VRF-системы, возможности и особенности

Системы с переменным потоком хладагента (VRF) набирают все большую популярность и используются как усовершенствованная версия мульти-сплит-систем, обеспечивающая одновременный нагрев и охлаждение, а также возможности рекуперации тепла.

Современные системы VRF обеспечивают некоторые важные преимущества, такие как зонирование, индивидуальный контроль температуры, минимизация воздуховодов, исключение необходимости во вторичных жидкостях (распределение охлажденной или горячей воды) и связанные с этим затраты. Эта полностью электрическая технология состоит из одного наружного конденсаторного блока, нескольких внутренних блоков, обслуживающих различные зоны, трубопровода хладагента с переключателями ответвлений и соответствующих элементов управления.

В системах VRF в качестве теплоносителя и рабочей жидкости используется хладагент R-410A, что обеспечивает очень высокий коэффициент энергоэффективности (EER) от 15 до 20 и интегрированный коэффициент энергоэффективности (IEER) от 17 до 25. На 20 % эффективнее обычных систем ОВКВ благодаря работе с частичной нагрузкой, модуляции скорости, возможностям зонирования и технологии рекуперации тепла.

В последние годы технология газовых тепловых насосов все чаще используется в определенных приложениях, где коммунальные предприятия, работающие на природном газе, предлагают льготы. В результате, системы VRF могут дать большое количество баллов для получения сертификата LEED Совета по экологическому строительству США.

Работа VRF-системы

Системы VRF являются нетрадиционными системами HVAC по сравнению с обычными канальными системами, обеспечивающими циркуляцию воздуха или охлажденной воды по всему зданию. Термин VRF указывает на способность системы изменять и контролировать поток хладагента через несколько змеевиков испарителя для обеспечения индивидуального контроля температуры в различных зонах механического комфорта.

Используя прямое расширение (DX) как часть основного холодильного цикла, системы VRF передают тепло из помещения непосредственно в змеевики испарителя, расположенные в кондиционируемом помещении. Теплоносителем в данном случае является хладагент, обеспечивающий нагрев и охлаждение различных зон с меньшими затратами энергии по сравнению с воздухом или водой.

Системы VRF действуют как мульти-сплит-системы, соединяя несколько внутренних блоков с одним централизованным наружным блоком конденсации, обеспечивая одновременный нагрев, охлаждение и рекуперацию тепла в различных зонах следующим образом:

• Система теплового насоса VRF обеспечивает нагрев и охлаждение всех внутренних блоков в определенное время (см. рис. 1).
• Система VRF обеспечивает неодновременное охлаждение и обогрев в любое время.
• Системы рекуперации тепла обеспечивают одновременное охлаждение и обогрев, а также рекуперацию тепла, передавая энергию из зон охлаждения в зоны обогрева здания.

Все вышеперечисленные функции реализованы с помощью технологии VRF с использованием:

• Инверторные компрессоры с регулируемой скоростью и производительностью
• Наружные вентиляторы с частотно-регулируемыми двигателями
• Внутренние блоки с двигателями с электронной коммутацией (ECM).

Типы систем

Существует два различных типа систем VRF:

С воздушным охлаждением, где несколько компрессоров подключены к контуру трубопровода хладагента. Особое внимание следует уделить выбору оборудования в местах с высокими условиями окружающей среды — температура наружного воздуха выше 95°F. Например, в Лас-Вегасе при температуре окружающей среды 115°F и выше снижение номинальных характеристик оборудования может достигать 30%.

С водяным охлаждением, где несколько компрессоров подключены к контуру источника воды, что позволяет рекуперировать тепло между компрессорными установками.

Различные производители разработали контурные системы трубопроводов хладагента для различных применений, таких как:

Двухтрубные системы, которые обычно используются в системах VRF с тепловым насосом для обеспечения охлаждения или обогрева только в одном и том же режиме работы (см. рис. 2). Регуляторы ответвления применяются в двухтрубных системах для выполнения следующих функций:

• Разделение хладагента на газ и жидкость
• Убедитесь, что зоны в режиме обогрева получают перегретый газ
• Убедитесь, что зоны в режиме охлаждения получают переохлажденную жидкость
• Облегчить отвод тепла из одной зоны и передать его в другую зону.

Трехтрубные системы, которые состоят из нагревательной трубы, охлаждающей трубы и обратной трубы (см. рис. 3). Селекторы отводов используются в трехтрубных системах для выполнения тех же функций, что и в двухтрубных, за исключением сепараторов.

• Селекторы ответвлений не требуют сепараторов, поскольку они подключены к трехтрубной системе: линия жидкого хладагента, линия всасывания хладагента и линия смеси высокого/низкого давления (ВД/НД).
• Селекторы ответвлений выполняют ту же функцию, что и регуляторы ответвлений, направляя перегретый газ в зоны нагрева, а переохлажденную жидкость – в зоны охлаждения. Смесительная труба высокого/низкого давления направляется обратно к наружному конденсаторному блоку.

Система VRF лучше всего подходит для приложений с одновременными потребностями в охлаждении и обогреве в одном и том же режиме работы. Селекторы ответвлений используются в качестве устройств управления, направляющих жидкий хладагент или газообразный хладагент в определенные зоны, требующие охлаждения или обогрева.

В системах рекуперации тепла контроллер ответвления может забирать тепло, рекуперированное из зоны охлаждения, и использовать его для обогрева помещения в режиме обогрева. Таким образом, снижается потребность компрессора в охлаждении или обогреве, что позволяет экономить энергию.

Вентиляция наружного воздуха

Специальные блоки наружного воздуха с рекуперацией энергии используются для подачи приточного вентиляционного воздуха непосредственно в помещение или во внутренний блок.

Стандарт ASHRAE 62.1: Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещении используется для расчета необходимого потока наружного воздуха в каждое помещение.

Для систем VRF требуется гораздо меньше места на потолке, чем для обычных систем, поскольку в них размещаются только трубопроводы хладагента и воздуховоды для наружной вентиляции.

Приложения VRF-системы

Системы тепловых насосов используются в ресторанах, вестибюлях, клубах или религиозных учреждениях, где существует определенный режим работы на охлаждение или обогрев. Все внутренние блоки будут работать либо в режиме охлаждения, либо в режиме обогрева (неодновременно).

Системы тепловых насосов с рекуперацией тепла используются в исторических зданиях, школах, офисных зданиях, домах престарелых, отелях, банках и других коммерческих зданиях, где одновременное охлаждение и обогрев является конструктивным требованием.

К преимуществам VRF-систем относятся:

• Повышенная энергоэффективность и экономия энергии, в среднем от 20% до 30% экономии энергии по сравнению с системами переменного объема воздуха с промежуточным подогревом и системами постоянного объема воздуха с газовым обогревом.
• Очень хорошая производительность при частичной нагрузке благодаря инверторным компрессорам с регулируемой скоростью, регулирующим производительность от 10% до 100%.
• Хороший зональный контроль, обеспечивающий одновременное охлаждение и нагрев с рекуперацией тепла
• Сокращение потерь в воздуховодах и воздуховодах ограничивается системой вентиляции (примерно 20% от обычной системы HVAC).

К недостаткам VRF-систем относятся:

• Необходимость в специальной системе вентиляции для доставки наружного воздуха в различные зоны
• Длинные линии хладагента и большое количество ответвлений могут привести к утечке хладагента.
• Необходимость линий слива конденсата для каждого внутреннего блока VRF
• Для быстрого разогрева может потребоваться использование дополнительного источника тепла.
• Соблюдение максимально допустимого количества хладагента в заданном объеме.

Нормы и стандарты

Системы VRF должны соответствовать стандарту ASHRAE Standard 15 (вместе со стандартом 34): стандарт безопасности для холодильных систем, а также обозначение и классификация хладагентов. Это относится к мощности хладагента и возможной утечке, особенно если система обслуживает небольшие помещения, что может привести к истощению кислорода.

В системах VRF используется хладагент R-410A. Класс безопасности R-410A в стандарте ASHRAE 34 относится к группе A1: нетоксичный и негорючий хладагент с нулевым потенциалом разрушения озонового слоя.

Из-за способности вытеснять кислород, ASHRAE Standard 34-2013 Addendum L установил максимальный предел концентрации хладагента (RCL) в 26 фунтов/1,000 футов 3 объема помещения для жилых помещений.

В соответствии со Стандартом 15 система VRF классифицируется как прямая система/система высокой вероятности, в которой утечка хладагента потенциально может проникнуть в занимаемое помещение.

Требования стандарта ASHRAE Standard 15 должны применяться к каждой конструкции системы VRF на следующих этапах:

• Определить класс занятости номеров.
• Рассчитать объем комнаты
• Определите количество хладагента в системе, включая наружный блок, внутренние блоки и соответствующие трубопроводы.
• Убедитесь, что помещение не слишком маленькое, используя следующую формулу:

Минимально допустимая площадь пола (кв. фут) = общая заправка системы хладагентом (фунты) x 1,000 RCL (фунты/1,000 футов3) x высота потолка (футы)

Комплексный коэффициент энергоэффективности (IEER)

В соответствии со стандартом Института кондиционирования, отопления и охлаждения (AHRI) AHRI 1230: Рейтинг производительности многосплит-системы кондиционирования воздуха с переменным расходом хладагента и оборудования с тепловым насосом, IEER был установлен как мера охлаждения, произведенного для количества энергии, необходимой для его производства, в БТЕ на ватт в час.

IEER рассчитывается как сумма четырех условий частичной нагрузки: IEER = (0.02 x A) + (0.617 x B) + (0.238 x C) + (0.125 x D). Где:

A = EER при 100% полезной мощности в стандартных условиях AHRI (95°F)

B = EER при полезной мощности 75 % при пониженной температуре окружающей среды (81.5 °F)

C = EER при 50% полезной мощности при пониженной температуре окружающей среды (68°F)

D = EER при полезной мощности 25 % при пониженной температуре окружающей среды (65 °F)

Примечание. EER при полной нагрузке (100 % мощности) составляет всего 2 % от общего рейтинга IEER. По мере снижения общей мощности EER системы значительно увеличивается (см. рис. 5).

Сертификация LEED

Системы VRF оказывают значительное влияние на энергопотребление по сравнению с ASHRAE 90.1: Энергетический стандарт для зданий, кроме малоэтажных жилых зданий-2010, базовое здание, обеспечивая высокоэффективную систему ОВКВ и достигая большого количества баллов в кредите «Энергия и атмосфера» 1: Оптимизация энергоэффективности.

Основные преимущества VRF-систем в энергоэффективности обусловлены:

• Работа с частичной нагрузкой и оптимизация энергоэффективности
• Возможности зонирования
• Потенциал рекуперации тепла
• Использование инверторных компрессоров
• Снижение потребления энергии в киловаттах на тонну, что приводит к снижению общего бюджета затрат на энергию.

Обычный блок на крыше с EER 13 имеет входную мощность 0.923 кВт/т.

Система VRF с IEER 17.4 имеет входную мощность 0.689 кВт/т.

Это приведет к тому, что система VRF будет иметь более благоприятные энергетические характеристики и добиться снижения энергопотребления более чем на 20% (или более) по сравнению с базовым зданием ASHRAE.

Алекс Янкович работает инженером-механиком в компании JBA Consulting Engineers.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Что такое VRF-системы и их виды

В последнее время VRF-системы считаются наиболее совершенным типом бесканальных сплит-систем. Эти системы успешно устанавливались в течение нескольких десятилетий. Давайте узнаем больше об этих системах.

Что такое системы VRF (переменный поток хладагента)?

Термин VRF «переменный поток хладагента» означает систему кондиционирования воздуха, состоящую из одного наружного конденсаторного блока и нескольких внутренних блоков. Эти системы могут контролировать количество хладагента, поступающего в различные испарители. Системы VRF работают на нескольких испарителях разной мощности и конфигурации. Кроме того, они подключены к одному конденсаторному блоку.

Системы VRF оснащены некоторыми новейшими атрибутами, такими как компрессоры с регулируемой скоростью, вентиляторы с инверторным приводом и, что не менее важно, одновременный нагрев и охлаждение через внутренние блоки. Основной тип системы VRF использует внешний конденсаторный блок. Он используется для обеспечения как нагрева, так и охлаждения. Кроме того, системы VRF состоят из двух линий хладагента, одна из которых предназначена для подачи, а другая — для возврата. Кроме того, этот хладагент предназначен для прохождения через различные внутренние фанкойлы.

Как правило, системы VRF известны своей энергоэффективностью и высокой отдачей от ваших инвестиций. Можно думать о системах VRF как о крупномасштабной бесканальной системе HVAC, которая способна работать в более высоких диапазонах. Конструкция этих систем также основана на их применении. Выбор систем VRF предоставит вам самое современное решение HVAC для себя.

Интересно, что существует несколько типов систем VRF. Вам не терпится узнать, что они из себя представляют? Здесь мы представляем вам блог о различных типах систем VRF.

Как правило, существует четыре типа систем VRF, таких как 2-трубная система VRF, 3-трубная система VRF, система водяного охлаждения и система с газовым приводом.

Типы систем VRF

Системы тепловых насосов (2-трубная система)

Системы тепловых насосов VRF также известны как 2-трубные системы VRF. Эти системы обеспечивают обогрев и охлаждение всех внутренних блоков через трубы хладагента, но их недостаточно для одновременного обогрева и охлаждения. Здесь внутренние блоки работают как испарители при работе в режиме охлаждения. И наоборот, внутренние блоки работают как конденсаторы при работе в режиме обогрева.

2-трубная система VRF может обеспечить одновременный нагрев и охлаждение только при наличии ответвительного контроллера. Этот ответвительный контроллер размещается между конденсатором и сетью медных ответвлений, которые обеспечивают подачу хладагента к внутренним фанкойлам. Контроллер филиала следует выбирать только тогда, когда есть возможность расширения в ближайшем будущем.

Двухтрубная система VRF обеспечивает охлаждение участков, которые в этом нуждаются, путем подачи хладагента по трубам хладагента в жидкой форме. Напротив, области, требующие обогрева, снабжаются хладагентом через трубы хладагента в газообразной форме.

Кроме того, извлекаемое тепло из охлаждаемых зон затем направляется через соединения рефнета к нагретым областям. Здесь конденсатор работает на обеспечение разницы мощности, что крайне важно для поддержания баланса нагрева и охлаждения.

Системы рекуперации тепла (3-трубная система)

Системы рекуперации тепла VRF имеют функцию обеспечения одновременного нагрева и охлаждения. Избыточное тепло, которое может быть потрачено впустую в традиционных системах с тепловым насосом, используется в этих системах. Трехтрубная система VRF работает на трех линиях, подключенных к конденсаторному блоку.

Эти три линии состоят из: одной для охлаждения, одной для обогрева и последней линии для возврата. Здесь каждый из внутренних блоков разводится с помощью 3-х труб с использованием коробки соленоидов, обогащенной набором клапанов.

Трехтрубная система VRF работает по следующим принципам:

В системах рекуперации тепла VRF не используются ответвительные контроллеры для подачи жидкого или газообразного хладагента по трубопроводу хладагента VRF, поскольку эта функция уже присутствует в наружном блоке конденсатора.

Здесь три линии подключены к каждому внутреннему фанкойлу, и, кроме того, каждый из блоков имеет селектор ответвления, который работает на отклонение подачи в зависимости от конкретных режимов работы — либо на обогрев, либо на охлаждение.

Независимо от режима работы, обратка одинакова для каждого фанкойла.

Системы водяного охлаждения

Одними из наиболее часто используемых систем VRF являются системы с воздушным охлаждением. В этих системах используются блочные наружные конденсаторные блоки через медные ответвления, которые соединяются с несколькими внутренними блоками.

Системы водяного охлаждения работают как агрегаты с воздушным охлаждением. В этих системах используется пластинчатый теплообменник, который в результате передает энергию в водяной контур вместо встроенного теплообменника с воздушным охлаждением.

Эти системы присоединяются к градирне или сухому охладителю, который передает тепло или энергию в атмосферу. Благодаря такой работе системы водяного охлаждения можно размещать внутри помещений на небольших площадях без какой-либо нагрузки на вертикальные стояки. Они также идеально подходят в соответствии с экологическими потребностями.

Газовые системы

Из-за нехватки электроэнергии были внедрены газовые системы. Эти системы обогащены двигателями с газовым приводом, которые работают на природном газе или на газе Calor. Эти системы способны обеспечить до 90 кВт отопления и охлаждения с использованием одной фазы.

Интересно, что они являются однофазными агрегатами и также обладают рядом преимуществ, таких как выработка электроэнергии, выработка горячей воды и, что не менее важно, подача тепла в периоды оттаивания.

Подводя итог

Мы надеемся, что этот блог о типах систем VRF даст вам представление о том, какая из этих систем подойдет для вашего дома или рабочего места. Каждая из этих систем уникальна по-своему, но только вы должны решить, какая из них лучше всего соответствует вашим потребностям. Если вы все еще в замешательстве, вы также можете обратиться к ближайшему дилеру системы VRF и выбрать тот, который вам нужен.

Не хватает ли какой-то точки? Если да, не стесняйтесь поделиться в комментариях. Также делитесь своими отзывами и предложениями в комментариях.

Основные мифы и факты, касающиеся систем VRF

Люди, работающие подрядчиками по ОВиК в профессиональных торговых отраслях, наверняка слышали о системах VRF. Но не знаю об этих работающих системах и их преимуществах. Системы VRF использовались в нескольких странах в течение последних 40 лет. Термин VRF относится к переменному потоку хладагента; это было еще в 2000 году, когда эти системы были представлены в Соединенных Штатах. Системы VRF были широко известны своей энергоэффективностью и быстрой окупаемостью инвестиций во многих приложениях. Поскольку систем VRF не так много, с ними связано несколько мифов. Настало время правильно изложить факты о системах VRF.

Если вы строитель или подрядчик HVAC, то вам следует выбрать систему VRF. Эта технология позволит подрядчикам по ОВКВ предоставить подходящее и конкретное решение для ОВКВ своим клиентам. Перед фактической установкой этих систем важно знать, что такое VRF-системы, как они работают, а также, что не менее важно, мифы и факты, связанные с ними. Эти моменты помогут понять, как VRF-системы могут быть полезны вашим клиентам.

Что такое VRF (переменный расход хладагента)?

Термин VRF (переменный поток хладагента) относится к системе кондиционирования воздуха, состоящей из нескольких внутренних блоков и наружного конденсаторного блока. Системы VRF имеют возможность контролировать количество хладагента, подаваемого на несколько внутренних блоков. Для этого используется несколько испарителей с различной мощностью и конфигурацией. Внутренние блоки систем VRF подключены к одному конденсаторному блоку, что также помогает в обеспечении зонального управления.

Далее, говоря о системах VRF, они полностью аналогичны бесканальным мини-сплитам. Системы VRF работают аналогично мини-сплитам без воздуховодов, изменяя мощность хладагента в направлении внутренних блоков. Единственная разница между этими двумя системами заключается в том, что системы VRF оснащены более продвинутым функционалом управления, а также обеспечивают одновременный нагрев и охлаждение. Есть несколько других особенностей системы VRF, как показано ниже:

Уникальные особенности системы VRF (переменный расход хладагента)

Точное зонирование

На рынке доступно несколько типов контроллеров VRF. Эти контроллеры VRF имеют центральный контроллер, предназначенный для мониторинга, планирования и управления работой до 50 внутренних блоков. Кроме того, несколько доступных центральных контроллеров способны совместно вмешиваться в систему управления зданием. Это может быть большим подспорьем в больших объектах для контроля и зонирования.

Инверторные компрессоры

Системы VRF имеют один или несколько компрессоров на наружном блоке. Эти блоки основаны на инверторе, что позволяет изменять скорость в соответствии с потребностями в нагреве и охлаждении помещения.

Повышенная производительность

Возможности дизайна и производительности системы VRF различаются в зависимости от ее применения. Благодаря своей гибкой конструкции системы VRF могут выдерживать высокие нагрузки по отоплению и охлаждению огромных зданий.

Мифы, окружающие VRF-системы

Системы VRF обеспечивают такую ​​же эффективность, как и другие системы HVAC.

Системы VRF обеспечивают почти на 30% большую энергоэффективность по сравнению с традиционными системами HVAC. Причина такой энергоэффективности кроется в компрессорах с инверторным питанием. Эти компрессоры подходят для точного удовлетворения потребностей в нагреве и охлаждении, а также снижают потребление энергии.

Системы VRF большие

Напротив, системы VRF совершенно компактны и управляемы по сравнению с обычными системами HVAC. Он идеально подходит для помещений с ограниченным пространством.

Системы VRF ограничены коммерческим использованием

Благодаря расширенным возможностям управления и однофазным электрическим конфигурациям системы VRF могут быть интегрированы в несколько продуктов HVAC. Это может быть чрезвычайно полезно для удовлетворения потребностей малых и больших зданий, домов на одну семью.

Факты о системах VRF

Системы VRF работают одновременно

Системы VRF способны одновременно обеспечивать как отопление, так и охлаждение с тепловым насосом и системами рекуперации тепла. В тех случаях, когда вам необходимо одновременное отопление и охлаждение, лучше выбрать VRF с рекуперацией тепла.

Системы VRF бесшумны

По сравнению с громкими шумами традиционных систем HVAC при включении и выключении, системы VRF работают на более низких децибелах. При этом практически не слышно шума как внутри, так и снаружи квартиры.

Качественный воздух в помещении

Вместо циркуляции самого воздуха системы VRF передают тепло между зонами. При этом практически отсутствует риск профессионального заболевания или распространения аллергенов, переносимых по воздуху.

Простой процесс установки

Системы VRF просты в установке, поскольку они меньше по размеру. Кроме того, эти системы довольно легкие по сравнению с другими системами HVAC. Даже не нужен какой-либо воздуховод, что упрощает его установку. Всегда выбирайте квалифицированного специалиста для безопасного выполнения работы.

Подводя итог

Системы VRF завоевывают мир кондиционеров благодаря своей энергоэффективности. Что ж, эти мифы и факты стали откровением о системах VRF. Теперь вам будет легче принять решение о покупке вашего следующего кондиционера.

Мы надеемся, что этот блог о главных мифах и фактах, касающихся систем VRF, рассеял все ваши сомнения относительно систем VRF. Если у вас есть какие-либо отзывы или предложения, не стесняйтесь поделиться ими в разделе комментариев.