I sistemi a flusso di refrigerante variabile (VRF) sono relativamente nuovi nel settore HVAC. Hanno guadagnato popolarità negli ultimi 10 anni e trovano la loro migliore applicazione dove sono necessarie più zone di controllo della temperatura, carichi di riscaldamento e raffreddamento simultanei serviti dallo stesso sistema VRF e spazio limitato sul soffitto per tubazioni e condutture.
Configurazioni di sistema
I sistemi VRF utilizzano il refrigerante come fluido di lavoro e possono fornire solo raffreddamento a più unità fan-coil interne collegate a una singola unità di condensazione, raffreddamento o riscaldamento a più unità fan-coil interne collegate a una singola unità a pompa di calore, oppure sia raffreddamento che riscaldamento riscaldamento contemporaneo a più unità fan-coil interne collegate ad un unico recuperatore di calore.
Le unità motocondensanti, le unità a pompa di calore e le unità di recupero del calore possono essere raffreddate ad aria o ad acqua. I ventilconvettori per interni sono disponibili come cassette da incasso a soffitto, ventilconvettori nascosti per applicazioni canalizzate, unità a parete ea soffitto montate in superficie e unità a pavimento (armadio). Affinché una singola unità motocondensante, unità pompa di calore o recuperatore di calore serva più unità fan-coil, è necessario che il/i compressore/i funzioni a velocità diverse; fornendo così un flusso variabile di refrigerante ai ventilconvettori in base al carico.
Per le unità di condensazione raffreddate ad aria e le unità a pompa di calore, vengono utilizzati motori dei ventilatori del condensatore a velocità variabile per far corrispondere la capacità di raffreddamento o riscaldamento delle unità esterne al carico netto di raffreddamento o riscaldamento delle unità fan-coil interne. Nel caso di recuperatori di calore, tra i ventilconvettori interni e il recuperatore di calore è collegato un regolatore del circuito derivato che consente ad alcuni ventilconvettori di funzionare in modalità raffreddamento mentre altri ventilconvettori funzionano in modalità riscaldamento .
Applicazione di sistemi di recupero del calore
I sistemi di recupero del calore sono particolarmente efficienti dal punto di vista energetico quando l'ambiente servito presenta contemporaneamente carichi termici e frigoriferi, come nel caso di un ufficio di ampia metratura. In questo caso il riscaldamento e il raffrescamento simultaneo si verificano durante il periodo invernale quando le zone interne, che necessitano di raffrescamento tutto l'anno, scambiano il calore che respingono alle zone perimetrali che hanno un carico termico nel periodo invernale. Questo scambio di energia si verifica quando l'energia viene assorbita dal refrigerante dalle unità che forniscono il raffreddamento e viene reindirizzata dal refrigerante alle unità che sono in modalità di riscaldamento.
Capacità
Per ambienti più grandi possono essere necessarie più unità fan-coil interne controllate da un unico sensore di temperatura ambiente per soddisfare il carico di raffreddamento e riscaldamento dell'ambiente. Inoltre, laddove il carico di raffreddamento delle unità fan coil superi la capacità massima di circa 25 tonnellate di una singola unità esterna, è possibile collegare tra loro due o tre unità esterne mediante l'uso di un kit di accoppiamento.
Ventilazione dell'aria esterna
Per la maggior parte delle applicazioni, è richiesta la ventilazione dell'aria esterna oltre al riscaldamento e al raffreddamento forniti dai ventilconvettori interni. Ciò può essere realizzato fornendo la ventilazione dell'aria esterna direttamente ai ventilconvettori attraverso un piccolo condotto di collegamento dell'aria esterna su ciascuna unità o attraverso un sistema di aria esterna dedicato che convoglierebbe l'aria esterna condizionata direttamente negli ambienti serviti o nella ripresa canale aria di ventilconvettori ad incasso utilizzati per applicazioni canalizzate.
Efficienza del sistema
A causa delle caratteristiche operative uniche dei sistemi VRF, come i compressori a velocità variabile e il riscaldamento e il raffreddamento simultanei realizzati dalle unità di recupero del calore, l'AHRI (Air-Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute) ha sviluppato l'indice di efficienza energetica integrato (IEER) per misurare le prestazioni di raffreddamento a carico parziale delle apparecchiature unitarie e dei sistemi VRF. I sistemi di recupero energetico VRF sono in grado di ottenere un rating IEER fino a 22,1 (basato sul metodo di prova AHR! 1230). L'effettiva efficienza del sistema dipenderà dal livello di recupero energetico che può essere raggiunto.
Costo annuale di manutenzione
Il costo di manutenzione annuale di un sistema VRF può essere molto più elevato rispetto a un sistema HVAC convenzionale, come un sistema a volume d'aria variabile (VAV), a causa della complessità dell'apparecchiatura che comprende un sistema VRF. Non solo l'apparecchiatura stessa è complessa, con i compressori a velocità variabile ei dispositivi di misurazione del refrigerante nei controllori del circuito derivato dei sistemi VRF a recupero di calore, ma lo è anche il sistema di controllo computerizzato.
Ogni produttore dispone di un sistema di controllo proprietario e di un software associato e di un'interfaccia per computer che richiede una formazione specializzata affinché un tecnico diventi esperto nel suo utilizzo in condizioni operative normali e come strumento di risoluzione dei problemi in caso di malfunzionamento dell'apparecchiatura. Ciò richiede un livello di specializzazione che il personale di manutenzione interno della maggior parte dei proprietari di edifici non possiede. Pertanto, quando si verifica un problema con un sistema VRF, il proprietario deve chiamare un appaltatore che dispone di un tecnico dell'assistenza addestrato nell'apparecchiatura e nel sistema di controllo computerizzato del particolare produttore dell'apparecchiatura VRF.
Ciò può comportare un periodo di tempo prolungato tra il momento in cui il proprietario dell'edificio riscontra un problema con il sistema VRF e il momento in cui il problema viene finalmente risolto dall'appaltatore del servizio HV AC. Inoltre, il costo della riparazione dei sistemi VRF può essere elevato a causa del costo delle apparecchiature VRF e dei componenti di controllo computerizzati che potrebbero dover essere sostituiti.
Inoltre, i sistemi VRF funzionano a pressioni del refrigerante elevate, superiori rispetto alle apparecchiature HVAC convenzionali. Di conseguenza, i sistemi VRF sono soggetti a perdite di refrigerante. Quando si verifica una perdita di refrigerante in un sistema VRF, la perdita deve essere prima individuata, il che può essere difficile considerando le lunghe lunghezze delle tubazioni del refrigerante isolate associate ai sistemi VRF. Una volta individuata la perdita, l'intero sistema VRF, che può essere costituito da più di 20 unità fan-coil e da due a quattro unità esterne per sistema, deve spesso essere completamente evacuato da tutto il refrigerante e dall'umidità prima che la perdita possa essere riparata e il sistema può essere ricaricato con refrigerante. Questo processo di evacuazione e ricarica del refrigerante richiede solitamente un minimo di 24 ore.
Pertanto, l'intervallo di tempo tra il momento in cui viene identificata una perdita di refrigerante e il momento in cui la perdita viene riparata e il sistema viene evacuato e ricaricato con refrigerante può essere di diversi giorni. Nel frattempo l'impianto VRF, se ha perso tutta la sua carica di refrigerante, è completamente incapace di fornire riscaldamento o raffrescamento agli ambienti serviti. Anche il costo per ricaricare completamente un sistema VRF esteso che ha perso tutta la sua carica di refrigerante può essere piuttosto elevato a causa della quantità di refrigerante richiesta.
W. Larsen Angel (HVAC Design Sourcebook)
