Değişken soğutucu akışı (VRF) sistemleri, talebe göre iç ünitelere giden soğutucu akışını değiştirir. Bir bina boyunca yer alan fan coil ünitelerine sağlanan soğutucu miktarının kontrol edilebilmesi, VRF teknolojisini değişen yüklere sahip uygulamalar veya bölgelere ayırmanın gerekli olduğu yerler için ideal hale getirir.
VRF sistemleri, eş zamanlı ısıtma ve soğutmanın gerekli olduğu uygulamalar için ısı pompası sistemleri veya ısı geri kazanım sistemleri olarak mevcuttur. Üstün konfor sağlamanın yanı sıra, VRF sistemleri tasarım esnekliği, enerji tasarrufu ve uygun maliyetli kurulum sunar.
VRF TEKNOLOJİSİ
Bir VRF sisteminde, birden fazla iç fan coil ünitesi bir dış üniteye bağlanabilir. Dış ünite, inverter tahrikli bir veya daha fazla kompresöre sahiptir, bu nedenle kompresöre giden güç kaynağının frekansı değiştirilerek hızları değiştirilebilir. Kompresör hızı değiştikçe, kompresör tarafından iletilen soğutucu miktarı da değişir.
Her bir iç fan coil ünitesi, iç ünitenin kendisi veya dış ünite tarafından kontrol edilen kendi ölçüm cihazına sahiptir. Her bir iç ünite, dış üniteye bir talep gönderirken, dış ünite, her bir iç ünitenin bireysel gereksinimlerini karşılamak için gereken soğutucu miktarını sağlar (yukarıdaki Şekil).
Bu özellikler, VRF sistemini kullanım veya bina yönüne dayalı kısmi yük gereksinimleri olan tüm uygulamalar ve bölgeleme gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir.
VRF SİSTEMİNİN AVANTAJLARI
Kontrol Rahatlık Demektir
Konforu sağlamanın anahtarı, oda sıcaklığında dalgalanmalar olmaksızın gerektiği zaman ve yerde ısıtma veya soğutma sağlamaktır.
Geleneksel sistemlerde, kompresör ya açık ya da kapalıdır, bu nedenle ayrı kontrollere sahip alanlarda bile kompresör termostat ayarını korumak için durup yeniden başladığında oda sıcaklığında dalgalanmalar görülür (Şek. aşağıdaki).
Bir VRF sisteminde, kompresörün hızı değiştirilebildiğinden, kompresör açılıp kapanmaz, daha uzun süreler boyunca sürekli olarak çalışır (aşağıdaki Şekil). Gerekli soğutucu akışı iç fan coil'e sağlanır ve ayar noktasına ulaşıldığında, soğutucu akışı oda sıcaklığını dalgalanma olmadan düzgün bir şekilde korumak için ayarlanır.
Farklı ayar noktalarına sahip olmanın yanı sıra, iç ünite fan hızları ve panjur konumları, alanda ek konfor sağlamak için değiştirilebilir.
Tasarım Esnekliği
Bir VRF sisteminin en önemli avantajlarından biri, sunulan ürün çeşitliliğinin sağladığı esnekliktir. Herhangi bir uygulamaya uyacak şekilde çok sayıda fan coil tipi ve boyutu mevcuttur.
Aşağıdaki şekil, aynı bina içinde 15 farklı alanın farklı kullanımları için konforlu koşullar yaratmak üzere dış üniteleri, 4 yollu kaset tipi fan coilleri ve yüksek duvar tipi fan coilleri birleştiren bir VRF sistemi için örnek bir bölgeleme yerleşimini göstermektedir.
Bir VRF sistemi seçerken, tüm sistemlerin aynı borulama özelliklerine sahip olmadığını unutmayın. Genişletilmiş borulama yetenekleri sunan sistemler, VRF teknolojisinin sağladığı uygulama esnekliğini en üst düzeye çıkaracaktır. Borulama özelliklerini incelerken dikkate alınması gereken önemli noktalar şunlardır:
- 1) tek bir sistemdeki en yüksek ve en alçak iç üniteler arasında izin verilen maksimum yükseklik farkı ve
- 2) dış üniteden sistemdeki en uzak fan coil'e kadar izin verilen mesafe
Uygun Maliyetli Kurulum
Uygulamaya bağlı olarak, bir VRF sisteminin kurulumu, kanal veya büyük boru boyutları ve soğutulmuş su sistemlerinde pompalar ve kazanlar gerektiren geleneksel sistemlere uygun maliyetli bir alternatif olabilir.
Dış üniteler hafiftir ve az yer kaplar. Bu, bir servis asansörüne sığacakları anlamına gelir, bu nedenle bir çatı kurulumuna kaldırmak için vinç gerekmez. Bazı durumlarda, hafif ünite çatıda ilave destek yapısının gerekli olmadığı anlamına geldiğinden, toplam inşaat maliyetinden tasarruf sağlanabilir.
Enerji tasarrufu
Tüm VRF sistemleri, kompresör hızını değiştirerek ve sistem çıkışını yüke mümkün olduğunca yakın ayarlayarak enerji tasarrufu sağlar. Ayrıca VRF sistemleri, şartlandırılmış havayı kanallardan geçiren sistemlerle aynı enerji kayıplarını yaşamaz.
Ancak, mevcut dış ünitelerdeki tasarım farklılıkları elde edilen verimlilik seviyesini etkileyecektir.
VRF SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI
Günümüzde piyasada bulunan VRF sistemleri, kompresör sayısına ve tipine göre farklılık göstermektedir.
Burada karşılaştırılacak olan 3 tip birim şunlardır:
- Tek Değişken Hızlı Kompresör
- Değişken Hızlı Kompresör + Sabit Hızlı Kompresör
- Çoklu Değişken Hızlı Kompresörler
Tek Değişken Hızlı Kompresör
Tek, yüksek kapasiteli scroll kompresörlü bu sistemde, aynı kompresör talep olduğunda çalışır ve çalışır ve kompresörün arızalanması durumunda yedeklilik mevcut değildir.
Değişken Hızlı Kompresör ve Sabit Hızlı Kompresör
Bu iki kompresörlü sistemde, invertör tahrikli kompresör her zaman başlar ve maksimum kapasitesine ulaşana kadar yükselir; bu sırada sabit hızlı kompresör başlar ve invertör tahrikli kompresör yavaşlar. Bu sistem yedekleme yeteneği sağlar.
Çoklu Değişken Hızlı Kompresörler
Aşağıda Şekil'de gösterildiği gibi birden çok invertör tahrikli ikiz rotary scroll kompresöre sahip dış üniteler, bir VRF sistemiyle elde edilebilecek en eksiksiz avantajlar setini sunar.
3 invertör tahrikli kompresörlü sistem ayrıca daha fazla yedekleme yeteneği sağlar. Kompresörlerden biri arızalanırsa, sistem orijinal kapasitesinin %67'sinde çalışmaya devam edecek ve arızalı kompresör değiştirilene kadar şartlandırılmış mahaldeki konfor korunacaktır.
Kompresörlerin çalıştırma sırası döndürülerek çalışma süreleri eşitlenir ve böylece tek bir kompresörün aşırı çalışması en aza indirilir.
Çoklu invertör tahrikli kompresörler, ünitenin sıcak gaz bypass kullanmaya gerek kalmadan daha iyi kısmi yük performansı sağlamasına olanak tanır. Düşük yük koşulları altında sistem, şartlandırılmış mahalde yükü karşılamak ve konforu korumak için gerekli kapasiteye ulaşmak için gerekli olan hızda yalnızca çok sayıda kompresör çalıştırma avantajına sahiptir.
Aşağıdaki şekil, klima yüklerinde değişiklikler meydana geldikçe dış ünitelerin çalışma durumunu karşılaştırır. Çoklu invertör tahrikli kompresörlerle, mahaldeki yük ile kompresör çıkışı arasında daha iyi bir uyum sağlanabilir; sistem ekstra kapasite oluşturarak enerji israf etmez ve aynı zamanda oda sıcaklığındaki dalgalanmaları ortadan kaldırarak daha fazla konfor sağlar.
İkiz Döner Kompresör ve Scroll Kompresör
Yukarıda belirtildiği gibi, VRF dış ünitelerde kullanılan iki kompresör tipi (aşağıdaki Şekil) farklı verimlilik seviyeleri sağlar.
Aşağıdaki şekil, ikiz rotary kompresörün verimliliği ile scroll kompresörün verimini karşılaştırmaktadır. Noktalı çizgi, düşük ve yüksek hızlarda düşük verimliliğe sahip olan scroll kompresörü temsil eder. Bunun aksine, tüm hızlarda mükemmel verime sahip ikiz döner kompresörü temsil eden kesintisiz çizgidir.
Tipik bir döner kompresörün tasarım özellikleri, kompresörden soğutma sistemine daha az yağ pompalanmasını gerektirerek tipik scroll kompresöre göre bir avantaj yaratır. Soğutucu akışkan sisteminde hareket eden yağ miktarının azaltılması, ikiz döner kompresör sisteminin verimliliğine katkıda bulunur. Döner kompresör tarafından sirküle edilen yağın çoğu, sistemin dış ünitesine daha da izole edilebilir.
Bu, bir bölge karşılandığında, ölçüm cihazının tamamen kapatılabileceği, kaydırmalı kompresör sistemlerinin gerektirdiği şekilde yağ dönüşünü kolaylaştırmak için kısmen açık bırakılamayacağı anlamına gelir. Ölçüm cihazının kapatılması, soğutucu akışkanın ünite içinde dolaşmasını engeller ve mahallin aşırı soğumasını veya aşırı ısınmasını önler. Sonuç, daha fazla konfor ve daha yüksek verimliliktir.
TASARIM HUSUSLARI
Uzay Düzeni
Bir VRF sisteminin tasarımı, alan düzenini anlamakla başlar. Binanın yönelimi ve en yüksek yüklerin meydana geldiği mevsimler dikkate alınmalıdır. Yük tipi (ısıtma veya soğutma) ve yüklerin bölgelere dağılımı, alanın kullanım amacına bağlı olacaktır. Buna karşılık, bu faktörler ısı pompası sisteminin mi yoksa ısı geri kazanım sisteminin mi en verimli seçim olacağını belirleyecektir.
Aşağıdaki şekil, ısıtma veya soğutma gerektiren olarak belirtilen bölgeler ve gösterilen iç ünitelerin boyutuna ve tipine yansıyan yük ile tipik bir alan yerleşimini göstermektedir.
Sistem Tipi – Isı Geri Kazanım mı yoksa Isı Pompası mı?
Isı pompası ve ısı geri kazanım sistemlerinin her ikisi de ısıtma ve soğutma sağlar. Bir ısı pompası sistemi, ihtiyaca göre ısıtma veya soğutma sağlar.
Eşzamanlı ısıtma ve soğutma gerektiğinde bir ısı geri kazanım sistemi idealdir. En yüksek verim, ısıtma ve soğutma yükleri eşit olduğunda, aşağıdaki Şekil'de gösterildiği gibi, soğutucu kullanılarak bir bölgeden diğerine aktarılabilecek enerji miktarını maksimize ederek gerçekleştirilecektir.
Aşağıdaki şekil, 6 bölgeli bir bina yerleşimini göstermektedir. Bu binanın tasarım gereksinimlerini karşılamanın bir yolu, aşağıda gösterildiği gibi 3 ısı pompası sistemi kurmaktır:
Sistem 1 – Isıtma ve soğutma gereksinimleri için benzer profillere sahip A, C ve D bölgeleri
Sistem 2 – Isıtma ve soğutma gereksinimleri için benzer profillere sahip olan E ve F bölgeleri
Sistem 3 – Yalnızca soğutma gerektiren B Bölgesi
Alternatif olarak, daha büyük bir ısı geri kazanım sistemi kurulabilir.
En iyi tasarım seçimini belirlemek için, iki seçeneğin bir verimlilik analizi ve maliyet karşılaştırması yapılmalıdır. Ayrıca, sistemdeki soğutucu miktarının ASHRAE 15'in gerekliliklerini karşılama konusunda etkileri olduğundan, daha büyük sistem içinde dolaşan daha fazla miktarda soğutucu akışkanın sonucu da dikkate alınmalıdır.
Birimlerin Boyutu
Sistemin tasarımı üzerindeki etki için seçilen birimlerin boyutu dikkate alınmalıdır; daha küçük üniteler bölgelere ayırma esnekliği sağlayacak ve sistem başına daha az boru ve daha az soğutucu gerektirecektir.
Boru Konfigürasyonu
Mevcut boru seçeneklerinin esnekliği dikkate alınmalıdır. Y şeklindeki bağlantıları ve başlıkları birleştirmek için daha fazla seçenek sunan bir sistem, kullanılan boru ve soğutucu miktarını en aza indirerek işin toplam maliyetini azaltabilir.
ÇÖZÜM
Bir VRF sistemi, esnek kurulum ve enerji tasarruflu soğutma ve ısıtma konforu sunar ve bölgeleme veya kısmi yük çalışmasının gerekli olduğu uygulamalar için geleneksel sistemlere bir alternatif olarak düşünülmelidir.
Carrier Corporation Syracuse, New York
