheit eine Nachfrage an die Außeneinheit sendet, liefert die Außeneinheit die Menge an Kältemittel, die zur Erfüllung der individuellen Anforderungen jeder Inneneinheit erforderlich ist (Abb. Oben).
Diese Funktionen machen das VRF -System ideal für alle Anwendungen geeignet, die Teillastanforderungen basierend auf der Nutzung oder Gebäudeorientierung sowie für Anwendungen, die Zonierung erfordern.
Vorteile eines VRF -Systems
Kontrolle bedeutet Komfort
Der Schlüssel zur Bereitstellung von Komfort besteht darin, Heizung oder Kühlung zu liefern, wann und wo er ohne Schwankungen bei Raumtemperatur erforderlich ist.
In herkömmlichen Systemen ist der Kompressor entweder ein- oder ausgeschaltet, sodass selbst Räume mit individuellen Steuerelementen Schwankungen der Raumtemperatur erleben, wenn der Kompressor stoppt, und dann erneut beginnt, die Thermostateinstellung aufrechtzuerhalten (Abb. Unten).
In einem VRF -System, da die Geschwindigkeit des Kompressors variiert werden kann, fährt der Kompressor nicht ein und aus, sondern arbeitet für längere Zeiträume kontinuierlich (Abb. Unten). Der erforderliche Kältemittelfluss wird der Innenlüfterspule geliefert. Sobald der Sollwert erreicht ist, wird der Kältemittelfluss eingestellt, um die Raumtemperatur ohne Schwankung reibungslos zu halten.
Zusätzlich zu den unterschiedlichen Sollwertpunkten können die Lüftergeschwindigkeiten und Lüftenpositionen in der Inneneinheit geändert werden, um zusätzlichen Komfort im Raum zu bieten.
Designflexibilität
Einer der Hauptvorteile eines VRF -Systems ist die Flexibilität der Vielfalt des Produktangebots. Mehrere Typen und Größen von Lüfterspulen stehen für eine beliebige Anwendung zur Verfügung.
Abbildung unten zeigt ein Beispiel-Zonierungs-Layout für ein VRF-System, das Außeneinheiten, Lüfterspulen vom Typ 4-Wege-Kassetten und Lüfterspulen vom Typ Hi-Wall-Typ kombiniert, um komfortable Bedingungen für unterschiedliche Verwendungen von 15 verschiedenen Räumen innerhalb desselben Gebäudes zu schaffen.
Beachten Sie bei der Auswahl eines VRF -Systems, dass nicht alle Systeme die gleichen Rohrleitungsfunktionen haben. Systeme, die erweiterte Rohrleitungsfunktionen anbieten, maximieren die von der VRF -Technologie bereitgestellte Anwendungsflexibilität. Wichtige Überlegungen bei der Überprüfung der Rohrleitfunktionen sind:
- 1) die maximale Höhenunterschiede zwischen den höchsten und niedrigsten Inneneinheiten eines einzelnen Systems und
- 2) Die Entfernung von der Außeneinheit bis zur am weitesten entfernten Lüfterspule des Systems
Kostengünstige Installation
Abhängig von der Anwendung kann die Installation eines VRF -Systems eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Systemen sein, die bei gekühlten Wassersystemen Leitungen oder große Rohrgrößen sowie Pumpen und Kessel erfordern.
Außeneinheiten sind leicht an Gewicht und haben einen kleinen Fußabdruck. Dies bedeutet, dass sie in einen Service -Aufzug passen, sodass kein Kran erforderlich ist, um auf eine Installation auf dem Dach zu heben. In einigen Fällen können Einsparungen bei den Gesamtbaukosten erzielt werden, da die leichte Einheit bedeutet, dass keine zusätzliche Stützstruktur im Dach erforderlich ist.
Energieeinsparungen
Alle VRF -Systeme bieten Energieeinsparungen durch unterschiedliche Kompressorgeschwindigkeit und übereinstimmen die Ausgabe des Systems so eng wie möglich an der Last. Darüber hinaus erfahren VRF -Systeme nicht die gleichen Energieverluste wie Systeme, die konditionierte Luft durch Kanäle bewegen.
Unterschiede im Design in den verfügbaren Außeneinheiten beeinflussen jedoch das erreichte Effizienzniveau.
Vergleich von VRF -Systemen
Die auf dem Markt verfügbaren VRF -Systeme unterscheiden sich je nach Anzahl und Art des Kompressors.
Die 3 Arten von Einheiten, die hier verglichen werden, sind:
- Einzelgeschwindigkeitskompressor
- Kompressor mit variabler Geschwindigkeit plus FixedSpeed -Kompressor
- Mehrfach variable Geschwindigkeitskompressoren
Einzelgeschwindigkeitskompressor
In diesem System mit einem einzigen Scroll-Kompressor mit großer Kapazität startet und läuft derselbe Kompressor, wenn die Nachfrage besteht und keine Redundanz verfügbar ist, wenn der Kompressor fehlschlägt.
Kompressor mit variabler Geschwindigkeit plus fester Geschwindigkeitskompressor
In diesem Zwei-Kompressor-System startet und fährt der wechselrichtergetriebene Kompressor immer, bis er seine maximale Kapazität erreicht. Zu diesem Zeitpunkt startet der Festgeschwindigkeitskompressor und der wechselrichterversorgte Kompressor senkt nach unten. Dieses System bietet Sicherungsfunktionen.
Mehrfach variable Geschwindigkeitskompressoren
Outdoor-Einheiten mit mehreren Wechselrichter-Twin-Rotary-Scroll-Kompressoren, wie in Abb. Unten gezeigt, bieten die umfassendsten Vorteile, die mit einem VRF-System erzielt werden können.
Das System mit 3 wechselrichtergetriebenen Kompressoren bietet auch eine größere Sicherungsfunktion. Wenn einer der Kompressoren fehlschlägt, wird das System weiterhin mit 67% seiner ursprünglichen Kapazität betrieben, und der Komfort wird im konditionierten Raum gehalten, bis der fehlerhafte Kompressor ersetzt werden kann.
Die Startsequenz der Kompressoren wird gedreht, wodurch ihre Betriebszeit entspricht und damit den übermäßigen Betrieb eines einzelnen Kompressors minimiert.
Mit mehreren Wechselrichter-gesteuerten Kompressoren kann das Gerät eine bessere Teilelastleistung liefern, ohne dass der Heißgasbypass verwendet werden muss. Unter Bedingungen mit niedriger Last hat das System den Vorteil, dass nur so viele Kompressoren mit jeder Geschwindigkeit ausgeführt werden, um die Kapazität zu erreichen, die erforderlich ist, um die Last zu erfüllen und den Komfort innerhalb des konditionierten Raums aufrechtzuerhalten.
Abbildung unten vergleicht den Betriebsstatus von Außeneinheiten, wenn Änderungen in den Klimaanlagen auftreten. Bei mehreren wechseltersgetriebenen Kompressoren kann zwischen der Last im Raum und der Ausgabe des Kompressors eine bessere Übereinstimmung durchgeführt werden. Das System verschwendet keine Energie, die zusätzliche Kapazität erzeugt und gleichzeitig mehr Komfort bietet, indem Raumtemperaturschwankungen beseitigt werden.
Twin Rotary Compressor gegen Scroll Compressor
Wie oben erwähnt, bieten die beiden in VRF -Außeneinheiten verwendeten Kompressoren (Abb. Unten) unterschiedliche Effizienzniveaus.
Abbildung unten vergleicht die Effizienz eines Doppel -Drehkompressors mit der Effizienz eines Scroll -Kompressors. Die gepunktete Linie repräsentiert den Bildlaufkompressor, der bei niedrigen und hohen Geschwindigkeiten eine schlechte Effizienz aufweist. Im Gegensatz dazu ist die durchgezogene Linie, die den Zwillingskompressor darstellt, der bei allen Geschwindigkeiten eine hervorragende Effizienz aufweist.
Die Konstruktionsmerkmale eines typischen Drehkompressors bieten einen Vorteil gegenüber dem typischen Bildlaufkompressor, indem weniger Öl vom Kompressor zum Kältemittelsystem gepumpt werden muss. Die Reduzierung der Ölmenge, die sich durch das Kältemittelsystem bewegt, trägt zur Effizienz des Twin -Rotations -Kompressorsystems bei. Der größte Teil des vom Drehkompressor zirkulierten Öls kann weiter an die Außeneinheit des Systems isoliert werden.
Dies bedeutet, dass nach Erfüllung einer Zone das Messgerät vollständig geschlossen werden kann - nicht teilweise offen für die Erleichterung der Ölrendite, wie dies durch Scroll -Kompressorsysteme erforderlich ist. Das Schließen des Messgeräts verhindert, dass Kältemittel durch das Gerät zirkulieren, und vermeidet Überkühlung oder Überhitzung des Raums. Das Ergebnis ist ein größerer Komfort und eine höhere Effizienz.
Konstruktionsüberlegungen
Raumlayout
Das Design eines VRF -Systems beginnt mit dem Verständnis des Raumlayouts. Die Ausrichtung des Gebäudes und die Jahreszeiten, in denen Spitzenlasten auftreten, muss berücksichtigt werden. Die Art der Last (Heizung oder Kühlung) und die Verteilung der Lasten in Zonen hängen von der beabsichtigten Nutzung des Raums ab. Diese Faktoren bestimmen wiederum, ob ein Wärmepumpensystem oder ein Wärmewiederherstellungssystem die effizienteste Wahl ist.
Abbildung unten zeigt ein typisches Raumlayout, wobei die Zonen als Erhitzen oder Kühlung angegeben sind und die Last in der Größe und dem Typ der gezeigten Inneneinheiten reflektiert werden.
Art des Systems - Wärmewiederherstellung oder Wärmepumpe?
Wärmepumpen- und Wärmewiederherstellungssysteme sorgen sowohl für Heizung als auch Kühlung. Ein Wärmepumpensystem bietet nach Bedarf entweder Heizung oder Kühlung.
Ein Wärmewiederherstellungssystem ist ideal, wenn gleichzeitig Erwärmung und Kühlung erforderlich sind. Die größte Effizienz wird realisiert, wenn die Heiz- und Kühllasten gleich sind, indem die Energiemenge maximiert wird, die unter Verwendung des Kältemittels von einer Zone auf eine andere übertragen werden kann, wie in Abb. Unten gezeigt.
Abbildung unten zeigt ein Gebäudelayout mit 6 Zonen. Eine Möglichkeit, die Entwurfsanforderungen dieses Gebäudes zu erfüllen, besteht darin, 3 Wärmepumpensysteme zu installieren, wie unten gezeigt:
System 1 - Zonen A, C und D, die ähnliche Profile für Heiz- und Kühlanforderungen haben
System 2 - Zonen E und F, die ähnliche Profile für Heiz- und Kühlanforderungen haben
System 3 - Zone B, die nur Kühlung erfordert
Alternativ könnte ein größeres Wärmewiederherstellungssystem installiert werden.
Um die beste Auswahl zu ermitteln, sollten eine Effizienzanalyse und ein Kostenvergleich der beiden Optionen abgeschlossen sein. Darüber hinaus sollte die Folge einer größeren Menge an Kältemittel im Umlauf des größeren Systems berücksichtigt werden, da die Menge an Kältemittel im System Auswirkungen auf die Erfüllung der Anforderungen von Ashrae 15 hat.
Größe der Einheiten
Die Größe der ausgewählten Einheiten muss in Betracht gezogen werden, um die Auswirkungen auf die Gestaltung des Systems zu erhalten. Kleinere Einheiten bieten Flexibilität der Zonierung und erfordern weniger Rohrleitungen und weniger Kältemittel pro System.
Rohrleitungskonfiguration
Die Flexibilität der verfügbaren Rohrleitungsoptionen sollte berücksichtigt werden. Ein System, das mehr Optionen für die Kombination von Y-Form-Gelenken und -schichten bietet, kann die Menge der verwendeten Rohrleitungen und Kältemittel minimieren und so die Gesamtkosten des Auftrags verringern.
FAZIT
Ein VRF-System bietet flexible Installations- und energiesparende Kühl- und Heizkomfort und sollte als Alternative zu herkömmlichen Systemen für Anwendungen angesehen werden, bei denen Zonen- oder Teillastbetrieb erforderlich ist.
Carrier Corporation Syracuse, New York
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