Прецизионный кондиционер, если стоит задача точного поддержания температуры в помещении. Принципы работы прецизионных кондиционеров Прецизионный кондиционер на воде

Принцип работы прецизионного кондиционера с охладителем прямого испарения.

Принцип работы прецизионного кондиционера с фреоновым охладителем и конденсатором воздушного охлаждения следующий. Циркуляцию воздуха в помещении обеспечивает встроенный в кондиционер один или несколько вентиляторов. Воздушный поток, поступая в кондиционер, проходит через фильтр, который может иметь различную степень очистки от EU-4 до EU-9. Затем очищенный воздух проходит через испаритель, в котором происходит его охлаждение и осушение. После этого воздух может подвергаться другим видам обработки: увлажнению при помощи парового увлажнителя, нагреву за счет водяного или электрического калорифера и после этого подаваться в помещение. Охлаждение воздуха происходит при помощи системы охлаждения с прямым испарением.

Компрессор всасывает и сжимает пар хладона, повышая его давление и обеспечивая его циркуляцию в холодильном контуре. Далее горячий пар поступает в конденсатор воздушного охлаждения, где охлаждается и конденсируется, превращаясь в жидкость. Охлаждение происходит за счет потока наружного воздуха, создаваемого вентиляторами конденсатора. На выходе из конденсатора жидкий хладон с высоким давлением возвращается в кондиционер и попадает в терморегулирующий вентиль (ТРВ). В нем происходит резкое снижение давления (дросселирование) хладона. Хладон частично выкипает и на выходе из вентиля превращается паро-жидкостную смесь. Затем эта смесь подается в теплообменник испарителя и с его помощью охлаждает воздух в обслуживаемом помещении, снова превращаясь в пар. Пар всасывается компрессором и цикл повторяется. Тепло, отводимое с помощью наружного воздуха сбрасывается в окружающую среду.

Системы с водяным охлаждением конденсатора работают по тому же принципу. Единственное их отличие состоит в том, что охлаждение конденсатора происходит не за счет воздуха, а за счет циркуляции воды или водных растворов гликолей, подаваемых насосом от внешних источников: системы оборотного водоснабжения или сухой градирни (драйкулера).

Система увлажнения в прецизионных кондиционерах является изотермической, т.е. происходит с помощью водяного пара, который производит парогенератор электродного типа. Вода из водопровода по трубопроводу с установленными на нем обратным клапаном, фильтром механической очистки и соленоидным вентилем попадает в парогенератор, где образуется водяной пар. Пар из генератора по паропроводу попадает в паровой коллектор с инжекционными соплами, смонтированный в воздушном канале прецизионного кондиционера , где непосредственно и происходит процесс увлажнения воздуха. Преимуществами парового увлажнения воздуха являются: быстрота и легкость смешивания пара и воздуха, что дает возможность обеспечивать высокую точность контроля влажности. Из-за высокой температуры пара воздух после увлажнения практически стерилен, т.к. в нем отсутствуют бактерии и микроорганизмы. Минеральные вещества также отсутствуют в воздухе, ведь они выпали в осадок еще в парогенераторе в процессе парообразования. Это делает возможным применение прецизионных кондиционеров в «чистых» помещениях.

Принцип работы прецизионного кондиционера с жидкостным воздухоохладителем.

Принцип работы прецизионного кондиционера с жидкостным воздухоохладителем следующий. Циркуляцию воздуха в помещении обеспечивает встроенный в кондиционер один или несколько вентиляторов. Воздушный поток, поступая в кондиционер, проходит через фильтр, который может иметь различную степень очистки от EU-4 до EU-9. Затем очищенный воздух проходит через жидкостной теплообменник, в котором происходит его охлаждение и осушение. После этого воздух может подвергаться другим видам обработки: увлажнению при помощи парового увлажнителя, нагреву за счет водяного или электрического калорифера и после этого подаваться в помещение. Охлаждение воздуха происходит при помощи теплоносителя (воды или водных растворов гликоля), подаваемого с помощью насосов от чиллера или драйкулера. Регулирование степени охлаждения воздуха и количества отведенного тепла происходит за счет изменения расхода теплоносителя. Кроме того, при работе чиллера в режиме свободного охлаждения (free-cooling) возможно значительное снижение потребления электроэнергии.

Принцип работы прецизионного кондиционера в режиме свободного охлаждения (free cooling).

Принцип работы прецизионного кондиционера в режиме свободного охлаждения (free cooling) заключается в использовании низкой температуры уличного воздуха для охлаждения помещения. Цель - значительное снижение или полное отсутствие потребления электроэнергии за счет использования охлаждающего потенциала уличного воздуха. В теплое время года агрегат работает за счет системы с прямым испарением, основным потребителем электроэнергии в которой являются компрессор. Но при снижении температуры уличного воздуха до +10оС и ниже компрессор отключается полностью, а используются только насос для подачи теплоносителя от драйкулера к жидкостному воздухоохладителю, обеспечивая таким образом работу в режиме free-cooling. При этом среднегодовое снижение энергопотребления может составлять 40-45%.

Для работы в режиме свободного охлаждения используются агрегаты специальной конструкции, предусмотренной заводом-изготовителем.

Прецизионные кондиционеры с функцией свободного охлаждения (free-cooling) дополнительно оснащаются следующими элементами:

дополнительными воздушными и жидкостными клапанами с управляемым приводом;
дополнительными температурными датчиками;
специальными настройками алгоритма работы.

Существует 2 типа свободного охлаждения: прямой и непрямой. Прямой free-cooling представляет собой непосредственную подачу уличного воздуха через кондиционер в помещение. Как только уличная температура воздуха становится ниже заданной температуры воздуха в помещении, по сигналу температурного датчика процессор одновременно дает команды на снижение оборотов или полную остановку компрессора и частичное открытие воздушного клапана для подачи уличного воздуха непосредственно в помещение.

Прецизионный кондиционер это вид климатической техники для промышленного использования. Название кондиционера происходит от английского слова precision, которое в переводе означает точность. Следуя из этого, можно сделать вывод, что данное климатическое оборудование обладает высокой точностью и может не только охлаждать или обогревать воздушные массы, но и обеспечивать соблюдение еще ряда параметров в заданном диапазоне.

Устройство прецизионного кондиционера

Понять преимущества прецизионного кондиционера и что это вообще такое, можно разобравшись в устройстве данной техники. В первую очередь кондиционеры данного вида предназначены для обеспечения оптимальных условий на производствах, где необходимо соблюдение точного температурного режима. В таких цехах оборудование или материалы особенно восприимчивы к любым колебаниям показателей внешней среды. Чаще всего данные конструкции используются на химических производствах, где отклонение всего в 3-5 градусов влекут за собой порчу реактивов, оборудования и расходных материалов. Также климатическое оборудование данного вида незаменимо на серверных и вычислительных станциях.

Данное оборудование предназначено для работы в температурной среде от +50 до -60 градусов, а потому может использоваться даже в районах Крайнего севера. Прецизионный кондиционер может быть двух видов – одноблочным и двухблочным. В зависимости от конструкции внутренние рабочие элементы могут быть собраны в одном корпусе, или разделены на два корпуса. Конструктивные особенности влияют на метод забора и оттока воздушных масс.
При работе системы погрешность в заданных параметрах температуры не превышает 1 градуса, а показатели влажности не более 2%. Именно поэтому данные виды кондиционеров считаются самыми точными из имеющихся на рынке моделей. Разобравшись с тем, прецизионные кондиционеры что же это такое, рассмотрим схему работы данного оборудования, что бы определить, чем же данная техника отличается от обычного климатического оборудования.

Виды прецезионных кондиционеров

Прецизионные кондиционеры условно разделяются на несколько видов, которые отличаются по:

Конструкционным особенностям.
Вида охлаждения.
Разнообразием режимов.

Также в зависимости от вида системы поддержания температурного режима и числа имеющихся контуров данное оборудование может отличаться по принципу работы.

Работа прецизионного кондиционера с жидкостным воздухоохладителем

Принцип функционирования любого промышленного вентиляционного устройства основан на заборе воздушных масс извне, их фильтрации и доведения до нужной температуры и подаче готовой воздушной смеси в помещение. Однако не все так просто. Это лишь стандартное представление о том, как работает климатическое оборудование. Прецизионные кондиционеры по принципу работы отличаются в зависимости от вида охлаждения, а значит перед покупкой такого оборудования нужно ознакомиться с особенностями каждой модели.
При использовании в конструкции жидкостного воздухоохладителя, принцип функционирования системы следующий:

Воздухооборот обеспечивается при помощи встроенных кулеров.
Входящие воздушные массы очищаются, проходя сквозь ряд фильтров разной плотности.
Чистый воздух пропускается через жидкостный воздуоохладитель, где он охлаждается и осушивается до заданных параметров.
В зависимости от установленного режима далее воздух может подогреваться или увлажняться.
Доведенные до требуемых показателей воздушные массы подаются в здание.

В моделях данного типа для охлаждения воздушных масс используются вода или водные смеси на основе гликоля. Регулировка температуры происходит уменьшением или увеличением объема теплоносителя.

Работа прецизионного кондиционера с охладителем прямого испарения

Принцип функционирования такого оборудования немного отличается от предыдущего. Воздух с улицы также всасывается вентилятором и проходит очистку фильтрами. Далее воздух попадает испаритель, где он осушивается и охлаждается. Отличительной особенностью данной системы является использование фреона в качестве хладагента. Охлаждение воздуха при этом осуществляется за счет прямого испарения.

Прецизионное кондиционирование с системой прямого испарения происходит следующим образом:

При помощи компрессора фреон нагнетается и сжимается, поступая в холодильный контур.
Тем временем горячие пары поступают в камеру охлаждения, где доводятся до определенной температуры. В процессе образуется конденсат.
Снижение температуры происходит при помощи потока внешнего воздуха.
Из конденсатора сжиженный фреон попадает в вентиль регулировки температуры.
Там давление хладона резко уменьшается.
Часть фреона выкипает и на выходе образуется жидко-паровая смесь.
Эта смесь подается в теплообменник для охлаждения воздуха в помещении.
Лишнее тепло выводится наружу.

Где используют прецизионные кондиционеры

Сегодня прецизионные кондиционеры все чаще используются в различных областях промышленности и на объектах, где важно контролировать параметры температур и влажности воздуха. Сфера применения данных установок настолько широка, что можно сказать, что этот вид техники идеально подходит для всех промышленных объектов. Наиболее частые области применения данного климатического оборудования следующие:

Серверные помещения.
Компьютерные центры.
Дата-центры.
Телекоммуникационные помещения.
Помещения обслуживания мобильной связи.
Медицинские лаборатории.
Научно-исследовательские центры.
Библиотеки.
Музеи.
Палаты интенсивной терапии.
Промышленные предприятия.

Все эти объекты оснащены высокотехнологическим оборудованием, которое требует определенных показателей температур и влажности воздуха . При несоблюдении необходимых параметров аппаратура не сможет полноценно выполнять свои функции, что приведет к преждевременной поломке или выдаче неверных данных. Также данное климатическое оборудование устанавливается в лабораториях для сохранности химических реагентов. Любой перепад показателей в этом помещении может привести к непоправимым последствиям.

Особенности управления прецизионным кондиционером

Управление прецизионным кондиционером невозможно вручную. Данное оборудование относится к классу высокотехнологичных комплексов, которые управляются при помощи компьютерных систем. Для управления комплексом, его необходимо подключить к системе контроля и мониторинга, которая будет самостоятельно отслеживать показатели, и менять режим работы оборудования для достижения предустановленных пользователем параметров.
Одним из преимуществ компьютерного управления системой является возможность подключения системы к центральному пульту, что значительно облегчает мониторинг работы оборудования. Система контроля оснащается различными датчиками и аварийными сигналами, которые позволяют вовремя среагировать на неполадки в системе.

Принцип работы прецизионного кондиционера с резервной системой охлаждения

Резервная система охлаждения устанавливается на кондиционеры данной конструкции для того, чтобы при поломке основного охлаждающего блока, быстро запускался резервный блок. Это необходимо для постоянного поддержания температурных показателей в помещениях, где перепады температур и влажности особенно важны.
Резервная система охлаждения может быть выполнена любым видом охлаждения, как с использованием другого хладогента, так и дублированием имеющейся системы. При поломке основного блока программа управления получает тревожный сигнал и запускает резервный источник. Благодаря этому в помещении сохраняется необходимый микроклимат не зависимо от поломки охлаждающего блока.

Данный тип климатической техники получил наибольшее распространением в нашей стране. Это чаще всего двухблочный стационарный агрегат, который имеет шкафную или потолочную конструкцию с выносным конденсатором. Свою популярность он завоевал благодаря простому принципу работы очень схожему с циклом обычного кондиционера. Сегодня данное оборудование можно встретить в компаниях сотовой связи, в научно-исследовательских центрах и других помещениях, где необходимо поддержание постоянных параметров температуры и влажности.
Данные климатические системы могут работать только на охлаждение, или регулировать температуру и влажность в помещении. Технические характеристики прецизионных кондиционеров с воздушным охлаждением следующие:

Контроль температуры с точностью до 1 градуса.
Контроль влажности с точностью до 2%.
Возможность работы в суровых климатических условиях.
Экономичность в эксплуатации.
Совместимость с диспетчерскими системами контроля.

Прецизионные кондиционеры с охлаждением водой

Прецизионные кондиционеры с водяным охлаждением соединены с чиллером (специальная холодильная установка, применяющаяся исключительно для того, чтобы охлаждать разного рода жидкости). Данные конструкции нашли свое применение в космической промышленности, медицине, в расчетно-вычислительных центрах. Данное оборудование имеет следующие преимущества:

Высокая точность контроля показателей.
Высокая эффективность при малых эксплуатационных затратах.
Равномерное распределение воздушных потоков.
Надежность.
Срок службы при круглогодичном круглосуточном использовании не менее 15 лет.

Кондиционеры прецизионные с двойным охлаждением

Прецизионные кондиционеры данного вида имеют в своей конструкции сразу два вида охлаждения. Во внутренней части конденсатор охлаждается водяным охлаждением, а теплообменник охлаждается при помощи драйкуллера. Данная конструкция позволяет значительно экономить на энергозатратах. Преимущества данного оборудования следующие:

Низкая энергопотребляемость.
Высокая точность поддержания заданных параметров.
Долгий срок службы.
Возможность работы в жарких и холодных районах.
Автоматическая система контроля.

Как работает прецизионный кондиционер поддержание температуры.
На самом деле поддержание заданной температуры прецизионным кондиционером по своей сути мало отличается от принципа работы обычной сплит-системы. С помощью датчиков температуры и влажности определяются показатели в помещении. Далее система в автоматическом режиме определяет несоответствие заданным параметрам и охлаждает либо подогревает воздушные массы.
Такой же принцип работы действует и по поддержанию показателей влажности. Если система способна поддерживать заданные показатели, то с помощью датчиков определяется влажность в помещении, а далее происходит осушка или увлажнение воздушных масс, подаваемых в помещение.
Чтобы система работала корректно, следует произвести качественный монтаж прецизионных кондиционеров, который могут осуществить только профессионалы. Если установка будет выполнена неправильно, велик риск преждевременной поломки и невыполнения основных функций устройства.

Монтаж прецизионных кондиционеров

Монтаж прецизионных кондиционеров – это совокупность работ, которые подвластны только опытным профессионалам. Не нужно пытаться установить данное оборудование самостоятельно, это может обернуться плачевными последствиями. Монтаж систем проводится в несколько этапов:

Выбор оптимального места для установки с привлечением инженеров.
Установка внешнего модуля с учетом возможности сервисного обслуживания.
Установка внутреннего модуля с учетом близлежащих источников тепла с возможностью сервисного обслуживания.
Прокладка коммуникаций между модулями с привлечением строителей.
Подключение оборудования в соответствии с электрической схемой.
Создание вакуума в системе.
Запуск установки.

Если система имеет функцию увлажнения воздуха, требуются дополнительные настройки данных модулей.
Огромную роль в долгосрочной и бесперебойной работе данного оборудования имеет своевременное сервисное обслуживание . Мониторинг системы должен производиться опытными специалистами не реже 1 раза в год. Профилактика включает в себя несколько этапов, направленных на предупреждение поломок и оптимизацию работы кондиционера.

Популярные бренды в России

Сегодня в России наиболее популярны модели нескольких фирм, которые отлично зарекомендовали себя в нашем климате и способны поддерживать заданные параметры с максимальной точностью.

Данная итальянская компания выпускает несколько моделей компактных, надежных и простых в использовании прецизионных кондиционеров нового поколения. В линейке компании можно найти как устройства для внутренней установки, так и модули, которые монтируются снаружи помещения. По желанию пользователя можно приобрести кондиционеры с воздушным или водяным охлаждением, шкафного или потолочного типов. Все модели подключаются к центральной системе контроля помещения.

LIEBERT & EMERSON GROUP
Отличительной особенностью климатического оборудования данного бренда является возможность поддержания температуры до десятых градуса. Компания является одним из мировых лидеров на рынке климатических систем для промышленного использования. Срок службы данных моделей при соблюдении техники эксплуатации составляет не менее 10 лет. Практически все модели имеют несколько вариантов подключения для помещений различной конфигурации.
BLUE BOX
Компания специализируется на производстве охлаждающего промышленного оборудования, в том числе и прецизионных кондиционеров нового поколения. Оборудование выпускается в одноблочном и двухблочном исполнении с различными видами охлаждения. Инновационные модели обладают такими преимуществами, как пониженный уровень шума и минимальный расход воздуха. В моделях представлена современная система защиты от возможных поломок.
Чтобы выбрать действительно эффективный прецизионный кондиционер, соответствующий вашим требованиям, нужно обратить внимание на технические характеристики устройства, способ раздачи воздушных масс, возможность увлажнения воздуха и наличие требуемых режимов работы. Особое внимание обратите на возможность кондиционера работать при минусовых температурах. Наиболее выгодными в экономическом плане моделями являются кондиционеры последнего поколения, которые при этом обладают пониженным уровнем шумности.

Относительно использования прецизионного фальшпольного кондиционирования для охлаждения ИТ-оборудования существует целый ряд заблуждений. И если одни приводят просто к нерациональному расходованию электроэнергии, то следствия других могут быть более опасными, вплоть до повреждения систем кондиционирования.

Для понимания причин возникающих проблем желательно минимальное знакомство с принципами работы кондиционеров.

Один из распространенных типов кондиционеров - кондиционер прямого расширения (DX). В публикациях, связанных с ЦОДами, его называют CRAC (Computer Room Air Conditioner). Типичная конструкция представляет собой компрессор, уличный конденсатор, расширительный клапан и внутренний испаритель, которые соединены между собой трубами в порядке данного перечисления. Благодаря разности давлений между испарителем и конденсатором жидкий фреон, проходя через управляемый расширительный клапан, впрыскивается в теплообменник испарителя. Далее за счет отъема тепла у воздуха внутри помещения капли фреона окончательно испаряются, и газообразный фреон всасывается компрессором.

Работающий компрессор постоянно поддерживает упомянутый перепад давлений. Компрессор сжимает нагретый фреон и выбрасывает его в конденсатор. Поскольку давление в конденсаторе высокое, газ превращается в жидкость при достаточно высокой температуре - порядка 50°С, что позволяет использовать уличный воздух для отвода тепла. Охлажденный фреон в конденсаторе превращается в жидкость, по трубам возвращается к клапану, и процесс повторяется (рис. 1).

Другой вариант конструкции - машины на чиллерной воде (CW), называемые также CRAH (Computer Room Air Handler). Они состоят из теплообменника жидкость/воздух, регулирующего трех- или двухходового клапана и трубной обвязки (рис. 2). Чиллерная система, обеспечивающая их холодной водой, достаточно сложна и рассматриваться здесь не будет.

Миф 1. Офисные кондиционеры аналогичны прецизионным

Такое мнение весьма популярно именно на просторах экс-СССР. Однако, несмотря на то что по конструкции кондиционеры не слишком различаются, они спроектированы и оптимизированы под совершенно разный круг задач.

К примеру, проектный срок службы офисных кондиционеров - порядка трех-пяти лет, а время наработки на отказ, приводящий к прекращению охлаждения, - около года. Причем этот срок предполагает сезонную эксплуатацию, т.е. только в теплый период года. Так что при круглосуточной круглогодичной работе, типичной для кондиционеров, которые охлаждают серверные помещения, окончательный выход из строя за один год - это признак низкого качества проекта, а не кондиционеров. В то же время прецизионные кондиционеры рассчитаны на службу в течение примерно 10 лет и имеют время наработки на отказ порядка пяти лет при круглосуточной круглогодичной работе.

Кроме того, размеры теплообменника испарителя и воздушный поток через него у бытовых моделей в разы меньше, чем у прецизионных аналогов той же мощности. Это, конечно, снижает стоимость устройства, но приводит к интенсивной конденсации влаги, что, в свою очередь, значительно уменьшает реальную холодопроизводительность (на 30-50%) и делает проблематичным поддержание оптимальной влажности в помещении. А за счет слишком малого потока воздуха и его неправильного распределения оборудование часто перегревается при формальном наличии нужного количества холода.

Поэтому рассмотренные далее проблемы с прецизионными кондиционерами в случае использования офисных только усугубляются. Причем и экономия получается мнимая, поскольку мощность систем охлаждения требуется на те же 30-50% большая, не говоря уже о том, что регулярная замена кондиционеров в работающем серверном помещении - не такая простая задача.

Миф 2. Прецизионные кондиционеры точно поддерживают температуру

В обычных DX-машинах единственный способ управления - это включение/выключение компрессора (компрессоров). Соответственно, если тепловая нагрузка на кондиционер меньше его фактической производительности, контроллер начинает периодически выключать компрессор. Частота включений компрессора и минимальное время его работы жестко задаются производителем. Это означает, что точность поддержания температуры в первую очередь зависит от тепловой инерции помещения, т.е. от времени его нагрева при выключенном кондиционере.

В случае небольшого помещения с заметной нагрузкой и при наличии только одного кондиционера ситуация на практике может выглядеть так, как изображено на рис. 3.

Если точное поддержание температуры необходимо для техпроцесса, требуется более сложная конструкция самого кондиционера. К примеру, в классических версиях используют комбинацию байпаса горячего газа и подогрева воздуха этим же газом на дополнительном теплообменнике. Также можно использовать мощные дополнительные водяные или электрические нагреватели. Очевидный недостаток подобного способа - затраты большого количества энергии, сначала на ненужное охлаждение, а потом на подогрев воздуха.

В современных моделях устанавливаются компрессоры и вентиляторы переменной производительности. Для них, в частности, наиболее оправдано применение электрически регулируемого расширительного клапана (EEV).

Получается, что при использовании простых классических моделей правильная стратегия - это подбор производительности точно под нагрузку и уставка температуры по фактически достигаемой точке равновесия. Разница в производительности для разных температурных уставок достигает 20%, что позволяет настроить систему более или менее точно.

Другой возможный вариант - увеличение тепловой инерции помещения. Этого, как правило, можно достичь относительно просто и недорого. Единственное ограничение - несущая способность перекрытий.

Наибольшую стабильность обеспечивают чиллерные кондиционеры. Хотя и у них при малой нагрузке возможны проблемы, связанные с ошибками регулировки клапана вблизи конечного положения.

При охлаждении ИТ-оборудования, как правило, не получается точно определить тепловую нагрузку. Она может быстро меняться во времени и пространстве в зависимости от выполняемых компьютерами задач. Кроме того, само компьютерное оборудование часто обновляется. К счастью, допустимый для его функционирования температурный диапазон достаточно широк. Согласно последним рекомендациям ASHRAE (ASHRAE Environmental Guidelines for Datacom Equipment. 2008) , температура на воздухозаборниках ИТ-оборудования может колебаться в пределах от 18 до 27°C.

Наихудший, хотя в случае кондиционеров большой мощности иногда вынужденно применяемый вариант - включение в помещении дополнительных электрообогревателей для достижения минимально допустимой мощности нагрузки.

Миф 3. Групповая работа нескольких кондиционеров не создает проблем

По мере роста числа кондиционеров даже простое их включение и выключение позволяет поддерживать температуру все более точно. К сожалению, в этом случае нас подстерегает еще одна неприятность: если при снижении тепловой нагрузки контроллер выключает компрессоры, не выключая вентиляторы устройств, то при постоянном воздушном потоке под фальшпол загоняется большое количество теплого воздуха.

Пусть, к примеру, два кондиционера работают со 100%-ной нагрузкой, температура на входе и выходе устройств - 25/15°C. Предположим, что нагрузка снизилась до 50% и входная температура упала до 20°C. Контроллер выключает один из компрессоров, после чего та половина попадающего под фальшпол воздуха, которая прошла через устройство с выключенным компрессором, имеет температуру 20°C, а другая половина - 10°C. В идеале эти потоки должны смешиваться, и на нагрузке - снова 15°C. Однако в реальности на плитках фальшпола возможен разброс температур от 10 до 20°C. А при выключении устройства с остановленным компрессором температура в помещении заметно падает.

Таким образом, выбор правильного режима групповой работы - это важная часть настройки контроллера.

Миф 4. Кондиционеры с компрессором переменной производительности точно поддерживают температуру

Нужно подчеркнуть, что все методы регулировки производительности компрессора имеют нижнюю границу применимости. Так что при малой нагрузке могут возникнуть те же самые проблемы, что и в вышеописанном случае.

Напомню, кондиционер состоит из четырех главных компонентов, соединенных трубами. Корень проблемы - в газовой магистрали, идущей от компрессора к конденсатору. При неполной нагрузке скорость газа внутри трубы, разумеется, меньше, чем при полной, и ее не хватает для возврата в компрессор выносимого из него масла.

Возможны два решения этой задачи. Первое - это специальный дизайн труб с дополнительными сифонами и комбинацией труб разных диаметров на вертикальных участках. В силу своей сложности этот способ, как легко догадаться, не слишком популярен.

Второе решение - периодическое включение компрессора на 100% мощности для продувки газа на высокой скорости. Нескольких минут с периодичностью раз в час достаточно, чтобы гарантировать возврат масла из магистрали.

Но при запуске этого процесса мы сталкиваемся с теми же сложностями, что и на старых устройствах с фиксированными оборотами компрессора. Сначала во время цикла прокачки масла температура может быстро и резко упасть, из-за чего кондиционер может отключиться. И за то время, пока контроллер не позволяет выполнить повторный пуск, температура в помещении может, наоборот, сильно вырасти.

Аналогичные проблемы возникают и с тандемными компрессорами, когда в одном контуре работают несколько параллельных устройств.

Регулировка при помощи ступенчатого байпаса горячего газа - либо внешнего, либо встроенного в компрессор - не вызывает таких сложностей, поскольку регулярно происходит продувка на полной мощности и специального цикла не требуется.

Миф 5. Прецизионные кондиционеры способны подготавливать уличный воздух

Прецизионные кондиционеры имеют жесткие ограничения по параметрам входного воздуха. Слишком высокая или низкая температура, высокая влажность могут остановить или даже повредить их. При обычном применении это не является проблемой, так как большая часть охлаждаемого воздуха в системе рециркулирует, а из вентиляции добавляется лишь небольшое его количество.

Подготовкой воздуха для помещений должна заниматься специализированная система, в которую, кстати, можно полностью перенести систему увлажнения.

Миф 6. Фильтры кондиционеров обеспечивают отсутствие пыли

Тем, кто хоть немного занимался проблемой «чистых комнат», известно, что это далеко не так. В первую очередь фильтрация должна обеспечиваться системой вентиляции.

Следующий принципиальный момент - отсутствие источников пыли в помещении. То есть необходимы спецодежда и обувь персонала, регулярная правильная уборка, непылящие материалы конструкций, устройство тамбур-шлюзов. Фильтры кондиционеров в этом перечне на самом последнем месте.

Миф 7. Прецизионные кондиционеры могут использоваться для обогрева помещений

Одно из применений бытовых кондиционеров - эффективный обогрев помещений в инверсном режиме. Прецизионные кондиционеры такого типа не производятся.

К тому же их штатные нагреватели обычно представляют собой малогабаритные устройства. Этого достаточно для подогрева воздуха в рабочем диапазоне входных температур, но стоит теплопотерям помещения вырасти, как они перегреваются и могут перегореть. Поэтому всегда следует проверять тепловой баланс помещения и его совпадение с рабочим диапазоном устройств.

Если помещение при определенных условиях требуется подогревать, нужно использовать отдельные специализированные нагреватели.

Миф 8. Конденсаторные блоки, подобранные для 35°C, должны прекрасно работать при 35°C на улице

Вы помните, что температура в климатологии всегда измеряется в тени? Вы уверены, что поверхности блоков идеально чистые? Вы знаете, что на конденсаторы не попадает горячий воздух с близко расположенных темных поверхностей и соседних блоков? Если все это так, то действительно, вам не о чем беспокоиться.

Еще одно замечание - двухконтурные внешние блоки, весьма популярные в силу их компактности, на практике обычно показывают крайне неадекватную работу как при высоких, так и при низких температурах.

Миф 9. Не все потребление вентиляторов передается потоку воздуха

Своим происхождением это заблуждение обязано принципам работы классических систем вентиляции. Воздух выбрасывается из здания с определенной скоростью и под определенным давлением. Кроме того, в вентиляции часть энергии может расходоваться на преодоление перепада высоты.

В прецизионном кондиционировании весь воздух, помимо небольшого количества, поступающего из вентиляции, является рециркулирующим. Поэтому в соответствии с законом сохранения энергии все 100% мощности вентиляторов должны учитываться в тепловом балансе помещения.

То же самое относится и к насосам чиллерной воды. Практически вся их мощность передается прокачиваемой жидкости. Так что не забывайте добавлять их к нагрузке чиллера.

Миф 10. Дополнительные вентиляторы обеспечивают дополнительное охлаждение

В последнее время эта идея крайне популярна по причине агрессивного маркетинга со стороны производителей активных плиток, стоек, дверей и тому подобного оборудования. На деле же дополнительные вентиляторы естественным образом обеспечивают дополнительную тепловую нагрузку.

Я считаю, что подобные активные средства должны применяться только как последний шанс спасти неработающий проект. К примеру, при переделке существующих систем, не справляющихся с охлаждением.

Миф 11. Рост температуры воздуха всегда обеспечивает рост эффективности

Действительно, исходя из азов термодинамики, очевидно, что повышение температуры повышает эффективность теплообмена и холодильного цикла.

Но не стоит использовать эти соотношения безоглядно. У всех кондиционеров есть верхний допустимый предел температуры работы. Например, шкафные DX-системы останавливаются при 30°C на входе, специализированные внутрирядные - при 45°C. Причины этого - сочетание ограничений конструкции компрессора и поведения паров хладагента при росте температуры.

Кроме того, высокие температуры повышают вероятность наведенных отказов. При остановке одного из кондиционеров его нагрузка перераспределяется между остальными, вызывая их остановку по принципу домино.

В моей практике бывали случаи, когда приходилось рекомендовать ухудшить контейнеризацию, чтобы избежать аварийных остановок кондиционеров.

Чиллерные системы более устойчивы к действию высоких температур, но нельзя забывать, что в потоке горячего воздуха помимо всего прочего находятся кабели питания. Для них, согласно Правилам устройства электроустановок, рост температуры приводит к соответствующему дерейтингу.

Кстати, чиллеры сами по себе также имеют верхний предел температуры возвратной воды. Проектируя систему, надо помнить и об этом. Большинство моделей прекращают работу, когда температура продолжительное время составляет 20°C, и только специализированные чиллеры выдерживают 25°C.

Миф 12. Снижение оборотов вентиляторов всегда обеспечивает рост эффективности

Вентиляторы потребляют значительное количество энергии, причем постоянно. Даже 20%-ное уменьшение подачи воздуха может снизить потребление элект-роэнергии до 50%.

Однако, к примеру, для классических шкафов снижение скорости воздуха может интенсифицировать конденсацию воды. На это начинает бесполезно расходоваться энергия. Кроме того, приходится тратить энергию и воду для увлажнения.

Другая проблема опять же связана с законами сохранения. Перепад температур на входе и выходе ИТ-оборудования должен соответствовать перепаду температур, обеспечиваемому кондиционером. Скажем, если кондиционер спроектирован для работы с перепадом 10°C, а ИТ-оборудование дает перепад температур 20°C, кондиционер должен будет подавать воздуха вдвое больше, чем формально нужно оборудованию, для обеспечения согласования по мощности охлаждения.

Миф 13. Шкафные прецизионные кондиционеры самодостаточны для эффективной работы

Во многих случаях желательно установить дополнительные обратные клапаны, механические или с электрическим управлением. Они предотвращают обратный ток холодного воздуха через неработающие кондиционеры.

Обратные клапаны необходимы, когда количество кондиционеров невелико. При резервировании уровня 2N наличие клапанов обязательно в любом случае. У большинства производителей это дополнительная опция, не забывайте ее заказывать.

Чтобы препятствовать обратному потоку воздуха, контроллер некоторых кондиционеров с регулируемой скоростью вентиляторов имеет специальную уставку для скорости вентиляторов выключенного устройства. Однако в случае пропадания питания или поломки устройства эта опция, как легко догадаться, бесполезна.

Миф 14. Внутрирядные прецизионные кондиционеры обеспечивают самое эффективное решение

Это мнение - также результат агрессивной маркетинговой политики поставщиков соответствующего оборудования. Впрочем, если нет возможности для нормального проектирования, внутрирядные кондиционеры, действительно, обеспечат по крайней мере работающее решение.

Однако при правильном проектировании вентиляторы большого размера, теплообменники и фильтры большой площади уверенно превзойдут шкафные кондиционеры по всем показателям.

В этой статье собран реальный опыт сотен проектов и выполненных инсталляций. Надеюсь, она окажется полезной, ведь всегда лучше учиться на чужих ошибках. Многое еще осталось за кадром и может послужить предметом следующих публикаций.

В искусстве проектирования дата-центров нужно обращать внимание не только на вопросы стоимости и уж точно не следовать слепо маркетинговым заявлениям. Необходимо понимать происходящие процессы и имеющиеся ограничения.

Прецизионный кондиционер - это устройство для тепловлажностной обработки воздуха в специальных помещениях. Чаще всего такие кондиционеры ставятся в помещениях, где:

необходимо поддерживать точный контроль температуры в пределах ± 0,5 оС,
влажность в пределах ±3%,
кондиционер гарантированно работал бы 24 часа в сутки и 365 дней в году,
имел возможность быстрого запуска резервного блока при выходе из строя основного блока,
теплоприток, превышающий обычные значения в 5÷10 раз.

В 99% случаях к таким помещениям относятся серверные вычислительных центров.

Устройство прецизионного кондиционера

Прецизионный кондиционер состоит из: внутреннего блока, чаще всего, шкафного типа. В нем происходит подготовка воздуха перед подачей его в помещение, и внешнего блока. Во внешнем блоке может быть расположен: воздушный конденсатор (схема 1) или охладитель жидкости, (если кондиционер работает на холодной воде от чиллера - схема 2 - или для жидкостного конденсатора, который в этом случае находится во внутреннем блоке - схема 3).


Схема 1. Схема кондиционера c выносным конденсатором воздушного охлаждения. 1-испаритель; 2-компрессор; 3-выносной конденсатор воздушного охлаждения; 4-фильтр; 5-вентилятор; 6-ТРВ .	Схема 2. Схема кондиционера с конденсатором водяного охлаждения от чиллера. 1-испаритель; 2-компрессор; 3-ТРВ ; 4-фильтр; 5-вентилятор; 6-конденсатор водяного охлаждения.	Схема 3. Схема кондиционера с конденсатором водяного охлаждения 1-испаритель; 2-компрессор; 3-сухая градирня; 4-фильтр; 5-вентилятор; 6-конденсатор водяного охлаждения; 7-ТРВ .

Во внутреннем блоке расположен: компрессор, испаритель, дросселирующее устройство, фильтры, дополнительные электронагревательные элементы, увлажнители (если надо дополнительно увлажнять воздух), воздушные вентиляторы, запорная и регулирующая арматура.

Принцип работы прецизионного кондиционера

Газообразный холодильный агент сжимается в компрессоре и в газообразном состоянии поступает в конденсатор. В нем холодильный агент конденсируется, за счет отвода от него тепла. Далее жидкий холодильный агент проходит через дросселирующее устройство, где температура и давление жидкого холодильного агента понижаются. В таком состоянии холодильный агент попадает в испаритель, где превращается в газообразное состояние и опять возвращается в компрессор.

Как раз именно этот воздух, продуваемый через испаритель, забирается из помещения, в котором необходимо поддерживать требуемую температуру. Воздух, проходя через испаритель, охлаждается и в таком состоянии поступает вновь в помещение.

Внутренний блок может выполнять различные функции в зависимости от назначения данной модели:

Только охлаждение.
Охлаждение и электроподогрев с регулированием температуры.
Охлаждение и увлажнение.
Охлаждение и электроподогрев и увлажнение.

Внутренние блоки могут быть выполнены с различными способами забора и подачи воздуха в помещение:

Забор в лицевой части, а подача в верхней части через воздуховод между ложным и основным потолком.
Забор в лицевой части, а подача в верхней части непосредственно в помещение.
Забор в верхней части через воздуховод между ложным и основным потолком, а подача с нижней части под ложный пол.
Забор в верхней части непосредственно из помещения, а подача с нижней части под ложный пол.
Забор с нижней части под ложным полом и сзади, а подача в верхней части через воздуховод между ложным и основным потолком.
Забор с нижней части под ложным полком и сзади, а подача в верхней части непосредственно в помещение.

В настоящее время прецизионные кондиционеры стали востребованы в помещениях, где необходимо постоянное создание и выдерживание нужного микроклимата для электронной аппаратуры, при этом с маленькой погрешностью.

Отклонение от нормативов в большинстве помещений разрешается по температуре на 1˚, а по влажности на 2% – вот что такое прецизионное кондиционирование.

Серверные залы, центры обработки данных, химические лаборатории, операционные палаты – это неполный перечень помещений, где крайне необходима установка такого оборудования.

Что такое прецизионный кондиционер

Все процессы, связанные с таким жестким регламентированием микроклимата, могут быть осуществлены только с помощью системы прецизионного кондиционирования.

Промышленный прецизионный кондиционер – это устройство, приспособленное на постоянное выдерживание в нужных параметрах влажности, температуры и движения воздушного потока.

Назначение

Кондиционер (по англ. «precision» – безошибочность, подлинность) предназначен для создания и выдерживания необходимых атмосферных условий в зданиях, к которым представлены увеличенные запросы по температурному режиму, влажности и движению воздуха.

Методы прецизионного кондиционирования предназначены в таких областях деятельности:

Справочные информационные центры (помещения для серверов, компьютеров, сервисы переработки данных);
Отрасли (космонавтика и электроника, комнаты организации производства различных сфер деятельности);
Телевидение и радио (АТС, телекоммуникационные центры);
Культура и наука (мировые библиотеки, лаборатории для исследований, музеи);
Медицина (операционные палаты, ожоговые центры, центры для диагностик);

Необходимо выделить, что прецизионное кондиционирование надежное и безотказное в работе, если стоимость отвечает предъявленным к ним требованиям.

Виды

Прецизионные системы кондиционирования воздуха условно подразделяются на несколько категорий, в зависимости от:

Числа схем работы прецизионного кондиционирования.

а) Одноконтурные;

б) Двухконтурные.

Исполнения.

а) На потолках (с мощностью 4-15 кВт) размещаются в помещениях с маленькой площадью;

б) Шкафной. Применяется в больших помещениях (с мощностью до 100кВт). Наружный модуль в виде отдельного конденсатора;

в) Прецизионный кондиционер – моноблок (с мощностью около 20 кВт). В нем два испарителя и компрессор находятся в одном корпусе.

Охлаждения теплообменника .

а) Воздушное. Работает по принципу сплит-системы, состоящей из двух блоков: наружного устройства (компрессора с конденсатором в одном корпусе) и внутреннего испарителя;

б) Водяное. Сочетание модуля с холодильной установкой (чиллером), когда понижение температуры происходит из-за жидкостного охладителя;

в) Комбинированное.

К тому же, в зависимости от вида области выдерживания температурного диапазона и количества контуров в исходном состоянии, климатические системы отличаются по функционированию.

Принципы работы

Кондиционеры прецизионного типа поглощают прохладный воздух снаружи, затем он обрабатывается в приточной среде, после чего выходит в помещение с заданной температурой, влажностью и скоростью движения воздуха.

В результате такие прецизионные кондиционеры являются своеобразным гибридом атмосферной установки и вентиляционной системы комнаты. В зависимости от вида охлаждения и числа контуров выделяют несколько принципов работы прецизионных установок.

Устройства с воздушным блоком охлаждением обозначены более традиционной схемой охлаждающего цикла, аналогичного с работой сплит-системы. Фреон под напором уменьшается в компрессоре и переходит в конденсатор уже в жидком состоянии.

Затем он двигается через терморегулирующий вентиль в испаритель, где снова переходит в газообразное состояние и попадает опять в компрессор. В связи с этим воздух охлаждается при движении через испаритель и выходит наружу.

Этот вид работы установок почти не отличается от функционирования изделия с кулером. Только лишь охлаждение устройства получается не воздушное, а водяное.

Во внутреннем блоке размещается теплообменник, к которому снаружи для охлаждения подключен драйкулер с водяной помпой. Через испаритель передается теплый воздух и затем совершается сброс наружу благодаря встроенному вентилятору.

Если устройство с водяным охлаждением, то кондиционер, как правило, сочетается с чиллером (охлаждающей установкой)

Подача и забор воздуха

Воздушные массы, двигаясь сквозь теплообменник, в котором находится хладагент, остывают и поступают в помещение. Такие установки бывают двух типов: с нижней и верхней подачей воздуха.

Установка с поверхностной подачей.

Забор воздуха в такое устройство происходит из комнаты, из воздуховодов или через панель кондиционера. Подача воздуха совершается в свободное пространство потолка и, таким образом, идет воздухообмен, при этом данные установки имеют несложную систему и расширенный набор мощностей.

Кондиционер с нижней подачей.

Это устройство разрешает обрабатывать максимальные массы воздуха и чередовать их через пространство пола.

Уровень шума у этих кондиционеров снижается за счет компрессоров спирального типа, вентиляторов и форме лицевой поверхности испарителя.

Устройство для подачи воздуха и холодильные агрегаты находятся в разных местах кондиционера, что уменьшает уровень шума. Для движения воздушных масс используются вентиляторы с электронным и ступенчатым регулированием частоты вращения.

Тип установки

Прецизионные кондиционеры подразделяются на инверторные и периодические. Задача инверторного устройства заключается в трансформации скорости оборотов электродвигателя за счет инвертирования постоянного в переменный ток необходимой частоты.

Периодические не инверторные кондиционеры предназначены поддерживать определенные параметры воздуха путем цикличного включения компрессора. Такие установки сложнее настроить, но зато и стоят дешевле.

Инверторные кондиционеры выдерживают устойчивую температуру, влажность и скорость воздушного потока, они дольше служат, так как износ деталей меньше, чем при циклическом включении двигателя.

Область применения

Используются прецизионные кондиционеры не только в больших центрах по обработке данных. Они также распространяются на информационные технологии, всевозможные вычислительные центры, пункты операторов мобильной и спутниковой связи.

А также центры провайдеров для оказания услуг интернета, различные теле — и радиовещательные станции и другие технологические производства, чувствительные к простою оборудования.

По востребованности этой аппаратуры одними из главных потребителей являются операторы мобильной связи, которые нередко эксплуатируют два типа помещений с необходимым производственным оборудованием. Это комнаты для основного коммутационного оборудования и базовых станций.

Монтаж

После окончания подготовительных работ и транспортировки оборудования на объект, начинается установка данного системного устройства.

Установка шкафного кондиционера такого типа состоит из ряда этапов:

Осуществление строительных мероприятий по прохождению узлов перехода коммуникаций через ограждения и стены, в том числе и через крышу;
Монтаж опорных конструкций (основание для размещения внешнего оборудования);
Установка внешнего оборудования;
Монтаж внутреннего оборудования;
Проведение магистрали холодильного контура;
Монтаж электрокоммуникаций;
Пуско-наладочные работы.

Для монтажа внешнего оборудования в рабочее состояние необходимо изготовить фундамент согласно СНиП. Конденсаторы допускается устанавливать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.

При монтаже внутреннего оборудования (испарительно-компрессорного блока), чаще всего используют опорные рамы, которые идут в комплекте с оборудованием.

Таким образом, базовое основание должно нести нагрузку от установленного оборудования, не передавая при этом вибрацию на пол. В то же время высота этой рамы должна соответствовать фальшполу в серверной комнате.

Внешнее оборудование, имеющее несколько блоков, устанавливается в одной плоскости, и по высоте регламентируется изготовителем.

После предварительной установки оборудования по заданным нормативам, его необходимо закрепить согласно «Руководству по креплению оборудования».

После запуска оборудования в эксплуатацию ему нужно делать регулярный профилактический осмотр. И лишь своевременное выполнение регламентного обслуживания прецизионных кондиционеров даст гарантию в успешной и бесперебойной работе данного оборудования.

Подробнее об этом оборудовании можно посмотреть по видео: