Gazowe VRF SANYO - chłodzenie i grzanie od -25 °C

Rosnące w okresie letnim zapotrzebowanie na energię elektryczną będące wynikiem potrzeb urządzeń klimatyzacyjnych skłoniło firmę Sanyo do poszukiwania alternatywnego źródła energii dla swoich urządzeń. Rozwiązaniem okazało się napędzanie sprężarki układu chłodniczego przez silnik gazowy.

System otrzymał nazwę VRF - GHP. Pod pierwszym członem oznaczenia kryje się system ze zmiennym przepływem czynnika chłodniczego (Variable Refrigerant Flow). System ten umożliwia płynną regulację wydajności chłodniczej i grzewczej poprzez dopasowanie strumienia czynnika chłodniczego do zmieniającego się obciążenia będącego efektem zmiennej w jednostce czasu liczby pracujących jednostek wewnętrznych. Przykładowo agregat chłodniczy o wydajności 90 KW obsługujący 40 jednostek wenętrznych po 2,2 kW każda potrafi w skrajnym przypadku zredukować swoją wydajność do potrzeb jednego urządzenia wewnętrznego. Oznacza to, że układ taki działa prawidłowo przy 5% obciążenia nominalnego. Dodatkowo jednostki wewnętrzne wyposażono w zawory o 420 stopniach regulacji przepływu. Efektem czego jest doskonała zdolność dopasowywania mocy jednostki wewnętrznej do aktualnego obciążenia pomieszczenia (z dokładnością do 1/420 nominalnej wydajności urządzenia). Daje to wymierne oszczędności energii w stosunku do tradycyjnych jednostek wewnętrznych działających w układzie dwustanowym włącz/wyłacz. Dzięki ograniczeniu cykli włączeń zmniejszono też awaryjności takiego systemu w stosunku do układu tradycyjnego. Zgodnie z wymogami ekologii w systemie w VRF - GHP wykorzystane zostały czynniki z grupy HFC – R407C i R410A nie powodujące degradacji warstwy ozonowej.
Drugi człon nazwy systemu Sanyo - GHP oznacza gazową pompę ciepła (Gas Heat Pump). W typowych systemach VRF sprężarki układu chłodniczego napędzane są silnikami elektrycznymi sterowanymi inwerterowo (co wiąże się z niebezpieczeństwem powstania zakłóceń w układach elektronicznych) lub bezinwerterowo, a ciepło transportowane jest w układzie z odparowaniem bezpośrednim. System VRF - GHP działa podobnie, nowością jest konstrukcja agregatu i sposób zasilania sprężarki. W systemie firmy Sanyo sprężarki napędzane są silnikiem gazowym o zmiennych obrotach wału napędowego. Sercem układu jest silnik gazowy w wersji na gaz ziemny pracujący w cyklu Millera. Cykl ten w odróżnieniu od cyklu Otta, na którym opiera się większość obecnie produkowanych silników stosowanych w samochodach benzynowych charakteryzuje się skróconym suwem sprężania i związanymi z tym zmniejszonymi stratami tłoczenia. Uzyskano to poprzez opóźnienie zamknięcia zaworów ssawnych w stosunku do bazy silnika. W efekcie tego, oprócz wspomnianej oszczędności spalanie zachodzi przy mniejszym ciśnieniu a więc i temperaturze co powoduje zmniejszenie emisji NOx w stosunku do silników tradycyjnych. Aby dodatkowo poprawić ekonomikę układu inżynierowie firmy Sanyo zastosowali odzysk ciepła odpadowego z silnika. Ciepło to poprzez zastosowanie wymiennika wodnego wykorzystywane może być do przygotowania ciepłej wody użytkowej. W okresie zimowym ciepło to służy również do odszraniania parownika, dzięki czemu nie występują w systemie przerwy w grzaniu. Pełny zakres cyklu grzania przy 100% wydajności możliwy jest przy temperaturach zewnętrznych dochodzących nawet do -25°C. Pozwala to na zastosowanie w warunkach polskich systemu VRF - GHP jako jedynego uniwersalnego systemu spełniającego rolę grzewczą i chłodzącą bez konieczności montażu dodatkowych szczytowych źródeł ciepła. W obecnej postaci agregat potrzebuje doprowadzenia energii elektrycznej jedynie do zasilania układów automatyki i wentylatora chłodnicy, którego energochłonność zredukowano poprzez zastosowanie silnika prądu stałego. Przygotowywana jest jednak wersja agregatu wyposażona w prądownice napędzaną przez silnik gazowy. System VRF - GHP dostosowany jest również do pracy w systemie wody lodowej. Funkcja ta może zostać zrealizowana poprzez zastosowanie przejściowego wymiennika wodnego dostępnego obecnie w wydajnościach 25 lub 50 kW. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość zlokalizowania wymiennika w odległości nawet do 120 m od agregatu, co pozwala na ograniczenie kosztów związanych z pompowaniem wody lodowej. System może również pracować na potrzeby chłodni w obiegach z wodnymi roztworami glikolu o temperaturach do -12°C. VRF - GHP występuje również jako system 3-rurowy umożliwiający równoczesne chłodzenie i grzanie różnych jednostek wewnętrznych w obrębie jednego systemu. Efektem jest dodatkowy odzysk ciepła dochodzący nawet do 35% w porównaniu z systemem dwururowym. Firma S.P.S. Trading z Warszawy, dystrybutor SANYO w Polsce, przygotowała specjlaną stronę internetową na temat VRF-GHP: www.sanyo.com.pl/ghp_01_intro.html opracowanie: Redakcja na podstawie materiału S.P.S. Trading