מהי מערכת VRF וכיצד היא פועלת?
מאת מוטי משיח.
מערכת VRF או זרימת קרר משתנה היא טכנולוגיית מיזוג אוויר המשנה את כמות זרימת הקרר לכל אחת מהיחידות הפנימיות המחוברות שלה, על מנת להשיג בקרת טמפרטורה מדויקת ויעילות גבוהה יותר. מערכת VRF טיפוסית מורכבת מיחידה חיצונית אחת המשרתת מספר יחידות פנימיות. במערכת VRF בקנה מידה גדול, יכולות להיות מספר יחידות חיצוניות המשרתות יחידות פנימיות רבות עוד יותר. היתרונות של מערכת ה-VRF ממוקמות בתפוקות בין הצ'ילר בעל התפוקה הגדולה לבין המזגן המפוצל בעל התפוקה הנמוכה.. מערכת VRF מספקת גמישות רבה תוך שמירה על יעילות אנרגטית טובה.
מדובר על שיטה מעולה ומערכת בתפקוד גבוה ,כאשר המערכת מתוכננת כראוי. לכן, תכנון מערכת VRF לבניין חדש הוא מאתגר.
- VRF לעומת VRV:
& VRV VRF מתייחסים למעשה לאותה טכנולוגיה. VRV מייצג נפח קרר משתנה ואילו VRF מייצג זרימת קרר משתנה. VRV הוא שם מסחרי של החברה היפנית אשר המציאה את השיטה ב 1982. יצרנים אחרים משתמשים ב-VRF כדי לתאר את אותה טכנולוגיה.
- עקרון העבודה של מערכת VRF:
ישנם שני סוגים של מערכות VRF:
- מקורר אוויר.
- מקורר מים.
מערכת ה-VRF המקוררת באוויר היא בדיוק כמו המזגן הביתי. יש לו מאוורר, מפוח וסליל קירור. המערכת משתמשת באוויר הסביבה כדי לשאת את החום בניגוד למערכת מקוררת מים ,שהסעת החום מתבצעת על ידי מחליפי חום מדגמי צינור על צינור או פלטה על פלטה מהמים שמגיעים ממגדל הקירור.
- עובדות מהירות על מערכות VRF :
- המערכת פועלת על פי העיקרון של מעגל הקירור בדיוק כמו מזגן בית טיפוסי, כלומר המערכת מורכבת מרכיבי מזגנים נפוצים, כגון מדחס, מפוח מאוורר, מנוע מאוורר, סליל קירור ולוח בקרה.
- שימוש בקרר נפוץ כגון R410A. סבירות גבוהה שבשנים הקרובות הקרר יוחלף בקרר אחר – ידידותי יותר לסביבה.
- אורך צנרת הקרר הכולל יכול להיות ארוך עד 1,000 מטר או יותר מפי 60 ממזגן מפוצל יחיד טיפוסי.
- הפתרונות מגוונים מאד החל מבתים גדולים, דרך מבנים מסחריים ואף אפשרויות לחיבור ליט"אות לחללים גדולים, יחידות אוויר צח ועוד.
- יחידה חיצונית טיפוסית של VRF עמידה בפני פגעי מזג האוויר, כך שניתן למקם אותה על הגג או במיקום חיצוני החשוף למזג האוויר. כמובן שיש להקפיד על טיפולים תקופתיים בהתאם להנחיות היצרן על מנת לשמר יכולות אלו.
- ניתן להשוות את מערכת ה-VRF מקוררת האוויר כמזגן אינוורטר טיפוסי בעל יכולת תפוקת קירור גבוהה יותר.
- צנרת הקירור במערכות VRF:
צינור הקירור של מערכת VRF שונה מאוד ממערכת הפיצול היחידה. עובי צינור הנחושת, עובי הבידוד, האביזרים וטעינת הקרר, אינם זהים למערכת הפיצול הבודדת והרב-מפוצלת.
מערכת VRF משתמשת בסעפת נחושת בצורת Y ובצורת חנוכייה ,על מנת לחבר ולקשר את מעגל הקירור לצינור הנחושת ולציוד. הסעפות למיניהן הינן צינורות נחושת בגדלים שונים כדי להתאים לתפוקות הנדרשות של מעגל הקירור הספציפי.
ככל שמספר היחידות הפנימיות גדול יותר, כך גדל מספר המפצלים. מערכת VRF טיפוסית יכולה להכיל 10 או 20 ואף יותר סעפות Y בתפוקות שונות, בהתאם לתפוקה הכוללת של המערכת.
יצרן מערכות ה VRF יגדיר את גודל הסעפת בהתחשב במעגל הגז הרצוי, מרחק היחידה החיצונית, מרחקים בין יחידות הפנים ופרמטרים נוספים. לרוב מסופקת תוכנה ייעודית, בה מזינים את מגוון הנתונים והתוכנה מוציאה כפלט את קטרי / דגמי הסעפות הנדרשות. ישנה חשיבות רבה מאד בהקפדה על הנחיות היצרן שכן גדלי סעפת שגויים לא יתאימו לצינור הנחושת (או יזדקקו לאביזרים נוספים) וגם יפריעו לזרימת הקרר וישפיעו על ביצועי מערכת ה-VRF.
המיומנות והניסיון של המתקין/ קבלן חשובים במיוחד כשמדובר במערכת VRF, כך גם נציגות (יבואן) רצינית ואיכותית מקומית של היצרן הרלוונטי, כדי שיוכלו להעניק למתקין / קבלן הנחיות התקנה מפורטות וגם יוכלו לסייע לו בשאלות הנדסיות / טכניות הרלוונטיות לפרויקט המבוצע .
חשיבותה של התקנה נכונה למערכות מתוחכמות אלו הנה ערובה לניצול מכסימלי של יכולותיה וכמובן לשרידותה לאורך שנים רבות ושביעות רצון מתפקוד שוטף ויעיל.
צינורות הנחושת המשמש למערכת VRF הינן בעלות קטרים רחבים יותר מהמזגן המפוצל היחיד הרגיל, מכיוון שמערכת ה-VRF פועלת בלחץ גבוה בהרבה. לפיכך, צינור הנחושת חייב להיות מסוגל לעמוד בלחץ עם מקום פנוי (גורם בטיחות).
בנושא בידודי הצנרת, על מנת להבין את המשמעות ,במערכת מפוצלת הרגילה משתמשים בדרך כלל בעובי בידוד של כ1/2 אינץ' עבור צינור היניקה והדחיסה. עבור מערכת ה-VRF, בדרך כלל מבודדים בעובי בידוד של 1 אינץ' בצד היניקה ועובי בידוד של 1/2 אינץ' בצד הדחיסה.
- טעינת קרר:
מערכת ה-VRF יכולה לצרוך נפח קרר גדול בשל תפוקת המערכת הגדולה שלה ואורך הצנרת הארוך במיוחד שהיא מאפשרת במעגל הקירור. מכיוון שלחץ הפעולה של הקרר הוא גבוה, כל דליפה תגרום לדלדול של נפח גדול של הקרר בפרק זמן קצר מאוד . מציאת דליפת קרר במערכת VRF היא יקרה מאוד וגוזלת זמן רב במציאתה. יתר על כן, עם מעגל הקירור ארוך והצנרת ארוכה, קשה מאוד לזהות את מיקום הדליפה. לכן, איכות ההתקנה היא קריטית במערכת VRF גם בהיבט זה.
לפיכך, כל יצרן מערכות ה- VRF פיתח נוסחה לחישוב מראש של כמות הקרר הנדרשת לאותו מעגל קירור.
באופן מעשי, חשוב מאד לבצע חישוב מדויק ככל הניתן, לפני מילוי הקרר ולהכניס את כל השינויים הלא מתועדים, מוסתרים, עקיפות מכשולים באתר ועוד או לחילופין, ישנן יצרניות המאפשרות חישוב אוטומטי של כמות הקרר הנדרשת אם כי חשוב להכניס לתכנה נתונים מדויקים ככל הניתן על מנת לקבל כפלט כמות קרר אופטימלית.
- בדיקת לחץ בצנרת :
בדיקת הלחץ הוא שלב קריטי מאוד בהתקנת מערכת VRF. הדבר מבטיח שכל צנרת הקירור נקיה מפגמים או דליפות לפני שמפעילים את מערכות ה-VRF . הלחץ הטיפוסי למערכת VRF הינו בשיעור שלPSI 600 למשך 48 שעות.
לשם השוואה: לחץ אוויר בצמיגים של משאית סמיטריילר הינו כ- PSI100 עד PSI120. במהלך בדיקת הלחץ, צינור הנחושת של קירור VRF בלחץ ל-600 PSI , כלומר פי 6 מהאנרגיה הפוטנציאלית של צמיג משאית.
- יתרונותיה של מערכת VRF:
כפי שציינתי בתחילת המאמר, יתרונותיה של מערכת VRF ממוקמים בין צ'ילר בעל התפוקה הגדולה לבין מזגן מפוצל בתפוקת קירור נמוכה יותר.
- עיצוב גמיש:
היחידה החיצונית של מערכת VRF יכולה להיות במספר מודולים עם שילוב שונה של תפוקות. עם זאת, היחידות הפנימיות עשויות להיות גם בשילובים מרובים של יכולת קירור.
יתר על כן, היחידות הפנימיות יכולות להיות בכל סוג, החל מיחידות עיליות , דרך יחידות נסתרות ומתועלות בגבהים וממדים שונים יחידות , קסטות שונות ועוד. יחד, הם מספקים גמישות מצוינת מכיוון שאנו יכולים לבחור את השילוב המושלם שיתאים להגשמת (כמעט) כל חלום אדריכלי של הלקוח.
- אמינות גבוהה:
היחידה החיצונית של מערכת VRF מורכבת ממספר מודלים ומדחסים.. המדחס הוא מרכיב הליבה של המזגן. כשל במדחס יעלה כסף וזמן השבתה ארוך.
חברת Aria מתגאה במדחסים איכותיים מתוצרת מיצובישי אלקטריק בכל מגוון היחידות החיצוניות.
.
למערכת VRF טיפוסית יש בקרה חכמה מובנית המאפשרת לה להמשיך לפעול על ידי שימוש במודל השני כאשר הוא מזהה כשל מדחס אחד או יותר. בנוסף, מכיוון שהיחידה החיצונית של מערכת ה- VRF מחוברת במודולים, הם יכולים גם להפוך ליחידת גיבוי זה לזה.
למרות שהיחידה החיצונית של מערכת ה-VRF מקוררת האוויר גדולה בהרבה בהשוואה למערכת מפוצלת רגילה, השטח הכולל או השטח הכולל שתופסת היחידה החיצונית של מערכת ה-VRF הוא למעשה קטן כמעט פי 4 מהמערכת המפוצלת היחידה עבור מערכת 60HP ( 540Kbtu/h )
יתר על כן, במקום 60 יחידות חיצוניות מפוצלות בודדות התלויות בקיר החיצוני של הבניין ,ניתן להציב את יחידת החוץ של VRF על הגג. התוצאה- מראה הרבה יותר נקי ואסתטי לבניין .מצד שני, היחידה החיצונית של ה- VRF מקוררות המים אשר משתמשת במחליפי חום מדגמי Tube on Tube או plate on Plate.מכיוון שגודל היחידה החיצונית שלו כמעט דומה למזגן הבית הטיפוסי ומיועד בעיקר למגדלי מגורים גבוהים, דבר זה יוצר יתרון המשמעותי ביותר בכך. משמעות הדבר היא כי ניתן למקם אותו מעל התקרה, בחדרי מכונות או בכל במקום אחר.
- מערכת בקרה מרכזית :
מערכת VRF טיפוסית מאפשרת חיבור למערכות בקרה מרכזית מגוונות המאפשרות שליטה מלאה על המערכת שהותקנה. בנוסף, ניתן לשלב ולחבר מערכת זו למערכות ניהול כלליות וחיצוניות. פרוטוקול הממשק בדרך כלל הוא BACnet או Modbus הנפוצים מאוד כאן בישראל.
הלקוח יכול לשלוט באופן מלא בכל יחידה פנימית ממקום אחד; בדרך כלל בחדר הבקרה לניהול הבניין עם שירותים מכניים אחרים כגון מערכות אוורור, טלוויזיה במעגל סגור ומשאבות מים. הבקר המרכזי נותן ללקוח הסופי שליטה טובה יותר על המערכת ומאפשר תגובה מהירה מאוד כאשר יש יחידה פגומה.
- יעילות גבוהה:
מערכת ה-VRF מצוידת בבקרה חכמה על מנת לייעל את צריכת האנרגיה ולהשיג יעילות גבוהה.כיום, מערכות VRF מצוידות לא רק בזרימת קירור משתנה, אלא גם בטמפרטורת קרר משתנה וזרימת אוויר משתנה.
בשילוב כל שלושת המאפיינים הנ"ל, היעילות האנרגטית במערכות VRF מציעה יעילות אנרגטית משופרת מאד ביחס למערכות מיזוג אוויר אלטרנטיביות, וחסכוניות בצורה משמעותית.
- מבנים המתאימים לשימוש במערכת VRF:
כעת, לאחר שפירטתי כמה מהיישומים שלדעתי הטובים ביותר עבור מערכת VRF. יישומים אלה יכולים לממש באופן מלא את היתרונות של מערכת VRF ולכן, להוות פתרון מיזוג אוויר חסכוני מאוד. גורדי שחקים, בנייני מגורים לסוגיהם, מרכז חנויות ובנייני משרדים מתאימים ביותר למערכת VRF. רוב בנייני המשרדים יכולים להשתמש בגורם הגיוון כדי לתכנן ולהעלות את המערכת לתכנון ראשוני.
יתר על כן, ניתן לחייב את צריכת החשמל, השירות והתחזוקה בצריכה נפרדת עבור כל יחידה משרדית או חברה.
כל אלה הופכים את מערכת ה VRF לפתרון מקובל ומומלץ ע"י גורמי המקצוע מבחינת עלות-תועלת, פרקטיות ופונקציונליות..
כותב המאמר מכהן כמנהל טכני של חברת Aria פתרונות אקלים (ד.נ).
בהכשרתו – הנדסאי מיזוג אוויר ובעל וותק של כ 35 שנה בענף המיזוג. ההתמחות העיקרית הינה מערכות VRF.
© כל הזכויות שמורות לחברת Aria פתרונות אקלים (ד.נ).. אין להעתיק, להפיץ, להציג בפומבי או למסור לצד שלישי כל חלק מן הנ"ל בלא קבלת הסכמתה של חברת Aria פתרונות אקלים (ד.נ) בכתב ומראש.
