Systemy VRF

System VRF

Wielostrefowe systemy klimatyzacji ze zmiennym przepływem czynnika chłodniczego, czyli systemy VRF, to najlepszy dostępny obecnie sposób tworzenia optymalnych warunków w pomieszczeniach biurowych, przemysłowych, handlowych i innych. Ze względu na dużą moc taki sprzęt jest w stanie obsłużyć wiele salonów, biur, pawilonów.

Najbardziej renomowane firmy, w tym TICA, której oficjalnym przedstawicielem na terenie Wspólnoty Niepodległych Państw jest TICA WNP Sp. z o.o., produkują jednostki zapewniające komfortowe warunki jednocześnie w 8-64 pokojach o łącznej powierzchni do 1100 mkw (przy mniejszej ilości obiektów zaleca się stosowanie minisystemów VRF). Ponadto mogą znajdować się na wysokości 110 metrów. Łatwo obliczyć, że jeśli wysokość sufitu w budynku wynosi np. 2,5-3 m, to zainstalowany sprzęt klimatyczny bez problemu poradzi sobie ze swoim zadaniem co najmniej na 35-40 kondygnacjach. Z tego powodu eksperci określają takie systemy VRF jako systemy klimatyzacji centralnej. Efekt ten uzyskuje się dzięki zastosowaniu zamkniętej pętli, składającej się z wielu jednostek wewnętrznych i jednej lub więcej jednostek zewnętrznych, a także rurociągów je łączących. Wzdłuż nich porusza się czynnik chłodniczy – specjalna substancja, która, parując w jednym wymienniku ciepła, pochłania ciepło, a skraplając się w innym, uwalnia je. Wymienniki ciepła znajdują się w jednostkach wewnętrznych i zewnętrznych.

Czynnikiem chłodniczym w systemach VRF TICA jest przyjazny dla ozonu freon R410A, który nie szkodzi ludziom ani środowisku. Dziś jest optymalny pod względem bezpieczeństwa, wydajności i kosztów związanych z tworzeniem, eksploatacją i konserwacją używającego go sprzętu. W przypadku wycieku czynnika R410A klimatyzator jest po prostu uzupełniany.

Jednostka zewnętrzna systemu VRF

Głównym elementem systemu VRF jest jednostka zewnętrzna. Zawiera sprężarki, separator gazu, układ wyrównawczy oleju zapewniający równomierną dystrybucję oleju (stosowana jest bardziej niezawodna marka PVE), inteligentny układ sterowania, wymiennik ciepła i wentylator.

Ponadto jednostki zewnętrzne TIMS produkowane przez TICA są wyposażone w 480-stopniowe elektroniczne zawory rozprężne, które zapewniają możliwie najdokładniejszą kontrolę przepływu czynnika chłodniczego. Dzięki temu do parownika dostaje się dokładnie tyle freonu, ile jest konieczne do jego całkowitego odparowania. Jeśli dopływający czynnik chłodniczy jest niewystarczający, wydajność chłodnicza jednostki zewnętrznej zmniejszy się, a użytkownicy poczują, że w klimatyzowanym pomieszczeniu jest gorąco. Jeśli elektroniczny zawór rozprężny przepuszcza zbyt duży przepływ czynnika chłodniczego, nie będzie miał czasu na całkowite przejście w stan gazowy. W rezultacie do wlotu sprężarki dostanie się ciecz, która w przeciwieństwie do gazu praktycznie nie jest sprężana. Z tego powodu urządzenie może ulec awarii.

Stosowana przez wiodących producentów, w tym TICA, technologia inwerterowa (falownik przekształca prąd zmienny w zasilaniu jednostki zewnętrznej na prąd stały, a następnie z powrotem na prąd przemienny z częstotliwością wymaganą do obracania silnika sprężarki oraz zależną od warunków określonych przez użytkownika) pozwala szybko osiągnąć wymaganą temperaturę w pomieszczeniu po włączeniu klimatyzatora. Utrzymuje się w granicach ±0,3 stopnia od ustawionego poziomu i jest w pełni zgodna z preferencjami użytkownika.

Ciepło wytwarzane przez falownik może wpływać na stabilność i prędkość całego systemu. Aby temu zapobiec, jednostki zewnętrzne TIMS są wyposażone w najnowocześniejsze systemy chłodnicze wykorzystujące skroplony czynnik chłodniczy, który wymienia ciepło z falownikiem (jego maksymalna temperatura to 90 stopni). Obniża to temperaturę urządzenia, i ono nadal działa stabilnie i niezawodnie.

Sprężarka dla systemu VRF

Sercem systemu VRF jest sprężarka. Wytwarza w układzie klimatyzacji niezbędne ciśnienie, przy którym freon przechodzi ze stanu ciekłego w gazowy i przemieszcza go wzdłuż całego obwodu chłodniczego. W tym stanie czynnik chłodniczy dostaje się do wymiennika ciepła jednostki wewnętrznej, gdzie paruje i pochłania ciepło. Następnie freon wraca do wymiennika ciepła jednostki zewnętrznej i tam jest schładzany do stanu ciekłego, a ciepło oddawane jest do otoczenia. Ten cykl powtarza się wielokrotnie.

Systemy VRF TICA wykorzystują inwertorową sprężarkę spiralną prądu stałego. Jest to dotychczas najbardziej wydajna jednostka. Jej silnik pracuje w sposób ciągły, ale przy częściowym obciążeniu, co pozwala:

• ustawić wymaganą temperaturę w pomieszczeniu dwa razy szybciej niż w przypadku klimatyzatora bez falownika;
• dzięki płynnej regulacji obrotów silnika utrzymywać temperaturę w obiektach na zadanym przez użytkownika poziomie;
• znacznie zmniejszyć poziom hałasu, gdy silnik pracuje na niskich obrotach;
• zwiększenie sprawności sprężarki i jej wydajności cieplnej lub chłodniczej;
• zmniejszyć stopień zużycia urządzenia i zwiększyć jego żywotność od dwóch do trzech razy w porównaniu z analogiem bez falownika;
• zmniejszyć obciążenie sieci energetycznej, ponieważ do włączenia sprężarki nie są wymagane wysokie prądy rozruchowe. (Aby włączyć konwencjonalną sprężarkę, wymagane są znaczne prądy rozruchowe, ponieważ wirniki jej silnika wymagają przyspieszenia. Z tego powodu cały układ działa maksymalnie przed przejściem do optymalnego trybu pracy, co negatywnie wpływa na jego trwałość);
• zmniejszyć zużycie energii elektrycznej o 20-50%.

Ważną cechą konstrukcyjną spiralnej sprężarki inwerterowej DC zainstalowanej w jednostkach zewnętrznych TIMS jest komora wysokiego ciśnienia. W takich urządzeniach olej jest dostarczany z powodu różnicy ciśnień wewnętrznych i nie zależy od prędkości obrotowej silnika. Bezpośrednie doprowadzanie czynnika chłodniczego do spirali sprężarki zmniejsza nagrzewanie się pary zasysanej i zwiększa ogólną wydajność urządzenia. Ulatniający się z niego gaz służy do chłodzenia silnika i utrzymania optymalnej temperatury oleju, nawet przy niskich temperaturach otoczenia. Wysoki stopień sprężania zapewnia wysokie ciśnienie wylotowe, które optymalizuje temperaturę powietrza nawiewanego i zwiększa współczynnik cieplny (COP).

Sprężarki stosowane w jednostkach zewnętrznych TICA są wyposażone w bardzo wydajny silnik z magnesami neodymowymi, które zapewniają również maksymalną wydajność. Posiadają ulepszoną rurę ssącą parowego czynnika chłodniczego, co zwiększa wydajność urządzenia podczas pracy przy dużych prędkościach, zawór bezpieczeństwa, który ogranicza straty sprężania, szczególnie przy średnim i niskim ciśnieniu. Ulepszona konstrukcja obwodu chłodniczego zapewnia lepsze chłodzenie silnika. W efekcie pracuje w niższych temperaturach, a jego odporność na zużycie i wydajność wzrastają.

Oprócz najnowocześniejszych systemów kontroli falownika, czynnika chłodniczego i oleju jednostki zewnętrzne TIMS wykorzystują wysoce wydajną technologię EVI. Zasada jego działania jest następująca. Czynnik chłodniczy jest dodatkowo wtryskiwany do komory przez rurkę ssącą, rozszerzając tym samym zakres temperatur pracy jednostki zewnętrznej, a jej łączna wydajność wzrasta o 20%. Dzięki temu system VRF może pracować w trybie chłodzenia w temperaturze otoczenia do +54 °C, aw trybie ogrzewania – do -25 °C. Dodatkowy wtrysk czynnika chłodniczego do komory zmniejsza stopień sprężania i zużycie energii przez sprężarkę, a także zwiększa współczynnik COP o 10%.

Jakie są rodzaje wymienników ciepła?

Jednostki zewnętrzne wiodących producentów klimatyzatorów, w tym TICA, wykorzystują wydajny wymiennik ciepła składający się z miedzianych rurek i aluminiowych żeber. Z reguły pokryte są hydrofobowym lub hydrofilowym polimerem. Nie zaleca się zakupu klimatyzatorów wyposażonych w wymienniki ciepła bez zastosowanych polimerów.

Za optymalną uważa się powłokę hydrofilową. Lepiej zapobiega gromadzeniu się brudu i kurzu, zapobiega zatrzymywaniu się kropelek wody i zamarzaniu między żebrami, dzięki czemu efektywność wymiany ciepła znacznie wzrasta. Dodatkowo zastosowany polimer zabezpiecza metal przed korozją, grzybkiem, pleśnią i nieprzyjemnymi zapachami.

Wymienniki ciepła zainstalowane w urządzeniach TIMS są wyposażone w wysokiej jakości miedziane rurki i aluminiowe żebra. Rurki mają nacięcia, dzięki czemu zwiększa się obszar kontaktu z czynnikiem chłodniczym i zwiększa się efektywność wymiany ciepła. Aluminiowe żebra są z każdej strony zabezpieczone antykorozyjnymi i hydrofilowymi powłokami polimerowymi.

Wentylatory służą do obniżania temperatury w jednostkach zewnętrznych. Ich główne cechy to: wydajność, sprawność, poziom hałasu podczas pracy itp. Prędkość obrotowa łopatek jest regulowana przez silnik prądu stałego lub prądu przemiennego. Najbardziej wydajne są bezszczotkowe silniki inwerterowe prądu stałego. Stosowane są w systemach VRF TICA. Ich sprawność jest zauważalnie wyższa niż silników prądu przemiennego. Ponadto umożliwiają bezstopniową regulację prędkości w zależności od warunków określonych przez użytkownika. Zmniejsza to zużycie energii, system działa bardziej konsekwentnie, a poziom odczuwalnego hałasu jest zminimalizowany.

Ulepszone łopatki wentylatora również przyczyniają się do redukcji hałasu. Ma dość dużą średnicę i pozwala na przepływ większej ilości powietrza, jednocześnie obracając się z mniejszą prędkością, w wyniku czego zmniejsza się zużycie energii. Opływowa kratka wentylatora równomiernie rozprowadza strumień powietrza i zmniejsza opór powietrza.