TOP SECRET SECRET INTERNAL USE ONLY PUBLIC. VRF-järjestelmät. Perustietoa

Transkriptio

1 TOP SECRET SECRET INTERNAL USE ONLY PUBLIC VRF-järjestelmät Perustietoa

2 Osa 1 VRF-tekniikan esittely Mikä on VRFjärjestelmä? 2

3 Mikä on VRF-järjestelmä? Mistä lyhenne VRF tulee? VRF Variable (Vaihteleva) Refrigerant (Kylmäaineen) Flow (Virtaus) Lyhenne tuo esiin VRF-tekniikan tärkeimmän piirteen: tarkka kylmäaineen virtauksen ohjaus joka mahdollistaa monipuolisen lämmitys- ja viilennyskapasiteetin ohjauksen Lyhenne sai alkunsa Daikinin lyhenteestä VRV VRV = Variable Refrigerant Volume ( Vaihteleva Kylmäaineen Määrä ), Daikinin termi keksimälleen ja kehittämälleen VRF-tekniikalle VRV on rekisteröity tavaramerkki muut valmistajat eivät saa käyttää sitä, joten termi VRF keksittiin sen tilalle 3

4 Mihin VRF-järjestelmiä käytetään? Mikä on VRF-järjestelmä? VRF-järjestelmät = käytetään suurten ja vaativampien rakennusten ilmastoinnin toteuttamiseen Buildings with many rooms (many climate zones ) esim: toimistorakennukset, hotellit, isot kerrostalokohteet Useimmat VRF-järjestelmät ovat kokoluokkaa 22kW - 130kW viilennysteholtaan (Daikinin mallisto 11kW - 147kW) Tämä tarkoittaa, että yhdellä järjestelmällä voidaan viilentää n m 2 alaa Ilmastovyöhyke on alue, jossa halutaan ohjata lämpötilaa erikseen ja itsenäisesti muista alueista. Yleisimmin se tarkoittaa yhtä huonetilaa. Lämpötila kussakin ilmastovyöhykkeessä määrittäytyy sen vyöhykkeen lämpötilaasetusarvon mukaan. Jokaisella ilmastovyöhykkeellä on oma lämpötila-asetus. 4

5 Useita ratkaisuja (muita kuin VRF) Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? Monta, monta split-järjestelmää Useita multisplit-järjestelmiä Ilmastoitu ilmanvaihto (VAV = Variable Air Volume, vaihteleva ilmamäärä) Vedenjäähdytysjärjestelmät 5

6 Useita ratkaisuja (muita kuin VRF) Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? Monta, monta split-järjestelmää DX-järjestelmän korkea hyötysuhde Yksinkertainen suunnittelu Yksinkertainen energiakustannusten jakaminen Voidaan asentaa vaiheissa / lisätä tarvittaessa Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista (lämpöpumppuja käytettäessä jokainen sisäyksikkö voi viilentää tai lämmittää riippumatta muiden yksiköiden toiminnasta) Monta infrapunakaukosäädintä, jotka hukkuvat helposti Paljon putkivetoja materiaalikustannukset Esteettityys ulkona seinät täynnä ulkoyksiköitä Rajoitettu putkien pituus kapasiteetin ja hyötysuhteen heikkeneminen Keskitetyn ohjauksen toteutus vaikeaa 6

7 Useita ratkaisuja (muita kuin VRF) Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? Useita multisplit-järjestelmiä DX-järjestelmän korkea hyötysuhde Edelleen suhteellisen yksinkertainen suunnitella Yksinkertainen energiakustannusten jakaminen (mikäli yksi ulkoyksikkö/vuokralainen) Vähemmän ulkoyksiköitä verrattuna monosplitjärjestelmiin (mutta silti parhaimmillaan 1 ulkoyksikkö 5 sisäyksikköä kohden) Voidaan asentaa vaiheissa / lisätä tarvittaessa Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista, vaikkakin rajoitetusti Monta infrapunakaukosäädintä Edelleen paljon putkivetoja materiaalikustannukset Rajoitettu putkien pituus kapasiteetin ja hyötysuhteen heikkeneminen Keskitetyn ohjauksen toteutus vaikeaa 7

8 Useita ratkaisuja (muita kuin VRF) Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? Ilmastoitu ilmanvaihto Variable Air Volume (vaihteleva ilmamäärä) - järjestelmät Keskitetty ulkoyksikkö (ilmankäsittely-yksikkö / kattoyksikkö) sijoitettu katolle, pois silmistä Hoitaa ja ohjaa myös raittiin tuloilman saannin Erittäin suuret ilmanvaihtokanavat asennus vaatii paljon tilaa rakennuksen sisällä Huono tehokkuus ilman liikuttaminen vaatii paljon energiaa Vaatii paljon tilaa katolla / teknisessä tilassa Energiakustannusten jakaminen vaikeaa, jopa mahdotonta Asennettava kerralla vaikeaa asentaa vaiheittain Samanaikainen viilennys sekä lämmitys on mahdotonta 8

9 Useita ratkaisuja (muita kuin VRF) Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? Vedenjäähdytysjärjestelmät Jäähdytin puhallinkonvektorijärjestelmä Keskitetyt ulkoyksiköt katolla Vesiputket vaatii vähemmän tilaa rakennuksen sisältä kuin ilmanvaihtokanavat ja asennuksen voi hoitaa vähemmän koulutetut asentajat Voidaan asentaa vaiheittain, kunhan jäähdytin on mitoitettu lopullisen kapasiteetin mukaan Suhteeliisen hyvä hyötysuhde Samanaikainen viilennys sekä jäähdytys vain mahdollista mikäli käytössä toinen lähde sekä toiset vesiputket Vaatii ison teknisen tilan (pumpuille, puskurisäiliöille) Vesivuoto saattaa aiheuttaa mittavaa vahinkoa Energiakustannusten jakaminen sekä keskitetty ohjaus vaikeaa / kallista toteuttaa 9

10 Useita ratkaisuja (muita kuin VRF) Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? Vedenjäähdytysjärjestelmät Jäähdytin jäähdytinpalkkijärjestelmä kuten aiemmassa ratkaisussa, mutta Erittäin hyvä hyötysuhde viilennyksessä korkean veden lämpötilan (14~16 C) ansiosta Vähäinen tai olematon vedon tunne (erittäin hidas ilman virtaus) Voi olla erittäin hiljainen (ei kuitenkaan aina) Ei kondenssivettä = kuivaa viilennystä kuten aiemmassa ratkaisussa, mutta Ei sovellu lämmitykseen usein täytyy käyttää eri laitteistoa lämmön jakoon Monta moduulia sisätiloissa = vaatii tilaa Jäähdytinpalkit eivät poista kosteutta täytyy hoitaa muulla tavalla, muuten sisällä saattaa sataa 10

11 Useita ratkaisuja DX-järjestelmän tehokkuus Yksinkertainen suunnittelu Yksinkertaista jakaa energiakustannukset Voidaan asentaa vaiheittain / laajentaa tarvittaessa Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista Useita kaukosäätimiä Paljon putkia Estetiikka ulkona Rajoitettu putkien pituus Keskitetty ohjaus vaikea toteuttaa Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? VRF pitää sen mikä toimii muissa ratkaisuissa ja korjaa sen mikä niissä ei toimi Split Multi-split SSB3 VAV Jäähdytin/puhallinpatteri DX-järjestelmän tehokkuus Edelleen suhteellisen yksinkertainen suunnitella Yksinkertainen energiakustannusten jakaminen (mikäli yksi ulkoyksikkö/vuokralainen) Vähemmän ulkoyksiköitä verrattuna monosplitjärjestelmiin (mutta silti vähintään 1 ulko/5 sisä) Voidaan asentaa vaiheissa / lisätä tarvittaessa Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista, vaikkakin rajoitetusti Monta infrapunakaukosäädintä Edelleen paljon putkivetoja materiaalikustannukset Rajoitettu putkien pituus Keskitetty ohjaus vaikea toteuttaa Keskitetty ulkoyksikkö (ilmankäsittely-yksikkö / kattoyksikkö) sijoitettu katolle, pois silmistä Hoitaa ja ohjaa myös raittiin tuloilman saannin Erittäin suuret ilmanvaihtokanavat asennus vaatii paljon tilaa rakennuksen sisällä Huono tehokkuus ilman liikuttaminen vaatii paljon energiaa Vaatii paljon tilaa katolla / teknisessä tilassa Energiakustannusten jakaminen vaikeaa, jopa mahdotonta Asennettava kerralla vaikeaa asentaa vaiheittain Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdotonta Keskitetty ulkoyksikkö katolla Vesiputket vaativat vähemmän sisätilaa, vähemmän koulutettu asentaja saa asentaa Voidaan asentaa vaiheittain, mikäli jäähdytin on mitoitettu lopullisen kapasiteetin mukaan Suhteellisen tehokas Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista vain jos toinen lähde sekä toiset vesiputket Vaatii ison teknisen tilan (pumpuille, puskurisäiliöille) Vesivuoto voi aiheuttaa mittavan vahingon Energiakustannusten jakaminen sekä keskitetty ohjaus vaikea/kallis toteuttaa 11

12 Dia 11 SSB3 Jos aiotte tulostaa nämä, tämähän ei olisi toiminut sillä se on selvästi tehty diaesitysmielessä. Tulostaessa keskimmäiset palstat eivät olisi näkyneet ollenkaan, muuta kuin ensimmäinen rivi. Tein niin, että kopioin koko dian, sitten poistin ensimmäisestä (eli tästä) kaikki animaatiot, jotka tulevat esityksen aikana tekstin päälle. Sitten siitä, johon jäi animaatiot (siis tästä seuraava dia) poistin keskimmäiset osat multisplit ja VAV, sillä ne eivät muutenkaan näkyneet muuta kuin sen verran että saivat sen näyttämään levottomalta. Sitä paitsi kaikki vertaukset olivat vasemman- ja oikeanpuoleisista kolumneista eikä keskimmäisiin viitattu ollenkaan. Vähän työläämpi näin mutta lopputulos parempi! :) Steven Buckingham; 14/6/2016

13 Useita ratkaisuja Split DX-järjestelmän tehokkuus Yksinkertainen suunnittelu Yksinkertaista jakaa energiakustannukset Voidaan asentaa vaiheittain / laajentaa tarvittaessa Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista Useita kaukosäätimiä Paljon putkia Estetiikka ulkona Rajoitettu putkien pituus Keskitetty ohjaus vaikea toteuttaa Miten ilmastoida useita ilmastovyöhykkeitä? SSB4 VRF pitää sen mikä toimii muissa ratkaisuissa ja korjaa sen mikä niissä ei toimi Jäähdytin/puhallinpatteri Erittäin tehokas DX-järjestelmä Keskitetty ulkoyksikkö katolla tai teknisessä tilassa Kylmäaineputket vesiputkiakin pienemmät Jokainen Daikin VRV -järjestelmä on valmis energiakustannusten jakoon Kylmäaineputkien asennus sekä ulkoyksiköiden pieni koko asennus vaiheittain mahdollista Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista Heat Recovery VRF -järjestelmillä Pitkät putkimatkat mahdollisia yhteensä jopa 1000 m putkea VRV -järjestelmässä Teknisiä tiloja ei vaadita vain ulkoyksiköitä, putkia sekä sisäyksiköitä Keskitetty ohjaus esivalmisteltu joka asennuksessa vain ohjain tarvitaan Kylmäaineen vuoto ei ole hyväksi ympäristölle, mutta ei muuten aiheuta aineellisia vahinkoja Keskitetty ulkoyksikkö katolla Vesiputket vaativat vähemmän sisätilaa, vähemmän koulutettu asentaja saa asentaa Voidaan asentaa vaiheittain, mikäli jäähdytin on mitoitettu lopullisen kapasiteetin mukaan Suhteellisen tehokas Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista vain jos toinen lähde sekä toiset vesiputket Vaatii ison teknisen tilan (pumpuille, puskurisäiliöille) Vesivuoto voi aiheuttaa mittavan vahingon Energiakustannusten jakaminen sekä keskitetty ohjaus vaikea/kallis toteuttaa 12

14 Dia 12 SSB4 Tämä siis kopioitu dia, katso edellisessä diassa oleva kommentti Steven Buckingham; 14/6/2016

15 Miten VRF syntyi? VRF-järjestelmien historia 1970-luku: lämmitykseen ja viilennykseen vain perinteisiä lämpökattilaan ja jäähdytimmeen perustuvia ratkaisuja saatavilla Ongelmia: Tiiviisti asutetussa Japanissa tila arvokasta, vaikeaa sijoittaa tekniset tilat Saneerauskohteiden haasteita: jakaa projekti eri vaiheisiin löytää tarvittava tila vesiputkien asennukselle vähentää energiakulutusta (Japanilla ei ollut omia luonnonvaroja, mikä teki sähköstä kallista) ilmastoinnin ja ilmanvaihdon ohjausta ei voinut integroida olemassa olevien ratkaisujen kanssa Ratkaisu: Daikin keksii VRV -järjestelmän maailman ENSIMMÄISEN VRF-järjestelmän. Ensimmäinen järjestelmä asennetaan vuonna

16 VRF-järjestelmien historia Daikin VRV markkinoille Euroopassa: D-sarja (non-inverter VRV ) max 5 HP max 4 sisäyksikköä Daikin saa ISO9001 sertifioinnin H-sarja max 10 HP max 16 sisäyksikköä K Plus-sarja max 30 HP max 30 sisäyksikköä 1982 Maailman ENSIMMÄINEN VRV asennettiin Japaniin 1990 G-sarja (inverter VRV ) max 10 HP max 8 sisäyksikköä 1991 Ensimmäinen VRV Heat Recovery lämmön talteenotolla 1998 K-sarja, jossa R-407C (HFC kylmäaine) max 10 HP max 16 sisäyksikköä 14

17 2000 KA-sarja max 32 sisäyksikköä 2003 VRV II-MA Ensimmäinen ympäristöystävällinen VRV (VRV II) 2005 VRV -WII Ensimmäinen vesijäähdytetty VRV jossa R-410A VRF-järjestelmien historia 2002 L-series Ensimmäinen VRV jossa COP > VRV II-M -sarja max 48 sisäyksikköä VRV S -sarja (50% tilansäästöä) 4, 5 tai 6 HP max 9 sisäyksikköä 15

18 VRF-järjestelmien historia 2006 Kolmannen polven VRV : VRV III + VRV III-S 54HP maksimikapasiteetti 64 sisäyksikköä 165m kylmäaineputkea 1000m putkea yhteensä 90m korkeusero 15% parempi COP Hiljaisempi käyntiääni Mahdollistaa asennuksen suuremman kokoluokan rakennusprojekteihin Ilmajäähdytetyn VRV :n käyttölämpötila -25 C asti - parempi COP alhaisissa ulkolämpötiloissa (2-vaiheinen kompressori) -VRV III korkeisiin lämpötiloihin < +50 C 2010 Yli 30 vuoden osaamine n 2012 Tasoa nostetaan jälleen kerran: 16

19 Erittäin joustavia järjestelmiä VRF tänään Ei enää ainoastaan ilmastointiin viilennykseen vaan myös: Monovalent (yksi lähde) lämmitykseen Raittiin tuloilman käsittelyyn joko omilla yksiköillä tai erillisillä IV-koneilla Lämpimän veden tuottamiseen lämmitykseen tai käyttövedeksi Olemassa erikoisversioita, jotka mahdollistavat: Viilennyksen ja lämmityksen samanaikaisesti (muuten mahdollista vain 4 putken jäähdytin + kattila + puhallin -järjestelmissä) Maalämpöenergian käytön maanalaisten vaihtimien kautta Helposti integroitavissa Building Management Systems (BMS) teollisten standardien kanssa Mahdollistaa itsenäisen ohjauksen jokaiselle sisäyksikölle Ja kuitenkin helppo asentaa Ulkoyksiköt ovat kevyitä ja pienikokoisia ne mahtuvat hisseihin ja niitä voi siirrellä esim. tavanomaisilla kärryillä 17

20 Osa 1 VRF-tekniikan esittely Lähempi tarkastelu 18

21 Vertaus tavalliseen lämmitysjärjestelmään Jokainen lämpöpatteri on erikseen ohjattavissa Miten VRF-järjestelmä toimii? Enemmän pattereita saadaan kytkettyä käyttämällä suurempaa lämmönlähdettä Kattila termisen energian lähde Patteri/radiaattori lämmönvaihdin Termostaattinen venttiili ohjaa lämmönvaihtimen kapasiteettiassb5 Vesiputket 19

22 Dia 19 SSB5 Eihän se oikeastaan kapasiteettia ohjaa, vaan virtausta? Sama seuraavalla sivulla sisäyksikön kohdalla... Steven Buckingham; 14/6/2016

23 Vertaus tavalliseen lämmitysjärjestelmään Jokainen sisäyksikkö on erikseen ohjattavissa Miten VRF-järjestelmä toimii? Ulkoyksikkö termisen energian lähde Lämmönvaihdin sisäyksikön sisällä Sisäyksikkö Paisuntaventtiili sisäyksikön sisällä ohjaa sisäyksikön kapasiteettia Kylmäaineputket 20

24 Vertaus tavalliseen lämmitysjärjestelmään Jokainen sisäyksikkö on erikseen ohjattavissa Miten VRF-järjestelmä toimii? Enemmän sisäyksiköitä voidaan kytkeä käyttämällä suurempaa ulkoyksikköä VRF-ulkoyksiköitä on saatavilla monen kokoisena, ja mikäli yksi ei riitä niitä voi asentaa useamman yhteen järjestelmään. Tätä kutsutaan moduuliksi. SSB6 Tässä esimerkissä on kahden moduulin järjestelmä. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että olemassa olevan järjestelmän kapasiteettia voi suurentaa vain lisäämällä ulkoyksikön! Suuremmat järjestelmät vaativat suuremmat kylmäaineputket. 21

25 Dia 21 SSB6 Ymmärsin, että muodostunutta kokonaisuutta kutsutaan moduuliksi. Mutta jos tämä on kahden moduulin systeemi se tarkoittanee, että jokainen laite on moduuli, ei se kokonaisuus - muutenhan tämä olisi kahden laitteen moduuli, ei kahden moduulin järjestelmä. Steven Buckingham; 14/6/2016

26 Miten VRF-järjestelmä toimii? Miten VRF eroaa split / multisplit järjestelmistä Sisäyksikkö Lämmönvaihdin Puhallin Paisuntaventtiili Paisuntaventtiili Kylmäaineputket Korkean paineen nesteputki (lämmin ei viilennä) Laajentunut neste (erittäin kylmä tekee suurimman osan viilennyksestä) Laajentunut kaasu (kylmä, mutta suurin osa viilennyskapasiteetista jo käytetty) Sisäyksikkö Lämmönvaihdin Puhallin 22

27 SSB9 Miten VRF-järjestelmä toimii? Miten VRF eroaa split / multisplit järjestelmistä Split / Multi-split -järjestelmissä kylmäaine paisuu (laajenee) jo ulkoyksikössä Viilennys alkaa jo putkistossa = menetettyä kapasiteettia Ehdottomat rajoitukset putkien pituudelle Fyysisesti mahdollista kytkeä vain tietty määrä sisäyksiköitä rajana kuinka monta paisuntaventtiiliä mahtuu ulkoyksikköön VRF-järjestelmässä kylmäaine paisuu (laajenee) vasta sisäyksikössä Huomattavasti vähemmän menetettyä tehoa putkistossa Mahdollistaa paljon pidemmät putket Mahdollistaa huomattavasti enemmän sisäyksiköitä per ulkoyksikkö Esimerkki: 14 kw split-järjestelmä: menettää 20% kapasiteetistaan 50 m putkimatkalla putkien maksimipituus 50 m korkeintaan ~5 sisäyksikköä 14 kw mini-vrf -järjestelmä: Putkimatka yli 70 m ennen kuin menettää 20% kapasiteetistaan putkien maksimipituus ~150 m jopa 9 sisäyksikköä (isompi VRF jopa 64 sisäyksikköä) 23

28 Dia 23 SSB9 Poistin dian tästä välistä, sillä sama tieto on tässä ja edellisessä. Steven Buckingham; 14/6/2016

29 Yhtäläisyydet multisplit-järjestelmään Miten VRF-järjestelmä toimii? 22 kw ulkoyksikkö 14 kw sisäyksikkö 14 kw sisäyksikkö 4.0 kw ulkoyksikkö Sisä- / ulkoyksikön yhdistelmät Sisäyksiköiden nimellisten tehojen summan ei tarvitse olla sama kuin ulkoyksikön nimellisteho Multisplit-järjestelmien mahdolliset yhdistelmät julkaistaan usein taulukoissa; VRF järjestelmät tarjoavat niin monipuolisia yhdistelymahdollisuuksia, että niitä olisi mahdotonta julkaista taulukossa 2.5 kw sisäyksikkö 3.5 kw sisäyksikkö 24

30 Yhtäläisyydet multisplit-järjestelmään Miten VRF-järjestelmä toimii? SSB10 VRF-järjestelmissä sisäyksikön ja ulkoyksikön nimelliskapasiteettien suhdetta kutsutaan kytkentäsuhteeksi. SSB26 Suurin osa VRF-valmistajista sallii kytkentäsuhteet välillä 50% - 130% - ts. esim. 20 kw ulkoyksikköön voi kytkeä 10 kw - 26 kw tehoiset sisäyksiköt. Tämä ei tarkoita, että saa esim. 26 kw tehoa 20kW yksiköstä! Syy joustavuudelle on oletus, että kaikki sisäyksiköt eivät käy tai tarvitse kapasiteettia samanaikaisesti (esim. rakennuksen itäisen ja läntisen puolen eri tarpeet). Joissain tapauksissa Daikin tarjoaa kytkentäsuhdetta jopa 200% asti mutta tämä onnistuu lähinnä vain viilennysjärjestelmille. Yli 120% kytkentäsuhteet eivät sovellu lämmityskäyttöön riippumatta VRF-valmistajasta koska talvella, lämpötilan ollessa alhainen ja pilvisyyden runsasta, kaikki sisäyksiköt voivat tarvita lämmityskapasiteettia samaan aikaan. 25

31 Dia 25 SSB10 SSB26 Poistin tästä diasta taustakuvat turhana; tämä selkiyttää tulostettuna. Steven Buckingham; 14/6/2016 Connection Ratio? Steven Buckingham; 15/6/2016

32 Normaali VRF sisäyksikkö Miten VRF-järjestelmä toimii? Käyttäjä asettaa tilassa haluamansa lämpötilan (ns. setpoint, lämpötila-asetusarvo) joko kaukosäätimellä tai keskitetyn ohjauksen kautta.. Yksikkö ohjaa elektronista paisuntaventtiiliä, jolla se saavuttaa halutun lämpötilan ilmavirran imupuolelle (T3), tai joskus kaukosäätimeen tai muualle asennetulle lämpötila-anturille. Yleensä VRF yksiköissä ei ole anturia puhalluspuolella yksikkö ei siis itse asiassa tiedä kuinka lämmintä tai kylmää siitä lähtevä ilma on. T1 = Nestemäisen kylmäaineen lämpötila-anturi T2 = Kaasumaisen kylmäaineen lämpötila-anturi Puhallus T2 T3 = Imupuolen ilman lämpötila-anturi RC = Kaukosäädin Kaasu Puhallinnopeus CPU T1 Neste Elektroninen paisuntaventtiili T3 Imu RC 26

33 Osa 1 VRF-tekniikan esittely VRF-järjestelmien tyypilliset ominaisuudet Vahvuudet ja heikkoudet 27

34 Mikä on VRF-järjestelmä? VRF = Erittäin tehokkaat suorahöyrysteiset (Direct Expansion, DX) ilmastointijärjestelmät suuriin ja keskikokoisiin projekteihin, joissa useita ilmastovyöhykkeitä Tehokas DX-järjestelmä Keskitetyt ulkoyksiköt poissa silmistä katolla tai teknisessä tilassa Kylmäaineputket pienempiä kuin vesiputket Jokainen Daikin VRV -asennus on valmis energiakustannusten jakamiseen Kylmäaineputkien helppo asennus sekä ulkoyksiköiden pieni koko asennus vaiheittain mahdollista Samanaikainen viilennys sekä lämmitys mahdollista Heat Recovery (lämmön talteenotto) VRF-järjestelmillä Mahdollistaa pitkät putkimatkat yhteensä jopa 1000 m putkea VRV :llä Ei vaadi teknisiä tiloja vain ulkoyksiköitä, putkea sekä sisäyksiköitä Keskitetty ohjaus esivalmistettu jokaisen asennuksen yhteydessä vain ohjain tarvitaan Kylmäaineen vuoto ei ole hyväksi ympäristölle, mutta ei muuten aiheuta aineellisia vahinkoja 28

35 Mikä on VRF-järjestelmä? VRF = Erittäin tehokkaat suorahöyrysteiset (Direct Expansion, DX) ilmastointijärjestelmät suuriin ja keskikokoisiin projekteihin, joissa useita ilmastovyöhykkeitä Kylmäaineputkien asennus vaatii enemmän koulutettuja asentajia kuin vesiputkien asennus (juottaminen) Kylmäaineputkiston suunnittelun on seurattava valmistajan ohjeita tarkkaan mutta valmistajilla usein tarjota ohjelma, joka auttaa prosessissa Asennuksessa työn laadulla suurempi merkitys Kosteutta tai likaa ei saa päästä putkistoon Typpeä täytyy käyttää juottamisen aikana Mikäli yllä olevia laiminlyödään voi seurata suuria ongelmia VRF-järjestelmät ovat herkempiä käyttötarkoituksen suhteen Suunniteltu mukavuuden ylläpitämiseen viilennyksellä / lämmityksellä (20~27 C) Vaatii erityistä tarkkuutta mikäli järjestelmiä käytetään tekniseen viilennykseen, raitisilman käsittelyyn, veden lämmittämiseen, viilennykseen kylmissä olosuhteissa (VRFjärjestelmiä ei ole suunniteltu tällaisiin käyttöihin, joten ne saattavat huomattavasti heikentää toimintavarmuutta) 29

36 VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF = DX-järjestelmä erittäin hyvällä hyötysuhteella AHRI Directory download 10/10/2014 Heat Pumps VRF only Miksi AHRI? Katso myöhemmin. Max. AHRI EER Ilmajäähdytteinen chiller ~ 4.1 Max. AHRI IEER Max. AHRI 8.3 C AHRI EER: Energy Efficiency Ratio = Viilennyskapasiteetti / Käytetty 35 C ulkona ja 26.7 CDB / 19.4 CWB sisälämpötila Chillereiden EER ei huomioi veden pumppaamiseen tarvittavien pumppujen sähkön käyttöä! AHRI IEER: Integrate Energy Efficiency Ratio = Osoittaa yksikön hyötysuhteen keskiarvon läpi koko viilennyskauden IEER = (0.020 A) + (0.617 B) + (0.238 C) + (0.125 D) A = EER 100% nettokapasiteetilla 35 C ulkolämmössässb11 B = EER at 75% net capacity and 27.5 C C = EER at 50% net capacity and 20 C D = EER at 25% net capacity and 18.3 C 30

37 Dia 30 SSB11 Ymmärsinhän tämän oikein, eli 35 on ulkolämpötila? Jätin seuraavat kääntämättä jotta voit tarkistaa. Ajattelin, että se on ehkä virhe tai ainakin kömpelösti sanottu: 'and' ennen lämpötilaa pitäisi olla 'at' (kuten se tässä ensimmäisessä oli). Tai sitten ainakin voisi selventää, että lämpötila ulkona (ts. englanniksi voisi lisätä 'outside temperature' lukeman jälkeen.) Steven Buckingham; 14/6/2016

38 VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF = VRF = DX-järjestelmä erittäin hyvällä hyötysuhteella Miksi AHRI? Yhdysvaltalainen U.S. Air-Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute tarjoaa sertifiointiohjelmaa, joka on nimenomaan suunniteltu VRF-järjestelmille ja tutkii myös niiden suorituskykyä läpi koko kauden. Tämä on ainutlaatuista. Tällä hetkellä Euroopassa vasta suunnitellaan VRF-järjestelmien sertifiointijärjestelmää (Euroventin kautta), ja sekin tutkii vain nimellisiä hyötysuhteita. VRF-järjestelmien päävahvuus on kuitenkin niiden osakuormitus / kausittainen suorituskyky! Euroopassa jotkut VRF valmistajat näyttävät ESEER-arvoja, jotka lasketaan nimellisistä hyötysuhteista neljässä eri kuormituksessa 100%, 75%, 50% ja 25% laitteen kapasiteetista, jokainen eri ulkolämpötilassa (tämä siksi, että yksikkö käy eri kapasiteeteilla ulkolämpötilojen mukaan). Hyötysuhteet ovat keskiarvoja, mutta jokaiselle annetaan tietty painoarvo sen mukaan kuinka usein ko. olosuhteet keskimäärin oikeasti toteutuvat Euroopassa. load ratio air temp weight 100% 35 0,03 A 75% 30 0,33 B 50% 25 0,41 C 25% 20 0,23 D ESEER = AxEERA + BxEERB + CxEERC + DxEERD no indoor condition specified Japanissa kausittainen suorituskyky mitataan käyttäen APF = Annual Performance Factor, jotka japanilaiset VRF valmistajat julkaisevat. 31

39 VRF = Erittäin joustavia järjestelmiä VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää Heat Recovery (lämmön talteenotto) VR-järjestelmillä voi sekä viilentää että lämmittää samaan aikaan Käyttösuositus: Lämmön talteenotto on hyvä ominaisuus hotelliprojekteissa se, että voi tarjota vieraille mahdollisuuden valita itse haluavatko he viilentää tai lämmittää huonettaan on monelle hotellioperaattorille tärkeä ominaisuus. Lämmön talteenottotilassa VRF-järjestelmät saavuttavat vielä parempia hyötysuhteita 8HP Daikin VRV III Heat Recovery REYQ8P:n hyötysuhde COP on yli 9 kokonaisarvoltaan laitteen käydessä 50% viilennyksellä ja 50% lämmityksellä! 32

40 VRF = Kylmäaineputket VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää Kaikista suurten rakennusten ilmastointivaihtoehdoista VRF:n kylmäaineputket ovat pienimmät halkaisija Ilma Kylmäaine Koska putket ovat pienemmät ne on helpompi taivuttaa, helpompi saada sopimaan pieneen välitilaan sisäkaton yläpuolella, helpompi piilottaa pois silmistä Helpompi asentaa Vesi 33

41 VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF = Edistykselliset integroidut järjestelmät F1/F2 OUT VRF:n sisä- ja ulkoyksiköt muodostavat yhden integroidun järjestelmän Sisä- ja ulkoyksiköiden välillä on aina kommunikointikaapeli Kommunikointi kahteen suuntaan sisä- ja ulkoyksiköt keskustelevat toisilleen Keskitetty ohjaus on suhteellisen helppo toteuttaa, sillä kaikki yksiköt ovat valmiiksi kytketty johdoilla toisiinsa (toisin kuin VAV tai chiller puhallinkonvektori - järjestelmissä) 34

42 VRF = Pienet ja kevyet ulkoyksiköt VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF ulkoyksiköt tarjoavat huomattavia etuja kokonsa sekä painonsa puolesta Tällä voi olla suuri vaikutus projektissa seiniä ja kattoa ei tarvitse vahvistaa sisäasennuksissa säästetty tila voidaan hyödyntää muulla tavalla, esimerkiksi autotallina ilmajäähdytteinen chiller: kg (Puskurisäiliö) (1 000 kg) Ilmajäähdytteinen H/P VRV 751 kg 101 kw L 18 HP 12 HP 8 HP (105 kw) 35

43 VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF:n ominaisuuksien konkreettinen vaikutus VRF-järjestelmien vaikutus projektin tilaan on kaikista pienin: ne vievät vähiten tilaa josta voisi muuten saada vuokratuloja Lost lettable space SSB12 VRV Heat pump 2 pipe fan coil system system VRV Heat recovery 4 pipe fan coil system Chilled beam lost lettable floor area (%) Lähde: UK Construction Benchmarks Property (2004), Franklin Andrews 36

44 Dia 36 SSB12 En pääse muokkaamaan kuvien tekstejä Steven Buckingham; 15/6/2016

45 VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF:n ominaisuuksien konkreettinen vaikutus VRF-järjestelmien vaikutus projektin rakennuskustannuksiin (rakenteiden lujuus, sisäkaton korkeus jne.) on kaikista pienin impact AC on construction costs VRV Heat pump 2 pipe fan coil system system VRV Heat recovery 4 pipe fan coil system Chilled beam /m² of gross area Lähde: UK Construction Benchmarks Property (2004), Franklin Andrews 37

46 VRF:n vahvuudet ja heikkoudet lähempää VRF:n ominaisuuksien konkreettinen vaikutus VRF-järjestelmillä on alhaisimmat kokonaiskustannukset (käyttösekä huoltokustannukset) running costs VRV Heat pump 2 pipe fan coil system system VRV Heat recovery 4 pipe fan coil system Chilled beam 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 /m² of gross floor area/annum Lähde: UK Construction Benchmarks Property (2004), Franklin Andrews 38

47 Osa 1 VRF-tekniikan esittely Tyypilliset VRFjärjestelmät 39

48 Tyypilliset VRF-järjestelmät VRF = Ulko- ja sisäyksiköt Ulkoyksiköt määrittelevät minkälaisen järjestelmän VRF muodostaa tuottavat viilennys- / lämmityskapasiteetin Toiminnaltaan eri tyyppejä: Ainoastaan viilennys Lämpöpumppu Lämmön talteenotto Asennusmenetelmä: Ilmajäähdytetty Vesijäähdytetty Kotelon tyyppi: Edestä puhaltava Torni tyyppi, päältä puhaltava Muita Sisäyksiköt voidaan yleensä kytkeä mihin tahansa järjestelmään jakavat viilennys- / lämmityskapasiteetin Toiminnaltaan eri tyyppejä Standardi sisäyksikkö Erikoissisäyksikkö Asennus- / kotelointityyppejä Kattokasetit Pintamallit kattoon Seinämallit Lattiamallit Kanavoitavat / piilotetut kattomallit 40

49 VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Ainoastaan viilennys Järjestelmä kykenee ainoastaan viilentämään Siihen kytketyt sisäyksiköt voivat ainoastaan viilentää Tyypilliset VRF-järjestelmät Nesteputki Nestemäinen kylmäaine korkeassa paineessa ja haaleassa lämpötilassa (~20 C) Imu- / kaasuputki Kaasumainen kylmäaine matalassa paineessa ja matalassa lämpötilassa (~10 C) 41

50 VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Tyypilliset VRF-järjestelmät Lämpöpumppu Järjestelmä kykenee viilentämään tai lämmittämään, mutta ei samanaikaisesti Jokainen kytketty sisäyksikkö joko viilentää tai jokainen lämmittää Jäähdytys: Nesteputki Nestemäinen kylmäaine korkeassa paineessa ja haaleassa lämpötilassa (~20 C) Kaasuputki Riippuu käyttötilasta: Viilennys: Kaasumainen kylmäaine matalassa paineessa ja matalassa lämpötilassa (~10 C) Lämmitys: Kaasumainen kylmäaine korkeassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa (~75 C) Lämmitys: 42

51 Tyypilliset VRF-järjestelmät VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Lämpöpumppu Järjestelmä kykenee viilentämään tai lämmittämään, mutta ei samanaikaisesti Jokainen kytketty sisäyksikkö joko viilentää tai jokainen lämmittää Nesteputki Nestemäinen kylmäaine korkeassa paineessa ja haaleassa lämpötilassa (~20 C) Kaasuputki Riippuu käyttötilasta: Viilennys: Kaasumainen kylmäaine matalassa paineessa ja matalassa lämpötilassa (~10 C) Lämmitys: Kaasumainen kylmäaine korkeassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa (~75 C) Jäähdytys: Lämmitys: Lämpöpumpun ja viilennysjärjestelmän ainoa ero on ulkoyksikköön asennettu nelitieventtiili. Tämä venttiili on usein paikallaan myös viilennysyksiköissä, mutta sitä ei ole kytketty. Tästä syystä jotkut valmistajat ovat päättäneet etteivät he enää markkinoi ainoastaan viilentäviä järjestelmiä. Myös siksi, että on ympäristöystävällisempää käyttää VRF-järjestelmää myös lämmitykseen, ainakin välikausien aikaan jolloin niiden lämmityksen hyötysuhde on varsin korkea. SSB15 43

52 Dia 43 SSB15 Tästäkin voisi poistaa kuvat tai jotain muuta taustalta, tai tehdä tulostusta varten oma dia tästä infoboxista. Steven Buckingham; 15/6/2016

53 Tyypilliset VRF-järjestelmät VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Lämpopumppu Markkinoilla olevia lämpöpumppujärjestelmiä Järjestelmän koko [HP] Viilennyskapasiteetti [kw] Lämmityskapasiteetti [kw] Miksi maksimissaan 54HP? VRF-järjestelmien kokonaismäärä kylmäainetta ei saa ylittää 100kg. Jos määrä ylittää 100kg, EN378 määrää ylimääräisiä turvalaitteita, joita VRF-järjestelmissä ei ole. >50HP järjestelmät usein lähestyvät tätä kylmäaineen maksimitäyttöä. Yli 54HP järjestelmissä putkikoot ovat jo epäkäytännöllisen suuria 44

54 Tyypilliset VRF-järjestelmät VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Lämmön talteenotto 3 putkea Järjestelmä kykenee viilentämään sekä lämmittämään samaan aikaan Jotkut sisäyksiköt voivat viilentää samalla kun toiset lämmittää Nesteputki Nestemäinen kylmäaine korkeassa paineessa ja haaleassa lämpötilassa (~20 C); Riippuen viilennyksen / lämmityksen suhteesta kylmäaine virtaa joko ulkoyksiköltä tai ulkoyksikölle Imuputki Kaasumainen kylmäaine matalassa paineessa ja matalassa lämpötilassa (~10 C); Virtaa aina kohti ulkoyksikköä Virtaussuunnan valitsin Vaihtelee kylmäaineputken kytkentää sisäyksikön toimintatilan pyynnin mukaan (Joissain tapauksissa nesteputki ei ole mukana lainkaan) Paluuputki Kaasumainen kylmäaine korkeassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa (~75 C); Virtaa aina pois ulkoyksiköltä 45

55 VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Tyypilliset VRF-järjestelmät Lämmön talteenotto 2 putkea Vain kaksi putkea kulkee ulkoyksikön ja keskitetyn virtaussuunnan valitsimen välissä Vähemmän putkiliitoksia (vähemmän juottamista) Pidemmät putket, alhaisempi hyötysuhde kun sekä lämmitetään että viilennetään Imuputki Kaasumainen kylmäaine matalassa paineessa ja matalassa lämpötilassa (~10 C); Virtaa aina kohti ulkoyksikköä Sekoitusputki Kylmäaineen neste-kaasu yhdistelmä korkeassa paineessa ja kondensointilämpötilassa (~45 C). Nesteen ja kaasun suhde riippuu viilennyksen ja lämmittyksen suhteesta Keskitetty virtaussuunnanvalitsin Erottaa kylmäaineesta nesteen ja kaasun ja lähettää kaasun yksiköille jotka lämmittävät sekä nesteen niille, jotka viilentävät. Mikäli viilentäviä ei ole riittävästi se laajentaa nesteen ja lähettää sen takaisin ulkoyksikölle SSB19 Nesteen/kaasun erottaja 46

56 Dia 46 SSB19 tässä taas tämä expands, tähän laitoin laajentaa Steven Buckingham; 15/6/2016

57 VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Tyypilliset VRF-järjestelmät SSB20 Lämmön talteenotto (Heat Recovery) = Mikä se on? Mahdollistaa viilennyksen joissain tiloissa ja lämmityksen toisissa, milloin tahansa ja samanaikaisesti, vastaten kunkin tilan tarpeisiin Nämä järjestelmät mahdollistavat hukkaenergian hyödyntämisen, joka perinteisillä järjestelmillä haihtuisi hukkaan ulkoilmaan esim. teknisten tilojen viilennys (serverit, UPS ) syksyllä, talvella ja keväällä kun aurinko lämmittää rakennuksen eteläpuolta, mutta toisella puolella on edelleen kylmä kun tilassa on monta ihmistä ja sitä täytyy viilentää, vaikka viereisessä huonessa on vielä lämmityksen tarve 47

58 Dia 47 SSB20 jätin tämän tähän sillä ajatuksella, että koska tämä on kaikkialla kirjoitettu isoilla kirjaimilla H R se saattaa ilmestyä mallien nimissä tai muissa materiaaleissa myös suomeksi, joten se on hyvä yhdistää suomalaiseen termiin niin kaikki tietävät mistä puhutaan. Steven Buckingham; 15/6/2016

59 VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Lämmön talteenotto (Heat Recovery) = Mikä se on? Tyypilliset VRF-järjestelmät Lämpöenergia otetaan talteen tiloista joita viilennetään ja siirretään tiloihin joita lämmitetään kuten jääkaappi siirtää lämpöenergiaa sen sisältä ulkopuolelle Mikäli enemmän lämpöenergiaa tarvitaan ulkoyksikkö ottaa sen ulkoilmasta. Mikäli kaikkea talteenotettua lämpöä ei tarvita lämmitykseen järjestelmä päästää sen ulkoilmaan 48

60 VRF Ulkoyksiköt = VRF-järjestelmät Tyypilliset VRF-järjestelmät Lämmön talteenotto (Heat Recovery) Markkinoilla olevia järjestelmiä lämmön talteenotto-ominaisuuksilla System size [HP] Viilennyskapasiteetti [kw] Lämmityskapasiteetti [kw] Miksi maksimissaan 54HP? VRF-järjestelmien kokonaismäärä kylmäainetta ei saa ylittää 100kg. Jos määrä ylittää 100kg, EN378 määrää ylimääräisiä turvalaitteita, joita VRF-järjestelmissä ei ole. >50HP järjestelmät usein lähestyvät tätä kylmäaineen maksimitäyttöä. Yli 54HP järjestelmissä putkikoot ovat jo epäkäytännöllisen suuria 49

61 VRF Ulkoyksiköt Erilaisia asennuksia Tyypilliset VRF-järjestelmät Viilennystilassa ulkoilma viilentää ulkoyksikön Lämmitystilassa lämpö otetaan ulkoilmasta (ilmalämpöpumpun periaatteella) Viilennys: Ilmajäähdytetty Vesijäähdytetty Viilennystilassa ulkoyksikköä viilentää vesi joko jäähdytystornista, kuivatornista, SSB21 chilleristä tai maanalaisista keräimistä Lämmitysmuodossa lämpö otetaan vedestä joka tulee lämmityskattilasta, lämpöpumppu-ssb2chilleristä tai maanalaisista keräimistä (maalämpöenergia) Lämmitys: 50

62 Dia 50 SSB21, the outdoor unit is cooled by water from a cooling tower, dry-cooler, chiller, or an underground collector Tarkista termit cooling tower, dry-cooler! Steven Buckingham; 15/6/2016 SSB22 heat-pump chiller? Steven Buckingham; 15/6/2016

63 VRF Ulkoyksiköt Erilaisia asennuksia Tyypilliset VRF-järjestelmät Ilmajäähdytetty Vesijäähdytetty Asennetaan ulos Asennetaan vain sisätiloihin! Jotkut valmistajat varustavat ulkoyksiköt tehokkailla puhaltimilla, jotka mahdollistavat asennuksen sisälle ja ulkoilman kanavoinnin ulos/ulkoa Asentaminen sisälle tarjoaa käytännöllisen vaihtoehdon kohteissa joissa viilennystä tarvitaan myös ulkoilman ollessa kylmä (tekninen viilennys) ESP [Pa] Vesijäähdytetyt VRF-järjestelmät kehitettiin alun perin korvaamaan vesijäähdytteiset chillerit saanerauskohteissa sekä vaihtoehtona korkeisiin rakennuksiin, joihin ilmajäähdytteinen VRF-järjestelmä on haasteellisempi asentaa

64 Tyypilliset VRF-järjestelmät VRF Ulkoyksiköt Kotelomalleja Poistoilma puhaltaa yksikön etupuolelta Puhaltimien puhalluspaine alhainen ei sovellu asennettavaksi sisätiloihin Yleensä pienemmän kapasiteetin malleille, n. 16~28 kw asti Tornimalli Puhaltaa poistoilman ylöspäin Puhaltimilla voi olla korkea puhalluspaine soveltuu myös sisälle asennettavaksi Yleisin ulkoyksikön malli kaikille kapasiteeteille 14 kw ylöspäin Korkean puhalluspaineen ilmajäähdytteinen yksikkö sisätiloihin Poistoilma puhaltaa edestä Suunniteltu asennettavaksi sisälle ja kanavoitavaksi SSB23 puhaltimilla korkea puhalluspaine Yleensä pienemmän kapasiteetin järjestelmille 52

65 Dia 52 SSB23 Radial? Jätin pois, mutta lisää jos oleellinen! Steven Buckingham; 15/6/2016

66 VRF Sisäyksiköt Erilaisia käyttötarkoituksia Tyypilliset VRF-järjestelmät Sisäyksiköiden perusmallit Sisäyksiköiden erikoismallit Suunniteltu kierrättämään sisäilmaa Suunniteltu erikoissovelluksiin, kuten: Voivat käsitellä hyvin rajoitetun määrän raitista ilmaa (max ~20%) 100% raitisilman käsittely Yhdistettäväksi IV-koneiden DX-kierukoihinSSB24 Ilmaverhot Veden lämmitysyksiköt 53

67 Dia 53 SSB24 Connection kits to DX coils in air handling units, tämä ok? Steven Buckingham; 15/6/2016

68 VRF Sisäyksiköt Asennus / mallivaihtoehtoja Tyypilliset VRF-järjestelmät Kattokasetit Asennetaan madallettuun sisäkattoon, jolloin vain pintaan jäävä paneeli näkyy Paneelissa on ohjattavat puhallusläpät Saatavilla 4-suuntaisella, 2-suuntaisella tai 1-suuntaisella puhalluksella Pintamallit kattoon Asennetaan sisäkattoon ei vaadi tilaa madallettun sisäkaton yläpuolella Ohjattavat puhallusläpät Yleensä vain 1-suuntainen puhallus, Daikinilla myös 4-suuntainen puhallus Seinämallit Asennetaan seinälle Putket tuodaan sisäyksikölle joko sivuilta (seinän pinnassa) tai takaa, seinän läpi Ohjattavat puhallusläpät 54

69 VRF Sisäyksiköt Asennus / mallivaihtoehtoja Tyypilliset VRF-järjestelmät Lattiamallit Seisovat vapaasti lattialla (joskus voidaan myös asentaa seinälle) Jotkut tarjoavat malleja ilman koteloita, jotka voidaan asentaa esim. kalustoon tai ikkunalaudan yhteyteen Kanavoitavat mallit (piilotetut kattomallit) Asennetaan valekaton sisälle tai teknisiin tiloihin Ilma puhalletaan tiloihin IV-kanavien läpi (kanavat eivät kuulu VRFvalmistajien toimitukseen) Puhalluskanavat SSB25 sekä niiden ritilät hankitaan muilta toimittajilta Eri puhallintehoja saatavilla eri pituisia IV-kanavia varten 55

70 Dia 55 SSB25 Tässä toistoa aiemmasta. Alkuperäisessä ei ollut tässä kanavasta mainintaa, mutta sekin näytti oudolta että vain ritilät mainitaan erikseen vaikka sama pätee kuin kanaviin - ne hankitaan muualta! Steven Buckingham; 15/6/2016

71 KIITOS TOP SECRET SECRET INTERNAL USE ONLY PUBLIC