Обзор VRF японских производителей

VRF системы 2 WAY ECOi

История

Рождение VRF

Центральные системы кондиционирования воздуха были расточительной нормой при  строительстве зданий вплоть до 1980-х годов, поскольку, даже если только один арендатор требовал операции кондиционирования воздуха, необходимо было нагревать или охлаждать всё здание. Видя потребности рынка, компания Daikin в 1982 году разработала первый агрегатированный кондиционер для малых и средних зданий, в котором использовался компактный наружный блок, способный индивидуально управлять каждым внутренним блоком в отдельности. Первоначально он назывался «мульти-сплит кондиционер для коммерческих зданий» и не был в состоянии использовать переменный расход хладагента. Эти мульти-сплит системы предлагали четыре основных преимущества по сравнению с обычными центральными системами: они сохраняли энергию, потому что они не нуждались в системе охлаждения и в оборудовании для поставки такой большой системы, они сохраняли пространство со своими компактными наружными блоками и потолочными подвесными внутренними блоками, они экономили рабочее время при установке трубопроводов хладагента и безвоздуховодных внутренних блоков, и они экономили время на проектных работах, поскольку агрегатированные кондиционеры управлялись системой. Существовало много типов агрегатированных кондиционеров для различных применений, но мульти-сплит системы отличались предложением характеристик и функций специально для городских коммерческих зданий, таких как офисы.

1980-е: Экономия энергии посредством индивидуального управления

Второй нефтяной кризис, ударивший в 1979 году, вызвал подъём цен на сырую нефть, и экономия энергии стала важной социальной проблемой. Мульти-сплит (позже стала называться “VRF”) система, впервые разработанная в Японии в 1982 году, представляла собой агрегат из одного наружного блока и двух внутренних блоков, который предлагал индивидуальный контроль каждого внутреннего блока и сохранял как пространство для установки, так и энергию. Наружный и внутренние блоки этой системы соединялись трубопроводами хладагента, по которым он распределялся в равной степени между  внутренними блоками. После появления микрокомпьютерного управления и улучшения контроля хладагента с помощью электронных расширительных клапанов, в 1987 году была принята инверторная технология.  Эти нововведения позволили увеличить допустимую длину трубопроводов и перепад по высоте между внутренними и наружными блоками, а также количество внутренних блоков, подключаемых к одному наружному блоку. Эти достижения, в свою очередь, предоставили больше свободы при  проектировании систем кондиционирования воздуха и представляют собой основу современных VRF систем.

1990-е: Совершенствование компрессоров и разнообразные применения

1990-е годы принесли ряд усовершенствований  VRF. Были разработаны системы, которые допускали индивидуальное управление обогревом и охлаждением с использованием одних и тех же труб хладагента, так что в дополнение к управлению запуском и остановкой, температурой и объёмом нагнетаемого воздуха, для каждого внутреннего блока появилась возможность индивидуально переключаться между режимами обогрева и охлаждения. Были разработаны водяные системы VRF, системы с водяным охлаждением, а также системы аккумуляции холода и системы, работающие только на охлаждение. Возможность подключения нескольких компрессоров к одной системе привела к большим системам и к ещё большей свободе в проектировании систем. Между тем, в 1998 году в качестве альтернативы озоноразрушающему HCFC хладагенту R22, который был основным хладагентом в то время, были разработаны VRF системы, использующие HFC хладагенты с нулевым потенциалом разрушения озонового слоя (ODP). В 1999 году была разработана система VRF, которая могла использовать для подключения существующие трубопроводы при необходимости замены оборудования.

2000-е: Высокая энергоэффективность за счёт совершенствования компонентов

По мере усиления акцента на глобальных экологических проблемах, включая изменение климата, также вырос импульс к экономии энергии. В ответ на это производители VRF систем внедрили DC преобразователи (инверторы), и повысили эффективность компонентов, таких как теплообменники и вентиляторы.

2010-е годы: расширение производительности и стандартизированное управление

Использование VRF систем стало общепринятым для больших зданий, максимальная длина трубопроводов хладагента стала длиннее, а количество подключаемых внутренних блоков существенно возросло с целью дальнейшего увеличения свободы проектирования. В то же время, становятся популярными интерфейсы таких сетей, как BACnet и LonWorks.

Современные системы и взгляд в будущее

Ухудшение экологических проблем в последнее время, землетрясение и цунами в Японии, вызвавшие катастрофу на атомной электростанции Фукусима, повысили потребность в экологически чистых технологиях, которые также позволяют экономить энергию. Были разработаны сетевые системы, сделавшие возможным удалённое управление, которые могут экономить энергию, внося коррективы в соответствии с погодными условиями и особенностями данного объекта. Основываясь на концепции разделения нагрузки по явному и скрытому теплу, в 2007 году была разработана система, которая отделила скрытое и явное тепло при помощи комбинации технологии осушителя и VRF системы с большой производительностью по явному теплу. Тепловые насосы являются неотъемлемой технологией в усилиях по борьбе с изменением климата, и производители теперь смотрят не только на повышение эффективности таких компонентов, как компрессоры и теплообменники, но также и на повышение эффективности за счёт рекуперации тепла и внедрения возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и геотермальная энергия . Инновации также вносятся в использование датчиков и IT, чтобы создать новые способы для экономии энергии. В результате, основные рынки постепенно признали VRF системы неотъемлемой частью решений по управлению энергией здания.

Ниже приводится краткое изложение последней информации о продуктах крупнейших японских производителей VRF.

Литература:
Atsushi Kuraura (Daikin). «Изменения VRF систем», Научный журнал «Reito» Общества инженеров по кондиционированию воздуха и охлаждению (JSRAE), сентябрь 2010 г.
(Atsushi Kuraura (Daikin). «VRF System Transitions», Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers (JSRAE) academic journal ‘Reito’, September 2010)

Тенденции VRF

Mitsubishi Electric

City Multi VRF

Mitsubishi Electric в первый раз представила свою новую гибридную  систему City Multi VRF/chiller в 2012 году на выставке Chillventa в Германии. Гибридная система сочетает в себе наружный блок и гибридный BC контроллер (HBC) c трубопроводами как для хладагента, так и для воды. Трубопровод хладагента с хладагентом R410A используется между наружным блоком и HBC, в то время как вода в двухтрубной системе рекуперации тепла используется между HBC и внутренними блоками.  Это система высокого класса является первой в отрасли, использующей технологию, сочетающую трубопроводы хладагента и воды в одной системе. Запатентованный HBC осуществляет теплообмен между хладагентом и водой, чтобы обеспечить комфортное кондиционирование воздуха.

Вода между HBC и внутренними блоками циркулирует по двухтрубной системе, которая проще в установке, чем четырехтрубная холодильная системы. В двухтрубной системе направление потока хладагента не изменяется ни при изменении режима работы, ни при  остановке компрессора.

Поскольку температура воды стабильна круглый год, Hybrid City Multi обеспечивает  температуру теплообменника без резких скачков, создавая, тем самым, комфортное состояние окружающего воздуха.

Hybrid City Multi может выполнять одновременно обогрев и охлаждение с централизованным управлением и индивидуальной работой, как существующие модели City Multi. Гибридная система использует рекуперацию тепла во время одновременного обогрева и охлаждения и использует меньше хладагента HFC, чем обычные системы VRF. Двухтрубная система также использует меньше ресурсов, чем четырёхтрубная холодильная система. Также системе не нужен насос, резервуар, или панель управления, как чиллерным системам, что экономит дополнительные ресурсы.

Fujitsu General

Airstage VR

Fujitsu General выпустила систему Airstage VR-II модульного типа для Европы и Австралии, которая достигает высшего класса в отрасли по энергоэффективности  с COP 4.13 (блок 14 л.с. в режиме обогрева) и предлагает большую гибкость при установке. Серия состоит из моделей в 8, 10, 12, 14 и 16 л.с.. В общей сложности возможны 34 конфигурации внешних блоков, в то время как линейка внутренних блоков имеет 55 моделей на выбор.
Новая серия достигла высшего класса в отрасли по энергоэффективности с COP 4.13 за счет применения энергосберегающих технологий, таких как теплообменника типа «corner-round type high density multi-path»,  синусного DC инверторного управления, заново разработанного метода отдельного управления хладагентом в верхней и нижней частях теплообменника,  децентрализованного управления функционированием. Мощность агрегатов в серии может составлять от 8 до 48 л.с. путём объединения до 3 наружных блоков, подключенных максимально к 64 внутренним блокам. Для каждого внутреннего блока для обеспечения оптимального комфорта в помещении можно выбрать режим охлаждения или обогрева.
Одновременное отопление и охлаждение стало возможным благодаря RB блокам, которые поставляется в одноблочном или многоблочном исполнении и могут быть установлены в узком запотолочном пространстве.

Для повышения удобства управления системой, в дополнение к существующим пультам дистанционного управления, компания также разработала более универсальный сенсорный пульт дистанционного управления, который включает новые функции для экономии энергии.

Новый Airstage VR-I1 является частью усилий Fujitsu General, чтобы представить товары, которые отвечают энергосберегающей политике ряда стран.

Mitsubishi Heavy Industries (MHI)

KX6 VRF

Линейка KX6 VRF систем от MHI в настоящее время включает новые высокопроизводительные наружные блоки, которые также являются более компактными и легкими, с объёмом, уменьшенным на 47% и весом — на 35%.

Тепловой насос KX6 представляет собой 2-трубную систему, которая обеспечивает для всех внутренних блоков либо режим обогрева, либо охлаждения. Линейка  начинается с 1-фазной модели с мощностью охлаждения 11,2 кВт до крупнейшего наружного блока в индустрии с холодопроизводительностью 68,0 кВт. Линейка KX6 имеет общую длину трубопроводов до 1000 метров, а самый дальний внутренний блок может быть подключен на расстоянии до 160 метров от наружного блока.

KXR6 — 3-трубная система с рекуперацией тепла, которая обеспечивает и обогрев и охлаждение для отдельных внутренних блоков. Линейка начинается с модели в 8 л.с. (22,4 кВт), и также идёт до холодопроизводительности отдельного блока в 24 л.с. (68,0 кВт). Наружные блоки и в KX6 и в KXR6 могут быть объединены, обеспечивая до 48 л.с./136 кВт в одной системе. К крупнейшему наружному блоку может быть подключено до 48 внутренних блоков.

Взаимное соединение трубопроводов в KXR6 состоит из двух труб, проходящих через PFD контроллер распределения и третьей трубы, подключаемой непосредственно к каждому внутреннему блоку от основной трубы. В серии KX6 используются новые 3D спиральные компрессора производства MHI, в которых улучшена степень сжатия за счет сжатия хладагента и радиально и аксиально, обеспечивая значительно более высокую энергоэффективность по сравнению с предыдущими моделями. Компанией MHI также применено новое Векторное управление инвертором для дальнейшего повышения энергоэффективности, даже при низких скоростях.

Daikin

Daikin выпустила свою Ve-up IV серию VRF систем, состоящую из стандартной серии, охватывающей 26 моделей от 14 до 150 кВт и высокоэффективной серии, охватывающей 18 моделей в диапазоне от 22,4 до 118 кВт. Ve-up IV опирается на энергоэффективность  серии. В случае модели в 56 кВт (соответствующей стандартной модели 20 л.с.), место установки было сокращено примерно на 34% (с 1,44 до 0,95 м2), пространство наименьшего класса в  отрасли. Вес также был снижен примерно на 21% (с 386 до 304 кг).

Новая серия имеет повышенную энергоэффективность за счёт уменьшения диаметра трубок  в теплообменнике и за счёт уменьшения или перемещения электрооборудования в наружном блоке. Между тем, недавно принятая система «4-сторонний теплообменник» ставит теплообменники на переднюю и заднюю, в дополнение к левой и правой сторонам. В результате, как в стандартной, так и в высокоэффективной сериях достигнута первоклассная экономия энергии, с годовым коэффициентом производительности (APF)  5,5 и 5,7, соответственно (модель 22,4 кВт).
По сравнению с VRF системой Daikin, выпущенной 13 лет назад, они могут достичь примерно 50%-ного снижения годового потребления электроэнергии (от 87,553 до 44,307 кВт/ч).

Серия Ve-up IV может внести значительный вклад в сохранение электроэнергии с помощью новой функции «i-demand», которая позволяет более точно настроить максимальные пределы потребления энергии. Количество настроек увеличилось с предыдущих 5 (10% шаг) до 13 (5% шаг между 50 и 100%).

Hitachi

Hitachi Appliances добавила ​​17 высокоэффективных моделей к своей серии VRF Flex Multi  кондиционеров, способных к одновременному охлаждению и обогреву. Кроме того, компания обновила 24 стандартных модели в линейке.

Высокоэффективные модели, начиная от класса 140 (эквивалентного 5 л.с.) до класса 335 (эквивалентного 12 л.с.) в этой серии, достигли высшего класса в отрасли по годовому коэффициенту эффективности (APF). Например, модель класса 280 (эквивалентная 10 л.с.), которая принадлежит к сегменту высоких объёмов продаж кондиционеров VRF, достигла APF 5.5. Кроме того, все высокоэффективные модели, начиная от класса 140 до класса 335 и стандартные модели, начиная от класса 224 (эквивалентно 8 л.с.) до класса 450 (эквивалентно 16 л.с.) в этой серии,  уже достигли показателя APF,  требуемого по Японскому Закону Экономии Энергии к 2015 году.

Одновременно с запуском Flex Multi, Hitachi также выпустила «Central Station EZ». Эта система может быть подключена к Flex Multi для централизованного управления работой кондиционеров и обеспечения оптимальной температуры в определенных местах. Он также поддерживает режим «setsuden) (экономия электроэнергии) за счёт упрощения настроек для управления при пиковых нагрузках. Оснащённая слотом для карт памяти (SD карты), «Central Station EZ» позволяет управлять информацией, связанной с эксплуатацией кондиционера, используя только персональный компьютер.

Toshiba Carrier

SMMSi

Toshiba Carrier выпустила 18 моделей в своей SMMSi серии высокоэффективных систем VRF, способных к одновременному охлаждению и нагреву. Эти модели достигают мощности охлаждения от 22,4 до 120,0 кВт и используют трёхтрубную систему соединения. Новые SMMSi наружные блоки имеют два или три DC сдвоенных роторных компрессора для достижения высокой эффективности при частичной нагрузке. До трёх наружных блоков могут быть объединены для, в общей сложности, 18 вариантов системы в диапазоне мощности от 8 до 42 лошадиных сил.

Использование управления  «Flex VRF» даёт возможность в  режиме рекуперации тепла достичь одновременного охлаждения и нагрева с СОР 5,75. Кроме того, с подсоединением специального  внутреннего блока с общим теплообменником возможна подача свежего воздуха.

Между тем, новая линейка SHRMi Toshiba Carrier имеет 4 основных модуля, которые могут быть объединены для создания 18 различных систем с максимальной мощностью 42 лошадиных силы. Управление мощностью почти непрерывное, с точностью лишь 0,1 Гц. Новая линейка достигает EER 6,05 (12 л.с.) и СОР 5,67 (10 л.с.) при 50% нагрузке, и EER 4,33 (8 л.с.) и СОР 4.4 (8 л.с.) при номинальных условиях.
SHRMi может работать при температурах до -20 °C в режиме обогрева, до -10 °C в режиме охлаждения, с верхними пределами +16 °С и +43 °С, соответственно. Доступен широкий выбор внутренних блоков VRF, в том числе блоков с рекуперацией тепла и блоков с увлажнителями. Новая линейка оборудования SHRMi совместима со всем спектром управления Toshiba.

Panasonic

Panasonic предлагает несколько серий VRF, в том числе мини-VRF, VRF для больших зданий, и VRF системы с газовым тепловым насосом. Многие из этих продуктов продаются под названием «Ecoi» в Европе, России и Северной Америке и альтернативно называются FSV  в Азии и Океании.

VRF от Panasonic предлагает технологию DC инверторного управления для высокой эффективности и экономии энергии. Серия включает в себя новые 2-х трубные модели, а так же 3-трубные модели, которые предлагают одновременный обогрев и охлаждение.

В высокоэффективной 2-трубной серии ME1 можно соединить до 64 внутренних блоков с наружным блоками от 8 до 60 лошадиных сил. Серия предлагает гибкость конструкции, с длиной трубопровода, которую можно увеличить, в общей сложности, до 1000 метров.

Серия мини VRF LE1 охватывает высокоэффективные и очень компактные однофазные и трёхфазные наружные блоки от 4 до 6 л.с. В следующем году Panasonic выпустит 3-трубную серию MF2 с рекуперацией тепла.

В 2012 году Panasonic выпустила газовую VRF систему Eco G, совместимую с внутренними блоками обычной VRF. Эта система разработана специально для зданий с ограничениями по электричеству, или где должны быть сокращены CО2 выбросы. Для замены существующих систем с чиллерами/бойлерами, к системе может быть подключен водяной теплообменник (фреон/вода). Среди внутренних блоков VRF, канальные внутренние блоки могут обеспечить внешнее статическое давление до 150 Па.