▷ ¿Cómo funciona el ciclo de descongelación en los sistemas VRF durante el invierno?

Los sistemas de flujo de refrigerante variable (VRF) se encuentran entre las soluciones de HVAC más eficientes y flexibles, y utilizan bombas de calor para proporcionar calefacción y refrigeración. Los sistemas VRF también requieren menos espacio que muchas otras instalaciones, ya que utilizan líneas de refrigerante compactas en lugar de una extensa red de conductos o vías hidrónicas. También consolidan la calefacción y la refrigeración en un solo sistema.

Cuando un edificio utiliza un sistema VRF durante el invierno, la acumulación de escarcha en la unidad exterior puede afectar el rendimiento. La capacidad de calentamiento de la unidad se reduce gradualmente a medida que se acumula hielo en los serpentines exteriores y el exceso de escarcha puede dañar el sistema. Para abordar este problema, los fabricantes utilizan un ciclo de descongelación que invierte el funcionamiento de la bomba de calor:

  • Una bomba de calor en modo de descongelación funciona de manera similar a un acondicionador de aire, extrayendo calor del aire interior y liberándolo al exterior.
  • La liberación de calor derrite el hielo acumulado en el serpentín exterior.
  • Cuando se descongela la unidad exterior, la bomba de calor vuelve al modo de calefacción.

El ciclo de descongelación se ejecuta con controles automáticos y hay muchas configuraciones posibles. Por ejemplo, algunos sistemas VRF ingresan al ciclo de descongelamiento a intervalos regulares basados ​​en la temperatura exterior. Otros controles de descongelación miden el coeficiente de transferencia de calor o la presión del serpentín exterior para detectar pérdidas de rendimiento causadas por el hielo, activando el ciclo de descongelación cuando es necesario.


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Una bomba de calor de fuente de aire (ASHP) que cumpla con los requisitos a continuación se considera un ccASHP (ASHP de clima frío), lo que la adecuada hace para temperaturas muy bajas:

  • Un factor de rendimiento estacional de calefacción (HSPF) de al menos 10.
  • Un coeficiente de rendimiento (COP) de 1,75 a 5 ° F.

Cómo el ciclo de descongelación limita la capacidad de calefacción

Si bien el ciclo de descongelación es conveniente, tiene una limitación clave: los espacios interiores se dejan sin calefacción mientras dura el proceso, y los ciclos de descongelación se requieren con mayor frecuencia a medida que desciende la temperatura exterior. Esto deja las áreas interiores sin calefacción durante períodos más prolongados, precisamente cuando más se necesita.

  • Cuando las temperaturas exteriores limitan el rendimiento de una bomba de calor VRF, una solución común es agregar un sistema de calefacción de respaldo. Normalmente, el sistema de respaldo utiliza un calentador de resistencia o un quemador de gas.
  • Sin embargo, algunos fabricantes de bombas de calor han desarrollado formas de optimizar el ciclo de descongelación. Esto hace que los sistemas VRF sean menos dependientes de la calefacción de respaldo.

La pérdida de calefacción causada por el ciclo de descongelamiento se puede mitigar al tener múltiples unidades exteriores y programarlas para evitar descongelamientos simultáneos. Por ejemplo, si un sistema VRF tiene cuatro unidades exteriores y el ciclo de descongelamiento está programado para dos a la vez, el edificio solo sufre una pérdida parcial de salida de calefacción.

▷ ¿Cómo funciona el ciclo de descongelación en los sistemas VRF durante el invierno?

Este artículo compara los sistemas de bomba de calor VRF de varios fabricantes líderes, centrándose en su clasificación de temperatura mínima y su funcionamiento del ciclo de descongelación. Las marcas comparadas son Daikin, Mitsubishi y Panasonic.

  • Los tres fabricantes tienen líneas de productos clasificadas para temperaturas de -4 ° F o menos.
  • Aunque el ciclo de descongelación es inevitable incluso con las mejores marcas, se han desarrollado algunas tecnologías para mitigar su impacto.

Sistemas VRF de Daikin

Daikin inventó la tecnología de flujo de refrigerante variable y luego otros fabricantes desarrollaron productos competidores. Daikin usa el término Volumen de refrigerante variable (VRV), que es una marca registrada. Por lo tanto, encontrará que sus productos se comercializan como sistemas VRV, mientras que los de otros fabricantes utilizan el término VRF.

Los sistemas Daikin VRV utilizan varios métodos para mitigar la pérdida de rendimiento causada por el ciclo de descongelación. Tenga en cuenta que la configuración de descongelación específica cambia según el producto.

  • Daikin ha desarrollado un acumulador de calor para sus sistemas VRV, que continúa suministrando calor mientras el ciclo de descongelación está activo.
  • Algunas bombas de calor tienen un intercambiador de calor doble al aire libre y solo se descongela un serpentín a la vez. La potencia de calefacción VRV se mantiene por encima del 30% con esta configuración.

La temperatura mínima de funcionamiento de los sistemas VRV depende del modelo específico. La siguiente tabla enumera las temperaturas mínimas para las principales líneas de productos Daikin, junto con la duración máxima del ciclo de descongelación:

Sistema DAIKIN VRV

Min. Temperatura.

Duración máxima de descongelación

Recuperación de calor VRV AURORA

-22 ° F

La información no la proporciona el fabricante.

Recuperación de calor VRV IV

-13 ° F

15 minutos

Bomba de calor VRV IV

-4 ° F

15 minutos

Recuperación de calor VRV III

-4 ° F

5,5 min por unidad (unidades de 6 y 8 toneladas)
6,5 min por unidad (10 y 12 toneladas)

Bomba de calor VRV IV serie S
(línea de productos compactos)

-4 ° F

12 minutos

Los sistemas VRF de bomba de calor son aquellos que ofrecen enfriamiento o calefacción para todas las áreas, mientras que los sistemas VRF de recuperación de calor permiten el calentamiento y enfriamiento simultáneamente para diferentes áreas.

Sistemas Mitsubishi VRF

La línea de productos VRF de Mitsubishi se llama CITY MULTI y está clasificada para temperaturas de hasta -13 ° F. Mitsubishi desarrolló la tecnología Hyper Heat para minimizar la necesidad de descongelar:

  • Con el sistema Hyper Heat, una de las líneas de refrigerante caliente circula a través de la unidad VRF exterior. El calor liberado ralentiza la acumulación de escarcha o puede prevenirla por completo.
  • El ciclo de descongelación normal solo se activa en casos extremos en los que el sistema Hyper Heat no puede descongelar la unidad por sí solo.

La línea de productos CITY MULTI se clasifica de la siguiente manera:

Producción en serie

Descripción

Max. Duración del descongelamiento

Serie R2

Recuperación de calorías

12 minutos de ciclo de descongelación
Espera al menos 50 min. antes del próximo ciclo

H2i de la serie R2

Recuperación de calorías con hipercalor

Lo mismo que arriba

Serie Y

Bomba de calor

Lo mismo que arriba

Serie Y H2i

Bomba de calor con Hyper Heat

Lo mismo que arriba

Serie S

Bomba de calor compacta

10 minutos

Las cinco series de productos pueden equiparse con accesorios de baja temperatura, que reducen su rango de funcionamiento a -18,7 ° F.En particular, la Serie R2 con Hyper Heat puede funcionar a temperaturas tan bajas como -25 ° F con los accesorios correspondientes.

Sistemas VRF de Panasonic

La línea de productos VRF de Panasonic se llama ECOi e incluye tres series principales:

  • Serie MF2: recuperación de calor VRF de 3 vías
  • Serie ME2: bomba de calor VRF de 2 vías
  • Serie Mini ECOi LE: VRF de 2 vías para uso residencial y comercial ligero

Las temperaturas mínimas de funcionamiento y las condiciones de descongelación de los sistemas VRF de Panasonic se resumen en la siguiente tabla:

Panasonic VRF

Min. Temperatura.

Max. Duración del descongelamiento

Serie MF2
3 vías

-13 ° F

15 minutos de una sola unidad, 23 minutos de varias unidades
Sistemas de unidades múltiples divididos en 2 grupos y descongelados por turnos
Espera al menos 40 min. entre ciclos

Serie ME2
2 vías

-4 ° F

15 minutos de una sola unidad, 18 minutos de varias unidades
Sistemas de unidades múltiples divididos en 2 grupos y descongelados por turnos
Espera al menos 40 min. entre ciclos

Mini ECOi
Serie LE

-4 ° F

El fabricante no proporciona información

Conclusión

Existe una amplia gama de sistemas VRF en el mercado y existen diferencias importantes en su rango de temperatura de funcionamiento. El proceso de diseño y especificación es muy importante cuando se trata de sistemas VRF, ya que incluso un producto de alta calidad puede tener un rendimiento inferior cuando no coincide con la aplicación. Además, la instalación debe realizarse por un contratista calificado, ya que muchos problemas de rendimiento del VRF pueden atribuirse a procedimientos de instalación deficientes.

Con un diseño y un proceso de instalación adecuados, los sistemas VRF se encuentran entre las instalaciones de HVAC de mayor rendimiento. Pueden lograr importantes ahorros de aire acondicionado durante el verano y pueden proporcionar calefacción sin emisiones locales durante el invierno.