تدفق متغير للمبرد

نظام تدفق المبرد المتغير ( VRF ) هو تقنية تكييف هواء ابتكرتها شركة دايكن للصناعات المحدودة عام ١٩٨٢. ^{[ ١ ]} أطلقت دايكن للصناعات المحدودة على هذه التقنية اسم "VRV" وهي صاحبة العلامة التجارية المسجلة لها. ^{[ ٢ ]} على غرار أنظمة التكييف المنفصلة الصغيرة بدون قنوات، تستخدم أنظمة VRF المبرد كوسيط أساسي للتبريد والتدفئة، وعادةً ما تكون أقل تعقيدًا من الأنظمة التقليدية القائمة على المبردات . يتم تكييف هذا المبرد بواسطة وحدة تكثيف واحدة أو أكثر (قد تكون خارجية أو داخلية، مبردة بالماء أو الهواء)، ويتم تدويره داخل المبنى إلى وحدات داخلية متعددة. تتيح أنظمة VRF، على عكس الأنظمة التقليدية القائمة على المبردات، درجات تبريد متفاوتة في مناطق محددة (لعدم وجود وحدات مناولة هواء كبيرة، بل وحدات داخلية أصغر فقط)، ويمكنها توفير الماء الساخن في نظام استعادة الحرارة دون التأثير على الكفاءة، ^{[ ٣ ]} والتحول إلى وضع التدفئة (مضخة حرارية) خلال فصل الشتاء دون معدات إضافية، مما قد يساهم في خفض استهلاك الطاقة . كما أن وحدات معالجة الهواء والقنوات الكبيرة لا تُستخدم، مما يقلل من الارتفاع فوق السقف المعلق، بالإضافة إلى التأثير الهيكلي، حيث يستخدم نظام VRF فتحات أصغر لأنابيب التبريد بدلاً من القنوات. ^{[ 4 ]}

تُركّب أنظمة التبريد والتكييف ذات التدفق المتغير (VRF) عادةً مع محول تيار مستمر (DC) للضاغط، مما يسمح بتغيير سرعة المحرك وبالتالي تدفق غاز التبريد ، بدلاً من التشغيل والإيقاف فقط. وبفضل التشغيل بسرعات متغيرة، تعمل وحدات VRF فقط بالسرعة المطلوبة، مما يوفر استهلاكًا كبيرًا للطاقة عند ظروف التحميل المختلفة. وتتيح تقنية استعادة الحرارة في أنظمة VRF للوحدات الداخلية الفردية التدفئة أو التبريد حسب الحاجة، بينما يستفيد حمل الضاغط من استعادة الحرارة الداخلية. ومن المتوقع توفير ما يصل إلى 55% من الطاقة مقارنةً بالأجهزة التقليدية المماثلة. ^{[ 1 ]}

^{[ 5 ]} ينتج عن ذلك أيضًا تحكم أكبر في درجة الحرارة الداخلية للمبنى من قِبل شاغليه. كما أن انخفاض طاقة بدء التشغيل لضواغط العاكس DC في نظام VRF ومتطلباتها المتأصلة من طاقة التيار المستمر تسمحبتشغيلمضخات الحرارة التي تعمل بالطاقة الشمسية

قد يُسهم ذلك في خفض استهلاك الطاقة. فعلى وجه التحديد، تحقق أنظمة التكييف ذات التدفق المتغير (VRF) كفاءة عالية من خلال تغيير سرعة محرك الضاغط لتتناسب مع الحمل المطلوب، بدلاً من مجرد تشغيل النظام وإيقافه بشكل دوري. إضافةً إلى ذلك، فإن عدم وجود وحدات معالجة الهواء والقنوات الكبيرة يقلل من التأثير الإنشائي على المباني.

تتوفر أنظمة التبريد والتكييف ذات التدفق المتغير (VRF) بنوعين: نظام ثنائي الأنابيب ونظام ثلاثي الأنابيب. في نظام المضخة الحرارية ثنائي الأنابيب، يجب أن تكون جميع المناطق إما في وضع التبريد أو التدفئة. تتميز أنظمة استعادة الحرارة (HR) بقدرتها على تدفئة مناطق معينة وتبريد مناطق أخرى في آنٍ واحد؛ ويتم ذلك عادةً من خلال تصميم ثلاثي الأنابيب، باستثناء أنظمة ميتسوبيشي وكاريير وإل جي، التي تعمل بنظام ثنائي الأنابيب باستخدام وحدة تحكم في الدائرة الفرعية (BC) لتوصيل كل منطقة من مناطق المبخر الداخلية. في هذه الحالة، تُستخدم الحرارة المستخرجة من المناطق التي تحتاج إلى تبريد في المناطق التي تحتاج إلى تدفئة. ويتحقق ذلك لأن وحدة التدفئة تعمل كمكثف، حيث تُعيد السائل المبرد إلى خط التبريد. على الرغم من أن نظام استعادة الحرارة ذو تكلفة أولية أعلى، إلا أنه يُتيح تحكمًا حراريًا أفضل في مناطق المبنى، وكفاءة أعلى بشكل عام. ^{[ 6 ]} في أنظمة VRF ذات استعادة الحرارة، قد تعمل بعض الوحدات الداخلية في وضع التبريد بينما تعمل وحدات أخرى في وضع التدفئة، مما يُقلل من استهلاك الطاقة. إذا كان معامل الأداء في وضع التبريد لنظام ما هو 3، ومعامل الأداء في وضع التدفئة هو 4، فإن أداء استعادة الحرارة يمكن أن يصل إلى أكثر من 7. ورغم أنه من غير المرجح أن يحدث هذا التوازن بين متطلبات التبريد والتدفئة بشكل متكرر على مدار العام، إلا أنه يمكن تحسين كفاءة الطاقة بشكل كبير عند حدوث هذا السيناريو. ^{[ 7 ]}

قد تُبرَّد أنظمة VRF بالهواء أو الماء. في حالة التبريد بالهواء، تتعرض وحدات التكثيف للهواء الخارجي، وقد تكون موجودة في الخارج، وتكون هذه الوحدات بحجم الثلاجات الكبيرة، نظرًا لاحتوائها على مكثف كبير (مبادل حراري) ذي مساحة سطح واسعة لنقل الحرارة إلى الهواء المحيط، إذ أن الهواء ذو ​​سعة حرارية منخفضة ^{[ 8 ]} وكثافة منخفضة، وسعة حرارية حجمية منخفضة، وموصلية حرارية منخفضة، مما يستدعي نقل الحرارة إلى حجم كبير من الهواء دفعة واحدة. أما في حالة التبريد بالماء، فتُوضع وحدات التكثيف داخل المباني، وتكون أصغر حجمًا بكثير، وتُبرَّد بالماء بواسطة برج تبريد مغلق أو دائرة تبريد أو مبرد جاف.

تُستخدم أنظمة التبريد والتكييف ذات التدفق المتغير (VRF) في اليابان منذ ثمانينيات القرن الماضي. وبحلول عام 2007، كانت هذه الأنظمة تُستخدم في 50% من مباني المكاتب متوسطة الحجم (حتى 70,000  قدم ^مربع أو 6,500 متر مربع ⁾ و33% من المباني التجارية الكبيرة (أكثر من 70,000  قدم ^مربع أو 6,500 متر مربع ⁾ . ^{[ 6 ]}

توجد بوابات مخصصة تربط أنظمة VRF بوحدات التحكم في أنظمة التشغيل الآلي للمنازل وأنظمة إدارة المباني (BMS) للتحكم والمراقبة المركزية. إضافةً إلى ذلك، توفر حلول البوابات هذه إمكانية التحكم عن بُعد في جميع الوحدات الداخلية لأنظمة التكييف والتهوية عبر الإنترنت. ^{[ 9 ]}

• معايير ترشيد استهلاك الطاقة لأجهزة تكييف الهواء ومضخات الحرارة متعددة الوحدات ذات التدفق المتغير للمبرد
• تعد أنظمة التبريد والتكييف ذات التدفق المتغير (VRF) بتحقيق وفورات في أنواع المباني والمناخات المستهدفة.