Енергийна ефективност при VRV и VRF системи

Многозоновите климатични системи с директно изпарение на фреона във вътрешното тяло - VRV/VRF, са съвременна алтернатива на чилърните, сплит и мулти-сплит решенията. Те имат множество качества, които ги налагат на съвременния пазар. Освен успешното поддържане на зададена температура, тук се отнасят енергийна ефективност, естетика, вариации от мощности, работни режими и гъвкави решения в управлението. Различните възможности за монтаж, по-леката поддръжка по време на експлоатация и разширяващият се диапазон в приложението работят все по-силно за спечелване доверието на клиентите. Ако доскоро VRV/VRF системите се използваха предимно за големи офисни, административни, обществени и производствени сгради, то днес има модификации, подходящи също така за еднофамилни къщи и по-малки хотели, офиси и магазини, което ги прави универсални в приложението им.

С VRV и VRF системите отпадат редица ограничения
Наред с всичките си предимства традиционните сплит и мулти-сплит системи за кондициониране на въздуха в помещения имат и своите недостатъци, които значително ограничават възможностите им за използване. При тях не може да се постигне голяма дължина на комуникационните връзки между блоковете (телата). Тя обикновено не превишава 25m, като при такава дължина на тръбните връзки мощността на климатика неизбежно намалява с 30%. Друг недостатък на традиционните системи е малкият брой на вътрешните тела, който е най-често между 2 и 4. Това означава, че за климатизация с такава технология на сгради, чиято експлоатация налага кондициониране в повече на брой или във всички помещения, ще са необходими много външни тела, което трудно се вписва естетически в архитектурния замисъл на фасадата.

Доскоро единствен изход от такава ситуация е било използване на един канален кондиционер с разпространение на обработения въздух по система от въздуховоди, разположени над окачен таван. Тук обаче идват други ограничения – полезната височина на помещенията се намалява с 15-20cm (такъв е диаметърът на топлоизолираните въздуховоди), а и регулирането на зададената температура във всички помещения с един вътрешен блок е невъзможно. Решението на тези проблеми е намерено през 1982 г., когато известната компания за климатична техника Daikin въведе първата в света VRV система. Така абревиатурата VRV остава запазена търговска марка на Daikin, а системите, базирани на тази технология на други производители се означават като VRF.

Технически характеристики на VRV и VRF системите
В действителност VRV и VRF системите са подобрена версия на съществуващите преди тях системи. Както и в мулти-сплит системите, при тях към едно външно тяло могат да бъдат свързани няколко вътрешни, с тази разлика, че броят им може да достигне няколко десетки. Както и в някои мулти-сплит системи, при VRV и VRF решенията вътрешните тела могат да бъдат от различни видове и да имат различен капацитет, обикновено 2-25кВт.

Въпреки това, разглежданите системи имат някои фундаментални разлики от всички произвеждани преди тях климатици. Самото им наименование - VRV (Variable Refrigerant Volume) и VRF (Variable Refrigerant Flow), показва една от основните им технически характеристики, отличаваща ги от конвенционалните системи за кондициониране, а именно възможността за контрол над дебита на хладилния агент. За целта постъпването на количеството хладилен агент във всяко вътрешно тяло се регулира от монтиран в него електронен терморегулиращ вентил. На това се дължи по-високата им енергийна ефективност и по-лесното поддържане на равномерна температура в сравнение със системите, работещи в режим включване и изключване.

В конвенционалните мулти-сплит системи между външното и всяко от вътрешните тела се инсталира отделна тръба за фреон, докато във VRV/VRF системите всички модули се свързват в обща тръбопроводна система. Тя се изработва от мед и е дву- или тритръбна, като може да свързва обикновено 30 вътрешни и 3 външни тела. Това техническо решение позволява да се опростят, ускорят и да се направят по-икономични монтажните работи и поддръжката, както и да се улесни разширяване на системата в бъдеще.

Максималното разстояние между вътрешното и външното тяло (дължина на тръбата) е 100 метра. Разликата във височината между външна и вътрешна единица (разстоянието между блоковете вертикално) е 50 метра. Такова увеличение на параметрите прави възможно поставянето на външното тяло на климатичната система на място по желание - на покрива, в мазето или дори на няколко десетки метра от къщата.

Управление на вътрешните тела може да се прави както по отделно за всяко едно от тях с отделни безжични пултове за управление (както в конвенционалните мулти-сплит системи), така и с централизирана конзола за управление, която контролира режимите на всички вътрешни тела и състоянието на системата като цяло. В допълнение, VRV/VRF система може да бъде управляванa от персонален компютър. Централното управление се препоръчва за по-големи сгради. То поддържа надежден режим на мониторинг на зададена температура, разход на енергия, протичащи процеси и друга важна информация, която се съхранява за определен период.

Други съществени предимства са, че в сравнение с конвенционален климатик, VRV/VRF вътрешните тела поддържат желаната температура с по-голяма точност - до ± 0,5°C, могат да работят при по-ниски външни температури в зимен режим (-20°С ÷ -22°С) и това че могат да поддържат различен режим на работа. Това означава, че ако в едно помещение се отоплява (например със северно изложение), то в друго (с южно изложение) може да се охлажда. Още едно предимство е че отпадната топлина от охлаждането може да се използва за отопление. Така те се утвърждават като изключително енергийно ефективни и многофункционални.

VRV/VRF технологията представлява също така подобрение на термопомпените чилърни системи за климатизация, които се отличават от останалите с това, че използват като топлоносител/студоносител вода. При разглежданите решения водата напълно отпада, използва се хладилен агент, а това значително опростява инсталацията и я прави по-компактна. Не е необходима котелна централа, тръбите са с по-малки диаметри и както инсталацията, така и поддръжката са по-лесни. От друга страна директното изпарение на фреона във вътрешните тела на VRV/VRF системите и електронния контрол на дебита му позволяват промени в мощността в зависимост от моментните нужди. Това ги прави с 35-40% по-енергийно ефективни в сравнение с чилърните системи, а практиката е показала, че в действителност спестяванията от енергия са по-големи и от очакваните, като варират около 50%.

В момента такива системи, освен Daikin, произвеждат също така Mitsubishi Heavy, Mitsubishi Electric, Sanyo, Toshiba, Fujitsu General, LG Electronics, Samsung, Panasonic и други. Разликата между системи от различни производители не е много голяма и се определя от броя на единиците, които се свързват, максималната дължина на тръбопровода, лекотата на работа, надеждността и срока на експлоатация.

Съвременни, енергийно ефективни решения с VRV и VRF системи
Основни цели на иновативните, енергийно ефективни VRV/VRF системи за климатизация са постигане на по-голям комфорт без разхищаване на енергия, конфигуриране на системата и управление на работния режим спрямо конкретните нужди на сградата и потребителите, и регенериране на топлината, получена от охлаждането. Интегрираният подход тук действа положително относно система за вентилация. Тъй като VRV/VRF системите не внасят свеж въздух, е добре към тях да се присъедини вентилационен блок. Той, освен че ще поддържа желаните параметри на въздуха, ще направи топлообмена по-ефективен и ще намали загубата на топлина, чрез топлообменник за оползотворяване на топлината.

Благодарение на иновативни производствени концепции на пазара ни вече има интелигентно решение за всеки проект за ново строителство или реконструкция. Предлага се модулна система, при която според потребността от капацитет външният модул може да се увеличава на степени: 1 модул за до 29 вътрешни тела, 2 модула до 58 вътрешни тела, а с 3 модула могат да работят до 64 вътрешни тела. Освен на големината на сградата и особеностите в експлоатацията є, новите системи могат да отговорят по енергийно ефективен начин и на сезонните промени в температурите. Чрез автоматичен режим на променлива температура на хладилния агент (VRT, Variable Refrigerant Temperature), можете да постигнете постоянен комфорт при увеличена до 25% сезонна ефективност.

В автоматичен режим, системата постоянно приспособява температурата на хладилния агент спрямо необходимия общ капацитет и климатичните условия. Например, през сезон с умерени температури, когато е необходимо малко охлаждане и стайната температура е близо до зададената точка, системата ще регулира температурата на своя хладилен агент до по-висока температура, така че да е необходима по-малко енергия, което води до сериозни спестявания при сезонната ефективност.

За да се постигнат целите „20/20/20” на ЕС за намаляване на емисиите от въглероден диоксид с 20% спрямо 1990г, увеличаване на използваната възобновяема енергия с 20% и намаляване на използваната първична енергия с 20% до 2020г., беше въведена Директива за екопроектиране на продукти, използващи енергия. Тя подпомага утвърждаване на пазара на продукти с подобрена енергийна ефективност. При климатиците енергийната ефективност трябва да се отчита за целия работен период и да се показва като сезонна ефективност. От тази гледна точка технологията VRT подпомага VRV системите да отговорят на изискванията на регламентите за енергийна ефективност и екопроектиране на климатици.

Освен в експлоатационните възможности, енергийно ефективните VRV/VRF системи са получили развитие и в областите на приложение. Така инвеститорите могат да спестяват средства дори за климатизация на по-малки обекти. На пазара се предлага VRV инверторна система, проектирана за по-малки сгради, вили, луксозни апартамента с обща площ от 400-700m2. Тази система дава възможност да свържете към обща система от фреонови тръбопроводи до три външни и 30 вътрешни единици с обща мощност до 90кВт. Използването на три външни устройства, едното от които е с инверторен тип дава възможност за плавно регулиране на мощността на цялата система в зависимост от температурата на външния въздух от една страна, а от друга увеличава надеждността - в случай на повреда на едно от външните тела, системата не губи ефективността си.

Комбинирането на тази система с вентилация с рекуперация (топлообменник) и свързването към компютър позволяват постигане на интелигентен контрол. При централизираното управление са разработени софтуерни решения с лесен за употреба интерфейс. Системата за контрол позволява да проследявате и контролирате работата на климатичната система. Общият брой управляеми тела в подобни системи може да достигне 256. Тези тела могат да се комбинират в отделни групи за по-лесно управление. Има индикация за състоянието на всяко вътрешно тяло.

Има и индикация за състоянието на външните блокове.

Съществуват и предложения за подобни системи за съвсем малки обекти. Има VRV инверторна система, предназначена за малки офиси и апартаменти с обща площ от 100-150м². Благодарение на своя дизайн, захранване, компактен външен агрегат с ниско ниво на шум и достъпна цена, тя се превърна в реална алтернатива на традиционните мулти-сплит системи. Към едно външно тяло с капацитет от 14.5кВт могат да бъдат свързани 7 вътрешни блока. Вътрешните тела могат да бъдат от различни видове и са с капацитет от 2.5-7.1кВт. Максималната обща дължина на тръбопроводите може да бъде до 115м. Има пълен контрол и наблюдение чрез PC.

За разлика от останалите случаи, в които терморегулиращите вентили, контролиращи дебита на фреона от общото тръбно трасе, са вградени във вътрешните тела, тук има терморегулиращи вентили изнесени в отделни модули, към които се включват по два или три вътрешни блока. Такова техническо решение има както предимства, така и недостатъци. Недостатъци са по-сложната конфигурация на системата и необходимостта от поставяне на допълнителни модули между външните и вътрешните блокове. Предимството е че могат да се използват по-малки вътрешни тела с по-малки нива на шум в сравнение с тези с вграден терморегулиращ вентил.

Нови разработки на няколко производители направиха възможно комбиниране на VRV/VRF системите с водно охлаждане и термопомпи. Такива решения позволяват както отопление, така и охлаждане по едно и също време в зависимост от нуждите на отделните зони. Вътрешните тела са както при останалите системи. Термопомпите могат да са с различен капацитет. Включването на термопомпа и водно охлаждане е най-удачно за новопостроени сгради, където няма възможност външните тела да се поставят на покрива или на друг външен участък, както и за места, където има особено стриктни изисквания за шумозащита. Решенията с водно охлаждане са интересни и поради възможностите, които предлагат за използване на геотермални енергийни източници, с което енергийната им ефективност нараства значително.