سیستم vrf چیست؟ در چه مکان‌ هایی نصب می‌شود؟ مزایا و معایب

سیستم VRF (Variable Refrigerant Flow) یا جریان مبرد متغیر، یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های تهویه مطبوع است که برای سرمایش و گرمایش فضاهای مختلف به کار می‌رود. این سیستم شامل یک واحد خارجی (کندانسینگ یونیت) و چندین واحد داخلی (هوارسان) می‌باشد. قابلیت تنظیم مقدار مبرد جریان یافته به هر واحد داخلی بر اساس نیاز، موجب افزایش کارایی و کاهش مصرف انرژی می‌شود. سیستم‌های VRF به ویژه برای مکان‌هایی که نیاز به کنترل دقیق دما دارند، مانند بیمارستان‌ها، بانک‌ها و ساختمان‌های تجاری بزرگ، بسیار مناسب هستند. در این مقاله، به بررسی جامع این سیستم خواهیم پرداخت تا مشتریان عزیز پیش از خرید، با ساختار، اجزا، مزایا و معایب و همچنین عملکرد آن آشنا شوند.

ساختار سیستم VRF

این سیستم شامل یک واحد خارجی (کندانسینگ یونیت) است که از کمپرسور و کندانسور تشکیل شده و در فضای باز خارج از ساختمان نصب می‌شود. همچنین، چندین واحد داخلی (هوارسان) در نقاط مختلف داخل ساختمان قرار می‌گیرند. یونیت‌های داخلی سیستم VRF به طور کلی مشابه فن کویل‌ها هستند، با این تفاوت که به جای آب، مبرد در لوله‌های کویل جریان دارد.

نحوه عملکرد سیستم  VRF

در این سیستم، مایع مبرد که از چگالش در واحد خارجی به دست می‌آید، به انشعاب‌های مختلف تقسیم شده و به واحدهای داخلی منتقل می‌شود. بعد از عبور از شیر انبساط، مبرد به کویل سرمایشی DX وارد می‌شود. در این حین، هوای ورودی به واحد داخلی (هوای اتاق) از روی کویل عبور کرده و پس از کاهش دما، به داخل اتاق دمیده می‌شود. به این ترتیب، سیستم VRF نیز از سیکل تبرید تراکمی بخار (کارنو) بهره می‌برد.

در فناوری VRF، بواسطه استفاده از کمپرسورهای دیجیتالی یا کمپرسورهای اسکرال اینورتردار، نرخ جریان مبرد ورودی به کویل یونیت های داخلی، می تواند متغیر باشد. بدین ترتیب با تغییر نرخ جریان مبرد، به راحتی امکان کنترل دمای هر محیط، به طور جداگانه فراهم می‌شود.

سیستم VRF در حالت گرمایش

از دیگر ویژگی های این دستگاه استفاده به طور همزمان از سیستم سرمایشی و گرمایشی است و در بخش بعدی این موضوع را بیشتر مورد بررسی قرار می‌دهیم. تأمین هوای گرم مطلوب و مورد نیاز ساختمان، در سیستم VRF به دو روش زیر مقدور می باشد:

1- سیستم VRF دو لوله ای – هیت پمپ (Heat Pump)

در این روش که به سیستم دو لوله‌ای شناخته می‌شود، امکان گرمایش و سرمایش تمامی زون‌ها فراهم است، اما این دو فرآیند به طور همزمان امکان‌پذیر نیست. در فصل گرما و در زمان سرمایش، کویل‌های یونیت‌های داخلی با دریافت مایع مبرد از شیر انبساط، به عنوان اواپراتور عمل می‌کنند. در فصل سرما و در زمان گرمایش، این کویل‌ها با دریافت بخار داغ خروجی از کمپرسور، به عنوان کندانسور فعالیت می‌نمایند.

2- سیستم VRF سه لوله ای – بازیابی حرارت (Heat Recovery)

در این روش که به سیستم سه لوله‌ای معروف است، امکان گرمایش و سرمایش تمامی زون‌ها به صورت همزمان فراهم می‌شود. هر یونیت داخلی به کمک یک جعبه برقی مجهز به مجموعه‌ای از شیرهای برقی، از سه لوله مجزا شامل خط مایع، مکش و دهش تغذیه می‌شود. به این ترتیب، در یونیت‌های سرمایشی، مسیر رفت خط مایع و برگشت خط مکش باز شده و کویل یونیت به عنوان اواپراتور عمل می‌کند. در یونیت‌های گرمایشی، مسیر رفت خط دهش و برگشت خط مایع فعال شده و کویل یونیت به عنوان کندانسور فعالیت می‌نماید.

علاوه بر این، معمولاً تعدادی مبدل حرارتی اضافی در جعبه‌های توزیع نصب می‌شود تا حرارت بخار داغ خروجی از یونیت‌های سرمایشی به جریان مبردی که به زون‌های نیازمند گرمایش ارسال می‌شود، منتقل گردد. این فرآیند بهینه‌سازی قابل توجهی در مصرف انرژی ایجاد می‌کند.

سیستم VRF سه لوله ای

کاهی اوقات سیستم وی آر اف در ترکیب با سیستم های دیگری مثل سیستم GHP یا EHP قرار می گیرد و کارایی بهتری در بخش گرمایش  این سیستم های ترکیبی به وجود می آورد.

مزایا و معایب سیستم  VRF

برای درک بهتر مزایا و معایب سیستم VRF به عنوان یکی از جدیدترین فناوری‌های HVAC، لازم است ویژگی‌های آن را در مقایسه با سایر سیستم‌های مشابه مانند کولر گازی، داکت اسپلیت، ترکیب مینی‌چیلر و فن‌کویل، و ترکیب چیلر مرکزی و فن‌کویل بررسی کنیم.

مزایای  VRF:

1. در سیستم VRF، به ازای هر اتاق یا فضای مشخص در ساختمان، یک یونیت داخلی جداگانه نصب می‌شود (مانند کولر گازی و فن‌کویل)، که این امکان را فراهم می‌کند تا دما در هر فضا به طور مستقل کنترل شود. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا شرایط دما را بر اساس کاربری و نیازهای ساکنان آن فضا تنظیم نمایند، در حالی که در سیستم‌های مانند داکت اسپلیت چنین قابلیتی وجود ندارد.
2. در نوع سه لوله‌ای سیستم‌های VRF، امکان سرمایش و گرمایش همزمان برای تمامی زون‌ها فراهم است، مشابه عملکرد فن‌کویل‌های چهار لوله‌ای.
3. در مقایسه با کولر گازی و داکت اسپلیت، سیستم VRF به میزان قابل توجهی مصرف برق کمتری دارد.
4. سیستم VRF به دلیل عدم نیاز به یک یونیت خارجی برای هر یونیت داخلی (برخلاف کولر گازی و داکت اسپلیت)، به زیبایی نمای ساختمان لطمه نمی‌زند و فضای کمتری را اشغال می‌کند.

معایب VRF :

1. در سیستم‌های VRF، کمپرسور برای تولید گرمایش استفاده می‌شود، که مشابه کولر گازی و داکت اسپلیت‌هایی است که کویل گرمایش ندارند و این امر به مصرف قابل توجه برق منجر می‌شود. در عوض، سیستم‌های گرمایشی متداول مانند رادیاتور از آب گرم تولید شده با مصرف گاز شهری بهره می‌برند. با توجه به هزینه‌های بالای برق در ایران، استفاده از سیستم‌های VRF در فصل زمستان به صرفه نخواهد بود. به ویژه اینکه به دلیل عملکرد ناکافی سیستم‌های هیت پمپی در زمینه گرمایش، در شهرهای غیر گرمسیری لازم است از سیستم‌های جانبی مانند رادیاتور یا گرمایش از کف نیز استفاده شود.
2. سیستم VRF در ساختمان‌های بسیار مرتفع نمی‌تواند به طور مؤثر عمل کند. هر شرکت تولیدکننده حداکثر فاصله عمودی مجاز بین یونیت خارجی و دورترین یونیت داخلی را تعیین می‌کند، در حالی که این محدودیت برای فن‌کویل‌ها وجود ندارد.
3. احتمال نشتی مبرد در سیستم‌های VRF خیلی بیشتر است و این موضوع نگرانی‌های مهم و قابل توجهی را به وجود می آورد. این نشتی می‌تواند نه تنها آسیب‌های زیست‌محیطی به همراه داشته باشد، بلکه سلامت افراد را نیز به خطر بیندازد و هزینه زیادی را برای بازسازی سیستم تحمیل کند. زیرا توازن فشار مبرد در لوله‌ها به هم می‌خورد و پس از تخلیه کامل، سیستم باید مجدداً شارژ شود.

تفاوت VRF با HVAC چیست؟

VRF : این سیستم‌ها می‌توانند دما را در مناطق مختلف به صورت مستقل کنترل کنند. هر واحد داخلی می‌تواند دمای خاص خود را داشته باشد.

HVAC: سیستم‌های سنتی HVAC معمولاً دما را به صورت یکپارچه برای کل ساختمان تنظیم می‌کنند، که ممکن است منجر به عدم یکنواختی دما در مناطق مختلف شود.

نتیجه‌گیری

سیستم‌ VRF به عنوان یکی از فناوری‌های نوین در حوزه HVAC، مزایا و معایب خاص خود را دارند. از جمله مزایای این سیستم می‌توان به کنترل مستقل دما در هر فضا، امکان سرمایش و گرمایش همزمان، و مصرف برق کمتر نسبت به کولر گازی و داکت اسپلیت اشاره کرد. با این حال، معایب آن نیز شامل هزینه بالای برق در فصل سرما، محدودیت در استفاده در ساختمان‌های مرتفع، و احتمال نشتی مبرد است که می‌تواند به آسیب‌های زیست‌محیطی و هزینه‌های اضافی منجر شود. بنابراین، انتخاب سیستم VRF باید با توجه به شرایط خاص ساختمان و نیازهای کاربران انجام شود تا از بهینه‌ترین عملکرد و صرفه‌جویی در هزینه‌ها بهره‌مند گردید.

سوالات متداول مشتریان در مورد سیستم VRF

تفاوت VRF با VRV چیست؟

در واقع مشابه یکدیگر هستند. اما VRV  علامت تجاری دستگاه های ساخت Daikin می باشد. زیرا این شرکت برای اولین بار این سیستم را ابداع کرد.

VRF در کدام دسته از سیستم های تهویه مطبوع قرار دارد؟

سیستم انبساط مستقیم (DX) به این دلیل نامیده می‌شود که خروجی یونیت خارجی VRF، مبرد سردی است که به داخل ساختمان منتقل می‌شود. این مبرد با گردش در ترمینال یونیت‌هایی مشابه فن‌کویل، فرآیند سرمایش را انجام می‌دهد.

چرا در ایران کمتر از VRF استفاده می شود؟

از انجا که اجرای سیستم VRF تخصص کامل لازم دارد تا بتوان تمامی الزامات پیچیده نصب و راه اندازی آن را رعایت نمود. بعلاوه نشت مبرد در سیستم VRF، به منزله متحمل شدن هزینه ای سنگین برای راه اندازی مجدد می باشد.