Hệ thống lạnh VRV là gì? VRF là gì? Nguyên lý hoạt động

I. Hệ thống lạnh VRF là gì? VRV là gì?

Hệ thống lạnh VRF (chữ viết tắt của Variable Refrigerant Flow) là tên gọi ở hầu hết các hãng máy lạnh hiện nay. Còn VRV (chữ viết tắt của Variable Refrigerant Volume) là tên gọi riêng biệt của hãng Daikin. Nguyên lý của VRF và VRV là như nhau.

Hệ thống lạnh VRF/ VRV sử dụng nguyên lý thay đổi lưu lượng môi chất lạnh giữa dàn nóng đến các dàn lạnh từ đó thay đổi công suất lạnh cho phù hợp yêu cầu không gian điều hòa.

II. Nguyên lý hoạt động của hệ thống VRF/ hệ thống VRV

VRF system hay VRV system cũng là hệ thống lạnh theo nguyên lý trao đổi nhiệt trực tiếp kiểu DX coil tương tự như các loại hệ thống máy lạnh cục bộ 2 mảnh (split system) chúng ta thường thấy, với việc đưa môi chất lạnh di chuyển thông qua đường ống đồng đi và về giữa dàn nóng và dàn lạnh.

Điểm khác nhau rõ nhất đó là: trong khi hệ thống điều hòa không khí cục bộ (split system) thông thường sẽ là 1 dàn nóng kết nối với 1 dàn lạnh thì trong hệ thống VRF/ VRV với 1 dàn nóng hoặc cụm dàn nóng có khả năng kết nối rất nhiều dàn lạnh.

VRF/ VRV là kiểu hệ thống lạnh được sử dụng đa dạng và rộng rãi nhất hiện nay tại Việt Nam với các hãng nổi tiếng như: VRF Panasonic, VRV Daikin, VRF Mitsubishi Electric, Carrier VRF, …

III. Phân biệt hệ thống điều hòa VRF/ hệ thống điều hòa VRV với các hệ thống lạnh khác

Một điều cần lưu ý để tránh nhầm lẫn đó là không phân biệt hệ thống điều hòa VRF/ hệ thống điều hòa VRV với hệ điều hòa không khí cục bộ hoặc thậm chí hệ thống chiller bằng kiểu dàn lạnh. Bởi vì ở mỗi kiểu hệ thống khác nhau thì các dàn lạnh của chúng đều có đa dạng kiểu dàn lạnh như: dàn lạnh treo tường (Wall mounted), dàn lạnh giấu trần (Ceiling concealed), dàn lạnh âm trần (Cassette)…

Chúng ta phân biệt hệ thống điều hòa VRF/ VRV bằng việc nhận diện qua các bộ chia gas, dàn nóng hoặc cụm dàn nóng với kiểu quạt giải nhiệt thổi lên và 3-4 mặt xung quanh là các bề mặt dàn trao đổi nhiệt ống cánh.

IV. Đặc tính kỹ thuật của hệ thống VRF/ VRV

Hiện nay với công nghệ phát triển, các hãng máy lạnh đã nâng cấp và hoàn thiện rất nhiều về yêu cầu kỹ thuật, chức năng và tính thẩm mỹ của VRF system/ VRV system như:

• Dàn nóng/ cụm dàn nóng sử dụng máy nén biến tần giúp đáp ứng hiệu quả sự thay đổi theo nhu cầu tải lạnh từ không gian điều hòa tiết kiệm năng lượng.
• Công suất mỗi dàn nóng VRF/ VRV từ 20-24HP ở các hãng và cụm kết nối 3-4 dàn nóng từ 60HP đến 80HP.
• Tổng chiều dài đường ống gas trong cụm dàn nóng VRF/ VRV lên tới 1000m.
• Khoảng cách từ cụm dàn nóng đến dàn lạnh VRF/ VRV lên tới 90m.
• Chênh lệch giữa dàn nóng trên cao và dàn lạnh thấp nhất trong cụm lên tới 50m.
• Có thể kết nối chênh lệch giữa tổng công suất lạnh / Tổng công suất cụm dàn nóng lên đến 130%. Điều này thường được chọn dựa vào hệ số đồng thời hoạt động của dự án.
• Kết nối điều khiển thông minh qua bộ điều khiển trung tâm với nhiều tính năng quản lý tiện ích cao và kết nối lên tới 64 địa chỉ (128 dàn lạnh) cho mỗi bộ.

Giữa các hãng máy lạnh thì các thông số kỹ thuật trên có chênh lệch qua lại nhưng nhìn chung khá ấn tượng.

V. Ưu điểm – Khuyết điểm của hệ thống VRF/ hệ thống VRV

1) Ưu điểm hệ thống VRF/ VRV

• Hệ thống tiết kiệm năng lượng vận hành với các máy nén công nghệ biến tần.
• Công suất dàn nóng lắp ghép module nên dễ dàng thay đổi size đáp ứng theo yêu cầu thiết kế.
• Chênh lệch và chiều dài ống gas cho phép dài hơn rất nhiều so với các hệ cục bộ thông thường thuận lợi cho việc chọn vị trí lắp đặt dàn nóng.
• Các dàn lạnh với dãi công suất nhỏ đa dạng giúp dễ dàng trong việc thiết kế chọn lựa và phù hợp với các không gian làm lạnh, điều khiển độc lập.
• Hệ thống điều khiển thông minh và kết nối được với hệ thống BMS tòa nhà.
• Với nhiều các chức năng thông minh tiện ích giúp kiểm tra phát hiện sự cố hư hỏng nhanh chóng và chính xác.
• Lắp đặt tương đối đơn giản vì hầu hết chỉ gồm thiết bị và vật tư ống đồng.
• Vận hành, sử dụng dễ dàng hơn so với các hệ thống chiller.
• Bảo trì bảo dưỡng dễ dàng hơn hệ thống chiller.

2) Khuyết điểm hệ thống VRF/ VRV

• Chiều dài ống gas cho phép dài nhưng vẫn có giới hạn nên chỉ phù hợp các dự án có công suất < 1000kW lạnh hoặc tòa nhà dưới 20 tầng.
• Các dàn nóng là loại giải nhiệt gió nên phải đặt ngoài trời trong khi chiều dài ống gas sẽ là hạn chế đối với các dự án diện tích lớn sẽ gặp khó khăn trong việc xác định vị trí đặt dàn nóng vừa đảm bảo kỹ thuật vừa đảm bảo mỹ quan dự án.
• Các dàn lạnh thường chủ yếu là FCU và AHU công suất dưới 30HP nên hạn chế đối với các dự án không gian rộng lớn như trung tâm thương mại, siêu thị, trung tâm hội nghị…
• Có khả năng rò rỉ môi chất gas trong tòa nhà nếu đường ống hàn hoặc kiểm tra không cẩn thận.
• Các thiết bị dàn lạnh chủ yếu tập trung với các dãi công suất nhỏ và thông dụng với áp suất quạt nhỏ nên chưa tối ưu đối với các dự án đòi hỏi cao về kỹ thuật như khử ẩm, tạo ẩm, lọc sạch…

VI. Ứng dụng của hệ thống VRF/ VRV

Một số dự án thường dùng hệ thống VRF/ VRV như:

Cùng một số dự án khác như: Khối văn phòng nhà máy, khối cửa hàng buôn bán…

VII. Hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước

1) Hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước là gì?

Để khắc phục một số khuyết điểm của hệ thống VRF/ VRV loại tiêu chuẩn thông thường về chiều dài ống gas kết nối đến dàn nóng đặt ngoài trời giải nhiệt gió. Hiện nay hệ thống VRF/ VRV một số hãng có thêm loại VRF/ VRV giải nhiệt nước.

2) Nguyên lý hoạt động hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước

Hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước tương tự như loại giải nhiệt gió thông thường ở phía làm lạnh cũng bằng môi chất lạnh gas từ dàn nóng đến các dàn lạnh. Nhưng phía dàn nóng giải nhiệt thay vì giải nhiệt gió thì các dàn nóng/ cụm dàn nóng sẽ là kiểu kín và giải nhiệt thông qua nước bởi tháp giải nhiệt và bơm nước.

Nước giải nhiệt sẽ được bơm vận chuyển lên tháp giải nhiệt đặt ngoài trời. Điều này cũng giúp cho việc bố trí dàn nóng dễ dàng hơn đối với các dự án lớn hoặc khách sạn cao tầng.

3) Ưu điểm – Khuyết điểm của hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước

a) Ưu điểm hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước

• Dàn nóng VRF/ VRV có thể đặt trong nhà hoặc trong hầm mà không cần đặt ngoài trời nên đường ống gas kết nối từ dàn nóng đến dàn lạnh ngắn hơn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật các dự án cao tầng hoặc rộng.
• Nước giải nhiệt được vận chuyển từ dàn nóng lên tháp giải nhiệt thông qua bơm nước trong khi cột áp bơm có thể lên khá lớn phù hợp yêu cầu thiết kế.
• Hệ thống giải nhiệt nước nên có hệ số COP cao hơn.

b) Khuyết điểm hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước

• Hệ thống phải đầu tư thêm hệ bơm nước và các phụ kiện, van đi kèm.
• Đối với các dự án rất lớn thì phải đầu tư thêm các phòng kỹ thuật trong giới hạn ống gas cho phép để đặt các dàn nóng kiểu kín.
• Tương tự hệ thống VRF/ VRV loại tiêu chuẩn cá dàn lạnh thường ở dải công suất trung bình nhỏ nên không phù hợp các không gian điều hòa rộng lớn.
• Các thiết bị dàn lạnh chủ yếu tập trung với các dãi công suất nhỏ và thông dụng với áp suất quạt nhỏ nên chưa tối ưu đối với các dự án đòi hỏi cao về kỹ thuật như khử ẩm, tạo ẩm, lọc sạch…

4) Ứng dụng của hệ thống VRF/ VRV giải nhiệt nước

• Chúng được ứng dụng ở hầu hết các dự án mà hệ thống VRF/ VRV loại tiêu chuẩn gặp hạn chế về chiều dài ống gas kết nối hoặc vị trí đặt dàn nóng trong dự án.
• Có thể thay thế cho giải pháp dùng chiller của các dự án với công suất trung bình khá trước đây.
• Các dự án thường gặp nhất là khách sạn 4-5 sao hoặc tương đương.

VIII. Điều hòa VRV/ VRF – Lắp đặt theo tiêu chuẩn

Tham khảo quy định về lắp đặt điều hòa VRV/ VRF theo tiêu chuẩn TCVN 13581:2023

Theo tiêu chuẩn TCVN 13581:2023 – Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu lắp đặt đường ống và nghiệm thu hệ thống (Ventilation and Air Conditioning – Requrements for duct installation and system acceptance) mục 5.3 Lắp đặt máy điều hòa không khí có thể tích/lưu lượng môi chất lạnh thay đổi và máy điều hòa cục bộ
5.3.1 Vị trí lắp đặt cụm ngoài nhà cần tuân theo qui định trong TCVN 6104-3:2015 (ISO 5149-3:2014), phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa các cụm ngoài nhà với nhau, giữa cụm ngoài nhà với các vật cản xung quanh và phía trên theo yêu cầu của nhà sản xuất, cần đảm bảo thoát
nước tốt.
5.3.2 Cụm ngoài nhà phải được lắp đặt trên bệ đỡ chắc chắn, bằng phẳng, chịu được tải trọng của chúng khi vận hành. Kích thước của bệ đỡ phải tuân theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.
5.3.4 Cụm ngoài nhà lắp đặt trong môi trường không khí có hàm lượng muối cao (khu vực ven biển) hoặc có hàm lượng khí sunfua (suối nước nóng) thì cần có biện pháp bảo vệ đặc biệt.
5.3.5 Không lắp đặt cụm ngoài nhà tại các vị trí có khí thải chứa dầu mỡ, khí ăn mòn, dung môi hữu cơ, chất khí dễ cháy và khả năng trao đổi không khí kém.
5.3.6 Không lắp đặt cụm ngoài nhà gần các thiết bị phát tần số cao.
5.3.7 Độ cao chệnh lệch giữa cụm trong nhà và cụm ngoài nhà, giữa các cụm trong nhà với nhau và chiều dài đường ống môi chất lạnh không được vượt quá giới hạn cho phép của thiết bị theo
chỉ dẫn của nhà sản xuất.
5.3.8 Không lắp đặt cụm trong nhà tại các vị trí có khả năng rò rỉ các chất khí dễ cháy, nơi có nhiều hơi dầu, ánh nắng chiếu trực tiếp, nguồn nhiệt lớn và luồng không khí bên ngoài thổi trực tiếp vào.
5.3.9 Khoảng cách từ cụm trong nhà đến các vật cản xung quanh phải đáp ứng khoảng cách tối thiểu theo chỉ dẫn của nhà sản xuất. Nếu khối thiết bị trong nhà lắp trong trần giả thì trần giả phải có cửa thăm kích thước tối thiểu (450 x 450) mm dùng cho vệ sinh, bảo dưỡng, bảo trì.
5.3.10 Cụm trong nhà phải được lắp đặt đảm bảo cân bằng. Các lỗ mở trên tường ngoài để cho ống môi chất lạnh và ống nước ngưng đi qua phải có ống lồng và dốc ra phía ngoài nhà.

IX. Nhận xét chung về hệ thống VRF/ VRV

Với công nghệ phát triển hiện nay, VRF system/ VRV system hầu như đáp ứng khá tốt mọi yêu cầu thiết kế đối với các dự án trung bình hoặc tương đối lớn trở xuống.

Trong khi các dự án lớn hoặc rất lớn dùng hệ thống chiller thì không nhiều so với các dự án quy mô tương đối trở xuống nên điều này khiến cho hệ thống VRF/ VRV trở nên thông dụng và phổ biến nhất hiện nay không chỉ ở Việt Nam.

Với các ưu điểm về việc vận hành đơn giản, dễ lắp đặt sử dung, điều khiển thông minh linh hoạt và chi phí khá hợp lý nên hệ thống VRF/ VRV sẽ là 1 giải pháp thiết kế đáng quan tâm và phù hợp với đa dạng dự án

Mặc dù cũng tồn tại 1 số khuyết điểm và bất cứ hệ thống nào cũng sẽ có các khuyết điểm nhất định nhưng các khuyết điểm ở hệ thống VRF/ VRV gần như không đáng kể so với các ưu điểm mà chúng mang lại.

Ngoài 2 dạng hệ thống VRF/ VRV đã trình bày ở trên phổ biến với điều kiện khí hậu Việt Nam thì còn có các dạng hệ thống VRF khác như: hệ thống VRF bơm nhiệt, hệ thống VRF thu hồi nhiệt 2 ống/ 3 ống…

Qua bài viết này tôi hy vọng có thể mang đến cho các bạn cái nhìn khách quan, tổng quát nhất về hệ thống VRF/ VRV. Bên cạnh đó cũng nắm được những kiến thức kỹ thuật quan trọng của hệ thống mà qua đó sẽ giúp các bạn rất nhiều trong công việc thực tế.