VRV 系統特性與控制原理

傳統式之中央空調系統設計是由冷媒壓縮機製造冰水（chilled water），再經由區域泵輸送至建築空調區，以風機盤管（FCU）或空 調器（AHU）連接風管之方式，提供冷房。此種傳統式之中央空調系 統設計，為進一步因應空調負荷之變化，而衍生出兩種重要的節能系 統設計，其一為可變冰水量（VWV）系統，其二則為可變風量（VAV）

系統。目前國內較具規模之智慧型大樓，已有採用之先例。其主要工 作原理為依據空調負荷之變化，藉由變頻器（Inverter）而改變所輸送 之冰水量或通風量，而達到節能之效果。然而，近年來於日本地區，

已逐漸發展出另一重要的空調節能系統設計方式。亦即，直接藉由變 頻式冷媒壓縮機而直接改變冷媒流量，形成 VRV（Variable Refrigerant Volume）系統。相較於傳統式而言，VRV 系統由於直接以改變冷媒 流量之方式，縮短了原先由冷媒至冰水再轉換至空氣側之傳熱過程，

形同取代了 VWV 加上 VAV 之效果。對於約 100 USRT 以下冷房需 求之中小型建築物而言，獲得極顯著的節能效果，極具應用潛力，並 為國際間之建築省能主要發展趨勢所在。

VRV 系統之應用為近年來國際間最新興起之一股潮流所在，其 主要發展方向，包含：

(1) 應用變頻技術節約運轉耗電

為因應不同之空調負載變化，傳統之中央空調系統節能方式皆於

「冰水側」或「空氣側」進行冰水量或空氣量之變更，而形成 VWV 或 VAV 系統。而 VRV 系統則直接經由變頻器來改變冷媒流量，形 成獨特的「主機側」之空調節能技術，具備良好的耗能節約之潛力。

然而此方向之實際節省效果，尚缺乏詳細之數量化評估。另外一方 面，由於 VRV 一般採用氣冷式主機，其運轉性能與當地本土之氣候 有顯著相關。

(2) 多種類室內機彈性搭配可實現分區空調節省能源

於空調建築物中，其空調方式採用一般採用全區空調。也就是不 管各區域之需求或有無人員活動皆供應相同之空調溫度。因此形成極 大的能源浪費，而且產生有些區域太冷或太熱之不舒適現象。若採用 VRV 系統則可依各區域之用途性質分別選用合適的室內機種，因此 可以輕易的達成分區空調之目的，如圖 1-2 所示。

圖 1-2 依不同之空間用途來設定室內溫度

（資料來源：廠商型錄）

(3) 精確穩定控制溫度增加舒適度

目前一般傳統空調其溫度控制方式多採用 ON-OFF 模式，因此 容易造成室內溫度起伏不定，嚴重影響室內之熱舒適性。而 VRV 系 統則採用電子式膨脹閥可無段連續的控制冷媒流量使室溫能快速的 到達設定之溫度且溫度上下變化可小於 0.5℃之範圍，如圖 1-3 所示。

圖 1-3 透過精確之運轉功率調整可使室內溫度保持恆定

（資料來源：廠商型錄）

(4) 多聯加變頻的卸載控制

VRV 空調系統最主要之控制原理，為控制壓縮機產生冷媒之劑 量，以及進入室內風機盤管之冷媒流量，並適當地滿足室內空調負荷 之需求。VRV 空調系統大多採用變頻壓縮機配合多台壓縮機組合來 達到壓縮機之容量控制，以及設置電子膨脹閥來控制進入室內風機盤 管之冷媒流量，以實現分區空調之目的。

空調系統於環境溫度及室內負荷不斷變化之條件下運轉，且系統 各元件之間、系統環境與環境之間相互影響。因此，使得VRV空調系 統之運轉狀態不斷地變化，必須透過其控制系統適時地調整空調系統 之容量來消除影響。圖1-4係某一商用產品的控制示意圖。該機型是 由二台室外機並聯而成。每台室外機中有一台變頻壓縮機(標示INV)

圖 1-4 某商用 VRV 系統的壓縮機組合

（資料來源：廠商型錄）

以及兩台定頻壓縮機(標示 STD1 和 STD2)。兩台室外機會輪流優先 啟動，六台壓縮機的啟動順序如圖中標示。儘管在六台壓縮機中有二 台是變頻，但編號 NO2 的變頻壓縮機是當定頻使用，所以可以說另 外五台是定頻壓縮機。當空調負荷變化時，系統的控制功能，會依需 要啟動壓機台數，並決定主機變頻器的頻率，如圖 1-5 所示。使 VRV 系統運轉於穩定且省能之最佳狀況。

圖1-5變頻主機與定頻主機多聯式組合運轉模式

（資料來源：廠商型錄）

No.1 No.3 No.5 No.2 No.4 No.6 No.2 No.4

STD2 STD1

INV INV STD1 STD2