VRF-järjestelmät vaihtoehto vesikiertoisille jäähdytysjärjestelmille pienten ja keskisuurten toimistorakennusten jäähdytyksessä

Keskisuurten ja suurten toimistorakennusten jäähdytys on perinteisesti toteutettu keskitetysti vesikiertoisilla jäähdytysjärjestelmillä. Pienet, muutaman huoneen kohteet on sen sijaan jäähdytetty kompakteilla ja edullisilla koneilla, missä kylmäaine jäähdyttää höyrystymällä suoraan huoneyksikössä. Usean tilan jäähdytyksen hoitaminen kustannustehokkaasti ja keskitetysti on ollut kuitenkin näillä suorahöyrysteisillä koneilla haasteellista.

Aasiassa on jo muutamia vuosikymmeniä ollut saatavilla keskitettyjä suorahöyrysteisiä järjestelmiä, joissa useita kymmeniä viilentäviä sisäyksiköitä voidaan kytkeä samaan ulkoyksikköön. Tekniikasta käytetään lyhennettä VRF eli Variable Refrigerant Flow. Lyhenne viittaa siihen, että tiloihin tulevaa jäähdytystehoa voidaan säätää muuttamalla kylmäaineen virtausta. Tekniikassa ei sinällään ole mitään uutta, mutta toteutuksen ansioista ulko- ja sisäyksiköt ovat jatkuvassa tiedonsiirtoyhteydessä, mikä mahdollistaa ulkoyksikön sopeutumisen nopeasti todelliseen jäähdytystehontarpeeseen. Vastaavaa toimintoa ei ole vesijäähdytysjärjestelmissä. Lopputuloksena ulkoyksiköt käyvät energiatehokkaasti ja käyttäjä voi säätää jokaista sisäyksikköä tarkasti yksilöllisesti.

VRF-valmistajien tekninen kehitystyö ja tehokas markkinointi ovat tuoneet VRF-järjestelmät toden teolla myös Pohjolan markkinoille. Useilla jäähdytysratkaisuja myyvillä yrityksillä on tuotevalikoimassaan myös VRF-versio jäähdytyksestä. VRF-tekniikalla on monia etuja vesikiertoisiin jäähdytysjärjestelmiin verrattuna. VRF-järjestelmä on erittäin energiatehokas järjestelmän kompressoreissa käytettävän taajuusmuuttajatekniikan ansiosta. Vesijäähdytysjärjestelmän vesiverkoston korvaava kylmäainetta sisältävä putkiverkosto vaatii vähemmän tilaa ja on halvempi investoida, ulkoyksiköt eivät vaadi erillistä teknistä tilaa ja ovat pienikokoisempia kuin yleensä erillisen nesteenjäähdyttimen tai ilmalauhduttimen vaativat vedenjäähdytyskoneet. Tästä syystä VRF-järjestelmä sopii erinomaisesti mm. saneerattaviin kohteisiin.

Alustavien laskelmien mukaan toimistorakennusten VRF-järjestelmä on halvempi toteuttaa ja sillä on lisäksi pienempi sähkönkulutus kuin vedenjäähdytysjärjestelmällä, ainakin kun pysytään 200 kW kokonaisjäähdytystehon alapuolella. Kun VRF-järjestelmän kokoa kasvatetaan, tekniikan fyysiset rajoitteet alkavat tulla vastaan ja vedenjäähdytysjärjestelmän edut, kuten vapaajäähdytys ja palkkijärjestelmän hyödyntäminen alkavat korostua.

VRF-tekniikan paras potentiaali on mahdollisuudessa käyttää jäähdytysjärjestelmää rakennuksen lämmittämiseen talvikaudella ilman lisäinvestointeja. Suomen olosuhteissa varsinaisen lämmitysjärjestelmän korvaajaksi järjestelmästä ei vielä ole, mutta alustavat laskelmat osoittavat, että VRF-järjestelmällä pystyttäisiin kattamaan merkittävä osa vuotuisesta lämmitysenergiantarpeesta nykyaikaisissa toimistorakennuksissa. VRF-järjestelmän lämmöntalteenottoversiolla puolestaan on mahdollista jopa samanaikainen jäähdytys ja lämmitys eli esim. auringon säteilyn aiheuttama ylilämpö eteläisistä toimistotiloista voidaan siirtää tiloihin missä tarvitaan lämmitystä. Toteutuessaan rakennuksen lämmitykseen liittyvä energiansäätöpotentiaali nostaa VRF-järjestelmien houkuttelevuutta huomattavasti.

Jäähdytysala on murroksessa EU:n uuden F-kaasuasetuksen määräysten johdosta. Se pakottaa kylmälaitevalmistajat ottamaan lähivuosina käyttöön uusia ympäristöystävällisiä kylmäaineita ja tästä aiheutuvat järjestelmän tekniseen toteutukseen ja turvallisuuteen liittyvät haasteet on ensin ratkottava. VRF-järjestelmän todellisen läpilyönnin suurimmat esteet taitavat olla kuitenkin alalla syvälle juurtuneissa ennakkoluuloissa, jotka uuden tekniikan on ensin ylitettävä.  

Juha Lindfors
kooste diplomityöstä ”VRF-järjestelmän vertailu vesijäähdytykseen toimistorakennusten jäähdytyksessä”

Kuvan lähde:
Samsung VRF-verkkomateriaali. Saatavilla 19.4.2017: http://www.samsung.com/ie/business/business-products/system-air-conditioner/vrf-system/AM240HXVAGH/EU