Виды кондиционеров: от прецизионных до моноблочных

Прецизионный кондиционер – монтаж, схема работы, эффективность кондиционирования

Прецизионные кондиционеры традиционно считаются одним из лучших вариантов климатической техники для случаев, когда требуется точное сохранение заданных условий в помещении. Название категории происходит от слова «precision», которое переводится как «точность». Его русская транскрипция и стала обозначением класса кондиционеров, предназначенных для работы в строго заданном режиме.

Особенности точной кондиционерной техники

Классический узнаваемый всеми прецизионный кондиционер представляет собой достаточно громоздкий шкаф с одной или несколькими дверьми, а также окошком с управляющим дисплеем. Располагается устройство непосредственно в помещении, микроклимат которого требуется беспрерывно поддерживать на необходимом уровне.

Чаще всего их можно встретить в серверных комнатах, где подобное кондиционирование является важнейшим условием работоспособности круглосуточно подключенной к сети электроники.

Помимо этого «шкафы» применяются в любых домашних или промышленных условиях, где требуется бесперебойное высокоточное соблюдение уровня влажности и температуры воздуха.

Надежная электронная и механическая схема фирменных кондиционеров позволяет осуществлять подобный контроль на протяжении десятилетий. Это сделало прецизионные кондиционеры достаточно популярным устройством и одновременно породило массу слухов о ненадежности «шкафов».

Конечно, заводской брак периодически встречается, но основной причиной этих слухов является желание сэкономить. Под видом подобной точной климатической техники, из-за ее популярности, иногда предлагается подделка. Основным указывающим на это фактором становится заметная доступность кондиционера.

Рабочая точность модели – первый критерий выбора

Главная задача, которую выполняют прецизионные кондиционеры, заключается в максимально точном поддержании заданных климатических условий. Не совсем верно считать, что основным назначением «шкафов» стало сохранение от перегрева серверных комнат. На деле же их использование охватывает намного более широкий спектр вариантов, некоторые из которых являются достаточно требовательными.

Например, допускается, что рабочие характеристики «шкафа», задействованного в пищевой промышленности, могут немного отклоняться в обе стороны от заданной температуры на полтора-два градуса по Цельсию.

Исправить этот недостаток можно, заранее задав рабочий режим на градус ниже или выше чем требуется. В итоге получится необходимый режим. Но вот для лабораторных помещений исследовательских центров, герметичных и «чистых» комнат подобная ситуация нередко является недопустимой.

Поэтому прецизионные кондиционеры при объяснении, что это такое, могут оказаться достаточно «неточным шкафом» (для данной категории устройств).

Или необычайно дорогим с точки зрения обывателя кондиционером, использование которого оправдано и действительно необходимо исключительно в лабораторных условиях.

Это важно учитывать при выборе устройства, чтобы не повторить притчу о микроскопе и гвоздях.

Параметры прецизионной климатической техники

Прецизионные кондиционеры разделяются на несколько подгрупп, каждая из которых имеет общий принцип работы, но отличается особенностями конструкции, монтажа, размером, точностью допусков климат-контроля. Поэтому классификацию и выбор подходящей модели следует проводить на основании следующих параметров:

Допуски поддержания температуры воздуха. Абсолютное большинство моделей предлагают точность в районе ±1 °С, остальные могут быть как менее так и более высокоточными.
Контроль уровня влажности. Аналогично первому пункту, большинство кондиционеров позволяют удерживать данный параметр на заданном уровне с отклонением не более 2%.
Температура окружающей среды. Практически каждое устройство предназначено для использования в температурном диапазоне от + 50 до – 50 градусов по Цельсию.
Особенности установки кондиционера. Устройство может быть выполнено в виде шкафа, моноблока или потолочной модели. От вида конструкции зависит точно работы устройств.

Для максимальной эффективности необходимо не только надежно закрепить кондиционер, но и предварительно выбрать наиболее подходящее для монтажа место. Моноблочные агрегаты для небольших помещений и широко распространённые «шкафы» менее строги к месту своего расположения, но более требовательны к контролю рабочих параметров.

Достоинства и недостатки прецизионной техники

Способность точно контролировать микроклимат в помещении вместе с возможностью круглосуточно работать на протяжении долгих лет. Только два этих важнейших параметра сделали любой прецизионный кондиционер одним из самых востребованных устройств климат-контроля.

Дополнительно «умная» электронная схема способна в среднем на протяжении пятнадцати лет сохранять заданные параметры при минимальном участии пользователя. Как правило, контроль сводится к визуальной проверке показаний дисплея устройства.

Основной недостаток данной категории климатического оборудования – цена. Понятное дело, прецизионный кондиционер, что способен круглосуточно и беспрерывно, на протяжении минимум пятнадцати лет, контролировать микроклимат, не отличается доступностью. Но стоимость монтажа, сервиса и обязательная организация необходимых рабочих условий сделали свое дело.

Источник: https://TopVentilyaciya.ru/konditsionirovanie/pretsizionnyj.html

Прецизионный кондиционер: принцип и схема работы, разновидности, достоинства и недостатки

Прецизионный кондиционер – это система кондиционирования, благодаря которой можно не только подогревать и охлаждать воздух в помещении, но и поддерживать на заданном уровне несколько других характеристик (температуру, влажность и подвижность воздуха). Чаще всего такие устройства причисляются к категории промышленного оборудования. Системы позволяют поддерживать в комнате и даже большом помещении микроклимат с заданными условиями и параметрами.

Принцип работы

Такую климатическую установку можно назвать гибридом между климатическим кондиционером и системой приточной вентиляции. Механизм кондиционера захватывает воздух с улицы, обрабатывает его, задавая ему нужные характеристики (температуру, влажность, скорость движения), а затем отправляет в помещение уже с нужными параметрами.

Схема функционирования прецизионного кондиционера с выносным воздушным механизмом выглядит следующим образом:

Виды претензионных систем

Существует несколько видов устройств, которые объединяются под общим названием кондиционеры прецизионного типа. Их можно разделить на несколько подгрупп по определенным критериям.

Различные по конструкции. Современный производитель предлагает следующие виды: моноблочные, потолочные и конструкции шкафного типа.
По способу охлаждения потоков воздуха можно выделить следующие варианты: воздушные, водяные и смешанные.
По количеству контуров встречаются одноконтурные и двухконтурные устройства прецизионного типа.
По функциональности различают конструкции с несколькими типами: охлаждение, охлаждение и увлажнение, охлаждение и обогрев, охлаждение + обогрев + увлажнение.

Для небольших и средних комнат следует останавливать свой выбор на моноблочных устройствах. А вот для крупных производственных помещений лучше всего использовать кондиционеры шкафного типа. Потолочные системы также чаще всего используются в небольших по квадратам помещениях, где установка другого вида кондиционеров затруднительна.

Сфера применения

Зная основные особенности работы прецизионных агрегатов, напрашивается вывод, что они актуальны для комнат, где требуется поддержание определенного микроклимата, и качественная система кондиционирования просто обязательно должна присутствовать. Лучше всего использовать кондиционера такого вида в помещениях следующего назначения:

учреждения медицинского типа;
серверные комнаты;
компьютерные центры;
помещения для реализации промышленных целей;
научные и исследовательские центры;
помещения, где располагаются системы мобильной связи.

Все знают, что не только дорогостоящая аппаратура нуждается в определенном микроклимате, но и сам человек. Для людей благоприятные условия существования – это залог здоровья, а для техники – длительная служба без поломок.

Достоинства и недостатки

Прецизионные системы имеют огромный перечень положительных сторон, но наиболее сильные стоит выделить.

Возможность устанавливать и поддерживать температуру с точностью до 0,5 градусов по Цельсию.
Указанный в настройках микроклимат удерживается до тез пор, пока не будет пересмотрены параметры.
Устройства такого типа могут работать круглосуточно долгие годы.
Срок эксплуатации при беспрерывном функционировании составляет около 15-18 лет.
Устройства способны забирать с улицы потоки воздуха с температурой в промежутке от -50 до 50 градусов. При этом, естественно, холодный поток будет подогреваться, а теплый – охлаждаться.
Работа устройства полностью автоматизированная, она подразумевает постоянный контроль, корректировку и отслеживание показателей микроклимата в помещении.

Но и свои недостатки у таких устройств есть, правда, их только три:

высокая стоимость;
достаточно дорогой процесс монтажа и не менее дешевое обслуживание;
потребность определенного свободного места для установки.

Но те, кто приобретают такие устройства, знают, на что они идут. Для определенных целей им требуется конкретный микроклимат, а поддерживать его постоянно сможет именно прецизионный кондиционер.

Источник: http://Tehnika.expert/klimaticheskaya/kondicioner/precizionnyj.html

Прецизионные кондиционеры: устройство, монтаж, обслуживание

Прецизионный кондиционер – это устройство, которое не только охлаждает или нагревает воздух, но и точно поддерживает значения его нескольких основных параметров: температуру, влажность и подвижность. Такие агрегаты относятся к промышленному оборудованию.

Они находят свое применение в помещениях, где требуется круглосуточное и круглогодичное создание подходящей атмосферы для электронной аппаратуры, причем с максимальной точностью.

Отхождение от нормы по температуре и влажности в большинстве таких помещений допускается максимум на 1° и 2%.

Серверные, залы с телекоммуникационным оборудованием, операционные в больницах, научно-исследовательские лаборатории, ожоговые центры и подобные заведения требуют установки именно такого высокоточного климатического оборудования.

Виды прецизионных кондиционеров

кондиционер шкафного типа

Существуют несколько видов таких кондиционеров. Их можно разделить относительно:

конструкции – моноблочные, потолочные и прецизионные кондиционеры шкафного типа;
типа охлаждения конденсатора – воздушное, водяное, смешанное;
количества контуров – одноконтурные и двухконтурные приборы;
модификации (режимов) – только охлаждение, охлаждение + увлажнение, охлаждение + обогрев, охлаждение + обогрев + увлажнение.

Моноблочные устройства подходят для маленьких и средних помещений. Они обычно состоят из компрессора, теплообменников конденсатора и испарителя, вентиляторов конденсатора и испарителя, воздушного фильтра. Их мощность редко превышает 20 кВт, и у них имеется возможность смены направления подачи воздуха.

Выводить избыточное тепло от оборудования в более крупных помещениях помогает кондиционер шкафного типа, мощность которого достигает до 100 кВт. Такой агрегат состоит из одного или двух блоков – внутреннего и внешнего.

В первом расположены все элементы холодильного контура, электрические составляющие и автоматика. Внешний блок может быть представлен выносным конденсатором, компрессорно-конденсаторным блоком или чиллером (охладителем жидкости).

Они работают тихо и с высоким уровнем точности.

Потолочные системы тоже устанавливают в небольших помещениях. Их мощность варьируется в среднем от 3 до 20 кВт. Аккуратные габариты позволяют ставить их там, где шкафной кондиционер разместить нет возможности.

Они могут работать в естественном и смешанном режиме охлаждения, почти не издавая шума. Автоматические защитные алгоритмы предотвращают поломку устройства, причем у некоторых аппаратов вентилятор продолжает работать даже после аварии.

Управление обычно осуществляется с контроллера посредством интеграции с системой диспетчеризации обслуживаемого помещения.

Принципы работы прецизионных кондиционеров

внутреннее устройство прецизионника

Выделяют несколько принципов работы прецизионных кондиционеров в зависимости от типа охлаждения и количества контуров.

Системы с воздушным охлаждением отличаются наиболее привычной схемой холодильного цикла, схожего с циклом обычной сплит-системы. Фреон под давлением сжимается в компрессоре, а после поступает в конденсатор, где переходит в жидкое состояние.

Отсюда он проходит через терморегулирующий вентиль (ТРВ), и там понижается его температура. Попадая в испаритель, фреон опять переходит в газообразное состояние и поступает снова в компрессор. При этом воздух охлаждается при прохождении через испаритель и выходит наружу.

От конденсатора тепло отводится вентилятором.

Посмотреть схему работы прецизионного кондиционера с выносным воздушным конденсатором можно на этом фото.

схема с выносным воздушным конденсатором

Данный принцип работы прецизионных кондиционеров не сильно отличается от схемы цикла прибора с драйкулером. Разница в том, что сброс тепла происходит не через вентилятор, а в воду.

Во внутреннем блоке устанавливается фреоно-водяной теплообменник, к которому присоединяется наружный (драйкулер) с водяным насосом.

Через теплообменник как раз и происходит передача тепла, а его сброс на улицу идет благодаря вентилятору наружного блока.

Если кондиционер имеет водяное охлаждение, то он обычно совмещается с чиллером. Во внутреннем модуле воздух охлаждается с помощью хладоносителя, который понижает свою температуру в охладителе жидкости.

схема с охлаждением через чиллер

На этом фото представлена схема работы прецизионного кондиционера с водяным охлаждением через чиллер.

Для прецизионных кондиционеров с двойным контуром характерен иной принцип работы, при котором воздух от серверов поступает в испаритель внутреннего блока прецизионного кондиционера и там охлаждается, оттуда он уже выходит в помещение.

Снятая таким образом тепловая нагрузка переходит в конденсатор, встроенный во внутренний блок устройства и охлаждаемый водой, а затем отдается в водяной контур. Отсюда тепло выходит с помощью драйкулера и выводится в атмосферу.

Подача и забор воздуха

варианты забора и выхода воздуха

Забор и выдача воздуха у прецизионных кондиционеров могут тоже проходить по разным схемам:

нижний забор/верхняя выдача;
верхний забор/нижняя выдача;
забор с фронтальной части/верхняя выдача.

Тип установки

Существуют прецизионные кондиционеры наружной и внутренней установки. Первые используют, когда необходимо внедрить прибор в уже существующую систему или при нехватке места в помещении. Это очень экономичный вариант кондиционирования, так как стандартный кондиционер наружной установки имеет опцию естественного охлаждения с использованием уличного воздуха.

Внутренняя установка характерна для шкафных и потолочных прецизионников. При монтаже для них прорезают два отверстия, через одно из которых будет производиться охлаждение конденсатора.

Если прибор крепят со стороны улицы, то при монтаже также прорезают два отверстия. Через одно из них будет проходить воздух для охлаждения помещения, а через второе пойдет забор отработанного из помещения. При наружной установке происходит подмес свежего воздуха низкой температуры, и таким образом кондиционер работает за счет естественного охлаждения, так называемого FREE COOLING.

Монтаж прецизионных кондиционеров

Монтаж любого прецизионного кондиционера требует детального планирования и большого опыта от мастеров. Он проходит в несколько этапов:

Подбор места для установки с учетом расположения источников тепла, окружающих предметов и защитных механизмов (козырька и решетки). Учитывают допустимую длину трассы и перепады высот между блоками.
Надежное крепление внешнего блока на кронштейнах с учетом вибраций при работе. Обязательно оставляют доступ к модулю для технического обслуживания.
Надежное крепление внутреннего блока с учетом отдаления от источников тепа и остальных предметов в помещении. Предусматривают пространство для нормальной циркуляции воздуха. Наклон модуля допускается не более, чем на 5%.
Прокладывание межблочных коммуникаций. Сверлят отверстия в стене, через которые пройдут дренажный шланг, фреоновая трасса и электрические кабеля. Если приходится превысить допустимые длину магистрали и перепады высот, необходимо установить петли-ловушки на трубопроводе, чтобы уменьшить нагрузку на компрессор. Следят за качественной герметизацией трассы и изоляцией кабелей. Все коммуникации упаковывают в специальные трубу и виниловую ленту, а затем протаскивают через отверстия в стене.
Подключение прецизионного кондиционера по электрическим схемам, которые даны в техническом паспорте, а также нанесены на обоих блоках.
Последний этап – вакуумирование системы и пробный запуск установки.

Обслуживание прецизионных кондиционеров

обслуживание потолочного блока

Немаловажную роль в беспроблемной работе играет регулярное обслуживание прецизионных кондиционеров, которое проводят хотя бы раз в квартал. Частота зависит от места расположения прибора и уровня его загруженности. Что входит в профилактические мероприятия?

Стандартные сервисные работы включают диагностику на неисправности и чистку/замену некоторых элементов. Диагностика состоит из:

проверки состояния межблочной трассы и электрических коммуникаций;
тестирования режимов работы;
замеров тока компрессора, уровня фреона в контуре и выдаваемых параметров воздуха.

Профилактические работы заключаются в:

проверке состояния и по необходимости чистке теплообменников, вентиляторов, фильтров и лицевой части кондиционера;
замене фильтрующих элементов и парового цилиндра.

UNIFLAIR

Итальянская компания UNIFLAIR выпускает несколько серий очень компактных приборов моноблочного, потолочного и шкафного типа с установкой как внутри, так и снаружи помещения. Их мощность варьируется от 3,9 до 168,7 кВт.

Среди них есть устройства с воздушным, водяным и естественным охлаждением. В моделях TWIN-COOL установлен двойной контур охлаждения. Выдув воздуха происходит фронтально, сверху через воздуховоды или подвесной потолок и снизу через фальшпол.

Есть серии с функцией фрикулинга.

Все прецизионные кондиционеры UNIFLAIR являются энергоэффективными машинами, способными работать даже при экстремально низких температурах на улице (до -40°C).

Оборудование слаженно функционирует с детекторами дыма, огня и утечки воды. Оно совмещается с системами управления микроклиматом здания. Средний срок непрерывной службы прецизионного кондиционера UNIFLAIR составляет 10-15 лет. Это надежные холодильные машины, которые идеально подходят для архивов, музеев, медицинских учреждений, центров телефонии, серверных и аппаратных.

LIEBERT & EMERSON GROUP

Еще одним мировым лидером на рынке климатического оборудования являются прецизионные кондиционеры LIEBERT (EMERSON), которые способны поддерживать заданные параметры с точностью до десятых долей градусов и процентов.

Несколько десятков лет назад две компании LIEBERT и EMERSON объединились и стали выпускать климатическое оборудование для промышленных объектов. Прецизионные кондиционеры EMERSON, LIEBERT HIROSS функционируют в условиях предельных температур летом и зимой и при соблюдении условий эксплуатации могут прослужить от 10 лет в непрерывном режиме. Вариативность мощности – от 3,5 до 160 кВт.

Несколько линеек представлены шкафными моноблоками и двухкомпонентными системами внутренней и наружной установки с воздушным, водяным и естественным режимом охлаждения конденсатора.

Наиболее эффективные и экономичные модели – это прецизионные кондиционеры LIEBERT с двумя охлаждающими средами и резервными компрессорами.

Управление осуществляется современным контроллером с доступом в компьютерную сеть.

Основная часть прецизионных кондиционеров EMERSON, LIEBERT HIROSS имеет широкие возможности мониторинга и высокую универсальность за счет нескольких вариантов подключений на объектах совершенно разной конфигурации.

BLUE BOX

Еще одна итальянская компания BLUE BOX зарекомендовала себя на российском рынке как конкурентоспособный производитель прецизионных кондиционеров и других промышленных систем охлаждения.

Высокоточное оборудование выпускается в моноблочном и раздельном вариантах, с воздухоохладителями воздушного, водяного и смешанного типов, а также со встроенными и выносными конденсаторами с водяным или воздушным охлаждением. Мощность прецизионных кондиционеров BLUE BOX варьируется от 6,4 до 220 кВт.

Основные параметры воздуха в помещении поддерживаются с максимальной точностью до десятых долей градусов и процентов. Компактность совместима с отличной производительностью и энергоэффективностью. Новейшие технологии в устройстве вентилятора и компрессора позволяют выпускать агрегаты с минимальным уровнем шума и расходом воздуха.

Компания BLUE BOX выпускает прецизионные кондиционеры, работающие во всех возможных режимах. Мощная запорная арматура и автоматические защитные системы предотвращают серьезные аварии. Все устройства функционируют на современных марках фреона, не содержащих хлора.

Чтобы правильно выбрать необходимую модель прецизионного устройства, в первую очередь обращают внимание на систему раздачи воздуха, наличие требуемых режимов работы, точность поддержания параметров воздушной среды и диапазон рабочих температур на зиму и лето.

Источник: http://StrojDvor.ru/kondicionirovanie/osobennosti-raboty-precizionnyx-kondicionerov-raznyx-vidov/

Принцип работы прецизионного кондиционера

Прецизионный кондиционер поддерживает параметры воздуха: температуру (точность 1%), влажность (точность 5%), расход и применяется для создания рабочей среды технологического, медицинского, телекоммуникационного, электронного оборудования, хранения архивов, библиотек, картин и музейных экспонатов.

Принцип работы прецизионного кондиционера: для снятия теплоизбыков используется парокомпрессионный цикл, для контроля влажности – секции увлажнителя.

Контроль расхода воздуха, температуры и влажности производится интеллектуальной системой управления, интегрируемой в систему управления объектом (BMS).

Отличия прецизионной климатической техники от бытовой

Прецизионные кондиционеры имеют большую площадь испарителя и более высокий расход воздуха, чем бытовые, благодаря этому обеспечивается до 95% SHR.

Коэффициент SHR означает, что 95% холода, произведенного компрессором, идет на понижение температуры воздуха (явная холодопроизводительность).

На процесс конденсации влаги из воздуха (скрытая холодопроизводительность) затрачивается лишь 5%. Бытовые кондиционеры едва достигают значения SHR 70%.

Прецизионные устройства имеют более мощные вентиляторы и обеспечивают в охлаждаемом помещении большую кратность воздухообмена (до 10 раз больше чем бытовые) и создают достаточный напор (статическое давление) для раздачи воздуха в том числе через фальшпол к источникам теплоизбытков.

При снятии теплоизбытков от электронного оборудования слишком сухой воздух может стать причиной электростатических разрядов, что отрицательно повлияет на работоспособность электроники. Поскольку осушение воздуха при охлаждении – это неизбежный физический процесс, прецизионная климатическая техника имеет опции встраиваемых увлажнителей.

Площадь воздушных фильтров и степень очистки прецизионной техники выше, чем бытовой даже в стандартной комплектации (EU4). Опционально устанавливаются фильтры и более тонкой очистки для индивидуальных объектов с высокими требованиями к отсутствию пылевых частиц (производство электроники).

Круглогодичная работа, 24 часа в сутки с жизненным циклом не менее 10 лет, в то время как бытовые кондиционеры используются в среднем 8 часов в сутки и только в летний период.

Прецизионные кондиционеры имеют фукцию свободного охлаждения (в зависимости от типа и исполнения), позволяющую экономить электроэнергию на выработку холода при низких наружных температурах.

Типы прецизионных кондиционеров

Прецизионные кондиционеры разделяются на типы по конструкции внутренних блоков:

потолочные,
шкафные,
межрядные;

по способу охлаждения конденсаторов: воздушный, жидкостной;

по используемому теплоносителю: фреон; жидкость (вода, этиленгликоль).

Фреоновые кондиционеры

Для телекоммуникационных объектов (шелтеров) существуют фреоновые моноблоки и сплит-системы прецизионного типа. Для более крупных стационарных объектов применяются внутренние блоки шкафного типа и межрядные кондиционеры.

Классическим и наиболее экономичным по капитальным затратам решением для серверных являются шкафные кондиционеры с испарителем непосредственного кипения (фреоновые).

Возможны варианты исполнения: с наружным конденсатором воздушного охлаждения, с встроенным конденсатором жидкостного охлаждения, комплектуемые сухой градирней. Аналогичные варианты конденсаторов имеют и межрядные кондиционеры прямого испарения (DX).

Жидкостные кондиционеры

Шкафные кондиционеры с жидкостным теплообменником используются в чиллерной схеме охлаждения объекта в качестве доводчиков.

Надежность и температурный режим охлаждения здесь зависит от принятой принципиальной схемы холодоснабжения объекта (чиллеров и насосных групп).

Начальные капитальные затраты выше на 30-40% по сравнению с фреоновыми кондиционерами, однако при оптимизации схемы холодоснабжения позволяют снизить эксплутационные расходы.

Прецизионный кондиционер с фрикулингом

Принцип работы такого кондиционера основан на использовании низких наружных температур. Свободное охлаждение (фрикулинг) легко реализуется в фреоновом шкафном кондиционере с жидкостным конденсатором и сухой градирней. Необходим второй теплообменник (жидкостной) и этиленгликоль в контуре сухой градирни.

При снижении наружной температру на расчетный уровень охлаждение будет осуществляться за счет работы второго контура (теплообменник и градирня), без парокомпрессионного цикла.

Несмотря на рост начальных вложений на дополнительное оборудование, срок их окупаемости составит менее 2-х лет (точный расчет зависит от местных тарифов).

Системы резервирования

Для резервирования функции охлаждения прецизионные кондиционеры имеют опции дополнительных теплообменников (жидкостных и фреоновых).

Принцип работы данной системы заключается не просто в дублировании систем охлаждения, а в использовании систем охлаждения с разными принципами работы, а соответственно с разными источниками охлаждения.

Необходимость резервирования и его степень определяется нормативными требованиями согласно классу отказоустойчивости объекта (по TIER).

Источник: http://Aeroprof.ru/338-princip-raboty-precizionnogo-kondicionera.html

Кондиционеры для охлаждения ЦОД

Разнообразие задач, возникающих при построении системы кондиционирования ЦОД, предопределило широкий ассортимент применяемого оборудования. Ниже мы разберем все его основные виды.

Речь пойдет о шкафных, внутрирядных и моноблочных прецизионных кондиционерах, а также о прецизионных сплит-системах и специфических модулях охлаждения.

Отдельное внимание будет уделено вопросу комплектации прецизионных кондиционеров.

Шкафные кондиционеры

Наиболее распространенный тип прецизионных кондиционеров — шкафные. Внешне они представляют собой шкаф, внутри которого, если речь идет о фреоновой системе, расположены компрессор, испаритель, терморегулирующий вентиль, вентилятор испарителя, воздушный фильтр. Кроме того, во внутреннем блоке дополнительно могут быть предусмотрены увлажнитель и нагреватель воздуха.

За пределами шкафа — в наружном блоке — помещается лишь конденсатор.

Шкафные кондиционеры подразделяются на несколько видов в зависимости от направления движения воздуха и типа холодоносителя.

Направление движения воздуха

Существуют три основных варианта исполнения шкафного кондиционера: с нижним выдувом воздуха под фальшпол, с фронтальным и с верхним выдувом воздуха.

Кондиционеры первого типа, очевидно, подходят для машинных залов с фальшполом. Холодный воздух, нагнетаемый под фальшпол, может подаваться через напольные решетки сразу в несколько коридоров.

Кондиционеры с верхним выдувом также способны раздать холодный воздух в несколько коридоров одновременно через подпотолочное пространство. Иными словами, они как бы «закидывают» холодный воздух через ряды стоек. При этом желательно, чтобы горячие коридоры были изолированы, то есть чтобы холодный воздух попал исключительно в холодные коридоры.

Наконец, кондиционеры с фронтальным выдувом раздают воздух непосредственно перед собой и неспособны доставить его в соседние коридоры. Такие кондиционеры устанавливают либо в середине ряда лицом к фронтальным сторонам ИТ-стоек, либо в конце холодного коридора. В обоих случаях кондиционеры обслуживают только стойки, расположенные в зоне прямой видимости.

Тип холодоносителя и количество источников холода

Гораздо более разнообразны шкафные кондиционеры с точки зрения вида используемого холодоносителя и количества принимаемых источников холода (рис. 1).

Дело в том, что задача обеспечить максимальную надежность и бесперебойность холодоснабжения ЦОД потребовала резервирования как самих кондиционеров, так и источников холода.

В результате кондиционеры часто имеют два ввода холодоносителя от разных источников.

Итак, в самом простом случае шкафной кондиционер имеет один ввод холодоносителя.

В случае фреонового кондиционера это входные патрубки хладагента от выносного конденсатора, в случае водяного агрегата — водяные трубы от чиллера.

Традиционно в сфере ЦОД фреоновые кондиционеры обозначают DX (Direct eXpansion — кондиционеры прямого расширения), а водяные — CW (Chilled Water — кондиционеры, работающие на охлажденной воде).

Третий вид кондиционеров представляет собой фреоновый кондиционер со встроенным водо-фреоновым конденсатором, в котором горячий хладагент отдает тепло потоку воды или гликолевого раствора. Внешним блоком такого кондиционера является градирня для охлаждения нагретой воды. Обозначение такой системы — G (Gradieren (нем.) — «выпаривать»).

Следующие четыре вида шкафных кондиционеров — системы, работающие от двух источников холода, то есть совмещающие в себе функции первых трех видов.

Так, существуют шкафные кондиционеры, подсоединяемые к двум различным выносным конденсаторам (можно условно обозначить DX+DX), другие подключаются к различным контурам охлажденной воды (CW+CW).

Следующий вид — кондиционер с фреоновым и водяным контурами (DX+CW). Такой агрегат включает в себя как фреоновый испаритель, так и водяной охладитель и, соответственно, имеет два ввода. Первый — фреоновый — для подключения к выносному конденсатору, второй — водяной — для подключения к контуру холодной воды.

Последний в нашем списке — кондиционер, в котором в отличие от предыдущего встроен водяной конденсатор для отвода тепла наружу с помощью воды посредством градирни (G+CW). Таким образом, он имеет два водяных ввода: первый от чиллера, второй от градирни.

Решения, предусматривающие сочетание надежности и энергоэффективности

Помимо рассмотренных вариаций некоторые производители предлагают собственные разработки, направленные на повышение энергоэффективности и надежности работы кондиционеров.

Одно из таких решений — DFC (Direct Free Cooling) — технология динамического естественного охлаждения от компании Stulz. Суть ее заключается в том, чтобы в холодный период года получать холод «бесплатно», то есть без задействования компрессора, в режиме свободного охлаждения.

Настройка системы позволяет автоматически переключаться между энергоемким компрессионным режимом и энергосберегающим режимом свободного охлаждения, а также совмещать эти режимы в межсезонье, когда холодопроизводительности фрикулинга недостаточно для покрытия 100% теплоизбытков ЦОД.

В компании Vertiv (до 2017 года называвшейся Emerson Network Power) разработан экономайзер с насосной циркуляцией хладагента (рис. 2). Цель технологии — обеспечить эффективное охлаждение ЦОД в зимний и переходный периоды, когда наружная температура ниже температуры внутри машинного зала.

В данном случае шкафной кондиционер охлаждает воздух за счет фреона, однако в зимнее время фреон просто прокачивается по системе в жидком виде без фазового преобразования. Фактически одно и то же вещество летом является хладагентом для классического парокомпрессионного холодильного цикла, а зимой представляет собой холодоноситель в режиме фрикулинга.

Еще одна новаторская разработка от компании Stulz — технология DFC2. Здесь уже не обошлось без оригинальных изменений в конструкции кондиционера.

Инженеры разработали перемещающийся в пространстве теплообменник для охлаждения воздуха (DX или CW в зависимости от типа системы).

При понижении наружной температуры ниже +18°С теплообменник откидывается и размещается вдоль вертикальной стенки шкафного кондиционера (рис. 3). Далее в ЦОД направляется прохладный наружный воздух, предварительно подготовленный и очищенный.

Общие соображения по выбору типа холодоносителя и количества источников холода

Выбор типа холодоносителя зависит от архитектуры системы охлаждения ЦОД, требуемой надежности и наличия резервных единиц. В частности, высоконадежные ЦОД помимо резервирования кондиционеров требуют их обязательного подключения к двум источникам холодоносителя. В центрах с меньшим уровнем надежности могут быть использованы кондиционеры с одним вводом холодоносителя.

В свою очередь, решение о применении энергосберегающих технологий следует принимать после расчета периода их окупаемости. С одной стороны, каждая такая технология потребует дополнительных капитальных затрат, с другой — центры обработки данных работают круглосуточно в течение целого года, то есть необходимое для окупаемости время может быть наработано весьма быстро.

Наконец, при установке кондиционеров с двумя вводами холодоносителя следует помнить, что два источника холода — это две раздельные, независимые друг от друга системы холодоснабжения, для каждой из которых потребуется предусмотреть свое собственное наружное оборудование, трассы, арматуру, автоматику.

Редкий объект способен выдержать нагромождение двух чиллерных систем, учитывая сложность обвязки и большое количество арматуры в подобных решениях.

В связи с этим, например, кондиционеры типа CW+CW обычно применяют на объектах, где один водяной контур обслуживает исключительно ЦОД, а второй представляет собой уже существующий водяной контур, обслуживающий объект в целом, или иной источник холодной воды.

Это может быть источник геотермального типа, промышленная градирня или холод расположенного рядом водоема.

Внутрирядные кондиционеры

Еще один массовый тип кондиционеров — внутрирядные. Они устанавливаются между стойками и охлаждают воздух, который перекачивают из горячего коридора в холодный. Из-за расположения внутрирядные кондиционеры часто называют междустоечными.

Эффективность такой системы выше, чем у шкафных кондиционеров. Внутрирядные кондиционеры осуществляют более локальное и нацеленное охлаждение и способны отводить более высокие удельные теплоизбытки.

Направление движения воздуха

Во всех внутрирядных кондиционерах воздух движется со стороны горячего коридора к холодному. Нюансы заключаются лишь в направлении выдува: классическим считается выдув воздуха прямо вперед (рис. 4).

В компании Stulz приоритет отдают выдуву воздуха влево и вправо — вдоль ряда стоек (рис. 5).

Во втором случае глубина кондиционеров больше, чем глубина ИТ-стойки, и кондиционеры выступают внутрь холодного коридора.

Тип холодоносителя и количество источников холода

Как и в случае шкафных кондиционеров, внутрирядные имеют несколько исполнений в зависимости от типа используемого холодоносителя. Это ранее описанные системы DX, CW и G, а также их комбинации с режимом свободного охлаждения (FC) — CW+FC и G+FC.

Общие соображения по выбору типа холодоносителя и количества источников холода при использовании внутрирядных кондиционеров соответствуют аналогичным рассуждениям в случае применения шкафных кондиционеров.

Моноблочные прецизионные кондиционеры

В малых серверных и на базовых станциях сотовых операторов распространены моноблочные прецизионные кондиционеры (рис. 6). Такие агрегаты устанавливаются на наружной стене внутри или снаружи серверной и работают по схеме традиционного моноблочного оконного кондиционера.

При выборе моноблочных кондиционеров следует обращать внимание на направление выдува холодного воздуха: верхний или нижний, подходящий в том числе и для серверных с фальшполом.

Практически все современные моноблочные прецизионные кондиционеры оснащены функцией свободного охлаждения.

В этом режиме компрессоры отключаются, и кондиционеры вытягивают горячий воздух наружу, одновременно подавая в серверную уличный воздух через секцию фильтрации.

Подобный режим проветривания незаменим в случае аварии или перегрева серверной: максимальный продув помещения осуществляется при минимальных энергозатратах.

Еще одно исполнение моноблочных кондиционеров — модели с функцией вентиляции замещением (Displacement). Как известно, основной источник повышенной скорости воздуха в малых серверных и базовых станциях — кондиционер.

Кондиционеры типа Displacement подают холодный воздух в нижнюю часть помещения с медленной скоростью, снижая перемешиваемость. Это позволяет добиться увеличения стратификации воздуха по температуре: температура воздуха в верхней части помещения возрастет на несколько градусов.

Работа кондиционеров и ИТ-стоек на увеличенном перепаде температур позволяет понизить расход воздуха и уровень шума.

Прецизионные сплит-системы

Прецизионные сплит-системы похожи на полупромышленные сплит-системы с внутренними блоками кассетного типа (рис. 7).

Основная сфера применения таких кондиционеров — небольшие по мощности и размерам серверные помещения и базовые станции. Кондиционеры не занимают места на полу, а их холодильная мощность, как правило, не превышает 20 киловатт.

Прецизионные сплит-системы также имеют функцию фрикулинга, для ее реализации внутренний блок должен иметь связь (напрямую или посредством воздуховода) с наружной средой.

В режиме фрикулинга наружный блок полностью отключается, а внутренний блок обеспечивает приток воздуха с улицы и выброс горячего воздуха из помещения.

В случае аварии или перегрева этот режим может быть использован в качестве экстренного интенсивного проветривания.

Другие виды прецизионных кондиционеров

К другим видам прецизионных кондиционеров относятся агрегаты, монтируемые внутрь стойки, подвешиваемые вместо задней дверцы стойки, встроенные в плитку фальшпола, модули свободного охлаждения и иные экзотические варианты.

Как правило, они не являются самодостаточными и фактически представляют собой модули охлаждения, работающие от внешнего источника холода, например охлажденной чиллером воды. Таким образом, их не совсем правильно называть «кондиционерами», более точные названия — «доводчики» или «модули охлаждения».

Суть работы такого модуля — дополнительное снятие теплоизбытков в помещении или охлаждение конкретных высоконагруженных стоек. Также они могут применяться в небольших серверных из одной или нескольких стоек, где для каждой стойки будет предусмотрен свой небольшой охладитель.

Модули охлаждения, монтируемые внутрь стойки, выбрасывают горячий воздух в пространство помещения или по воздуховодам наружу.

Модули охлаждения, подвешиваемые на задней стороне стойки (рис. 8), охлаждают воздух, выходящий из ИТ-оборудования. Прошедший через такой модуль воздух попадает в помещение уже холодным, значит, в серверной не возникают горячие коридоры. Стойки с такими блоками охлаждения могут быть расположены вблизи рабочих мест.

Модули охлаждения, встроенные в плитку фальшпола, представляют собой активную (то есть имеющую вентилятор) напольную решетку со встроенным теплообменником, подключенным к системе холодоснабжения (рис. 9). Они охлаждают воздух перед его попаданием в стойку, причем делают это достаточно безопасно для того, чтобы конденсат, в случае его появления, не проник внутрь стойки.

Модули свободного охлаждения (модули фрикулинга) — это вентиляционные агрегаты, монтируемые на наружную стену и осуществляющие подачу наружного воздуха в серверную, фильтруя и смешивая его с рециркуляционным потоком для достижения заданной температуры.

Они не имеют компрессора, теплообменников, труб, не требуют холодоносителя. Таким образом, они неспособны искусственно охладить помещение. Их основная задача — обеспечить максимально возможное охлаждение за счет наружного воздуха в зимний и переходный периоды, а также аварийное проветривание помещения.

Сфера применения модулей свободного охлаждения ограничена небольшими серверными помещениями и базовыми станциями.

Комплектация прецизионных кондиционеров

При подборе и заказе прецизионных кондиционеров следует уделить повышенное внимание их комплектации.

Для шкафных кондиционеров с нижним выдувом необходима рама с антивибрационным основанием, высота которой соответствует высоте фальшпола (впрочем, высота рамы регулируется с помощью ножек).

Поскольку в ЦОД нормируется не только температура воздуха, но и влажность, обязательным является наличие пароувлажнителя. Справедливости ради отметим, что пароувлажнитель необязательно предусматривать в каждом кондиционере — достаточно одного или нескольких устройств на каждый машинный зал в зависимости от его площади.

Параметры секции фильтрации зависят от многих факторов. Наиболее часто встречающийся вариант — применение фильтра класса очистки G4. На некоторых объектах требуется более тонкая очистка и предусматривают двухступенчатую фильтрацию воздуха G4+F7.

Еще один вид дополнительного оборудования — микропроцессоры и дисплеи. Микропроцессор должен быть включен в любой кондиционер, но центральный микропроцессор предусматрен один на машинный зал. Дисплей также необходим как минимум один на машинный зал, однако для удобства может быть предусмотрен и в каждом кондиционере — это вопрос бюджета.

В некоторых случаях требуется выносной графический дисплей. Он может пригодиться для удаленного мониторинга. Кроме того, он необходим для таких кондиционеров, как прецизионные сплит-системы, поскольку зачастую к ним нет постоянного доступа в процессе эксплуатации.

Как правило, обязательными являются датчики утечки воды и воздушные заслонки с электроприводом. Для взаимосвязи нескольких кондиционеров могут потребоваться сетевой адаптер и специальный информационный кабель. Более подробный перечень дополнительного и базового оборудования, входящего в комплектацию кондиционера, следует уточнять у производителя.

Юрий Хомутский,
технический редактор журнала «Мир климата»

Ассоциация Предприятий Индустрии Климата (АПИК) была создана в 1997 г. В настоящий момент АПИК объединяет около 100 профессиональных климатических компаний России. Основная цель АПИК – совместное решение проблем российского климатического бизнеса, утверждение цивилизованных форм работы и принципов здоровой конкуренции, пропаганда передовой техники и технологий, защита интересов российских поставщиков климатической техники и услуг.Что такое АПИККак стать членом АПИКЕдинственное учебное заведение, после которого специалисты сразу могут успешно работать в климатических компаниях.Программы обученияГрафик занятий Обучение происходит на производственной базе, оснащенная учебными стендами и климатическими установками: центральные системы кондиционирования, бытовые и полупромышленные кондиционеры, тепловое оборудование.Материально-техническое обеспечение

Источник: https://www.mir-klimata.info/archive/2018_3/kondicioneri_dlja_ohlazhdenija_cod/

Что такое кондиционер прецизионного типа?

Происхождение названия для этих устройств вполне объяснимо: слово «precision» в переводе с английского языка означает «точный», «четкий». Второе слово полностью отображает надежность кондиционеров этого типа. Первое – указывает на их высокие параметры при работе.

Прецизионные кондиционеры являют собой системы, которые предназначены для поддержки параметров воздуха в помещениях, нужного для функционирования определенных агрегатов или деятельности человека. Параметры в данном случае – это уровень влажности, степень подвижности воздуха и его температура.

Прецизионные кондиционеры в основном представлены устройствами автономного типа работы шкафного типа. Они представлены одно- либо двухдверными устройствами.

Такое устройство, постоянно поддерживает точную температуру

Для прецизионных кондиционеров характерны такие параметры:

Поддержка температуры воздуха в заданном режиме. Практически все модели этих систем обладают точностью данного параметра до ±1 °С;
Поддержка уровня относительной влажности с отклонением не более 2%;
Работают прецизионные кондиционеры при наружной температуре воздуха в диапазоне от -500 до +500С.
Шкафного типа. Такие агрегаты наиболее распространены и являются максимально эффективным вариантом для больших помещений. Они имеют высокую производительность холодного воздуха, очень точны, однако требуют постоянного ухода и регулярной проверки состояния.
Моноблочного типа. Эти устройства небольших размеров, в основном востребованы для небольших помещений.
Потолочного типа. Прецизионные агрегаты этого типа наиболее эффективны: располагаясь непосредственно под потолком, они обрабатывают теплый воздух, забираемый сверху, а отдают холодный, направленный к низу. Таким образом потоки воздуха не пересекаются и не смешиваются.

Виды точных кондиционеров

Все представленные типы прецизионных устройств обладают высокой производительностью, надежностью выполненных деталей и узлов, достаточной мощностью.

Исходя из представленных характеристик прецизионных кондиционеров, можно выяснить их сильные стороны:

Все виды этих аппаратов обладают высокой степенью точности заданных параметров и режимов работы. Температура воздуха, его влажность, степень подвижности воздушных масс – все параметры будут поддерживаться с максимальной точностью.
Высокая степень надежности в условиях непрерывной работы. Испытания, проведенные в лабораторных условиях, показали, что при непрерывной работе аппараты способны выполнять функции до 18 лет. Большинство моделей, выпускаемых сегодня, оснащены функцией обратного запуска, что позволяет перезапускать устройство в автоматическом режиме при скачках напряжения в сети либо выполнять подобный перезапуск дистанционно. Таким образом, можно не беспокоиться о наличии постоянного контроля со стороны человека внутри помещения с кондиционерами этого типа.

Все существующие модели представленных аппаратов обладают высокими показателями энергетической эффективности, коэффициентом полезного действия, производительностью, экономичностью. Модели оснащены системой Free Cooling (естественного охлаждения): в зимнее время кондиционер «забирает» холодный воздух снаружи, что способствует низким показателям энергопотребления. Также эти приборы способны равномерно распределять воздух по помещению, тем самым полностью делая невозможным возникновение так называемых «горячих зон». Именно эти места считаются чрезвычайно опасными для работы электронной аппаратуры.
Все приборы способны эффективно работать при внешних температурах в диапазоне от -50 до +50 градусов. Таким образом кондиционеры такого типа могут применяться в различных климатических районах.
Системы имеют полностью автоматизированное управление, что позволяет управлять аппаратами дистанционно: задавать необходимые параметры воздуха, осуществлять контроль работы всей системы.
Данные приборы одновременно с охлаждением воздушных масс осуществляют фильтрацию воздуха. Этим выполняется одновременно две функции: очистка воздуха для комфортного дыхания и очистка от пыли и мелких частиц, которые могут нанести вред машинам внутри помещения.

Все прецизионные устройства постоянно следят за заданным параметром влажности воздуха. Эта очень важная функция, полезность которой понятна не каждому. Ведь от влажности воздуха внутри помещения зависит не только здоровье человека, но и функциональность многих технических устройств.
Монтаж таких аппаратов осуществляется только профессионалами, что позволяет не волноваться за поломку, неисправности в работе или неприятностей другого рода.

Сфера применения

Из перечисленных типов помещений можно сделать вывод, что прецизионные кондиционеры востребованы в первую очередь там, где нужна особая точность настроек параметров режимов работы и их выполнение.

Устанавливать прецизионный кондиционер целесообразно в зданиях такого типа, как:

компьютерные дата-центры и серверные комнаты;
телекоммуникационные здания;
помещения систем мобильной связи;
медицинские учреждения;
промышленные помещения;
научные центры.

Аппаратура или люди одинаково требуют должной влажности или температуры воздуха в помещении. Для человека – это вопрос здоровья и комфортного пребывания. Для аппаратуры и техники – это вопрос продолжительности работы.

Типичный дата-центр — чистота и отсутствие людей

Принцип работы

Принцип работы агрегатов подобного типа довольно понятен: кондиционер берет из помещения либо извне воздух, охлаждает его и придает нужный процент влажности и отдает наружу в помещение.

Забор воздуха – верхний или нижний.

Каждый вид забора воздуха имеет свои преимущества и, выбирая кондиционер, нужно знать объем помещения, особенности ее эксплуатации, наличие определенной аппаратуры внутри помещения.

Схема работы системы

«Слабые» места или подводные камни

В первую очередь – это цена. Стоимость подобных кондиционеров достаточно высока, однако и полностью оправдана.

Для таких характеристик, которые имеют аппараты точной регулировки параметров воздуха, эти приборы являются практически незаменимы. Также не следует забывать, что цена полностью при этом соответствует качеству.

Сегодняшние выпускаемые модели очень надежны в эксплуатации, и беспокоиться о поломках различного рода не стоит вовсе.

Сервисное обслуживание системы

Второе и не всегда приятное обстоятельство – это невысокое количество квалифицированных работников по уходу за такими приборами.

В любом крупном городе найти мастера не составит труда, однако если речь идет о глубинке, то поиски могут затянуться.

Но, не стоит забывать, что в глубинке прецизионным кондиционером не всегда есть резон пользоваться. Так что слабые места оказываются вполне поправимыми.

Источник: http://klivent.biz/klimat/precizionnye-kondicionery.html