Прецизионный кондиционер, особенности и назначение

Прецизионный кондиционер, что это?

Прецизионным кондиционером называется холодильная установка, которая способна строго поддерживать микроклимат в помещении. Кроме температуры, он контролирует чистоту и влажность воздуха. 
Данное оборудование отличается точностью ("Precision" на французском языке) от других охладительных машин.

Области применения прецизионной техники.

Причины широкого распространения прецизионных кондиционеров вполне очевидны. Они обеспечивают точный контроль температуры и влажности, что позволяет защитить оборудование, процессы и продукты, работающие в критических условиях.

Сфера применения прецизионных кондиционеров охватывает различные отрасли, такие как центры обработки данных, лаборатории, чистые помещения и производственные объекты. По мере развития отраслей промышленности и повышения внимания к надежности, эффективности и качеству, спрос на прецизионные кондиционеры будет расти, что подтверждает их важную роль в поддержании контролируемой среды.

Например, прецизионная техника необходима в производстве микроэлектроники, косметики и лекарственных препаратов, а также в центрах обработки данных, серверных, телекоммуникационных залах и митинговых фермах. Она используется в музеях, библиотеках, картинных галереях и архивах, а также в научно-исследовательских лабораториях и медицинских учреждениях.

Все эти области быстро развиваются, а вычислительные машины становятся более мощными и потребляют больше энергии, что приводит к увеличению тепловыделения. Электроника становится более миниатюрной, но при этом требует более чистой атмосферы в процессе производства. Архивы переводятся в цифровой формат, но все же бумажные экземпляры и артефакты могут пострадать от сезонных изменений влажности.

Невозможно перечислить все области, где используется прецизионная техника, но все они имеют общую особенность: прецизионное оборудование применяется там, где необходимо обеспечить стерильные и стабильные условия влажности и температуры с минимальными отклонениями в 2% и 1°C.

Принцип работы прецизионных кондиционеров.

Принцип работы точных кондиционеров аналогичен принципу работы традиционных систем охлаждения. За пределами здания находится внешний источник холода чиллер, драйкулер или конденсатор. В помещении расположены внутренние блоки с компрессором, испарителем или водяным воздухоохладителем. По магистралям, проложенным между ними, циркулирует теплоноситель или хладагент, который переносит тепло из внутреннего контура наружу.

Внешние теплоутилизаторы могут быть разных типов, но внутренние блоки имеют общие особенности. Такие как:

• наличие воздушного фильтра класса EU4-EU9, 
• штатного пароувлажнителя,
• высокоточных метрологических приборов.

Работа внутреннего блока включает в себя несколько процессов. Во-первых, центробежный вентилятор засасывает воздух через фильтрующий элемент, где задерживается пыль. Затем воздух проходит через холодный теплообменник, на поверхности которого происходит конденсация влаги. Эта влага удаляется через дренажный трубопровод, что приводит к снижению относительной влажности в помещении. Если необходимо, паровой увлажнитель может компенсировать эти потери до требуемого уровня.

Контроллер охладительной машины собирает информацию о состоянии микроклимата и управляет работой всех компонентов оборудования. Это позволяет обеспечить оптимальные условия в помещении и поддерживать требуемую температуру.

Диапазоны и параметры прецизионных кондиционеров.

Прецизионные кондиционеры обеспечивают контроль климата в помещениях. Они работают 24 часа в сутки, 365 дней в году. Параметры микроклимата поддерживаются в узком диапазоне, отклонение которых отслеживается гораздо строже, чем у стандартных климатических устройств. Это достигается благодаря высокоточным откалиброванным датчикам.

Параметры прецизионных кондиционеров:

• Диапазон разброса температуры +/- 0,5 °С
• Амплитуда колебаний относительной влажности +/- 2%
• Классификация чистоты воздуха помещений по GMP, ISO3- ISO7

Повышенные требования, которые предъявляются к данным кондиционерам, обусловлены необходимостью. Вычислительные машины работают наиболее эффективно при определенных температурах процессоров. Старинные книги и картины могут быть повреждены из-за перепадов влажности. Микроэлектроника требует особого внимания к чистоте воздуха. И так далее.

Конструктивные решения точных кондиционеров.

Перечислить все конструктивные особенности прецизионных кондиционеров в рамках одной статьи не представляется возможным. С развитием технологий и появлением неодимовых магнитов, точное охлаждение стало возможным благодаря инверторным компрессорам и EC двигателям вентиляторов. Фильтры устанавливаются в зависимости от требований к чистоте воздуха. Нет смысла описывать мощностные и габаритные характеристики, так как они могут варьироваться в зависимости от модели и производителя.

Попробуем систематизировать разновидности серверных сплит-систем:

Разновидности по способу размещения.

1. Внутрирядные-межрядные  кондиционеры используются в системах замкнутого типа, а также в схемах горячего или холодного коридора. Благодаря своей компактности, они могут быть установлены между серверными стойками. В таких устройствах обычно нет компрессора, а отбор тепла осуществляется с помощью охлажденного раствора гликоля.
2. Шкафные-моноблочные прецизионные кондиционеры предназначены для установки у стен по периметру помещения. Они удобны в обслуживании и подходят для охлаждения дата-центров с высокой плотностью тепловыделений на ограниченной площади.Такие устройства способны охлаждать до 25 кВт тепловой мощности на 0,3 квадратных метра.
3. Потолочные кондиционеры предназначены для установки на потолке и подходят для помещений с ограниченным пространством, где нет возможности разместить их по периметру, а серверные стойки не предусматривают межрядное расположение.

Отличия по способу утилизации тепла.

Различные методы отвода тепловой энергии в атмосферу позволяют выделить следующие разновидности агрегатов:

1. Прецизионные кондиционеры, которые имеют теплообменник прямого испарения и воздухо-охлаждаемый конденсатор. Испаритель и компрессор находятся во внутреннем блоке, а конденсатор вынесен за пределы помещения. Работают на хладагентах R134, R404, R407, R410.
2. Кондиционеры с воздухоохладителем прямого испарения и конденсатором, охлаждаемым водой. Работает на хладагентах, но главным теплоутилизатором является драйкулер.
3. Прецизионные кондиционеры оснащены теплообменником, который охлаждается жидкостью. Расход холодной воды регулируется дросселирующим клапаном. Поставщиком воды для охлаждения является чиллер, который находится за внешним контуром обслуживаемого помещения.
4. Комбинации  с двумя воздухоохладителями, водяным и фреоновым конденсатором. Такие блоки сложнее в обслуживании, монтаже и дороже в продаже. Но возможность использовать фрикулинг (свободное охлаждение) позволяет экономить на электрической энергии в холодный период года, так как холодильный центр отключен.

Классификация по направлению забора и подачи воздуха.

Качественное охлаждение потребителей достигается за счет воздушных потоков. Конфигурация и плотность размещения серверных стоек, а также наличие или отсутствие фальшпола влияют на стабильность отбора теплоты. Для обеспечения лучшего теплообмена, производители предлагают различные модели кондиционеров отличающиеся по направлению потока воздуха:

• Отбор воздуха сверху и подача под пол,
• Отбор воздуха снизу, подача под потолок,
• Боковой забор и подача на пол, либо потолок,
• Боковой забор и боковая подача,
• Всасывание сверху или снизу и боковая подача.

Надежность прецизионных кондиционеров.

Как уже писалось, этот вид оборудования не останавливается ни на минуту. Даже на случай аварийного отключения электрической энергии, при проектировании закладывают источник бесперебойного питания. Поэтому требования к надежности прецизионных кондиционеров серьёзнее, чем в бытовых и полупромышленных системах. Вследствие чего стоимость оборудования также выше, но и это еще не всё. В цифровых отраслях занимающихся хранением и обработкой данных, потеря информации окажется дороже, чем утрата вычислительных мощностей из-за отсутствия охлаждения.

Чтобы исключить подобные риски, холодильные машины для них закладывают со 100% резервированием. В процессе эксплуатации происходит ротация оборудования. Когда  кондиционеры трудятся поочередно.

Агрегаты могут быть объединены в локальную сеть в пределах одного помещения. Ведущий кондиционер контролирует работу ведомых, чтобы оптимизировать работу всей сети при пиковых нагрузках или при неисправности одного из элементов системы. Переключение между основным и резервным режимами происходит через 12 или 24 часа, чтобы равномерно распределить амортизационную нагрузку на компрессор и мотор вентилятора.

Как выбрать прецизионный кондиционер?

При выборе кондиционера для различных помещений необходимо учитывать их особенности. Например, в центрах обработки данных (ЦОД) и библиотеках решающим фактором является влажность, а в медицинских помещениях и операционных – стерильность воздуха.

Чтобы определить необходимую холодопроизводительность кондиционера для серверной комнаты, в первую очередь, необходимо измерить количество тепла выделяемого вычислительными мощностями. Как указывалось ранее, дата-центры должны иметь стабильный и постоянный уровень влажности, поскольку слишком высокая и слишком низкая влажность может привести к различным повреждениям оборудования. Однако оборудование, необходимое для обеспечения дополнительного увлажнения, также увеличит тепловую нагрузку на объект, а это означает, что мощность ваших систем охлаждения необходимо будет увеличить.

Также учитывается теплопроизводительность компрессоров, моторов вентиляторов и информация о мощности освещения.

Если невозможно использовать холодильное устройство с выносными конденсаторами, можно рассмотреть  кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора и сухие градирни.

Компания "Геотермал54" осуществляет проектирование, продажу, монтаж и сервисное обслуживание прецизионных кондиционеров в Новосибирске и области. nsk@geotermal54.ru