تشریح عملکرد سیستم‌ VRF سرمایش/گرمایش هم زمان (3 لوله‌ ای) و مقایسه آن با سیستم VRF عادی (دو لوله‌ ای)

در سیستم‌ های VRF با قابلیت سرمایش/گرمایش هم زمان که به سری بازیاب حرارتی و یا سه لوله‌ ای هم معروف هستند، تغییراتی جزیی در عملکرد سیستم باعث شده تا ضمن قابلیت استفاده از سرمایش و گرمایش به طور هم زمان، بازدهی نیز به طور قابل ملاحظه‌ ای افزایش یابد (شکل 1). هر چند بازدهی سیستم‌ های VRF سه لوله‌ ای نسبت به سیستم‌ های VRF دو لوله‌ ای به طور کلی بالاتر است اما مقدار آن با توجه به شرایط عملکردی می‌ تواند بسیار متفاوت باشد به همین دلیل در این قسمت نحوه عملکرد دو سیستم به طور مقایسه‌ ای تشریح می‌ شود تا مزایا و معایب این دو نوع سیستم نسبت به هم روشن شود. در ادامه این مقاله برای تفکیک بهتر دو نوع سیستم از نام‌ های سیستم VRF سه لوله‌ ای  و سیستم VRF دو لوله‌ ای استفاده می‌ شود.

شکل 1. شماتیک یک سیستم VRF سه لوله‌ ای با قابلیت سرمایش و گرمایش هم زمان

در سیستم‌ های VRF دو لوله‌ ای، یک لوله رفت و یک لوله برگشت داریم که جریان مبرد بین یونیت خارجی و یونیت‌ های داخلی را برقرار می‌ کنند اما در سیستم VRF سه لوله‌ ای، مجموعا سه لوله رفت و برگشت داریم. در واقع بر خلاف نوع دو لوله‌ ای که همواره یک جریان مبرد از یونیت خارجی به سمت یونیت‌ های داخلی جریان می‌ یابد، در سیستم سه لوله‌ ای بسته به شرایط عملکردی و بارهای گرمایی و سرمایی ممکن است دو لوله رفت ویک لوله برگشت و یا یک لوله رفت و دو لوله برگشت داشته باشیم. برای درک بهتر و مقایسه دو نوع سیستم از شکل‌ های شماتیک زیر استفاده شده است. در شکل 2 شماتیک یک سیستم VRF دو لوله‌ای ارائه شده‌ است، در این نوع سیستم با توجه به این‌ که تنها یک لوله رفت و یک لوله برگشت داریم در هر حالت تنها یا سرمایش و یا گرمایش امکان‌ پذیر است. تفاوت حالت سرمایش و گرمایش در این سیستم‌ ها هم تنها در جهت جریان مبرد است. در حالت گرمایش مبرد گازی خروجی از کمپرسور با دما و فشار بالا به طور مستقیم وارد یونیت‌ های داخلی شده و پس از انتقال گرمای از طریق یونیت داخلی به محیط مورد نظر، مبرد مایع شده و به سمت یونیت خارجی جریان می‌ یابد تا بقیه چرخه را طی کند. در حالت سرمایش هم مبرد گازی خروجی از کمپرسور پس از عبور از کندانسور و رسیدن به دمایی تقریبا برابر با محیط به حالت مایع در آمده و به سمت یونیت داخلی روانه می‌ شود. در یونیت داخلی مبرد با عبور از وسیله انبساطی سرد شده و سرمایش مورد نیاز برای فضا را تامین می‌ کند. مبرد دو فازی دما پایین و فشار پایین پس از جذب گرما از محیط به یونیت خارجی فرستاد می‌ شود تا چرخه کامل شود. اصولی کلی کارکرد سیستم VRF سه‌لوله‌ ای مشابه سیستم دو لوله‌ ای است و تنها تفاوت‌ های جزیی در جهت قابلیت سرمایش و گرمایش هم زمان در آن  ایجاد شده است که در ادامه آن‌ ها را تشریح می‌ کنیم.

شکل 2. شماتیک سیستم VRF دو لوله‌ای با یک یونیت خارجی و دو یونیت داخلی

همان‌ طور که در شکل 3 دیده می‌ شود در سیستم VRF سه لوله‌ ای به جای دو لوله، در قسمتی از مسیر، یعنی از یونیت خارجی تا باکس تغییر حالت (این باکس در کاتالوگ برندهای مختلف تولید کننده VRF با اسم‌ های متفاوتی نام‌ گذاری شده اما در تمام آن‌ها عملکرد یکسانی داشته و هدف آن تعیین حالت عملکرد یونیت‌ های داخلی بعد از خودش است) سه لوله داریم. باکس تغییر حالت، تعیین‌ کننده حالت عملکردی هر یونیت داخلی خواهد بود. در سیستم سه لوله‌ ای با توجه به حالت عملکردی ممکن است دو لوله رفت و یک لوله برگشت یا یک لوله رفت و دو لوله برگشت داشته باشیم. این موضوع به درصد بار گرمایی و سرمایی وابسته است. اگر بار غالب بار سرمایی باشد و بیش‌تر یونیت‌ های داخلی در حالت سرمایش کار کنند، همان‌ طور که در شکل‌ های 3 و 4 دیده می‌ شود، در مسیر سه لوله‌ ای، دو خط لوله رفت و یک خط لوله برگشت خواهیم داشت. در واقع یکی از خطوط رفت (قرمز) حاوی مبرد گازی دما و فشار بالا بوده که به صورت مستقیم از کمپرسور به سمت یونیت‌ های داخلی فرستاده می‌ شود (مشابه لوله رفت سیستم‌ های VRF دو لوله‌ ای در حالت گرمایش). لوله دیگر (زرد) هم حاوی مبرد مایع فشار بالا با دمای تقریبی برابر دمای محیط (خروجی کندانسور) است (مشابه لوله رفت سیستم VRF دو لوله‌ ای در حالت سرمایش). در این شرایط لوله برگشت (آبی) حاوی جریان مبرد گازی با دما و فشار پایین است (مشابه لوله برگشت سیستم VRF دو لوله‌ ای برای وقتی که در حالت سرمایش به کار گرفته می‌ شود).

مبرد دما بالا و فشار بالا که برای یونیت‌ های داخلی با حالت گرمایش ارسال می‌ شود بعد از عبور از یونیت داخلی و انتقال حرارت با محیط با کاهش دما رو به رو می‌ گردد (عملکردی مشابه کندانسور در سیستم‌ های دو لوله‌ ای در حالت سرمایش) بنابراین بعد از یونیت داخلی مبرد مایع فشار بالا با دمای تقریبی برابر با دمای محیط داریم که می‌ تواند برای تولید سرمایش مورد استفاده قرار گیرد. این مبرد وارد باکس تغییر شده و از طریق باکس تغییر به سمت یونیت‌ های داخلی با حالت سرمایش فرستاده می‌ شود. از آن‌ جا که نیاز غالب در این حالت نیاز سرمایشی معرفی شده است، این مبرد برای تامین سرمایش مورد نیاز کافی نبوده و مابقی سرمایش مورد نیاز از طریق لوله رفت دوم تامین خواهد شد. بنابراین در این حالت به اندازه بار گرمایی تامین شده نسبت به سیستم‌ های دو لوله‌ ای صرفه جویی شده است چرا که بدون هیچ کار و یا هزینه اضافه‌ ای، این بار تامین شده است.

شکل 3. شماتیک سیستم VRF سه لوله‌ ای با یک یونیت خارجی، دو یونیت داخلی و بار غالب سرمایی

شکل 4. شماتیک باکس تغییر سیستم VRF سه لوله‌ ای با چهار یونیت داخلی و بار غالب سرمایی

اگر بار غالب بار گرمایی باشد همان‌ طور که در شکل‌ های 5 و 6 دیده می‌ شود، در مسیر سه لوله‌ ای، یک خط لوله رفت و دو خط لوله برگشت خواهیم داشت. در واقع خط رفت (قرمز) حاوی مبرد گازی دما بالا و فشار بالا است که به صورت مستقیم از کمپرسور به سمت یونیت‌ های داخلی فرستاده می‌ شود (مشابه لوله رفت سیستم‌ های VRF دو لوله‌ ای در حالت گرمایش). یکی از خطوط برگشت (زرد) حاوی مبرد مایع با فشار بالا و دمای تقریبی برابر دمای محیط (خروجی کندانسور) بوده (مشابه لوله رفت سیستم VRF دو لوله‌ ای در حالت سرمایش) و لوله برگشت دیگر (آبی) هم حاوی جریان مبرد گازی با دما و فشار پایین است (مشابه لوله برگشت سیستم VRF دو لوله‌ ای برای وقتی که در حالت سرمایش به کار گرفته می‌ شود). در این حالت با توجه به غالب بودن بار گرمایی مبرد خروجی از یونیت‌ های داخلی با حالت گرمایش توانایی تولید بار سرمایی بیش از نیاز را خواهد داشت لذا قسمت مورد نیاز برای سرمایش وارد یونیت‌ های داخلی با حالت سرمایش شده و مابقی آن که به صورت مبرد مایع با فشار بالا و دمای تقریبی محیط است از طریق یکی از خطوط لوله برگشت به سمت یونیت خارجی فرستاده می‌ شود. قسمتی هم که وارد یونیت‌ های داخلی با حالت سرمایش شده بوده بعد از تامین سرمایش یونیت‌ های داخلی به صورت مبرد گازی با فشار و دمای پایین درآمده و از طریق یک خط لوله برگشت دیگر به سمت یونیت خارجی فرستاده می‌ شود.

شکل 5. شماتیک سیستم VRF سه لوله‌ ای با یک یونیت خارجی، دو یونیت داخلی و بار غالب گرمایی

شکل 6. شماتیک باکس تغییر سیستم VRF سه لوله‌ ای با چهار یونیت داخلی و بار غالب گرمایی

تذکر: از دو شماتیک با تعداد یونیت‌ های داخلی متفاوت استفاده شده است تا نشان داده شود که غالب بودن بار گرمایی و سرمایی به تعداد یونیت‌ های داخلی بستگی نداشته و ظرفیت کلی یونیت‌ های داخلی فارغ از تعداد آن‌ ها مد نظر می‌ باشد.

نحوه عملکرد سیستم VRF سه لوله‌ ای در یونیت‌ های داخلی، باکس تغییر و سیستم لوله‌ کشی مشخص شد و محتویات و وظیفه هر خط لوله تشریح گردید اما هنوز به تفاوت‌ های موجود در یونیت خارجی که آن را قادر به تامین دو جریان رفت و یا دریافت دو جریان برگشت می‌ کند اشاره‌ ای نشده است. همان‌ طور که در شکل زیر دیده می‌ شود در سیستم‌ های سه لوله‌ ای کندانسور دستگاه به صورت دو تکه می‌ باشد تا قسمتی از آن بتواند عملکردی مشابه حالت گرمایش و قسمتی هم عملکردی مشابه حالت سرمایش داشته باشد و از این طریق فراهم کردن دو جریان رفت و یا دریافت دو جریان برگشت مختلف را ممکن کند.

این موضوع علاوه بر توانایی تامین گرمایش و سرمایش هم زمان باعث شده تا دستگاه بتواند به صورت پیوسته عمل کند. این در حالی است که در سیستم‌ های VRF دو لوله‌ ای در حالت گرمایش، دستگاه مدت کوتاهی به صورت دوره‌ ای به دلیل عملکرد یخ زدایی قادر به تولید گرمایش نمی‌ باشد. در این سیستم‌ ها یخ‌ ردایی در تکه‌ های کندانسور به صورت جداگانه صورت می‌ گیرد تا دستگاه به صورت همیشگی قادر به تولید گرمایش باشد.

حال که نحوه عملکرد سیستم سه لوله‌ ای به طور کامل تشریح شد بهتر است که نگاهی هم به بازدهی این سیستم‌ ها در مقایسه با سیستم‌ های دو لوله‌ ای داشته باشیم. در نمودار زیر بازدهی انواع یونیت‌ های خارجی سیستم VRF سه لوله‌ ای بوش بر اساس مقدار بار گرمایی و سرمایی نمایش داده شده است. بازدهی سیستم‌ های سه لوله‌ ای (گرمایش/سرمایش هم زمان) در حالی تا 7 بالا می‌ رود که این کمیت برای سیستم‌ های VRF دو لوله‌ ای معمولا زیر 4 می‌ باشد. اما اگر با دقت بیش‌ تری به نمودار توجه کنیم متوجه می‌ شویم که تنها در حالتی که سیستم سه لوله‌ ای با نیاز گرمایی و سرمایی یکسان استفاده شود می‌ توان به این بازدهی رسید.

در سرمایش و گرمایش هم زمان EER بر اساس شرایط زیر محاسبه می شود:

  • – دمای طرح خارج: دمای حباب خشک 7/C دمای حباب تر 6C 

  • – دمای طرح داخل : دمای حباب خشک C /27 دمای حباب تر C 19 برای سرمایش، دمای حباب خشک 20 C برای گرمایش.

اگر تمام یونیت‌ های داخلی سیستم VRF سه لوله‌ ای در حالت گرمایش و یا سرمایش مورد استفاده قرار گیرند بازدهی آن تقریبا مشابه با سیستم‌ ها VRF دو لوله‌ ای بوده و عملا استفاده از آن توجیهی ندارد. به هر میزان که بارهای سرمایی و گرمایی به هم نزدیک شوند بازدهی دستگاه افزایش می‌ یابد و در حالتی که این دو بار کاملا با هم برابر باشند دستگاه به بالاترین بازدهی خود که حدود دو برابر سیستم‌ های دو لوله‌ ای است، می‌ رسد.

اجازه دهید عملکرد دستگاه را از زاویه‌ ای دیگر به طور سریع مرور کنیم. یونیت خارجی پیغام تمام یونیت‌ های داخلی را دریافت کرده نیاز گرمایش یا سرمایشی آن‌ ها را تخمین می‌ زند. در صورتی که هر دو نیاز برابر باشند یونیت خارجی به اندازه نیاز یونیت‌ های داخلی به گرمایش کار کرده و مبرد با شرایط مناسب برای آن‌ ها ارسال می‌ کند. مبرد ارسالی پس از عبور از یونیت‌ های داخلی مخصوص گرمایش شرایط لازم برای ورود به یونیت‌ های مخصوص سرمایش را پیدا کرده و وارد آن‌ ها می‌ شود. بنابراین یونیت خارجی (کمپرسور) تنها به اندازه نصف نیاز کل یونیت‌ های داخلی کار کرده و برق مصرف می‌ کند، در صورتی که هم سرمایش و هم گرمایش را تامین می‌ کند. این به معنی بازدهی دو برابر می‌ باشد. اما اگر شرایط به گونه‌ ای باشد که نیازهای سرمایشی و گرمایشی برابر نباشند چه اتفاقی خواهد افتاد. در این شرایط اولویت با نیاز گرمایشی است یعنی در واقع نیاز گرمایشی به صورت مستقل تامین می‌ شود اما نیاز سرمایشی به صورت وابسته به نیاز گرمایشی است. اگر نیاز گرمایشی بیش‌ تر از نیاز سرمایشی باشد، یونیت خارجی (کمپرسور) به اندازه نیاز گرمایشی کار کرده و بالتبع نیاز سرمایشی نیز تامین خواهد شد حتی مقداری مبرد با شرایط مناسب برای تولید سرمایش وجود دارد که بدون استفاده می‌ ماند که از طریق یک لوله برگشت جداگانه به یونیت خارجی فرستاده می‌ شود. در این حالت یک خط لوله رفت و دو خط لوله برگشت در سیستم داریم. اگر نیاز سرمایشی بیش‌ تر باشد یونیت خارجی (کمپرسور) به اندازه نیاز گرمایشی و ما به تفاوت نیاز سرمایشی و گرمایشی کار خواهد کرد تا بتواند هم نیاز سرمایشی و هم نیاز گرمایشی را تامین کند. در این حالت سیستم دو خط لوله رفت و یک خط لوله برگشت دارد.

نتیجه‌گیری

با توجه به شرایط عملکردی، سیستم VRF سه لوله‌ ای می‌ تواند بازدهی حدود دو برابر بازدهی سیستم‌ های دو لوله‌ ای داشته و یا عملکردی دقیقا مشابه سیستم‌ های دو لوله‌ ای ارائه دهد. این موضوع به طراحی مناسب و شرایط استفاده از دستگاه بر می‌ گردد. با توجه به این‌ که هزینه اولیه سیستم‌ های سه لوله‌ ای بالاتر است و نصب آن‌ ها نیز به دلیل نصب سه لوله‌ به جای دو لوله و نصب باکس تغییر دشوارتر است باید در استفاده از آن‌ ها دقت کرد و در واقع تنها در شرایطی که استفاده از آن توجیه دارد مورد استفاده قرار گیرد. در صورت انتخاب نادرست سیستم‌ سه لوله‌ ای هزینه‌ بیش‌ تری صرف شده و ریسک ایرادات و خطاهای سیستم را افزایش داده‌ ایم بدون این‌ که تغییر اساسی در بازدهی مجموعه حاصل کرده باشیم. بنابراین علی رغم مزیای مناسب و بازدهی بالا پیش از انتخاب سیستم سه لوله‌ ای باید به طور کامل شرایط عملکردی را بررسی کرد تا تنها در صورتی که توجیه اقتصادی داشته باشد از آن استفاده کرد.

وب سایت بوش

 

Device rotate

لطفاً برای تجربه کاربری بهتر دستگاه خود را ۹۰ درجه بچرخانید.