Công nghệ VRF: Một ứng dụng TĐH điều khiển của
Mitsubishi Electric trong Điều Hòa Không Khí (00-00-0000 00:00:00)
VRF là gì? VRF là viết tắt của các chữ tiếng Anh: Variable Refrirerant Flow (Lưu lượng môi chất
lạnh điều chỉnh được)
Nguyễn Thanh Lương
VRF là gì? VRF là viết tắt của các chữ tiếng Anh: Variable Refrirerant Flow (Lưu lượng môi chất lạnh
điều chỉnh được)
Tại sao phải đạt được VRF trong ĐHKK?
Như chúng ta đều biết, ĐHKK hoạt động dựa trên một nguyên lý hết sức cơ bản của tự nhiên: vật chất khi
bay hơi sẽ hút nhiệt của môi trường xung quanh. Ví dụ ta cảm thấy mát khi tắm xong vì bởi hơi nước đọng
lại trên da bay hơi và hút nhiệt, hoặc một phản xạ vô điều kiện của con người là toát mồ hôi khi trời nóng
mồ hôi khi bay hơi sẽ hút nhiệt và làm nhiệt độ cơ thể giảm xuống
Nhiệt độ trong phòng có đặt dàn lạnh của máy ĐHKK giảm xuống được là nhờ có
môi chất
trong dàn lạnh
bay hơi
và
hút nhiệt
. Việc phòng lạnh nhiều hay ít, nhanh hay chậm, có đạt được nhiệt độ đặt hay không,
sẽ phụ thuộc vào lượng môi chất bay hơi nhiều hay ít theo một đơn vị thời gian hay còn gọi là
lưu lượng.

Chúng ta hãy cùng xem xét một ví dụ có ba văn phòng giống nhau được lắp đặt ba hệ thống điều hòa khác
nhau:
- Văn phòng 1: lắp máy điều hòa nhiệt độ dạng cục bộ, một dàn nóng một dàn lạnh. Khi nhiệt độ trong
phòng hạ xuống nhiệt độ đặt, máy nén sẽ ngừng hoạt động. Khi nhiệt độ trong phòng tăng, máy nén lại
tiếp tục hoạt động để việc tuần hoàn môi chất được tiếp tục.
- Văn phòng 2: lắp máy điều hòa không khí trung tâm (Chiller), giải nhiệt nước hoặc gió, sử dụng môi chất
trung gian là nước, hiện tượng cũng xảy ra tương tự đối với các dàn lạnh và máy nén.
- Văn phòng 3: lắp máy ĐHNĐ dạng VRF, một dàn nóng, nhiều dàn lạnh. Khi nhiệt độ trong phòng giảm
xuống nhiệt độ đặt, máy ĐHNĐ sẽ

ở một

tần suất không đổi
do đó giữ áp suất/lưu lượng trong đường ống gas/môi chất lỏng
không đổi
. Khi
đạt đựơc nhiệt độ phòng yêu cầu, máy nén sẽ
tắt
. Như vậy máy nén sẽ luôn phải hoạt động ở chế độ đầy
tải (lưu lượng không đổi) hoặc dừng hẳn (stop). Máy nén sẽ phải start/ stop nhiều lần, gây ra
tổn hao năng
lượng
và làm
giảm tuổi thọ
của thiết bị như dã nói ở trên.
Trong trường hợp văn phòng 2, lắp hệ thống ĐHKK trung tâm (Chiller), dùng môi chất trung gian là nước,
làm mát môi chất gas bằng nước hoặc bằng gió (gọi là Chiller giải nhiệt nước hay Chiller giải nhiệt gió), tình
hình cũng diễn ra tương tự: lưu lượng môi chất làm mát (nước) qua dàn lạnh luôn không đổi trong thời gian
dàn lạnh vận hành. Hệ thống thiết bị phải hoạt động ở hoặc ở chế độ định mức khắc nghiệt để duy trì lưu
lượng không đổi hoặc là dừng hẳn.
Trong trường hợp văn phòng 3, lắp đặt hệ thống VRF, một dàn nóng nhiều dàn lạnh, máy nén và toàn bộ
hệ thống sẽ thay đổi tùy theo tải thực tế và tránh đuợc hiện tượng Start/ stop nhiều lần.
Như vậy thực tế công nghệ VRF là giải quyết được việc hệ thống điều hòa không khí cần phải thay đổi lưu
lượng môi chất khi tải thay đổi, thực chất là chỉ hoạt động để bù vào việc tải nhiệt thay đổi tổn thất nhiệt và
nhiệt phát sinh. Điều này vừa giảm tải cho máy nén, vừa tránh được việc start/ stop nhiều lần.
Việc đạt được tiêu chí VRF dựa trên hai mấu chốt:
1. Dùng động cơ bước cho van điều chỉnh điện tử tuyến tính ở dàn lạnh (LEV).
2. Dùng mạch thay đổi tần số để thay đổi tần số của máy nén ở dàn nóng (Biến tần).
1. LEV:


của nguồn điện luôn không đổi. Ngoài ra dàn lạnh của ĐHKK thông thường cũng không có LEV nên dẫn đến
việc là lưu lượng môi chất không điều chỉnh được.
Đối với hệ thống VRF, ở dàn nóng sẽ có một mạch biến đổi tần số
Hình 3-Biến đổi tần số điện cấp cho máy nén
Mạch biến đổi tần số này, dựa vào một số thông tin đầu vào như độ mở của LEV, áp suất môi chất để
đưa ra quyết định máy nén chạy ở tốc độ nào, thể hiện bằng việc cung cấp một tần số nhất định cho máy
nén.
Việc điều chỉnh tần số, tương tự như việc điều chỉnh độ mở của LEV, cũng theo các bước (step). Trong
phạm vi tần số điều chỉnh, nếu số bậc càng lớn, sự điều chỉnh sẽ càng trơn.
Phạm vi điều chỉnh tần số
và
số bước
là các tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lương điều khiển của hệ thống ĐHKK VRF. Hệ VRF của
hãng Mitsubishi Electric điều chỉnh tần số trong phạm vi từ 20 Hz đến 105 Hz, thông qua 85 bậc, mỗi bậc
tương ứng với 1Hz (gần như tuyến tính).
Hình 4- Đường cong điều chỉnh tần số-công suất
Hệ VRF được điều khiển thông minh như thế nào?
Như đã trình bày ở trên, việc đạt được công nghệ VRF cùng với những ích lợi của nó là nhờ áp dụng tiến bộ
của tự động hóa vào việc điều khiển thiết bị. Ngoài tiện ích là tiết kiệm điện ra, việc điều khiển, giám sát và
kết nối với các hệ thống thông minh khác cũng rất tiện lợi.
Hình 5,6: Hệ thống điều khiển và kết nối của hệ thống ĐHKK VRF
Vói cấu hình như hình 4, 5, hệ thống VRF có thể đạt được các yêu cầu sau:
- Điều khiển hoạt động của từng hệ thống, đến từng dàn lạnh (bật, tắt, đặt nhiệt độ, đặt lịch bật/ tắt )
- Hiển thị, giám sát hoạt động của hệ thống: có thể biết được tình trạng hoạt động của từng thiết bị (đang
bật hay tắt, tắt khi nào, đặt bao giờ bật lại )
- Hiển thị lỗi (lỗi xảy ra với dàn nóng/ dàn lạnh nào, lỗi gì, khi nào, phục hồi khi nào )
- Tính toán, hiển thị mức tiêu thụ điện của từng dàn lạnh và từng thuê bao.
- Thu nhận tín hiệu từ các đối lưọng khác (như báo cháy, an ninh ), cung cấp tín hiệu ra ngoài.
- Kết nối với hệ thống quản lý tòa nhà BMS (Building management system)
- Việc truy cập có thể tiến hành trực tiếp qua dây điều khiển hoặc qua mạng internet, có dây hoặc không

tiện nghi, công suất, lựa chọn, hiệu suất, lớn, phòng, tiêu, độ, phát
Rất nhiều người cho rằng điều hòa không khí thực sự là tiện nghi cần thiết.
Tuy nhiên, tiền điện là mối lo ngại lớn khiến họ ngần ngại khi quyết định lựa
chọn tiện nghi này. Công nghệ điều hòa không khí Inverter là giải pháp của
các nhà sản xuất.
Điều hòa không khí là một trong những thiết bị tiêu thụ điện lớn nhất đối với các
cơ sở dịch vụ, thương mại. Tiêu thụ điện của hệ thống máy lạnh tại các cơ sở
thương mại thường chiếm tỷ lệ lớn, có thể lên đến 80% tổng lượng điện tiêu thụ.
Tỷ lệ này còn có thể cao hơn nữa tại các tòa nhà thương mại lớn, trung tâm mua
bán, văn phòng, bệnh viện…
Xét về mặt kỹ thuật, công suất làm lạnh thật sự của máy đìều hòa không khí thông
thường chỉ sử dụng năng lượng ở một mức, nghĩa là năng lượng làm lạnh ở một
trong hai trạng thái: ngưng - phát. Cụ thể, khi đặt công suất 60% máy điều hòa
không khí sẽ phát trong 60% thời gian và ngưng phát trong khoảng thời gian còn
lại.
Việc cung cấp năng lượng ngắt quãng như thế sẽ làm cho điện năng cung cấp
cũng bị ngắt quãng. Chính điều này đã tạo ra hiện tượng hao phí điện. Và đây
cũng chính là hạn chế khá lớn của không ít máy điều hòa không khí hiện nay.
Bước đột phá
Để giải quyết nhược điểm này, công nghệ biến tần Inverter ra đời đã tạo ra bước
đột phá trong việc đưa hao phí năng lượng đến mức thất nhấp. Công nghệ biến
tần Inverter thay thế bộ biến áp và tụ điện thông thường bằng mạch biến tần phát
công suất làm lạnh ở các mức năng lượng thấp, trung bình và cao với nhiều ưu
điểm.
Tiết kiệm năng lượng tối đa với việc cung cấp mức phát đều đặn liên tục ngay cả
khi chọn mức Medium hoặc Low. Đây là điểm khác biệt lớn so với mọi máy điều
hòa không khí thông thường, chỉ có thể tạo hiệu suất liên tục khi chọn chế độ phát

ở mức High, còn các chế độ khác chỉ thực hiện được bằng cách ngắt quãng.
Kết quả là điều hòa không khí Inverter tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu suất. Khi

hoạt động với hiệu suất tốt hơn. Sau khi vệ sinh, máy sẽ phục hồi độ lạnh như cũ
mà không cần nạp thêm gas.
Công nghệ biến tần Inverter đã xuất hiện từ trên 20 năm nay ở tất cả các hãng
sản xuất điều hòa không khí nhung do người tiêu dùng chưa nắm được những
thông tin về công nghệ tiết kiệm năng lượng này nên chỉ có rất ít hãng tung sản
phẩm ra thị trường như Daikin, Carrier, Mitsubishi, Panasonic.