Como o sistema VRV distribui a capacidade entre dezenas de ambientes?

Entenda como sensores, válvulas eletrônicas e compressores inverter distribuem, em tempo real, a capacidade do sistema VRV entre ambientes

Por João Agnaldo Ferreira /FONTE: BLOG DO FRIO

O sistema VRV ajusta continuamente sua capacidade para atender à demanda de cada ambiente com precisão | Foto: Shutterstock

Imagine um edifício com 50 salas climatizadas por um único sistema VRV. Em determinado momento, apenas algumas salas estão ocupadas, enquanto outras permanecem vazias. Ainda assim, cada ambiente recebe exatamente a quantidade de refrigeração necessária para manter a temperatura programada, sem desperdício de energia.

Mas como isso é possível?

Então, a resposta está em um sofisticado conjunto de sensores, algoritmos eletrônicos, válvulas de expansão e compressores inverter que trabalham continuamente e harmoniosamente para equilibrar esse mecanismo.

Neste artigo você entenderá, de forma técnica e prática, como o sistema VRV distribui automaticamente sua capacidade entre dezenas de evaporadoras simultaneamente.

O desafio: prover conforto aos ambientes ao mesmo tempo

Nos sistemas convencionais split, cada evaporadora possui sua própria condensadora. A capacidade frigorífica é praticamente dedicada àquela unidade.

Mas, nos sistemas VRV (Variable Refrigerant Volume) ou VRF (Variable Refrigerant Flow), uma única unidade condensadora pode alimentar dezenas de evaporadoras com demandas completamente diferentes, a todo momento.

Ao mesmo tempo que uma necessita de 100% da capacidade, outra pode precisar de apenas 20%, e uma terceira pode nem mesmo estar ligada.

Assim, o sistema precisa decidir, em tempo real:

• quais evaporadoras precisam de mais capacidade;
• quais devem receber menos refrigerante;
• qual deve ser a velocidade ideal do compressor;
• quanto refrigerante deve circular em cada ramal.

Tudo isso acontece automaticamente, sem qualquer intervenção do usuário, através do algoritmo programada na placa-mãe.

Sensores: os “olhos” do sistema VRV

Qualquer decisão começa (ou termina) pela coleta de informações.

As unidades internas têm diversos sensores eletrônicos (e/ou termistores) responsáveis por monitorar continuamente as condições de operação.

Entre eles estão:

• temperatura ambiente;
• temperatura na entrada e na saída da serpentina;
• temperatura de retorno do ar do ambiente;
• temperatura do refrigerante.

Já na unidade condensadora, outros sensores e termistores monitoram:

• pressão de alta/baixa;
• temperatura externa;
• temperatura de descarga e sucção dos compressores inverter;
• corrente e frequência dos compressores inverter;

Então, esses dados são enviados constantemente para a placa eletrônica principal, a placa-mãe.

Nota 1: Quando dizemos unidade condensadora, na verdade, queremos dizer sistema de condensação composto por 1, 2, 3 ou até 4 módulos condensadores. Mesmo circuito frigorífico, único.

Nota 2: No mesmo módulo condensador podemos ter mais de um compressor inverter.

A placa eletrônica funciona como o cérebro do sistema

A cada poucos segundos, dependendo do fabricante, de 20 em 20 segundos, o controlador eletrônico ou placa “mãe”, recebe diversas informações provenientes de todas as evaporadoras.

Seu software calcula:

• diferença entre temperatura ambiente e solicitada no “setpoints”;
• quantidade estimada de carga térmica;
• demanda total do edifício;
• capacidade disponível dos compressores;
• necessidade de abertura das válvulas eletrônicas.

Em seguida, toma decisões praticamente instantâneas.

Esse processo ocorre continuamente durante todo o funcionamento do sistema e sempre de forma sincronizada. Ou seja, válvulas de expansão abrem, compressores aceleram, ventiladores são acionados (ou acelerados), e mais fluido refrigerante é liberado naquele momento.

A importância das válvulas de expansão eletrônicas (EEV)

Se existe um componente responsável pela distribuição individual da capacidade, esse componente é a válvula de expansão eletrônica.

Cada evaporadora possui sua própria EEV (Electronic Expansion Valve). Esta válvula ou esta própria unidade ou está muito próxima. Aliás, esta é lima condição que toda a “mágica” aconteça. Se quiser mais conteúdo sobre esse e outros assuntos, visite o canal “Mestre do VRF”.

Sua função é controlar com extrema precisão a quantidade de refrigerante líquido que entra na serpentina. Ela também funciona como uma simples válvula de bloqueio.

Ao contrário das válvulas termostáticas tradicionais, a EEV pode alterar sua abertura em centenas de posições diferentes. Alguns fabricantes usam válvulas do tipo “pulsos” e estas podem abrir em até milhares de vezes, um ajuste fino.

Na prática:

• uma sala pouco ocupada recebe menos refrigerante;
• uma sala exposta ao sol recebe mais;
• outra sala vazia praticamente deixa de consumir capacidade.

E tudo acontece automaticamente.

• VRF além do conforto: quando ele também pode ser utilizado em aplicações de processo
• O protagonista invisibilizado: por que o futuro da refrigeração passa pelo técnico
• Chemours promove webinar sobre mitos e verdades do R-32

Como o sistema decide quem recebe mais capacidade?

A lógica utilizada pelos sistemas VRV é baseada na demanda térmica de cada ambiente.

Imagine três salas:

Sala 1

• Temperatura programada no “setpoints”: 22°C e temperatura externa de: 28°C. Diferença: 6°C. Portanto, necessita de uma carga maior.

Sala 2

• Setpoint: 22°C e temperatura externa: 23°C. Diferença: apenas 1°C: Portanto, necessita de pouca capacidade.

Sala 3

• Equipamento desligado. Ou seja, não necessita de refrigerante, zero.

Nesse cenário, a maior parte da capacidade será destinada automaticamente para a Sala A. E, à medida que sua temperatura se aproxima do valor programado, o sistema reduz gradualmente essa prioridade e redistribui a capacidade entre os demais ambientes. Isso tudo dentro da lógica operacional seguida à risca pela placa-mãe.

O papel do compressor inverter

Enquanto as válvulas eletrônicas controlam cada evaporadora individualmente, o compressor inverter ajusta a produção total de capacidade.

Em vez de funcionar apenas ligado ou desligado, ele altera continuamente sua rotação.

Por exemplo:

• baixa demanda → compressor opera em baixa frequência/rotação;
• demanda intermediária → frequência/rotação aumenta;
• alta demanda → frequência pode atingir valores elevados, sempre respeitando os limites de projeto, os famosos “target”.

Esse ajuste contínuo reduz significativamente o consumo de energia e evita ciclos frequentes de partida. E evita picos de tensão e corrente!!

A comunicação eficiente entre unidades internas e o sistema de condensação

Todas as evaporadoras permanecem conectadas à condensadora por meio de um barramento de comunicação. Através desse sistema, informações são transmitidas:

• temperatura ambiente;
• estado de funcionamento;
• códigos de erros;
• nível de abertura de válvulas eletrônicas;
• rotações dos ventiladores.

Sem essa comunicação permanente, seria impossível coordenar dezenas de evaporadoras simultaneamente, sincronizadamente.

Proteção

O objetivo do algoritmo não é apenas manter o conforto térmico. Ele também protege os componentes principais do sistema.

O controlador monitora continuamente:

• superaquecimento no modo resfriamento. Nos VRV/VRF, algo em torno de 5ºC.
• retorno de óleo;
• temperatura de descarga;
• corrente elétrica, principalmente de compressores;
• pressão de sucção/descarga;
• pressão de condensação.

Desse modo, sempre que identifica uma condição crítica, reduz automaticamente a frequência do compressor ou altera a distribuição de refrigerante. Ou então, mostra um erro. É uma explicação do porquê compressores VRV normalmente apresentam elevada confiabilidade quando comparados a sistemas convencionais.

E se muitas salas ligam ao mesmo tempo?

Tomando como base um hotel às 18 horas. Diversos hóspedes retornam aos quartos praticamente no mesmo instante e acionam os condicionadores.

Em poucos segundos:

• todas as evaporadoras enviam sua solicitação de resfriamento (ou aquecimento);
• a condensadora calcula a carga total;
• os compressores aceleram progressivamente;
• as válvulas eletrônicas ajustam suas posições;
• a capacidade é distribuída conforme a necessidade de cada ambiente.

Em vez de fornecer potência máxima indiscriminadamente, o sistema prioriza os ambientes com maior diferença entre a temperatura real e o setpoint, promovendo uma distribuição dinâmica e eficiente. Tudo isso de forma sincronizada.

Diversidade: um dos grandes diferenciais do VRV

É certo que nem todos os ambientes exigem sua capacidade máxima ao mesmo tempo.

Esse comportamento é conhecido como diversidade de carga ou razão de conexão, ou ainda outros nomes. Ocorre que os fabricantes utilizam esse princípio para permitir que a soma das capacidades nominais das evaporadoras seja superior à capacidade nominal da condensadora, desde que respeitados os limites estabelecidos para cada linha de equipamentos.

Essa inteligência reduz investimentos, melhora a eficiência energética e otimiza a utilização do sistema.

Inteligência artificial? Ainda não, mas há muita automação

Embora alguns fabricantes já utilizem recursos avançados de análise de dados e conectividade em nuvem, a distribuição de capacidade nos sistemas VRV atuais baseia-se principalmente em algoritmos de controle embarcados, desenvolvidos especificamente para cada plataforma.

Esses algoritmos processam muitas informações a cada minuto e tomam decisões em tempo real para equilibrar desempenho, conforto e proteção dos equipamentos.

Conclusão

O grande diferencial do sistema VRV não está apenas no compressor inverter ou na economia de energia. Sua verdadeira inteligência reside na capacidade de analisar continuamente a demanda de cada ambiente e distribuir o fluxo de refrigerante de forma dinâmica e precisa.

Sensores, termistores, válvulas de expansão eletrônicas, comunicação digital e algoritmos de controle trabalham de forma integrada para garantir conforto térmico, eficiência energética e confiabilidade operacional, mesmo em edifícios com dezenas de ambientes climatizados simultaneamente.

É justamente essa coordenação entre hardware e software que faz do VRV ou VRF uma das soluções de climatização mais avançadas disponíveis atualmente para aplicações comerciais e corporativas, principalmente as de pequeno e médio porte.

Perguntas frequentes (FAQ)

O sistema VRV envia a mesma quantidade de refrigerante para todas as evaporadoras?

Não. Cada evaporadora recebe naquele momento apenas a quantidade de refrigerante necessária para atender à sua carga térmica, controlada por uma válvula de expansão eletrônica independente.

Qual o fator que determina qual ambiente recebe mais capacidade?

O microprocessado (PCB “mãe”) considera fatores como diferença entre a temperatura ambiente e o setpoint, temperaturas do refrigerante, pressões do sistema e condições de operação para distribuir a capacidade disponível.

O compressor do VRV trabalha sempre na rotação máxima?

Não. O compressor inverter ajusta continuamente sua velocidade conforme a demanda total das evaporadoras, evitando desperdício de energia. Pode chegar, inclusive, a desligar. Mas isso é raro.

O que acontece se várias evaporadoras solicitarem resfriamento ao mesmo tempo?

O sistema aumenta gradualmente a frequência dos compressores e redistribui o refrigerante entre as evaporadoras de acordo com a prioridade calculada pelo controlador eletrônico microprocessado.

Essa tecnologia é exclusiva da Daikin?

Não. A Daikin foi pioneira ao desenvolver o conceito VRV, mas outros fabricantes como LG, Mitsubishi Electric, Hitachi, Samsung, Midea e Toshiba, utilizam princípios semelhantes de controle eletrônico e distribuição da capacidade, com diferenças na implementação e nos algoritmos proprietários. São as particularidades de cada um.

*João Agnaldo Ferreira é engenheiro mecânico com ampla experiência em projetos, treinamentos e consultoria técnica.

Mais informações em: www.sistemavrv.com.br e no canal “Mestre do VRF”.

Tags: ClimatizaçãoCompressor InverterEvaporadoraFluido RefrigeranteRefrigeraçãoSensorUnidade CondensadoraVálvula de ExpansãoVRFVRV