VRF / VRF Sistemi Genel Tanıtım

Değişken Debili Soğutucu Akışkan anlamında kullanılan “VRF” (Variable Refrigerant Flow) kısaltması, burada tanıtmaya çalışacağımız sistemin genel adı olarak kabul edilmektedir. Sistemin elemanlarını üreten çeşitli firmalar “VRF” yerine kendi markalarını çağrıştıran başka kısaltmalar da kullanmaktadırlar. VRF, bir dış üniteye tek bir boru hattı vasıtasıyla değişik tip ve kapasitelerde çok sayıda (genellikle besten fazla) iç ünitenin bağlanabildiği, ısıtma-soğutma veya sadece soğutma ve ilave olarak gerekirse havalandırma yapabilen direkt ekspansiyonlu merkezi iklimlendirme sistemidir. Genel olarak bina dışına yerleştirilen kondenser ve iç ünitelerden gelen kapasite talebine göre dış ünite kapasitesini ayarlayan kompresörleri içeren bir dış ünite grubu; bina içinde buna bağlı çok sayıda ve çeşitli tiplerde iç üniteler; sıvı veya gaz halindeki soğutucu akıskanın nakli için bakır borular ve bunların bağlantı elemanları; gaz debisini ayarlayan soğutucu akışkan kontrol valfleri ve merkezi otomasyona da bağlabilen hassas otomatik kontrol sisteminden oluşmaktadır.

Oteller, hastaneler, okullar, yatakhaneler, aparman daireleri ve villalar, ofis binaları, sosyal tesisler, çok katlı akıllı binalar ve benzerlerinde kullanılabilen VRF iklimlendirme sisteminde son gelişmelerle birlikte tek dış ünite kapasitesi 145 KW’ın, maksimum iç ünite kapasitesi ise seçilen tipe de bağlı olarak 20 KW’ın üstüne kadar yükseltilebilmiştir.

VRF sistemlerinin hava soğutmalı olanları yaygındır ve bunlar -20°C’ye kadar düşük dış sıcaklıklarda ısıtma, +50°C’ye kadar yüksek dış sıcaklıklarda soğutma yapabilmektedirler. Hava soğutmalıların yanısıra, yeni geliştirilen toprak kaynaklı da dahil su soğutmalı sistemler kullanıma sunulmuştur. Hava soğutmalı gruplarda COP/EER değerleri 4.0 civarında 31 TTMD Ocak Şubat 2013 Makale Article iken, son gelişmelerle su soğutmalı sistem verimlerinin 5.0’e yaklaştığı, yine son gelişmeler kapsamında VRF sistemi dahilinde tek devrede kullanabilecek toplam boru uzunluğunun 1000 m’ye ulaştığı, izin verilen iç ünite-dış ünite maksimum kot farkının neredeyse 100 m’ye yaklaştığı sistemin üreticileri tarafından bildirilmektedir. Sistemin parçaları

a) Dış üniteler

Dış üniteler modüler bir yapıda üretilmiş olup tekli veya yanyana çoklu monte edilebilmektedirler. Hava soğutmalı tipleri bina dışına veya uygun havalandırma imkanları sağlanmış iç mekanlara yerleştirilebilirler.

Inverter tipi kompresörlerin kullanıldığı VRF sistemleri uzak doğuda geliştirilmiş modellerdir ve bunlar farklı frekanslarda kompresör devirlerinin 60 basamağa kadar değiştirilebilmesi vasıtasıyla oransal kapasite kontrolu yapabilirler. Digital scroll tipi kompresörlerin kullanıldığı VRF sistemleri ise Amerika Birleşik Devletleri’nde geliştirilmiş olup genellikle 0-20 saniye aralığında on-off şeklinde kontrol sağlayabilirler. Inverter tipi kompresörler %8-100 aralığında kapasite kontrolu yapabilmektedir ve bunların en yüksek verimleri %35-65 kısmı yükler altında görülür. Dış ünitelerin ses seviyeleri genellikle 55-65 dB(A) civarındadır.

b) İç üniteler

İç ünitelerin 10’dan fazla tipi bulunmakta, bunlara uzaktan kablosuz da kumanda edilebilmektedir. İç üniteler içinde yaygın olarak kullanılanlar çeşitli yönlere üfleme yapabilen kasetli tavan tipleri, tavan yüzeyine monte edilebilen iç üniteler, alçak-orta-yüksek basınçlı hava kanalı bağlanabilen gizli tavan tipleri ile, duvar veya döşeme tipi iç ünitelerdir. Tek dış üniteye bağlanabilen iç ünite sayısı, toplam soğutma-ısıtma kapasitesi de ayrıca kontrol edilmek koşuluyla günümüzde 60’a kadar ulaşabilmektedir ve iç ünitelerin aynı tip seçilmesi zorunlu değildir.

Hava kanallı iç ünitelerin taze hava oranları %5 -%100 arasında değişebilmektedir; %100 taze havalı iç ünitelerin kullanıldığı devrelerde ise, bunların toplam kapasiteye oranlarında bazı kısıtlamalara uymak gerekmektedir.

Örneğin %100 taze havalı iç ünitelerin toplam kapasitesinin, söz konusu devrenin toplam kapasitesinin %25-30’unun geçmemesi tavsiye edilmektedir. Hava kanallı iç ünitelerde, cihaz dışı basınç kayıpları 100-300 Pa arasında olabilmektedir. Bir devredeki iç ünitelerin toplam kapasitesi, klimatize edilen binanın özelliğine de bağımlı olarak dış ünitenin kapasitesinden genellikle %30 kadar daha fazla seçilebilir.

Bunun anlamı, tasarımcının hesaplarına göre Türk Tesisat Mühendisleri Derneği / Turkish Society of HVAC & Sanitary Engineers 9. Uluslar arası Yapıda Tesisat Teknolojisi Sempozyumu / 9. International HVAC + R Technology Symposium 3-5 Mayıs 2010, Istanbul / 3-5 May 2010 İstanbul, Turkey diversite faktörü uygulaması yapılabildiğidir. Sabit bir oran kullanmak yerine, tasarımcı mühendisin diversite faktörünü pik yükleri oranlayarak hesaplaması beklenmelidir.

Özel durumlarda ise, sistemlerin teknik özelliklerine göre iç ünitelerin toplam kapasitesi dış ünite kapasitesi nin iki katına kadar çıkarılabilmektedir.

İç ünitelerin drenaj pompalı tipleri de mevcuttur ve örneğin asma tavan içine yerleştirilen veya tavana-duvara asılan ünitelerin kondensasyon suyunu 30 cm kadar yükseltme olanağı kendi içlerinde sağlanabilmektedir.

İç ünitelerin ses seviyeleri, seçilen tip ve kapasitelere göre 25-45 dB(A) aralığında değişmektedir. İç ünite fanları 2 devirlidir.

c) Borular

VRF sisteminde soğutucu akışkan taşıma görevi dikişsiz bakır borularındır ve bu borular ısı geçişine karşı izole edilmelidirler.

Sıvı ve gaz hattı olarak çift boru dağıtımı yapılır ve borular taşıdıkları yüklere göre sıvı ve gaz hattı için ayrı ayrı çaplandırılırlar. Dış üniteye bağlı ana boru çifti, joint adı verilen Y tipi bağlantı elemanları vasıtasıyla iç ünitelere bağlanır. İç ünite sayısının az olduğu villa benzeri küçük yapılarda, kollektör kullanımı vasıtasyla ve toplam boru uzunluğu kısıtlaması da dikkate alınarak her iç üniteye kollektörden ayrı boru çifti çekilebilir.

Dağıtımda kollektör kullanılacaksa, bunlar VRF sistemi üreticilerinin tavsiyelerine uygun olarak standart tipte bakır kollektörler olarak seçilmelidirler. Soğutucu akışkan borularına ilave olarak iç ünitelerin kondensasyon suyunu atmak için drenaj boruları da sisteme dahil edilmelidir. Soğuk kondensasyon suyu taşıyacak olan söz konusu borular genellikle PVC boru olarak tercih edilmekte ve izole edilmektedirler. Kondensasyon suyunun toplanmasında iç ünitelerin drenaj pompalarının yeterli olmadığı durumlarda, drenaj işlemi ana dreanaj borusu üzerine yerleştirilebilecek ilave pompalarla desteklenmelidir.

d) Soğutucu akışkan

1980’lerde soğutucu akışkan olarak Freon-22 gazı kullanılmakta iken, 1990’ların ikinci yarışında birçok üretici VRF sistemlerinde ozon tabakasına zarar vermeyen R407C gazı kullanmaya başlamışlardır. Bu konudaki en son gelişme ise, özellikle kısmı yüklerde verimi hayli yükselten R410A gazı kullanımıdır. R407C ve R410A gazlarının her ikisi de Kyoto Protokolu’na uygundur.

e) Otomasyon

VRF sistemlerinde otomasyon çok gelişmiş ve esnektir. Kontrol sistemi olarak kablolu kumanda veya merkezi kumanda kullanılabilmektedir. Mal sahibinin işletme modeli tercihine uygun olarak VRF tipi iklimlendirme Bina Yönetim Sistemi’ne (BMS) kolaylıkla entegre edilebilir ve örneğin yangın ikazları, aydınlatma sistemi vb. diğer sistemler iklimlendirme ile birlikte tek merkezden yönetilebilir.

Dış ünite en basit uygulamada iç ünitelerden gelen sinyallerle otomatik olarak konumlandırılırken, istenirse 120’yi aşkın aynı veya farklı tiplerdeki iç ünitenin bütün fonksiyonları uzaktan ve tek merkezden kumanda edilebilmektedir.

f) Emniyet

Toplam soğutucu akışkan hacminin standartlara uygunluğu kontrol edilmelidir. EN378-1 ve ASHRAE 34-2004 standartlarına göre iklimlendirme tesisatlarında kullanılan soğutucu akışkanlar zehirli olmayan ve yanmayan türden seçilmelidir.

Ancak yüksek miktarda (20 kg veya daha fazla) soğutucu akışkan içeren sistemlerde, küçük hacimlerin ani ve büyük akışkan kaçaklarına karşı havalandırılabilir özellikte olmasında yarar görülmektedir. VRF sistemlerinde, soğutucu akışkan sızıntı kontrol özelliği bulunması tercih edilen bir seçenektir.

Ani gaz kaçaklarında devreyi kesen bir mekanizma sistemde genellikle yoktur ancak uygulama yapılan hacimler çok küçük ve akışkan miktarı 20 kg.’dan fazla ise, otomatik gaz kesici ve gaz kaçak dedektörünü akışkan hattına monte etmek uygun çözüm olmaktadır. Sistemde kullanılacak cihazların ise AB - RoHS direktifine uygun olarak insanlara ve çevreye zarar veren kurşun, kadmiyum, civa benzeri maddelerden arındırılmış olmaları gerekmektedir.

#VRF