مأخذ: ماهنامه اشری – ژانویه 2017

…………

سیستم‌های جریان مبرد متغیر با منبع هوا (VRF) در اقلیم‌های معتدل سهم بیشتری از بازار را به خود اختصاص می‌دهند. با این وجود، آن‌ها در اقلیم‌های سرد زیاد اجرا نمی‌شوند، چون معمولاً آن‌ها در دماهای پایین محیط ظرفیت و راندمان خود را از دست می‌دهند. برای غلبه بر این مشکل، سیستم‌های VRF را می‌توان با یک منبع گرمای اضافی تکمیل کرد. همین‌طور می‌توان آن‌ها را به سیستم‌های منبع آبی یا زمینی که در معرض دماهای محیط نیستند ارتقا داد. درحالی‌که سؤالاتی در مورد نحوه انتخاب، طراحی و کار سیستم‌های VRF در اقلیم‌های سردتر برای رسیدن به عملکرد انرژی خوب و کاهش از دست رفتن ظرفیت وجود دارد، ما چندین استراتژی را تحلیل کردیم و نتایج و مشاهدات خود را در این مقاله آورده‌ایم.

 این تقریب‌زنی ضروری است چون مقایسه مستقیم دو سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع مختلف در یک ساختمان واقعی غیرممکن است. مدل انرژی VRF دقیقاً با داده‌های اندازه‌گیری شده از هر محل از جمله EER دستگاه VRF، مصرف انرژی قطعه، دبی‌ها و دماهای مناطق مختلف کالیبره می‌شود. سپس سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع برای گزینه‌های دیگر سیستم در مدل جابه‌جا می‌شود. نتایج این مقایسه در جدول 4 با مدل‌سازی مفروضات سیستم‌های مختلف که در ستون 2 مستند شده نشان داده می‌شود. با این وجود سیستم «VAV، کمبودهای رایج»  مسائلی که ما معمولاً در سیستم‌های VAV می‌بینیم از قبیل حداقل جریان بالاتر، تنظیم مجدد دمای ناقص و قدرت فن بیشتر را منعکس می‌کند. در این صورت اجازه مقایسه گویاتر با عملکرد VRF دنیای واقعی را می‌دهد.

سیستم VRF منبع زمینی به یک EUI حدود  yr.35kBtu/ft2 – بسیار بهتر از ساختمان‌های معمول – می‌رسد و پایین‌ترین هزینه بهره‌برداری را نسبت به پمپ حرارتی منبع زمینی (GSHP) دارد. GSHP 0.07 دلار به ازای هر فوت مربع بیشتر از VRF منبع زمینی صرفه‌جویی می‌کند؛ علت این امر در درجه اول به خاطر عملکرد میان باری ضعیف‌تری است که ما در تجهیزات VRF مشاهده کردیم، با اینکه سیستم GSHP بر اساس اندازه‌گیری میدانی نیست و ما نمی‌توانیم ثابت کنیم GSHP دو مرحله‌ای به آن عملکرد اسمی می‌رسد. سیستم VRF منبع زمینی کمی بهتر از VRF و سیستم‌های پمپ حرارتی منبع آبی عمل می‌کند. این امر دو مسئله را پیشنهاد می‌کند: افزودن حفره زمین‌گرمایی ممکن است نسبت به VRF بازپرداخت طولانی‌تری داشته باشد؛ و (با فرض پمپ‌های حرارتی با کیفیتی که با عملکرد اسمی خود مطابقت دارند) یک سیستم پمپ حرارتی منبع آبی شبیه VRF عمل می‌کند.

همه مقایسه‌های ساختمان اداری مینه پلیس پیشنهاد می‌کند این سیستم VRF منبع زمینی خاص آن‌طور که انتظار می‌رود عمل نمی‌کند. با مدل VRF که با سطح ضعیف عملکرد اندازه‌گیری شده کالیبره شده، این از نظر هزینه و انتشارات حتی بدتر از عملکرد سیستم VAV معمول است.

در میدوست که محل کار ما واقع‌شده، VRF معمولاً سیستم‌ها را با گرمایش گازی مثل سیستم VAV جایگزین می‌کند. بنابراین، صرفه‌جویی‌های هزینه ناشی از VRF به قیمت گاز و برق بستگی دارد. برای مثال، اگر همانند برخی مناطق کشور نرخ برق 30 درصد کمتر باشد،ft2 / $ 0.18 صرفه‌جویی ناشی از VRF در نمونه مادیسون تاft2 /$  0.21تغییر می‌کند. به عبارت دیگر، اگر قیمت گاز تا 30 درصد کاهش یابد، صرفه‌جویی‌ها تا  ft2 / $ 0.11تغییر می‌کند.

نتایج پیشنهاد می‌کند عملکرد VRF منبع آبی وابسته به عوامل زیادی است. این سیستم می‌تواند در شرایط خاص بهتر از سیستم‌های دیگر و در شرایط دیگر بدتر از بقیه عمل کند. توانایی دیگر برای انجام مقایسه به مدل‌های تئوریک یا تنها دو نقطه داده دیگر محدود می‌شود. قبل از یک قضاوت صحیح در مورد عملکرد نسبی VRF  منبع آبی با انواع دیگر سیستم، داده‌های اضافی قابل‌توجه باید به این دو نقطه داده اضافه شود.

درس‌های دیگری که آموخته شد:

• تعیین سایز کندانسینگ یونیت‌ها برای فضا قبل از بروز چالش برای ساکنین. سایز بیش از اندازه موتورخانه را بررسی کنید، اما تا زمان مشخص شدن ساکنین منتظر انتخاب واقعی و خرید کندانسینگ یونیت‌ها بمانید.
• مزایای غیر انرژی سیستم‌های VRF را در نظر بگیرید. به دلیل بقایای کم، اولین هزینه‌های بعضی پروژه‌های ساختمانی را می‌توان با کاهش ارتفاع‌های کف تا کف کم کرد و در نتیجه انعطاف‌پذیری را تأمین کرده و میزان مترمربع قابل اجاره را افزایش داد.
• لوله‌کشی‌های مبرد را در کوتاه‌ترین فاصله ممکن حفظ کنید تا مانع افت ظرفیت شود. سازنده‌ها محدودیت‌های ویژه‌ای برای طول و افزایش لوله‌کشی مبرد فراهم می‌کند. کندانسینگ یونیت را در چندین محل نصب کنید تا با این محدودیت‌ها مطابقت داشته باشد.
• پرسنل پذیرش باید هرگونه احتمال برای گرمایش و سرمایش بین زون‌های مجاور یا نوسان بین گرمایش و سرمایش در زون‌ها را بررسی کنند. این ممکن است نیاز به زمان اضافی در محل برای مشاهده و هماهنگی لوپ های کنترل ترموستات داشته باشد.

مراحل بعد

چند حوزه ارزیابی برای VRF اقلیم سرد باقی می‌ماند. تحقیقات میدانی بیشتری برای تائید نحوه عملکرد واقعی در اقلیم‌های سرد لازم است. پروژه‌ای که مصرف انرژی و پارامترهای عملکردی دیگر از چندین سیستم منبع هوا را اندازه بگیرد، بهترین مورد خواهد بود. مطالعات دیگر نشان داده است عملکرد میدانی واقعی این سیستم‌های پیچیده اغلب متفاوت از دیگری است. اندازه‌گیری بیشتر برای سیستم‌های منبع آب نیز لازم است. یافته‌های محل منبع آب منتشرشده در اینجا دو مورد از سه سیستمی است که تاکنون مطالعه شده که نمی‌تواند گویا باشد. ایده آل این است که مطالعه بیشتر نیز شامل موارد اقتصادی هزینه چرخه حیات است.

گزینه دیگر برای اداره نقطه تنظیم موتورخانه یک طرح کنترل دمای دوگانه است. در این طرح، وقتی دمای بیرون زیر نقطه تنظیم‌شده می‌افتد،ک وسیله مکمل برای حفظ دما در دستگاه‌های بیرونی بالای دمای محیط استفاده می‌شود تا راندمان بهتری فراهم شود. تبادل بین عملکرد دستگاه بهتر و افت‌های موتورخانه در T∆T بالا باید در تحقیق آینده حل و فصل شود.

سایر منابع گرمای مکمل را نیز می‌توان ارزیابی کرد. یک روش پیشنهادشده سیستم دوگانه‌ای است که اجازه می‌دهد دستگاه بیرونی از یک مبدل حرارتی منبع آبی زیر نقطه تنظیم دمای خاص به‌جای هوای محیط بسیار سرد استفاده کند.

پایان