VRV/VRF системи за климатизация

Изместват ли VRV/VRF системите климатичните системи с водоохлаждащ агрегат?

Системи с директно изпарение на фреона във вътрешните тела, познати широко като VRV/VRF системи, се предлагат от повечето водещи производители на климатична техника. На пазара у нас те станаха особено актуални през последните години и присъстват в продуктовата гама на немалко фирми, специализирани в областта на климатичната техника. Поради все по-големия пазарен дял, които заемат и факта, че са все по-предпочитани, поканихме за коментар по темата доц. д-р инж. Ивайло Банов, председател на националната професионална секция по Отопление, вентилация, климатизация, хладилна и сушилна техника, топлоснабдяване и газоснабдяване към Камарата на инженерите в инвестиционното проектиране и ръководител на катедра Топлинна и хладилна техника в ТУ - София.

Новите решения се използват все по-широко
Сред въпросите, които гостът ни коментира бе съществуването на тенденция VRV/VRF системите да изместват вече наложили се решения за климатизация. “Всичко зависи от инвеститора и поставената от него цел. Разбира се, на българския пазар се предлагат различни системи за климатизация на различна цена. При избора, често цената е тази, която се оказва определяща. Предлагат се климатични системи, които са със сравнително ниска себестойност, работещи или в режим на отопление, или в режим на охлаждане, но те вече се използват по-рядко. Все по-предпочитани са климатиците, работещи и в двата режима”, заяви доц. Банов.

Необходим е индивидуален подход при вземане на решение
В отговор на въпроса съществуват ли приложения, при които VRV/VRF системите могат да се определят като по-доброто техническо решение, доц. Ивайло Банов заяви: “Когато говорим, че едно решение е по-добро от друго, следва да имаме предвид, че е направено сравнение на базата на един или на няколко параметъра, в резултат на което се е наложил еднозначен извод. За всеки конкретен случай е добре предварително да се направи т. нар. технико-икономически анализ”. Доц. Банов допълни, че при избора на климатична система за дадена сграда, проектантът е този, който предлага на инвеститора, видът на инсталацията, удовлетворяващ неговите изисквания”. Той отбеляза, че при желание от страна на инвеститора могат да се направят няколко конкурентни варианта и между тях да се избере оптималният.
“За различни сгради или дори за една и съща сграда като квадратура, разположение и брой на стаите, не е изключено в един случай по-подходящото решение да се окаже една климатична система, а в друг случай, при друг режим на работа, за друго населено място - друга климатична система. Известно е, че външният климат също оказва влияние върху работата на инсталацията и върху нейните енергийни разходи” коментира доц. Банов. Той акцентира върху факта, че във всеки случай е необходим индивидуален подход, за да се оцени по-добрият вариант. “Що се касае до използването на VRV/VRF системи, напоследък те стават все по-пазарно атрактивни и все по-широко се използват за климатизация на сгради. Разбира се, това се дължи на безспорните им преимущества”, допълни той.
Събеседникът ни изрази своята твърда убеденост, че като ново поколение системи за климатизиране на въздуха, с времето VRV/VRF системите напълно ще заместят системите с водоохлаждащ агрегат. Но също така, той отбеляза, че за големи сгради като молове например, където чрез един енергиен студов център се подготвя необходимият студоносител за голям брой инсталации, охлаждането с вода е по-доброто решение. “За всеки един конкретен случай е добре да се подходи специфично и конкретно, за да може да се вземе решение, което да отговори на очакванията на инвеститора”, допълни инж. Банов.

Конкурират ли се чилърите и VRV/VRF системите?
Доц. Банов бе категоричен, че между чилърите и VRV/VRF системите съществува сериозна конкуренция. “Преди десетина години водоохлаждащите агрегати бяха единственият начин за получаване на студ в климатичната техника, поради което те бяха и най-често използваните. Напоследък, системите с директно изпарение и кондензация на хладилния агент са предпочитаното решение, което на практика означава, че те завземат част от пазарния дял на водните системи”, заяви доц. Банов. “Убеден съм, че постепенно делът на системите с директно изпарение и кондензация на хладилния агент ще се увеличи сериозно”, допълни той.
Като известно неудобство при използването на VRV/VRF системите, Ивайло Банов посочи използването на озоноразрушаващи хладилни агенти, което води до проблеми с опазването на околната среда. “При изграждането на една VRV/VRF система на практика в сградата се монтира централна фреонова инсталация. В случай на евентуален пробив е възможно изпускане на хладилен агент в атмосферата”, коментира той, но допълни, че тези системи са оборудвани с много добра автоматика, във възможностите на която е да реагира веднага, при наличието дори на малък пробив и изпускане на хладилен агент.
“При наличието на изпускане на хладилен агент, работата на климатичната система се преустановява и цялото количество хладилен агент се изтегля в ресивер като по този начин не се допуска неговото по-нататъшно изтичане в атмосферата”, поясни инж. Банов. Той допълни, че системата подава и сигнал, за да се установи къде е пробивът и той да бъде отстранен своевременно.
От използваните до момента фреони, фреон 22 предстои да бъде спрян от производство. Във VRV/VRF системите се използват екологосъобразните фреони - 407С, 410А, 134А. “Тези машини вече са съобразени с изискванията, залегнали в протокола от Киото за опазване на околната среда”, подчерта г-н Банов.

Изискват ограничено монтажно пространство
Системата за автоматично управление и регулиране, с която са оборудвани VRV/VRF системите, е едно от основните предимства на този вид климатични системи. “При VRV/VRF системите, системата за автоматично управление и регулиране е важна и неотменима част от климатичната система. В случай на използването на подобна климатична система не е необходимо допълнително проектиране на система за управление. Автоматиката се залага още на етапа на производството й. Именно оттук произлиза и един от основните недостатъци на тези системи, а именно по-високата им цена”, заяви доц. Банов.
Като друго основно предимство на системите с променлив дебит той посочи и по-малкото монтажно пространство, необходимо за изграждане на системата, в сравнение с климатична система, работеща с вода. “При климатичните системи, работещи с вода, са необходими тръби, по които топлоносителят или студоносителят, в зависимост от режима на работа на системата, да се придвижи до вътрешните тела. Общият брой на тръбите на подаващата и връщащата инсталация може да бъде две, три и дори четири”, заяви доц. Банов. В зависимост от броя на тръбите, системите с водоохлаждащ агрегат се определят като двутръбни, тритръбни и четиритръбни. Тритръбната система е рядко използвана, поради ред нейни недостатъци. Характерно за четиритръбната система е необходимостта от два топлообменника във вътрешното тяло, един, който загрява и един, който охлажда. “В определени случаи е възможно използването на вътрешно тяло само с един топлообменник, но това изисква използването на специални вентили, които да включват или топлоносител, или студоносител”, коментира доц. Банов. “Тръбите при климатичните системи с водоохлаждащ агрегат са със значително по-голям диаметър в сравнение с тръбите, използвани при VRV/VRF системите. За да се предотвратят топлинните загуби, те са покрити и с топлинна изолация, което допълнително увеличава размера им и определя необходимостта от значително монтажно пространство, за да могат те да преминат от машинното помещение през коридори, окачени тавани и т. н. до вътрешното тяло”, допълни Ивайло Банов.
Необходимостта от по-голям диаметър на тръбите при водните системи лесно се обяснява с физичните свойства на водата като топло- и студоносител. “Когато топло- или студоносителят е вода, пет килокалории на килограм работно тяло се предават при разлика 5 оС на температурата вход/изход т. е., за да се получи 100 kW енергия, необходимият вътрешен диаметър на тръбата е от порядъка на 80 - 100 mm”, посочи доц. Банов. “Когато през тръбите преминава хладилен агент, с един килограм хладилен агент може да се пренесат 49 килокалории, което е около 10 пъти повече. Това позволява диаметърът на тръбата от 100 mm да бъде намален до около 20 mm като диаметър. Тръби с такъв диаметър много по-лесно могат да бъдат скрити в окачен таван или в мазилка. Разбира се, те също са топлинно изолирани”, допълни той.

Системите с директно изпарение са с по-ниски енергийни разходи
Характерните за водните системи годишни енергийни разходи са по-високи в сравнение с отчитаните при VRV/VRF системите. “Когато системата работи с вода, е необходима циркулационна помпа, за да поддържа непрекъснатата циркулация на водата. При системите с директно изпарение на хладилния агент това се осъществява от компресора на хладилната машина, т. е. енергийните разходи, необходими за циркулационната помпа, която работи целогодишно, отпадат”, заяви г-н Банов.
Сравнявайки системите с водоохлаждащ агрегат и VRV/VRF системите, той заяви: “При една и съща мощност на компресора във водоохлаждащия агрегат и на VRV/VRF системата, компресорът на агрегата произвежда същото количество студ, но при използването на допълнителна помпа - работна, резервна или на няколко, включени в паралел (при големи системи). Тези помпи са енергоемки”.

Ограничени загуби на студ и топлина
В климатичните системи, базирани на водоохлаждащ агрегат, и във вентилаторните конвектори, работещи с топлоносител или студоносител вода, студоносителят се произвежда от хладилна машина. “Тази хладилна машина се отличава със същите елементи, както VRV/VRF системите, но при нея въздухът в помещенията се охлажда индиректно. Хладилният агент се използва за охлаждане на вода, която се подава към вътрешните тела, за да охлади въздухът в помещението”, коментира доц. Банов. Той допълни, че охлаждането на водата протича в топлообменен апарат, който независимо колко добре е изолиран, не може да достигне ефективност равна на 1. “При тази трансформация, изпарение на хладилен агент и охлаждане на вода, се губи енергия, което при VRV/VRF системите се избягва”.
Както вече бе посочено, хладилният агент при VRV/VRF системите се изпарява за сметка на директно охлаждане на помещението. Като допълнителен източник на топлинни загуби при водоохлаждащите системи доц. Банов посочи и тръбната мрежа: “Тръбите във водните системи, от една страна, са с голяма околна повърхнина, а от друга - тяхната дължина би могла да достига десетки, а в някои случаи - стотици метри. Загубите през околната им повърхнина, независимо, че е топлинно изолирана, са значително по-големи в сравнение със загубите, характерни за VRV/VRF системата, при която тръбите са с по-малък диаметър и по-малка околна повърхнина”.

Отопление с VRV/VRF системи при ниски температури
Възможност за работа в термопомпен режим предлагат значителна част от предлаганите климатични системи. Често, при много ниски температури, отоплението с термопомпа може да се окаже недостатъчно. Доколко ефективно е отоплението с VRV/VRF системи при ниски външни температури и необходимо ли е да се предвиди допълнителен източник на топлина, бе следващият ни въпрос към доц. Банов. “Зависи от системата, която се използва”, отговори той и допълни: “Една термопомпа е ефективна тогава, когато коефициентът й на трансформация, т. е. отношението на произведената топлина към изразходваната електроенергия, или коефициентът COP е по-голям от 1”. Коефициентът на трансформация е равен на единица тогава, когато за 1 kW консумирана електроенергия се получава 1 kW топлина или произведената топлина в помещението е равна на изразходваната електроенергия.
При хладилните машини е възможно коефициентът на трансформация да бъде по-голям от единица. Той би могъл да достигне стойности 2, дори 3. При системите с вода, този коефициент достига до 5 - 6, т. е. с 1 kW електроенергия се получават до и дори над 5 kW топлина. В подобни приложения съществуват всички основания да се твърди, че термопомпата е ефективна. Предлаганите на пазара климатици притежават различни възможности за работа в различни температурни интервали. Това се дължи на тяхната автоматика, на конструкцията на компресора, на вида на хладилния агент и т. н.
“Добрите производители гарантират коефициент на трансформация над 1 при външна температура от порядъка на -15 оС. Според климатичните данни на България, средната външна температура през зимния сезон по нормативна база е от порядъка на  -5, 0, 2, 3 оС. Изчислителната температура, при която се оразмерява отоплителната инсталация, съответно и климатичната инсталация, работещи в отоплителен режим, е от порядъка на -9,
-10, -15 оС. Това означава, че този климатик успешно може да се използва за отопление”, заяви доц. Банов. “Разбира се, обикновените климатици успешно работят в отоплителен режим при температури от порядъка на 0 до 6 оС. Повечето производители посочват в техническата характеристика на климатика коефициент на трансформация и мощност при 6 оС външна температура, която се приема като стандартизирана стойност”, коментира доц. Банов.

Вентилацията и VRV/VRF системите
Един от основните проблеми на съвременното строителство е в недостатъчното количество пресен въздух в помещенията. Елиминирането на всички възможности за инфилтрация на външен въздух налага предвиждането на вентилационна система. В много случаи, обаче, този факт се пренебрегва. “Вентилацията е въпрос от особена важност. Ако едно помещение само се загрява или охлажда, човек би се чувствал комфортно, но без приток на пресен въздух, в определен момент би почувствал дискомфорт, възможно е да получи и главоболие, независимо че температурата през лятото би била от порядъка на 24, 26, 28 оС, т. е. 6 - 8 оС по-ниска от температурата на външния въздух”, заяви доц. Банов. “Пресният въздух осигурява качеството на микроклимата в помещението. Чрез него се доставя достатъчно количество кислород. При новия начин на строителство с добре уплътнени дограми, инфилтрацията на външен въздух е сведена почти до нула. Това означава, че чрез механична вентилация трябва да се достави необходимото количество въздух, респективно, да се отведе от помещението и от сградата отработеният въздух. По този начин, хората в помещението биха се чувствали комфортно”, допълни той.
В отговор на въпроса за възможностите за организиране на механична вентилация при VRV/VRF системите, доц. Банов заяви: “Част от използваните вътрешни тела позволяват постъпване на външен въздух. Това се постига чрез използването на вентилационни решетки, монтирани върху или около външни стени и специална въздуховодна мрежа, по която до вътрешното тяло се транспортира необходимото количество въздух. Във вътрешното тяло външният въздух се обработва, загрява се или се охлажда в зависимост от сезона”.
Гостът ни посочи, че голяма част от тези тела работят на рециркулация. Той отбеляза също, че подобни тела могат да се използват и при системите с водоохлаждащ агрегат, а не само при VRV/VRF системите. “В съвременното строителство се използват и окачени фасади, през които лесно може да се организира подаването на пресен въздух. В този случай се използват т. нар. енерговъзстановяващи блокчета. Те са с малки размери, като се предлагат и модели, предназначени за конкретно помещение”, информира доц. Банов. “В енерговъзстановяващите блокчета се намират два вентилатора. Единият се използва за засмукване на пресен въздух през фасадата на сградата, а другият изхвърля отработения въздух отново през фасадата. Те са ориентирани така, че да не се получава къса връзка между тях. Загряването или охлаждането на въздуха се реализира чрез рекуперативен топлообменен апарат”, допълни той.