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Sep 25, 2023

HVAC アプリケーションで VRF、ミニ スプリット オプションが利用可能になりました

Anche se il termine è un po' improprio, VRF e le pompe di calore mini-split lo sono generalmente

多少の語弊がありますが、VRF およびミニ スプリット ヒート ポンプは一般に「ダクトレス ユニット」と呼ばれます。 これらのシステムは、わずか 5 年前に比べて今日でははるかに多用途になっています。

可変速コンプレッサーでインバーター駆動されるシングルゾーンまたはマルチゾーンのヒートポンプ製品ラインに適切な名前を見つけるのは困難です。 過去 10 年間で 9 Kbtuh のユニットから 48 Kbtuh まで成長し、従来のより大きな装置と競合できるようになったため、「ミニ スプリット」という用語は実際には当てはまりません。 現在ではダクト付きモデルの選択肢が豊富にあるため、「ダクトレス」という用語も正しくありません。

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• 住宅用ダクトレス

• ミニスプリットシステム

• VRF

このため、通常はこれらのシステムに慣れていない業界にアイデンティティの危機が残ります。 容量に関係なく、装置のコンパクトなサイズが常に明らかであるため、「ミニ スプリット」という名前がおそらく最も適切です。

過去 5 年間のもう 1 つの開発は、大まかに言えば、マイナスの屋外温度 (マイナス 15°F まで) での暖房動作およびパフォーマンス機能を備えたミニ スプリット システム凝縮ユニットの提供です。 これにより、北部の気候全体でのアプリケーションの飛躍的な進歩が始まりました。

その後、より本格的なアプリケーションへの移行が始まりました。 2006 年頃、メーカーは、より多くの屋内ゾーンとより優れた制御を備えた、より大きなシステム容量にインバータ駆動のマルチスピード コンプレッサー技術を適用し始めました。 これにより、北米市場で可変冷媒流量 (VRF) システムが誕生しました。 初めて、かなりの数の個別のゾーンを建物に適用することができ、各ゾーン (または居住者) の個別の熱ニーズに対応しながら、冷暖房能力を実際に建物が必要とするものに制限することもできます。 これにより、建物の所有者は単一速度/単一容量タイプの機器に比べて大幅なエネルギー節約を享受できるようになりました。 エネルギー節約効果は、複雑なビルディング オートメーション システムを備えた他のタイプの可変容量 HVAC システムをも上回っています。

室内機の種類も豊富で助かりました。 特定のシステムの全体的な容量とゾーン数の増加。 低い外気温での暖房運転。 また、室内ユニットにはダクト付きおよびダクトレスの選択肢が豊富にあるため、住宅および商業ビルへの用途が大幅に増加しています。

ミニ スプリット市場は、3 シーズン用の部屋ソリューションから、家全体の住宅用および小規模な商業用アプリケーションまで成長しました。 一方、VRF は、単一の煩わしい快適エリアに適用されるスポット型冷暖房システムから、プログラム可能な制御、新鮮な空気の供給、冷暖房の同時動作を備えた建物全体の HVAC システムに拡張されました。

現在、これらのテクノロジーは住宅用および商業用にほぼ無制限に適用可能です。 これは、HVAC システムが存在しないか、非常に限られているか、時代遅れの HVAC システムを備えた建物の改修や歴史的建造物に特に当てはまります。

ミニ スプリットおよび VRF システムは、ホテル、アパート/マンション、教育施設、教会など、建物の熱損失または熱獲得が大きく異なる構造物で大きな注目を集めています。 これらのシステムは、既存のダクトがない場合、または既存のダクト サイズが不十分な場合に最適です。

VRF にあまり適していないアプリケーションのリストは急速に縮小しています。 スポーツ コロシアムやコンベンション ホールが用途である場合、膨大な量の新鮮な空気が必要となるため、VRF はおそらく最良の選択ではないでしょう。 ただし、周囲の売店ブース、店舗、オフィスは VRF の理想的な候補となります。 おそらく、システムのハイブリッド混合が最良のシナリオを提供するでしょう。

VRF 製品ファミリーは、ヒート ポンプと熱回収という 2 つのシステム グループに分かれています。 全体的なコンポーネントは似ているように見えますが、建物の居住者に提供するものに関しては、これらのシステムは大きく異なります。

VRF ヒート ポンプ システム (単一の冷凍回路に接続された 1 ～ 3 台の室外ユニットを意味します) は、接続されたすべてのゾーンに暖房または冷房を提供します。 これは、そのシステムに接続されているすべての室内ユニットが同じ動作モード (暖房または冷房) になることを意味します。 これは、モード変更の必要性がすぐに発生しない場合、または温度の選択 (モード変更が必要) が個々の使用者が選択できない場合に、アプリケーションを構築する場合に適しています。

対照的に、熱回収 VRF システムは、そのさまざまなゾーン (ここでも単一の冷凍回路上の 1 ～ 3 台の室外機) に同時に加熱と冷却を提供することができ、経済的に実現します。 システム内のゾーンはどちらのモードでも動作できます。 熱回収システムは、冷却能力を必要とする占有ゾーン内で発生する BTU を「回収」し、それらの BTU を熱を必要とするゾーンに移動することで、エネルギーを節約します。

熱回収システムは、屋内空間の温度が居住者の選択によって左右される場合、建物内の負荷がゾーンごとに異なる場合、または日射量や占有率などにより負荷が急速に変化する可能性がある場合に非常にうまく機能します。集合住宅、ホテル客室、介護付き生活施設などです。 ヒート ポンプを使用するか熱回収を使用するかの選択は、エンド ユーザーが冷暖房環境を選択するという期待に基づいています。

商業用 HVAC 設計の最も重要な考慮事項の 1 つは、機械規定に必要な外気換気を建物に提供することです。 ほとんどの単体用途では、外気 (外気と呼ばれることが多い) が冷暖房負荷の 15 ～ 30 パーセントを占めることがあります。

この負荷は、非常に頻繁にシステムの還気室またはダクトに直接引き込まれます。 この方法は、初期コストが最も低いという理由で、HVAC 業界で数十年にわたって利用されてきました。 しかし、エネルギーコストが上昇し続けるにつれて、熱回収型人工呼吸器 (HRV) およびエネルギー回収型人工呼吸器 (ERV) 技術の人気が高まっています。

HRV は、外気と「古い」空気流または排気流の間でのみ、体感負荷を交換します。 ERV は、2 つの気流の間で顕在負荷と潜在 (湿気) 負荷の両方を交換します。 ERV は、水分含有量が高い気候ではより効果的な選択肢となります。 建物に戻ってくる空気、つまり「古い」空気は、入ってくる新鮮な空気を和らげるために使用され、冷暖房システムにかかる負荷を軽減します。 HRV または ERV コア効率が高くなるほど、新鮮な空気が室内の中立状態に近づき、主要な HVAC 機器の負荷が低くなります。

その結果、VRF メーカーは、HRV/ERV システムの統合を可能な限りシームレスにするという使命を負っています。 これには、各システムの制御間の簡単な通信と、新鮮な空気を供給する効果的な方法の提供が含まれます。

現在のほとんどの VRF システムでは、ダクト システムを介して新鮮な空気を提供できます。また、ユニットに新鮮な空気ダクトに接続するための設備 (新鮮な空気キット) がある場合は、ダクトのない屋内ユニットに新鮮な空気を直接導入することもできます。 富士通のプレミアム外気ソリューションには、Ventacity Systems の高効率 HRV または ERV システムの使用が含まれています。 このシステムは、独自の制御システムとともに VRF システムと通信し、新鮮な空気キットが装備されたゾーンに、または建物全体のダクトを介して新鮮な空気を提供します。

高効率の外気エンタルピー システムと VRF テクノロジーを統合した好例は、ニューヨーク州タリータウンで見ることができます。ここでは、最近、複合用途のオフィス ビルに HVAC システムの改修工事が行われました。 71,000 平方フィートの施設には、60 トンのマルチゾーンの天然ガス焚き屋上ユニット 4 台がほぼ 50 年間使用されてきました。

VRF 改修済みのオフィスビル、ニューヨーク州タリータウン

VRF レトロフィット:富士通ゼネラル Airstage VRF システムは、ニューヨーク州タリータウンにある複合スペースのオフィスビルに設置されました。

チームの成功:左から右へ: Blend Air 社長、Glenn Grossman。 ウマイル・スラニ氏、富士通のセールスエンジニア。 富士通のセールスおよびサポートスペシャリスト、フアン・ペレス氏。 そしてジョンストン・サプライのマイケル・テシェイラ氏。

チャンスの窓:角のオフィスには独特の冷暖房負荷があり、熱回収用途に最適です。

移行期に：タリータウンのオフィスビルの HVAC システム改修中に、フェーズ 1 で設置された完全な VRF システムが右側に見られ、左側にはまだ設置されている元のシステムが表示されます。

任務の準備完了:ニューヨーク州タリータウンにある複合オフィスビルの屋上に、複数の富士通 Airstage システムが設置されています。

考え中:71,000平方フィートの建物内の会議室は、天井カセットユニットで個別にゾーニングされていました。

Blend Air Mechanical Corp. は、2019 年初めに熱回収 VRF システムの設置を開始しました。改修前に、サードパーティのコンサルティング エンジニアを雇って建物のエネルギー分析を実施し、既存のシステムの性能と新しいシステムの性能を比較しました。コードミニマムの屋上ユニットと VRF システム。 富士通 Airstage VRF システムを Ventacity Systems ERV システムと組み合わせると、年間電力と天然ガスをそれぞれ 224,000 kWh と 38,800 サーム節約できると推定されています。 これにより、年間 62,000 ドルのコスト削減が実現します。 VRF/ERV システムは、新しいコード最小の屋上システムよりも 181,000 kWh および 29,000 サーム、つまり年間約 46,000 ドル優れていることが判明しました。

HVAC システムの改修は 2 段階に分けられ、それぞれが建物の同じ半分をカバーしました。 これまでのところ、合計 32 個の VRF 凝縮ユニットのうち 16 個が設置されています。 最初の ERV システムは 2019 年 7 月に設置されました。

「ERV システムは占有空間内の CO2 レベルに基づいて動作できますが、私たちは一定の気流量でシステムを動作させることを選択しました」とブレンド エアの社長、グレン グロスマン氏は述べています。 「ERV システムに対応するために、既存のダクトに変更が加えられました。既存のダクトの 1 つを排気用に、もう 1 つを外気ダクトとして使用しました。システムは共用エリアから排気を引き込み、外気は建物に取り付けられた戻り空気プレナムから入ります。」すべてのハンドラーに空気を送ります。

富士通のセールスエンジニア、ウマイル・スラニ氏は、「4月と5月のエネルギー支出は2018年の同時期の数字を2万3000ドル下回っていたことがわかった」と語った。 「これは建物の半分にすぎず、ERV システムの影響は考慮されていません。ERV システムによるエネルギー節約が記録されれば、この数字はさらに驚くべきものになるはずです。節約はさらに 25% になる可能性があります」以上。"

VRF システムは、屋内ユニットの接続容量が室外ユニットの合計容量を超える可能性があるという点で、エンジニア、設置業者、エンド ユーザーにさらに別の利点をもたらします。 室外ユニットは、建物に必要なすべての冷暖房 BTU の供給源であり、屋外の設計温度でそれらのニーズを満たすサイズにする必要があります。 この容量比率は 100% です。 ただし、一部の内部ゾーンは、占有率や内部設備の変動により、さまざまな時点でピークに達する可能性があります。 通常、このような増加はシステムのピーク負荷が発生しているときではなく、通常は冷却に関連しています。

VRF システムでは、システムが大きすぎるのではなく、そのゾーンのサイズをそのピーク容量 (実際には室外機の 120% など) に合わせて調整できるため、他のゾーンで使用されていない余剰容量を室外機が使用できます。一時的なピークゾーン。

ミニ スプリットおよび VRF テクノロジーは、過去数年間で急速に成長および進化しており、その柔軟性、快適さ、効率性により、現在ではほとんどの住宅用および商業用 HVAC アプリケーションで実現可能な可能性があると考えられています。 10年前にはなかったかもしれないが、今ではそれが選択肢になっている。

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