Os sistemas de fluxo variável de refrigerante (VRF) são relativamente novos na indústria de HVAC. Eles ganharam popularidade nos últimos 10 anos e encontram sua melhor aplicação onde há necessidade de múltiplas zonas de controle de temperatura, cargas simultâneas de aquecimento e resfriamento atendidas pelo mesmo sistema VRF e espaço restrito no teto para tubulação e dutos.
Configurações do sistema
Os sistemas VRF utilizam refrigerante como fluido de trabalho e podem fornecer resfriamento apenas para várias unidades ventiloconvectoras internas conectadas a uma única unidade de condensação, resfriando ou aquecendo várias unidades ventiloconvectoras internas conectadas a uma única unidade de bomba de calor, ou resfriando e aquecimento simultâneo a várias unidades ventilo-convectoras interiores ligadas a uma única unidade de recuperação de calor.
As unidades de condensação, as unidades de bomba de calor e as unidades de recuperação de calor podem ser resfriadas a ar ou a água. As unidades ventilo-convectoras interiores estão disponíveis como cassetes embutidas no tecto, unidades ventilo-convectores ocultas para aplicações em condutas, unidades salientes na parede e no tecto e unidades de chão (armário). Para que uma única unidade condensadora, unidade de bomba de calor ou unidade de recuperação de calor sirva a várias unidades ventilo-convectoras, é necessário que o(s) compressor(es) funcione(m) a velocidades variáveis; assim, fornecendo um fluxo variável de refrigerante para as unidades fan-coil com base na carga.
Para unidades de condensação refrigeradas a ar e unidades de bomba de calor, os motores dos ventiladores do condensador de velocidade variável são utilizados para combinar a capacidade de resfriamento ou aquecimento da(s) unidade(s) externa(s) com a carga líquida de resfriamento ou aquecimento das unidades ventiloconvectoras internas. No caso de unidades de recuperação de calor, um controlador de circuito de ramificação é conectado entre as unidades ventilo-convectoras interiores e a unidade de recuperação de calor, o que permite que algumas unidades ventilo-convectoras funcionem no modo de arrefecimento enquanto outras unidades ventilo-convectoras funcionam no modo de aquecimento .
Aplicação de Sistemas de Recuperação de Calor
Os sistemas de recuperação de calor são particularmente eficientes energeticamente quando a área servida tem cargas simultâneas de aquecimento e resfriamento, como no caso de um escritório com grande área útil. Neste caso, o aquecimento e o resfriamento simultâneos ocorrem durante o inverno quando as zonas internas, que requerem resfriamento o ano todo, trocam o calor que rejeitam para as zonas perimetrais que têm uma carga de aquecimento no inverno. Essa troca de energia ocorre quando a energia é absorvida pelo refrigerante das unidades que fornecem refrigeração e é redirecionada pelo refrigerante para as unidades que estão no modo de aquecimento.
Capacidades
Múltiplas unidades ventiloconvectoras interiores controladas por um único sensor de temperatura ambiente podem ser necessárias para espaços maiores para atender à carga de resfriamento e aquecimento do espaço. Além disso, onde a carga de resfriamento das unidades fan-coil excede a capacidade máxima de aproximadamente 25 toneladas de uma única unidade externa, duas ou três unidades externas podem ser conectadas por meio do uso de um kit de junção.
Ventilação de ar externo
Para a maioria das aplicações, a ventilação do ar externo é necessária, além do aquecimento e resfriamento fornecidos pelas unidades ventilo-convectoras internas. Isso pode ser feito fornecendo ventilação de ar externo diretamente às unidades ventilo-convectoras por meio de uma pequena conexão de duto de ar externo em cada unidade ou por meio de um sistema de ar externo dedicado que forneceria ar externo condicionado diretamente aos espaços servidos ou ao retorno duto de ar de unidades ventiloconvectoras ocultas usadas para aplicações em dutos.
Eficiência do Sistema
Devido às características operacionais exclusivas dos sistemas VRF, como compressores de velocidade variável e aquecimento e resfriamento simultâneos realizados por unidades de recuperação de calor, o Instituto de Ar Condicionado, Aquecimento e Refrigeração (AHRI) desenvolveu o índice integrado de eficiência energética (IEER) para medir o desempenho de resfriamento de carga parcial de equipamentos unitários e sistemas VRF. Os sistemas de recuperação de energia VRF são capazes de obter uma classificação IEER de até 22,1 (com base no método de teste AHR! 1230). A eficiência real do sistema dependerá do nível de recuperação de energia que pode ser alcançado.
Custo de manutenção anual
O custo anual de manutenção de um sistema VRF pode ser muito maior do que um sistema HVAC convencional, como um sistema de volume de ar variável (VAV), devido à complexidade dos equipamentos que compõem um sistema VRF. O equipamento em si não é apenas complexo, com os compressores de velocidade variável e dispositivos de medição de refrigerante nos controladores do circuito de ramificação dos sistemas VRF do tipo recuperação de calor, mas também o sistema de controle computadorizado.
Cada fabricante possui um sistema de controle proprietário e software associado e interface de computador que requer treinamento especializado para que um técnico se torne proficiente em seu uso em condições normais de operação e como uma ferramenta de solução de problemas quando o equipamento apresentar defeito. Isso requer um nível de especialização que a equipe interna de manutenção da maioria dos proprietários de edifícios não possui. Portanto, quando ocorre um problema com um sistema VRF, o proprietário deve chamar um empreiteiro que tenha um técnico de serviço treinado no equipamento e no sistema de controle computadorizado do fabricante do equipamento VRF específico.
Isso pode resultar em um período de tempo prolongado entre o momento em que o proprietário do edifício enfrenta um problema com o sistema VRF e o momento em que o problema é finalmente resolvido pelo prestador de serviços HV AC. Além disso, o custo de reparo de sistemas VRF pode ser alto devido ao custo do equipamento VRF e componentes de controle computadorizados que podem precisar ser substituídos.
Além disso, os sistemas VRF operam em pressões de refrigerante elevadas, mais altas que os equipamentos HVAC convencionais. Como resultado, os sistemas VRF são propensos a vazamentos de refrigerante. Quando ocorre um vazamento de refrigerante em um sistema VRF, o vazamento deve primeiro ser localizado, o que pode ser difícil considerando os extensos comprimentos de tubulação de refrigerante isolada associada aos sistemas VRF. Uma vez localizado o vazamento, todo o sistema VRF, que pode consistir em mais de 20 unidades fan-coil e duas a quatro unidades externas por sistema, deve ser totalmente evacuado de todo o refrigerante e umidade antes que o vazamento possa ser reparado e o sistema pode ser recarregado com refrigerante. Este processo de evacuação e recarga de refrigerante geralmente leva no mínimo 24 horas.
Portanto, o intervalo de tempo entre o momento em que um vazamento de refrigerante é identificado e o vazamento é reparado e o sistema é evacuado e recarregado com refrigerante pode ser de vários dias. Enquanto isso, o sistema VRF, caso tenha perdido toda a carga de refrigerante, fica totalmente impossibilitado de fornecer aquecimento ou resfriamento aos espaços atendidos. O custo para recarregar totalmente um sistema VRF extenso que perdeu toda a carga de refrigerante também pode ser bastante alto devido à quantidade de refrigerante necessária.
W. Larsen Angel (Guia de design HVAC)
