Прецизна климатизация на центрове за данни

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 4, 2009

Част II. Принцип на работа и основни характеристики на прецизния климатик

 

     Прецизните климатици условно се отнасят към категорията на промишлени климатици. Както е добре известно, прецизните климатици са предназначени да поддържат точно параметрите на микроклимата в дадено помещение с много малък интервал на изменение. Причина да се класифицират към категорията на промишлените климатици е фактът, че компонентите, използвани при конструирането им, са промишлени, а не битови. Основна разлика с битовите е предварително заложената продължителност на работа, както и наличието на заменяеми и ремонтнопригодни части за всеки от тях. Производителите на прецизни климатици гарантират наличието на части и компоненти за климатика в продължение на няколко години след спирането им от производство. Срокът на работа на компонентите, съответно и на всички прецизни промишлени системи, обикновено е над 10 години, което е значително по-дълъг период от експлоатационния срок на битовите климатици.

Взаимозаменяемост на частите на климатика
Конструктивно, прецизният климатик се състои от носеща конструкция, върху която са монтирани топлообменник, вентилатор, въздушен филтър, елементи на хладилния контур, електрооборудване и управляваща автоматика. Отвън климатикът е покрит с топло- и шумоизолационни панели. В качеството на външен блок, в зависимост от вида на вътрешното тяло, могат да се използват изнесени кондензатори с въздушно охлаждане, компресорно-кондензаторни блокове или охладители на течност. Най-често се използва прецизен климатик, който е с основни елементи на хладилния контур компресор, хладилна автоматика, изпарител, кондензатор с водно охлаждане и система за управление, намиращи се във вътрешния блок. Климатикът, също така, е снабден с големи, лесно свалящи се панели, които позволяват свободен достъп до всички елементи на конструкцията. Благодарение на тях се осигурява удобство за ремонт и обслужване на климатика, по всяко време на годината. Повишената ремонтнопригодност на оборудването е обусловена и от факта, че по-голямата част от елементите на климатика, като компресор, вентилатор, елементи на хладилната автоматика и електрическите компоненти, се отличават с широко пазарно предлагане. Следователно, намирането им или на техни аналози в случай на необходимост не би следвало да е проблем. Затова, жизненият цикъл на една система за прецизно климатизиране на практика е ограничен само от периода на експлоатация на обслужваното помещение. Изключение правят единствено контролерите и електронните платки за управление, които са на конкретна фирма, и в случай на повреда могат да бъдат заменени само със същото изделие.

По-ниски експлоатационни разходи
Климатизирането на сървърни помещения чрез използването на прецизен климатик е добро техническо решение. Причината е, че той успешно изпълнява основните изисквания към климатично оборудване. Прецизните климатици поддържат постоянна температура, а понякога и влажност, и чистота на въздуха, денонощно и целогодишно. Сигнализират за възникване на неизправности или отклонения на температурата извън допустимия диапазон. Точността, с която поддържат зададената температура, е 1 °С. Могат да работят при температура на външния въздух средно до -35 °С. Позволяват всякакъв тип управление и стабилно поддържат влажността и чистотата на въздуха.
Относително по-високата цена на системата за прецизна климатизация, в сравнение с комфортната, не се явява техен недостатък, тъй като общите разходи за експлоатация обикновено са по-ниски, а експлоатационният срок - по-дълъг. Добре е да се има предвид, че използването на полупромишлени климатици в сървърни помещения е компромисно решение. Причината подобно решение да се среща често е по-ниската им първоначална цена в сравнение с прецизните климатици, при пренебрегване на редица други техни недостатъци. Все пак, като рационално се приема решението да се използват полупромишлени климатици в сървърни помещения с топлоизлишъци от 2 до 5 kW. Недопустимо е в помещения с високотехнологично оборудване да се поставят битови системи за климатизация.
Проблеми с обтичането на оборудването
Използването на битови климатици 24 часа в денонощието, предвидени да работят през лятото в продължение на 8 часа, води до бързо изразходване на ресурса им. Също така за намаляване на шума битовите климатици са снабдени с вентилатор, с малък разход на въздух. Кратността на въздухообмен на една прецизна система превишава три пъти характерния за битовите системи. Подобно студопроизводство при битовите системи би могло да се достигне за сметка на увеличаване на разликите в температурата, т.е. чрез намаляване на изходящата температура на въздуха от изпарителя. Резултатът е вредно влияние върху топлоотделящото оборудване. На първо място, заниженият разход на въздух не позволява да се обтича напълно цялото оборудване. Във връзка с това възникват топлинни бариери в отдалечените ъгли на помещението, както и в отделни възли на оборудването. Вследствие на неголямата кратност на рециркулационния въздухообмен в помещението се явява невъзможност за точно поддържане на параметрите на въздуха. Другият негативен фактор са понижените параметри на изходящата температура (с по-ниски стойности от точката на роса), което води до постоянно изсушаване на въздуха в помещението. Резултатът е нарушаване на техническите условия.
Сред причините, поради които се препоръчва да се използва прецизна климатична система, е и фактът, че производителите на прецизна техника следят и се съобразяват с изискванията за много точно поддържане на параметрите на микроклимата. Също така разработват изделията си с оглед спазване на изискванията за компактност, управление на системите и генерирания от тях шум.

Как работи прецизният климатик?
При работа в режим на охлаждане системите за прецизно климатизиране използват стандартния цикъл на хладилна машина. Работата по пренасянето на топлината се извършва от специален компресор, явяващ се задължителна част от всеки климатик. Излишната топлина се пренася с помощта на работно вещество (хладилен агент), намиращо се в паро- или газообразно състояние. Обикновено в качеството на работно тяло се използва специална нискокипяща течност. Студът се предава непосредствено към охлаждания обект чрез междинен топлоносител (въздух или течност).
Прецизните климатици се конструират в различни модификации. Отделните модели включват устройства, различаващи се по вид и функционалност. Обикновено се използват няколко базови схеми на работа и технически решения.

Система с непосредствено изпарение с въздушен кондензатор
При тях топлинната енергия се отвежда от помещението за сметка на въздухоохлаждаем кондензатор, поместен във външното тяло. Във вътрешния блок се разполагат компресор, изпарител, вентилатор и управляващ панел. Вътрешният блок и кондензаторът са съединени чрез херметичен фреонов контур.
Този тип системи са едни от най-разпространените. Сред причините са лесният монтаж и широкият диапазон на производителност.

Система с непосредствено изпарение с воден кондензатор
Представлява моноблоков климатик, при който водоохлаждаемият кондензатор е вграден в основния блок. Подаването на охладената вода се осъществява по различни начини, например с охладителна кула. Също така е възможно кондензаторът да се охлади със смес от вода и гликол, циркулиращи по затворен контур през външен топлообменник, наричан сух охладител.
Предимство на този климатик е възможността да се експлоатира при много ниски външни температури. Прецизният климатик с водно охлаждане на кондензатора няма термопомпа, но работата в режим на отопление би могла да се обезпечи чрез използване на вградени електронагреватели. Тези климатици са с по-елементарна конструкция и са по-мобилни по отношение на позиционирането им, тъй като могат да се поставят във всяка точка на помещението.

Система с използване на охладена вода
Тази система се отличава с по-елементарна конструкция в сравнение със системите с непосредствено изпарение. За да изпълнява функцията охлаждане на въздуха, е необходимо да разполага със захранваща система, осигуряваща охладена вода. За тази цел може да се използва, например, чилър. Вграденият воден топлообменник с голяма топлообменна повърхност осигурява висока ефективност на охлаждане на въздуха, а триходовият клапан регулира разхода на охладена вода през топлообменника. Това позволява температурата на въздушната среда в помещението да се регулира с висока точност.

Система с двойно охлаждане
Прецизните климатици от този тип обхващат две независими системи за охлаждане:
l топлообменник за охладена вода, подавана от чилъра;
l фреонов изпарител с кондензатор, с въздушно или водно охлаждане.
Системите с двойно охлаждане се използват, когато подаването на захранващата охладена вода от чилъра или от системата за водоснабдяване се осъществява неравномерно. Вграден микропоцесорен контролер автоматично задейства фреоновия контур при прекратяване подаването на вода.
Система с енергоспестяващ режим
Съчетава предимствата на система с двойно охлаждане и системата с непосредствено изпарение в гликоловия контур. В него допълнително е включен топлообменник – економайзер. При високи външни температури климатикът използва само системата за непосредствено изпарение, като пропуска гликоловата смес покрай економайзера.
В прохладно време, охлаждащата течност чрез триходов клапан преминава през економайзера.
При понижаване температурата на външния въздух до стойности, достатъчни да покрият топлопритоците, системата за непосредствено изпарение напълно се изключва.

Системите се резервират
Поддържането на подходящи параметри на микроклимата и недопускане на големи отклонения в техните стойности е от особена важност в центровете за данни. За да се осигури необходимата надеждност на работа на системата с цел поддържане на зададените параметри на микроклимата, обикновено тя се резервира. Възможните варианти са осигуряване на 100% резерв или резерв N+1, когато един от използваните климатици е в състояние на резерв, а останалите работят. Също така конструкцията на прецизния климатик позволява да се провеждат ремонтни работи, без да се изключва оборудването.
Хладилният контур при прецизните климатици е конструиран с оглед осигуряване на надеждната им работа при температура на външния въздух до около -35 °С. Някои производители посочват и много по-ниски стойности в техническата документация на изделията. Обикновено в конструкцията на климатиците са включени пароовлажнител - за овлажняване на подавания въздух, и въздухонагревател, който се използва в режим на изсушаване на въздуха.
Подаването на въздух от прецизния климатик може да се осъществява по различни начини, например през предния панел на климатика. При дейта центровете, поради високата плътност на поместеното оборудване и голямото топлоотдаване, се предпочита схемата на подаване на въздух през пода.
Когато дейта центърът е с местоположение в район с плътно застрояване - в непосредствена близост до жилищни сгради, се препоръчва да се поставят външни блокове с понижено ниво на шум. Към недостатъците на тези блокове могат да се отнесат по-големите им размери в сравнение със стандартните.

При определяне на
необходимата мощност на системата
е необходимо да се вземат предвид следните изходни данни:
l препоръчителен температурно-влажностен режим за електронните системи, компютърното и телекомуникационното оборудване, системите за непрекъснато електрозахранване. Важно е да се отчетат и предвидените съвместно с тях акумулаторни батерии, изискващи температура на въздуха +22 ±2 °С и влажност 50 ±10% (в някои модели ±20%).
l сумарното топлоотдаване от цялата електронна апаратура, разположена в охлажданото помещение. Практиката сочи, че то обикновено е в границите на паспортните данни на устройството. Често сумарното топлоотдаване на електронната апаратура е в диапазона от 10 до 90% от тяхната употребявана мощност.
Също така всяко помещение се характеризира с геометричните си размери, включително площ, обем, височина на тавана, наличие на прозорци и други характеристики, които е необходимо да се вземат под внимание.

Енергийно ефективни решения
Съвременните решения за прецизна климатизация използват възможностите на автоматизирани системи за диспечеризация и управление. Съществуват системи, специално предназначени за централизирано управление и мониторинг на климатичните системи в дейта центровете. Това не толкова гарантира създаване на оптимални климатични условия в помещенията и надеждно функциониране на всички инженерни системи, включително системата за безопасност, но обезпечава съществено намаляване на енергопотреблението.
Чрез системите за управление се осигурява автоматичен анализ на десетки параметри (от промени в налягането и запрашеността на филтърните системи до параметрите на електрическата мрежа и температурата на корпуса на автоматите за защита на захранващите трансформаторни подстанции). Освен че контролира, системата предупреждава операторите и специалистите по поддръжката за достигане или приближаване до критичен режим на работа. При отсъствие на реакция от страна на обслужващия персонал системата може сама да предприеме мерки, в съответствие с предварително програмиран алгоритъм за действие. Работата на климатичната система обикновено се контролира от подсистема за мониторинг, която се грижи за управление и контрол на инженерното оборудване в центъра.

Уважаеми читатели, очакваме допълненията и коментарите ви за статията “Прецизна климатизация на центрове за данни”.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top