Sistemas VRF: la climatización más eficiente para instalaciones comerciales

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03/11/2020

En cuanto a su definición, los sistemas VRF toman su denominación del inglés ya que, dichas siglas provienen de la definición “Variable Refrigerant Flow”, lo que traducido significa volumen de refrigerante variable.

En los sistemas VRF existe una unidad exterior común que está conectada con múltiples unidades interiores a través de tuberías de cobre aisladas. Su naturaleza es muy similar, aunque no exactamente igual, a lo que se conoce como sistemas Multi-Split, los cuales normalmente son utilizados en el mercado residencial.

Origen y aplicaciones de los sistemas VRF

La tecnología VRF nació en los años 80 en Japón y se ha venido desarrollando desde entonces consiguiendo uno de los sistemas más eficientes para climatizar.

La principal aplicación de los sistemas VRF se dirige a instalaciones de climatización comerciales de medio y gran tamaño, como pueden ser oficinas, hoteles, centros comerciales, hospitales, centros públicos, comercios, etc.

Cómo funcionan los sistemas VRF

Los sistemas VRF se incluyen dentro de los equipos de expansión directa de gas refrigerante. La unidad exterior utiliza el aire exterior para condensar (en modo Refrigeración) o evaporar (en modo Calefacción) el gas refrigerante. A continuación el gas refrigerante se distribuye por las tuberías para llegar a los diferentes espacios donde las unidades interiores se encargan de utilizarlo para enfriarlos o calentarlos.

A diferencia de otros sistemas como las bombas de calor, estos sistemas cuentan la ventaja de poder regular el volumen de refrigerante aportado a los intercambiadores de calor de las unidades interiores, de esta forma gracias a las válvulas de expansión electrónicas que dispone  cada unidad interior, se ajusta la demanda de cada unidad. 

Tipología

Los sistemas de climatización VRF pueden ser de dos tubos o de tres tubos. Los primeros proporcionan Refrigeración o Calefacción, pero no ambas a la vez. Por su parte, los de tres tubos sí que pueden suministrar Refrigeración y Calefacción de forma simultánea.

Las unidades exteriores de con ventilador tipo axial, se instalan generalmente en las azoteas de los edificios para su correcta ventilación.

unidades exteriores sistemas vrf

Pero también existen unidades exteriores con ventilador centrífugo para instalación en interior, sea en una sala técnica o en un falso techo, normalmente este tipo de unidades exteriores son de capacidad inferior a las de tipo axial.

unidad centrifuga sistema vrf

En cuanto a las unidades interiores, existen todo tipo de equipos, desde unidades de baja capacidad de tipo mural, cassette, consola, etc, hasta unidades de conducto de alta capacidad.

Instalación del sistema VRF

La instalación de un sistema de climatización VRF se basa en la interconexión, tanto frigoríficamente, como eléctricamente, entre la unidad exterior y las unidades interiores, normalmente a un mismo sistema, se le pueden conectar un máximo de 64 unidades interiores.

En el caso de un sistema a dos tubos, desde la tubería principal conectada a la unidad exterior, se va bifurcando a cada una de las unidades interiores del sistema.

En un sistema a tres tubos, por el hecho de poder producir Refrigeración y Calefacción de forma simultánea, el sistema incorpora cajas distribuidoras entre la tubería principal y las unidades interiores, estas cajas distribuidoras son las que se encargan de enviar gas a alta presión a las unidades interiores que están en modo calefacción y liquido sub-enfriado a las que están en refrigeración.

instalacion de sistema vrf

Otra ventaja de este sistema a tres tubos, respecto a uno de dos tubos, es su elevado rendimiento energético, ya que el sistema aprovecha la condensación de las unidades interiores que están en calor  para evaporar en las que están en refrigeración, de aquí que este sistema también se denomine como sistema VRF con recuperación de calor.

Como contrapartida, el sistema a tres tubos es más costoso que uno de dos tubos, ya que se requiere la instalación de las cajas distribuidoras y de una tubería de refrigerante extra. No obstante, la elevada inversión inicial puede rentabilizarse con el ahora de energía (de hasta el 50%) que se obtendrá durante toda la vida útil del sistema.

Principales ventajas de los sistemas VRF

Las principales ventajas que aporta una instalación de climatización con sistemas VRF son:

  • Ahorro energético: gracias a la tecnología Inverter de los compresores. Se estima que el ahorro energético que consiguen los sistemas VRF, respecto a otros sistemas de climatización, oscila de media entre el 15 y el 20%.
  • Zonificación: permiten una gestión más individualizada de los espacios a climatizar. Cada área puede ser tratada como una zona totalmente individualizada.
  • Instalación simplificada: a diferencia de otros equipos como las enfriadoras, los sistemas VRF no son especialmente pesados y tienen un diseño modular en el que combinando diferentes unidades exteriores (hasta 4 en la mayoría de los fabricantes) se obtienen equipos de hasta 270kW de capacidad frigorífica.
  • Mantenimiento simplificado: al tratarse de unidades de expansión directa, su mantenimiento es sencillo, sin necesidad de sustituir elementos de la instalación, como si puede ocurrir en sistemas con enfriadoras de agua.
  • Sistemas de control avanzado: gran variedad de sistemas de control de gran complejidad, con posibilidad de controlar hasta instalaciones con más de 3000 uds. interiores desde un único punto.
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2 comentarios en “Sistemas VRF: la climatización más eficiente para instalaciones comerciales”
  1. Juan Manuel Cobos lares

    Me interesa saber más sobre los sistemas vrf y si tienen cursos en línea.

    1. Eduardo Cortina

      Hola José Manuel,

      La técnica de Caudal (no volumen) de Refrigerante Variable (siglas en inglés VRF) consiste en un sistema de expansión directa, es decir, un sistema donde no hay ningún elemento intermedio (sólo el metal del intercambiador) entre el refrigerante y el ambiente a calentar (si el refrigerante se condensa y entrega calor), o el ambiente a enfriar (si el refrigerante se evapora y roba calor) – ten en cuenta que «robar calor» o «entregar frío», a efectos prácticos, es lo mismo – donde el refrigerante climatiza directamente los espacios.

      A una unidad exterior, que contiene el compresor y un intercambiador refrigerante-aire, están conectadas un número variable de unidades interiores, cada una equipada con una válvula de expansión electrónica que regula el recalentamiento o el subenfriamiento del refrigerante en su unidad interior, según esté en modo frío (verano) o en modo calor (ínvierno) respectivamente.

      El caudal del refrigerante se adapta a la demanda simultánea mediante compresores de velocidad de giro variable (llamados «inverter») y un depósito de líquido refrigerante retira el exceso de masa de refrigerante si baja la demanda de potencia, o aporta la masa de refrigerante necesaria cuando la demanda de potencia del sistema aumenta.

      El número de unidades interiores que pueden conectarse a una única unidad exterior depende de dos limitaciones, restricciones del fabricante y, como sucede en la mayoría de casos, razones de seguridad, por la necesidad por normativa de limitar una concentración de refrigerante excesiva en un determinado espacio, en caso de fuga.

      La zonificación del tratamiento térmico del ambiente es máxima, ya que el ocupante fija la consigna de temperatura de ambiente tratado por cada unidad interior. El cuidado y medidas de seguridad en la ejecución de la instalación: eliminar la humedad y suciedad de las tuberías antes de soldar, garantizar la ausencia de fugas, etc, es muy importante ya que la conexión de las unidades interiores con la unidad exterior o con las cajas de distribución se realiza in-situ.

      Para evitar una pérdida de carga excesiva en las líneas de refrigerante y trabajar con unas velocidades que garanticen el retorno del aceite al compresor, los fabricantes limitan la longitud máxima de tuberías (normalmente hasta 150m) y la diferencia de cota entre las unidades interiores y la unidad exterior (normalmente 15m), donde se ubica el compresor cuya lubricación debemos garantizar.

      Normalmente este sistema se diseña para que las unidades interiores trabajen en modo frío o calor indistintamente, haciendo posible la inversión térmica que maximiza el rendimiento de producción de energía térmica útil (entrega de calor y frío simultánea) frente a los kWh eléctricos consumidos en el compresor de la unidad exterior, ya que la unidad exterior sólo consume la energía eléctrica necesaria para combatir la carga neta o diferencial de carga resultante.

      El diseño de estos sistemas VRF consiste en elegir las unidades interiores para que combatan la carga sensible de proyecto en cada zona atendida, y por otro lado elegir la unidad exterior para la máxima carga simultánea, ya sea en calor (Burgos) o en frío (Canarias). Los fabricantes normalmente te dan unas tablas de selección de las unidades interiores, de la unidad exterior, así como los diámetros de tuberías para el viaje del refrigerante, considerando que lo hará en estado gaseoso o líquido, para las que debemos buscar siempre recorridos longitudinales y diferencias de cota mínimas.

      Para terminar, te resumo las ventajas e inconvenientes de un sistema de Caudal de Refrigerante Variable:
      VENTAJAS: Fácil de proyectar. Ahorro por trasvase de energía entre zonas de demandas opuestas. Pocas necesidades de espacio. Gestión centralizada del sistema normalmente incorporada por el fabricante. Flexibilidad en la elección de las unidades interiores, según los locales a tratar. Máxima zonificación.
      INCONVENIENTES: Requiere un sistema de ventilación en paralelo. No se controla el parámetro HR% de las zonas, sólo se atiende a las cargas sensibles. La distribución de refrigerante podría generar fugas difíciles de localizar. Requerimientos de diseño en relación a las distancias y diferencias de cota máximas en las líneas de distribución de refrigerante. Número limitado de unidades interiores para una única unidad exterior (máximo habitual 40 ud). Requiere recogida y canalización de condensados en el lado del aire, para cada unidad interior. Mantenimiento requerido en espacios ocupados.

      Esto es en mi opinión lo más destacable de este tipo de sistemas. Espero que hayas entendido todo bien. No obstante, ante cualquier duda adicional, estamos aquí en http://www.e-ficiencia.com para atenderte encantados.
      Un saludo,

      Eduardo Cortina
      Ingeniero Industrial especializado en Técnicas Energéticas
      Asesor técnico en http://www.e-ficiencia.com
      Email: edu.cortina@e-ficiencia.com
      Móvil: +34.688.770.898

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