מה זה VRF?

מערכת VRF היא מערכת התרחבות ישירה (DX – direct expansion) המורכבת לפחות ממדחס אחד המחובר לשני יחידות או יותר של מערכות נשלטות עצמאית של יחידות fancoil (מערך צנרת נחשון) על צנרת רשת קירור יחידה. רוב מערכות ה VRF הקיימות כיום כוללות מגוון רחב של יחידות פנימיות הכוללות יחידות גלויות או נסתרות להתקנה על התקרה הרצפה או מאחורי אלמנטים דקורטיביים, יחידות מתועלות, יחידות זריקה ישירה או יחידות קסטה להתקנה על תקרה.

מערכות VRF כוללות בד"כ בקרות לשליטה על המאווררים, המדחסים ושסתומי ההרחבה האלקטרונים להבטחת יעילות גבוהה של המערכת. מערכות בקרה אלה יכולות לכלול גם תכונות מתקדמות כגון ניטור מרחוק באמצעות האינטרנט או רשת בבניין, מודולי BMS ומערכות בקרה מרכזיות המסוגלות לטפל עד ל 2,000 יחידות פנימיות.

אחת הטעויות הנפוצות היא המחשבה כי כל מערכות ה VRF יכולות לקרר ולחמם בו זמנית. אין זה נכון. בעוד יצרנים רבים מציעים מערכות החזרת חום המסוגלות לעשות זאת, רבים מציעים גם גרסת משאבת חום שבה כל היחידות הפנימיות חייבות להיות באותו מצב. במבט ראשון, נראה כי רוב המשתמשים יעדיפו את היתרון הנוסף של פעולה בו זמנית. עם זאת, יש יתרונות וחסרונות אותם יש לקחת בחשבון. רוב המערכות בעולם הם מערכות VRF מבוססות משאבת חום המייצגות כמעט 70% מכלל התקנות ה VRF כיום.

גם למערכות VRF עם משאבות חום (Heat Pump) וגם מערכות VRF מסוג החזרת חום (Recovery Pump) יש יתרונות ייחודיים ולשניהם נקודות חוזק וחולשות. בעת תכנון מערכת, חשוב להעריך את כל התכונות הללו כדי לקבוע את הפתרון הטוב ביותר עבור הלקוח.

VRF עם משאבת חום (Heat Pump VRF)

מערכת VRF עם משאבת חום (heat pump) מפעילה את כל היחידות הפנימיות במצב זהה: חימום או קירור. אם משתנה המצב של יחידה פנימית מסויימת ממצב קירור לחימום או ההיפך, היחידה עוברת למצב המתנה עד שהמדחס משנה את מצבו מחימום לקירור או ההיפך.

ישנם מספר דרכים שונות לשנות את המצב של המערכת:

• שינוי ידני - שינוי מצב מהבקר המרכזי (שינויים העונים על הצרכים של רוב יחידות בתוך הבית)
• קלט חיצוני - מצב היכול להיות נשלט על ידי גורם צד שלישי כגון חיישן טמפרטורה בחוץ או מתג בחדר בקרה
• בקר ראשי - המערכת יכולה להיות מתוכנת כך שמצב של מטפל אוויר אחד (בדרך כלל במשרד של הבוס) יקבע את מצב המערכת כולה.
• שינוי אוטומטי - מצב משתנה כאשר טמפרטורת החדר עולה על הטמפרטורה המוגדרת ב 4° עד 8° באזור הבקר הראשי.

VRF עם החזרת חום (Heat Recovery VRF)

במערכת VRF עם החזרת חום (heat recovery), האנרגיה המוחזרת מהיחידות הפנימיות הפועלות במצב אחד ניתנות להעברה ליחידה פנימית אחת או יותר הפועלות במצב אחר. ברוב המקרים, מערכת החזרת חום יכולה לספק את המצב הדרוש (חימום או קירור) כדי לענות על הצרכים של החלל הנדרש זאת בכפוף למגבלות התכנון של היצרן. מגבלות טווחי הפעולה משתנים בין היצרנים השונים, ולכן חשוב לבחון היטב את המדריך הטכני בעת תכנון מערכת החלפת חום VRF.

בחירת המערכת הנכונה

היתרון העיקרי של מערכת VRF מסוג החזרת חום (heat recovery) היא מתן האפשרות לכל דייר את היכולת לשלוט על מצב הטמפרטורה של היח' הפנימית שלו. למערכות אלה יש גם את הפוטנציאל לייצר חיסכון נוסף באנרגיה כאשר כמות שווה של יחידות פנים נמצאות גם בחימום וגם בקירור. אם מערכת VRF יכולה לשמור על אנרגיית חום בתוך הבניין במקום לייצר חום נוסף, אז קיים פוטנציאל לחיסכון נוסף. עניין זה מעשי במיוחד עבור מבנים עם תוכניות קומה גדולה שבו יחידות היקפיות נדרשות לחימום בזמן שלמעבה נדרש קירור לדוגמא, בזמן שיש חדרים עם עומס תפוסה כבד כגון קפטריה או חדר ישיבות. מרחבים אלה דורשים לעתים קרובות קירור כאשר הם במלוא יכולתם.

החיסכון באנרגיה נוספת באמצעות מערכת VRF החזרת חום (heat recovery) משתנה בהתאם למיקום וליישום. במקרים מסוימים החזרת חום עלולה לגרום דווקא להגברת צריכת האנרגיה מאחר ועבודת המדחס תהיה גבוהה יותר. כמו כן, השימוש הנפוץ ביותר בהחזרת חום הוא בעונות המעבר, אביב וסתיו אז יש רק אחוז קטן מעומס האנרגיה הכולל של הבניין. במקרים אלה, למרות ייצור החיסכון בהחזרת חום, במהלך תקופה זו מדובר רק על אחוז קטן מצריכת האנרגיה השנתית הכוללת.

אחת הסיבות העיקריות לבחירת VRF מבוסס משאבת חום (heat pump) על פני מערכת החזרת חום (heat recovery) היא העלות. למערכת VRF המספקת חימום וקירור בו זמנית נדרשים רכיבים נוספים כגון בקרים השולטים על זרימת נוזל הקירור או גז חם. בקרים אלה נקראים "בקרי BC" או"branch box" והם מכילים שסתומים לשליטה על זרימת גז הקירור.

לבקרי BC נדרשים שני מערכות צנרת הכוללות מפרידי נוזל/גז ומחליף חום מסוג צינור בתוך צינור זאת בנוסף לשסתומי בקרת זרימת הקירור המרובים. בקר BC יכול להכיל עד 16 מעגלים נפרדים, כל אחד עם שסתומים עצמאיים. בעת התקנת המערכות הללו, מומלץ למקם אותם באזור מרוחק המתאים לשירות ולעבודת השסתומים או רעש הקירור.

היכולת לספק חימום וקירור בו זמנית דורשת גם צנרת נוספת של נוזל קירור. מערכת המשתמשת בבקר BC מחייבת את כל היחידות הפנימיות בכל קטע (עד 16) כדי "לרוץ הביתה" בחזרה לבקר ה BC. עבור מערכת החזרת חום משולשת צנרת, כל מעגל קירור ידרוש צינור שלישי לכל בקר BC ושני צינורות נוספים לכל יחידת פנים.

בעוד מערכות צנרת כפולה יכולות להפחית את אורך הצנרת הכולל, במקרים מסוימים, נדרש מהלך צנרת ארוך יותר כדי להגיע לבקר ה BC ואז יתרון זה מתבטל. כמו כן, מערכת כפולת צנרת עדיין דורשת שלושה צינורות כאשר יותר מבקר BC אחד מותקן. בשתי סוגי המערכות כפולת צנרת ומשולשת צנרת, מרכיבים נוספים עשויים להגדיל את העלות המותקנת הכוללת של הפרויקט. ברוב המקרים, לפרויקטים של מערכת VRF החזרת חום (heat recovery) עלות גבוהה יותר ב 30% עד 40% יותר מאשר VRF עם משאבת חום (heat pump) באותו הגודל..

למערכות VRF החזרת חום (heat recovery) יש גם טווח הפעלה מוגבל המבוסס על טמפרטורת האוויר בחוץ. טווח זה, המשתנה על ידי היצרן ומצב המעבה, יכול להיות מוגבל בטמפרטורות של -5° עד 15° לפעולה בו זמנית. במילים אחרות, בכל פעם שטמפרטורת האוויר בחוץ תעלה על טווח זה, מערכת ה VRF תצטרך לפעול 100% חימום או 100% קירור. מגבלות אלה יכולות להגביל מאוד את התועלת של מערכת לשימוש בו זמני.

מגבלות הטמפרטורה למערכות VRF החזרת חום (heat recovery) הופכות ללא מעשי חיבור מערכת מסוג זה לחדר שרת או שטח מכני אחר הדורש קירור כל השנה. אם אזורים אחרים של הבניין נדרשים לחימום כאשר הטמפרטורה החיצונית מתחת למגבלות היצרנים, הביצועים של המערכת עלולים להפוך לבלתי יציבים או בלתי מהימנים. ביישומים צריך תמיד לשקול את השימוש של מערכת משאבת חום ייעודית או, במקרה של חדרי שרת, מערכת יעודית לקירור חדר המחשב.

.מגבלות הטמפרטורה של VRF גם מגבילות את השימוש בחורף של VRF למעבה. החום שמפיק המעבה יכול להפוך לבעיה כאשר הטמפרטורות בחוץ יורדות. המגבלה לפעולה בו זמנית עבור יצרני VRF רבים היא -5°. לכן, עדיין ייתכן שיהיה צורך לתכנן עם מקור קירור משלים עבור הליבה בבניין. אם מערכת כזו הכרחית, זה מגביל את היתרונות ואת החיסכון באנרגיה של מערכת החזרת חום (heat recovery).

יישומי VRF

ישנם יישומים רבים בהם בו מערכת חימום/קירור בו זמני תהיה פתרון מצוין. לדוגמה, בבניין בו נשקלת מערכת קונבנציונלית של ארבעה צינורות fancoil מערכת מסוג זה תתן פתרון מצוין. למערכת החזרת חום VRF (heat recovery) יש את היכולת לספק חימום וקירור עבור שטח כזה בעלות נמוכה בהרבה. מערכות VRF גם נוטות להיות בעלות יעילות גבוהה בהרבה מאשר מערכת מרובעת צנרת. השילוב של עלות התקנה נמוכה יותר ועלות תפעול נמוכה יותר הופכת לפתרון מאוד אטרקטיבי.

יישומים נפוצים נוספים עבור מערכת קירור/חימום בו זמני הוא עבור שימושים גבוהים ובתי מלון. אורחים השוהים במלונות יוקרתיים דורשים את היכולת לשלוט במצב ובטמפרטורה של היחידות הפנימיות האישיות שלהם, מערכת החזרת חום VRF (heat recovery) יכולה לענות על צרכי אורחים אלה. עבור חללים אחרים כגון מסדרונות, חדרי ישיבות, או לובי מערכת VRF מבוססת משאבת חום נפרדת (heat pump) תהיה מצוינת, שכן יחידות אלה משרתות שטח גדול שיהיה באותו מצב קירור או חימום. באמצעות תכנון נכון, המערכת יכולה להיות מתוכננת על מנת לספק את הפתרון הטוב ביותר עבור היישום הנדרש.

יישום נפוץ למערכת VRF עם משאבת חום (heat pump) הוא בית ספר. בעוד לבתי ספר רבים יתרון ממערכת החזרת חום, עלות התקנה נמוכה של מערכת משאבת חום (heat pump) הופכת אותה לפתרון פופולרי מאוד. תכנון מערכת תקין גם מקטין את הצורך במערכת החזרת חום. על ידי תכנון מעגלי קירור, כך שכל החדרים באותה החשיפה נמצאים באותה המערכת, מערכת החזרת חום עלולה להיות מיותרת והוצאה נוספת שאינה מוצדקת.

עוד יישום נפוץ עבור מערכת VRF עם משאבת חום (heat pump) הוא עבור בית כנסת. עיצוב של מערכת לבית כנסת מבוסס לעתים קרובות על שטח גדול עם יחידות פנים באותו מצב קירור/חימום. בדרך כלל מדובר על שטח גדול מאוד. ומאחר ותמיד כל היחידות הפנימיות באותו מצב, מערכת זו יכולה גם להיות מיועדת כך שהעומס יכול להיות מועבר לאזורים אחרים בתוך הבניין, כגון חדרים נוספים. עבור יישומים אלה, מערכת VRF משאבת חום (heat pump) יכולה להיות מיועדת בכדי לוודא ניצולת מקסימלית לחימום או קירור הנדרש בעת הצורך.

הערכה ותכנון

בעת תכנון מערכת VRF, חשוב להעריך את הצרכים של החלל בכדי לקבוע את הפתרון היעיל ביותר עבור המשתמש הסופי. אם משתמש הקצה מאמין שכל יחידות הפנים- יהיו באותו מצב במשך רוב השנה (תכונה שכיחה של רוב המערכות קונבנציונאליות), יהיה זה בלתי נחוץ להתקין מערכת עם הוצאות נוספות של מערכת מסוג החזרת חום. אבל, אם בבניין יש מגוון גדול יותר או נדרשת גמישות רבה יותר, תתכן תועלת בביצוע ההוצאות הנוספות של מערכת החזרת חום.

על מנת לקבל את התכנון הטוב ביותר עבור דרישותיך, פנה אלינו לקבלת ייעוץ מקצועי ומתן פתרון שיהלום את דרישותיך.